電子示波器的基本原理

　　圖2 示波管基本結(jié)構(gòu)圖(T—燈絲；K—陰極；G—控制柵極；A1一第一陽極；A2一第二陽極；Y—Y軸偏轉(zhuǎn)板；X一X軸偏轉(zhuǎn)板，C—導(dǎo)電層)

　　示波管的外殼為一圓筒狀的玻璃管，管頸前半部細(xì)長，后半部成漏斗狀，最后形成圓形或矩形的熒光顯示屏。玻璃管內(nèi)抽成真空，并在其內(nèi)安裝了電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

　　①電子槍。電子槍的作用是發(fā)射一束高速運(yùn)動(dòng)并聚焦成細(xì)束的電子射線。電子槍由陰極、控制柵極、第一陽極（A1）和第二陽極（A2）組成。

　　陰極是一個(gè)金屬圓筒，外層涂有稀土氧化物，筒內(nèi)裝有燈絲，燈絲通電后陰極受熱，向外發(fā)射電子。控制柵極是套在陰極外面的金屬圓筒，頂部中心有一小孔，陰極發(fā)射的電子在陽極的高電壓作用下，沿著控制柵極的小孔經(jīng)陽極直沖熒光屏，形成光點(diǎn)。控制柵極的作用就是控制電子射線的強(qiáng)弱，它加有一個(gè)比陰極更低的負(fù)電壓，改變這個(gè)負(fù)壓的數(shù)值，就會(huì)改變穿過小孔的電子數(shù)目，也就改變了光點(diǎn)的亮度。示波器面板一般都設(shè)有“亮度”或“輝度”旋鈕，用以改變控制柵極的負(fù)壓而調(diào)節(jié)熒光屏上光點(diǎn)或波形的亮度。

　　第一陽極A1和第二陽極A2是兩個(gè)圓形的金屬筒，加有對陰極為正的電壓（A2為800V～3kV，A1為A2的0．2～0．5倍），它們對陰極發(fā)射的電子具有吸引力，使電子通過控制柵極后開始向熒光屏方向加速，而在兩個(gè)陽極之間形成的電場，對電子具有聚焦的作用，使電子聚合在一起形成很細(xì)的一束，電子束被轟擊后在熒光屏上形成一清晰的光點(diǎn)。改變兩陽極間的電壓，可以影響光點(diǎn)的位置。在示波器面板上用來改變第一陽極電壓的電位器叫“聚焦”，改變第二陽極電壓的電位器叫“輔助聚焦”，兩者配合恰當(dāng)，可使光點(diǎn)正好落在熒光屏上，獲得清晰圖像。

　　為了增加電子束的能量，常在熒光屏附近增加一石墨涂層作為第三陽極，其上加幾千伏的高壓，可使電子束進(jìn)一步加速而獲得足夠的能量，以提高光點(diǎn)的亮度。

　　②熒光屏。示波器的熒光屏是電－光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分。在示波管玻璃屏面的內(nèi)壁涂有一層熒光物質(zhì)，這種物質(zhì)在電子束轟擊下能發(fā)出可見光。光的強(qiáng)弱與電子束的數(shù)量和能量有關(guān)，能量越高，電子束電流越大，光點(diǎn)亮度越高。熒光屏的發(fā)光顏色及余輝時(shí)間（電子束停止轟擊后熒光屏繼續(xù)發(fā)光的時(shí)間）由熒光物質(zhì)的種類決定。常見的熒光屏有綠色、藍(lán)色和白色。余輝時(shí)間有短余輝、中余輝和長余輝。

　?、燮D(zhuǎn)部分。示波管的偏轉(zhuǎn)部分通常采用靜電偏轉(zhuǎn)方式，即在示波管內(nèi)安裝相互垂直的兩對平行金屬板Y、X（稱為偏轉(zhuǎn)板）。上下平行安裝的偏轉(zhuǎn)板（Y軸偏轉(zhuǎn)板）加壓后可使電子束上下偏移，稱為垂直偏轉(zhuǎn)板；左右平行安裝的偏轉(zhuǎn)板（X軸偏轉(zhuǎn)板）加壓后可使電子束左右偏移，稱為水平偏轉(zhuǎn)板。在兩對偏轉(zhuǎn)板電場力的共同作用下，電子束能上下左右移動(dòng)，借助余輝和視覺殘留效應(yīng)，可在熒光屏上顯示出光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)所描繪出的各種波形。如要光點(diǎn)處于熒光屏上的某一位置，只要使垂直和水平偏轉(zhuǎn)板上加有適當(dāng)數(shù)值和極性的電壓，就可以達(dá)到目的。示波器的面板上設(shè)有“水平位移”和“垂直位移”的旋鈕，用來分別調(diào)節(jié)水平和垂直偏轉(zhuǎn)板上的直流電壓，以控制熒光屏上光點(diǎn)的位置。

　?。?）波形顯示原理

　?、俅怪逼D(zhuǎn)板上加芷弦電壓。如果把一個(gè)周期性變化的正弦電壓加到垂直偏轉(zhuǎn)板上，電子束經(jīng)過偏轉(zhuǎn)板時(shí)，作上下偏移，光點(diǎn)在熒光屏上作垂直方向的移動(dòng)，由于熒光屏的余輝作用和視覺殘留效應(yīng)，看到的是光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡，即一條垂直亮線，如圖3所示。

　　圖3 只在垂直偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓所顯示的波形

　?、谒狡D(zhuǎn)板上加鋸齒波電壓。如果把一個(gè)周期性變化的鋸齒波電壓加到水平偏轉(zhuǎn)板時(shí)，則兩極板間的光點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生左右方向的移動(dòng)，形成了一束水平掃描線，如圖4所示。由于鋸齒波電壓是隨時(shí)間均勻增加的線性電壓，即模擬時(shí)間的電壓，故將水平掃描線稱為時(shí)基線。