wavesufer示波器

美國力科公司（LeCroy）是專業專注於數字示波器。力科公司46年來保持著驚人的創新能力，持續為工程師們創造“最能解決問題”的示波器。當今數字示波器中的一些耳熟能詳的“術語”都是力科最先發明或引入到示波器的LeCroy示波器最先具有“模擬餘輝”功能，最先具有FFT功能，最先具有“測量統計”功能，最先具有參數“直方圖”功能，最先具有“抖動追蹤”功能，最先具有“順序採樣”模式，最先具有連續比特位的“眼圖測量”方法，最先具有高級信號完整性分析工具“EyeDoctor”，等等。以下由力科廣州代理廣州富民講解原作用及構成。

基本介紹

• 中文名：wavesufer示波器
• 研發公司：美國力科公司
• 功能：可以測定頻率、電壓強度
• 顯示電路包括：示波管及其控制電路兩個部分

示波器定義及原理

用來測量交流電或脈衝電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振盪器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的周期性物理過程都可以用示波器進行觀測。 示波器分為數字示波器和模擬示波器。模擬示波器採用的是模擬電路（示波管，其基礎是電子槍）電子槍向螢幕發射電子,發射的電子經聚焦形成電子束,並打到螢幕上。螢幕的內表面塗有螢光物質,這樣電子束打中的點就會發出光來。 而數字示波器則是數據採集，A/D轉換，軟體編程等一系列的技術製造出來的高性能示波器。數字示波器一般支持多級選單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現對波形的保存和處理。 　示波器工作原理是：利用顯示在示波器上的波形幅度的相對大小來反映加在示波器Y偏轉極板上的電壓最大值的相對大小，從而反映出電磁感應中所產生的交變電動勢的最大值的大小。因此藉助示波器可以研究感應電動勢與其產生條件的關係。

示波器作用

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便於人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在塗有螢光物質的屏面上，就可產生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。 　普通示波器有五個基本組成部分：顯示電路、垂直（Y軸）放大電路、水平（X軸）放大電路、掃描與同步電路、電源供給電路。

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、偏轉系統和螢光屏3個部分組成。

電子槍

電子槍用於產生並形成高速、聚束的電子流，去轟擊螢光屏使之發光。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，其餘電極的結構都為金屬圓筒，且它們的軸心都保持在同一軸線上。陰極被加熱後，可沿軸向發射電子；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目，也就是控制螢光屏上光點的亮度。為了提高屏上光點亮度，又不降低對電子束偏轉的靈敏度，現代示波管中，在偏轉系統和螢光屏之間還加上一個後加速電極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極高電位的作用下，得到加速，向螢光屏方向作高速運動。由於電荷的同性相斥，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並交匯於一點。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螢光屏上，顯現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，可起調節光點聚焦的作用，這就是示波器的“聚焦”和“輔助聚焦”調節的原理。第三陽極是示波管錐體內部塗上一層石墨形成的，通常加有很高的電壓，它有三個作用：①使穿過偏轉系統以後的電子進一步加速，使電子有足夠的能量去轟擊螢光屏，以獲得足夠的亮度；②石墨層塗在整個錐體上，能起到禁止作用；③電子束轟擊螢光屏會產生二次電子，處於高電位的A3可吸收這些電子。

偏轉系統

示波管的偏轉系統大都是靜電偏轉式，它由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為水平偏轉板和垂直偏轉板。分別控制電子束在水平方向和垂直方向的運動。當電子在偏轉板之間運動時，如果偏轉板上沒有加電壓，偏轉板之間無電場，離開第二陽極後進入偏轉系統的電子將沿軸向運動，射向螢幕的中心。如果偏轉板上有電壓，偏轉板之間則有電場，進入偏轉系統的電子會在偏轉電場的作用下射向螢光屏的指定位置。 　如果兩塊偏轉板互相平行，並且它們的電位差等於零，那么通過偏轉板空間的，具有速度υ的電子束就會沿著原方向（設為軸線方向）運動，並打在螢光屏的坐標原點上。如果兩塊偏轉板之間存在著恆定的電位差，則偏轉板間就形成一個電場，這個電場與電子的運動方向相垂直，於是電子就朝著電位比較高的偏轉板偏轉。這樣，在兩偏轉板之間的空間，電子就沿著拋物線在這一點上做切線運動。最後，電子降落在螢光屏上的A點，這個A點距離螢光屏原點（0）有一段距離，這段距離稱為偏轉量，用y表示。偏轉量y與偏轉板上所加的電壓Vy成正比。同理，在水平偏轉板上加有直流電壓時，也發生類似情況，只是光點在水平方向上偏轉。

