กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 11 นาที

ออสซิลโลสโคป

ออ สซิลโลสโคป (เดิมเรียกว่า ออสซิลโลก ราฟ หรือ เรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า สโคป หรือ โอ-สโคป ) เป็น เครื่องมือทดสอบอิเล็กทรอนิกส์ ชนิดหนึ่งที่แสดง แรงดัน ไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง...

ออสซิลโลสโคป

เครื่อง ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกพกพา รุ่น 475A จาก Tektronixซึ่งเป็นเครื่องมือทั่วไปในช่วงปลายทศวรรษ 1970
เมื่อประกอบออสซิลโลสโคปแบบหลอดรังสีแคโทด ปลายด้านซ้ายที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสจะเป็นหน้าจอสีฟ้าในอุปกรณ์ส่วนบน
ภาพแสดงตัวอย่างทั่วไปของออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกที่วัด สัญญาณคลื่น ไซน์ความถี่ 10  kHzจากตารางบนหน้าจอร่วมกับพารามิเตอร์ที่ผู้ใช้ตั้งค่าไว้ซึ่งแสดงอยู่ที่ขอบด้านบนของจอแสดงผล ผู้ใช้สามารถคำนวณความถี่และแรงดันของสัญญาณที่วัดได้ ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลสมัยใหม่จะตั้งค่าพารามิเตอร์การวัดและคำนวณ/แสดงค่าสัญญาณโดยอัตโนมัติ

ออสซิลโลสโคป (เดิมเรียกว่าออสซิลโลก ราฟ หรือ เรียกอย่างไม่เป็นทางการว่าสโคปหรือโอ-สโคป ) เป็น เครื่องมือทดสอบอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่แสดงแรงดัน ไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง ของสัญญาณหนึ่งหรือหลายสัญญาณเป็นฟังก์ชันของเวลาในรูปแบบกราฟิก จุดประสงค์หลักคือการเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับสัญญาณไฟฟ้าเพื่อการแก้ไขข้อบกพร่อง การวิเคราะห์ หรือการกำหนดลักษณะเฉพาะ รูปคลื่นที่แสดงสามารถนำมาวิเคราะห์คุณสมบัติต่างๆ เช่น แอ มพลิจูด ความถี่เวลาเพิ่มขึ้นช่วงเวลาการบิดเบือนและอื่นๆ เดิมที การคำนวณค่าเหล่านี้จำเป็นต้องวัดรูปคลื่นด้วยตนเองเทียบกับมาตราส่วนที่สร้างขึ้นในหน้าจอของเครื่องมือ[ 1 ]เครื่องมือดิจิทัลสมัยใหม่สามารถคำนวณและแสดงคุณสมบัติเหล่านี้ได้โดยตรง

ออสซิลโลสโคปถูกนำไปใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม ชีวการแพทย์ ยานยนต์ และอุตสาหกรรมโทรคมนาคม เครื่องมืออเนกประสงค์ใช้สำหรับการบำรุงรักษาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และงานในห้องปฏิบัติการ ส่วนออสซิลโลสโคปเฉพาะทางอาจใช้ในการวิเคราะห์ระบบจุดระเบิด ของรถยนต์ หรือแสดงรูปคลื่นการเต้นของหัวใจในรูปแบบคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG)เป็นต้น

ประวัติศาสตร์

การแสดงภาพแรงดันไฟฟ้าความเร็วสูงในยุคแรกๆ ทำได้ด้วยออสซิลโลกราฟแบบ อิเล็กโทรแมคคานิกส์ [ 2 ] [ 3 ]ซึ่งคิดค้นโดยAndré Blondel ในปี พ.ศ. 2436 เครื่องมือเหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าความเร็วสูง แต่มีการตอบสนองความถี่ในระดับกิโลเฮิร์ตซ์เดียว และถูกแทนที่ด้วยออสซิลโลสโคปซึ่งใช้หลอดรังสีแคโทด (CRT) เป็นองค์ประกอบในการแสดงผล

