thumb|Eksempel på et professionelt digital storage-oscilloskop (DSO); Agilent DSO1014A 100MHz thumb|Et andet eksempel på et digital storage-oscilloskop; Rigol DS1052E. thumb|XMEGA Xprotolab multifunktionsprint fra Gabotronics i en prototypeopstilling. Hvert modul har en OLED-visningsenhed og kan bl.a. fungere som oscilloskop.Video: Xprotolab - Miniature Oscilloscope and Waveform Generator, gabotronics.com: XMEGA Xprotolab Et oscilloskop er et måleinstrument, der bruges inden for elektronikken til at visualisere elektriske signaler som en graf på en skærm: Grafen viser almindeligvis hvordan signalets spænding varierer over tid.
Oscilloskopet kan anvendes til at studere repetitive og aperiodiske signaler, og man kan aflæse en række forskellige egenskaber ved signalet, f.eks. frekvens, spænding, periodetider, puls/pauseforhold, stige- og faldtider, og meget andet. Oscilloskopet er et meget anvendt instrument til fejlsøgning og til karakterisering af elektriske kredsløb, både analoge og digitale.
Nutidens (2014) digital storage-oscilloskop Digital storage-oscilloskop (DSO) kan (også) blive trigget til at tegne en graf/kurve netop én gang - og fastholde den digitalt og dermed vise kurven. Ydermere kan man få DSO til at sende det digitaliserede signal til en ringhukommelse - og stoppe et kort selvvalgt tidspunkt senere ved en trigge-hændelse. Resultatet er, at man kan se kurven et stykke tid før og efter trigge-hændelsen. Dette kan være særdeles nyttigt ved f.eks. fejlsøgning.
Digital storage-oscilloskop historisk
DSO funktion Siden 1990'erne har man kunne løse problemet med at fastholde signaler der kun indtræffer en enkelt eller få gange, med digital elektronik: Efter forstærkning måles signalet af en AD-konverter, som leverer hundredvis af måleresultater på digital form for hver gang strålen løber hen over skærmen. Alle resultaterne gemmes i ram-hukommelse, og herfra kan de sidenhen trækkes ud i samme rækkefølge gentagne gange. Ved hjælp af en DA-konverter bringes de digitale informationer tilbage på analog form, så det kan bruges til at styre lyspletten i lodret retning, og dermed gentage den samme kurve så længe det måtte ønskes.
Computerkraft i oscilloskopet Efter ram-hukommelsen og AD/DA-konverterne blev det næste skridt i udviklingen at tilføje en mikroprocessor; oscilloskopet bliver en art computerstyret måleinstrument med et væld af muligheder for f.eks. matematisk behandling af og analyse af måleresultaterne, programmering, Kommunikation med "normale" computere og meget andet. Pr. 2006 findes der oscilloskoper, som i virkeligheden er en komplet pc, udstyret med måle-hardware og "forklædt" som oscilloskop; de kan måle på adskillige signaler og derefter visualisere og analysere måleresultaterne på utallige måder — eller f.eks. sende dem i en email, hvis "oscilloskopet" er tilsluttet et datanet.
Funktioner og anvendelser
Beskrivelse Det grundlæggende oscilloskop, som vist på illustrationen, er typisk opdelt i fire sektioner: displayet, vertikale betjeninger, vandrette kontroller og udløserkontroller. Skærmen er normalt et CRT- eller LCD-panel, der er lagt ud med både vandrette og lodrette referencelinjer, der betegnes som graticule. Udover skærmen er de fleste skærmafsnit udstyret med tre grundlæggende betjeningselementer: en fokusknap, en intensitetsknap og en strålefinderknap. Den vertikale sektion styrer amplitude af det viste signal. Dette afsnit har en Volt-per-Division (Volts / Div) vælgerknap, en AC / DC / Ground selector og den lodrette (primære) indgang til instrumentet. Desuden er denne sektion typisk udstyret med den vertikale strålepositionsknap. Den vandrette sektion styrer tidsbasen eller "sweep" af instrumentet. Den primære kontrol er Sekunds-per-Division (Sec / Div) vælgerkontakt. Også inkluderet er en vandret indgang til at udforme dobbelt X-Y-akse signaler. Placering af flad stråleposition er placeret i dette afsnit. Udløsersektionen styrer starten af fejningen. Udløseren kan indstilles til genstart efter hvert feje automatisk, eller det kan konfigureres til at reagere på en intern eller ekstern begivenhed. Hovedkontrolerne i dette afsnit er kilde- og koblingsvælgerkontakterne. En ekstern triggerindgang (EXT-indgang) og niveaujustering vil også medtages. Ud over det primære instrument leveres de fleste oscilloskoper med en probe som vist. Sonden vil forbinde til en hvilken som helst indgang på enheden og har typisk en modstand, ofte oscilloskopets indgangsimpedans. Dette resulterer i en .1 (-10X) dæmpningsfaktor, men hjælper med at isolere den kapacitive belastning, der frembringes af probekablet fra signalet, der måles. Nogle prober har en switch, der tillader operatøren at omgå modstanden, når det er relevant.
