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示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。

• 中文名稱

  示波器

• 外文名稱

  oscilloscope

• 屬性

  電子測量儀器

• 應用學科

  機械工程；電測量儀器儀表示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。

  使用步驟

  　　(1)先預調：反時針旋轉輝度旋鈕到底，豎直和水平位移轉到中間，衰減置于zui，掃描置于“外X檔”;

  　　(2)再開電源，指示燈亮后等待一兩分鐘進行預熱后再進行相關的操作;^[1]

  　　(3)先調輝度，再調聚焦，進而調水平和豎直位移使亮點在中心合適區域;

  　　(4)調掃描、掃描微調和X增益，觀察掃描;

  　　(5)把外X檔拔開到掃描范圍檔合適處，觀察機內提供的豎直方向按正余弦規律變化的電壓波形;

  　　(6)把待研究的外加電壓由Y輸入和地間接入示波器，調節各檔到合適位置，可觀察到此電壓的波形(與時間變化的圖象)(調同步極性開關可使圖象的起點從正半周或負半周開始;

  　　(7)如欲觀察亮斑(如外加一直流電壓時)的豎直偏移，可把掃描調節到“外X”檔。

  顯示電路

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

  　　（1）電子槍

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

  　　*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比*陽極更高的正電壓。穿過控制極小孔的電子束，在*陽極和第二陽*電位的作用下，得到加速，向熒光屏方向作高速運動。由于電荷的同性相斥，電子束會逐漸散開。通過*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。適當控制*陽極和第二陽極之間電位差的大小，便能使焦點剛好落在熒光屏上，顯現一個光亮細小的圓點。改變*陽極和第二陽極之間的電位差，可起調節光點聚焦的作用，這就是示波器的“聚焦”和“輔助聚焦”調節的原理。第三陽極是示波管錐體內部涂上一層石墨形成的，通常加有很高的電壓，它有三個作用：①使穿過偏轉系統以后的電子進一步加速，使電子有足夠的能量去轟擊熒光屏，以獲得足夠的亮度；②石墨層涂在整個錐體上，能起到屏蔽作用；③電子束轟擊熒光屏會產生二次電子，處于高電位的A3可吸收這些電子。

  　　(2)偏轉系統

  　　示波管的偏轉系統大都是靜電偏轉式，它由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為水平偏轉板和垂直偏轉板。分別控制電子束在水平方向和垂直方向的運動。當電子在偏轉板之間運動時，如果偏轉板上沒有加電壓，偏轉板之間無電場，離開第二陽極后進入偏轉系統的電子將沿軸向運動，射向屏幕的中心。如果偏轉板上有電壓，偏轉板之間則有電場，進入偏轉系統的電子會在偏轉電場的作用下射向熒光屏的位置。

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

  　　（3）熒光屏示波器實物圖

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

  　　涂有不同熒光物質的熒光屏，在受電子沖擊時將顯示出不同的顏色和不同的余輝時間，通常供觀察一般信號波形用的是發綠光的，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，一般都采用發藍色的短余輝示波管。

  3.2 垂直（Y軸）放大電路

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

  3.3 水平（X軸）放大電路

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

  3.4 掃描與同步電路

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

  3.5 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高壓、燈絲電壓等。

  　　由示波器的原理功能方框圖可見，被測信號電壓加到示波器的Y軸輸入端，經垂直放大電路加于示波管的垂直偏轉板。示波管的水平偏轉電壓，雖然多數情況都采用鋸齒電壓（用于觀察波形時），但有時也采用其它的外加電壓（用于測量頻率、相位差等時），因此在水平放大電路輸入端有一個水平信號選擇開關，以便按照需要選用示波器內部的鋸齒波電壓，或選用外加在X軸輸入端上的其它電壓來作為水平偏轉電壓。SDS1000CML

  　　此外，為了使熒光屏上顯示的圖形保持穩定，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調節，而且在產生鋸齒波的電路上還要輸入一個同步信號。這樣，對于只能產生連續掃描（即產生周而復始、連續不斷的鋸齒波）一種狀態的簡易示波器（如國產SB10型等示波器）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被觀察信號頻率相關的同步信號，以牽制鋸齒波的振蕩頻率。對于具有等待掃描功能（即平時不產生鋸齒波，當被測信號來到時才產生一個鋸齒波，進行一次掃描）的示波器（如國產ST-16型示波器、SR-8型雙蹤示波器等）為了適應各種需要，同步（或觸發）信號可通過同步或觸發信號選擇開關來選擇，通常來源有3個：①從垂直放大電路引來被測信號作為同步（或觸發）信號，此信號稱為“內同步”（或“內觸發”）信號；②引入某種相關的外加信號為同步（或觸發）信號，此信號稱為“外同步”（或“外觸發”）信號，該信號加在外同步（或外觸發）輸入端；③有些示波器的同步信號選擇開關還有一檔“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。