หลอดBraunซึ่งเป็น CRT รุ่นแรก เป็นที่รู้จักในปี 1897 และในปี 1899 Jonathan Zenneckได้ติดตั้งแผ่นสร้างลำแสงและสนามแม่เหล็กเพื่อเบี่ยงเบนร่องรอย และนี่เป็นพื้นฐานของ CRT [ 4 ] CRT รุ่นแรกๆ ได้ถูกนำไปใช้ในการทดลองวัดในห้องปฏิบัติการตั้งแต่ช่วงปี 1920 แต่ประสบปัญหาเรื่องความไม่เสถียรของสุญญากาศและตัวปล่อยแคโทดV. K. Zworykinได้อธิบายถึง CRT สุญญากาศสูงที่ปิดผนึกถาวรพร้อมตัวปล่อยเทอร์มิออนิกในปี 1931 ส่วนประกอบที่เสถียรและทำซ้ำได้นี้ทำให้General Radioสามารถผลิตออสซิลโลสโคปที่สามารถใช้งานได้นอกห้องปฏิบัติการ[ 1 ]

หลังสงครามโลกครั้งที่สองชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ส่วนเกินกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการฟื้นฟูบริษัทHeathkit Corporationและชุดประกอบออสซิลโลสโคปราคา 50 ดอลลาร์ที่ทำจากชิ้นส่วนเหล่านั้นก็พิสูจน์ให้เห็นถึงความสำเร็จครั้งแรกในตลาด

คุณสมบัติและการใช้งาน

แผงด้านหน้าออสซิลโลสโคปมาตรฐาน
ออสซิลโลสโคปแสดงร่องรอยสัญญาณพร้อมอินพุตและตัวควบคุมมาตรฐาน

โดยทั่วไปแล้ว ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกจะแบ่งออกเป็นสี่ส่วน ได้แก่ ส่วนแสดงผล ส่วนควบคุมแนวตั้ง ส่วนควบคุมแนวนอน และส่วนควบคุมทริกเกอร์ ส่วนแสดงผลมักจะเป็นจอ CRT ที่มีเส้นอ้างอิงแนวนอนและแนวตั้งเรียกว่าเส้นตาราง (graticule ) นอกจากนี้ จอ CRT ยังมีส่วนควบคุมสำหรับการโฟกัส ความเข้มแสง และการค้นหาลำแสงด้วย

ส่วนแนวตั้งทำหน้าที่ควบคุมความแรงของสัญญาณที่แสดง ส่วนนี้มีปุ่มเลือกหน่วยโวลต์ต่อช่อง (Volts/Div) สวิตช์เลือก AC/DC/Ground และช่องรับสัญญาณแนวตั้ง (หลัก) สำหรับเครื่องมือ นอกจากนี้ โดยทั่วไปแล้วส่วนนี้จะมีปุ่มปรับตำแหน่งลำแสงแนวตั้งด้วย

ส่วนแนวนอนทำหน้าที่ควบคุมฐานเวลาหรือการกวาดความถี่ของเครื่องมือ การควบคุมหลักคือสวิตช์เลือกวินาทีต่อช่อง (Sec/Div) นอกจากนี้ยังมีช่องรับสัญญาณแนวนอนสำหรับพล็อตสัญญาณแกน XY คู่ โดยทั่วไปแล้วปุ่มปรับตำแหน่งลำแสงแนวนอนจะอยู่ในส่วนนี้

ส่วนทริกเกอร์ควบคุมเหตุการณ์เริ่มต้นของการสแกน สามารถตั้งค่าทริกเกอร์ให้เริ่มต้นใหม่โดยอัตโนมัติหลังจากแต่ละการสแกน หรือสามารถกำหนดค่าให้ตอบสนองต่อเหตุการณ์ภายในหรือภายนอกได้ ส่วนควบคุมหลักในส่วนนี้ได้แก่ สวิตช์เลือกแหล่งสัญญาณและตัวเชื่อมต่อ รวมถึงอินพุตทริกเกอร์ภายนอก (EXT Input) และการปรับระดับเสียง

นอกจากเครื่องมือพื้นฐานแล้ว ออสซิลโลสโคปส่วนใหญ่ยังมาพร้อมกับโพรบ โพรบจะเชื่อมต่อกับอินพุตใดๆ บนเครื่องมือ และโดยทั่วไปจะมีตัวต้านทานที่มีค่าเป็นสิบเท่าของอิมพีแดนซ์อินพุต ของออสซิลโลสโคป ส่งผลให้มีปัจจัยการลดทอน 0.1 (‑10×) ซึ่งช่วยแยกโหลดความจุที่เกิดจากสายเคเบิลของโพรบออกจากสัญญาณที่กำลังวัด โพรบบางตัวมีสวิตช์ที่อนุญาตให้ผู้ใช้งานบายพาสตัวต้านทานได้เมื่อเหมาะสม[ 1 ]