Størrelse og bærbarhed De fleste moderne oscilloskoper er lette, bærbare instrumenter, der er kompakte nok til let at blive båret af en enkelt person. Ud over de bærbare enheder tilbyder markedet et antal miniature batteridrevne instrumenter til applikationer inden for felttjeneste. Oscilloskoper af laboratoriekvalitet, især ældre enheder, der bruger vakuumrør, er bænk-enheder eller kan monteres i dedikerede vogne. Oscilloskoper med specielle formål kan monteres i rackmonteret eller permanent monteret i brugerdefineret instrumenthus.
Indgange Signalet, som skal måles, tilføres en af indgangsstikkene, som normalt er en koaksial konnektor, såsom en BNC- eller UHF-type. Bindende indlæg eller bananpropper kan bruges til lavere frekvenser. Hvis signalkilden har sin koaksiale konnektor, anvendes der et simpelt koaksialkabel; Ellers anvendes et specialkabel kaldet en "scope probe", der leveres med oscilloskopet. I almindelighed er en åben ledningstestledning til forbindelse til det observerede punkt generelt ikke tilfredsstillende for rutinemæssig brug, og en sonde er nødvendig. Generelle oscilloskoper har sædvanligvis en inputimpedans på 1 megohm parallelt med en lille, men kendt kapacitans, såsom 20 picofarader. Dette tillader brugen af standardoscilloskopprober. Scopes til brug med meget høje frekvenser kan have 50 ohm indgange, som enten skal tilsluttes direkte til en 50 ohm signalkilde eller bruges med Z0 eller aktive sonder.
Prober Åbne ledninger (flyveledninger) vil oftest opsamle forstyrrelser, så de er ikke egnede til signaler med lavt niveau. Derudover har ledningerne en høj induktans, så de er ikke egnede til høje frekvenser. Brug af et skærmet kabel (det vil sige koaksialkabel) er bedre for lavniveau signaler. Koaksialkabel har også lavere induktans, men det har højere kapacitans: Et typisk 50 ohm kabel har ca. 90 pF/m. Følgelig vil en 1 meter direkte (1X) koaksial probe indlæse et kredsløb med en kapacitans på ca. 110 pF og en modstand på 1 megohm.
Typer og modeller Det følgende afsnit er et resumé af forskellige typer og modeller. For en detaljeret diskussion henvises til den anden artikel.
Katode-ray oscilloskop (CRO) Den tidligste og enkleste type oscilloskop bestod af et katodestrålerør, en vertikal forstærker, en tidsbase, en vandret forstærker og en strømforsyning. Disse kaldes nu "analoge" scopes for at skelne dem fra de "digitale" scopes, der blev almindelige i 1990'erne og 2000'erne. Analoge scopes omfatter ikke nødvendigvis et kalibreret referencegrid for størrelsesmåling af bølger, og de må muligvis ikke vise bølger i traditionel forstand af et linjestykke, der fejer fra venstre mod højre. I stedet kunne de bruges til signalanalyse ved at føje et referencesignal til en akse og signalet til at måle ind i den anden akse. For et oscillerende reference- og målesignal resulterer disse i et komplekst loopmønster benævnt en Lissajous-kurve. Kurvens form kan fortolkes for at identificere målesignalets egenskaber for referencesignalet og anvendes over et bredt spektrum af oscillationsfrekvenser.
