第6章示波器-电子测量
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4.第二栅极G2——隔离开G1和A1，以减小亮度调节与聚焦调节的相互影响。
5.第一阳极A1——与第二阳极A2构成一个电子透镜，对电子束起聚焦作用。
6.第二阳极A2——是个更大的同轴圆筒，其上电压较高，它主要与A1构成 电子透镜。
7.第三阳极A3——具有上万伏的高压，用于对电子束加速，故也称后加速 阳极。
小于10μs的为极短余辉；
10μs～1ms为短余辉（通常是蓝色，便于摄影感光）；
1ms～0.1s为中余辉（通常为绿色，眼睛不易疲劳）；
0.1s～1s为长余辉（通常是黄色）；
大于1s为极长余辉（通常是黄色）。
※ 6.2.2 平板显示技术（只简介TFT-LCD ）
液晶(Liquid Crystal)介于液态与固态之间，具有规则性分子
谱仪)及调制域(Modulation Domain)。下面将分三章介绍三 种图示式仪器：时域——示波器、频域——频谱仪和数据域 ——逻辑分析仪。
F
频域
调制域
U
时域
T
图6.1 调频波频谱图
6.1.1 示波器的功用
1. 示波器是一种基本的、应用最广泛的时域测量仪器。 2. 是一种全息仪器。示波器能让人们观察到信号波形的全貌， 能测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信 号的脉宽、占空比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数， 还能测量两个信号的时间和相位关系。这些功能是其它电子 仪器难以胜任的。
1.灯丝F——在交流低压(如6.3V)下使钨丝烧热,用于加热阴极。 2.阴极K——是一个表面涂有氧化钡（其逸出功小，内部自由电子容易逸出） 的金属 3.第一栅极G1——调节G1的电位可以调节示波器的亮度，常置于示波器 面板上供使用。
当控制信号加于G1，其亮度可随之改变，则可以传递信息，称为示波器的 Z轴电路。
背光灯源
图6. 6 液晶显示器的一个像素结构原理图
LCD平板显示器是矩阵式结构 ，每一个交叉点就是一个像素
行（X）驱动信号由扫描电路产生；列（Y）驱动信号则是将要显示的 信号经过数字化以后写入数据存储器，而后再读出用于显示。
图6.7 液晶平板显示器的结构示意图
图6.8 液晶平板显示器的等效电路示意图
（2）数字式——数字存储示波器（采用A/D、DSP等技术实现 的数字化示波器）。
从性能上，按示波器的带宽可分为：
（1）中、低档示波器，带宽在60MHz以下。 （2）高档示波器，带宽在60MHz以上，大多在300MHz以下。
更高档的有1GHz～2GHz以上。
6.1.3 示波器的组成
Y（垂直）通道：由探头、衰减器、前置放大器、延迟线和 输出放大器组成，实质上是个多级宽频带、高增益放大器， 主要对被测信号进行不失真的线性放大，以保证示波器的测 量灵敏度。
排列的有机化合物，加电或受热后会呈透明的液体状态，断电或冷却 后则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。
最为常见的为TFT-LCD（Thin Film Transistor LCD
薄膜晶体管液晶显示器）。 绿(G)荧光粉 红(R)荧光粉 绿(G)可见光 蓝(B)荧光粉 玻璃板 透明电极(公用) 液晶体 透明电极
Y(垂直) 通道
显示屏
X(水平) 通道
电源
图6.2 示波器的基本组成
6.2 显示屏
显示屏的种类
示波管CRT 平板显示FPD
静电偏转：光点轨迹显示 磁场偏转：光栅增辉显示显示
被动发光：液晶屏LCD+背光板
液晶屏TFT
荧光屏VFD
主动发光
等离子PDP 发光二极管LED 电致发光EL板 场致发射FED
当前用于示波器的主要是：示波管、TFT液晶屏及荧光屏 VFD。本节着重介绍当前应用最广的示波管和TFT液晶屏。
3. 示波器从早期的定性观测，已发展到可以进行精确测量。 4. 示波器是其它图式仪器的基础。对扫频仪、频谱仪、逻辑 分析仪以及医用B超等各种图示仪器就容易理解了。
6.1.2 示波器的分类
当前常用的示波器从技术原理上可分为：
（1）模拟式——通用示波器（采用单束示波管实现显示，当前 最通用的示波器）。
