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如果分压电阻R2后边各电阻元件存在变值、虚焊、

2019-11-22 06:37

示波器辉度控制不正常的维修方法

实验室示波器的应用工作原理1示波器工作原理 示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 1.1示波管 阴极射线管简称示波管,是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管。 1.荧光屏 现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。 当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。 由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛。2.示波管的电源 为使示波管正常工作,对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近,偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V),而且可调,以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V),也应可调,用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连,对阴极为正高压,相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小,可以用公共高压经电阻分压器供电。 3.偏转系统 偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前,X轴偏转板在后,因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别加上电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。 4.电子枪及聚焦 电子枪由灯丝、栅极、前加速极、第一阳极和第二阳极组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒,套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低,对阴极发射的电子起控制作用,一般只有运动初速度大的少量电子,在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔,奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低,则全部电子返回阴极,即管子截止。调节电路中的W1电位器,可以改变栅极电位,控制射向荧光屏的电子流密度,从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连,所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。 电子束从阴极奔向荧光屏的过程中,经过两次聚焦过程。第一次聚焦由K、G1、G2完成,K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域,调节第二阳极A2的电位,能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点,这是第二次聚焦。A1上的电压叫做聚焦电压,A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦,需微调第二阳极A2的电压,A2又叫做辅助聚焦极。 1.2示波器的基本组成 从上一小节可以看出,只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压,就能控制示波管显示的图形形状。我们知道,一个电子信号是时间的函数f,它随时间的变化而变化。因此,只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压,在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小),示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中,在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。 它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。 被测信号①接到“Y"输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器,推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤,加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路,在引入信号的正极性的某一电平值产生触发脉冲⑥,启动锯齿波扫描电路,产生扫描电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上。z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹。

示波器的主要组成部分示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器的主要部分有示波管、带衰减器的Y轴放大器、带衰减器的X轴放大器、扫描发生器、触发同步和电源等,其结构方框图如图1所示。为了适应各种测量的要求,示波器的电路组成是多样而复杂的,这里仅就主要部分加以介绍:示波器结构.jpg 一、示波管 如上图所示,示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分,全都密封在玻璃外壳内,里面抽成高真空。下面分别说明各部分的作用。 1、荧光屏:它是示波器的显示部分,当加速聚焦后的电子打到荧光上时,屏上所涂的荧光物质就会发光,从而显示出电子束的位置。当电子停止作用后,荧光剂的发光需经一定时间才会停止,称为余辉效应。 2、电子枪:由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属筒,被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒,套在阴极外面。它的电位比阴极低,对阴极发射出来的电子起控制作用,只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度,从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多,电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极、第二阳极之间的电位调节合适时,电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用,所以第一阳极也称聚焦阳极。第二阳极电位更高,又称加速阳极。面板上的“聚焦”调节,就是调第一阳极电位,使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚焦”,实际是调节第二阳极电位。 3、偏转系统:它由两对相互垂直的偏转板组成,一对垂直偏转板Y,一对水平偏转板X。在偏转板上加以适当电压,电子束通过时,其运动方向发生偏转,从而使电子束在荧光屏上的光斑位置也发生改变。 容易证明,光点在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加的电压成正比,因而可将电压的测量转化为屏上光点偏移距离的测量,这就是示波器测量电压的原理。 二、信号放大器和衰减器 示波管本身相当于一个多量程电压表,这一作用是靠信号放大器和衰减器实现的。由于示波管本身的X及Y轴偏转板的灵敏度不高(约0.1—1mm/V),当加在偏转板的信号过小时,要预先将小的信号电压加以放大后再加到偏转板上。为此设置X轴及Y轴电压放大器。衰减器的作用是使过大的输入信号电压变小以适应放大器的要求,否则放大器不能正常工作,使输入信号发生畸变,甚至使仪器受损。对一般示波器来说,X轴和Y轴都设置有衰减器,以满足各种测量的需要。 三、扫描系统 扫描系统也称时基电路,用来产生一个随时间作线性变化的扫描电压,这种扫描电压随时间变化的关系如同锯齿,故称锯齿波电压,这个电压经X轴放大器放大后加到示波管的水平偏转板上,使电子束产生水平扫描。这样,屏上的水平坐标变成时间坐标,Y轴输入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。扫描系统是示波器显示被测电压波形必需的重要组成部分。

