示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。
示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点(这是传统的模拟示波器的工作原理)。
在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。
利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。
示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。
在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。
利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
使用步骤
(1)先预调：反时针旋转辉度旋钮到底，竖直和水平位移转到中间，扫描置于“外X档”;
(2)再开电源，指示灯亮后等待一两分钟进行预热后再进行相关的操作;
(3)先调辉度，再调聚焦，进而调水平和竖直位移使亮点在中心合适区域;
(4)调扫描、扫描微调和X增益，观察扫描;
(5)把外X档拔开到扫描范围档合适处，观察机内提供的竖直方向按正余弦规律变化的电压波形;
(6)把待研究的外加电压由Y输入和地间接入示波器，调节各档到合适位置，可观察到此电压的波形(与时间变化的图象)(调同步极性开关可使图象的起点从正半周或负半周开始;
(7)如欲观察亮斑(如外加一直流电压时)的竖直偏移，可把扫描调节到“外X”档。
(不同的示波器可能操作方法不同)
基本原理
显示电路
显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管，是示波器一个重要组成部分。
示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。
(1)电子枪
电子枪用于产生并形成高速、聚束的电子流，去轰击荧光屏使之发光。它主要由灯丝F、阴极K、控制极G、第一阳极A1、第二阳极A2组成。
除灯丝外，其余电极的结构都为金属圆筒，且它们的轴心都保持在同一轴线上。
阴极被加热后，可沿轴向发射电子;控制极相对阴极来说是负电位，改变电位可以改变通过控制极小孔的电子数目，也就是控制荧光屏上光点的亮度。
为了提高屏上光点亮度，又不降低对电子束偏转的灵敏度，现代示波管中，在偏转系统和荧光屏之间还加上一个后加速电极A3。
第一阳极对阴极而言加有约几百伏的正电压。在第二阳极上加有一个比第一阳极更高的正电压。
穿过控制极小孔的电子束，在第一阳极和第二阳极高电位的作用下，得到加速，向荧光屏方向作高速运动。
由于电荷的同性相斥，电子束会逐渐散开。通过第一阳极、第二阳极之间电场的聚焦作用，使电子重新聚集起来并交汇于一点。
适当控制第一阳极和第二阳极之间电位差的大小，便能使焦点刚好落在荧光屏上，显现一个光亮细小的圆点。
改变第一阳极和第二阳极之间的电位差，可起调节光点聚焦的作用，这就是示波器的“聚焦”和“辅助聚焦”调节的原理。
第三阳极是示波管锥体内部涂上一层石墨形成的，通常加有很高的电压，它有三个作用：
①使穿过偏转系统以后的电子进一步加速，使电子有足够的能量去轰击荧光屏，以获得足够的亮度;
②石墨层涂在整个锥体上，能起到屏蔽作用;③电子束轰击荧光屏会产生二次电子，处于高电位的A3可吸收这些电子。
(2)偏转系统
示波管的偏转系统大都是静电偏转式，它由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为水平偏转板和垂直偏转板。
分别控制电子束在水平方向和垂直方向的运动。当电子在偏转板之间运动时，如果偏转板上没有加电压，偏转板之间无电场，离开第二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动，射向屏幕的中心。
如果偏转板上有电压，偏转板之间则有电场，进入偏转系统的电子会在偏转电场的作用下射向荧光屏的指定位置。
如果两块偏转板互相平行，并且它们的电位差等于零，那么通过偏转板空间的，具有速度的电子束就会沿着原方向(设为轴线方向)运动，并打在荧光屏的坐标原点上。
如果两块偏转板之间存在着恒定的电位差，则偏转板间就形成一个电场，这个电场与电子的运动方向相垂直，于是电子就朝着电位比较高的偏转板偏转。
这样，在两偏转板之间的空间，电子就沿着抛物线在这一点上做切线运动。
最后，电子降落在荧光屏上的A点，这个A点距离荧光屏原点(0)有一段距离，这段距离称为偏转量，用y表示。
偏转量y与偏转板上所加的电压Vy成正比。同理，在水平偏转板上加有直流电压时，也发生类似情况，只是光点在水平方向上偏转。
(3)荧光屏示波器实物图
荧光屏位于示波管的终端，它的作用是将偏转后的电子束显示出来，以便观察。
在示波器的荧光屏内壁涂有一层发光物质，因而，荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光。
此时光点的亮度决定于电子束的数目、密度及其速度。改变控制极的电压时，电子束中电子的数目将随之改变，光点亮度也就改变。
在使用示波器时，不宜让很亮的光点固定出现在示波管荧光屏一个位置上，否则该点荧光物质将因长期受电子冲击而烧坏，从而失去发光能力。
涂有不同荧光物质的荧光屏，在受电子冲击时将显示出不同的颜色和不同的余辉时间，通常供观察一般信号波形用的是发绿光的；
属中余辉示波管，供观察非周期性及低频信号用的是发橙黄色光的，属长余辉示波管;供照相用的示波器中，一般都采用发蓝色的短余辉示波管。
垂直(Y轴)放大电路
学生示波器由于示波管的偏转灵敏度甚低，例如常用的示波管13SJ38J型，其垂直偏转灵敏度为0.86mm/V(约12V电压产生1cm的偏转量)；
所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大，再加到示波管的垂直偏转板上，以得到垂直方向的适当大小的图形。
水平(X轴)放大电路
由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低，所以接入示波管水平偏转板的电压(锯齿波电压或其它电压)也要先经过水平放大电路的放大以后，再加到示波管的水平偏转板上，以得到水平方向适当大小的图形。
扫描与同步电路
扫描电路产生一个锯齿波电压。该锯齿波电压的频率能在一定的范围内连续可调。
锯齿波电压的作用是使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移，即形成时间基线。
这样，才能把加在垂直方向的被测信号按时间的变化波形展现在荧光屏上。
示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。
它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。
示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1．1示波管
阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。