转灵敏度，单位为V/cm。偏
转灵敏度是示波管的重要参
数。
3. 荧光屏
在示波管正面内壁涂上一层荧光物质，荧光物质将高速电子的 轰击动能转变为光能，产生亮点。 余辉时间：当电子束从荧光屏上移去后，光点仍能在屏上保持 一定的时间才消失。从电子束移去到光点：亮度下降为原始值 的10％，所延续的时间称为余辉时间． 不同荧光材料余辉时间不一样：
第六章 时域测量
本章要点： · 示波器的功用、分类、组成和波形显示原理 · 通用示波器的组成原理、特性与应用 · 取样技术在示波器中的应用 · 数字示波器的组成原理、信号采集处理技术、特性与功能
6.1 时域测量引论
本章开始将介绍几种图示式仪器，从三个方面去进行研究，即
时域(Time Domain)反映的幅度U与时间T的关系(如示波器)、 频域(Frequency Domain)反映的幅度U与频率F的关系(如频
2. 偏转系统
1．静电偏转---光点法----用干示波器
2..磁偏转-----光栅法----用于电视机、计算机显示器及示波器。
S
屏幕
A2
电子束
Y
y
Ls 2bU a
Uy
hyU y
U Ua y
L
图6.4 电子束的偏转
y
Ls 2bU a
Uy
hyU y
比例系数称为示波管的偏转
因数，单位为cm/V，它的倒
数Dy＝1／hy称为示波管的偏
X（水平）通道：由触发电路、时基发生器和水平输出放大器 组成，主要产生与被测信号相适应的扫描锯齿波。
显示屏：主要由阴极射线管组成， 常以CRT (Cathode Ray Tube) 表示，通常称为示波管。当前以 光点和光栅方式作显示屏的主要 采用示波管。另外，平板显示屏 是后起之秀，发展很快，尤其是 液晶显示屏（LCD）已经应用于 示波器了。
6.2.1 示波管（CRT）
示波管属于电真空器件，又称为阴极射线管（CRT）。
电子枪
偏转系统
荧光屏
G1 K ~6.3V F
亮度 Ug1
Z
轴
G2 A1 A2
Y2
X2
Y1
X1
0V 辅助聚焦
真空玻璃Biblioteka Baidu ＋15KV A3
后加速极
图6.3 阴极射线示波管
兰色：电力线
红色：等位面
1. 电子枪
电子枪的作用是发射电子并形成强度可控制的很细的电子束。 它由以下几部分组成：
5.第一阳极A1——与第二阳极A2构成一个电子透镜，对电子束起聚焦作用。
6.第二阳极A2——是个更大的同轴圆筒，其上电压较高，它主要与A1构成 电子透镜。
7.第三阳极A3——具有上万伏的高压，用于对电子束加速，故也称后加速 阳极。
小于10μs的为极短余辉；
10μs～1ms为短余辉（通常是蓝色，便于摄影感光）；
1ms～0.1s为中余辉（通常为绿色，眼睛不易疲劳）；
0.1s～1s为长余辉（通常是黄色）；
大于1s为极长余辉（通常是黄色）。
※ 6.2.2 平板显示技术（只简介TFT-LCD ）
液晶(Liquid Crystal)介于液态与固态之间，具有规则性分子
谱仪)及调制域(Modulation Domain)。下面将分三章介绍三 种图示式仪器：时域——示波器、频域——频谱仪和数据域 ——逻辑分析仪。
F
频域
调制域
U
时域
T
图6.1 调频波频谱图
6.1.1 示波器的功用
1. 示波器是一种基本的、应用最广泛的时域测量仪器。 2. 是一种全息仪器。示波器能让人们观察到信号波形的全貌， 能测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信 号的脉宽、占空比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数， 还能测量两个信号的时间和相位关系。这些功能是其它电子 仪器难以胜任的。
1.灯丝F——在交流低压(如6.3V)下使钨丝烧热,用于加热阴极。 2.阴极K——是一个表面涂有氧化钡（其逸出功小，内部自由电子容易逸出） 的金属 3.第一栅极G1——调节G1的电位可以调节示波器的亮度，常置于示波器 面板上供使用。
当控制信号加于G1，其亮度可随之改变，则可以传递信息，称为示波器的 Z轴电路。
背光灯源
图6. 6 液晶显示器的一个像素结构原理图
LCD平板显示器是矩阵式结构 ，每一个交叉点就是一个像素
