示波器的原理及基本组成

的图形。电信号中，在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。

　　示波器的基本组成框图如图2所示。它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。

　　图2 示波器基本组成框图

　　被测信号①接到"Y"输入端，经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器（前置放大），推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间，到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤，加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形，将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路，在引入信号的正（或者负） 极性的某一电平值产生触发脉冲⑥，启动锯齿波扫描电路（时基发生器），产生扫描电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2，为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描，Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大，产生推挽输出⑨和⑩，加到示波管的X轴偏转板上。z轴系统用于放大扫描电压正程，并且变成正向矩形波，送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度，而在扫描回程进行抹迹。

　　以上是示波器的基本工作原理。双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用，当转换频率高到一定程度后，看到的是两个稳定的、清晰的信号波形。

　　示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器，供校验示波器用。

　　2 示波器使用

　　本节介绍示波器的使用方法。示波器种类、型号很多，功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异。本节不针对某一型号的示波器，只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。

　　2.1 荧光屏

　　荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。垂直方向标有0％，10％，90％，100％等标志，水平方向标有10％，90％标志，供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数（V／div，TIME／div）能得出电压值与时间值。

　　2．2 示波管和电源系统

　　1．电源（Power）

　　示波器主电源开关。当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通。

　　2．辉度（Intensity）

　　旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些，高频信号时大些。

　　一般不应太亮，以保护荧光屏。

　　3．聚焦（Focus）

　　聚焦旋钮调节电子束截面大小，将扫描线聚焦成最清晰状态。

　　4．标尺亮度（Illuminance）

　　此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下，照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中，可适当调亮照明灯。

　　2．3 垂直偏转因数和水平偏转因数

　　1．垂直偏转因数选择（VOLTS／div）和微调

　　在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度，这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为 cm/V，cm／mV或者div／mV，div／V，垂直偏转因数的单位是V／cm，mV／cm或者V／div，mV／div。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便，有时也把偏转因数当灵敏度。

　　踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1，2，5方式从 5mV／div到5V／div分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V／div档时，如果屏幕上信号光点移动一格，则代表输入信号电压变化1V。

　　每个波段开关上往往还有一个小旋钮，微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底，处于"校准"位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮，能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后，会造成与波段开关的指示值不一致，这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大若干倍（偏转因数缩小若干倍）。例如，如果波段开关指示的偏转因数是1V/div，采用×5扩展状态时，垂直偏转因数是0．2V／div。

　　在做数字电路实验时，在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。

　　2．时基选择（TIME／div）和微调

时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现，按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS／div档，光点