模拟示波器的组成与工作原理

通用模拟示波器的基本结构框图如图6－9所示。它由垂直系统(Y轴信号通道)、水平系统(X轴信号通道)、示波管及其电路、电源、标准信号源等组成。

图6－9 模拟示波器的基本结构框图

1．示波管的结构和工作原理

示波管的结构和工作原理详见6．2．1示波测量原理，这里不再赘述。

2．水平系统(X通道)

水平系统结构框图如图6－10所示，其主要作用是: 产生锯齿波扫描电压并保持与Y通道输入被测信号同步，放大扫描电压或外触发信号，产生增辉或消隐作用以控制示波器Z轴电路。

图6－10 水平系统结构框图

1)触发同步电路

触发同步电路的主要作用: 将触发信号(内部Y通道信号或外触发输入信号)经触发放大电路放大后，送到触发整形电路以产生前沿陡峭的触发脉冲，驱动扫描电路中的闸门电路。

(1)“触发源”选择开关: 用来选择触发信号的来源，使触发信号与被测信号相关。“内触发”: 触发信号来自垂直系统的被测信号; “外触发”: 触发信号来自示波器“外触发输入(EXTTRIG)”端的输入信号。一般选择“内触发”方式。

(2)“触发源耦合”方式开关: 用于选择触发信号通过何种耦合方式送到触发输入放大器。“AC”为交流耦合，用于观察低频到较高频率的信号; “DC”为直流耦合，用于观察直流或缓慢变化的信号。

(3)触发极性选择开关: 用于选择触发时刻是在触发信号的上升沿还是下降沿。用上升沿触发的称为正极性触发; 用下降沿触发的称为负极性触发。

(4)触发电平旋钮: 触发电平是指触发点位于触发信号的什么电平上。触发电平旋钮用于调节触发电平高低。

示波器上的触发极性选择开关和触发电平旋钮，用来控制波形的起始点并使显示的波形稳定。

2)扫描电路

扫描电路主要由扫描发生器、闸门电路和释抑电路等组成。扫描发生器用来产生线性锯齿波。闸门电路的主要作用是在触发脉冲作用下，产生急升或急降的闸门信号，以控制锯齿波的始点和终点。释抑电路的作用是控制锯齿波的幅度，达到等幅扫描，保证扫描的稳定性。

3)水平放大器

水平放大器的作用是进行锯齿波信号的放大或在X－Y方式下对X轴输入信号进行放大，使电子束产生水平偏转。

(1)工作方式选择开关: 选择“内”，X轴信号为内部扫描锯齿波电压时，荧光屏上显示的波形是时间T的函数，称为“X－T”工作方式; 选择“外”，X轴信号为外输入信号，荧光屏上显示水平、垂直方向的合成图形，称为“X－Y”工作方式。

(2)“水平位移”旋钮: “水平位移”旋钮用来调节水平放大器输出的直流电平，以使荧光屏上显示的波形水平移动。

(3)“扫描扩展”开关: “扫描扩展”开关可改变水平放大电路的增益，使荧光屏水平方向单位长度(格)所代表的时间缩小为原值的1/k。

3．垂直系统(Y通道)

垂直系统主要由输入耦合选择器、衰减器、延迟电路和垂直放大器等组成。其作用是将被测信号送到垂直偏转板，以再现被测信号的真实波形。

1)输入耦合选择器

选择被测信号进入示波器垂直通道的耦合方式。“AC”(交流耦合): 只允许输入信号的交流成分进入示波器，用于观察交流和不含直流成分的信号; “DC”(直流耦合): 输入信号的交、直流成分都允许通过，适用于观察含直流成分的信号或频率较低的交流信号以及脉冲信号; “GND”(接地): 输入信号通道被断开，示波器荧光屏上显示的扫描基线为零电平线。

2)衰减器

衰减器用来衰减大输入信号的幅度，以保证垂直放大器输出不失真。示波器上的“垂直灵敏度”开关即为该衰减器的调节旋钮。

3)垂直放大器

垂直放大器为波形幅度的微调部分，其作用是与衰减器配合，将显示的波形调到适宜于人观察的幅度。

4)延迟电路

延迟电路的作用是使作用于垂直偏转板上的被测信号延迟到扫描电压出现后到达，以保证输入信号无失真的显示出来。

4．其他电路

1)示波管电路，也叫增辉电路

增辉电路的作用是: 在扫描正程时使波形增辉，扫描逆程或扫描休止期时使回归线和休止线消隐; 或在外加高频信号的作用下，对显示波形进行亮度调制，即使波形亮暗变化情况受外加信号的控制，波形由实线变为虚线，由此可测量出信号周期或频率。

由于增辉信号是加在示波管的控制栅极或阴极上的，而控制栅极或阴极均与偏转板垂直，符合三维坐标关系，故增辉电路等又称为Z轴系统。

2)标准信号源

标准信号源用于提供幅度、周期等都很准确的方波信号，以便对示波器有关性能指标进行校准或调整。