示波器基礎(chǔ)使用說明和功能

　　我們可以把示波器簡單地看成是具有圖形顯示的電壓表。

　　普通的電壓表是在其度盤上移動的指針或者數(shù)字顯示來給出信號電壓的測量讀數(shù)。而示波器則與共不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以圖形的方式顯示信號電壓隨時間的變化，即波形。

　　示波器和電壓表之間的主要區(qū)別是：

　　1.電壓表可以給出祥測信號的數(shù)值，這通常是有效值即RMS值。但是電壓表不能給出有關(guān)信號形狀的信息。有的電壓表也能測量信號的峰值電壓和頻率。然而，示波器則能以圖形的方式顯示信號隨時間變化的歷史情況。

　　2.電壓表通常只能對一個信號進(jìn)行測量，而示波器則能同時顯示兩個或多個信號。

　　顯示系統(tǒng)

　　示波器的顯示器件是陰極射線管，縮寫為CRT。陰極射線管的基礎(chǔ)是一個能產(chǎn)生電子的系統(tǒng)，稱為電子槍。電子槍向屏幕發(fā)射電子。電子槍發(fā)射的電子經(jīng)聚焦形成電子束，并打在屏幕中心的一點(diǎn)上。屏幕的內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì)，這樣電子束打中的點(diǎn)就發(fā)出光來。

　　電子在從電子槍到屏幕的途中要經(jīng)過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上施加電壓就可以使光點(diǎn)在屏幕上移動。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平(X)偏轉(zhuǎn)板和垂直(Y)偏轉(zhuǎn)板組成。這種偏轉(zhuǎn)方式稱為靜電偏轉(zhuǎn)。

　　在屏幕的內(nèi)表面用刻劃或腐蝕的方法作出許多水平和垂直的直線形成網(wǎng)絡(luò)，稱為標(biāo)尺。標(biāo)尺通常在垂直方向有8個，水平方向有10個，每個格為1cm。有的標(biāo)尺線又進(jìn)一步分成小格，并且還有標(biāo)明0%和100%的特別線。這些特別的線和標(biāo)明10%和90%的標(biāo)尺配合使用以進(jìn)行上升時間的測量。我們后面會討論這個問題。

　　如上所述，受到電子轟擊后，CRT上的熒光物質(zhì)就會發(fā)光。當(dāng)電子束移開后，熒光物質(zhì)在一個短的時間內(nèi)還會繼續(xù)發(fā)光。這個時間稱為余輝時間。余輝時間的長短隨熒光物質(zhì)的不同而變化。最常用的熒光物質(zhì)是P31，其余輝時間小于一毫秒(ms).而熒光物質(zhì)P7的余輝時間則較長，約為300ms，這對于觀察較慢的信號非常有用。P31材料發(fā)射綠光，而P7材料發(fā)光的顏色為黃綠色。

　　將輸入信號加到Y(jié)軸偏轉(zhuǎn)板上，而示波器自己使電子束沿X軸方向掃描。這樣就使得光點(diǎn)在屏幕上描繪出輸入信號的波形。這樣掃出的信號波形稱為波形軌跡。

　　影響屏幕的控制機(jī)構(gòu)有：

　　—輝度
　　輝度控制用來調(diào)切波形顯示的亮度。本書中用作示例的示波器所采用的電路能夠根據(jù)不同的掃描速度自動調(diào)切輝度。當(dāng)電子束移動得比較快時，熒光物質(zhì)受到激勵的時間就變短，因此必須增加輝度才能看清軌跡。相反，當(dāng)電子束移動緩慢時，屏幕上的光點(diǎn)變得很亮，因此必須減小輝度以免熒光物質(zhì)被燒壞。從而延長示波管的壽命。
　　對于屏幕上的文字部分，另有單獨(dú)的輝度控制機(jī)構(gòu)。

　　—聚焦
　　聚焦控制機(jī)構(gòu)用來控制屏幕上光點(diǎn)的大小，以便獲得清晰的波形軌跡。有些示波器，例如本書用作示例的示波器上，聚集也是由示波器自己進(jìn)行最佳控制的，從而能在不同的輝度和不同的掃描下保持清晰的波形軌跡。另外也提供手動調(diào)節(jié)的聚集控制。

　　—掃描旋轉(zhuǎn)
　　這個控制機(jī)構(gòu)使X軸掃描線和水平標(biāo)尺線對齊。由于地球的磁場在各個地方是不同的，這將會影響示波管顯示的掃描線。掃跡旋轉(zhuǎn)功能就用來對此進(jìn)行補(bǔ)償。掃描旋轉(zhuǎn)功能是預(yù)先調(diào)好的，通常只需在示波器搬動后再行調(diào)節(jié)。

　　—標(biāo)尺照明
　　標(biāo)尺亮度可以單獨(dú)控制。這對于屏幕攝影或在弱光線條件下工作時非常有用。

　　—Z調(diào)制
　　掃描的輝度可以用電氣的方法通過一個外加的信號來改變。這對于由外部信號來產(chǎn)生水平偏轉(zhuǎn)以及使用X-Y顯示方式來尋找頻率關(guān)系的應(yīng)用中是十分有用的。

　　此信號輸入端通常是示波器后面板上的一個BNC插座。

　　1.2 模擬示波器方框圖

　　CRT是所有示波器的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在我們已經(jīng)對它有所了解。下面我們就看一看示波管是怎樣作為示波器的心臟來起作用的。

　　我們已經(jīng)看到，示波器有兩個垂直偏轉(zhuǎn)板，兩個水平偏轉(zhuǎn)板和一個電子槍。從電子槍發(fā)射出的電子束的強(qiáng)度可以用電氣的辦法來加以控制。

　　在上術(shù)基礎(chǔ)上，再增添下面敘述的電路就可以構(gòu)成一個完整的示波器　　示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括：

　　—輸入衰減器(每通道一個)
　　—前置放大器(每通道一個)
　　—用來選擇使用哪一個輸入通道的電子開關(guān)
　　—偏轉(zhuǎn)放大器

　　示波器的水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括：時基、觸發(fā)電路和水平偏轉(zhuǎn)放大器

　　輝度控制電路用電子學(xué)的方法在恰當(dāng)?shù)臅r刻點(diǎn)亮和熄滅掃跡。

　　為使所有這些電路工作，示波器需要有一個電源。此電源從交流市電或者從機(jī)內(nèi)或外部的電池獲取能量，使示波器工作。任何示波器的基本性能都是由它的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的特性來決定的，所以我們首先來詳細(xì)地考察這一部分。