Oskilloskooppi on elektroninen työkalu, jota käytetään graafisesti kuvaamaan ääniaaltoja ja ympäristön taajuuksia. Tällainen työkalu on hyödyllinen useissa eri sovelluksissa. Joitakin yleisimpiä ovat musiikki, erityisesti radiotaajuudet ja digitaalisen musiikin remasterointi, mutta siitä voi olla apua myös tietyissä piiri- ja suunnitteluskenaarioissa sekä esimerkiksi seismisen aktiivisuuden ja tiettyjen muiden äänien mittaamisessa. Useimmat laitteet on kalibroitu siten, että ne eivät vain kuvaa ääniaaltoja, jotka tapahtuvat hetkessä, vaan myös seuraamaan niitä ajan myötä, huomioiden muutokset ja merkittävät muutokset. Niitä on yleensä melko helppo hallita ja käsitellä, ja käyttäjät voivat kalibroida ne useiden eri tavoitteiden saavuttamiseksi. Lisäksi valittavana on monia eri malleja, usein erilaisilla eritelmillä. Jotkut ovat perus- ja helppokäyttöisiä, kun taas toiset ovat paljon monimutkaisempia ja vaativat usein tukiohjelmistoja ja muita laitteita. Ihmiset, jotka haluavat ostaa jonkin näistä työkaluista, ovat yleensä viisaita tutkimaan käytettävissä olevia vaihtoehtoja ja harkitsemaan huolellisesti heidän tarpeitaan ennen sijoittamista.
Fyysiset ominaisuudet
Tyypillinen oskilloskooppi on suorakulmainen laatikko, jossa on pieni näyttö, lukuisia tuloliittimiä ja säätönuppeja sekä etupaneelin painikkeita. Ruudukko, jota kutsutaan ruudukkoksi näytön etupuolella, auttaa mittaamisessa. Jokainen ristikon neliö tunnetaan jakona. Mitattava signaali syötetään yhteen tuloliittimistä, joka on yleensä koaksiaaliliitin, joka käyttää sähköjohtoa tai muuta kaapelia. Jos signaalilähteellä on oma koaksiaaliliitin, yksinkertainen koaksiaalikaapeli voi olla kaikki tarvittava; muussa tapauksessa saatetaan tarvita erikoiskaapeli, jota kutsutaan “mittapääksi”, vaikka näissä tapauksissa anturi tulee yleensä laitteen mukana.
Perustoiminnot
Yksinkertaisimmassa ja yksinkertaisimmassa tilassaan laite piirtää vaakasuoran viivan, jota kutsutaan jäljitykseksi näytön keskelle vasemmalta oikealle ja joka liittyy kuultaviin ja absorboituihin ääniin. Yksi säätimistä, aikakannan ohjaus, asettaa nopeuden, jolla viiva vedetään. Se kalibroidaan yleensä sekunneissa jakoa kohden. Jos tulojännite poikkeaa nollasta, jälki siirtyy joko ylös- tai alaspäin. Toinen säädin, pystysuora ohjaus, asettaa pystysuuntaisen taipuman asteikon ja kalibroidaan voltteina jakoa kohden. Tuloksena oleva jälki on kaavio jännitteestä ajan suhteen, viimeisin menneisyys vasemmalle ja vähäisempi menneisyys oikealle.
Kun tulosignaali tunnetaan ”jaksollisena”, on yleensä mahdollista saada yksinkertainen jälki asettamalla aikakanta vastaamaan tulosignaalin taajuutta. Jos tulosignaali on esimerkiksi 50 Hz: n siniaalto, sen jakso on 20 ms, joten aikakanta on säädettävä siten, että peräkkäisten vaakasuuntaisten pyyhkäisymenetelmien välinen aika on 20 ms. Tätä tilaa kutsutaan jatkuvaksi pyyhkäisyksi. Virhe tässä on se, että työkalun ensisijainen aikakanta ei yleensä ole täysin tarkka, ja tulosignaalin taajuus ei yleensä ole täysin vakaa; Tämän seurauksena jälki voi kulkeutua näytön yli, mikä voi tehdä mittauksista vaikeita.
