示波器的种类及基本组成详细介绍

示波器可以根据内部结构或使用领域以及测量范围等进行分类，此外还有一些用于特殊环境的示波器。

示波器的种类

根据测量信号的范围，可分为如下几种：

①超低频示波器，适合于测量超低频信号;

②普通示波器，适合于测量中频信号;

③高频示波器和超高频示波器，适合于测量高频(100MHz)和超高频(1000MHz)信号。

按显示信号的数量来分，有单踪示波器(只显示一个信号)、 双踪示波器(可同时显示两个信号)，还有多踪示波器(可同时显示多个信号的波形)。

从电路结构来分，有电子管示波器、晶体管示波器和集成电路示波器。

从测量功能来分，有模拟示波器和数字式记忆示波器。数字式记忆示波器是将测量的信号数字化以后暂存在存储器中，然后再从存储器中读出显示在示波管上。在测量数字信号的场合经常使用，便于观察数字信号的波形和信号内容。

示波器从波形显示器件来分，有阴极射线管(CRT)示波器，彩色液晶显示器和用计算机彩色监视器做成的示波器。

为适应测量电视信号的特点，示波器生产厂家专门生产了同步示波器，在示波器电路中设有与电视的行、场信号同步的电路，在控制面板上专门设置了选择电视行或电视场的键钮，以便在观测电视信号时，信号波形稳定。图1-27所示是DS-5220A 型双踪示波器面板图，图1-28所示是ST16A型单踪示波器面板图。

示波器的组成

通用示波器的基本组成及原理框图如图1-29所示。它主要由显示器系统、垂直偏转(Y轴)信号放大系统、水平偏转(X 轴)锯齿波发生系统和同步触发系统4部分组成。

(1)显示器系统。显示器系统由示波管(阴极射线管CRT) 和电源供给部分组成。

在示波管内部，电子枪发射出大量的电子，这些电子通过控制栅极的控制，聚焦电极的聚焦，加速极的加速，偏转电极或偏转线圈的偏转，最后形成一束电子束打在荧光屏上，使荧光屏的相应部位发光。

在显示器系统中，电源供给系统负责提供示波器的控制极、 聚焦电极、加速电极等需要的电压，调整这些电压，可以保证在荧光屏上出现的光点聚焦良好，亮度适中。示波器面板上安装的聚焦、亮度电位器，就是用来对这些电压进行调整的。

示波管内部的偏转电极(或外部的偏转线圈)负责电子束的偏转。以偏转电极为例，示波管中有X偏转板和Y偏转板各一对。每对偏转板都由基本平行的金属板构成。每对偏转板上的电压变化都必将影响到电子运动的轨迹。Y偏转板上的电压变化只能影响光点在显示屏上的垂直位置，X偏转板只影响光点的水平位置，两对偏转板共同配合，才决定了任一瞬间光点在显示屏上的坐标。

当两对偏转板上都不加电压时，电子束应打到荧光屏的正中。

(2)Y轴信号放大系统。y轴信号放大系统把被观测的信号放大并转变成电压加到Y偏转板上，这样电子束就会在Y轴(垂 直)方向按信号的规律变化。

一般Y轴信号放大系统的放大倍数可用y轴偏转灵敏度旋

钮进行有级调节，而示波器Y轴方向的中心位置也可用Y轴位移旋钮进行调节。

例如调节y轴位移旋钮到示波器y轴方向中心线表示信号0v，调节y轴信号放大系统的y轴偏转灵敏度旋钮到1v/div， 则0~2V的连续信号会出现在Y轴方向中心线以上2格的范围内。

(3)X轴锯齿波发生系统。一般在示波管的X轴加一个锯齿波信号。当锯齿波电压最小时，电子束在示波管最左端，锯齿波电压最大时，电子束在示波管最右端。这样，在锯齿波的正程，示波器中的电子朿会随时间均匀地从左向右运动，因此就可以把示波器的X轴作为时间轴处理。例如锯齿波正程所用时间为1ms，而示波器屏幕上的X轴分成10个刻度，则相应的每格X刻度代表的时间就是0.lms。

至于锯齿波的回程时间，希望它越短越好，这样就可以尽量减小回扫线对示波器波形的影响，但实际上回扫需要一定时间，为使回扫产生的波形不在荧光屏上显示，可以设法使扫描回程的辉度减弱，以减小回扫线对波形的影响。

X轴锯齿波发生系统产生示波器扫描所需要的锯齿波电压，也称为扫描电压，根据扫描要求，锯齿波应该线性良好，回程短，并且频率可调。锯齿波的频率调节也称为扫描周期的调节。

(4)同步触发系统。在观察周期信号时，如果扫描电压的周期恰好是被测信号周期的整数倍，则扫描的后一个周期描绘的波形就与前一周期描绘的波形完全一样，这样荧光屏上就可以得到清晰而稳定的波形，这称为信号与扫描电压同步。

但是实际上，扫描电压是由示波器本身的X轴锯齿波发生系统产生的，它与Y轴输入的被测信号并不相关。因此扫描电压的周期恰好是被测信号周期整数倍的情况很难碰到。当扫描电压的周期不是被测信号周期的整数倍时，每一次从X轴左端开 始时的Y轴信号都不相等，这样就会造成观察结果的混乱。

为解决这一问题，常利用被测信号产生一个同步触发信号，用同步信号去控制X轴锯齿波发生系统，强迫X轴锯齿波发生器的周期变成被测信号周期的整数倍，这就是同步触发系统。同步触发系统可以使X轴锯齿波发生系统和外部的待测信号同步， 从而稳定地显示外部信号。