一,、示波器的種類

（一）按照信號的不同分類

1,、模擬示波器

采用的是模擬電路（示波管，其基礎(chǔ)是電子槍）電子槍向屏幕發(fā)射電子,，發(fā)射的電子經(jīng)聚焦形成電子束,，并打到屏幕上。屏幕的內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì),,，這樣電子束打中的點(diǎn)就會(huì)發(fā)出光來,。

2、數(shù)字示波器

則是數(shù)據(jù)采集,，A/D轉(zhuǎn)換,，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器的工作方式是通過模擬轉(zhuǎn)換器（ADC）把被測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,。數(shù)字示波器捕獲的是波形的一系列樣值,，并對樣值進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)限度是判斷累計(jì)的樣值是否能描繪出波形為止,，隨后，數(shù)字示波器重構(gòu)波形,。數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）,，數(shù)字熒光示波器（DPO）和采樣示波器。

模擬示波器要提高帶寬,，需要示波管,、垂直放大和水平掃描全面推進(jìn)。數(shù)字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉(zhuǎn)換器的性能,，對示波管和掃描電路沒有特殊要求,。加上數(shù)字示波管能充分利用記憶、存儲(chǔ)和處理,，以及多種觸發(fā)和超前觸發(fā)能力,。廿世紀(jì)八十年代數(shù)字示波器異軍突起，成果累累,，大有全面取代模擬示波器之勢,，模擬示波器的確從前臺退到后臺,。

（二）按照結(jié)構(gòu)和性能不同分類

1、普通示波器,。電路結(jié)構(gòu)簡單,，頻帶較窄，掃描線性差,，僅用于觀察波形,。

2、多用示波器,。頻帶較寬,，掃描線性好，能對直流,、低頻,、高頻、超高頻信號和脈沖信號進(jìn)行定量測試,。借助幅度校準(zhǔn)器和時(shí)間校準(zhǔn)器,，測量的準(zhǔn)確度可達(dá)±5%。

3,、多線示波器,。采用多束示波管，能在熒光屏上同時(shí)顯示兩個(gè)以上同頻信號的波形,，沒有時(shí)差,，時(shí)序關(guān)系準(zhǔn)確。

4,、多蹤示波器,。具有電子開關(guān)和門控電路的結(jié)構(gòu)，可在單束示波管的熒光屏上同時(shí)顯示兩個(gè)以上同頻信號的波形,。但存在時(shí)差,，時(shí)序關(guān)系不準(zhǔn)確。

5,、取樣示波器,。采用取樣技術(shù)將高頻信號轉(zhuǎn)換成模擬低頻信號進(jìn)行顯示，有效頻帶可達(dá)GHz級,。

6,、記憶示波器。采用存儲(chǔ)示波管或數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù),，將單次電信號瞬變過程,、非周期現(xiàn)象和超低頻信號長時(shí)間保留在示波管的熒光屏上或存儲(chǔ)在電路中，以供重復(fù)測試,。

7,、數(shù)字示波器,。內(nèi)部帶有微處理器，外部裝有數(shù)字顯示器,，有的產(chǎn)品在示波管熒光屏上既可顯示波形,，又可顯示字符。被測信號經(jīng)模一數(shù)變換器（A/D變換器）送入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,，通過鍵盤操作,，可對捕獲的波形參數(shù)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行加,、減,、乘、除,、求平均值,、求平方根值、求均方根值等的運(yùn)算,，并顯示出答案數(shù)字,。

二、示波器的組成部分

（一）顯示電路

顯示電路包括示波管及其控制電路兩個(gè)部分,。示波管是一種特殊的電子管,，是示波器一個(gè)重要組成部分。示波管由電子槍,、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏3個(gè)部分組成,。

1、電子槍

電子槍用于產(chǎn)生并形成高速,、聚束的電子流,，去轟擊熒光屏使之發(fā)光。它主要由燈絲F,、陰極K,、控制極G、第一陽極A1,、第二陽極A2組成。除燈絲外,，其余電極的結(jié)構(gòu)都為金屬圓筒,，且它們的軸心都保持在同一軸線上。陰極被加熱后,，可沿軸向發(fā)射電子,；控制極相對陰極來說是負(fù)電位，改變電位可以改變通過控制極小孔的電子數(shù)目,，也就是控制熒光屏上光點(diǎn)的亮度,。為了提高屏上光點(diǎn)亮度,，又不降低對電子束偏轉(zhuǎn)的靈敏度，現(xiàn)代示波管中,，在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏之間還加上一個(gè)后加速電極A3,。

