示波器波形顯示原理

關于示波器波形顯示原理第1頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三一、概述示波器是將人眼看不見的電信號轉換成可見圖像顯示出來。X軸代表時間，Y軸代表電壓，可以直接觀測到被測信號瞬時電壓隨時間變化的規(guī)律。示波器是典型的時域測量儀器。第2頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三從示波器對信號的處理方式出發(fā)可分為：模擬示波器數(shù)字示波器

進一步可分為：通用示波器取樣示波器存儲示波器專用示波器第3頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三通用示波器是采用單束示波管的示波器，如單蹤示波器、多蹤示波器、高靈敏示波器、慢靈敏示波器等。它們運用基本顯示原理，可對電信號進行定性、定量測量。取樣示波器通常采用取樣技術把高頻信號轉換為低頻信號，再運用通用示波器的基本原理觀測信號。一般用于觀測頻率高、速度快的脈沖信號。存儲示波器是具有存儲信息功能的示波器，它除了能對周期性信號進行觀測外，還能對單次瞬變過程、非周期現(xiàn)象、低重復頻率的信號進行觀測。特種示波器是指滿足特殊用途或有特殊裝置的示波器，如電視示波器、矢量示波器、晶體管特性圖示儀及邏輯分析性等。第4頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三二、示波測量的基本原理示波管示波管是示波器觀測電信號波形的關鍵器件，通常采用具有靜電偏轉的陰極射線示波管（CRT）陰極射線示波管

CRT主要由電子槍、偏轉系統(tǒng)、熒光屏三部分組成其工作原理是：由電子槍產(chǎn)生的高速電子束轟擊熒光屏的相應部位使熒光屏發(fā)光，而偏轉系統(tǒng)則能使電子束發(fā)生偏轉，從而改變熒光屏上光點的位置。

第5頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三CRT內(nèi)部結構如下圖：–E輝度聚焦輔助聚焦+EFGKA1A2Y偏轉板X偏轉板熒光屏電子槍偏轉系統(tǒng)熒光屏第6頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三1.電子槍（1）作用：發(fā)射電子并形成很細的高速電子束。（2）組成：燈絲F、陰極K、柵極G和陽極A1、A2。

1）燈絲F、陰極K

當電流流過燈絲后對陰極加熱，陰極產(chǎn)生大量電子，并在后續(xù)電場作用下轟擊熒光屏發(fā)光。

2）控制柵極G

用來控制射向熒光屏的電流密度，從而改變熒光屏亮點的輝度。

3）第一陽極A1、第二陽極A2A1和A2對電子束進行聚焦并加速，使到達熒光屏的電子形成很細的一束并具有很高速度。第7頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三偏轉系統(tǒng)（1）作用：使電子束發(fā)生偏轉。（2）組成：垂直偏轉板(Y1、Y2)和水平偏轉板(X1、X2)

1）

X偏轉板控制電子束水平方向的偏轉，Y偏轉板控制電子束垂直方向的偏轉。電子束在垂直偏轉和水平偏轉電場的共同作用下，射向熒光屏上的指定位置，并形成光點。

2）如果在兩對偏轉板上各加一穩(wěn)定直流電壓、光點會停留在熒光屏上的某一位置；如果都加交流電壓，光點會隨交流電壓的變化而作上下左右的運動。

3）電子束在熒光屏上的垂直偏轉距離y為：

y=SyUySy為垂直偏轉因數(shù)(cm/V)Uy為加在兩垂直偏轉板上的電壓第8頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三熒光屏（1）作用：將電信號變?yōu)楣庑盘?。?）組成：熒光屏的內(nèi)管壁上涂有一層磷光物質，由磷光物質構成熒光膜在受到高速電子轟擊后，將電子的動能轉化為光能，形成光點，并能持續(xù)一定時間(稱為余輝時間)。

1）正是利用熒光屏的余輝，在電子束隨信號電壓偏轉時，才能觀察到由光點的移動軌跡而形成的整個信號波形。

2）當高速電子束轟擊熒光屏時，其動能除轉變?yōu)楣馔?，也將產(chǎn)生熱。在使用示波器時不應當使光點長時間停留在一個位置上。

3）熒光屏的中間平整部分稱為有效面積。使用示波器，應盡量將波形呈現(xiàn)在有效面積內(nèi)。第9頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三三、波形顯示的基本原理掃描

（1）定義：光點在掃描電壓作用下掃動的過程。（2）掃描電壓波形：鋸齒波Uxt0TsTbTw第10頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三Ts:掃描正程時間，電子束從左到右運動；Tb:掃描逆程時間或掃描回程時間，電子束從右到左運動；Tw:掃描休止時間?！鄴呙桦妷褐芷赥x=Ts+Tb+Tw。理想狀態(tài)下：Tb=Tw=0，Tx=Ts。（3）X偏轉板加掃描電壓UxY偏轉板加被測信號電壓Uy

則在熒光屏上顯示被測信號波形。第11頁，講稿共14頁，2023年5月2日，星期三同步要在熒光屏上顯示n個穩(wěn)定波形(同步)的條件：1）待測信號Uy為頻率fy穩(wěn)定的周期性信號。2）掃描信號Ux為頻率fx穩(wěn)定的鋸齒波電壓。3）fx=nfy(n為正整數(shù))掃描過程中的增輝與消隱在實際示波顯示中，在掃描回程電壓與被測信號電壓的共同作用下會對顯示波形產(chǎn)生影響。為使掃描回程時間產(chǎn)生波形不在熒光屏上顯示，可以設法在掃描正程時間使電子槍發(fā)射更多電子，即示波器增輝；或在掃描回程時間使電子槍發(fā)射電子減少，即示波器消隱。第12頁，講稿共14頁，20