電子測量技術(shù)基礎(chǔ)第04章第二節(jié)示波管課件

第四章4.2示波管

示波器的核心部件是示波管，它在很大程度上決定了整機(jī)的性能。示波管是一種整個被密封在玻璃殼內(nèi)的大型真空電子器件，也叫陰極射線管。電視機(jī)的彩色顯像管和計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器都是在電子示波管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它們的組成結(jié)構(gòu)與原理基本相同。示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，如圖4.2-1所示。其用途是將電信號轉(zhuǎn)變成光信號并在熒光屏上顯示。電子槍的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由X方向和Y方向兩對偏轉(zhuǎn)板組成，它的作用是決定電子束怎樣偏轉(zhuǎn)，熒光屏的作用則是顯示偏轉(zhuǎn)電信號的波形。4.2.1電子槍

電子槍由燈絲(h)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。燈絲h用于對陰極K加熱，加熱后的陰極發(fā)射電子。柵極G1電位比陰極K低，對電子形成排斥力，使電子朝軸向運(yùn)動，形成交叉點(diǎn)F1,并且只有初速度較高的電子能夠穿過柵極奔向熒光屏，初速度較低的電子則返回陰極，被陰極吸收。如果柵極G1電位足夠低，則可使發(fā)射出的電子全部返回陰極，因此，調(diào)節(jié)柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變熒光屏亮點(diǎn)的輝度。

圖4.2-1中輝度調(diào)節(jié)旋鈕控制電位器RW1進(jìn)行分壓調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)柵極G1的電位?？刂戚x度的另一種方法是以外加電信號控制柵陰極間電壓，使亮點(diǎn)輝度隨電信號強(qiáng)弱而變化(像電視顯像管那樣)，這種工作方式稱為“輝度調(diào)制”。這個外加電信號的控制形成了除X方向和Y方向之外的三維圖形顯示，稱為Z軸控制。

G2、A1、A2構(gòu)成一個對電子束的控制系統(tǒng)。這三個極板上都加有較高的正電位，并且G2與A2相連。穿過柵極交叉點(diǎn)F1的電子束由于電子間的相互排斥作用而散開。進(jìn)入G2、A1、A2構(gòu)成的靜電場后，一方面受到陽極正電壓的作用加速向熒光屏運(yùn)動，另一方面由于A1與G2、A1與A2形成的電子透鏡的作用向軸線聚擾，形成很細(xì)的電子束。4.2.2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平偏轉(zhuǎn)板X1、X2和垂直偏轉(zhuǎn)板Y1、Y2這兩對相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成。垂直偏轉(zhuǎn)板Y在前，水平偏轉(zhuǎn)板X在后，如果僅在Y1、Y2偏轉(zhuǎn)板間加電壓，則電子束將根據(jù)所形成的電場強(qiáng)弱與極性在垂直方向上運(yùn)動。如果Y1為正，Y2為負(fù)，則電子束向上運(yùn)動，電場強(qiáng)，運(yùn)動距離大，電場弱，運(yùn)動距離??；若Y1為負(fù)，Y2為正，則電子束向下運(yùn)動。同理，在X1、X2間加電壓，電子束將根據(jù)電場的強(qiáng)弱與極性在水平方向上運(yùn)動，電子束最終的運(yùn)動情況取決于水平方向和垂直方向電壓的合成作用，當(dāng)X、Y偏轉(zhuǎn)板加不同電壓時，熒光屏上的亮點(diǎn)可以移動到屏面上的任一位置。

為了顯示電信號的波形，通常在水平偏轉(zhuǎn)板上加一線性鋸齒波掃描電壓ux，該掃描電壓將Y方向所加信號電壓uy作用的電子束在屏幕上按時間沿水平方向展開，形成一條“信號電壓-時間”曲線，即信號波形，參見圖4.2-2。水平偏轉(zhuǎn)板X板上所加鋸齒形電壓稱為“時基信號”或“掃描信號”。例如，當(dāng)uy信號為正弦波時，只有在掃描電壓ux的頻率fx與被觀察的信號電壓u