  3.6 波形顯示的基本原理

  　　由示波管的原理可知，一個直流電壓加到一對偏轉板上時，將使光點在熒光屏上產生一個固定位移，該位移的大小與所加直流電壓成正比。如果分別將兩個直流電壓同時加到垂直和水平兩對偏轉板上，則熒光屏上的光點位置就由兩個方向的位移所共同決定。

  　　如果將一個正弦交流電壓加到一對偏轉板上時，光點在熒光屏上將隨電壓的變化而移動。當垂直偏轉板上加一個正弦交流電壓時，在時間t=0的瞬間，電壓為Vo（零值），熒光屏上的光點位置在坐標原點0上，在時間t=1的瞬間，電壓為V1（正值），熒光屏上光點在坐標原點0點上方的1上，位移的大小正比于電壓V1；在時間t=2的瞬間，電壓為V2（zui大正值），熒光屏上的光點在坐標原點0點上方的2點上，位移的距離正比于電壓V2；以此類推，在時間t=3，t=4，…，t=8的各個瞬間，熒光屏上光點位置分別為3、4、…、8點。在交流電壓的第二個周期、第三個周期……都將重復*個周期的情況。如果此時加在垂直偏轉板上的正弦交流電壓之頻率很低，僅為lHz～2Hz，那么，在熒光屏上便會看見一個上下移動著的光點。這光點距離坐標原點的瞬時偏轉值將與加在垂直偏轉板上的電壓瞬時值成正比。如果加在垂直偏轉板上的交流電壓頻率在10Hz～20Hz以上，則由于熒光屏的余輝現象和人眼的視覺暫留現象，在熒光屏上看到的就不是一個上下移動的點，而是一根垂直的亮線了。該亮線的長短在示波器的垂直放大增益一定的情況下決定于正弦交流電壓峰一峰值的大小。如果在水平偏轉板上加一個正弦交流電壓，則會產生相類似的情況，只是光點在水平軸上移動罷了。

  　　如果將一隨時間線性變化的電壓（如鋸齒波電壓）加到一對偏轉板上，則光點在熒光屏上又會怎樣移動呢？當水平偏轉板上有鋸齒波電壓時，在時間t=0瞬間，電壓為Vo（zui大負值），熒光屏上光點在坐標原點左側的起始位置（零點上），位移的距離正比于電壓Vo；在時間t=1的瞬間，電壓為V1（負值），熒光屏上光點在坐標原點左方的1點上，位移的距離正比于電壓V1；以此類推，在時間t=2，t=3，...,t=8的各個瞬間，熒光屏上光點的對應位置是2、3、…、8各點。在t=8這個瞬間，鋸齒波電壓由zui大正值V8躍變到zui大負值Vo，則熒光屏上光點從8點極其迅速地向左移到起始位置零點。如果鋸齒波電壓是周期性的，則在鋸齒波電壓的第二個周期、第三個周期、……都將重復*個周期的情形。如果此時加在水平偏轉板上的鋸齒波電壓頻率很低，僅為1Hz ～2Hz，在熒光屏上便會看見光點自左邊起始位置零點向右邊8點處勻速地移動，隨后光點又從右邊8點處極其迅速地移動到左邊起始位置零點。上述這個過程稱為掃描。在水平軸加有周期性鋸齒波電壓時，掃描將周而復始地進行下去。光點距離起始位置零點的瞬時值，將與加在偏轉板上的電壓瞬時值成正比。如果加在偏轉板上的鋸齒波電壓頻率在10Hz～20Hz以上，則由于熒光屏的余輝現象和人眼的視覺暫留現象，就看到一根水平亮線，該水平亮線的長度，在示波器水平放大增益一定的情況下決定于鋸齒波電壓值，鋸齒波電壓值是與時間變化成正比的，而熒光屏上光點的位移又是與電壓值成正比的，因此熒光屏上的水平亮線可以代表時間軸。在此亮線上的任何相等的線段都代表相等的一段時間。

  　　如果將被測信號電壓加到垂直偏轉板上，鋸齒波掃描電壓加到水平偏轉板上，而且被測信號電壓的頻率等于鋸齒波掃描電壓的頻率，則熒光屏上將顯示出一個周期的被測信號電壓隨時間變化的波形曲線（如圖5-6所示）。由圖5-6所示可見，在時間t=0的瞬間，信號電壓為Vo（零值），鋸齒波電壓為V0′（負值），熒光屏上光點在坐標原點左面，位移的距離正比于電壓V0′；在時間t=1的瞬間，交流電壓為V1（正值），鋸齒波電壓為V1′（負值），熒光屏上光點在坐標的第Ⅱ象限中。同理，在時間t=2，t=3，…，t=8的瞬間，熒光屏上光點分別位于2，3，…，8點。在t=8瞬間，鋸齒波電壓由zui大正值V8′跳變到zui大負V0′，因而熒光屏上的光點也從8點極其迅速地向左移到起始位置0點。以后，在被測周期信號的第二個周期、第三個周期……都重復*個周期的情形，光點在熒光屏上描出的軌跡也都重疊在*次描出的軌跡上。所以，熒光屏上顯示出來的被測信號電壓是隨時間變化的穩定波形曲線。