1．荧光屏
现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。
铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10％所经过的时间叫做“余辉时间”。
余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs—1ms为短余辉，1ms—0．1s为中余辉，0．1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。
2．示波管的电源
为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。
阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)，而且可调，以实现辉度调节。
阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。
第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。
3．偏转系统
偏转系统控制电子射线方向，使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。
Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后，因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。
两对偏转板分别加上电压，使两对偏转板间各自形成电场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。
4．电子枪及聚焦
电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。
栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。
初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。
调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。
阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连，所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。
电子束从阴极奔向荧光屏的过程中，经过两次聚焦过程。次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的电子透镜。
第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域，调节第二阳极A2的电位，能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点，这是第二次聚焦。
A1上的电压叫做聚焦电压，A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦，需微调第二阳极A2的电压，A2又叫做辅助聚焦极。
1.2示波器的基本组成
从上一小节可以看出，只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压，就能控制示波管显示的图形形状。
我们知道，一个电子信号是时间的函数f(t)，它随时间的变化而变化。
因此，只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压，在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小)，示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。
电信号中，在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。
它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。
被测信号①接到“Y"输入端，经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大)，推挽输出信号②和③。
经延迟级延迟Г1时间，到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤，加到示波管的Y轴偏转板上。
为了在屏幕上显示出完整的稳定波形，将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路;
在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥，启动锯齿波扫描电路(时基发生器)，产生扫描电压⑦。
由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2，为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描，Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。
扫描电压⑦经X轴放大器放大，产生推挽输出⑨和⑩，加到示波管的X轴偏转板上。
z轴系统用于放大扫描电压正程，并且变成正向矩形波，送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度，而在扫描回程进行抹迹。
示波器是电子测量领域必不可少的设备之一，其使用日益广泛，已经成为日常工作生产中的利器。那么如何维护您的示波器，使其拥有更长的寿命，长久保持良好的性能状态呢？
一）使用前的检测
示波器的电源线有无破损；
电源线的插头和电源插线板内的接线必须紧固、可靠、避免使用中发生触电或短路事故；
仔细阅读使用说明，测试前的设置，注意探头和阻抗的匹配，接入探头的电压不能超过示波器最大允许输入电压。
二）检查接地
接地不仅可以保证操作人员的安全，使仪器在安全范围内正常工作，还可以保证测试波形的稳定可靠性，降低外界的干扰。
三）防静电
使用操作仪器时，必须佩带防静电手环，遵循防静电流程。
四）日常维护（以TDS3014B为例）
信号路径补偿。
（可修正由温度变化或长期漂移引起的直流误差，平均每三周需要补偿一次，应该在示波器预热后使用）
当示波器关机后，不能马上开机，需要过十几秒。测试结束后探头要妥善存放，通道需要盖帽，避免灰尘进去。
仪器使用时要注意通风散热，避免环境过于潮湿，保持洁净少尘，并定期给仪器除尘。
五）故障判断
在使用过程中发现示波器出现问题时，可以进行以下几个方面检测辅助判断仪器是否真的故障，因为外部干扰或连接等问题都可以引起故障：
1. 验证方波是否正常
2. 检查输入阻抗：分别测量50欧和1M欧
3. 自检：
通过 UTILITY”，选“辅助功能页面”，找到自检诊断。
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