ขนาดและความสะดวกในการพกพา

ออสซิลโลสโคปสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีน้ำหนักเบา พกพาสะดวก และมีขนาดกะทัดรัดพอที่คนคนเดียวจะพกพาได้ นอกจากรุ่นพกพาแล้ว ในตลาดยังมีเครื่องมือขนาดเล็กที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่สำหรับงานภาคสนามอีกด้วย ออสซิลโลสโคปสำหรับห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะรุ่นเก่าที่ใช้หลอดสุญญากาศมักจะเป็นอุปกรณ์ตั้งโต๊ะหรือติดตั้งบนรถเข็นเฉพาะ ออสซิลโลสโคปสำหรับงานเฉพาะทางอาจติดตั้งบนแร็คหรือติดตั้งถาวรในตัวเรือนเครื่องมือที่ออกแบบเอง

ข้อมูลนำเข้า

สัญญาณที่จะวัดจะถูกป้อนเข้าที่ขั้วต่ออินพุตตัวใดตัวหนึ่ง ซึ่งโดยปกติจะเป็นขั้วต่อโคแอกเชียล เช่นBNC หรือ UHF อาจใช้ ขั้ว ต่อแบบขันน็อตหรือปลั๊กกล้วย สำหรับความถี่ต่ำ หากแหล่งสัญญาณมีขั้วต่อโคแอกเชียลของตัวเอง ก็ จะใช้สายโคแอกเชียล ธรรมดา มิฉะนั้น จะใช้สายเฉพาะที่เรียกว่า " โพรบออสซิโลสโคป " ซึ่งมาพร้อมกับออสซิโลสโคป โดยทั่วไป สำหรับการใช้งานทั่วไป สายทดสอบแบบเปิดสำหรับเชื่อมต่อกับจุดที่กำลังสังเกตนั้นไม่เพียงพอ และโดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องใช้โพรบ ออสซิโลสโคปอเนกประสงค์มักมีอิมพีแดนซ์อินพุต 1  เมกะโอห์มขนานกับความจุขนาดเล็กแต่ทราบค่า เช่น 20 พิโคฟารัด[ 5 ]ซึ่งช่วยให้สามารถใช้โพรบออสซิโลสโคปมาตรฐานได้[ 6 ]ออสซิโลสโคปสำหรับใช้กับความถี่สูงมากอาจมีอินพุต 50 Ω จะต้องเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งสัญญาณ 50 Ω หรือใช้กับโพรบ Z 0หรือโพรบแอคทีฟ

อินพุตที่ใช้งานไม่บ่อยนัก ได้แก่ อินพุตหนึ่ง (หรือสอง) สำหรับกระตุ้นการกวาด การเบี่ยงเบนในแนวนอนสำหรับจอแสดงผลโหมด X-Y และการเพิ่ม/ลดความสว่างของเส้นกราฟ ซึ่งบางครั้งเรียกว่าอินพุตแกน Z

โพรบ

สายวัดแบบเปิด (สายลอย) มีแนวโน้มที่จะรับสัญญาณรบกวนได้ง่าย ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับสัญญาณระดับต่ำ นอกจากนี้ สายเหล่านี้ยังมีค่าความเหนี่ยวนำสูง จึงไม่เหมาะสำหรับความถี่สูง การใช้สายเคเบิลหุ้มฉนวน (เช่น สายโคแอกเซียล) จะดีกว่าสำหรับสัญญาณระดับต่ำ สายโคแอกเซียลยังมีค่าความเหนี่ยวนำต่ำกว่า แต่มีค่าความจุสูงกว่า โดยทั่วไปแล้ว สาย 50 โอห์มจะมีค่าความจุประมาณ 90 pF ต่อเมตร ดังนั้น โพรบโคแอกเซียลแบบตรง (1×) ยาวหนึ่งเมตร จะโหลดวงจรที่มีค่าความจุประมาณ 110 pF และความต้านทาน 1 เมกะโอห์ม