  　　由上述可見，為使熒光屏上的圖形穩定，被測信號電壓的頻率應與鋸齒波電壓的頻率保持整數比的關SHS1000系，即同步關系。為了實現這一點，就要求鋸齒波電壓的頻率連續可調，以便適應觀察各種不同頻率的周期信號。其次，由于被測信號頻率和鋸齒波振蕩信號頻率的相對不穩定性，即使把鋸齒波電壓的頻率臨時調到與被測信號頻率成整倍數關系，也不能使圖形一直保持穩定。因此，示波器中都設有同步裝置。也就是在鋸齒波電路的某部分加上一個同步信號來促使掃描的同步，對于只能產生連續掃描（即產生周而復始連續不斷的鋸齒波）一種狀態的簡易示波器（如國產SB-10型示波器等）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被觀察信號頻率相關的同步信號，當所加同步信號的頻率接近鋸齒波頻率的自主振蕩頻率（或接近其整數倍）時，就可以把鋸齒波頻率“拖入同步”或“鎖住”。對于具有等待掃描（即平時不產生鋸齒波，當被測信號來到時才產生一個鋸齒波進行一次掃描）功能的示波器（如國產ST-16型示波器、SBT-5型同步示波器、SR-8型雙蹤示波器等等）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被測信號相關的觸發信號，使掃描過程與被測信號密切配合。這樣，只要按照需要來選擇適當的同步信號或觸發信號，便可使任何欲研究的過程與鋸齒波掃描頻率保持同步。

  3.7 雙線示波的顯示原理

  　　在電子實踐技術過程中，常常需要同時觀察兩種（或兩種以上）信號隨時間變化的過程。并對這些不同信號進行電

  　　量的測試和比較。為了達到這個目的，人們在應用普通示波器原理的基礎上，采用了以下兩種同時顯示多個波形的方法：一種是雙線（或多線）示波法；另一種是雙蹤（或多蹤）示波法。應用這兩種方法制造出來的示波器分別稱為雙線（或多線）示波器和雙蹤（或多蹤）示波器。

  　　雙線（或多線）示波器是采用雙槍（或多槍）示波管來實現的。下面以雙槍示波管為例加以簡單說明。雙槍示波管有兩個互相獨立的電子槍產生兩束電子。另有兩組互相獨立的偏轉系統，它們各自控制一束電子作上下、左右的運動。熒光屏是共用的，因而屏上可以同時顯示出兩種不同的電信號波形，雙線示波也可以采用單槍雙線示波管來實現。這種示波管只有一個電子槍，在工作時是依靠特殊的電極把電子分成兩束。然后，由管內的兩組互相獨立的偏轉系統，分別控制兩束電子上下、左右運動。熒光屏是共用的，能同時顯示出兩種不同的電信號波形。由于雙線示波管的制造工藝要求高，成本也高，所以應用并不十分普遍。

  3.8 雙蹤示波的顯示原理

  　　雙蹤（或多蹤）示波是在單線示波器的基礎上，增設一個電子開關，用它來實現兩種（或多種）波形的分別顯示。由于實現雙蹤（或多蹤）示波比實現雙線（或多線）示波來得簡單，不需要使用結構復雜、價格昂貴的“雙腔”或“多腔”示波管，所以雙蹤（或多蹤）示波獲得了普遍的應用。

  　　（1）雙蹤示波的顯示原理

  　　圖5-8（a）是雙蹤示波法基本原理的示意圖。圖中，電子開關K的作用是使加在示波管垂直偏轉板上的兩種信號電壓作周期性轉換。例如，在0～1這段時間里，電子開關K與信號通道A接通，這時在熒光屏上顯示出信號UA的一段波形；在1～2這段時間里，電子開關K與信號通道B接通，這時在熒光屏上顯現出信號UB的一段波形；在2～3這段時間里，熒光屏上再一次顯示出信號UA的一段波形；在3～4這段時間里，熒光屏上將再一次顯示出UB的一段波形……。這樣，兩個信號在熒光屏上雖然是交替顯示的，但由于人眼的視覺暫留現象和熒光屏的余輝（高速電子在停止沖擊熒光屏后，熒光屏上受沖擊處仍保留一段發光時間）現象，就可在熒光屏上同時看到兩個被測信號波形（圖5-8（b）所示）。

  　　圖5-8 雙蹤示波器基本原理

  　　為了保持熒光屏顯示出來的兩種信號波形穩定，則要求被測信號頻率、掃描信號頻率與電子開關的轉換頻率三者之間必須滿足一定的關系。

  　　首先，兩個被測信號頻率與掃描信號頻率之間應該是成整數比的關系，也就是要求“同步”。這一點與單線示波器的原理是相同的，只是現在的被測信號是兩個，而掃描電壓是一個。在實際應用中，需要觀察和比較的兩個信號常常是互相有內在的，所以上述的同步要求一般是容易滿足的。

