示波器工作原理

2020-12-05 電子產品世界

　　導讀：在數字電路實驗中，需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現象和結果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對複雜的儀器。今天小編帶大家了解示波器的工作原理。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/275002.htm

　　示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在螢光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統、同步系統、X軸偏轉系統、Y軸偏轉系統、延遲掃描系統、標準信號源組成。

　　陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉換為光信號。正如圖1所示，電子槍、偏轉系統和螢光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內，構成了一個完整的示波管。

　　圖1 示波管的內部結構和供電圖示

　　現在的示波管屏面通常是矩形平面，內表面沉積一層磷光材料構成螢光膜。在螢光膜上常又增加一層蒸發鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊螢光粉而發光形成亮點。鋁膜具有內反射作用，有利於提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。

　　當電子停止轟擊後，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10%所經過的時間叫做「餘輝時間」。餘輝時間短於10μs為極短餘輝，10μs—1ms為短餘輝，1ms—0.1s為中餘輝，0.1s-1s為長餘輝，大於1s為極長餘輝。一般的示波器配備中餘輝示波管，高頻示波器選用短餘輝，低頻示波器選用長餘輝。

　　由於所用磷光材料不同，螢光屏上能發出不同顏色的光。一般示波器多採用發綠光的示波管，以保護人的眼睛。

示波器工作原理 ——電子槍及聚焦

　　電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發射電子並形成很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發射電子。柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由於柵極電位比陰極低，對陰極發射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向螢光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調節電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向螢光屏的電子流密度，從而達到調節亮點的輝度。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向螢光屏起加速作用。

　　電子束從陰極奔向螢光屏的過程中，經過兩次聚焦過程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發生在G2、A1、A2區域，調節第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚於螢光屏上的一點，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調節A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。

示波器工作原理 ——偏轉系統

　　偏轉系統控制電子射線方向，使螢光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。圖8.1中，Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉板組成偏轉系統。Y軸偏轉板在前，X軸偏轉板在後，因此Y軸靈敏度高(被測信號經處理後加到Y軸)。兩對偏轉板分別加上電壓，使兩對偏轉板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉。

示波器工作原理 ——示波管的電源

　　為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規定第二陽極與偏轉板之間電位相近，偏轉板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負電位上。柵極G1相對陰極為負電位(—30V~—100V)，而且可調，以實現輝度調節。第一陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應可調，用作聚焦調節。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對於地電位的可調範圍為±50V。由於示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經電阻分壓器供電。

示波器工作原理 ——基本組成

　　從上一小節可以看出，只要控制X軸偏轉板和Y軸偏轉板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道，一個電子信號是時間的函數f(t)，它隨時間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信號(經過比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。電信號中，在一段時間內與時間變量成正比的信號是鋸齒波。

　　示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統、X軸系統、Z軸系統和電源等五部分組成。

　　示波器基本組成框圖

　　被測信號①接到「Y"輸入端，經Y軸衰減器適當衰減後送至Y1放大器(前置放大)，推輓輸出信號②和③。經延遲級延遲Г1時間，到Y2放大器。放大後產生足夠大的信號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩定波形，將Y軸的被測信號③引入X軸系統的觸發電路，在引入信號的正(或者負)極性的某一電平值產生觸發脈衝⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發生器)，產生掃描電壓⑦。由於從觸發到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸信號到達螢光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應稍大於X軸的延遲時間Г2。掃描電壓⑦經X軸放大器放大，產生推輓輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉板上。z軸系統用於放大掃描電壓正程，並且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。

　　以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開關將Y軸輸入的兩個不同的被測信號分別顯示在螢光屏上。由於人眼的視覺暫留作用，當轉換頻率高到一定程度後，看到的是兩個穩定的、清晰的信號波形。

