示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。
它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結(jié)果必不可少的重要儀器。
示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標準信號源組成。
1．1示波管
陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個完整的示波管。
1．熒光屏
現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面，內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點。
鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。
當電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10％所經(jīng)過的時間叫做“余輝時間”。
余輝時間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0．1s為中余輝，0．1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。
由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管，以保護人的眼睛。
2．示波管的電源
為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。
陰極必須工作在負電位上。柵極G1相對陰極為負電位(—30V~—100V)，而且可調(diào)，以實現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。
陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。
第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。
3．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)
偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。
Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高(被測信號經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。
兩對偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。
4．電子槍及聚焦
電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發(fā)射電子。
柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。
初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。
調(diào)節(jié)電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達到調(diào)節(jié)亮點的輝度。
陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。
電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經(jīng)過兩次聚焦過程。次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的電子透鏡。
第二次聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域，調(diào)節(jié)第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。
A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。
1.2示波器的基本組成
從上一小節(jié)可以看出，只要控制X軸偏轉(zhuǎn)板和Y軸偏轉(zhuǎn)板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。
我們知道，一個電子信號是時間的函數(shù)f(t)，它隨時間的變化而變化。
因此，只要在示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信號(經(jīng)過比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。
電信號中，在一段時間內(nèi)與時間變量成正比的信號是鋸齒波。
它由示波管、Y軸系統(tǒng)、X軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)和電源等五部分組成。
被測信號①接到“Y"輸入端，經(jīng)Y軸衰減器適當衰減后送至Y1放大器(前置放大)，推挽輸出信號②和③。
經(jīng)延遲級延遲Г1時間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上。
為了在屏幕上顯示出完整的穩(wěn)定波形，將Y軸的被測信號③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路;
在引入信號的正(或者負)極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發(fā)生器)，產(chǎn)生掃描電壓⑦。
由于從觸發(fā)到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸信號到達熒光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時間Г2。
掃描電壓⑦經(jīng)X軸放大器放大，產(chǎn)生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上。
z軸系統(tǒng)用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。
示波器是電子測量領(lǐng)域必不可少的設(shè)備之一，其使用日益廣泛，已經(jīng)成為日常工作生產(chǎn)中的利器。那么如何維護您的示波器，使其擁有更長的壽命，長久保持良好的性能狀態(tài)呢？
一）使用前的檢測
示波器的電源線有無破損；
電源線的插頭和電源插線板內(nèi)的接線必須緊固、可靠、避免使用中發(fā)生觸電或短路事故；
仔細閱讀使用說明，測試前的設(shè)置，注意探頭和阻抗的匹配，接入探頭的電壓不能超過示波器最大允許輸入電壓。
二）檢查接地
接地不僅可以保證操作人員的安全，使儀器在安全范圍內(nèi)正常工作，還可以保證測試波形的穩(wěn)定可靠性，降低外界的干擾。
三）防靜電
使用操作儀器時，必須佩帶防靜電手環(huán)，遵循防靜電流程。
四）日常維護（以TDS3014B為例）
信號路徑補償。
?。尚拚蓽囟茸兓蜷L期漂移引起的直流誤差，平均每三周需要補償一次，應(yīng)該在示波器預(yù)熱后使用）
當示波器關(guān)機后，不能馬上開機，需要過十幾秒。測試結(jié)束后探頭要妥善存放，通道需要蓋帽，避免灰塵進去。
儀器使用時要注意通風散熱，避免環(huán)境過于潮濕，保持潔凈少塵，并定期給儀器除塵。
五）故障判斷
在使用過程中發(fā)現(xiàn)示波器出現(xiàn)問題時，可以進行以下幾個方面檢測輔助判斷儀器是否真的故障，因為外部干擾或連接等問題都可以引起故障：
1. 驗證方波是否正常
2. 檢查輸入阻抗：分別測量50歐和1M歐
3. 自檢：
通過 UTILITY”，選“輔助功能頁面”，找到自檢診斷。
示波器是一種圖形顯示設(shè)備，它描繪電信號的波形曲線。這一簡單的波形能夠說明信號的許多特性：信號的時間和電壓值、振蕩信號的頻率、信號所代表電路中"變化部分"信號的特定部分相對于其它部分的發(fā)生頻率、是否存在故障部件使信號產(chǎn)生失真、信號的DC成份和AC成份、信號的噪聲值和噪聲隨時間變化的情況、比較多個波形信號等。
示波器的分類：
示波器可以分為模擬示波器和數(shù)字示波器，對于大多數(shù)的電子應(yīng)用，無論模擬示波器和數(shù)字示波器都是可以勝任的，只是對于一些特定的應(yīng)用，由于模擬示波器和數(shù)字示波器所具備的不同特性，才會出現(xiàn)適合和不適合的地方。
1、折疊模擬示波器
模擬示波器的工作方式是直接測量信號電壓，并且通過從左到右穿過示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓；
2、折疊數(shù)字示波器
數(shù)字示波器的工作方式是通過模擬轉(zhuǎn)換器（ADC）把被測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，數(shù)字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止，隨后，數(shù)字示波器重構(gòu)波形，數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲示波器（DSO），數(shù)字熒光示波器（DPO）和采樣示波器。
示波器測量方法：
(1)將示波器探頭插入通道1插孔，并將探頭上的衰減置于"1"檔；
(2)將通道選擇置于CH1，耦合方式置于DC檔；
(3)將探頭探針插入校準信號源小孔內(nèi)，此時示波器屏幕出現(xiàn)光跡；
(4)調(diào)節(jié)垂直旋鈕和水平旋鈕，使屏幕顯示的波形圖穩(wěn)定，并將垂直微調(diào)和水平微調(diào)置于校準位置；
(5)讀出波形圖在垂直方向所占格數(shù)，乘以垂直衰減旋鈕的指示數(shù)值，得到校準信號的幅度；
(6)讀出波形每個周期在水平方向所占格數(shù)，乘以水平掃描旋鈕的指示數(shù)值，得到校準信號的周期(周期的倒數(shù)為頻率)；
(7)一般校準信號的頻率為1kHz，幅度為0.5V，用以校準示波器內(nèi)部掃描振蕩器頻率，如果不正常，應(yīng)調(diào)節(jié)示波器(內(nèi)部)相應(yīng)電位器，直至相符為止。
示波器選購方法：
選擇示波器的第一步不是要看那些示波器的廣告和規(guī)格，而是要你花一些時間認真地考慮一下你打算用來干嘛和用在什么場合。
1、示波器你要用在什么地方（工作臺、客戶端還是在汽車罩下）？
2、一次性需要同時測試幾個信號？
3、你要測試的信號的最大和最小幅值？
4、你要測試的信號的較高頻率是多少？
5、你要測試的信號是重復還是單次激發(fā)信號？
6、除了要時域顯示外，你是否還需要頻域顯示（頻譜分析）？
根據(jù)以上的幾個問題，你就可以開始思考一下什么樣的示波器才是符合你要求的較好選擇。
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