  　　為了使熒光屏上顯示的兩個被測信號波形都穩定，除滿足上述要求外，還必須合理地選擇電子開關的轉換頻率，使得在示波器上所顯示的波形個數合適，以便于觀察。下面談談電子開關的工作方式問題，這個問題與電子開關的轉換頻率有關。

  　　電子開關的工作方式有“交替”轉換和“斷續”轉換兩種。

  　　圖5-9是電子開關“交替”轉換工作方式的波形示意圖。在0～1時間內，電子開關與通道A接通，加在X軸上的掃描信號開始進行*個正程掃描，此時熒光屏上將顯現出信號UA的波形；在完成UA波形顯示后，掃描電壓迅速回掃；在1～2時間內，電子開關K與通道B接通，X軸上的掃描信號開始進行第二個正程掃描，熒光屏上將顯示出信號UB的波形；在2～3時間內，熒光屏上再一次顯示出信號UA的波形；在3～4時間內，熒光屏上再一次顯示出信號UB的波形……。由此可見，被測信號UA、UB的波形是依次、交替地出現在熒光屏上的，熒光屏上顯示的波形如圖5-9（b）所示。顯然，此時電子開關的轉換與X軸的掃描始終保持著一致的步調，即電子開關的轉換頻率等于X軸掃描信號的頻率。圖5-9（b）中的虛線實際上是看不見的。

  　　圖5-10 采用“斷續”轉換

  　　圖5-9 采用“交替”轉換方式的波形示意圖方式的波形示意圖

  　　采用交替轉換工作方式的顯示的波形與雙線示波法所顯示的波形非常相似，它們都沒有間斷點。但由于被測信號UA、UB的波形是依次交替地出現在熒光屏上的，所以，如果交替的間隙時間超過了人眼的視覺暫留時間和熒光屏的余輝時間，則人們所看到的熒光屏上的波形就會有閃爍現象。為了避免這種情況的出現，就要求電子開關有足夠高的轉換頻率。這就是說當被測信號的頻率較低時，不宜采用交替轉換工作方式，而應采用斷續轉換工作方式。

  　　當電子開關用斷續轉換工作方式時，在X軸掃描的每一個過程中，電子開關都以足夠高的轉換頻率，分別對所顯示的每個被測信號進行多次取樣。這樣，即使被測信號頻率較低，也可避免出現波形的閃爍現象。同時，由于在一次掃描的過程中，光點在兩個圖形上交換的次數極多，所以圖形上的細小斷裂痕跡不顯著，并不妨礙對波形細節的觀察。圖5-10是電于開關采用斷續轉換方式時的波形示意圖。實際上，由于開關的轉換頻率選得遠大于X軸掃描頻率，所以熒光屏上顯示的圖形不會是圖5-10所示的斷續圖形，而是連續的圖形。圖中垂直方向的細虛線表示了電子開關的轉換過程。因在轉換過程中示波器電路的設置使電子束截止，所以圖中所示的垂直細虛線實際上也是不可見的。

  　　在了解上述用電子開關來實現雙蹤示波的原理后，就不難聯想到用環形計數器來實現多蹤示波的原理。由于兩者的顯示原理相似，這里就不再贅述。

  　　（2）雙蹤示波器的基本組成

  　　圖5-11是雙蹤示波器的原理功能方框圖。由圖可見，它主要是由兩個通道的Y軸前置放大電路、門控電路、電子開關、混合電路、延遲電路、Y軸后置放大電路、觸發電路、掃描電路、X軸放大電路、Z軸放大電路、校準信號電路、示波管和高低壓電源供給電路等組成。

  　　觀察信號波形時，被測信號uA，uB通過YA，YB兩個輸入端輸入示波器，先分別送到Y軸前置放大電路YA和YB進行放大。因通道YA和通道YB都受電子開關的控制，所以uA，uB兩信號輪換著輸送到后面的混合電路，加到示波管的垂直偏轉板上。

  　　為了適應各種不同的測試需要，電子開關可有五種不同的工作狀態，即交替、YA、YB、YA+YB、斷續等。這5種工作狀態由顯示方式開關來控制。

  　　當顯示方式開關置于交替位置時，電子開關為一雙穩態電路。它受由掃描電路來的閘門信號控制，使得Y軸兩個前置通道隨著掃描電路門信號的變化而交替地工作。每秒鐘交替轉換次數與由掃描電路產生的掃描信號的重復頻率有關。交替工作狀態適用于觀察頻率不太低的被測信號。

