电子示波器的基本原理

　　图2 示波管基本结构图(T—灯丝；K—阴极；G—控制栅极；A1一第一阳极；A2一第二阳极；Y—Y轴偏转板；X一X轴偏转板，C—导电层)

　　示波管的外壳为一圆筒状的玻璃管，管颈前半部细长，后半部成漏斗状，最后形成圆形或矩形的荧光显示屏。玻璃管内抽成真空，并在其内安装了电子枪和偏转系统。

　　①电子枪。电子枪的作用是发射一束高速运动并聚焦成细束的电子射线。电子枪由阴极、控制栅极、第一阳极（A1）和第二阳极（A2）组成。

　　阴极是一个金属圆筒，外层涂有稀土氧化物，筒内装有灯丝，灯丝通电后阴极受热，向外发射电子。控制栅极是套在阴极外面的金属圆筒，顶部中心有一小孔，阴极发射的电子在阳极的高电压作用下，沿着控制栅极的小孔经阳极直冲荧光屏，形成光点。控制栅极的作用就是控制电子射线的强弱，它加有一个比阴极更低的负电压，改变这个负压的数值，就会改变穿过小孔的电子数目，也就改变了光点的亮度。示波器面板一般都设有“亮度”或“辉度”旋钮，用以改变控制栅极的负压而调节荧光屏上光点或波形的亮度。

　　第一阳极A1和第二阳极A2是两个圆形的金属筒，加有对阴极为正的电压（A2为800V～3kV，A1为A2的0．2～0．5倍），它们对阴极发射的电子具有吸引力，使电子通过控制栅极后开始向荧光屏方向加速，而在两个阳极之间形成的电场，对电子具有聚焦的作用，使电子聚合在一起形成很细的一束，电子束被轰击后在荧光屏上形成一清晰的光点。改变两阳极间的电压，可以影响光点的位置。在示波器面板上用来改变第一阳极电压的电位器叫“聚焦”，改变第二阳极电压的电位器叫“辅助聚焦”，两者配合恰当，可使光点正好落在荧光屏上，获得清晰图像。

　　为了增加电子束的能量，常在荧光屏附近增加一石墨涂层作为第三阳极，其上加几千伏的高压，可使电子束进一步加速而获得足够的能量，以提高光点的亮度。

　　②荧光屏。示波器的荧光屏是电－光转换的关键部分。在示波管玻璃屏面的内壁涂有一层荧光物质，这种物质在电子束轰击下能发出可见光。光的强弱与电子束的数量和能量有关，能量越高，电子束电流越大，光点亮度越高。荧光屏的发光颜色及余辉时间（电子束停止轰击后荧光屏继续发光的时间）由荧光物质的种类决定。常见的荧光屏有绿色、蓝色和白色。余辉时间有短余辉、中余辉和长余辉。

　　③偏转部分。示波管的偏转部分通常采用静电偏转方式，即在示波管内安装相互垂直的两对平行金属板Y、X（称为偏转板）。上下平行安装的偏转板（Y轴偏转板）加压后可使电子束上下偏移，称为垂直偏转板；左右平行安装的偏转板（X轴偏转板）加压后可使电子束左右偏移，称为水平偏转板。在两对偏转板电场力的共同作用下，电子束能上下左右移动，借助余辉和视觉残留效应，可在荧光屏上显示出光点运动所描绘出的各种波形。如要光点处于荧光屏上的某一位置，只要使垂直和水平偏转板上加有适当数值和极性的电压，就可以达到目的。示波器的面板上设有“水平位移”和“垂直位移”的旋钮，用来分别调节水平和垂直偏转板上的直流电压，以控制荧光屏上光点的位置。

　　（3）波形显示原理

　　①垂直偏转板上加芷弦电压。如果把一个周期性变化的正弦电压加到垂直偏转板上，电子束经过偏转板时，作上下偏移，光点在荧光屏上作垂直方向的移动，由于荧光屏的余辉作用和视觉残留效应，看到的是光点运动的轨迹，即一条垂直亮线，如图3所示。

　　图3 只在垂直偏转板上加正弦电压所显示的波形

　　②水平偏转板上加锯齿波电压。如果把一个周期性变化的锯齿波电压加到水平偏转板时，则两极板间的光点就会产生左右方向的移动，形成了一束水平扫描线，如图4所示。由于锯齿波电压是随时间均匀增加的线性电压，即模拟时间的电压，故将水平扫描线称为时基线。