示波器的简介

技术的发展

示波器作为最重要的测试测量仪器,是硬件工程师进行产品设计和验证必不可少的工具。它的发展包括基于阴极射线管、基于晶体管、数字式的和现代示波器这四个主要阶段。
本文选取每个阶段的代表设备,侧重描述其特点和探讨相应的技术原理。

基于阴极射线管的示波器

19世纪末期,德国物理学家Karl Ferdinand Braun发明阴极射线管,如下图所示
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阴极射线管的组成有
1.偏转电压电极
2.电子枪
3.电子束
4.聚焦线圈
5.屏幕涂有磷涂层

阴极射线管的原理,用充电电极产生的电场驱动运动电子束偏移,并在表面涂有发光磷化物平面上形成可见波形轨迹。
基于阴极射线管的示波器是一种模拟示波器,打出的电子束通过水平偏置和垂直偏置系统,打在屏幕的荧光物质上显示波形。它的整体结构如下图所示。
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这里需要解释的术语
触发:被测信号满足触发条件,启动扫描,扫描信号与被测信号频率同步,波形稳定显示。以边缘触发为例,正弦波的上升沿作为触发条件,设置一个触发电平与上升沿相交,得到一个触发点,在不同周期内,触发点的位置是相同并唯一的,这时把该触发点定义在显示屏幕的特定位置时,示波器每刷新一屏,示波器把满足触发条件的点放在同一点,波形就稳定地被显示在示波器的屏幕上。
整个过程:信号通过探头后,按照设置的垂直标度(幅度/格),衰减器减小信号电压,放大器增加信号电压,经过处理后的信号,到达垂直偏转板,控制电子束的垂直运动。当触发系统动作后,使电子束发生左右偏移。

未完待续