示波器原理

导读：示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。本文从使用的角度介绍一下示波器的原理。

1.示波器原理—简介

示波器，是显示被测量的瞬时值轨迹变化情况的电子测量仪器。利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线，便于人们研究各种电现象的变化过程。另外，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、峰峰值、频率、相位差、调幅度等等。

2.示波器原理—结构组成

示波器用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，普通示波器有五个基本组成部分：显示电路、垂直放大电路、水平放大电路、扫描与同步电路、电源供给电路。

显示电路----包括示波管及其控制电路两个部分，示波管是一种特殊的电子管，是示波器一个重要组成部分。

垂直放大电路----由于示波管的偏转灵敏度甚低，所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大，再加到示波管的垂直偏转板上，以得到垂直方向的适当大小的形。

水平放大电路----由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低，所以接入示波管水平偏转板的电压也要先经过水平放大电路的放大以后，再加到示波管的水平偏转板上，以得到水平方向适当大小的形。

扫描与同步电路----扫描电路产生一个锯齿波电压，该电压的作用是使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移，即形成时间基线。

电源供给电路----电源供给电路供给垂直与水平放大电路、扫描与同步电路以及示波管与控制电路所需的负高压、灯丝电压等。

3.示波器原理--波形显示原理

示波器工作原理是利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反映加在示波器Y偏转极板上的电压*大值的相对大小，从而反映出电磁感应中所产生的交变电动势的*大值的大小。当一个直流电压加到一对偏转板上时，将使光点在荧光屏上产生一个固定位移，该位移的大小与所��直流电压成正比。如果分别将两个直流电压同时加到垂直和水平两对偏转板上，则荧光屏上的光点位置就由两个方向的位移所共同决定。

为了使荧光屏上的形稳定，被测信号电压的频率应与锯齿波电压的频率保持整数比的关系，即同步关系。为了实现这一点，就要求锯齿波电压的频率连续可调，以便适应观察各种不同频率的周期信号。

4.示波器原理—双线示波原理

在电子实践技术过程中，常常需要同时观察两种信号随时间变化的过程。并对这些不同信号进行电参量的测试和比较。为了达到这个目的，人们在应用普通示波器原理的基础上，采用了以下两种同时显示多个波形的方法：一种是双线示波法;另一种是双踪示波法。

双线示波器是采用双枪示波管来实现的。双枪示波管有两个互相独立的电子枪产生两束电子。另有两组互相独立的偏转系统，它们各自控制一束电子作上下、左右的运动。荧光屏是共用的，因而屏上可以同时显示出两种不同的电信号波形，双线示波也可以采用单枪双线示波管来实现。

5.示波器原理—双踪示波原理

双踪示波是在单线示波器的基础上，增设一个专用电子开关，用它来实现两种波形的分别显示。由于实现双踪示波比实现双线示波来得简单，不需要使用结构复杂、价格昂贵的“双腔”或“多腔”示波管，所以双踪示波获得了普遍的应用。

为了保持荧光屏显示出来的两种信号波形稳定，则要求被测信号频率、扫描信号频率与电子开关的转换频率三者之间必须满足一定的关系。首先，两个被测信号频率与扫描信号频率之间应该是成整数比的关系，也就是要求“同步”。此外，还必须合理地选择电子开关的转换频率，使得在示波器上所显示的波形个数合适，以便于观察。