  　　圖5-11 雙蹤示波器的原理功能方框圖

  　　當顯示方式開關置于YA或YB位置時，電子開關為一單穩態電路。前置放大電路YA或YB可單獨工作，此時，雙蹤示波器可作為普通單線示波器使用。

  　　當顯示方式開關置于YA+YB位置時，電子開關處于不工作狀態。此時，YA、YB兩通道同時工作，因而可得到兩信號相加或兩信號相減的顯示。然而，兩信號究竟是相加還是相減，這要通過YA通道的極性作用開關來選擇。這個開關有兩個位置，在*個位置時，熒光屏上的圖形為兩信號之和；在第二個位置（-YA）時，熒光屏上的圖形為兩信號之差。

  　　為了觀察被測信號隨時間變化的波形，示波管的水平偏轉板上必須加以線性掃描電壓（鋸齒波電壓）。這個掃描電壓是由掃描電路產生的。當觸發信號加到觸發電路時，觸發了掃描電路，掃描電路就產生相應的掃描信號；當不加觸發信號時，掃描電路就不產生掃描信號。

  　　觸發有內觸發、外觸發兩種，由觸發選擇開關來選擇。當該開關置于內的位置時，觸發信號來自經Y軸通道送入的被測信號。當該開關置于外的位置時，觸發信號是由外部送入的。這個信號應與被測信號的頻率成整數比的關系。示波器在使用中，多數采用內觸發工作方式。

  　　所謂內觸發也分為兩種情況，并由內觸發選擇開關控制。當開關置于常態的位置時，觸發電路的觸發信號來自YA，YB通道。此時，兩個通道即可同時穩定地顯示出各自的被測信號。當用雙蹤顯示來作時間比較分析時，就應該將內觸發選擇開關置于YB的位置。在這個位置時，觸發電路的觸發信號只取自YB通道的輸入信號。此時只有當uA，uB的頻率成整數比時，熒光屏上才能同時穩定地顯示兩個波形。

  　　掃描電路產生的掃描信號（鋸齒波信號），通過X軸選擇開關接到X軸放大電路，經放大后送到示波管的X軸偏轉板。這就是通常在觀察信號隨時間變化的波形時，開關選掃描檔的情況。除上述情況外，用示波器進行其它測試（比如觀察李沙育圖形）時，開關置X外接檔，此時可將X軸輸入端輸入的信號，加到X軸放大電路進行放大，隨后再送至X軸偏轉板。

  　　Z軸放大電路對熒光屏上光點輝度起著調節的作用，抹去不必要顯示的光點軌跡。當掃描電路閘門信號來到Z軸放大電路，Z軸放大電路便輸出正向的增輝脈沖信號，加至示波管的控制極。這就是說，在掃描信號的過程中，熒光屏上的光點得以增輝；在電子開關的轉換過程中，電子開關電路將輸出脈沖信號也加至Z軸放大電路，此時Z軸放大電路便輸出負向脈沖信號，加至示波管的控制極。這樣，就消去了兩個通道交替工作時的過渡光點，以提高顯示波形的清晰度。

  　　校正信號電路產生一個一定頻率、一定幅度的矩形信號（如國產SR-8型兩蹤示波器的校正信號是頻率為lkHz、幅度為1V）。它是作校正Y軸放大電路的靈敏度和X軸的掃描速度之用的。

  　　高、低壓電源供給電路中的低壓是供給示波器各級所需的低壓電源的，高壓是供給示波管顯示系統電源的。

  4 儀器分類

  　　示波器可以分為模擬示波器和數字示波器，對于大多數的電子應用，無論模擬示波器和數字示波器都是可以勝任的，只是對于一些特定的應用，由于模擬示波器和數字示波器所具備的不同特性，才會出現適合和不適合的地方。

  4.1 模擬示波器

  　　模擬示波器的工作方式是直接測量信號電壓，并且通過從左到右穿過示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓。

  4.2 數字示波器

  　　數字示波器的工作方式是通過模擬轉換器（ADC）把被測電壓轉換為數字信息。數字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止，隨后，數字示波器重構波形。

  　　數字示波器可以分為數字存儲示波器（DSO），數字熒光示波器（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。數字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉換器的性能，對示波管和掃描電路沒有特殊要求。加上數字示波管能充分利用記憶、存儲和處理，以及多種觸發和超前觸發能力。廿世紀八十年代數字示波器異軍突起，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。

  5 示波器測量方法

  　　(1)將示波器探頭插入通道1插孔，并將探頭上的衰減置于"1"檔;

  　　(2)將通道選擇置于CH1，耦合方式置于DC檔;

  　　(3)將探頭探針插入校準信號源小孔內，此時示波器屏幕出現光跡;

  　　(4)調節垂直旋鈕和水平旋鈕，使屏幕顯示的波形圖穩定，并將垂直微調和水平微調置于校準位置;

  　　(5)讀出波形圖在垂直方向所占格數，乘以垂直衰減旋鈕的指示數值，得到校準信號的幅度;

