項目電子示波器課件

項目五電子示波器項目五電子示波器1本項目主要內容任務一示波測試的基本原理動動手動動腦實訓項目做一做議一議想一想項目小結思考與練習

本項目主要內容任務一示波測試的基本原理動動手動動腦實2示波測試技術前言能把信號波形顯示出來并能進行測量的技術稱為示波測試技術。圖3-1是示波器顯示的一個正弦信號波形圖。利用示波器熒光屏上的刻度及面板上的旋鈕位置，可以方便地測量出該波形的幅度和周期。示波測試技術就是利用示波管的波形顯示功能，將待測信號加到決定熒光屏垂直方向（Y軸）偏轉特性的Y偏轉板上，而將其熒光屏上的水平方向（X軸）變換為時間軸，從而得到信號波形的函數波形。通過X軸和Y軸上的刻度經變換得到信號波形的參數。能完成這種功能的儀器就叫做示波器。

圖3-1示波器顯示的正弦信號波形示波測試技術前言圖3-1示波器顯示的正弦信號波形3示波測試技術研究信號隨時間變化的特性稱為時域分析，這時被測信號是一個時間函數，如圖3-2所示。相應地研究信號隨頻率變化的分析稱之為頻域分析。示波器是信號時域分析最典型的儀器，利用示波器，可以對信號波形的特性進行分析，對信號的各項參數：幅值、周期、頻率及相位等進行測量。本項目圍繞利用示波器對信號波形進行顯示測量這一主題，向大家介紹示波測試技術的基本方法和原理，并學習示波器的典型應用。tux圖3-2正弦信號的時域波形示波測試技術研究信號隨時間變化的特性稱為時域分析，這時被測信4示波測試技術知識目標1.掌握示波測試基本方法和原理2.掌握通用示波器的組成和原理3.了解數字存儲示波器4.熟練掌握示波測試的基本應用技能目標1.熟練掌握示波器面板功能及基本操作2.熟練掌握示波器測量信號的幅度、周期、頻率和相位的方法3.熟練掌握調幅波調幅系數測量方法示波測試技術知識目標5任務一示波測試基本方法和原理任務目標1.掌握示波顯示控制部分及操作要領2.理解陰極射線示波管（CRT）3.理解如何得到清晰穩(wěn)定的信號波形任務教學模式任務一示波測試基本方法和原理任務目標6任務一示波測試基本方法和原理示波器的最大特征就是將波形顯示出來。那么波形是如何被顯示出來的呢？我們首先來了解一下通用示波器的面板組成。示波器種類、型號很多，功能也不完全相同。不同型號的通用示波器面板布置略有不同（如圖3-3所示），但一般均包括三大部分：示波器顯示控制部分，Y軸系統(tǒng)控制部分和X軸系統(tǒng)控制部分。其中，示波器顯示控制部分完成對波形的顯示、聚集、輝度調節(jié)等功能，它是示波器的重要組成部分，通過對其結構和功能的學習能幫助我們明白波形顯示的原理。

圖3-3幾種示波器面板布置任務一示波測試基本方法和原理示波器的最大特征就是將波形顯7任務一示波測試基本方法和原理（1）熒光屏。熒光屏是示波管的顯示部分，屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號波形的電壓和時間之間的關系。水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數(V／div，TIME／div)能得出電壓值與時間值。（2）電源開關及指示燈。打開電源,稍等片刻。（3）光跡亮度調節(jié)，逆時針旋轉暗，順時針亮。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。一般不應太亮，以保護熒光屏。（4）聚焦使光跡和讀數變得清晰。（5）尋跡，用于判斷光點偏離的方位，按下該鍵，光點回到顯示區(qū)域。（6）光跡旋轉使光跡處于水平位置。（7）輸出校準方波信號（如1KHz、0.5V），用于校準示波器的時基和垂直偏轉因數。

任務一示波測試基本方法和原理（1）熒光屏。熒光屏是示波管8任務一示波測試基本方法和原理知識二陰極射線示波管（CRT）示波器的核心部件是示波管，其外形如圖3-5所示。示波管由電子槍、偏轉系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，其內部結構示意圖如圖3-6。

