示波器是利用電子示波管的特性,將人眼無(wú)法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像,顯示在熒光屏上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果*的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成。
陰極射線(xiàn)管(CRT)簡(jiǎn)稱(chēng)示波管,是示波器的核心。它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。正如圖1所示,電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個(gè)真空玻璃殼內(nèi),構(gòu)成了一個(gè)完整的示波管。
1.熒光屏
現(xiàn)在的數(shù)字示波器示波管屏面通常是矩形平面,內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過(guò)鋁膜,撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點(diǎn)。鋁膜具有內(nèi)反射作用,有利于提高亮點(diǎn)的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。
當(dāng)電子停止轟擊后,亮點(diǎn)不能立即消失而要保留一段時(shí)間。亮點(diǎn)輝度下降到原始值的10%所經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫做“余輝時(shí)間”。余輝時(shí)間短于10μs為極短余輝,10μs—1ms為短余輝,1ms—0.1s為中余輝,0.1s-1s為長(zhǎng)余輝,大于1s為極長(zhǎng)余輝。一般的示波器配備中余輝示波管,高頻示波器選用短余輝,低頻示波器選用長(zhǎng)余輝。
由于所用磷光材料不同,熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管,以保護(hù)人的眼睛。
2.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(chēng)第二柵極)、*陽(yáng)極(A1)和第二陽(yáng)極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束。燈絲通電加熱陰極,陰極受熱發(fā)射電子。柵極是一個(gè)頂部有小孔的金屬園筒,套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低,對(duì)陰極發(fā)射的電子起控制作用,一般只有運(yùn)動(dòng)初速度大的少量電子,在陽(yáng)極電壓的作用下能穿過(guò)柵極小孔,奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過(guò)低,則全部電子返回陰極,即管子截止。調(diào)節(jié)電路中的W1電位器,可以改變柵極電位,控制射向熒光屏的電子流密度,從而達(dá)到調(diào)節(jié)亮點(diǎn)的輝度。*陽(yáng)極、第二陽(yáng)極和前加速極都是與陰極在同一條軸線(xiàn)上的三個(gè)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(duì)陰極電子奔向熒光屏起加速作用。
電子束從陰極奔向熒光屏的過(guò)程中,經(jīng)過(guò)兩次聚焦過(guò)程。*次聚焦由K、G1、G2完成,K、K、G1、G2叫做示波管的*電子透鏡。第二次聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域,調(diào)節(jié)第二陽(yáng)極A2的電位,能使電子束正好會(huì)聚于熒光屏上的一點(diǎn),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(shí)調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿(mǎn)足良好聚焦,需微調(diào)第二陽(yáng)極A2的電壓,A2又叫做輔助聚焦極。
3.偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)
偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線(xiàn)方向,使熒光屏上的光點(diǎn)隨外加信號(hào)的變化描繪出被測(cè)信號(hào)的波形。圖8.1中,Y1、Y2和Xl、X2兩對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前,X軸偏轉(zhuǎn)板在后,因此Y軸靈敏度高(被測(cè)信號(hào)經(jīng)處理后加到Y軸)。兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓,使兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場(chǎng),分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。
4.示波管的電源
為使示波管正常工作,對(duì)電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽(yáng)極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近,偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負(fù)電位上。柵極G1相對(duì)陰極為負(fù)電位(—30V~—100V),而且可調(diào),以實(shí)現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。*陽(yáng)極為正電位(約+100V~+600V),也應(yīng)可調(diào),用作聚焦調(diào)節(jié)。第二陽(yáng)極與前加速極相連,對(duì)陰極為正高壓(約+1000V),相對(duì)于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于數(shù)字示波器的示波管各電極電流很小,可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。
經(jīng)營(yíng):中國(guó)臺(tái)灣固緯 數(shù)字示波器 普源數(shù)字示波器
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