示波器的基本原理-顯示電路

顯示電路包括示波管及其控制電路兩個部分,。示波管是一種特殊的電子管，是示波器一個重要組成部分。示波管由電子槍,、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏3個部分組成,。

（1）電子槍

電子槍用于產(chǎn)生并形成高速,、聚束的電子流,，去轟擊熒光屏使之發(fā)光。它主要由燈絲F,、陰極K,、控制極G、第一陽極A1,、第二陽極A2組成,。除燈絲外，其余電極的結(jié)構(gòu)都為金屬圓筒,，且它們的軸心都保持在同一軸線上,。陰極被加熱后，可沿軸向發(fā)射電子,；控制極相對陰極來說是負電位,，改變電位可以改變通過控制極小孔的電子數(shù)目，也就是控制熒光屏上光點的亮度,。為了提高屏上光點亮度,，又不降低對電子束偏轉(zhuǎn)的靈敏度，現(xiàn)代示波管中,，在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏之間還加上一個后加速電極A3,。

第一陽極對陰極而言加有約幾百伏的正電壓。在第二陽極上加有一個比第一陽極更高的正電壓,。穿過控制極小孔的電子束,，在第一陽極和第二陽*電位的作用下，得到加速,，向熒光屏方向作高速運動,。由于電荷的同性相斥，電子束會逐漸散開,。通過第一陽極,、第二陽極之間電場的聚焦作用，使電子重新聚集起來并交匯于一點,。適當控制第一陽極和第二陽極之間電位差的大小,，便能使焦點剛好落在熒光屏上，顯現(xiàn)一個光亮細小的圓點,。改變第一陽極和第二陽極之間的電位差,，可起調(diào)節(jié)光點聚焦的作用，這就是示波器的“聚焦”和“輔助聚焦”調(diào)節(jié)的原理,。第三陽極是示波管錐體內(nèi)部涂上一層石墨形成的,，通常加有很高的電壓，它有三個作用：①使穿過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以后的電子進一步加速,，使電子有足夠的能量去轟擊熒光屏,，以獲得足夠的亮度；②石墨層涂在整個錐體上,，能起到屏蔽作用,；③電子束轟擊熒光屏會產(chǎn)生二次電子，處于高電位的A3可吸收這些電子,。

(2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)大都是靜電偏轉(zhuǎn)式,，它由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板,。分別控制電子束在水平方向和垂直方向的運動,。當電子在偏轉(zhuǎn)板之間運動時，如果偏轉(zhuǎn)板上沒有加電壓,，偏轉(zhuǎn)板之間無電場,，離開第二陽極后進入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子將沿軸向運動，射向屏幕的中心,。如果偏轉(zhuǎn)板上有電壓,，偏轉(zhuǎn)板之間則有電場，進入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子會在偏轉(zhuǎn)電場的作用下射向熒光屏的定位置。

如果兩塊偏轉(zhuǎn)板互相平行,，并且它們的電位差等于零,，那么通過偏轉(zhuǎn)板空間的，具有速度υ的電子束就會沿著原方向（設為軸線方向）運動,，并打在熒光屏的坐標原點上,。如果兩塊偏轉(zhuǎn)板之間存在著恒定的電位差，則偏轉(zhuǎn)板間就形成一個電場,，這個電場與電子的運動方向相垂直,，于是電子就朝著電位比較高的偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)。這樣,，在兩偏轉(zhuǎn)板之間的空間,，電子就沿著拋物線在這一點上做切線運動。最后,，電子降落在熒光屏上的A點,，這個A點距離熒光屏原點（0）有一段距離，這段距離稱為偏轉(zhuǎn)量,，用y表示,。偏轉(zhuǎn)量y與偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓Vy成正比。同理,，在水平偏轉(zhuǎn)板上加有直流電壓時,，也發(fā)生類似情況，只是光點在水平方向上偏轉(zhuǎn),。

（3）熒光屏示波器實物圖

熒光屏位于示波管的終端,，它的作用是將偏轉(zhuǎn)后的電子束顯示出來，以便觀察,。在示波器的熒光屏內(nèi)壁涂有一層發(fā)光物質(zhì),，因而，熒光屏上受到高速電子沖擊的地點就顯現(xiàn)出熒光,。此時光點的亮度決定于電子束的數(shù)目,、密度及其速度。改變控制極的電壓時,，電子束中電子的數(shù)目將隨之改變,，光點亮度也就改變。在使用示波器時,，不宜讓很亮的光點固定出現(xiàn)在示波管熒光屏一個位置上,，否則該點熒光物質(zhì)將因長期受電子沖擊而燒壞，從而失去發(fā)光能力,。

涂有不同熒光物質(zhì)的熒光屏,，在受電子沖擊時將顯示出不同的顏色和不同的余輝時間,，通常供觀察一般信號波形用的是發(fā)綠光的，屬中余輝示波管,，供觀察非周期性及低頻信號用的是發(fā)橙黃色光的,，屬長余輝示波管；供照相用的示波器中,，一般都采用發(fā)藍色的短余輝示波管,。

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