  　　(6)讀出波形每個周期在水平方向所占格數，乘以水平掃描旋鈕的指示數值，得到校準信號的周期(周期的倒數為頻率);

  　　(7)一般校準信號的頻率為1kHz，幅度為0.5V，用以校準示波器內部掃描振蕩器頻率，如果不正常，應調節示波器(內部)相應電位器，直至相符為止。

  6 常見現象

  6.1 常沒有光點或波形

  　　電源未接通。

  　　輝度旋鈕未調節好。

  　　X，Y軸移位旋鈕位置調偏。

  　　Y軸平衡電位器調整不當，造成直流放大電路嚴重失衡。

  6.2 水平方向展不開

  　　觸發源選擇開關置于外檔，且無外觸發信號輸入，則無鋸齒波產生。

  　　電平旋鈕調節不當。

  　　穩定度電位器沒有調整在使掃描電路處于待觸發的臨界狀態。

  　　X軸選擇誤置于X外接位置，且外接插座上又無信號輸入。

  　　兩蹤示波器如果只使用A通道（B通道無輸入信號），而內觸發開關置于拉YB位置，則無鋸齒波產生。

  6.3 垂直方向無展示

  　　輸入耦合方式DC-接地-AC開關誤置于接地位置。

  　　輸入端的高、低電位端與被測電路的高、低電位端接反。

  　　輸入信號較小，而V/div誤置于低靈敏度檔。

  6.4 波形不穩定

  　　穩定度電位器順時針旋轉過度，致使掃描電路處于自激掃描狀態（未處于待觸發的臨界狀態）。

  　　觸發耦合方式AC、AC（H）、DC開關未能按照不同觸發信號頻率正確選擇相應檔級。

  　　選擇高頻觸發狀態時，觸發源選擇開關誤置于外檔（應置于內檔。）

  　　部分示波器掃描處于自動檔（連續掃描）時，波形不穩定。

  6.5 垂直線條密集或呈現一矩形

  　　t/div開關選擇不當，致使f掃描<<f信號。

  　　水平線條密集或呈一條傾斜水平線

  　　t/div關選擇不當，致使f掃描>>f信號。

  6.6 垂直方向的電壓讀數不準

  　　未進行垂直方向的偏轉靈敏度（v/div）校準。

  　　進行v/div校準時，v/div微調旋鈕未置于校正位置（即順時針方向未旋足）。

  　　進行測試時，v/div微調旋鈕調離了校正位置（即調離了順時針方向旋足的位置）。

  　　使用l0 ：1衰減探頭，計算電壓時未乘以10倍。

  　　被測信號頻率超過示波器的zui高使用頻率，示波器讀數比實際值偏小。

  　　測得的是峰-峰值，正弦有效值需換算求得。

  6.7 水平方向的讀數不準

  　　未進行水平方向的偏轉靈敏度（t/div）校準。

  　　進行t/div校準時，t/div微調旋鈕未置于校準位置（即順時針方向未旋足）。

  　　進行測試時，t/div微調旋鈕調離了校正位置（即調離了順時針方向旋足的位置）。

  　　掃速擴展開關置于拉（×10）位置時，測試未按t/div開關指示值提高靈敏度10倍計算。

  6.8 交直流疊加信號的直流電壓值分辨不清

  　　Y軸輸入耦合選擇DC-接地-AC開關誤置于AC檔（應置于DC檔）。

  　　測試前未將DC-接地-AC開關置于接地檔進行直流電平參考點校正。

  　　Y軸平衡電位器未調整好。

  6.9 測不出兩個信號間的相位差

  　　測不出兩個信號間的相位差（波形顯示法）

  　　雙蹤示波器誤把內觸發（拉YB）開關置于按（常態）位置應把該開關置于拉YB位置。

  　　雙蹤示波器沒有正確選擇顯示方式開關的交替和斷續檔。

  　　單線示波器觸發選擇開關誤置于內檔。

  　　單線示波器觸發選擇開關雖置于外檔，但兩次外觸發未采用同一信號。

  6.10 調幅波形失常

  　　t/div開關選擇不當，掃描頻率誤按調幅波載波頻率選擇（應按音頻調幅信號頻率選擇）。

  6.11 波形調不到要求的起始時間和部位

  　　穩定度電位器未調整在待觸發的臨界觸發點上。

  　　觸發極性（+、-）與觸發電平（+、-）配合不當。

  　　觸發方式開關誤置于自動檔（應置于常態檔）。

  6.12 觸發或同步掃描

  　　緩緩調節觸發電平（或同步）旋鈕，屏幕上顯現穩定的波形，根據觀察需要，適當調節電平旋鈕，以顯示相應起始位置的波形。

  　　如果用雙蹤示波器觀察波形，作單蹤顯示時，顯示方式開關置于YA或YB。被測信號通過YA或YB輸入端輸入示波器。Y軸的觸發源選擇“內觸發一拉YB”開關置于按（常態）位置。若示波器作兩蹤顯示時，顯示方式開關置于交替檔（適用于觀察頻率不太低的信號），或斷續檔（適用于觀察頻率不太高的信號），此時Y軸的觸發源選擇“內觸發-拉YB”開關置“拉YB”檔。

