示波测试的基本原理

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1、3.1示波测试的基本原理教学目的1.了解CRT的基本结构及工作原理。2.掌握波形显示的基本原理。3.充分理解扫描和同步的概念。4.掌握连续扫描和触发扫描的概念及其运用范围。5.了解扫描过程增辉的作用。教学重点及难点1.连续扫描和触发扫描的概念2.波形显示的基本原理3.CRT的基本结构及工作原理教学方式：讲授教学过程：3.1.1CRTCRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。其工作原理是：由电子枪产生的高速电子束轰击荧光屏的相应部位产生荧光，而偏转系统则能使电子束产生偏转，从而改变荧光屏上光点的位置。1．电子枪电子

2、枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。它由灯丝F、阴极K、栅极G1和G2和阳极A1、A2组成。当电流流过灯丝后对阴极加热，阴极产生大量电子，并在后续电场作用下轰击荧光屏发光。2．偏转系统示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为垂直（Y）偏转板和水平（X）偏转板，偏转板在外加电压信号的作用下使电子枪发出的电子束产生偏转。当偏转板上没有外加电压时，电子束打向荧光屏的中心点；如果有外加电压，则在偏转电场作用下，电子束打向由X、Y偏转板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。通常，为了示波器有较高的测量灵敏度，Y

3、偏转板置于靠近电子枪的部位，而X偏转板在Y的右边。电子束在偏转电场作用下的偏转距离与外加偏转电压成正比3．荧光屏荧光屏将电信号变为光信号，它是示波管的波形显示部分，通常制作成矩形平面。其内壁有一层荧光物质，面向电子枪的一侧还常覆盖一层极薄的透明铝膜，高速电子可以穿透这层铝膜轰击屏上的荧光物质而发光，透明铝膜可保护荧光屏，且消除反光使显示图形更清晰。在使用示波器时，应避免电子束长时间的停留在荧光屏的一个位置，否则将使荧光屏受损，因此在示波器开启后不使用的时间内，可将“辉度”调暗。当电子束停止轰击荧光屏时，光点仍能保持一定

4、的时间，这种现象称为“余辉效应”。从电子束移去到光点亮度下降为原始值的10％所持续的时间称为余辉时间。余辉时间与荧光材料有关，一般将小于10μs的为极短余辉；10μs～lms为短余辉；1ms～0.ls为中余辉；0.1～ls为长余辉；大于ls为极长余辉。正是由于荧光物质的“余辉效应”以及人眼的“视觉残余”效应，尽管电子束每一瞬间只能轰击荧光屏上一个点发光，但电子束在外加电压下连续改变荧光屏上的光点，我们就能看到光点在荧光屏上移动的轨迹，该光点的轨迹即描绘了外加电压的波形。为便于使用者观测波形，需要对电子束的偏转距离进行定

5、度，为此，有的示波管内侧即刻有垂直和水平的方格子（一般每格1cm，用div表示）；或者在靠近示波管的外侧加一层有机玻璃，在有机玻璃上标出刻度，但读数时应注意尽量保持视线与荧光屏垂直，避免视差。3.1.2波形显示的基本原理电子束在荧光屏上产生的亮点在屏幕上移动的轨迹，是加到偏转板上的电压信号的波形。根据这个原理，示波器可显示随时间变化的信号波形和显示任意两个变量X与Y的关系图形。1．显示随时间变化的图形电子束进入偏转系统后，要受到X、Y两对偏转板间电场的控制，它们对X、Y的控制作用有如下几种情况。（1）Ux、Uy为固定电

6、压的情况1）设Ux=Uy=0，则光点在垂直和水平方向都不偏转，出现在荧光屏的中心位置，如图(7-4)a。2）设Ux=0、Ux=常量，光点在垂直方向偏移。设Uy为正电压，则光点从荧光屏的中心往垂直方向上移，若Uy为负电压，则光点从荧光屏的中心往垂直方向下移。3）设Ux=常量、Uy=0，则光点在水平方向偏移。若Ux为正电压，则光点从荧光屏的中心往水平方向右移，若Ux为负电压，则光点从荧光屏的中心往水平方向左移。4）设Ux=常量、Uy=常量，当两对偏转板上同时加固定的正电压时，应为两电压的矢量合成（2）X、Y偏转板上分别加变

7、化电压1）设ux=0，uy=Umsinωt。由于X偏转板不加电压，光点在水平方向是不偏移的，则光点只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段。2）设ux=kt，uy=0，由于Y偏转板不加电压，光点在垂直方向是不移动的，则光点在荧光屏的水平方向上来回移动，出现的也是一条水平线段。（3）Y偏转板加正弦波信号电压uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电压ux=kt1）当时间t=t0时，ux=-Uxm，uy=0（锯齿波电压的最大负值）。光点出现在荧光屏上最左侧的“0”点，偏离屏幕中心的距离正比于Uxm。2）当时间t=t1时

8、，Uy=Uy1、Ux=-Ux1，光点同时受到水平和垂直偏转板的作用；光点出现在屏幕第Ⅱ象限的最高点“1”点。3）当时间t=t2时，Uy=Uy2、Ux=-Ux2，此时锯齿波电压和正弦波电压均为0，光点将会出现在屏幕中央的“2”点。4）当时间t=t3时，Uy=Uy3、Ux=Ux3，正弦波的负半周与正半周类似，此时正弦波电压为负半周到负