图1模拟示波器主要结构图
⑴示波管
示波管是示波器的主要部分,如同示波器的心脏,其内部结构如图1所示。示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分,全都密封在高真空的玻璃外壳内。下面分别说明各部分的作用。
电子枪:用以产生定向移动的高速运动的电子,由灯丝F、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2五部分组成。灯丝通电后加热阴极,阴极被加热后发射电子,形成电子流。控制栅极(辉度调节)是一个顶端开孔的圆筒,套在阴极外面。它的电位比阴极低,对阴极发射出来的电子起控制作用,只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节栅极电位以控制射向荧光屏的电子流密度,从而改变屏上的光斑亮度。阳极(聚焦调节)。也是一个前端开有小孔的金属圆筒,阳极电位比阴极电位高很多,电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极、第二阳极之间的电位调节合适时,电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用,所以第一阳极也称聚焦阳极。面板上的“聚焦”调节,就是调第一阳极电位,使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。第二阳极电位更高,又称加速阳极。
偏转系统:它由两对相互垂直的偏转板组成,一对竖直偏转板Y,一对水平偏转板X。当两对偏转极板上均不加电压时,则电子束穿过极板间时不发生偏转,光点在荧光屏的中央;在偏转板上加以适当电压,电子束通过时,其运动方向发生偏转,从而使电子束在荧光屏上的光斑位置发生改变。
荧光屏:它是示波器的显示部分,阴极射线管的前端内表面涂有发光物质,高速运动的电子打在其上,其动能被发光物质吸收而发光,在电子轰击停止后,发光仍持续一段时间,称为余辉,余辉时间的长短和放光物质的成分有关。荧光屏不仅能将电子的动能转换成光能,同时还转换成热能。因此荧光屏上的光点长时间停在固定位置,可能将该处的发光物质烧毁,称为一暗斑,所以在操作时要注意不要使光点长时间停留在一处。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板,供测量光点位置用。
⑵信号放大器和衰减器
由于示波管本身的X及Y轴偏转板的灵敏度不高,当加在偏转板的信号过小时,要预先将小的信号电压加以放大后再加到偏转板上,为此设置X轴及Y轴电压放大器。同样,当输入信号电压过大时,信号发生畸变,甚至使仪器受损,也要设置衰减器,使过大的信号电压变小以适应仪器要求