Liipaisun ymmärtäminen
Näillä laitteilla on tyypillisesti toiminto, jota kutsutaan ”laukaisimeksi” ja joka auttaa tuottamaan vakaamman jäljen. Pohjimmiltaan liipaisin saa laajuuden keskeytymään sen jälkeen, kun se on saavuttanut näytön oikean puolen, jossa se odottaa tiettyä tapahtumaa ennen kuin palaa näytön vasempaan reunaan ja piirtää seuraavan jäljen. Vaikutus on aikakannan uudelleen synkronointi tulosignaaliin, mikä estää vaakasuuntaisen driftin. Liipaisupiirit mahdollistavat jaksottaisten signaalien, kuten yksittäisten pulssien, sekä jaksottaisten signaalien, kuten siniaaltojen ja neliöaaltojen, näyttämisen.
Liipaisintyyppejä ovat:
ulkoinen liipaisin, pulssi ulkoisesta lähteestä, joka on kytketty erityiseen tuloon skaalassa;
reunaliipaisin, reuna-ilmaisin, joka tuottaa pulssin, kun tulosignaali ylittää tietyn kynnysjännitteen tietyssä suunnassa;
videoliipaisin, piiri, joka poimii synkronointipulssit videoformaateista, kuten PAL ja NTSC, ja laukaisee aikakannan jokaisella rivillä, määritetyllä rivillä, jokaisella kentällä tai jokaisella kehyksellä; ja
viivästetty liipaisin, joka odottaa tietyn ajan reunalaukaisimen jälkeen ennen pyyhkäisyn aloittamista.
Ulkoiset signaalit ja tulokanavat
Useimmat laitteet sallivat myös käyttäjien ohittaa aikakannan ja syöttää ulkoisen signaalin vaakasuuntaiseen vahvistimeen. Tätä kutsutaan XY -tilaksi, ja siitä on hyötyä kahden signaalin vaihesuhteen tarkasteluun, kuten radio- ja televisiotekniikassa voidaan tehdä. Kun nämä kaksi signaalia ovat erimuotoisia ja -vaiheisia sinimuotoja, syntynyttä jälkeä kutsutaan Lissajous -käyräksi.
Joissakin oskilloskoopeissa on kohdistimia, jotka ovat viivoja, joita voidaan liikuttaa näytön ympäri mittaamaan kahden pisteen välinen aikaväli tai kahden jännitteen ero. Useimmissa laitteissa on myös kaksi tai useampia tulokanavia, joiden avulla ne voivat näyttää useamman kuin yhden tulosignaalin näytöllä tiettynä aikana. Yleensä niissä on erilliset pystysäätimet kullekin kanavalle, mutta vain yksi laukaisujärjestelmä ja aikakanta.
Erikoislajikkeet
Dual-timebase-laitteessa on kaksi laukaisujärjestelmää, joten kahta signaalia voidaan tarkastella eri aika-akseleilla. Tätä kutsutaan myös suurennustilaksi. Käyttäjä vangitsee ensin halutun signaalin käyttämällä sopivaa liipaisinasetusta. Sitten hän ottaa käyttöön suurennus-, zoomaus- tai kaksoisaikatoiminnon ja voi siirtää ikkunaa tarkastellakseen monimutkaisen signaalin yksityiskohtia.
Joskus tapahtuma, jonka käyttäjä haluaa nähdä, voi tapahtua vain satunnaisesti. Näiden tapahtumien havaitsemiseksi jotkut oskilloskoopit ovat “tallennusalueita”, jotka säilyttävät viimeisimmän pyyhkäisyn näytöllä. Jotkut digitaaliset mallit voivat pyyhkäistä jopa yhtä hitaalla nopeudella kuin kerran tunnissa emuloiden nauhakaavion tallenninta. Toisin sanoen signaali vierittää näytön oikealta vasemmalle.