  6.13 使用不當造成的異常現象

  　　示波器在使用過程中，往往由于操作者對于示波原理不甚理解和對示波器面板控制裝置的作用不熟悉，會出現由于調節不當而造成異常現象。現把示波器使用過程中，常見的由于使用不當而造成的異常現象及其原因羅列于表5-1中，供示波器使用者參考。

  7 測試應用

  　　電壓的測量

  　　利用示波器所做的任何測量，都是歸結為對電壓的測量。示波器可以測量各種波形的電壓幅度，既可以測量直流電壓和正弦電壓，又可以測量脈沖或非正弦電壓的幅度。更有用的是它可以測量一個脈沖電壓波形各部分的電壓幅值，如上沖量或頂部下降量等。這是其他任何電壓測量儀器都不能比擬的。

  　　1．直接測量法

  　　所謂直接測量法，就是直接從屏幕上量出被測電壓波形的高度，然后換算成電壓值。定量測試電壓時，一般把Y軸靈敏度開關的微調旋鈕轉至“校準”位置上，這樣，就可以從“V/div”的指示值和被測信號占取的縱軸坐標值直接計算被測電壓值。所以，直接測量法又稱為標尺法。

  　　（1）交流電壓的測量

  　　將Y軸輸入耦合開關置于“AC”位置，顯示出輸入波形的交流成分。如交流信號的頻率很低時，則應將Y軸輸入耦合開關置于“DC”位置。

  　　將被測波形移至示波管屏幕的中心位置，用“V/div”開關將被測波形控制在屏幕有效工作面積的范圍內，按坐標刻度片的分度讀取整個波形所占Y軸方向的度數H，則被測電壓的峰-峰值VP-P可等于“V/div”開關指示值與H的乘積。如果使用探頭測量時，應把探頭的衰減量計算在內，即把上述計算數值乘10。

  　　例如示波器的Y軸靈敏度開關“V/div”位于0.2檔級，被測波形占Y軸的坐標幅度H為5div，則此信號電壓的峰-峰值為1V。如是經探頭測量，仍指示上述數值，則被測信號電壓的峰-峰值就為10V。

  　　（2）直流電壓的測量

  　　將Y軸輸入耦合開關置于“地”位置，觸發方式開關置“自動”位置，使屏幕顯示一水平掃描線，此掃描線便為零電平線。

  　　將Y軸輸入耦合開關置“DC”位置，加入被測電壓，此時，掃描線在Y軸方向產生跳變位移H，被測電壓即為“V/div”開關指示值與H的乘積。

  　　直接測量法簡單易行，但誤差較大。產生誤差的因素有讀數誤差、視差和示波器的系統誤差（衰減器、偏轉系統、示波管邊緣效應）等。

  　　2．比較測量法

  　　比較測量法就是用一已知的標準電壓波形與被測電壓波形進行比較求得被測電壓值。

  　　將被測電壓Vx輸入示波器的Y軸通道，調節Y軸靈敏度選擇開關“V/div”及其微調旋鈕，使熒光屏顯示出便于測量的高度Hx并做好記錄，且“V/div”開關及微調旋鈕位置保持不變。去掉被測電壓，把一個已知的可調標準電壓Vs輸入Y軸，調節標準電壓的輸出幅度，使它顯示與被測電壓相同的幅度。此時，標準電壓的輸出幅度等于被測電壓的幅度。比較法測量電壓可避免垂直系統引起和誤差，因而提高了測量精度。

  　　時間的測量

  　　示波器時基能產生與時間呈線性關系的掃描線，因而可以用熒光屏的水平刻度來測量波形的時間參數，如周期性信號的重復周期、脈沖信號的寬度、時間間隔、上升時間（前沿）和下降時間（后沿）、兩個信號的時間差等等。

  　　將示波器的掃速開關“t/div”的“微調”裝置轉至校準位置時，顯示的波形在水平方向刻度所代表的時間可按“t/div”開關的指示值直讀計算，從而較準確地求出被測信號的時間參數。

  　　相位的測量

  　　利用示波器測量兩個正弦電壓之間的相位差具有實用意義，用計數器可以測量頻率和時間，但不能直接測量正弦電壓之間的相位關系。利用示波器測量相位的方法很多，下面，僅介紹幾種常用的簡單方法。

  　　1．雙蹤法

  　　雙蹤法是用雙蹤示波器在熒光屏上直接比較兩個被測電壓的波形來測量其相位關系。測量時，將相位超前的信號接入YB通道，另一個信號接入YA通道。選用YB觸發。調節“t/div”開關，使被測波形的一個周期在水平標尺上準確地占滿8div，這樣，一個周期的相角360°被8等分，每1div相當于45°。讀出超前波與滯后波在水平軸的差距T，按下式計算相位差φ：