行（X）驱动信号由扫描电路产生；列（Y）驱动信号则是将要显示的 信号经过数字化以后写入数据存储器，而后再读出用于显示。
图6.7 液晶平板显示器的结构示意图
图6.8 液晶平板显示器的等效电路示意图
（2）数字式——数字存储示波器（采用A/D、DSP等技术实现 的数字化示波器）。
从性能上，按示波器的带宽可分为：
（1）中、低档示波器，带宽在60MHz以下。 （2）高档示波器，带宽在60MHz以上，大多在300MHz以下。
更高档的有1GHz～2GHz以上。
6.1.3 示波器的组成
Y（垂直）通道：由探头、衰减器、前置放大器、延迟线和 输出放大器组成，实质上是个多级宽频带、高增益放大器， 主要对被测信号进行不失真的线性放大，以保证示波器的测 量灵敏度。
排列的有机化合物，加电或受热后会呈透明的液体状态，断电或冷却 后则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。
最为常见的为TFT-LCD（Thin Film Transistor LCD
薄膜晶体管液晶显示器）。 绿(G)荧光粉 红(R)荧光粉 绿(G)可见光 蓝(B)荧光粉 玻璃板 透明电极(公用) 液晶体 透明电极
Y(垂直) 通道
显示屏
X(水平) 通道
电源
图6.2 示波器的基本组成
6.2 显示屏
显示屏的种类
示波管CRT 平板显示FPD
静电偏转：光点轨迹显示 磁场偏转：光栅增辉显示显示
被动发光：液晶屏LCD+背光板
液晶屏TFT
荧光屏VFD
主动发光
等离子PDP 发光二极管LED 电致发光EL板 场致发射FED
当前用于示波器的主要是：示波管、TFT液晶屏及荧光屏 VFD。本节着重介绍当前应用最广的示波管和TFT液晶屏。
3. 示波器从早期的定性观测，已发展到可以进行精确测量。 4. 示波器是其它图式仪器的基础。对扫频仪、频谱仪、逻辑 分析仪以及医用B超等各种图示仪器就容易理解了。
6.1.2 示波器的分类
当前常用的示波器从技术原理上可分为：
（1）模拟式——通用示波器（采用单束示波管实现显示，当前 最通用的示波器）。
转灵敏度，单位为V/cm。偏
转灵敏度是示波管的重要参
数。
3. 荧光屏
在示波管正面内壁涂上一层荧光物质，荧光物质将高速电子的 轰击动能转变为光能，产生亮点。 余辉时间：当电子束从荧光屏上移去后，光点仍能在屏上保持 一定的时间才消失。从电子束移去到光点：亮度下降为原始值 的10％，所延续的时间称为余辉时间． 不同荧光材料余辉时间不一样：
第六章 时域测量
本章要点： · 示波器的功用、分类、组成和波形显示原理 · 通用示波器的组成原理、特性与应用 · 取样技术在示波器中的应用 · 数字示波器的组成原理、信号采集处理技术、特性与功能
6.1 时域测量引论
本章开始将介绍几种图示式仪器，从三个方面去进行研究，即
时域(Time Domain)反映的幅度U与时间T的关系(如示波器)、 频域(Frequency Domain)反映的幅度U与频率F的关系(如频
2. 偏转系统
1．静电偏转---光点法----用干示波器
2..磁偏转-----光栅法----用于电视机、计算机显示器及示波器。
S
屏幕
A2
电子束
Y
y
Ls 2bU a
Uy
hyU y
U Ua y
L
图6.4 电子束的偏转
y
Ls 2bU a
Uy
hyU y
比例系数称为示波管的偏转
因数，单位为cm/V，它的倒
数Dy＝1／hy称为示波管的偏
X（水平）通道：由触发电路、时基发生器和水平输出放大器 组成，主要产生与被测信号相适应的扫描锯齿波。
显示屏：主要由阴极射线管组成， 常以CRT (Cathode Ray Tube) 表示，通常称为示波管。当前以 光点和光栅方式作显示屏的主要 采用示波管。另外，平板显示屏 是后起之秀，发展很快，尤其是 液晶显示屏（LCD）已经应用于 示波器了。
6.2.1 示波管（CRT）
示波管属于电真空器件，又称为阴极射线管（CRT）。
电子枪
偏转系统
荧光屏
G1 K ~6.3V F
亮度 Ug1
Z
轴
G2 A1 A2
Y2
X2
Y1
X1
0V 辅助聚焦
真空玻璃Biblioteka Baidu ＋15KV A3
后加速极
图6.3 阴极射线示波管
兰色：电力线
红色：等位面
1. 电子枪
电子枪的作用是发射电子并形成强度可控制的很细的电子束。 它由以下几部分组成：