圖3-5示波管外形33FKA1A2G熒光屏X2X1Y2Y1圖3-6示波管的結構示意圖電子槍偏轉系統(tǒng)A3任務一示波測試基本方法和原理知識二陰極射線示波管（CR9任務一示波測試基本方法和原理1．電子槍（1）作用：電子槍的作用是產生電子束，對電子束加速和聚焦。（2）組成：電子槍包括燈絲F、陰極K、控制柵級G、第一陽極A1、第二陽極A2及后加速陽極A3。燈絲的作用是加熱陰極，使其發(fā)射電子?？刂茤艠O的作用是控制電子束的電流密度，即電子射線的強度。第一陽極和第二陽極的作用是加速電子同時對電子束聚焦。后加速陽極A3位于熒光屏與偏轉板之間，作用是對電子束進一步加速。（3）原理：電子聚焦原理。如圖3-7（a）當電子以一定速度穿越加速場時，v1<v2，電子在運動中垂直方向未受力，垂直速度未改變，v1sinθ1=v2sinθ2，θ1>θ2,，電子向中心軸線方向聚攏，總體上呈會聚趨勢。反之，總體上呈發(fā)散趨勢，如圖（b）。v1θ1﹣v2θ2+（a）電子穿越加速場時θ1＞θ2v2θ2﹣（b）電子穿越減速場時θ1＜θ2v1θ1+圖3-7電子穿越不同電場時偏轉角度的變化任務一示波測試基本方法和原理1．電子槍v1θ1﹣v2θ210任務一示波測試基本方法和原理根據電子穿越加速場聚攏，穿越減速場發(fā)散的原理不難得到在聚焦系統(tǒng)作用下的電子束形狀。如圖3-8所示。改變控制柵極的電位可進行輝度調節(jié)，改變A1、A2的電位高低則可進行聚焦調節(jié)。

A1A2KG輔助聚焦+——圖3-8在聚焦系統(tǒng)作用下的電子束形狀輝度聚焦任務一示波測試基本方法和原理根據電子穿越加速11任務一示波測試基本方法和原理2．偏轉系統(tǒng)（1）結構：由兩對互相垂直的平行板構成，分別稱為垂直（Y）偏轉板和水平（X）偏轉板，偏轉板在外加電壓信號的作用下使電子槍發(fā)出的電子束產生偏轉。（2）原理：光點在熒光屏上偏轉的距離與偏轉板上所加的電壓成正比，以Y偏轉系統(tǒng)為例，即Y=SyVy，這是用示波管觀測波形的理論依據。（如圖3-9所示）+Vy－Y+圖3-9偏轉板原理示意圖Fv0任務一示波測試基本方法和原理2．偏轉系統(tǒng)+Vy－Y+圖312任務一示波測試基本方法和原理垂直偏轉板Y1、Y2上所加的電壓使電子束在垂直方向發(fā)生偏轉，水平偏轉X1、X2的電壓則使電子束在水平方向偏轉。比例系數Sy稱為示波管的偏轉靈敏度，單位是cm/V，它表示在單位輸入信號的作用下，光點在垂直方向的偏移距離，它的倒數Dy=1/Sy稱為示波管的偏轉因數，單位是V/cm、mV/cm或V/div，V/div，這個值越小，示波管越靈敏，觀察微弱信號的能力越強。任務一示波測試基本方法和原理垂直偏轉板Y1、13任務一示波測試基本方法和原理3．熒光屏熒光屏的作用是在高速電子轟擊下激發(fā)可見光，顯現波形。示波管屏面通常是矩形平面，內表面沉積一層磷光材料構成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點。鋁膜具有內反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。當電子停止轟擊后，亮點不會立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10％所經過的時間叫做“余輝時間”。余輝時間小于10μs為極短余輝，10μs～1ms為短余輝，1ms～0．1s為中余輝，0．1s～1s為長余輝，大于1s為極長余輝。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，以保護人的眼睛。任務一示波測試基本方法和原理3．熒光屏14任務一示波測試基本方法和原理知識三如何得到清晰穩(wěn)定的信號波形1．掃描（1）定義：光點在掃描電壓作用下掃動的過程。（2）掃描電壓波形：鋸齒波，表達式：Vx=kt。如圖3-10所示，（a）圖是理想鋸齒波波形；（b）圖是實際鋸齒波波形，其中，Ts：掃描正程時間；Tb：掃描逆程時間或掃描回程時間

