Co to jest Oscyloskop?

Typowy oscyloskop to prostokątna skrzynka z małym ekranem, licznymi złączami wejściowymi oraz pokrętłami i przyciskami na panelu przednim. Aby wspomóc pomiar, na powierzchni ekranu rysowana jest siatka zwana siatką. Każdy kwadrat w siatce jest znany jako podział. Mierzony sygnał jest doprowadzany do jednego ze złączy wejściowych, którym zwykle jest złącze współosiowe, takie jak typu BNC lub N. Jeśli źródło sygnału ma własne złącze współosiowe, wówczas stosuje się prosty kabel współosiowy; w przeciwnym razie używany jest specjalistyczny kabel zwany sondą zakresową, dostarczany z oscyloskopem.

W najprostszym trybie oscyloskop wielokrotnie rysuje poziomą linię zwaną śladem na środku ekranu od lewej do prawej. Jedna z kontrolek, kontrola podstawy czasu, ustawia prędkość rysowania linii i jest kalibrowana w sekundach na podział. Jeśli napięcie wejściowe odbiega od zera, ślad jest odchylany w górę lub w dół. Inna kontrola, kontrola pionowa, ustawia skalę odchylenia pionowego i jest kalibrowana w woltach na podział. Wynikowy wykres to wykres napięcia w funkcji czasu (teraźniejszość wykreślona w różnej pozycji, najnowsza przeszłość po lewej, ostatnia przeszłość po prawej).

Jeśli sygnał wejściowy ma charakter okresowy, to prawie stabilny ślad można uzyskać, ustawiając podstawę czasową tak, aby pasowała do częstotliwości sygnału wejściowego. Na przykład, jeśli sygnałem wejściowym jest fala sinusoidalna 50 Hz, wówczas jego okres wynosi 20 ms, więc należy ustawić podstawę czasu, aby czas między kolejnymi poziomymi przemiataniami wynosił 20 ms. Ten tryb nazywa się ciągłym przemiataniem. Niestety podstawa czasu oscyloskopu nie jest idealnie dokładna, a częstotliwość sygnału wejściowego nie jest idealnie stabilna, więc ślad będzie dryfował po ekranie, co utrudnia pomiary.

Aby zapewnić bardziej stabilny ślad, oscyloskop ma funkcję zwaną wyzwalaczem. Powoduje to, że luneta zatrzymuje się po osiągnięciu prawej strony ekranu i czeka na określone zdarzenie, po czym wraca na lewą stronę ekranu i rysuje kolejny ślad.

Efektem jest ponowna synchronizacja podstawy czasu z sygnałem wejściowym, zapobiegając poziomemu dryfowaniu śladu. Obwody wyzwalające umożliwiają wyświetlanie sygnałów nieokresowych, takich jak pojedyncze impulsy, a także sygnałów okresowych, takich jak fale sinusoidalne i fale prostokątne.

Rodzaje wyzwalaczy obejmują:

• zewnętrzny wyzwalacz, impuls z zewnętrznego źródła podłączonego do dedykowanego wejścia na lunecie.
• wyzwalacz zbocza, detektor zbocza, który generuje impuls, gdy sygnał wejściowy przekroczy określone napięcie progowe w określonym kierunku.
• wyzwalacz wideo, obwód, który wyodrębnia impulsy synchronizujące z formatów wideo, takich jak PAL i NTSC, i wyzwala podstawę czasu na każdej linii, określonej linii, każdym polu lub każdej ramce. Obwód ten zwykle znajduje się w urządzeniu do monitorowania przebiegów.
• opóźniony wyzwalacz, który czeka określony czas po wyzwalaniu zboczem przed rozpoczęciem przemiatania. Żaden obwód wyzwalacza nie działa natychmiast, więc zawsze występuje pewne opóźnienie, ale obwód opóźnienia wyzwalania wydłuża to opóźnienie do znanego i regulowanego odstępu.

Większość oscyloskopów pozwala również na ominięcie podstawy czasu i doprowadzenie zewnętrznego sygnału do wzmacniacza poziomego. Nazywa się to trybem XY i jest użyteczny do oglądania zależności fazowej między dwoma sygnałami, co zwykle odbywa się w inżynierii radiowej i telewizyjnej. Gdy dwa sygnały są sinusoidami o różnej częstotliwości i fazie, powstały ślad nazywa się krzywą Lissajous.

Niektóre oscyloskopy mają kursory, które są liniami, które można przesuwać po ekranie, aby zmierzyć odstęp czasu między dwoma punktami lub różnicę między dwoma napięciami.

Większość oscyloskopów ma dwa lub więcej kanałów wejściowych, co pozwala im wyświetlać więcej niż jeden sygnał wejściowy na ekranie. Zwykle oscyloskop ma osobny zestaw kontroli pionowych dla każdego kanału, ale tylko jeden system wyzwalania i podstawę czasową.

Oscyloskop z podwójną podstawą czasową ma dwa systemy wyzwalania, dzięki czemu można oglądać dwa sygnały na różnych osiach czasu. Jest to również znane jako tryb „powiększenia”. Użytkownik przechwytuje pożądany, złożony sygnał przy użyciu odpowiedniego ustawienia wyzwalania. Następnie włącza funkcję „powiększenia”, „powiększenia” lub „podwójnej podstawy czasu” i może przesunąć okno, aby zobaczyć szczegóły złożonego sygnału.

Czasami zdarzenie, które użytkownik chce zobaczyć, może zdarzyć się tylko sporadycznie. Aby uchwycić te zdarzenia, niektóre oscyloskopy to „lunety pamięci”, które zachowują najnowszy przebieg na ekranie.

Niektóre oscyloskopy cyfrowe mogą zamiatać z prędkością tak małą jak raz na godzinę, emulując rejestrator pasków. Oznacza to, że sygnał przewija się po ekranie od prawej do lewej. Większość fantazyjnych oscyloskopów przełącza się z trybu omiatania do trybu paskowego wykresu w przybliżeniu jednego przemiatania na dziesięć sekund. Wynika to z tego, że zakres wygląda na zepsuty: gromadzi dane, ale kropki nie widać.