示波器的基本构成

示波器的基本构成

        显示电路
        显示电路由示波管及其控制电路两部分组成。示波器管是一种特殊的电子管，是示波器的重要组成部分。示波器由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。
         (1) 电子枪
        电子枪用于产生并形成高速、成束的电子流轰击屏幕使其发光。主要由灯丝F、阴极K、控制电极G、**阳极A1、第 二阳极A2组成。除灯丝外，其他电极的结构均为金属圆柱体，其轴线保持在同一轴线上。阴极受热后，可沿轴向发射电子；控制电极相对于阴极 具有负电位，改变电位可以改变通过控制极小孔的电子数量，即控制屏幕上光斑的亮度。为了在不降低对电子束偏转灵敏度的情况下提高屏幕上光斑的亮度，在现代示波器中，偏转系统和荧光屏之间增加了一个后加速电极A3。
        **阳极 具有施加到阴极的大约几百伏的正电压。第 二阳极施加比**阳极更高的正电压。穿过控制极小孔的电子束在**阳极和第 二阳极的高电位作用下被加速，向着荧光屏高速移动。由于同性电荷的排斥，电子束逐渐散开。通过**阳极和第 二阳极之间的电场的聚焦效应，电子在一点重新聚集和会聚。通过适当控制**阳极和第 二阳极之间电位差的大小，可以使焦点正好落在荧光屏上，显示出一个明亮而微小的点。改变**阳极和第 二阳极之间的电位差可以调节光斑的焦点，这就是示波器“调焦”和“辅助调焦”的原理。第三阳极是在示波器锥体内侧涂上一层石墨形成的，通常具有很高的电压，它具有三个作用： 1. 进一步加速通过偏转系统后的电子，使电子有足够的能量轰击屏幕以获得足够的亮度； ②石墨层覆盖在整个锥体上，可以起到屏蔽作用； ③电子束轰击屏幕会产生二次电子，高电位的A3可以吸收这些电子。
         (2) 偏转系统
        示波器的偏转系统多为静电偏转式，由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为水平偏转板和垂直偏转板。分别控制电子束在水平和垂直方向上的运动。当电子在偏转板之间运动时，如果偏转板不加电压，则偏转板之间不存在电场，离开第 二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动，射向屏幕的中心。如果偏转板上有电压，偏转板之间就会产生电场，进入偏转系统的电子在偏转电场的作用下会被引导到荧光屏的指定位置。
        若两偏转板相互平行且电位差为零，则速度为 υ 的电子束将沿原方向（设定为轴方向）通过偏转板空间，击中偏转板的坐标。荧光屏上的起源。如果两个偏转板之间存在恒定的电位差，则偏转板之间会形成一个电场，该电场垂直于电子的运动方向，因此电子向电位较高的偏转板偏转。这样，在两个偏转板之间的空间中，电子在该点沿抛物线切向运动。*后，电子落在屏幕上的点 A 上，该点距屏幕原点 (0) 有一段距离，称为偏转，用 y 表示。偏转量y与施加到偏转板上的电压Vy成比例。类似地，当向水平偏转板施加直流电压时，也会出现类似的情况，但光斑在水平方向上发生偏转。
         (3) 荧光屏
        荧光屏位于示波管的末端，其作用是显示偏转的电子束，便于观察。示波器的荧光屏内壁涂有一层发光材料，使屏幕上受高速电子撞击的光斑发出荧光。此时，光斑的亮度取决于电子束的数量、密度和速度。当改变栅电极的电压时，电子束中的电子数会相应变化，光斑的亮度也会发生变化。使用示波器时，不宜让非常亮的光点出现在示波器屏幕上的固定位置，否则该点的荧光粉会因电子的长期撞击而烧坏，从而失去发光能力。发光。
        涂有不同荧光物质的荧光屏在受到电子撞击时会呈现不同的颜色和不同的余辉时间。通常，绿灯用于观察一般信号波形。用于观察非周期和低频信号的中余辉示波器管采用橙黄色示波器，属于长余辉示波器；摄影用示波器一般使用蓝光短余辉示波器。
         Y轴放大电路
        因为示波器管的偏转灵敏度很低，比如常用的示波器管13SJ38J，它的垂直偏转灵敏度为0.86mm/V（12V左右电压产生1cm的偏转），所以一般测量的信号电压必须先经垂直放大电路放大后，加到示波器的垂直偏转板上，得到垂直方向大小合适的图形。
         X轴放大电路
        由于示波器在水平方向的偏转灵敏度也很低，所以连接到示波器水平偏转板上的电压（锯齿波电压或其他电压）也应先经过水平放大电路放大。 ，然后加到示波器的水平偏转板上，得到水平方向大小合适的图形。
        扫描同步电路
        扫描电路产生锯齿波电压。锯齿波电压的频率可以在一定范围内连续调节。锯齿电压的作用是使示波器阴极发射的电子束在荧光屏上形成与时间成正比的周期性水平位移，即形成时间基线。这样就可以在屏幕上显示垂直方向相加的测量信号的时变波形。
        电源电路
        供电电路：提供垂直和水平放大电路、扫描和同步电路、示波器和控制电路所需的负高压、灯丝电压等。
        从示波器的功能框图可以看出，被测信号电压加到示波器的Y轴输入端，再通过垂直放大电路加到示波器管的垂直偏转板上。示波器的水平偏转电压，虽然在大多数情况下使用锯齿电压（用于观察波形），但有时也会使用其他外加电压（用于测量频率、相位差等），所以在水平放大器的输入端使用电路。有水平信号选择开关可供选择使用示波器内部的锯齿电压，或选择其他加在X轴输入端的电压作为水平偏转电压。
        此外，为了使屏幕上显示的图形保持稳定，锯齿电压信号的频率和被测信号的频率需要同步。这样，不仅要求锯齿波电压的频率可以连续调节，而且在产生锯齿波的电路上也要输入同步信号。这样，对于只能产生连续扫描（即产生反复出现的连续锯齿波）的简单示波器，需要在其上输入与观测信号相关的频率。扫描电路。用于抑制锯齿波振荡频率的同步信号。对于示波器（如国产ST-16示波器、SR-8双迹示波器等）为满足各种需要，可通过同步或触发信号选择开关选择同步（或触发）信号。通常有三个来源： ①被测信号取自垂直放大电路作为同步（或触发）信号。该信号称为“内部同步”（或“内部触发”）信号； ②引入相关的外部信号是同步（或触发）信号，此信号称为“外部同步”（或“外部触发”）信号，该信号加在外部同步（或外部触发）输入端； ③有的示波器有带“电源同步”的同步信号选择开关，是220V、50Hz的电源电压，经变压器次级降压后作为同步信号使用。