第一陽極對陰極而言加有約幾百伏的正電壓。在第二陽極上加有一個(gè)比第一陽極更高的正電壓,。穿過控制極小孔的電子束,，在第一陽極和第二陽極高電位的作用下，得到加速,，向熒光屏方向作高速運(yùn)動(dòng),。由于電荷的同性相斥，電子束會(huì)逐漸散開,。通過第一陽極,、第二陽極之間電場的聚焦作用，使電子重新聚集起來并交匯于一點(diǎn),。適當(dāng)控制第一陽極和第二陽極之間電位差的大小,，便能使焦點(diǎn)剛好落在熒光屏上，顯現(xiàn)一個(gè)光亮細(xì)小的圓點(diǎn),。改變第一陽極和第二陽極之間的電位差,，可起調(diào)節(jié)光點(diǎn)聚焦的作用，這就是示波器的“聚焦”和“輔助聚焦”調(diào)節(jié)的原理,。第三陽極是示波管錐體內(nèi)部涂上一層石墨形成的,，通常加有很高的電壓，它有三個(gè)作用：①使穿過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以后的電子進(jìn)一步加速,，使電子有足夠的能量去轟擊熒光屏,，以獲得足夠的亮度；②石墨層涂在整個(gè)錐體上,，能起到屏蔽作用,；③電子束轟擊熒光屏?xí)a(chǎn)生二次電子，處于高電位的A3可吸收這些電子,。

2,、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)大都是靜電偏轉(zhuǎn)式，它由兩對相互垂直的平行金屬板組成,，分別稱為水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板,。分別控制電子束在水平方向和垂直方向的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電子在偏轉(zhuǎn)板之間運(yùn)動(dòng)時(shí),，如果偏轉(zhuǎn)板上沒有加電壓,，偏轉(zhuǎn)板之間無電場，離開第二陽極后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子將沿軸向運(yùn)動(dòng),，射向屏幕的中心,。如果偏轉(zhuǎn)板上有電壓,，偏轉(zhuǎn)板之間則有電場，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子會(huì)在偏轉(zhuǎn)電場的作用下射向熒光屏的指定位置,。

如果兩塊偏轉(zhuǎn)板互相平行,，并且它們的電位差等于零，那么通過偏轉(zhuǎn)板空間的,，具有速度υ的電子束就會(huì)沿著原方向（設(shè)為軸線方向）運(yùn)動(dòng),，并打在熒光屏的坐標(biāo)原點(diǎn)上。如果兩塊偏轉(zhuǎn)板之間存在著恒定的電位差,，則偏轉(zhuǎn)板間就形成一個(gè)電場,，這個(gè)電場與電子的運(yùn)動(dòng)方向相垂直，于是電子就朝著電位比較高的偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn),。這樣,，在兩偏轉(zhuǎn)板之間的空間，電子就沿著拋物線在這一點(diǎn)上做切線運(yùn)動(dòng),。最后,，電子降落在熒光屏上的A點(diǎn)，這個(gè)A點(diǎn)距離熒光屏原點(diǎn)（0）有一段距離,，這段距離稱為偏轉(zhuǎn)量,，用y表示。偏轉(zhuǎn)量y與偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓Vy成正比,。同理,，在水平偏轉(zhuǎn)板上加有直流電壓時(shí)，也發(fā)生類似情況,，只是光點(diǎn)在水平方向上偏轉(zhuǎn),。

3、熒光屏

熒光屏位于示波管的終端,，它的作用是將偏轉(zhuǎn)后的電子束顯示出來,，以便觀察。在示波器的熒光屏內(nèi)壁涂有一層發(fā)光物質(zhì),，因而,，熒光屏上受到高速電子沖擊的地點(diǎn)就顯現(xiàn)出熒光。此時(shí)光點(diǎn)的亮度決定于電子束的數(shù)目,、密度及其速度,。改變控制極的電壓時(shí)，電子束中電子的數(shù)目將隨之改變,，光點(diǎn)亮度也就改變。在使用示波器時(shí),，不宜讓很亮的光點(diǎn)固定出現(xiàn)在示波管熒光屏一個(gè)位置上,，否則該點(diǎn)熒光物質(zhì)將因長期受電子沖擊而燒壞,，從而失去發(fā)光能力。