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如果示波管内部的真空度下降,即存在轻微的漏气问题,则管内的空气会被快速运动的电子束电流所电离,从而大大增强第三阳极的电流,导致显示的波形无法调暗。或者由于示波管的栅极管座焊片接触不良而发生断路,此时电子束电流最强,并且不受控,导致显示的波形无法调暗。两者情况的区别是,前者在整个屏幕范围会呈现"散光"现象,而后者只受"聚焦"控制的作用。检修时,对于前者可采用"器件替代法"加以确定;对于后者可在示波器通电的情况下,采用"测量电阻法"检测示波管的栅极管脚和管座上相应焊片之间的通路电阻加以判断,并进行必要的修整。 现代的电子示波器大都采用快速高灵度的示波管作为显示器件,它的示波管高压电路如图所示。这里使用"-1100V"和"-1250V"两组负高压,分别作为"辉度"控制和"聚焦"控制的分压电路的直流电源,其目的是为了减少"辉度"控制和"聚焦"控制相互之间对显示波形的影响,以提高示波器工作的稳定性。但是,如果这两组负高压之一的电压值发生变化,或者这两组分压电路中的电阻元件存在变值、虚焊、损坏等问题,都将会导致波形的"辉度"控制不正常。 示波管的高压电路是指供应示波管各电极用的正、负直流高压电源,以及相应的分压电路。如图示出普通示波管的高压电路原理图。这里R1、W、R2、R3等组成"-1500V"直流高压电源的分压电路。调节电位器W1的活动特点,可使示波管的栅极G对阴极K之间的电位差,在"-10V"至"-100V"范围内变化。"-10V"工作点相当于"辉度"最亮;"-30V"工作点相当于"辉度"暗淡;"-40V"至"-100V"工作点相当于暗区。 如果分压电阻R2后边各电阻元件存在变值、虚焊、损坏等问题,即分压电路开断了,使得G-K之间的电位差不能调到暗区,因而出现显示波形不能调暗的故障现象。检修时,可在通电的情况下,采用"测量电压法"和"改变现状法"检测示波管G-K之间的电位差是否正常。即一边调节"辉度控制"电位器W1,一边使用高输入阻抗的直流电子电压表检测G-K之间的电压值。或者在不通电的情况下,采用"测量电阻法"检测各分压元件的阻值与通路情况,以便发现问题。 如果分压电阻R1和W1存在虚焊或损坏等"断路"问题,则示波器管G-K之间的电位差将大大超过"-100V" ,导致无波显示的故障现象,检修时,可采用"测量电压法"或"测量电阻法"予以确定。 如果分压电阻R1变值或者示波管第三阳极A3的插帽脱落,将会出现显示波形暗淡并无法调亮的故障现象。检修时,可采用"不通电观察法"和"测量电阻法"予以确定。如果示波管的阴极发射能力下降了,即存在衰老问题,则管内的电子束电流变弱,导致显示波形的辉度暗淡而不能调亮,基至显示不出波形来。检修时可采用"改变现状法",即设法提高示波管灯丝的供电压,或者短路示波管阴极串联电阻,以便增大电子束电流,使显示波形的辉度有所改善。但归根结底还是要更新示波管才能根本解决问题。

