淺談示波器工作原理/種類及組成結(jié)構(gòu)

示波器最早的發(fā)明者是：卡爾·費(fèi)迪南德·布勞恩（Karl Ferdinand Braun，1850年6月6日－1918年4月20日），德國(guó)物理學(xué)家，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，陰極射線管的發(fā)明者。

1873年，他通過國(guó)家中學(xué)教師考試，在萊比錫的一家中學(xué)教數(shù)學(xué)和自然科學(xué)，在那里他同時(shí)進(jìn)行對(duì)振蕩電流的科學(xué)研究。1874年，他發(fā)現(xiàn)某些金屬硫化物具有使電流單方向通過的特性，并利用半導(dǎo)體的這個(gè)特性制成了無線通信技術(shù)中不可或缺的檢波器，開創(chuàng)了人類研究半導(dǎo)體的先例。

布勞恩先后在馬爾堡大學(xué)（1876年）、斯特拉斯堡大學(xué)（1880年）和卡爾斯魯厄大學(xué)（1883年）任物理學(xué)副教授和教授，1887年又應(yīng)蒂賓根大學(xué)的邀請(qǐng)負(fù)責(zé)建立物理學(xué)研究所，1895年他回到斯特拉斯堡大學(xué)任物理研究所主任和教授，把主要精力用于進(jìn)行電學(xué)研究。發(fā)明陰極射線管CRT（布勞恩管，CRT顯示器的核心部件）。

布勞恩制造了第一個(gè)陰極射線管（縮寫CRT，俗稱顯像管）示波器?，F(xiàn)在CRT被廣泛應(yīng)用在電視機(jī)和計(jì)算機(jī)的顯示器上，在德語(yǔ)國(guó)家，CRT仍被稱為“布勞恩管”（德語(yǔ)：Braunsche R?hre）。

示波器的工作原理

示波器使用窄而高速的電子束，覆蓋在在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，從而出現(xiàn)斑點(diǎn)的光點(diǎn)。 在測(cè)試信號(hào)的作用下，電子束類似于筆尖，它可以代表屏幕上測(cè)量信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線。 示波器可用于觀察隨時(shí)間變化的信號(hào)幅度波形，也可用于測(cè)試各種類型的能量，如電壓，電流，頻率，相位差，幅度等。

示波器的種類

根據(jù)測(cè)量信號(hào)的范圍，可分為如下幾種：

①超低頻示波器，適合于測(cè)量超低頻信號(hào)；

②普通示波器，適合于測(cè)量中頻信號(hào)；

③高頻示波器和超高頻示波器，適合于測(cè)量高頻（100MHz）和超高頻（1000MHz）信號(hào)。

按顯示信號(hào)的數(shù)量來分，有單蹤示波器（只顯示一個(gè)信號(hào)）、 雙蹤示波器（可同時(shí)顯示兩個(gè)信號(hào)），還有多蹤示波器（可同時(shí)顯示多個(gè)信號(hào)的波形）。

從電路結(jié)構(gòu)來分，有電子管示波器、晶體管示波器和集成電路示波器。

從測(cè)量功能來分，有模擬示波器和數(shù)字式記憶示波器。數(shù)字式記憶示波器是將測(cè)量的信號(hào)數(shù)字化以后暫存在存儲(chǔ)器中，然后再?gòu)拇鎯?chǔ)器中讀出顯示在示波管上。在測(cè)量數(shù)字信號(hào)的場(chǎng)合經(jīng)常使用，便于觀察數(shù)字信號(hào)的波形和信號(hào)內(nèi)容。

示波器從波形顯示器件來分，有陰極射線管（CRT）示波器，彩色液晶顯示器和用計(jì)算機(jī)彩色監(jiān)視器做成的示波器。

為適應(yīng)測(cè)量電視信號(hào)的特點(diǎn)，示波器生產(chǎn)廠家專門生產(chǎn)了同步示波器，在示波器電路中設(shè)有與電視的行、場(chǎng)信號(hào)同步的電路，在控制面板上專門設(shè)置了選擇電視行或電視場(chǎng)的鍵鈕，以便在觀測(cè)電視信號(hào)時(shí)，信號(hào)波形穩(wěn)定。

示波器的組成結(jié)構(gòu)

普通示波器有五個(gè)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。

1、顯示電路

顯示電路包括示波管及其控制電路兩個(gè)部分。示波管是一種特殊的電子管，是示波器一個(gè)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(gè)部分組成。

2、垂直（Y軸）放大電路

由于示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度甚低，例如常用的示波管13SJ38J型，其垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度為0.86mm/V（約12V電壓產(chǎn)生1cm的偏轉(zhuǎn)量），所以一般的被測(cè)信號(hào)電壓都要先經(jīng)過垂直放大電路的放大，再加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，以得到垂直方向的適當(dāng)大小的形。

3、水平（X軸）放大電路

由于示波管水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度也很低，所以接入示波管水平偏轉(zhuǎn)板的電壓（鋸齒波電壓或其它電壓）也要先經(jīng)過水平放大電路的放大以后，再加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，以得到水平方向適當(dāng)大小的形。

4、掃描與同步電路

掃描電路產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波電壓。該鋸齒波電壓的頻率能在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。鋸齒波電壓的作用是使示波管陰極發(fā)出的電子束在熒光屏上形成周期性的、與時(shí)間成正比的水平位移，即形成時(shí)間基線。這樣，才能把加在垂直方向的被測(cè)信號(hào)按時(shí)間的變化波形展現(xiàn)在熒光屏上。

5、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(fù)高壓、燈絲電壓等。