Osnovni princip osciloskopa

Prikaz valnog oblika
Prema principu osciloskopskih cijevi, kada se istosmjerni napon primijeni na par otklonskih ploča, stvorit će se fiksni pomak svjetlosne točke na fluorescentnom ekranu, a veličina pomaka proporcionalna je primijenjenom istosmjernom naponu. Ako se dva istosmjerna napona dovedu istovremeno na vertikalnu i horizontalnu otklonsku ploču, položaj svjetlosne točke na fluorescentnom ekranu određen je pomakom u oba smjera.
Ako se sinusoidni izmjenični napon primijeni na par otklonskih ploča, svjetlosna točka na fluorescentnom ekranu će se pomicati kako se napon mijenja. Kada se sinusoidalni izmjenični napon primijeni na okomitu otklonsku ploču, u trenutku vremena t{{0}}, napon je Vo (nulta vrijednost), položaj svjetlosne točke na fluorescentnom ekranu je na koordinatnom početku 0, au trenutku vremena t=1 napon je V1 (pozitivna vrijednost). Svjetlosna točka na fluorescentnom ekranu je na 1 iznad koordinatnog ishodišta 0, a pomak je proporcionalan naponu V1; U trenutku t=2 napon je V2 (maksimalna pozitivna vrijednost), a svjetlosna točka na fluorescentnom ekranu je 2 točke iznad koordinatnog ishodišta 0. Udaljenost pomaka proporcionalna je naponu V2; Analogno tome, u svakom trenutku vremena t=3, t=4,..., t=8, položaji svjetlosnih točaka na fluorescentnom ekranu su redom 3, 4,. .., i 8 bodova. U drugom i trećem ciklusu izmjeničnog napona, prvi ciklus će se ponoviti. Ako je frekvencija sinusoidnog izmjeničnog napona primijenjenog na okomitu otklonsku ploču u ovom trenutku vrlo niska, samo između 1Hz i 2Hz, tada će se na fluorescentnom ekranu vidjeti pokretna svjetlosna točka. Trenutačna vrijednost otklona ove svjetlosne točke od koordinatnog ishodišta bit će proporcionalna trenutnoj vrijednosti napona primijenjenog na okomitu otklonsku ploču. Ako je frekvencija izmjeničnog napona primijenjena na okomitu otklonsku ploču iznad 10 Hz do 20 Hz, zbog fenomena naknadnog sjaja fluorescentnog zaslona i fenomena postojanosti vida ljudskog oka, ono što se vidi na fluorescentnom zaslonu nije točka koja pomiče se gore-dolje, ali okomita svijetla linija. Duljina svijetle linije ovisi o veličini sinusoidnog izmjeničnog napona od vrha do vrha kada je pojačanje okomitog pojačanja osciloskopa konstantno. Ako se sinusoidni izmjenični napon primijeni na vodoravnu otklonsku ploču, dogodit će se slična situacija, osim što se svjetlosna točka pomiče po vodoravnoj osi.
Ako se napon koji linearno varira s vremenom, poput napona zuba pile, primijeni na par otklonskih ploča, kako će se svjetlosna točka kretati na fluorescentnom ekranu? Kada postoji pilasti val napona na vodoravnoj otklonskoj ploči, u trenutku vremena t=0, napon je Vo (maksimalna negativna vrijednost), a svjetlosna točka na fluorescentnom ekranu je na početnom položaju ( na nultočki) s lijeve strane koordinatnog ishodišta, a udaljenost pomaka proporcionalna je naponu Vo; U trenutku vremena t=1 napon je V1 (negativan), a svjetlosna mrlja na fluorescentnom ekranu nalazi se u točki lijevo od koordinatnog ishodišta. Udaljenost pomaka proporcionalna je naponu V1; Analogno tome, u trenutku t=2, t=3, u svakom trenutku t=8, odgovarajući položaji svjetlosnih točaka na fluorescentnom ekranu su točke 2, 3,... , i 8. U trenutku t=8 napon pilastog vala skače s maksimalne pozitivne vrijednosti V8 na maksimalnu negativnu vrijednost Vo, a svjetlosna točka na fluorescentnom ekranu pomiče se izuzetno brzo s 8 ulijevo na početni položaj nula. Ako je napon zuba pile periodičan, prvi ciklus će se ponoviti u drugom, trećem,... ciklusu napona zuba pile. Ako je frekvencija napona pilastog vala primijenjenog na horizontalnu otklonsku ploču u ovom trenutku vrlo niska, samo 1 Hz do 2 Hz, svjetlosna točka će se vidjeti kako se jednoliko kreće od lijeve početne nulte točke do desne početne nulte točke na fluorescentnom ekranu, a tada će se svjetlosna točka