tVxtVxTsTb（a）（b）圖3-10鋸齒波波形任務一示波測試基本方法和原理知識三如何得到清晰穩(wěn)定的信15任務一示波測試基本方法和原理2．波形顯示原理由上可知，電子束在熒光屏上產生的亮點在屏幕上移動的軌跡，是加到偏轉板上的電壓信號的波形。分析下面幾種情況：（1）兩偏轉板均不加信號，即Vx=Vy=0，則光點在垂直和水平方向都不偏轉，出現在熒光屏的中心位置，如圖3-11（a）。（2）Y偏轉板：不加電壓；X偏轉板：加理想掃描電壓信號Vx=kt。由于Y偏轉板不加電壓，光點在垂直方向是不移動的，則光點在熒光屏的水平方向上來回移動，出現的是一條水平線段，如圖3-11（b）。這條水平亮線稱為掃描線。（a）（b）（c）圖3-11X、Y偏轉板加或不加信號時顯示情況任務一示波測試基本方法和原理2．波形顯示原理（a）（b）16任務一示波測試基本方法和原理（3）Y偏轉板：加被測信號，如正弦波Vy=Umsinωt；X偏轉板：不加電壓。由于X偏轉板不加電壓，光點在水平方向是不偏移的，則光點只在熒光屏的垂直方向來回移動，出現一條垂直線段，如圖3-11（c）。tVyTy圖3-12T-x=Ty時顯示波形VxtTx（4）Y偏轉板：加被測信號，如正弦波Vy=Umsinωt；X偏轉板：加理想掃描電壓信號Vx=kt，且Tx=Ty，則熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。如圖3-12。tVyTy圖3-12Tx=Ty時顯示波形VxtTx任務一示波測試基本方法和原理（3）Y偏轉板：加被測信號，17任務一示波測試基本方法和原理（5）Y偏轉板：加被測信號，如正弦波Vy=Umsinωt；X偏轉板：加理想掃描電壓信號Vx=kt，且Tx=2Ty，則熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。如圖3-13。

tVyTxy圖3-13Tx=2Ty時顯示波形VxtTx=2Ty任務一示波測試基本方法和原理（5）Y偏轉板：加被測信18任務一示波測試基本方法和原理（6）Y偏轉板：加被測信號，如正弦波Vy=Umsinωt；X偏轉板：加理想掃描電壓信號Vx=kt，且，第一個掃描周期得到波形①，第二個掃描周期得到波形②，第三個掃描周期得到波形③……則熒光屏顯示的是不穩(wěn)定的被測信號波形。如圖3-14。

任務一示波測試基本方法和原理（6）Y偏轉板：加被測信號19任務一示波測試基本方法和原理結論：當掃描電壓的周期是被觀測信號周期的整數倍時，即Tx=nTy(n為正整數)，每次掃描的起點都對應在被測信號的同一相位點上，這就使得掃描的后一個周期描繪的波形與前一周期完全一樣，每次掃描顯示的波形重疊在一起，在熒光屏上可得到清晰而穩(wěn)定的波形。當理想掃描電壓的周期Tx=NTy（N為正整數）時，波形穩(wěn)定，且顯示n個被測信號波形，稱為“同步”；當此關系不成立時,波形顯示不穩(wěn)定。實際中，常利用被測信號產生一個同步觸發(fā)信號，去控制示波器時基電路中的掃描發(fā)生器，迫使它們同步，或用與被測信號有一定關系的外加信號去產生同步觸發(fā)信號。任務一示波測試基本方法和原理結論：當掃描電壓的周期是被觀20任務一示波測試基本方法和原理3．掃描回程的增輝實際的掃描電壓中，回程時間與休止時間并不為零，則電子從右端回到左端時，也會有掃描軌跡?；爻誊壽E的存在影響被測波形的觀測，實際示波器中要將其消隱，即使得正程軌跡亮度增加，回程軌跡黯淡，凸顯正程，如圖3-15所示。任務一示波測試基本方法和原理3．掃描回程的增輝21任務一示波測試基本方法和原理4．Ｘ－Ｙ圖示原理由波形顯示原理可知，在示波管里，電子束的偏轉方向決定于Ｘ和Ｙ偏轉板的偏轉電壓Ｖx和Vy，而Ｖx和Vy是相互獨立的，二者共同決定光點在熒光屏上的位置。利用此特點，可以將將示波器看作一個Ｘ－Ｙ圖示儀，當將兩個信號分別加在Ｘ和Ｙ偏轉板上時，熒光屏上即顯示出兩個信號波形之間的關系。

