Wat is een oscilloscoop?

Een typische oscilloscoop is een rechthoekige doos met een klein scherm, talrijke invoeraansluitingen en bedieningsknoppen en knoppen op het voorpaneel. Om de meting te vergemakkelijken, wordt een raster met de naam raster op het scherm getekend. Elk vierkant in het raster staat bekend als een divisie. Het te meten signaal wordt toegevoerd aan een van de ingangsconnectoren, meestal een coaxiale connector zoals een BNC- of N-type. Als de signaalbron zijn eigen coaxiale connector heeft, wordt een eenvoudige coaxiale kabel gebruikt; anders wordt een gespecialiseerde kabel, een scoopsonde genoemd, geleverd bij de oscilloscoop, gebruikt.

In de eenvoudigste modus tekent de oscilloscoop herhaaldelijk een horizontale lijn, het spoor over het midden van het scherm van links naar rechts. Een van de bedieningselementen, de tijdbasisregeling, bepaalt de snelheid waarmee de lijn wordt getrokken en wordt in seconden per divisie gekalibreerd. Als de ingangsspanning van nul afwijkt, wordt het spoor naar boven of naar beneden afgebogen. Een andere regeling, de verticale regeling, stelt de schaal van de verticale afbuiging in en wordt gekalibreerd in volt per divisie. Het resulterende spoor is een grafiek van spanning tegen de tijd (het heden uitgezet op een variërende positie, het meest recente verleden links, het minder recente verleden rechts).

Als het ingangssignaal periodiek is, kan een vrijwel stabiele trace worden verkregen door de tijdbasis in te stellen op basis van de frequentie van het ingangssignaal. Als het ingangssignaal bijvoorbeeld een sinusgolf van 50 Hz is, is de periode 20 ms, dus moet de tijdbasis worden aangepast zodat de tijd tussen opeenvolgende horizontale sweeps 20 ms is. Deze modus wordt continu vegen genoemd. Helaas is de tijdbasis van een oscilloscoop niet perfect nauwkeurig en is de frequentie van het ingangssignaal niet perfect stabiel, zodat het spoor over het scherm zal drijven, waardoor metingen moeilijk worden.

Voor een stabieler spoor heeft een oscilloscoop een functie die de trigger wordt genoemd. Hierdoor pauzeert het bereik na het bereiken van de rechterkant van het scherm en wacht op een specifieke gebeurtenis voordat u terugkeert naar de linkerkant van het scherm en het volgende spoor tekent.

Het effect is om de tijdbasis opnieuw te synchroniseren met het ingangssignaal, waardoor horizontale afwijking van het spoor wordt voorkomen. Triggercircuits laten de weergave toe van niet-periodieke signalen zoals enkele pulsen, evenals periodieke signalen zoals sinusgolven en vierkante golven.

Soorten triggers zijn onder meer:

• externe trigger, een puls van een externe bron verbonden met een speciale ingang op de scope.
• edge trigger, een randdetector die een puls genereert wanneer het ingangssignaal een bepaalde drempelspanning in een bepaalde richting kruist.
• video trigger, een circuit dat synchronisatiepulsen uit videoformaten zoals PAL en NTSC extraheert en de tijdbasis op elke regel, een opgegeven regel, elk veld of elk frame activeert. Dit circuit wordt meestal gevonden in een golfvormmonitor.
• vertraagde trigger, die een gespecificeerde tijd wacht na een flanktrigger voordat de sweep wordt gestart. Geen triggercircuit werkt onmiddellijk, dus er is altijd een bepaalde vertraging, maar een trigger-vertragingscircuit verlengt deze vertraging tot een bekend en instelbaar interval.

Met de meeste oscilloscopen kunt u ook de tijdbasis omzeilen en een extern signaal naar de horizontale versterker voeren. Dit wordt de XY-modus genoemd en is handig voor het bekijken van de faserelatie tussen twee signalen, wat meestal wordt gedaan in radio- en televisie-engineering. Wanneer de twee signalen sinusoïden zijn met variërende frequentie en fase, wordt het resulterende spoor een Lissajous-curve genoemd.

Sommige oscilloscopen hebben cursors, dit zijn lijnen die over het scherm kunnen worden verplaatst om het tijdsinterval tussen twee punten of het verschil tussen twee spanningen te meten.

De meeste oscilloscopen hebben twee of meer ingangskanalen, waardoor ze meer dan één ingangssignaal op het scherm kunnen weergeven. Gewoonlijk heeft de oscilloscoop een afzonderlijke set verticale bedieningselementen voor elk kanaal, maar slechts één activeringssysteem en tijdbasis.

Een oscilloscoop met dubbele tijdbasis heeft twee triggeringssystemen zodat twee signalen op verschillende tijdassen kunnen worden bekeken. Dit wordt ook wel een "vergrotingsmodus" genoemd. De gebruiker vangt het gewenste, complexe signaal op met behulp van een geschikte triggerinstelling. Vervolgens schakelt hij de functie "vergroting", "zoom" of "dubbele tijdbasis" in en kan hij een venster verplaatsen om details van het complexe signaal te bekijken.

Soms gebeurt de gebeurtenis die de gebruiker wil zien slechts af en toe. Om deze gebeurtenissen te vangen, zijn sommige oscilloscopen "opslagbereiken" die de meest recente beweging op het scherm behouden.

Sommige digitale oscilloscopen kunnen met een snelheid van slechts één keer per uur vegen en een strip-chartrecorder emuleren. Dat wil zeggen dat het signaal van rechts naar links over het scherm schuift. De meeste chique oscilloscopen schakelen van een sweep naar een strip-chartmodus ongeveer één sweep per tien seconden. Dit komt omdat anders de scope er gebroken uitziet: het verzamelt gegevens, maar de stip is niet zichtbaar.