涂有不同熒光物質(zhì)的熒光屏,，在受電子沖擊時(shí)將顯示出不同的顏色和不同的余輝時(shí)間,，通常供觀察一般信號波形用的是發(fā)綠光的，屬中余輝示波管,，供觀察非周期性及低頻信號用的是發(fā)橙黃色光的,，屬長余輝示波管；供照相用的示波器中,，一般都采用發(fā)藍(lán)色的短余輝示波管,。

（二）Y軸放大電路

由于示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度甚低，例如常用的示波管13SJ38J型,，其垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度為0.86mm/V（約12V電壓產(chǎn)生1cm的偏轉(zhuǎn)量）,，所以一般的被測信號電壓都要先經(jīng)過垂直放大電路的放大，再加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上,，以得到垂直方向的適當(dāng)大小的圖形,。

（三)X軸放大電路

由于示波管水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度也很低，所以接入示波管水平偏轉(zhuǎn)板的電壓（鋸齒波電壓或其它電壓）也要先經(jīng)過水平放大電路的放大以后,，再加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上,，以得到水平方向適當(dāng)大小的圖形。

（四）掃描同步電路

掃描電路產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波電壓,。該鋸齒波電壓的頻率能在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),。鋸齒波電壓的作用是使示波管陰極發(fā)出的電子束在熒光屏上形成周期性的、與時(shí)間成正比的水平位移,，即形成時(shí)間基線,。這樣，才能把加在垂直方向的被測信號按時(shí)間的變化波形展現(xiàn)在熒光屏上,。

（五）電源供給電路

電源供給電路：供給垂直與水平放大電路,、掃描與同步電路以及示波管與控制電路所需的負(fù)高壓、燈絲電壓等,。

由示波器的原理功能可見,，被測信號電壓加到示波器的Y軸輸入端，經(jīng)垂直放大電路加于示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板,。示波管的水平偏轉(zhuǎn)電壓,，雖然多數(shù)情況都采用鋸齒電壓（用于觀察波形時(shí)），但有時(shí)也采用其它的外加電壓（用于測量頻率,、相位差等時(shí)）,，因此在水平放大電路輸入端有一個(gè)水平信號選擇開關(guān)，以便按照需要選用示波器內(nèi)部的鋸齒波電壓，或選用外加在X軸輸入端上的其它電壓來作為水平偏轉(zhuǎn)電壓,。

此外,，為了使熒光屏上顯示的圖形保持穩(wěn)定，要求鋸齒波電壓信號的頻率和被測信號的頻率保持同步,。這樣,，不僅要求鋸齒波電壓的頻率能連續(xù)調(diào)節(jié)，而且在產(chǎn)生鋸齒波的電路上還要輸入一個(gè)同步信號,。這樣,，對于只能產(chǎn)生連續(xù)掃描（即產(chǎn)生周而復(fù)始、連續(xù)不斷的鋸齒波）一種狀態(tài)的簡易示波器（如國產(chǎn)SB10型等示波器）而言,，需要在其掃描電路上輸入一個(gè)與被觀察信號頻率相關(guān)的同步信號,，以牽制鋸齒波的振蕩頻率。對于具有等待掃描功能（即平時(shí)不產(chǎn)生鋸齒波,，當(dāng)被測信號來到時(shí)才產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波,，進(jìn)行一次掃描）的示波器（如國產(chǎn)ST-16型示波器、SR-8型雙蹤示波器等）為了適應(yīng)各種需要,，同步（或觸發(fā)）信號可通過同步或觸發(fā)信號選擇開關(guān)來選擇,，通常來源有3個(gè)：

1、從垂直放大電路引來被測信號作為同步（或觸發(fā)）信號,，此信號稱為“內(nèi)同步”（或“內(nèi)觸發(fā)”）信號,；

2、引入某種相關(guān)的外加信號為同步（或觸發(fā)）信號,，此信號稱為“外同步”（或“外觸發(fā)”）信號,，該信號加在外同步（或外觸發(fā)）輸入端；

3,、有些示波器的同步信號選擇開關(guān)還有一檔“電源同步”,，是由220V，50Hz電源電壓,，通過變壓器次級降壓后作為同步信號,。