Osciloskops ir elektronisks rīks, ko izmanto, lai grafiski attēlotu skaņas viļņus un vides frekvences. Šāda veida rīks ir noderīgs vairākās dažādās lietojumprogrammās. Daži no visizplatītākajiem ir mūzika, jo īpaši radio frekvences un digitālās mūzikas pārveidošana, taču tā var būt noderīga arī noteiktos shēmu un inženierijas scenārijos, kā arī veicot tādas darbības kā seismiskās aktivitātes un noteiktu citu skaņu mērīšana dabā. Lielākā daļa ierīču ir kalibrētas, lai ne tikai attēlotu skaņas viļņus, kas notiek vienā mirklī, bet arī izsekotu tiem laika gaitā, atzīmējot izmaiņas un būtiskas izmaiņas. Parasti tos ir diezgan viegli kontrolēt un manipulēt, un lietotāji var tos kalibrēt, lai sasniegtu vairākus dažādus mērķus. Turklāt ir daudz dažādu modeļu, no kuriem izvēlēties, bieži vien ar dažādām specifikācijām. Dažas no tām ir vienkāršas un viegli lietojamas, savukārt citas ir daudz sarežģītākas, un tām bieži ir nepieciešama atbalsta programmatūra un cits aprīkojums. Cilvēki, kuri vēlas iegādāties kādu no šiem rīkiem, parasti pirms ieguldījuma veikšanas rūpīgi izpēta pieejamās iespējas un rūpīgi apsver savas vajadzības.
Fiziskās īpašības
Tipisks osciloskops ir taisnstūrveida kaste ar nelielu ekrānu, daudziem ievades savienotājiem un vadības pogām, kā arī pogām priekšējā panelī. Režģis, ko sauc par režģi ekrāna priekšpusē, palīdz veikt mērījumus. Katrs režģa kvadrāts ir pazīstams kā dalījums. Mērāmais signāls tiek ievadīts vienā no ievades savienotājiem, kas parasti ir koaksiālais savienotājs, kas izmanto elektrisko vadu vai citu kabeļu. Ja signāla avotam ir savs koaksiālais savienotājs, iespējams, pietiek ar vienkāršu koaksiālo kabeli; pretējā gadījumā var būt nepieciešams specializēts kabelis, ko sauc par “tvēruma zondi”, lai gan šādos gadījumos zonde parasti tiek piegādāta kopā ar ierīci.
Pamata funkcionalitāte
Vienkāršākajā un visvienkāršākajā režīmā ierīce novelk horizontālu līniju, ko sauc par pēdu pāri ekrāna vidum no kreisās puses uz labo, kas attiecas uz dzirdētajām un absorbētajām skaņām. Viena no vadīklām, laika bāzes vadīkla, iestata ātrumu, ar kādu tiek novilkta līnija. Parasti tas tiek kalibrēts sekundēs katrā sadalījumā. Ja ieejas spriegums atšķiras no nulles, trase tiek novirzīta vai nu uz augšu, vai uz leju. Cita vadības ierīce, vertikālā vadība, nosaka vertikālās novirzes skalu un tiek kalibrēta voltos uz iedalījumu. Rezultātā iegūtā trase ir sprieguma un laika grafiks ar jaunāko pagātni pa kreisi un mazāk neseno pagātni pa labi.
Ja ievades signāls ir tā sauktais “periodisks”, parasti ir iespējams iegūt vienkāršu izsekošanu, iestatot laika bāzi, lai tā atbilstu ievades signāla frekvencei. Piemēram, ja ieejas signāls ir 50 Hz sinusoidāls vilnis, tad tā periods ir 20 ms, tāpēc laika bāze ir jāpielāgo tā, lai laiks starp secīgām horizontālām slaucībām būtu 20 ms. Šo režīmu sauc par nepārtrauktu slaucīšanu. Trūkums ir tāds, ka rīka primārā laika bāze parasti nav pilnīgi precīza, un ieejas signāla frekvence parasti nav pilnīgi stabila; kā rezultātā pēda var novirzīties pa ekrānu, kas var apgrūtināt mērījumus.
Izpratne par aktivizēšanu
Šīm ierīcēm parasti ir funkcija, ko sauc par “sprūdi”, kas palīdz nodrošināt stabilāku izsekošanu. Būtībā trigeris izraisa tvēruma pauzi pēc tam, kad tas sasniedz ekrāna labo pusi, kur tas gaida noteiktu notikumu, pirms atgriežas ekrāna kreisajā pusē un zīmē nākamo pēdu. Efekts ir laika bāzes atkārtota sinhronizācija ar ievades signālu, kas novērš horizontālo novirzi. Sprūda shēmas ļauj parādīt neperiodiskus signālus, piemēram, atsevišķus impulsus, kā arī periodiskus signālus, piemēram, sinusoidālos un kvadrātveida viļņus.
Sprūda veidi ietver:
ārējais trigeris, impulss no ārēja avota, kas savienots ar tvēruma speciālu ieeju;
malas trigeris, malas detektors, kas ģenerē impulsu, kad ieejas signāls šķērso noteiktu sliekšņa spriegumu noteiktā virzienā;
video trigeris, ķēde, kas iegūst sinhronizācijas impulsus no video formātiem, piemēram, PAL un NTSC, un aktivizē laika bāzi katrā rindā, noteiktā rindā, katrā laukā vai katrā kadrā; un
aizkavēts trigeris, kas gaida noteiktu laiku pēc malas trigera pirms slaucīšanas sākšanas.
Ārējie signāli un ievades kanāli
Lielākā daļa ierīču arī ļauj lietotājiem apiet laika bāzi un ievadīt ārēju signālu horizontālajā pastiprinātājā. To sauc par XY režīmu, un tas ir noderīgs, lai skatītu fāzes attiecības starp diviem signāliem, kā to var izdarīt radio un televīzijas inženierijā. Ja abi signāli ir sinusoīdi ar dažādu frekvenci un fāzi, iegūto trasi sauc par Lissajous līkni.
Dažiem osciloskopiem ir kursori, kas ir līnijas, kuras var pārvietot pa ekrānu, lai izmērītu laika intervālu starp diviem punktiem vai starpību starp diviem spriegumiem. Lielākajai daļai ierīču ir arī divi vai vairāki ievades kanāli, kas ļauj ekrānā parādīt vairāk nekā vienu ievades signālu noteiktā laikā. Parasti tiem ir atsevišķs vertikālo vadīklu komplekts katram kanālam, bet tikai viena iedarbināšanas sistēma un laika bāze.
Īpašas šķirnes
Divu laika bāzu ierīcei ir divas palaišanas sistēmas, lai divus signālus varētu skatīt dažādās laika asīs. To sauc arī par “palielinājuma” režīmu. Lietotājs vispirms uztver vēlamo signālu, izmantojot piemērotu sprūda iestatījumu. Pēc tam viņš vai viņa iespējo palielināšanas, tālummaiņas vai dubultās laika bāzes funkciju un var pārvietot logu, lai apskatītu sarežģītā signāla detaļas.
Dažreiz notikums, ko lietotājs vēlas redzēt, var notikt tikai reizēm. Lai uztvertu šos notikumus, daži osciloskopi ir “atmiņas tvērumi”, kas saglabā jaunāko ekrānā redzamo attēlu. Daži digitālie modeļi var slaucīt ar ātrumu tik lēni kā reizi stundā, atdarinot lentes diagrammu ierakstītāju. Tas nozīmē, ka signāls ritinās pa ekrānu no labās puses uz kreiso pusi.