  　　φ=45°/div×T（div）

  　　如T==1.5div ，則φ=45°/div×1.5div=67.5°

  　　2．李薩如圖形法測相位

  　　將示波器的X軸選擇置于X軸輸入位置，將信號u1接入示波器的Y軸輸入端，信號u2接入示波器的X軸輸入端。適當調節示波器面板上相關旋鈕，使熒光屏上顯現一個大小適宜的橢圓（在特殊情況下，可能是一個正圓或一根斜線）。

  　　形成橢圓的原理如圖5-13所示。

  　　由圖可見，設Y軸偏轉板上的信號u1導前于X軸偏轉板上的信號u21/8周期，設u2的初相為零，即φ2=0，因此當u2為零時，u1為一個較大的值。如圖中的“0”點。此時，熒光屏上的光點也相應地位于“0”點。隨著時間的變化，u1上升，u2也上升，則熒光屏上的光點向右上方移動。當經1/8周期后，u1、u2分別到達“1”點，此時u1到達zui大值，u2為一個較大的值，熒光屏上的光點位于相應的“1”。如此繼續下去，熒光屏上的光點將描出一個順時針旋轉的橢圓。如果u1滯后于u2則形成一個逆時針旋轉的橢圓。當然，這只有在信號頻率很低時（如幾赫茲），且在短余輝的熒光屏上便會清楚地看到熒光屏上的光點順時針或逆時針旋轉的現象。由上述可見橢圓的形狀是隨兩個正弦信號電壓u1、u2相位差的不同而不同。因此可以根據橢圓的形狀確定兩個正弦信號之間的相位差Δφ。在圖5-13中設A是橢圓與Y軸交點的縱坐標，B是橢圓上各點坐標的zui大值。由圖可見，A是對應于t=0時u1的瞬時電壓，即

  　　A=Um1sinφ1

  　　B是對應于u1的幅值，即

  　　B=Um1

  　　于是A/B=（Um1sinφ1）/ Um1= sinφ1

  　　來表示。在實際測試中為讀數方便，常讀取2A，2B（或2C，2D），按式

  　　Δφ=arc sin（2A/2B）或Δφ=arc sin（2C/2D）

  　　來計算相位差。

  　　圖5-14所示的各種圖形分別表示正弦信號電壓在不同相位差時的情況。不難看出，如果橢圓的主軸在第1和第3象限內，則相位差在0°～90°或270°～360°之間；如果主軸在第2和第4象限內，相位差在90°～180°或180°～270°之間。

  　　圖5-14 不同相位差時的圖形

  　　頻率的測量

  　　用示波器測量信號頻率的方法很多，下面介紹常用的兩種基本方法。

  　　1．周期法

  　　對于任何周期信號，可用前述的時間間隔的測量方法，先測定其每個周期的時間T，再用下式求出頻率f ：f=1/T

  　　例如示波器上顯示的被測波形，一周期為8div，“t/div”開關置“1μs”位置，其“微調”置“校準”位置。則其周期和頻率計算如下：

  　　T=1us/div×8div = 8us

  　　f= 1/8us =125kHz

  　　所以，被測波形的頻率為125kHz。

  　　2．李薩如圖形法測頻率

  　　將示波器置X-Y工作方式，被測信號輸入Y軸，標準頻率信號輸入“X外接”，慢慢改變標準頻率，使這兩個信號頻率成整數倍時，例如fx :

  　　fy=1:2，則在熒光屏上會形成穩定的李沙育圖形。

  　　李薩如圖的形狀不但與兩個偏轉電壓的相位有關，而且與兩個偏轉電壓的頻率也有關。用描跡法可以畫出ux與uy的各種頻率比、不同相位差時的李沙育圖形，幾種不同頻率比的李薩如圖形如圖5-15所示。

  　　利用李薩如圖形與頻率的關系，可進行準確的頻率比較來測定被測信號的頻率。其方法是分別通過李薩如圖形引水平線和垂直線，所引的水平線垂直線不要通過圖形的交叉點或與其相切。若水平線與圖形的交點數為m，垂直線與圖形的交點數n，則

  　　fy / fx=m / n

  　　當標準頻率fx（或fy）為已知時，由上式可以求出被測信號頻率fy（或fx）。顯然，在實際測試工作中，用李沙育圖形進行頻率測試時，為了使測試簡便正確，在條件許可的情況下，通常盡可能調節已知頻率信號的頻率，使熒光屏上顯示的圖形為圓或橢圓。這時被測信號頻率等于已知信號頻率。

  　　圖5-16常用頻率比的李沙育圖形

  　　由于加到示波器上的兩個電壓相位不同，熒光屏上圖形會有不同的形狀，但這對確定未知頻率并無影響。

  　　李薩如圖法測量頻率是相當準確的，但操作較費時。同時，它只適用于測量頻率較低的信號。