任務一示波測試基本方法和原理4．Ｘ－Ｙ圖示原理22任務一示波測試基本方法和原理圖3-16表示兩個同頻率的正弦信號分別作用在Ｘ、Ｙ偏轉板上時的情況。如果兩信號初相相同，則可在熒光屏上得到一條直線；若Ｘ、Ｙ方向的偏轉距離相同，則可得到一條與水平軸呈４５°的直線；如兩信號初相位相差９０°，則可得一正橢圓；若Ｘ、Ｙ方向的偏轉距離相同，則得一正圓……通常把兩個偏轉板上都加正弦電壓時顯示的圖形叫李沙育圖形，它常用在相位和頻率測量中。xxy圖3-16頻率相同時的李沙育圖形(a)φ=0°或360°(b)φ=30°或330°(c)φ=90°或270°(d)φ=150°或210°(e)φ=180°yyyyxxxx任務一示波測試基本方法和原理圖3-16表示兩23任務一示波測試基本方法和原理議一議1．總結一下示波器顯示及控制部分有哪些旋鈕和按鍵，功能分別是什么？以應內部哪個具體電路？2．CRT在生活中的應用有哪些？舉例說明。3．什么叫余輝時間，一般的示波器是什么類型的余輝？4．示波器增輝電路如果出現故障，熒光屏上會顯現什么樣的波形？5．一個清晰穩(wěn)定的波形是如何得到的

任務一示波測試基本方法和原理議一議24實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）一、實訓目的通過一些簡單的操作，幫助大家更好地理解示波測試原理和掌握示波器基本操作。二、實訓儀器和器材 雙蹤示波器函數信號源實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）一、實訓目的25實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）三、實訓內容和步驟訓練點一掌握示波器的預調1．將示波器的電源接通預熱后，使示波器的各個控制旋鈕或開關置于表3-3所示位置。2．適當調節(jié)輝度旋鈕，使熒光屏上出現一條適當寬度的水平掃描線。3．反復調節(jié)聚焦和輔助聚焦旋鈕，使水平掃描基線又細又清晰。4．調節(jié)水平位移和垂直位移使水平基線位于屏幕的中央。5．使掃描速率微調和Y軸靈敏度微調處于“校準”位置。實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）三、實訓內容和步驟26實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）三、實訓內容和步驟思考題：1.“輝度旋鈕”所使用的電子器件是什么？它是如何如水平掃描線的輝度進行調節(jié)的？在使用中要注意什么？2.“聚焦和輔助聚焦旋鈕”所使用的電子器件是什么？它們是如何對掃描線進行調節(jié)的？訓練點二理解示波器的余輝1.用信號發(fā)生器產生100Hz、10mV的正弦信號，用示波器觀察。2.將TIME/div擋由最右端順時針逐檔轉，并觀測波形變化。3.當示波器正好顯示一個完整的波形時，記錄橫軸掃描時間。4.用同樣方法觀察10KHz信號。思考題：為什么要完整顯示一個波形，在頻率較低時會產生閃爍？

實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）三、實訓內容和步驟27實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）三、實訓內容和步驟訓練點三了解同步掃描與觸發(fā)1.用信號發(fā)生器產生2KHz、100mV正弦波信號。2.調整示波器得到穩(wěn)定的波形。3.旋轉“電平”、“觸發(fā)”等旋鈕和開關，觀察波形變化。思考題：1.為什么波形會“跑”？說明了什么？2.怎樣才能得到一個穩(wěn)定的完整的信號波形？

實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）三、實訓內容和步驟28實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）四、實訓報告總結實訓結論，回答思考題。

