示波器的顯示原理

（一）熒光屏
　　熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線(xiàn)，指示出信號波形的電壓和時(shí)間之間的關(guān)系。水平方向指示時(shí)間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標有0％，10％，90％，100％等標志，水平方向標有10％，90％標志，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時(shí)間等參數使用。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數(V／DIV，TIME／DIV)能得出電壓值與時(shí)間值。
（二） 示波管和電源系統
1．電源(Power)
示波器主電源開(kāi)關(guān)。當此開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電源指示燈亮，表示電源接通。
2．輝度(Intensity)
旋轉此旋鈕能改變光點(diǎn)和掃描線(xiàn)的亮度。觀(guān)察低頻信號時(shí)可小些，高頻信號時(shí)大些。
一般不應太亮，以保護熒光屏。
3．聚焦(Focus)
聚焦旋鈕調節電子束截面大小，將掃描線(xiàn)聚焦成最清晰狀態(tài)。
4．標尺亮度(Illuminance)
此旋鈕調節熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內光線(xiàn)下，照明燈暗一些好。室內光線(xiàn)不足的環(huán)境中，可適當調亮照明燈。
（三）垂直偏轉因數和水平偏轉因數
1．垂直偏轉因數選擇(VOLTS／DIV)和微調
　　在單位輸入信號作用下，光點(diǎn)在屏幕上偏移的距離稱(chēng)為偏移靈敏度，這一定義對X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數稱(chēng)為偏轉因數。垂直靈敏度的單位是為cm/V，cm／mV或者DIV／mV，DIV／V，垂直偏轉因數的單位是V／cm，mV／cm或者V／DIV，mV／DIV。實(shí)際上因習慣用法和測量電壓讀數的方便，有時(shí)也把偏轉因數當靈敏度。
　　蹤示波器中每個(gè)通道各有一個(gè)垂直偏轉因數選擇波段開(kāi)關(guān)。一般按1，2，5方式從 5mV／DIV到5V／DIV分為10檔。波段開(kāi)關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開(kāi)關(guān)置于1V／DIV檔時(shí)，如果屏幕上信號光點(diǎn)移動(dòng)一格，則代表輸入信號電壓變化1V。
　　每個(gè)波段開(kāi)關(guān)上往往還有一個(gè)小旋鈕，微調每檔垂直偏轉因數。將它沿順時(shí)針?lè )较蛐降?，處于“校準”位置，此時(shí)垂直偏轉因數值與波段開(kāi)關(guān)所指示的值一致。逆時(shí)針旋轉此旋鈕，能夠微調垂直偏轉因數。垂直偏轉因數微調后，會(huì )造成與波段開(kāi)關(guān)的指示值不一致，這點(diǎn)應引起注意。許多示波器具有垂直擴展功能，當微調旋鈕被拉出時(shí)，垂直靈敏度擴大若干倍(偏轉因數縮小若干倍)。例如，如果波段開(kāi)關(guān)指示的偏轉因數是1V/DIV，采用×5擴展狀態(tài)時(shí)，垂直偏轉因數是0．2V／DIV。
　　在做數字電路實(shí)驗時(shí)，在屏幕上被測信號的垂直移動(dòng)距離與+5V信號的垂直移動(dòng)距離之比常被用于判斷被測信號的電壓值。
2．時(shí)基選擇(TIME／DIV)和微調
　　時(shí)基選擇和微調的使用方法與垂直偏轉因數選擇和微調類(lèi)似。時(shí)基選擇也通過(guò)一個(gè)波段開(kāi)關(guān)實(shí)現，按1、2、5方式把時(shí)基分為若干檔。波段開(kāi)關(guān)的指示值代表光點(diǎn)在水平方向移動(dòng)一個(gè)格的時(shí)間值。例如在1μS／DIV檔，光點(diǎn)在屏上移動(dòng)一格代表時(shí)間值1μS。
　　“微調”旋鈕用于時(shí)基校準和微調。沿順時(shí)針?lè )较蛐降滋幱谛饰恢脮r(shí)，屏幕上顯示的時(shí)基值與波段開(kāi)關(guān)所示的標稱(chēng)值一致。逆時(shí)針旋轉旋鈕，則對時(shí)基微調。旋鈕拔出后處于掃描擴展狀態(tài)。通常為×10擴展，即水平靈敏度擴大10倍，時(shí)基縮小到1／10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴展狀態(tài)下熒光屏上水平一格代表的時(shí)間值等于
2μS×(1/10)=0.2μS
　　TDS實(shí)驗臺上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時(shí)鐘信號，由石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生，準確度很高，可用來(lái)校準示波器的時(shí)基。
　　示波器的標準信號源CAL，專(zhuān)門(mén)用于校準示波器的時(shí)基和垂直偏轉因數。例如COS5041型示波器標準信號源提供一個(gè)VP-P=2V,f=1kHz的方波信號。
