数字示波器原理 示波器的基本原理

将知识实用化，深化理解常见电子测量仪器

1. 示波器概述

示波器是一种广泛应用于电子测量的仪器。它能够将无法察觉的电信号转换为可见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。通过利用由高速电子组成的狭窄电子束打在涂有荧光物质的屏面上，示波器可以产生细小的光点（这是传统模拟示波器的工作原理）。当受到被测信号的作用时，电子束就像笔尖一样，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值变化曲线。

2. 示波器工作原理详解

示波器的工作原理主要包括显示电路和其控制电路两部分，其中显示电路的核心是示波管。示波管由特殊的电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。

（1）电子枪功能解释

电子枪负责产生并形成高速、聚束的电子流，用于轰击荧光屏使其发光。其结构包括灯丝F、阴极K、控制极G、第一阳极A1和第二阳极A2。通过控制电极的电压和结构，可以调节通过控制极小孔的电子数目，进而控制荧光屏上光点的亮度。

（2）偏转系统的作用

示波管的偏转系统多为静电偏转式，由相互垂直的水平偏转板和垂直偏转板组成。通过在偏转板上加电压，可以控制电子束在水平和垂直方向的运动，从而将电子束引导至荧光屏的指定位置。

（3）荧光屏的工作机制与维护

荧光屏位于示波管的终端，其涂有发光物质。当高速电子冲击荧光屏时，被冲击的地点会发光。荧光屏的光点亮度取决于电子束的数目、密度和速度。为了保护荧光屏，应避免让同一光点长时间出现在屏幕上，以免该点的荧光物质因长期受电子冲击而烧坏。

荧光屏还可以根据所涂荧光物质的不同，显示出不同的颜色和余辉时间，如发绿光的中余辉示波管、发橙光的长余辉示波管以及用于照相的短余辉示波管。

3. 示波器的分类与应用

示波器主要分为模拟示波器和数字示波器。模拟示波器直接测量信号电压，并通过电子束在垂直方向描绘电压。而数字示波器则通过模拟转换器（ADC）将被测电压转换为数字信息，并对其进行存储和重构。数字示波器还包括数字存储示波器（DSO）、数字荧光示波器（DPO）和采样示波器等类型。

随着技术的发展，数字示波器因其高性能和易用性，逐渐在市场上占据主导地位，而模拟示波器则更多地被应用在特定的场合。