示波器原理，示波器的作用

发布时间：2025-07-10 热度：84

示波器原理，示波器的作用

示波器是一种用于显示电信号波形的电子测量仪器，其核心原理是通过电子束在荧光屏上绘制出信号的瞬时值变化曲线，从而实现对电信号的可视化分析。以下是示波器的详细原理说明：

 1、示波器的基本结构

示波器主要由以下几个部分组成：

- 电子枪：产生高速电子束，用于轰击荧光屏。

- 偏转系统：包括水平偏转板和垂直偏转板，用于控制电子束在荧光屏上的位置。

- 荧光屏：涂有荧光物质，受电子束冲击时发光，形成可见的波形。

- 垂直放大器：放大被测信号的电压，使其能够在垂直偏转板上产生相应的偏转。

- 水平放大器：控制扫描电压，使电子束在水平方向上按时间成比例移动。

- 扫描与同步电路：产生锯齿波电压，使电子束在水平方向上形成周期性扫描，形成时间基线。

- 电源供给电路：为示波器的各个部分提供所需的电压。

 2、波形显示原理

示波器的波形显示原理基于电子束在荧光屏上的偏转。具体过程如下：

- 垂直偏转：当被测电压信号加到垂直偏转板上时，电子束的位置会随着信号的电压变化而上下偏转，从而在荧光屏上形成垂直方向的波形。

- 水平偏转：当锯齿波电压加到水平偏转板上时，电子束会从左向右移动，形成水平方向的扫描线。由于锯齿波电压与时间成正比，因此电子束的水平移动也与时间成正比，从而在荧光屏上形成时间轴。

- 波形合成：通过垂直和水平偏转的合成，电子束在荧光屏上描绘出被测信号的瞬时值变化曲线，即波形图。

 3、同步与触发

为了确保波形显示的稳定性，示波器需要进行同步或触发操作。同步是指将扫描电压的频率与被测信号的频率保持整数倍关系，从而获得稳定的图形。触发系统通过检测信号的特定条件（如上升沿或下降沿）来锁定信号并稳定显示。

 4、双踪示波原理

双踪示波器可以在荧光屏上同时显示两个电压信号。其实现方式是通过电子开关在荧光屏上分别显示两个信号的波形。由于人眼的视觉暂留效应，当转换频率足够高时，可以看到两个稳定和清晰的信号波形。

 5、李萨如图形

当示波器的X输入和Y输入是频率相同或成简单整数比的两个正弦电压时，屏上将呈现特殊形状的光点轨迹，称为李萨如图形。这种图形可以用于测量正弦振动的频率。

 6、应用领域

示波器广泛应用于电子工程、通信、计算机科学和实验室研究等领域。它可以用于信号分析与测量，如音频、视频、交流和射频信号的测试；通信领域中测试无线电信号和网络信号；计算机科学中分析CPU、内存和硬盘性能；以及实验室研究中测试物理系统如电子元件和电路。

 7、工作流程

1、信号输入：被测信号通过探头或输入端口进入示波器。

2、信号处理：信号经过垂直放大器和水平放大器进行放大和处理。

3、扫描与同步：扫描发生器产生锯齿波电压，控制电子束在水平方向上的移动。

4、波形显示：电子束在荧光屏上描绘出被测信号的波形，供观察和分析。

 8、技术指标

示波器的主要技术指标包括频率响应、时域响应、偏转灵敏度、输入阻抗和扫描速度等。这些指标决定了示波器的性能和适用范围。

 总结

示波器的原理基于电子束在荧光屏上的偏转，通过垂直和水平放大电路将电信号转换为可见的波形。其工作过程涉及多个关键部件的协同作用，包括电子枪、偏转系统、荧光屏、垂直放大器、水平放大器、扫描与同步电路等。通过合理设置同步和触发条件，可以确保波形显示的稳定性和准确性。示波器在现代电子工程和科学研究中具有不可替代的作用。