　　示波器中往往有一個精確穩定的方波信號發生器，供校驗示波器用。
衰減器相關文章:衰減器原理

相關焦點

  • 示波器的工作原理
    常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數字電路教學實驗中應用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對複雜的儀器。本章從使用的角度介紹一下示波器的原理和使用方法。
  • 數字存儲示波器的工作原理
    數字存儲示波器是電子測量儀器的一種常見類型，相信大家在日常生活中或多或少的接觸過，下面來給大家介紹一下數字存儲示波器的工作原理等相關知識。
  • 5分鐘讀懂示波器的工作原理
    示波器是我們電子工程師的左膀右臂，把示波器玩好玩精是我們的必備技能之一。而古人早就教育我們不僅要知其然，更要知其所以然。因此僅僅會玩是不夠的，弄清楚示波器的工作原理對於更好地使用示波器來說更是尤為重要。
  • 光線示波器的工作原理
    光線示波器（記錄儀）的內部結構示意圖見圖1，它由振動子與磁系統、光源與光學系統、傳動部分、拍攝儲紙部分、控制部分、時標發生電路和電源等幾部分組成。
  • 淺談示波器工作原理/種類及組成結構
    打開APP 淺談示波器工作原理/種類及組成結構 工程師之餘 發表於 2018-11-05 09:01:45 示波器的工作原理 示波器使用窄而高速的電子束，覆蓋在在塗有螢光物質的屏面上，從而出現斑點的光點。
  • 數字示波器和模擬示波器的不同點和工作原理
    打開APP 數字示波器和模擬示波器的不同點和工作原理 Micsig麥科信 發表於 2020-07-01 11:50:51 示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器
  • 示波器原理
    打開APP 示波器原理 姚遠香 發表於 2018-12-10 16:26:52
  • 數字存儲示波器原理_數字存儲示波器特點
    數字存儲示波器原理 　　數字存儲示波器的組成原理方框圖如圖1所示，它有實時和存儲兩種工作模式。當處於實時工作模式時，其電路組成原理與一般模擬示波器一樣。當處於存儲工作模式時，它的工作過程一般分為存儲和顯示兩個階段。 　　在存儲工作階段，模擬輸入信號先經過適當地放大或衰減，然後再經過「取樣」和「量化」兩個過程的數位化處理，將模擬信號轉換成數位化信號，在邏輯控制電路的控制下依次寫入到RAM中。
  • 示波器的原理及應用
    它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/272995.htm示波器的原理及應用--工作原理　　示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在塗有螢光物質的屏面上，就可產生細小的光點。
  • 雙蹤示波器的使用方法及步驟分析(基本結構,工作原理及優點)
    雙蹤示波器是一種應用十分廣泛的電子測量儀器，它能更加準確的展現出人們肉眼看不到的電現象的變化。技術瞬息萬變，雙蹤示波器的最新應用也層出不窮。下面我們來看看關於雙蹤示波器的工作原理、結構、優點以及使用方法及步驟。
  • 示波器的原理和使用
    上面介紹了示波器測量電壓的原理，接下來介紹螢光屏上顯示波形的原因。示波器的原理和使用--示波器的使用　　用示波器能觀察各種不同電信號幅度隨時間變化的波形曲線，在這個基礎上示波器可以應用於測量電壓、時間、頻率、相位差和調幅度等電參數。下面介紹用示波器觀察電信號波形的使用步驟。　　1 示波管和電源系統　　1)電源(Power)-示波器主電源開關。當此開關按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。
  • 示波器的原理及基本組成
    常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數字電路教學實驗中應用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對複雜的儀器。本章從使用的角度介紹一下示波器的原理和使用方法。
  • 示波器原理—不懂就要看哦~~~
    本文從使用的角度介紹一下示波器的原理。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/269912.htm1.示波器原理—簡介　　示波器，是顯示被測量的瞬時值軌跡變化情況的電子測量儀器。利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在塗有螢光物質的屏面上，就可產生細小的光點。
  • 示波器帶寬的內部原理及設計技巧
    我們常說數字示波器有五大功能，即捕獲（Capture），觀察（View），測量（Measurment），分析（Analyse）和歸檔（Document）。這五大功能組成的原理框圖如圖1所示。圖1，數字示波器的原理框圖捕獲部分主要是由三顆晶片和一個電路組成，即放大器晶片，A/D晶片，存儲器晶片和觸發器電路，原理框圖如下圖
  • 示波器探頭補償原理
    這一切，要從了解探頭的補償原理開始： 示波器輸入電阻 示波器探頭無法將電路信號送入示波器，咋一想，似乎直接連起來就能用了吧。萬用表測量探頭X10檔兩端電阻 而我們來看示波器，細心的朋友們會發現在示波器的BNC輸入接口旁邊一般都標記有1MΩ的對地輸入電阻參數。
  • 示波器的測量方法及作用原理
    示波器的測量方法及作用原理_泰克代理商一、示波器的作用1.廣泛的電子測量儀器；2.測量電信號的波形（電壓與時間關係）；3.測量幅度、周期、頻率和相位等參數；4.配合傳感器，測量一切可以轉化為電壓的參量（如電流、電阻、溫度磁強等）二、工作原理1.組成：2.電子偏轉：電子在水平/垂直方向受電場力。
  • 採樣示波器原理結構
    採樣示波器也是非常常用的電子儀器，有四大功能：本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201807/383849.htm1)高帶寬示波器功能
  • 示波器的使用(界面、原理、操作及眼圖)建議收藏!
    示波器的使用（界面、原理、操作及眼圖）建議收藏！文章來源於微信公眾號：華啟學院本文包含三部分內容，分別為：一、示波器面板及功能鍵介紹二、示波器的工作原理三、示波器的使用教程四、眼圖分析沿與後面板垂直的方向對準上圖「防盜鎖孔」將鎖頭插入，順時針旋轉鑰匙鎖定示波器，然後拔出鑰匙。注意，不要將 其它物品插入防盜鎖孔以免損壞儀器。可調支架：調節示波器的傾斜角度，便於更好的操作和觀察顯示屏，向外打開支撐 腳讓示波器傾斜或向內關閉支撐腳讓示波器直立。
  • 示波器示波原理分析法的比較
    示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖形，便於人們研究各種電現象的變化過程。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。更廣義地說，示波器是一種能夠反映任何兩個參數相互關聯的X-Y坐標圖形的顯示儀器。
  • 示波器原理和電子束實驗裝置實驗目的
    示波器原理和電子束實驗裝置是在學生示波器基礎上研製的一種新型物理儀器，它自帶低頻信號發生器，可研究掌握示波器原理及各種不同類型信號的測量方法；研究和驗證電子束在不同的電場和磁場條件下的運動規律，並可精確測定電子荷質比，是集示波器，低頻信號發生器，電子束實驗儀於一體的綜合性實驗儀器；具有設計新穎，結構合理，操作簡便等特點，是各大中專院校物理教學