螢光屏

螢光屏位於示波管的終端，它的作用是將偏轉後的電子束顯示出來，以便觀察。在示波器的螢光屏內壁塗有一層發光物質，因而，螢光屏上受到高速電子衝擊的地點就顯現出螢光。此時光點的亮度決定於電子束的數目、密度及其速度。改變控制極的電壓時，電子束中電子的數目將隨之改變，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在示波管螢光屏一個位置上，否則該點螢光物質將因長期受電子衝擊而燒壞，從而失去發光能力。 　塗有不同螢光物質的螢光屏，在受電子衝擊時將顯示出不同的顏色和不同的餘輝時間，通常供觀察一般信號波形用的是發綠光的，屬中餘輝示波管，供觀察非周期性及低頻信號用的是發橙黃色光的，屬長餘輝示波管；供照相用的示波器中，一般都採用發藍色的短餘輝示波管。

垂直（Y軸）放大電路

由於示波管的偏轉靈敏度甚低，例如常用的示波管13SJ38J型，其垂直偏轉靈敏度為0.86mm/V（約12V電壓產生1cm的偏轉量），所以一般的被測信號電壓都要先經過垂直放大電路的放大，再加到示波管的垂直偏轉板上，以得到垂直方向的適當大小的圖形。

水平（X軸）放大電路

由於示波管水平方向的偏轉靈敏度也很低，所以接入示波管水平偏轉板的電壓（鋸齒波電壓或其它電壓）也要先經過水平放大電路的放大以後，再加到示波管的水平偏轉板上，以得到水平方向適當大小的圖形。

掃描與同步電路

掃描電路產生一個鋸齒波電壓。該鋸齒波電壓的頻率能在一定的範圍內連續可調。鋸齒波電壓的作用是使示波管陰極發出的電子束在螢光屏上形成周期性的、與時間成正比的水平位移，即形成時間基線。這樣，才能把加在垂直方向的被測信號按時間的變化波形展現在螢光屏上。

電源供給電路

電源供給電路供給垂直與水平放大電路、掃描與同步電路以及示波管與控制電路所需的負高壓、燈絲電壓等。 　由示波器的原理功能方框圖可見，被測信號電壓加到示波器的Y軸輸入端，經垂直放大電路加於示波管的垂直偏轉板。示波管的水平偏轉電壓，雖然多數情況都採用鋸齒電壓（用於觀察波形時），但有時也採用其它的外加電壓（用於測量頻率、相位差等時），因此在水平放大電路輸入端有一個水平信號選擇開關，以便按照需要選用示波器內部的鋸齒波電壓，或選用外加在X軸輸入端上的其它電壓來作為水平偏轉電壓。 　此外，為了使螢光屏上顯示的圖形保持穩定，要求鋸齒波電壓信號的頻率和被測信號的頻率保持同步。這樣，不僅要求鋸齒波電壓的頻率能連續調節，而且在產生鋸齒波的電路上還要輸入一個同步信號。這樣，對於只能產生連續掃描（即產生周而復始、連續不斷的鋸齒波）一種狀態的簡易示波器（如國產SB10型等示波器）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被觀察信號頻率相關的同步信號，以牽制鋸齒波的振盪頻率。對於具有等待掃描功能（即平時不產生鋸齒波，當被測信號來到時才產生一個鋸齒波，進行一次掃描）功能的示波器（如國產ST-16型示波器、SR-8型雙蹤示波器等而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被測信號相關的觸發信號，使掃描過程與被測信號密切配合。為了適應各種需要，同步（或觸發）信號可通過同步或觸發信號選擇開關來選擇，通常來源有3個：①從垂直放大電路引來被測信號作為同步（或觸發）信號，此信號稱為“內同步”（或“內觸發”）信號；②引入某種相關的外加信號為同步（或觸發）信號，此信號稱為“外同步”（或“外觸發”）信號，該信號加在外同步（或外觸發）輸入端；③有些示波器的同步信號選擇開關還有一檔“電源同步”，是由220V，50Hz電源電壓，通過變壓器次級降壓後作為同步信號。