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怎样理解示波器的触发原理?

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1#
发表于 2017-12-8 08:48:40 | 显示全部楼层 来自: LAN 来自 LAN
先从模拟示波器说起,我希望不只是懂原理,
更要明白示波器上每格按钮按下示波器内部发生了什么

首先一个模拟示波器,我们看的是显示屏,先不管右边那些按钮,
显示屏的内部结构大概如下:
****显示屏结构****
电子枪 > 加速部分 > 聚焦部分 > Y轴偏转部分 > X轴偏转部分 >显示屏

电子枪
首先讲讲电子枪,能发射电子的,嗯,联想到阴极射线,再仔细想想,发热的灯丝,
那么为什么能发射出电子呢,大概是吸收外界能量能级跃迁,电子就跑出来了。
算了电子枪的原理不是重点,我们可以把它想象成一个黑匣子,
你只需知道这个黑匣子有个小孔发射出源源不断的电子,
这个小孔发射出来的电子就像镭射一样,聚集在一点,这个小孔一次只能出一个电子,
电子一个挨一个的射出来

加速部分 和 显示屏
W=qU有印象吧,其实这个部分我个人理解就是通过调节加速电场的电压,让电子枪射出的
电子加速,为什么要加速它呢,其实就是为了调节屏幕的亮度。
这里就提前把显示屏的原理说说,显示屏背面涂有一层荧光物质,电子打到它就发光。
我们高中学过光电效应,光能生电,其实这个的原理就是光电效应的逆过程,
(更深层的解释就是量子力学、能级跃迁、原子结构了)
电子打到荧光物质发出光,运动速度越快的电子打到荧光物质发出的光越强
我们调节示波器的亮度旋钮,改变了加速部分电路某个滑变电阻器的阻值,
变动的电阻造成变动的分压,改变了加速电场的电压,进而改变加速电场对射入电子做的攻,
最终改变电子枪射出电子的动能即速度

聚焦部分
应该是把电子流聚焦到一条直线上吧,调节聚焦按钮能改变示波器显示屏上波形的粗细程度,
电子流要是成一条直线,一个挨一个的打到屏幕,那么显示屏的波形就得到最细的一条线,但
实际上由于各种原因,电子门不愿意排队排成一条线,就像饭堂排队一样,队伍变得好粗好粗,
我们一般把扫描线聚焦成最清晰状态就行了

【Y轴偏转部分】
★我们先忽略X轴偏转★
Y轴偏转部分就是显示屏竖直方向的两块平行金属板
示波器要测量的信号先经过一个放大器就直接到Y轴的这两块金属板了
这个放大器很关键,放大器的放大衰减由示波器的V-div那个旋钮调节
波形太矮了可以适当,   放大输入信号=调小屏幕上显示的伏每格
波形太高了看不到顶就,衰减输入信号=调大屏幕上显示的伏每格
示波器屏幕由网格组成,横轴的物理量是时间,每格代表多少时间可以调
纵轴的物理量是电压,每格代表多少电压可以调

偏转原理:电子受电场力作用。 这个要是不懂就复习 平行金属板~静电场~电容相关知识
我们输入一个正弦信号,我们只能看到一条竖线在屏幕中央(没有X轴偏转),
好像什么都看不到,实际上是屏幕上一个亮点在做垂直方向上的简谐振动,运动得太快就只能
看到一条线,正弦波频率在几赫兹的话就能看到一个点上下移动
输入信号是正弦的,电场变化也是正弦的,电子受力也是正弦的,电子偏转也是正弦的。
这个运动如何想象呢,就在纸上画一个正弦,把纸张掀起来翻90度。

【X轴偏转部分】
仅有Y轴偏转是无法显示出波形的,我们想办法屏幕上做竖直简谐振动的信号”展开“,
示波器的设计者想到的办法是在X轴偏转板上加上一个锯齿波电压如图

波形的最低点,对应显示屏上X轴最左边的点
波形的零点,    对应显示屏上的中点
波形的最高点,对应显示屏上X轴最右边的点
波形是线性的,电压随时间均匀变化,
如果【仅】把锯齿波电压加到X轴偏转板上,而且锯齿波的频率非常低,我们就能看到
亮点从最左均匀移动到最右,这个过程被称为扫描

★X轴偏转和Y轴偏转的叠加行★
通过上面可得,X方向是匀速运动,Y方向是竖直的简谐振动
那么运动得叠加呢

X方向好比手匀速拖着纸板,Y方向是一只笔在做简谐振动
于是就得到显示屏上的正弦波形了。

当扫描电压频率与被测信号电压频率相同时,示波器的荧光屏上呈现的是一个周期的波形

--------------------------------------------
模拟示波器波形是如何显示出来的原理大概就是这样子了,
网上解释示波器原理的文章我也看了很多,确实看不懂,所以写下此文帮组大家。
我的解释很通俗,不太严谨,难免有错,错误请指出我会尽快修改
要是有人看的话我就把数字示波器的原理也通俗解释一下了
不定期更新

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