电子仪器仪表中,示波器算是比较常见的一种仪器仪表,下面,贤集网小编给大家简单介绍一下示波器的基本简介以及它的基本构成。示波器,是显示被测量的瞬时值轨迹变化情况的仪器。利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线,便于人们研究各种电现象的变化过程。普通示波器有显示电路、垂直放大电路、水平放大电路、扫描与同步电路、电源供给电路五个基本组成部分。另外,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、峰峰值、频率、相位差、调幅度等等。基本构成普通示波器有五个基本组成部分:显示电路、垂直放大电路、水平放大电路、扫描与同步电路、电源供给电路。1.显示电路显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管,是示波器一个重要组成部分。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。电子枪电子枪用于产生并形成高速、聚束的电子流,去轰击荧光屏使之发光。它主要由灯丝F、阴极K、控制极G、第一阳极A1、第二阳极A2组成。除灯丝外,其余电极的结构都为金属圆筒,且它们的轴心都保持在同一轴线上。阴极被加热后,可沿轴向发射电子;控制极相对阴极来说是负电位,改变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。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A3。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。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,得到加速,向荧光屏方向作高速运动。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,便能使焦点刚好落在荧光屏上,显现一个光亮细小的圆点。改变第一阳极和第二阳极之间的电位差,可起调节光点聚焦的作用,这就是示波器的“聚焦”和“辅助聚焦”调节的原理。第三阳极是示波管锥体内部涂上一层石墨形成的,通常加有很高的电压,它有三个作用: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,以获得足够的亮度;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,处于高电位的A3可吸收这些电子。(2)偏转系统示波管的偏转系统大都是静电偏转式,它由两对相互垂直的平行金属板组成,分别称为水平偏转板和垂直偏转板。分别控制电子束在水平方向和垂直方向的运动。当电子在偏转板之间运动时,如果偏转板上没有加电压,偏转板之间无电场,离开第二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动,射向屏幕的中心。如果偏转板上有电压,偏转板之间则有电场,进入偏转系统的电子会在偏转电场的作用下射向荧光屏的指定位置。如果两块偏转板互相平行,并且它们的电位差等于零,那么通过偏转板空间的,具有速度υ的电子束就会沿着原方向运动,并打在荧光屏的坐标原点上。如果两块偏转板之间存在着恒定的电位差,则偏转板间就形成一个电场,这个电场与电子的运动方向相垂直,于是电子就朝着电位比较高的偏转板偏转。这样,在两偏转板之间的空间,电子就沿着抛物线在这一点上做切线运动。最后,电子降落在荧光屏上的A点,这个A点距离荧光屏原点有一段距离,这段距离称为偏转量,用y表示。偏转量y与偏转板上所加的电压Vy成正比。同理,在水平偏转板上加有直流电压时,也发生类似情况,只是光点在水平方向上偏转。荧光屏荧光屏位于示波管的终端,它的作用是将偏转后的电子束显示出来,以便观察。在示波器的荧光屏内壁涂有一层发光物质,因而,荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光。此时光点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,光点亮度也就改变。在使用示波器时,不宜让很亮的光点固定出现在示波管荧光屏一个位置上,否则该点荧光物质将因长期受电子冲击而烧坏,从而失去发光能力。涂有不同荧光物质的荧光屏,在受电子冲击时将显示出不同的颜色和不同的余辉时间,通常供观察一般信号波形用的是发绿光的,属中余辉示波管,供观察非周期性及低频信号用的是发橙黄色光的,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。2.垂直放大电路由于示波管的偏转灵敏度甚低,例如常用的示波管13SJ38J型,其垂直偏转灵敏度为0.86mm/V,所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大,再加到示波管的垂直偏转板上,以得到垂直方向的适当大小的形。3.水平放大电路由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低,所以接入示波管水平偏转板的电压也要先经过水平放大电路的放大以后,再加到示波管的水平偏转板上,以得到水平方向适当大小的形。4.扫描与同步电路扫描电路产生一个锯齿波电压。该锯齿波电压的频率能在一定的范围内连续可调。锯齿波电压的作用是使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移,即形成时间基线。这样,才能把加在垂直方向的被测信号按时间的变化波形展现在荧光屏上。5.电源供给电路电源供给电路供给垂直与水平放大电路、扫描与同步电路以及示波管与控制电路所需的负高压、灯丝电压等。由示波器的原理功能方框可见,被测信号电压加到示波器的Y轴输入端,经垂直放大电路加于示波管的垂直偏转板。示波管的水平偏转电压,虽然多数情况都采用锯齿电压,但有时也采用其它的外加电压,因此在水平放大电路输入端有一个水平信号选择开关,以便按照需要选用示波器内部的锯齿波电压,或选用外加在X轴输入端上的其它电压来作为水平偏转电压。此外,为了使荧光屏上显示的形保持稳定,要求锯齿波电压信号的频率和被测信号的频率保持同步。这样,不仅要求锯齿波电压的频率能连续调节,而且在产生锯齿波的电路上还要输入一个同步信号。这样,对于只能产生连续扫描一种状态的简易示波器而言,需要在其扫描电路上输入一个与被观察信号频率相关的同步信号,以牵制锯齿波的振荡频率。对于具有等待扫描功能功能的示波器信号可通过同步或触发信号选择开关来选择,通常来源有3个:①从垂直放大电路引来被测信号作为同步信号,此信号称为“内同步”信号;②引入某种相关的外加信号为同步信号,此信号称为“外同步”信号,该信号加在外同步输入端;③有些示波器的同步信号选择开关还有一档“电源同步”,是由220V,50Hz电源电压,通过变压器次级降压后作为同步信号。

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