常用电子仪器综述(9)

常用电子仪器使用原理 结构等总结。重点

的瞬态或稳态函数关系、逻辑关系，以及实现对某些物理量的变换或存储。

1、波形合成原理

1）示波器显示的实质

得到清晰、稳定、准确的二维图形。2）2个比喻①黑夜中的香烟头②沙漏轨迹

2、电子枪的工作原理

1）电子枪作用：

产生并形成高速、聚束的电子流，去轰击荧光屏使之发光。

结构：由灯丝、阴极、控制极（栅极）、第一阳极、第二阳极组成。除灯丝外，其余电极的都是金属圆筒，而且各个圆筒同轴。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。

（1）灯丝和阴极结构

阴极是涂有氧化物的金属圆筒，包在灯丝外面。原理:灯丝通电发热，加热阴极阴极被加热后，阴极表面的自由电子脱离金属表面，沿轴向发射电子。

（2）控制极（栅极）

结构:中间有孔的金属圆筒，包在阴极外面。加相对阴极为负的电压。

原理:控制极相对阴极是负电位，改变控制极的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。荧光屏上图形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，亮度也就改变。

（3）第一阳极和第二阳极

结构:第一阳极和第二阳极都是与阴极同轴的金属圆筒。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。

原理:第一阳极和第二阳极都对电子束加速。第一阳极和第二阳极共同完成对电子束的聚焦。

电子透镜的工作原理

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加速，沿轴向作高速运动。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，可起起到调节光点聚焦作用，便能使焦点刚好落在荧光屏上，显现一个光亮细小的圆点，这就是“聚焦”调节的原理。第一阳极的光栏可以阻挡电子束边缘的散射电子。

（4）第三阳极（后加速阳极）

结构:由示波管锥体内部涂上的一层石墨形成，并开一环形间隔，用高阻半导体填充，形成两个电极，加有二阳极高4～5倍的电压。一般加速电压越高，灵敏度越低，所以在电子偏转后加速。

原理: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，它处于高电位，可吸收这些电子。

（4）第三阳极:第三阳极的加速，使灵敏度下降。可采用多级加速或螺旋加速的方法。通过补助电极或螺旋线实现分压，从而使加速电场均匀。

2） 荧光屏

结构:位于示波管的终端，荧光屏内壁涂有一层结晶磷光体。磷光体由荧光质、极少量金属激化剂和少量助熔剂经高温处理制成。磷光质和金属激化剂决定了发光的颜色。

工作原理:荧光屏上受到高速电子冲击的地点就会显现出荧光。有的示波器在磷光体上再涂一层铝膜，加强反射，加大亮度。荧光颜色和余辉时间都与荧光质和金属激化剂有关。供观察一般信号波形用的发绿光的，属中余辉示波管。供观察非周期性及低频信号的发橙黄色光的，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。

总结：四桶二板一平面。围绕加速与减速、聚焦与扩散两对矛盾。

3）偏转系统

为提高灵敏度，把垂直偏转系统放在靠近第二阳极的地方。偏转板边缘造成的电场边缘效应，会使电子束产生逸散现象。所以大多数示波管都采用斜放偏转板或一端张开的平行偏转板。

对称偏转:偏转板上加相位相反而幅值相同的电压。需要把源信号通过倒相放大电路再加到偏转板上。不使用对称偏转，会产生象散、梯形失真和波形跳动。

3、垂直偏转系统

示波器能够观测信号的基本原理：

电子射线的偏转距离正比于偏转板上所加电压幅值的大小。注意：电子束轨迹是抛物线。

垂直系统的评价指标：

频率特性:因系统固有的频率特性，导致随输入信号的频率升高，偏转灵敏度降低。

过渡特性:也称为瞬变特性，是指垂直系统输入端加方波电压时的显示特性。要求测试方波：方波前沿的上升时间小于垂直系统上升时间的1/3。要求显示结果：前沿陡、顶部平。

4、水平偏转系统