實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）四、實訓報告29項目小結本項目介紹了示波測試技術及應用。主要內容有：示波測試原理、通用示波器的基本組成、工作原理及其應用。電子示波器能夠在熒光屏上顯示電信號的波形，其核心部件是示波管。示波管由電子槍、偏轉系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。電子槍的作用是發(fā)射電子束、對電子束聚焦及加速。偏轉系統(tǒng)的作用是決定光點在屏幕上的位置。示波測試的理論基礎是光點在熒光屏上偏轉的距離與偏轉板上所加的電壓成正比。熒光屏的作用是將電信號變?yōu)楣庑盘栵@示。示波器得到穩(wěn)定波形的條件是，Y偏轉板上接入被測信號，X偏轉板上接入鋸齒波掃描電壓，并且，掃描電壓的周期等于被測信號周期的整數倍，即滿足同步關系。通用示波器主要由示波管、垂直通道和水平通道三部分組成，此外還包括電源電路和校準信號發(fā)生器。垂直通道包括衰減器、放大器、延遲線及必要的附件如探極等；示波器的水平通道主要由掃描發(fā)生器環(huán)、觸發(fā)電路和X放大器組成。示波器可以用來觀測信號波形，測量電信號電壓、周期、頻率、時間、相位、調制系數等物理量。項目小結本項目介紹了示波測試技術及應用。主要內容有：示波測試30思考與練習1.通用示波器由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？2..示波器Ｙ通道的由哪些電路組成？各有什么作用？3.示波器Ｙ通道內為什么既有衰減器又有放大器？4.示波器的Ｘ通道由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？5.試說明觸發(fā)電平、觸發(fā)極性調節(jié)的意義。6．示波器測試時，為什么要求輸入信號用專用探頭接入？7．用示波器測一正弦信號，測量時信號經衰減10倍的探極加到示波器Y通道，測得其在熒光屏上的總高度為4.4div，Y軸靈敏度粗調開關在50mV/div，問該信號的有效值是多少？8．用示波器觀察一方波信號，靈敏度旋鈕v/div置于0.02mv檔。掃描旋鈕t/div置于20us檔時，測得其高度H=3div，方波寬度W=2div，計算該方波信號的頻率和幅度。9．有兩個周期相同的正弦波信號，在示波器屏幕上顯示其周期為4div，兩信號波形間相位間隔為1div，試計算兩波形的相位差。10．數字存儲示波器與模擬示波器相比有何特點？思考與練習1.通用示波器由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？31項目五電子示波器項目五電子示波器32本項目主要內容任務一示波測試的基本原理動動手動動腦實訓項目做一做議一議想一想項目小結思考與練習

本項目主要內容任務一示波測試的基本原理動動手動動腦實33示波測試技術前言能把信號波形顯示出來并能進行測量的技術稱為示波測試技術。圖3-1是示波器顯示的一個正弦信號波形圖。利用示波器熒光屏上的刻度及面板上的旋鈕位置，可以方便地測量出該波形的幅度和周期。示波測試技術就是利用示波管的波形顯示功能，將待測信號加到決定熒光屏垂直方向（Y軸）偏轉特性的Y偏轉板上，而將其熒光屏上的水平方向（X軸）變換為時間軸，從而得到信號波形的函數波形。通過X軸和Y軸上的刻度經變換得到信號波形的參數。能完成這種功能的儀器就叫做示波器。

圖3-1示波器顯示的正弦信號波形示波測試技術前言圖3-1示波器顯示的正弦信號波形34示波測試技術研究信號隨時間變化的特性稱為時域分析，這時被測信號是一個時間函數，如圖3-2所示。相應地研究信號隨頻率變化的分析稱之為頻域分析。示波器是信號時域分析最典型的儀器，利用示波器，可以對信號波形的特性進行分析，對信號的各項參數：幅值、周期、頻率及相位等進行測量。本項目圍繞利用示波器對信號波形進行顯示測量這一主題，向大家介紹示波測試技術的基本方法和原理，并學習示波器的典型應用。tux圖3-2正弦信號的時域波形示波測試技術研究信號隨時間變化的特性稱為時域分析，這時被測信35示波測試技術知識目標1.掌握示波測試基本方法和原理2.掌握通用示波器的組成和原理3.了解數字存儲示波器4.熟練掌握示波測試的基本應用技能目標1.熟練掌握示波器面板功能及基本操作2.熟練掌握示波器測量信號的幅度、周期、頻率和相位的方法3.熟練掌握調幅波調幅系數測量方法示波測試技術知識目標36任務一示波測試基本方法和原理任務目標1.掌握示波顯示控制部分及操作要領2.理解陰極射線示波管（CRT）3.理解如何得到清晰穩(wěn)定的信號波形任務教學模式任務一示波測試基本方法和原理任務目標37任務一示波測試基本方法和原理示波器的最大特征就是將波形顯示出來。那么波形是如何被顯示出來的呢？我們首先來了解一下通用示波器的面板組成。示波器種類、型號很多，功能也不完全相同。不同型號的通用示波器面板布置略有不同（如圖3-3所示），但一般均包括三大部分：示波器顯示控制部分，Y軸系統(tǒng)控制部分和X軸系統(tǒng)控制部分。其中，示波器顯示控制部分完成對波形的顯示、聚集、輝度調節(jié)等功能，它是示波器的重要組成部分，通過對其結構和功能的學習能幫助我們明白波形顯示的原理。

