示波器的種類及基本組成詳細介紹

示波器可以根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)或使用領(lǐng)域以及測量范圍等進行分類，此外還有一些用于特殊環(huán)境的示波器。

示波器的種類

根據(jù)測量信號的范圍，可分為如下幾種：

①超低頻示波器，適合于測量超低頻信號;

②普通示波器，適合于測量中頻信號;

③高頻示波器和超高頻示波器，適合于測量高頻(100MHz)和超高頻(1000MHz)信號。

按顯示信號的數(shù)量來分，有單蹤示波器(只顯示一個信號)、 雙蹤示波器(可同時顯示兩個信號)，還有多蹤示波器(可同時顯示多個信號的波形)。

從電路結(jié)構(gòu)來分，有電子管示波器、晶體管示波器和集成電路示波器。

從測量功能來分，有模擬示波器和數(shù)字式記憶示波器。數(shù)字式記憶示波器是將測量的信號數(shù)字化以后暫存在存儲器中，然后再從存儲器中讀出顯示在示波管上。在測量數(shù)字信號的場合經(jīng)常使用，便于觀察數(shù)字信號的波形和信號內(nèi)容。

示波器從波形顯示器件來分，有陰極射線管(CRT)示波器，彩色液晶顯示器和用計算機彩色監(jiān)視器做成的示波器。

為適應(yīng)測量電視信號的特點，示波器生產(chǎn)廠家專門生產(chǎn)了同步示波器，在示波器電路中設(shè)有與電視的行、場信號同步的電路，在控制面板上專門設(shè)置了選擇電視行或電視場的鍵鈕，以便在觀測電視信號時，信號波形穩(wěn)定。圖1-27所示是DS-5220A 型雙蹤示波器面板圖，圖1-28所示是ST16A型單蹤示波器面板圖。

示波器的組成

通用示波器的基本組成及原理框圖如圖1-29所示。它主要由顯示器系統(tǒng)、垂直偏轉(zhuǎn)(Y軸)信號放大系統(tǒng)、水平偏轉(zhuǎn)(X 軸)鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)和同步觸發(fā)系統(tǒng)4部分組成。

(1)顯示器系統(tǒng)。顯示器系統(tǒng)由示波管(陰極射線管CRT) 和電源供給部分組成。

在示波管內(nèi)部，電子槍發(fā)射出大量的電子，這些電子通過控制柵極的控制，聚焦電極的聚焦，加速極的加速，偏轉(zhuǎn)電極或偏轉(zhuǎn)線圈的偏轉(zhuǎn)，最后形成一束電子束打在熒光屏上，使熒光屏的相應(yīng)部位發(fā)光。

在顯示器系統(tǒng)中，電源供給系統(tǒng)負責(zé)提供示波器的控制極、 聚焦電極、加速電極等需要的電壓，調(diào)整這些電壓，可以保證在熒光屏上出現(xiàn)的光點聚焦良好，亮度適中。示波器面板上安裝的聚焦、亮度電位器，就是用來對這些電壓進行調(diào)整的。

示波管內(nèi)部的偏轉(zhuǎn)電極(或外部的偏轉(zhuǎn)線圈)負責(zé)電子束的偏轉(zhuǎn)。以偏轉(zhuǎn)電極為例，示波管中有X偏轉(zhuǎn)板和Y偏轉(zhuǎn)板各一對。每對偏轉(zhuǎn)板都由基本平行的金屬板構(gòu)成。每對偏轉(zhuǎn)板上的電壓變化都必將影響到電子運動的軌跡。Y偏轉(zhuǎn)板上的電壓變化只能影響光點在顯示屏上的垂直位置，X偏轉(zhuǎn)板只影響光點的水平位置，兩對偏轉(zhuǎn)板共同配合，才決定了任一瞬間光點在顯示屏上的坐標。

當兩對偏轉(zhuǎn)板上都不加電壓時，電子束應(yīng)打到熒光屏的正中。

(2)Y軸信號放大系統(tǒng)。y軸信號放大系統(tǒng)把被觀測的信號放大并轉(zhuǎn)變成電壓加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上，這樣電子束就會在Y軸(垂 直)方向按信號的規(guī)律變化。

一般Y軸信號放大系統(tǒng)的放大倍數(shù)可用y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度旋

鈕進行有級調(diào)節(jié)，而示波器Y軸方向的中心位置也可用Y軸位移旋鈕進行調(diào)節(jié)。

例如調(diào)節(jié)y軸位移旋鈕到示波器y軸方向中心線表示信號0v，調(diào)節(jié)y軸信號放大系統(tǒng)的y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度旋鈕到1v/div， 則0~2V的連續(xù)信號會出現(xiàn)在Y軸方向中心線以上2格的范圍內(nèi)。

(3)X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)。一般在示波管的X軸加一個鋸齒波信號。當鋸齒波電壓最小時，電子束在示波管最左端，鋸齒波電壓最大時，電子束在示波管最右端。這樣，在鋸齒波的正程，示波器中的電子c會隨時間均勻地從左向右運動，因此就可以把示波器的X軸作為時間軸處理。例如鋸齒波正程所用時間為1ms，而示波器屏幕上的X軸分成10個刻度，則相應(yīng)的每格X刻度代表的時間就是0.lms。

至于鋸齒波的回程時間，希望它越短越好，這樣就可以盡量減小回掃線對示波器波形的影響，但實際上回掃需要一定時間，為使回掃產(chǎn)生的波形不在熒光屏上顯示，可以設(shè)法使掃描回程的輝度減弱，以減小回掃線對波形的影響。

X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生示波器掃描所需要的鋸齒波電壓，也稱為掃描電壓，根據(jù)掃描要求，鋸齒波應(yīng)該線性良好，回程短，并且頻率可調(diào)。鋸齒波的頻率調(diào)節(jié)也稱為掃描周期的調(diào)節(jié)。

(4)同步觸發(fā)系統(tǒng)。在觀察周期信號時，如果掃描電壓的周期恰好是被測信號周期的整數(shù)倍，則掃描的后一個周期描繪的波形就與前一周期描繪的波形完全一樣，這樣熒光屏上就可以得到清晰而穩(wěn)定的波形，這稱為信號與掃描電壓同步。

但是實際上，掃描電壓是由示波器本身的X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的，它與Y軸輸入的被測信號并不相關(guān)。因此掃描電壓的周期恰好是被測信號周期整數(shù)倍的情況很難碰到。當掃描電壓的周期不是被測信號周期的整數(shù)倍時，每一次從X軸左端開 始時的Y軸信號都不相等，這樣就會造成觀察結(jié)果的混亂。

為解決這一問題，常利用被測信號產(chǎn)生一個同步觸發(fā)信號，用同步信號去控制X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)，強迫X軸鋸齒波發(fā)生器的周期變成被測信號周期的整數(shù)倍，這就是同步觸發(fā)系統(tǒng)。同步觸發(fā)系統(tǒng)可以使X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)和外部的待測信號同步， 從而穩(wěn)定地顯示外部信號。