示波器测试原理

2012-02-04 11:08:18来源: eefocus

一、示波管的结构

示波器是依靠示波管直观将被测信号显示出来的,示波管又叫阴极射线管(CRT),其结构图如下图:

1.示波管各部分说明

(1)灯丝:它的功能是通电发热,对阴极进行加热,使阴极能够发射电子。

(2)阴极K:它是一个表面涂有氧化物的金属小圆筒,在灯丝加热的情况下,阴极的氧化层会发射电子。

(3)控制极G:又称调制栅极,简称栅极,它是一个前段开孔的金属圆筒,该极上加有比阴极更低的电压。电子自由运动方向是低点位向高电位运动,如果电子由高电位向低点位运动会受到阻碍,而阴极电位较栅极电位高,故阴极发射出来的电子通过栅极要受到一定的阻力,栅极电压越低,电子受到的阻力越大,通过栅极的电子越少,到达荧光屏的电子越少,荧光屏光线越暗。

W1成为辉度电位器,调节它能够改变栅极电压,来控制到达荧光屏的电子数目,从而调节荧光屏的亮度。

(4)第一阳极A1和第二阳极A2:它们中间都开有小孔,电子从小孔中通过。这两个阳极的作用是对阴极发射出来并通过栅极的电子进行加速,同时进行聚焦,将很粗的电子束聚焦成很细的电子束,这样电子束在荧光屏上扫出来的波形更清晰。

W2称为聚焦电位器,它可以调节第一阳极的电压;W3称为辅助聚焦电位器,它可以调节第二阳极的电压。调节它们可以使显示的波形更清晰。

(5)垂直偏转板:又称Y轴偏转板,它是由垂直方向的上下两块金属板组成,电子束从中间穿过,当给这两个金属板加有一定的电压时,电子束就会在垂直方向做偏转运动。

(6)水平偏转板:又称X轴偏转板,它是由水平方向的左右两块金属板组成,电子束从中间穿过,当给这两个金属板加有一定的电压时,电子束就会在水平方向做偏转运动。

(7)荧光屏:它是在荧光管正面的内层壁上涂上一层荧光粉而构成。当电子束轰击荧光屏上的荧光粉时就会发光,电子数目越多,速度越快,荧光粉越亮。

2.示波管的工作过程

首先给灯丝通电,灯丝开始发热,阴极因灯丝的加热而发射大量的电子,由于受栅极电压的阻碍,只有一部分电子能穿过栅极,穿过栅极的电子受到第一阳极和第二阳极高电压的加速和聚焦后,形成密集、高速的电子束往荧光屏运动,电子束再经过垂直偏转板和水平偏转板,偏转板产生的电场变化,电子束运动轨迹也发生变化,这种运动轨迹变化的电子束轰击荧光屏,就会在荧光屏上显示波形。

二、示波器的波形显示原理

示波器是依靠示波管和电路配合来显示各种信号波形的。示波管显示信号波形的过程是:首先让阴极发射电子,然后进行加速和聚焦,再给垂直和水平偏转板加一定的电压,让电子束产生偏转并对荧光屏进行扫描,这样就会在荧光屏上显示信号波形。下面从几个方面来说明示波器的波形显示原理。

1.X轴和Y轴偏转板都不加电压

如图(a)所示,X轴和Y轴偏转板都不加电压时,阴极发射的电子束不会发生偏转,而是做直线运动轰击荧光屏中心。在屏幕中心会出现一个亮点。

2. X轴偏转板加锯齿波电压,Y轴不加电压

由于Y轴偏转板不加电压,所以电子束在垂直方向不受电场力,而X轴偏转板加锯齿波电压,电子束在水平方向受到电场力作用而会产生偏转,在屏幕上扫出水平一条亮线,如图(b)所示。

具体过程说明如下:

当0~t1期间的锯齿波电压加到X轴偏转板时,偏转板产生电场,让电子束由荧光屏的中心扫到荧光屏的左端。

当t1~t2期间的锯齿波电压加到X轴偏转板时,偏转板产生电场,让电子束由荧光屏左端扫到中心。

当t2~t3期间的锯齿波电压加到X轴偏转板时,偏转板产生电场,让电子束由荧光屏中心扫到右端。

当t3~t4期间的锯齿波电压加到X轴偏转板时,偏转板产生电场,让电子束由荧光屏右端扫到中心。

t4是可以后,下一个周期的锯齿波电压到来,电子束又重复上述扫描过程,结果在荧光屏上出现一条亮线。

同样的道理,如果Y轴偏转板加锯齿波电压,X轴偏转板不加电压,电子束只受Y轴偏转板产生的电场力作用,会在荧光屏上扫出垂直的一条亮线。

3.Y轴偏转板加正弦波电压,X轴偏转板加锯齿波电压

当Y轴偏转板加正弦波电压,X轴偏转板加锯齿波电压时,电子束在垂直和水平方向都受电场力作用,电子束就会在荧光屏上扫出正弦波。如图(c)所示。

具体过程说明如下:

在0~t1期间,锯齿波电压加到X轴偏转板,Y轴偏转板无电压,X轴偏转板产生电场,让电子束由荧光屏的中心点直接扫到左端。此期间为逆程,阴极不发射电子,故不会出现亮线。

在t1~t2期间,逐渐下降的锯齿波电压加到X轴偏转板,先上升后下降的正弦波电压加到Y轴偏转板,电子束在这两个电场力的作用下在荧光屏上扫出正弦波的正半周

在t2~t3期间,反方向逐渐增大的锯齿波电压加到X轴偏转板,反方向先上升后下降的正弦波电压加到Y轴偏转板,电子束在这两个电场力的作用下在荧光屏上扫出正弦波的负半周。

在t3~t4期间,反方向逐渐增大的锯齿波电压加到X轴偏转板,Y轴偏转板无电压,X轴偏转板产生电场,让电子束由荧光屏的右端直接扫到中心点,此期间为逆程,阴极不发射电子,故不会产生亮线。

讲过上述四个过程,电子束就在荧光屏上扫出一个周期的正弦波信号波形,如果正弦波频率提高一倍,那么在荧光屏上就会出现两个周期的正弦波信号波形。

从上面的分析可以得到结论:当给示波管的X轴偏转板加锯齿波电压、Y轴偏转板加某个信号电压时,通过电子束的扫描,在屏幕上就会显示出Y轴偏转板上的信号波形。

示波器的波形显示原理是这样的:由示波器内部的扫描电路产生锯齿波电压送到X轴偏转板,然后将被测信号送到Y轴偏转板,在X、Y轴偏转板产生的电场作用下,电子束就会在荧光屏上扫出被测信号的波形。


 

关键字:示波管  波形显示

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0204/article_4546.html
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