圖3-3幾種示波器面板布置任務一示波測試基本方法和原理示波器的最大特征就是將波形顯38任務一示波測試基本方法和原理（1）熒光屏。熒光屏是示波管的顯示部分，屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號波形的電壓和時間之間的關系。水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數(V／div，TIME／div)能得出電壓值與時間值。（2）電源開關及指示燈。打開電源,稍等片刻。（3）光跡亮度調節(jié)，逆時針旋轉暗，順時針亮。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。一般不應太亮，以保護熒光屏。（4）聚焦使光跡和讀數變得清晰。（5）尋跡，用于判斷光點偏離的方位，按下該鍵，光點回到顯示區(qū)域。（6）光跡旋轉使光跡處于水平位置。（7）輸出校準方波信號（如1KHz、0.5V），用于校準示波器的時基和垂直偏轉因數。

任務一示波測試基本方法和原理（1）熒光屏。熒光屏是示波管39任務一示波測試基本方法和原理知識二陰極射線示波管（CRT）示波器的核心部件是示波管，其外形如圖3-5所示。示波管由電子槍、偏轉系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，其內部結構示意圖如圖3-6。

圖3-5示波管外形33FKA1A2G熒光屏X2X1Y2Y1圖3-6示波管的結構示意圖電子槍偏轉系統(tǒng)A3任務一示波測試基本方法和原理知識二陰極射線示波管（CR40任務一示波測試基本方法和原理1．電子槍（1）作用：電子槍的作用是產生電子束，對電子束加速和聚焦。（2）組成：電子槍包括燈絲F、陰極K、控制柵級G、第一陽極A1、第二陽極A2及后加速陽極A3。燈絲的作用是加熱陰極，使其發(fā)射電子?？刂茤艠O的作用是控制電子束的電流密度，即電子射線的強度。第一陽極和第二陽極的作用是加速電子同時對電子束聚焦。后加速陽極A3位于熒光屏與偏轉板之間，作用是對電子束進一步加速。（3）原理：電子聚焦原理。如圖3-7（a）當電子以一定速度穿越加速場時，v1<v2，電子在運動中垂直方向未受力，垂直速度未改變，v1sinθ1=v2sinθ2，θ1>θ2,，電子向中心軸線方向聚攏，總體上呈會聚趨勢。反之，總體上呈發(fā)散趨勢，如圖（b）。v1θ1﹣v2θ2+（a）電子穿越加速場時θ1＞θ2v2θ2﹣（b）電子穿越減速場時θ1＜θ2v1θ1+圖3-7電子穿越不同電場時偏轉角度的變化任務一示波測試基本方法和原理1．電子槍v1θ1﹣v2θ241任務一示波測試基本方法和原理根據電子穿越加速場聚攏，穿越減速場發(fā)散的原理不難得到在聚焦系統(tǒng)作用下的電子束形狀。如圖3-8所示。改變控制柵極的電位可進行輝度調節(jié)，改變A1、A2的電位高低則可進行聚焦調節(jié)。

