示波器的種類(lèi)及基本組成詳細介紹

示波器可以根據內部結構或使用領(lǐng)域以及測量范圍等進(jìn)行分類(lèi)，此外還有一些用于特殊環(huán)境的示波器。

示波器的種類(lèi)

根據測量信號的范圍，可分為如下幾種：

①超低頻示波器，適合于測量超低頻信號;

②普通示波器，適合于測量中頻信號;

③高頻示波器和超高頻示波器，適合于測量高頻(100MHz)和超高頻(1000MHz)信號。

按顯示信號的數量來(lái)分，有單蹤示波器(只顯示一個(gè)信號)、 雙蹤示波器(可同時(shí)顯示兩個(gè)信號)，還有多蹤示波器(可同時(shí)顯示多個(gè)信號的波形)。

從電路結構來(lái)分，有電子管示波器、晶體管示波器和集成電路示波器。

從測量功能來(lái)分，有模擬示波器和數字式記憶示波器。數字式記憶示波器是將測量的信號數字化以后暫存在存儲器中，然后再從存儲器中讀出顯示在示波管上。在測量數字信號的場(chǎng)合經(jīng)常使用，便于觀(guān)察數字信號的波形和信號內容。

示波器從波形顯示器件來(lái)分，有陰極射線(xiàn)管(CRT)示波器，彩色液晶顯示器和用計算機彩色監視器做成的示波器。

為適應測量電視信號的特點(diǎn)，示波器生產(chǎn)廠(chǎng)家專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)了同步示波器，在示波器電路中設有與電視的行、場(chǎng)信號同步的電路，在控制面板上專(zhuān)門(mén)設置了選擇電視行或電視場(chǎng)的鍵鈕，以便在觀(guān)測電視信號時(shí)，信號波形穩定。圖1-27所示是DS-5220A 型雙蹤示波器面板圖，圖1-28所示是ST16A型單蹤示波器面板圖。

示波器的組成

通用示波器的基本組成及原理框圖如圖1-29所示。它主要由顯示器系統、垂直偏轉(Y軸)信號放大系統、水平偏轉(X 軸)鋸齒波發(fā)生系統和同步觸發(fā)系統4部分組成。

(1)顯示器系統。顯示器系統由示波管(陰極射線(xiàn)管CRT) 和電源供給部分組成。

在示波管內部，電子槍發(fā)射出大量的電子，這些電子通過(guò)控制柵極的控制，聚焦電極的聚焦，加速極的加速，偏轉電極或偏轉線(xiàn)圈的偏轉，最后形成一束電子束打在熒光屏上，使熒光屏的相應部位發(fā)光。

在顯示器系統中，電源供給系統負責提供示波器的控制極、 聚焦電極、加速電極等需要的電壓，調整這些電壓，可以保證在熒光屏上出現的光點(diǎn)聚焦良好，亮度適中。示波器面板上安裝的聚焦、亮度電位器，就是用來(lái)對這些電壓進(jìn)行調整的。

示波管內部的偏轉電極(或外部的偏轉線(xiàn)圈)負責電子束的偏轉。以偏轉電極為例，示波管中有X偏轉板和Y偏轉板各一對。每對偏轉板都由基本平行的金屬板構成。每對偏轉板上的電壓變化都必將影響到電子運動(dòng)的軌跡。Y偏轉板上的電壓變化只能影響光點(diǎn)在顯示屏上的垂直位置，X偏轉板只影響光點(diǎn)的水平位置，兩對偏轉板共同配合，才決定了任一瞬間光點(diǎn)在顯示屏上的坐標。

當兩對偏轉板上都不加電壓時(shí)，電子束應打到熒光屏的正中。

(2)Y軸信號放大系統。y軸信號放大系統把被觀(guān)測的信號放大并轉變成電壓加到Y偏轉板上，這樣電子束就會(huì )在Y軸(垂 直)方向按信號的規律變化。

一般Y軸信號放大系統的放大倍數可用y軸偏轉靈敏度旋

鈕進(jìn)行有級調節，而示波器Y軸方向的中心位置也可用Y軸位移旋鈕進(jìn)行調節。

例如調節y軸位移旋鈕到示波器y軸方向中心線(xiàn)表示信號0v，調節y軸信號放大系統的y軸偏轉靈敏度旋鈕到1v/div， 則0~2V的連續信號會(huì )出現在Y軸方向中心線(xiàn)以上2格的范圍內。

(3)X軸鋸齒波發(fā)生系統。一般在示波管的X軸加一個(gè)鋸齒波信號。當鋸齒波電壓最小時(shí)，電子束在示波管最左端，鋸齒波電壓最大時(shí)，電子束在示波管最右端。這樣，在鋸齒波的正程，示波器中的電子c會(huì )隨時(shí)間均勻地從左向右運動(dòng)，因此就可以把示波器的X軸作為時(shí)間軸處理。例如鋸齒波正程所用時(shí)間為1ms，而示波器屏幕上的X軸分成10個(gè)刻度，則相應的每格X刻度代表的時(shí)間就是0.lms。

至于鋸齒波的回程時(shí)間，希望它越短越好，這樣就可以盡量減小回掃線(xiàn)對示波器波形的影響，但實(shí)際上回掃需要一定時(shí)間，為使回掃產(chǎn)生的波形不在熒光屏上顯示，可以設法使掃描回程的輝度減弱，以減小回掃線(xiàn)對波形的影響。

X軸鋸齒波發(fā)生系統產(chǎn)生示波器掃描所需要的鋸齒波電壓，也稱(chēng)為掃描電壓，根據掃描要求，鋸齒波應該線(xiàn)性良好，回程短，并且頻率可調。鋸齒波的頻率調節也稱(chēng)為掃描周期的調節。

(4)同步觸發(fā)系統。在觀(guān)察周期信號時(shí)，如果掃描電壓的周期恰好是被測信號周期的整數倍，則掃描的后一個(gè)周期描繪的波形就與前一周期描繪的波形完全一樣，這樣熒光屏上就可以得到清晰而穩定的波形，這稱(chēng)為信號與掃描電壓同步。

但是實(shí)際上，掃描電壓是由示波器本身的X軸鋸齒波發(fā)生系統產(chǎn)生的，它與Y軸輸入的被測信號并不相關(guān)。因此掃描電壓的周期恰好是被測信號周期整數倍的情況很難碰到。當掃描電壓的周期不是被測信號周期的整數倍時(shí)，每一次從X軸左端開(kāi) 始時(shí)的Y軸信號都不相等，這樣就會(huì )造成觀(guān)察結果的混亂。

為解決這一問(wèn)題，常利用被測信號產(chǎn)生一個(gè)同步觸發(fā)信號，用同步信號去控制X軸鋸齒波發(fā)生系統，強迫X軸鋸齒波發(fā)生器的周期變成被測信號周期的整數倍，這就是同步觸發(fā)系統。同步觸發(fā)系統可以使X軸鋸齒波發(fā)生系統和外部的待測信號同步， 從而穩定地顯示外部信號。