iznimno brzo kretati od desne početne nulte točke do lijeve početne nulte točke. Taj se postupak naziva skeniranje. Kada se periodični napon zuba pile primijeni na horizontalnu os, skeniranje će se nastaviti u ciklusu. Trenutna vrijednost udaljenosti od svjetlosne točke do nulte točke početne pozicije bit će proporcionalna trenutnoj vrijednosti napona primijenjenog na otklonsku ploču. Ako je frekvencija napona pilastog vala primijenjenog na otklonsku ploču iznad 10Hz do 20Hz, zbog fenomena naknadnog sjaja fluorescentnog zaslona i fenomena postojanosti vida ljudskog oka, može se vidjeti vodoravna svijetla linija. Duljina vodoravne svijetle linije ovisi o vrijednosti napona pilastog vala kada je pojačanje horizontalnog pojačanja osciloskopa fiksno. Vrijednost napona pilastog vala proporcionalna je promjeni vremena, a pomak svjetlosne točke na fluorescentnom ekranu proporcionalan je vrijednosti napona, stoga vodoravne svijetle linije na fluorescentnom ekranu mogu predstavljati vremensku os. Svaki jednak segment na ovoj svijetloj liniji predstavlja jednako vremensko razdoblje.
Ako se izmjereni napon signala primijeni na okomitu otklonsku ploču, a napon skeniranja pilastog vala na horizontalnu otklonsku ploču, a frekvencija izmjerenog signalnog napona jednaka je frekvenciji napona skeniranja pilastog vala, periodična krivulja valnog oblika izmjerenog napona signala tijekom vremena bit će prikazan na fluorescentnom zaslonu. U slučaju kada svi drugi i treći ciklus izmjerenog periodičkog signala ponavljaju prvi ciklus, tragovi koje prati svjetlosna točka na fluorescentnom ekranu također se preklapaju sa tragovima koji su praćeni prvi put. Stoga je izmjereni napon signala prikazan na fluorescentnom ekranu stabilna krivulja valnog oblika koja se mijenja s vremenom.
Kako bi se stabilizirala grafika na fluorescentnom ekranu, frekvencija izmjerenog napona signala trebala bi održavati odnos cjelobrojnog omjera s frekvencijom napona pilastog vala, odnosno odnos sinkronizacije. Da bi se to postiglo, potrebno je kontinuirano podešavati frekvenciju pilastog napona kako bi se prilagodio promatranju različitih periodičnih signala na različitim frekvencijama. Drugo, zbog relativne nestabilnosti frekvencije mjerenog signala i frekvencije pilastog oscilacijskog signala, čak i ako je frekvencija pilastog napona privremeno podešena da bude integralni višekratnik frekvencije mjerenog signala, ne može zadržati graf je stabilan cijelo vrijeme. Stoga je osciloskop opremljen uređajem za sinkronizaciju. To jest, dodavanje signala sinkronizacije određenom dijelu strujnog kruga pilastog vala kako bi se potaknula sinkronizacija skeniranja. Za jednostavne osciloskope (kao što su domaći SB-10 osciloskopi, itd.) koji mogu generirati samo kontinuirano skeniranje (tj. generiranje kontinuiranih pilastih valova od ciklusa do ciklusa), potrebno je unijeti signal sinkronizacije povezan s frekvencijom promatrani signal u njihov krug za skeniranje, kada se frekvencija dodanog signala sinkronizacije približi frekvenciji autonomne oscilacije frekvencije pilastog vala (ili njezinog cijelog umnoška), frekvencija pilastog vala može se "uvući u sinkronizaciju" ili "zaključati". Za osciloskope (kao što su domaći ST-16 osciloskopi, SBT-5 sinkroni osciloskopi, SR-8 dual trace osciloskopi itd.) koji imaju funkciju čekanja na skeniranje (tj. ne generiraju pilaste valove u uobičajeno vrijeme, već samo generiraju pilaste valove za jedno skeniranje kada stigne signal koji se ispituje), potrebno je unijeti signal okidača koji se odnosi na signal koji se ispituje na njihovom krugu za skeniranje kako bi se tijesno koordinirao proces skeniranja sa signalom koji se testira. Na ovaj način, sve dok je prema potrebi odabran odgovarajući signal sinkronizacije ili signal okidača, bilo koji proces koji se proučava može se sinkronizirati s frekvencijom skeniranja pilastog vala.