A1A2KG輔助聚焦+——圖3-8在聚焦系統(tǒng)作用下的電子束形狀輝度聚焦任務一示波測試基本方法和原理根據電子穿越加速42任務一示波測試基本方法和原理2．偏轉系統(tǒng)（1）結構：由兩對互相垂直的平行板構成，分別稱為垂直（Y）偏轉板和水平（X）偏轉板，偏轉板在外加電壓信號的作用下使電子槍發(fā)出的電子束產生偏轉。（2）原理：光點在熒光屏上偏轉的距離與偏轉板上所加的電壓成正比，以Y偏轉系統(tǒng)為例，即Y=SyVy，這是用示波管觀測波形的理論依據。（如圖3-9所示）+Vy－Y+圖3-9偏轉板原理示意圖Fv0任務一示波測試基本方法和原理2．偏轉系統(tǒng)+Vy－Y+圖343任務一示波測試基本方法和原理垂直偏轉板Y1、Y2上所加的電壓使電子束在垂直方向發(fā)生偏轉，水平偏轉X1、X2的電壓則使電子束在水平方向偏轉。比例系數Sy稱為示波管的偏轉靈敏度，單位是cm/V，它表示在單位輸入信號的作用下，光點在垂直方向的偏移距離，它的倒數Dy=1/Sy稱為示波管的偏轉因數，單位是V/cm、mV/cm或V/div，V/div，這個值越小，示波管越靈敏，觀察微弱信號的能力越強。任務一示波測試基本方法和原理垂直偏轉板Y1、44任務一示波測試基本方法和原理3．熒光屏熒光屏的作用是在高速電子轟擊下激發(fā)可見光，顯現波形。示波管屏面通常是矩形平面，內表面沉積一層磷光材料構成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點。鋁膜具有內反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。當電子停止轟擊后，亮點不會立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10％所經過的時間叫做“余輝時間”。余輝時間小于10μs為極短余輝，10μs～1ms為短余輝，1ms～0．1s為中余輝，0．1s～1s為長余輝，大于1s為極長余輝。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，以保護人的眼睛。任務一示波測試基本方法和原理3．熒光屏45任務一示波測試基本方法和原理知識三如何得到清晰穩(wěn)定的信號波形1．掃描（1）定義：光點在掃描電壓作用下掃動的過程。（2）掃描電壓波形：鋸齒波，表達式：Vx=kt。如圖3-10所示，（a）圖是理想鋸齒波波形；（b）圖是實際鋸齒波波形，其中，Ts：掃描正程時間；Tb：掃描逆程時間或掃描回程時間

tVxtVxTsTb（a）（b）圖3-10鋸齒波波形任務一示波測試基本方法和原理知識三如何得到清晰穩(wěn)定的信46任務一示波測試基本方法和原理2．波形顯示原理由上可知，電子束在熒光屏上產生的亮點在屏幕上移動的軌跡，是加到偏轉板上的電壓信號的波形。分析下面幾種情況：（1）兩偏轉板均不加信號，即Vx=Vy=0，則光點在垂直和水平方向都不偏轉，出現在熒光屏的中心位置，如圖3-11（a）。（2）Y偏轉板：不加電壓；X偏轉板：加理想掃描電壓信號Vx=kt。由于Y偏轉板不加電壓，光點在垂直方向是不移動的，則光點在熒光屏的水平方向上來回移動，出現的是一條水平線段，如圖3-11（b）。這條水平亮線稱為掃描線。（a）（b）（c）圖3-11X、Y偏轉板加或不加信號時顯示情況任務一示波測試基本方法和原理2．波形顯示原理（a）（b）47任務一示波測試基本方法和原理（3）Y偏轉板：加被測信號，如正弦波Vy=Umsinωt；X偏轉板：不加電壓。由于X偏轉板不加電壓，光點在水平方向是不偏移的，則光點只在熒光屏的垂直方向來回移動，出現一條垂直線段，如圖3-11（c）。tVyTy圖3-12T-x=Ty時顯示波形VxtTx（4）Y偏轉板：加被測信號，如正弦波Vy=Umsinωt；X偏轉板：加理想掃描電壓信號Vx=kt，且Tx=Ty，則熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。如圖3-12。tVyTy圖3-12Tx=Ty時顯示波形VxtTx任務一示波測試基本方法和原理（3）Y偏轉板：加被測信號，48任務一示波測試基本方法和原理（5）Y偏轉板：加被測信號，如正弦波Vy=Umsinωt；X偏轉板：加理想掃描電壓信號Vx=kt，且Tx=2Ty，則熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。如圖3-13。

tVyTxy圖3-13Tx=2Ty時顯示波形VxtTx=2Ty任務一示波測試基本方法和原理（5）Y偏轉板：加被測信49任務一示波測試基本方法和原理（6）Y偏轉板：加被測信號，如正弦波Vy=Umsinωt；X偏轉板：加理想掃描電壓信號Vx=kt，且，第一個掃描周期得到波形①，第二個掃描周期得到波形②，第三個掃描周期得到波形③……則熒光屏顯示的是不穩(wěn)定的被測信號波形。如圖3-14。