Dual-beam oscilloskop Det dobbelstråle-analoge oscilloskop kan vise to signaler samtidigt. En speciel dual-beam CRT genererer og afbøjer to separate bjælker. Selvom multi-spor analoge oscilloskoper kan simulere en dual-beam display med chop og alternative sweeps, giver disse funktioner ikke samtidige displays. (Real-time digitale oscilloskoper tilbyder de samme fordele ved et dual-beam-oscilloskop, men de kræver ikke en dual-beam display.) Ulemperne ved dual-sporoscilloskopet er, at det ikke hurtigt kan skifte mellem sporene, og det kan ikke fange to hurtigt forbigående hændelser. For at undgå dette problem anvendes et dobbeltstråleoscilloskop.
Analog lagring oscilloskop Sporlager er en ekstra funktion tilgængelig på nogle analoge scopes; de brugte direkte visning opslag CRTs. Opbevaring gør det muligt at spore mønster, der normalt falder i en brøkdel af et sekund, for at forblive på skærmen i flere minutter eller længere. Et elektrisk kredsløb kan derefter bevidst aktiveres for at gemme og slette spor på skærmen.
Digitale oscilloskoper Mens analoge enheder bruger konstant varierende spændinger, anvender digitale enheder binære tal, som svarer til spændingsprøver. I tilfælde af digitale oscilloskoper anvendes en analog-til-digital-konverter (ADC) til at ændre de målte spændinger til digital information. Det digitale lagringsoscilloskop eller DSO for kort er nu den foretrukne type til de fleste industrielle applikationer, selvom hobbyister stadig bruger enkle analoge CRO'er. Den erstatter den elektrostatiske lagringsmetode, der anvendes i analoge lagringsområder med digital hukommelse, som kan lagre data så længe som nødvendigt uden nedbrydning og med ensartet lysstyrke. Det tillader også kompleks behandling af signalet med højhastighedstog til digital signalbehandling.
Mixed-signal oscilloskoper Et blandet signaloscilloskop (eller MSO) har to slags input, et lille antal analoge kanaler (typisk to eller fire) og et større antal digitale kanaler (typisk seksten). Det giver mulighed for præcist at tidskorrelere analoge og digitale kanaler, hvilket giver en klar fordel over et separat oscilloskop og logikanalysator. Normalt kan digitale kanaler grupperes og vises som en bus med hver busværdi, der vises nederst på displayet i hex eller binære. På de fleste MSO'er kan udløseren indstilles på tværs af både analoge og digitale kanaler.
Blandede domæne oscilloskoper I et blandet domæne-oscilloskop (MDO) har du en ekstra RF-indgangsport, der går ind i en spektrumanalysatordel. [Tvivlsomt - diskuter] Det forbinder disse traditionelt separate instrumenter, så du f.eks. Kan korrelere hændelser i tidsdomænet ( som en specifik seriel datapakke) med hændelser der sker i frekvensdomænet (som RF-transmissioner).
Håndholdte oscilloskoper Håndholdte oscilloskoper anvendes til mange test- og field service applikationer. I dag er et håndholdt oscilloskop normalt et digitalt samplingsoscilloskop ved hjælp af et flydende krystaldisplay. Mange håndholdte og bænkoscilloskoper har den jordreferencespænding, der er fælles for alle indgangskanaler. Hvis der anvendes mere end en målekanal på samme tid, skal alle indgangssignaler have samme spændingsreference, og den fælles standardreference er "jord". Hvis der ikke er nogen differentialforstærker eller ekstern signalisolator, er dette traditionelle stationære oscilloskop ikke egnet til flydende målinger. (Af og til bryder en oscilloskopbruger jordstiften i strømkablet i et bænk-toposcilloskop i et forsøg på at isolere det signal, der er almindeligt fra jordbunden. Denne praksis er upålidelig, da hele kabinettet af instrumentkabinet vil blive forbundet i kredsløbet. Da det også er en fare for at bryde en sikkerhedsbundsforbindelse, anbefaler instruktionsmanualerne stærkt denne praksis.)
Historie