　　示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調節信號波形在熒光屏上的位置。旋轉水平位移旋鈕(標有水平雙向箭頭)左右移動(dòng)信號波形，旋轉垂直位移旋鈕(標有垂直雙向箭頭)上下移動(dòng)信號波形。
（四） 輸入通道和輸入耦合選擇
1．輸入通道選擇
　　輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時(shí)，示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時(shí)，示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時(shí)，示波器同時(shí)顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時(shí)，首先要將示波器的地與被測電路的地連接在一起。根據輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應通道插座上，示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起，示波器探頭接觸被測點(diǎn)。
　　示波器探頭上有一雙位開(kāi)關(guān)。此開(kāi)關(guān)撥到“×1”位置時(shí)，被測信號無(wú)衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實(shí)際電壓值。此開(kāi)關(guān)撥到“×10"位置時(shí)，被測信號衰減為1／10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實(shí)際電壓值。
2．輸入耦合方式
　　輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當選擇“地”時(shí)，掃描線(xiàn)顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀(guān)測極低頻信號。交流耦合用于觀(guān)測交流和含有直流成分的交流信號。在數字電路實(shí)驗中，一般選擇“直流”方式，以便觀(guān)測信號的絕對電壓值。
（五）觸發(fā)
　　第一節指出，被測信號從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉板上，驅動(dòng)光點(diǎn)在熒光屏上按比例沿垂直方向移動(dòng)；另一部分分流到x軸偏轉系統產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)掃描發(fā)生器，產(chǎn)生重復的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉板上，使光點(diǎn)沿水平方向移動(dòng)，兩者合一，光點(diǎn)在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。由此可知，正確的觸發(fā)方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩定的、清晰的信號波形，掌握基本的觸發(fā)功能及其操作方法是十分重要的。
1．觸發(fā)源(Source)選擇
　　要使屏幕上顯示穩定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時(shí)間關(guān)系的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EXT)。
　　內觸發(fā)使用被測信號作為觸發(fā)信號，是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號本身是被測信號的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發(fā)信號。
電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號作為觸發(fā)信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關(guān)的信號時(shí)是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時(shí)更為有效。
　　外觸發(fā)使用外加信號作為觸發(fā)信號，外加信號從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號與被測信號間應具有周期性的關(guān)系。由于被測信號沒(méi)有用作觸發(fā)信號，所以何時(shí)開(kāi)始掃描與被測信號無(wú)關(guān)。
　　正確選擇觸發(fā)信號對波形顯示的穩定、清晰有很大關(guān)系。例如在數字電路的測量中，對一個(gè)簡(jiǎn)單的周期信號而言，選擇內觸發(fā)可能好一些，而對于一個(gè)具有復雜周期的信號，且存在一個(gè)與它有周期關(guān)系的信號時(shí)，選用外觸發(fā)可能更好。
2．觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇
　　觸發(fā)信號到觸發(fā)電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發(fā)信號的穩定、可靠。這里介紹常用的幾種。
　　AC耦合又稱(chēng)電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號的交流