电子测量技术基础第04章第二节示波管.ppt

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1、第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,2022October 27,20224.2 4.2 示波管示波管第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,2022October 27,2022示波器的核心部件是示波管，示波器的核心部件是示波管，它在很大程度上它在很大程度上决定了整机的性能。决定了整机的性能。示波管是一种整个被密封在示波管是一种整个被密封在玻璃壳内的大型真空电子器件，玻璃壳内的大型真空电子器件，也叫阴极射线管。也叫阴极射线

2、管。电视机的彩色显像管和计算机的监视器都是在电子电视机的彩色显像管和计算机的监视器都是在电子示波管的基础上发展起来的，示波管的基础上发展起来的，它们的组成结构与它们的组成结构与原理基本相同。原理基本相同。第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,2022October 27,2022示波管由电子枪、示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分偏转系统和荧光屏三部分组成，组成，如图所示。如图所示。其用途是将电信号转变成光信其用途是将电信号转变成光信号并在荧光屏上显示。号并在荧光屏上显示。电子枪的作用是发射电子电子枪的作用

3、是发射电子并形成很细的高速电子束，并形成很细的高速电子束，偏转系统由偏转系统由X方向和方向和Y方向两对偏转板组成，方向两对偏转板组成，它的作用是决定电子束怎它的作用是决定电子束怎样偏转，样偏转，荧光屏的作用则是显示偏转电信号的波荧光屏的作用则是显示偏转电信号的波形。形。第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,2022October 27,2022图示波管及电子束控制电路图示波管及电子束控制电路第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 2

4、7,2022October 27,2022电子枪电子枪电子枪由灯丝电子枪由灯丝(h)、阴极阴极(K)、栅极栅极(G1)、前加速极前加速极(G2)、第一阳极第一阳极(A1)和第二阳极和第二阳极(A2)组成。组成。灯丝灯丝h用于对阴极用于对阴极K加热，加热，加热后的阴极发射电子。加热后的阴极发射电子。栅栅极极G1电位比阴极电位比阴极K低，低，对电子形成排斥力，对电子形成排斥力，使电子朝轴向使电子朝轴向运动，运动，形成交叉点形成交叉点F1,并且只有初速度较高的电子能够穿并且只有初速度较高的电子能够穿过栅极奔向荧光屏，过栅极奔向荧光屏，初速度较低的电子则返回阴极，初速度较低的电子则返回阴极，被阴被阴极

5、吸收。极吸收。如果栅极如果栅极G1电位足够低，电位足够低，则可使发射出的电子全则可使发射出的电子全部返回阴极，部返回阴极，因此，因此，调节栅极调节栅极G1的电位可控制射向荧光屏的电位可控制射向荧光屏的电子流密度，的电子流密度，从而改变荧光屏亮点的辉度。从而改变荧光屏亮点的辉度。第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,2022October 27,2022 图中辉度调节旋钮控制电位器图中辉度调节旋钮控制电位器RW1进行分压调节，进行分压调节，即调节栅极即调节栅极G1的电位。的电位。控制辉度的另一种方法是以外控制辉

6、度的另一种方法是以外加电信号控制栅阴极间电压，加电信号控制栅阴极间电压，使亮点辉度随电信号强使亮点辉度随电信号强弱而变化弱而变化(像电视显像管那样像电视显像管那样)，这种工作方式称为这种工作方式称为“辉度调制辉度调制”。这个外加电信号的控制形成了除这个外加电信号的控制形成了除X方向和方向和Y方向之外的三维图形显示，方向之外的三维图形显示，称为称为Z轴控制。轴控制。第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,2022October 27,2022 G2、A1、A2构成一个对电子束的控制系统。构成一个对电子束的控制系统

7、。这三这三个极板上都加有较高的正电位，个极板上都加有较高的正电位，并且并且G2与与A2相连。相连。穿过穿过栅极交叉点栅极交叉点F1的电子束由于电子间的相互排斥作用而散的电子束由于电子间的相互排斥作用而散开。开。进入进入G2、A1、A2构成的静电场后，构成的静电场后，一方面受到阳一方面受到阳极正电压的作用加速向荧光屏运动，极正电压的作用加速向荧光屏运动，另一方面由于另一方面由于A1与与G2、A1与与A2形成的电子透镜的作用向轴线聚扰，形成的电子透镜的作用向轴线聚扰，形成很形成很细的电子束。细的电子束。第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursd

8、ay,October 27,2022October 27,2022如果电压调节得适当，如果电压调节得适当，则电子束恰好聚焦在则电子束恰好聚焦在荧光屏荧光屏S的中心点的中心点F2处。处。图中图中RW2和和RW3分别是分别是“聚焦聚焦”和和“辅助聚焦辅助聚焦”旋钮所对应的电位器，旋钮所对应的电位器，调调节这两个旋钮使得电子束具有较细的截面，节这两个旋钮使得电子束具有较细的截面，射到射到荧光屏上，荧光屏上，以便在荧光屏上显示出清晰的、以便在荧光屏上显示出清晰的、聚焦聚焦很好的波形曲线。很好的波形曲线。第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday

9、,October 27,2022October 27,2022偏转系统偏转系统偏转系统由水平偏转板偏转系统由水平偏转板X1、X2和垂直偏转板和垂直偏转板Y1、Y2这这两对相互垂直的偏转板组成。两对相互垂直的偏转板组成。垂直偏转板垂直偏转板Y在前，在前，水平偏转水平偏转板板X在后，在后，如果仅在如果仅在Y1、Y2偏转板间加电压，偏转板间加电压，则电子束将根则电子束将根据所形成的电场强弱与极性在垂直方向上运动。据所形成的电场强弱与极性在垂直方向上运动。如果如果Y1为正，为正，Y2为负，为负，则电子束向上运动，则电子束向上运动，电场强，电场强，运动距离大，运动距离大，电场电场弱，弱，运动距离小；运动

10、距离小；若若Y1为负，为负，Y2为正，为正，则电子束向下运动。则电子束向下运动。同理，同理，在在X1、X2间加电压，间加电压，电子束将根据电场的强弱与极电子束将根据电场的强弱与极性在水平方向上运动，性在水平方向上运动，电子束最终的运动情况取决于水平方电子束最终的运动情况取决于水平方向和垂直方向电压的合成作用，向和垂直方向电压的合成作用，当当X、Y偏转板加不同电压偏转板加不同电压时，时，荧光屏上的亮点可以移动到屏面上的任一位置荧光屏上的亮点可以移动到屏面上的任一位置。第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,202

11、2October 27,2022为了显示电信号的波形，为了显示电信号的波形，通常在水平偏转板上加一线性通常在水平偏转板上加一线性锯齿波扫描电压锯齿波扫描电压ux，该扫描电压将该扫描电压将Y方向所加信号电压方向所加信号电压uy作用作用的电子束在屏幕上按时间沿水平方向展开，的电子束在屏幕上按时间沿水平方向展开，形成一条形成一条“信信号电压号电压-时间时间”曲线，曲线，即信号波形，即信号波形，参见图。参见图。水平偏转板水平偏转板X板上所加锯齿形电压称为板上所加锯齿形电压称为“时基信号时基信号”或或“扫描信号扫描信号”。例如，例如，当当uy信号为正弦波时，信号为正弦波时，只有在扫描电压只有在扫描电压u

12、x的频率的频率fx与与被观察的信号电压被观察的信号电压uy的频率的频率fy相等或成整倍数相等或成整倍数n时，时，才能稳定才能稳定地显示一个或地显示一个或n个正弦波形，个正弦波形，如图如图4.2-2(b)、(c)所示。所示。第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,2022October 27,2022图偏转系统工作原理图图偏转系统工作原理图第第4 4章电子示波器章电子示波器电气电气1 1班第一组班第一组 Thursday,Thursday,October 27,2022October 27,2022荧光屏荧光屏在

13、荧光屏的玻壳内侧涂上荧光粉，在荧光屏的玻壳内侧涂上荧光粉，就形成了荧光屏，就形成了荧光屏，它不是导电体。它不是导电体。当电子束轰击荧光粉时，当电子束轰击荧光粉时，激发产生荧光形激发产生荧光形成亮点。成亮点。不同成分的荧光粉，不同成分的荧光粉，发光的颜色不尽相同，发光的颜色不尽相同，一般一般示波器选用人眼最为敏感的黄绿色。示波器选用人眼最为敏感的黄绿色。荧光粉从电子激发停止荧光粉从电子激发停止时的瞬间亮度下降到该亮度的时的瞬间亮度下降到该亮度的10%所经过的时间称为余辉时所经过的时间称为余辉时间。间。荧光粉的成分不同，荧光粉的成分不同，余辉时间也不同，余辉时间也不同，为适应不同需为适应不同需要，要，将余辉时间分为长余辉将余辉时间分为长余辉(100 ms1 s)、中余辉中余辉(1100 ms)和短余辉和短余辉(10 s10 ms)等不同规格。等不同规格。普通示波器需采用普通示波器需采用中余辉示波管，中余辉示波管，而慢扫描示波器则采用长余辉示波管。而慢扫描示波器则采用长余辉示波管。