示波器的基本結構

示波器的基本結構
示波器的主要部分有示波管、帶衰減器的Y軸放大器、帶衰減器的X軸放大器、掃描發(fā)生器（鋸齒波發(fā)生器）、觸發(fā)同步和電源等，其結構方框圖如圖1６－1所示。為了適應各種測量的要求，示波器的電路組成是多樣而復雜的，這里僅就主要部分加以介紹。
1．示波管
如圖所示，示波管主要包括電子槍、偏轉系統和熒光屏三部分，全都密封在玻璃外殼內，里面抽成高真空。下面分別說(shuō)明各部分的作用。
（1）熒光屏：它是示波器的顯示部分，當加速聚焦后的電子打到熒光上時(shí)，屏上所涂的熒光物質(zhì)就會(huì )發(fā)光，從而顯示出電子束的位置。當電子停止作用后，熒光劑的發(fā)光需經(jīng)一定時(shí)間才會(huì )停止，稱(chēng)為余輝效應。

（2）電子槍?zhuān)河蔁艚zH、陰極K、控制柵極G、第一陽(yáng)極A1、第二陽(yáng)極A2五部分組成。燈絲通電后加熱陰極。陰極是一個(gè)表面涂有氧化物的金屬筒，被加熱后發(fā)射電子?？刂茤艠O是一個(gè)頂端有小孔的圓筒，套在陰極外面。它的電位比陰極低，對陰極發(fā)射出來(lái)的電子起控制作用，只有初速度較大的電子才能穿過(guò)柵極頂端的小孔然后在陽(yáng)極加速下奔向熒光屏。示波器面板上的“亮度”調整就是通過(guò)調節電位以控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變了屏上的光斑亮度。陽(yáng)極電位比陰極電位高很多，電子被它們之間的電場(chǎng)加速形成射線(xiàn)。當控制柵極、第一陽(yáng)極、第二陽(yáng)極之間的電位調節合適時(shí)，電子槍內的電場(chǎng)對電子射線(xiàn)有聚焦作用，所以第一陽(yáng)極也稱(chēng)聚焦陽(yáng)極。第二陽(yáng)極電位更高，又稱(chēng)加速陽(yáng)極。面板上的“聚焦”調節，就是調第一陽(yáng)極電位，使熒光屏上的光斑成為明亮、清晰的小圓點(diǎn)。有的示波器還有“輔助聚焦”，實(shí)際是調節第二陽(yáng)極電位。
（3）偏轉系統：它由兩對相互垂直的偏轉板組成，一對垂直偏轉板Y，一對水平偏轉板X(qián)。在偏轉板上加以適當電壓，電子束通過(guò)時(shí)，其運動(dòng)方向發(fā)生偏轉，從而使電子束在熒光屏上的光斑位置也發(fā)生改變。
容易證明，光點(diǎn)在熒光屏上偏移的距離與偏轉板上所加的電壓成正比，因而可將電壓的測量轉化為屏上光點(diǎn)偏移距離的測量，這就是示波器測量電壓的原理。
2．信號放大器和衰減器
示波管本身相當于一個(gè)多量程電壓表，這一作用是靠信號放大器和衰減器實(shí)現的。由于示波管本身的X及Y軸偏轉板的靈敏度不高（約0.1—1mm/V），當加在偏轉板的信號過(guò)小時(shí)，要預先將小的信號電壓加以放大后再加到偏轉板上。為此設置X軸及Y軸電壓放大器。衰減器的作用是使過(guò)大的輸入信號電壓變小以適應放大器的要求，否則放大器不能正常工作，使輸入信號發(fā)生畸變，甚至使儀器受損。對一般示波器來(lái)說(shuō)，X軸和Y軸都設置有衰減器，以滿(mǎn)足各種測量的需要。
3．掃描系統
掃描系統也稱(chēng)時(shí)基電路，用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間作線(xiàn)性變化的掃描電壓，這種掃描電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如同鋸齒，故稱(chēng)鋸齒波電壓，這個(gè)電壓經(jīng)X軸放大器放大后加到示波管的水平偏轉板上，使電子束產(chǎn)生水平掃描。這樣，屏上的水平坐標變成時(shí)間坐標，Y軸輸入的被測信號波形就可以在時(shí)間軸上展開(kāi)。掃描系統是示波器顯示被測電壓波形必需的重要組成部分。