任務一示波測試基本方法和原理（6）Y偏轉板：加被測信號50任務一示波測試基本方法和原理結論：當掃描電壓的周期是被觀測信號周期的整數倍時，即Tx=nTy(n為正整數)，每次掃描的起點都對應在被測信號的同一相位點上，這就使得掃描的后一個周期描繪的波形與前一周期完全一樣，每次掃描顯示的波形重疊在一起，在熒光屏上可得到清晰而穩(wěn)定的波形。當理想掃描電壓的周期Tx=NTy（N為正整數）時，波形穩(wěn)定，且顯示n個被測信號波形，稱為“同步”；當此關系不成立時,波形顯示不穩(wěn)定。實際中，常利用被測信號產生一個同步觸發(fā)信號，去控制示波器時基電路中的掃描發(fā)生器，迫使它們同步，或用與被測信號有一定關系的外加信號去產生同步觸發(fā)信號。任務一示波測試基本方法和原理結論：當掃描電壓的周期是被觀51任務一示波測試基本方法和原理3．掃描回程的增輝實際的掃描電壓中，回程時間與休止時間并不為零，則電子從右端回到左端時，也會有掃描軌跡?；爻誊壽E的存在影響被測波形的觀測，實際示波器中要將其消隱，即使得正程軌跡亮度增加，回程軌跡黯淡，凸顯正程，如圖3-15所示。任務一示波測試基本方法和原理3．掃描回程的增輝52任務一示波測試基本方法和原理4．Ｘ－Ｙ圖示原理由波形顯示原理可知，在示波管里，電子束的偏轉方向決定于Ｘ和Ｙ偏轉板的偏轉電壓Ｖx和Vy，而Ｖx和Vy是相互獨立的，二者共同決定光點在熒光屏上的位置。利用此特點，可以將將示波器看作一個Ｘ－Ｙ圖示儀，當將兩個信號分別加在Ｘ和Ｙ偏轉板上時，熒光屏上即顯示出兩個信號波形之間的關系。

任務一示波測試基本方法和原理4．Ｘ－Ｙ圖示原理53任務一示波測試基本方法和原理圖3-16表示兩個同頻率的正弦信號分別作用在Ｘ、Ｙ偏轉板上時的情況。如果兩信號初相相同，則可在熒光屏上得到一條直線；若Ｘ、Ｙ方向的偏轉距離相同，則可得到一條與水平軸呈４５°的直線；如兩信號初相位相差９０°，則可得一正橢圓；若Ｘ、Ｙ方向的偏轉距離相同，則得一正圓……通常把兩個偏轉板上都加正弦電壓時顯示的圖形叫李沙育圖形，它常用在相位和頻率測量中。xxy圖3-16頻率相同時的李沙育圖形(a)φ=0°或360°(b)φ=30°或330°(c)φ=90°或270°(d)φ=150°或210°(e)φ=180°yyyyxxxx任務一示波測試基本方法和原理圖3-16表示兩54任務一示波測試基本方法和原理議一議1．總結一下示波器顯示及控制部分有哪些旋鈕和按鍵，功能分別是什么？以應內部哪個具體電路？2．CRT在生活中的應用有哪些？舉例說明。3．什么叫余輝時間，一般的示波器是什么類型的余輝？4．示波器增輝電路如果出現故障，熒光屏上會顯現什么樣的波形？5．一個清晰穩(wěn)定的波形是如何得到的

任務一示波測試基本方法和原理議一議55實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）一、實訓目的通過一些簡單的操作，幫助大家更好地理解示波測試原理和掌握示波器基本操作。二、實訓儀器和器材 雙蹤示波器函數信號源實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）一、實訓目的56實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）三、實訓內容和步驟訓練點一掌握示波器的預調1．將示波器的電源接通預熱后，使示波器的各個控制旋鈕或開關置于表3-3所示位置。2．適當調節(jié)輝度旋鈕，使熒光屏上出現一條適當寬度的水平掃描線。3．反復調節(jié)聚焦和輔助聚焦旋鈕，使水平掃描基線又細又清晰。4．調節(jié)水平位移和垂直位移使水平基線位于屏幕的中央。5．使掃描速率微調和Y軸靈敏度微調處于“校準”位置。實訓項目一示波原理測試基本操作訓練（一）三、實訓內容和步驟57實訓項目一示波