模拟式示波器的工作原理和应用

模拟式示波器（见摘要）由以下主要组件组成：

1）显示单元（电子射线管）。

2）垂直偏移放大器（Y放大器）。

3）水平偏移放大器（X放大器）。

4）时基扫描发生器。

5）电源部分。

图8-29所示的电子射线管是示波器的重要组成部分，由抽真空的波瓣形玻璃管组成。在管颈中有一个电加热的向真空发射电子的阴极（电子发射）。从阴极发出的电子经过电极成束并加速飞向荧光屏，在那里电子具有很高的速度并激发荧光屏的原子发光。由阴极、文纳尔控制电极、聚焦极和加速电极组成的电子枪让电子的线射出（图8-29），偏转系统改变了电子射线的方向，并交替射到整个荧光屏面上。

图8-29 电子射线管的构造

在荧光屏的内侧涂有一层荧光物质。荧光物质为硫化物、锌和镉的氧化物或其硅酸盐。通过添加如银、金或铜使荧光物质有活性并因此而有导电性。根据发光颜色、亮度和余辉持续时间来区分荧光物质。由于人眼对绿色特别敏感，所以大都使用绿光荧光物质。

文纳尔管上的负偏压控制荧光屏图像的亮度（强度）。

通过调整电阻调整钮来改变负偏压以调整亮度，亮度调节器（图8-30）或强度调节器（INTENS）在示波器的面板上。

电子射线是由带负电的、相互排斥的粒子组成。射线呈扇面发射，必须通过射线系统的聚焦电极形成射线束（聚焦）。

聚焦电极的可调电压使电子射线成束（聚焦）。用作聚焦的调节旋钮，在面板上标有“FOCUS”，如图8-30所示。

在射线系统与荧光屏之间，电子射线通过依次排列的使射线发生垂直方向（Y方向）和水平方向（X方向）偏转的两对极板（图8-29）。施加在极板上的电压在两极间产生磁场，在其磁场力的作用下使通过极板的电子射线发生偏转。

(www.xing528.com)

图8-30 示波器的调节器

图8-31 键控器与补偿图

图8-32 示波器电路简图

电子射线垂直方向上的偏转称为垂直偏转（Y偏转），而水平方向上的偏转称为水平偏转（X偏转）。

垂直偏转放大器。垂直偏转放大器给Y偏转板提供达100V的偏转电压。垂直放大器既可以对直流电压，也可以对MHz范围的交流电压进行放大。射线的垂直静止位置可用垂直方向调节器或“POS”进行调节（图8-30）。

要测试的信号通过测试线或通过一个测试头或键控器接到Y输入（垂直输入）。键控器包括一个把测量电压降到10∶1或100∶1的电压调节器。键控器必要利用一个矩形电压来进行补偿（图8-31）。

水平偏转放大器（图8-32）。也称为X放大器的水平偏转放大器向水平偏转提供必要的电压。示波器一般用于研究信号的时间曲线，因此，电子射线必须在相同的时间间隔内在屏幕上连续水平地扫过相同的线段，例如2ms/cm。因此X偏转板上所必要的锯齿形电压（图8-33）控制着电子射线有规律地从左向右经过屏幕并又快速地向左返回至原点。在短时间回扫时，显像管的文纳尔电极的负脉冲抑制了电子射线（消隐扫描）。

时基扫描发生器（图8-32）。时基扫描发生器产生一个在宽极限频率可调的锯齿形电压。其周期可用一个步进开关进行调整。当锯齿形电压的周期等于或为几个整数倍的测量电压周期时，在荧光屏上就会出现一条静止不动的曲线图像，这要通过一个触发，即通过锯齿形偏转电压的触发来达到。对于带触发的示波器，锯齿波发生器使每个偏转过程都能获得一个新的启动脉冲。在每一过程之后，锯齿形电压又跳回到最低值，并保持到施密特触发器（图8-32）发出一个新的启动指令。在Y输入的通过施密特触发器触发的一个新启动脉冲电压的大小可用电平（触发器的电平；阈值）旋钮进行调整。

图8-33 触发与时基扫描

在Y输入DC（直流）或AC（交流），用电流类型开关示波器可对电压的测量进行转换。在AC位置，Y放大器只能处理交流电压，输入处的电容器分离开直流电压部分。在开关的中间位置是输入接地，且仅对水平偏转有效（图8-32）。

示波器的电源部分对电网交流电压进行变压，并变成直流。电源部分向半导体电路提供工作电压、给电子射线管加热和提供阳极电压。显像管的阳极电压可达几千伏。