เพื่อลดภาระให้น้อยที่สุด จึงใช้โพรบแบบลดทอนสัญญาณ (เช่น โพรบ 10 เท่า) โพรบทั่วไปใช้ตัวต้านทานอนุกรม 9 เมกะโอห์ม ต่อขนานกับ ตัวเก็บ ประจุ ค่าต่ำ เพื่อสร้างตัวแบ่งแรงดันแบบ RC ที่ชดเชยด้วยความจุของสายเคเบิลและอินพุตของออสซิโลสโคป ค่าคงที่เวลา RC จะถูกปรับให้เข้ากัน ตัวอย่างเช่น ตัวต้านทานอนุกรม 9 เมกะโอห์ม ต่อขนานกับตัวเก็บประจุ 12.2 pF สำหรับค่าคงที่เวลา 110 ไมโครวินาที ความจุของสายเคเบิล 90 pF ต่อขนานกับอินพุตของออสซิโลสโคป 20 pF และ 1 เมกะโอห์ม (ความจุรวม 110 pF) ก็ให้ค่าคงที่เวลา 110 ไมโครวินาทีเช่นกัน ในทางปฏิบัติ จะมีการปรับเพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถปรับค่าคงที่เวลาความถี่ต่ำให้ตรงกันได้อย่างแม่นยำ (เรียกว่าการชดเชยโพรบ) การปรับค่าคงที่เวลาให้ตรงกันจะทำให้การลดทอนสัญญาณไม่ขึ้นอยู่กับความถี่ ที่ความถี่ต่ำ (ซึ่งความต้านทานของRน้อยกว่าค่าความเหนี่ยวนำของC มาก ) วงจรจะมีลักษณะเหมือนตัวแบ่งแรงดันแบบตัวต้านทาน ที่ความถี่สูง (ความต้านทานมากกว่ารีแอกแทนซ์มาก) วงจรจะมีลักษณะเหมือนตัวแบ่งคาปาซิเตอร์[ 7 ]

ผลลัพธ์คือโพรบชดเชยความถี่สำหรับความถี่ปานกลาง โดยมีโหลดประมาณ 10 เมกะโอห์มต่อขนานกับ 12 pF โพรบดังกล่าวเป็นการปรับปรุง แต่ทำงานได้ไม่ดีเมื่อช่วงเวลาลดลงเหลือเพียงไม่กี่เท่าของเวลาการส่งผ่านสายเคเบิลหรือน้อยกว่านั้น (โดยทั่วไปเวลาการส่งผ่านคือ 5 ns) ในช่วงเวลาดังกล่าว สายเคเบิลจะมีลักษณะเหมือนอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ และการสะท้อนจากความไม่ตรงกันของสายส่งที่อินพุตของออสซิโลสโคปและโพรบทำให้เกิดการสั่น[ 8 ]โพรบออสซิโลสสมัยใหม่ใช้สายส่งที่มีการสูญเสียความจุต่ำและเครือข่ายการปรับรูปความถี่ที่ซับซ้อนเพื่อให้โพรบ 10 เท่าทำงานได้ดีที่ความถี่หลายร้อยเมกะเฮิร์ตซ์ ดังนั้นจึงมีการปรับแต่งอื่นๆ เพื่อให้การชดเชยเสร็จสมบูรณ์[ 9 ] [ 10 ]

หัววัดที่มีอัตราส่วนการลดทอน 10:1 เป็นแบบที่พบได้บ่อยที่สุด สำหรับสัญญาณขนาดใหญ่ (และการโหลดความจุที่น้อยลงเล็กน้อย) อาจใช้หัววัด 100:1 ได้ นอกจากนี้ยังมีหัววัดที่มีสวิตช์สำหรับเลือกอัตราส่วน 10:1 หรือแบบตรง (1:1) แต่การตั้งค่าแบบหลังจะมีค่าความจุสูง (หลายสิบ pF) ที่ปลายหัววัด เนื่องจากความจุของสายเคเบิลทั้งหมดจะเชื่อมต่อโดยตรง

ออสซิลโลสโคปส่วนใหญ่มีฟังก์ชันแสดงค่าตัวลดทอนสัญญาณของโพรบ ซึ่งจะแสดงค่าความไวที่ปลายโพรบอย่างแท้จริง ในอดีต วงจรตรวจจับอัตโนมัติบางวงจรใช้หลอดไฟแสดงสถานะที่อยู่ด้านหลังหน้าต่างโปร่งแสงบนแผงควบคุมเพื่อส่องสว่างส่วนต่างๆ ของมาตราส่วนความไว ในการทำเช่นนั้น ขั้วต่อโพรบ (BNC ที่ดัดแปลงแล้ว) จะมีหน้าสัมผัสพิเศษเพื่อกำหนดค่าการลดทอนของโพรบ (ค่าตัวต้านทานค่าหนึ่งที่ต่อกับกราวด์จะ "เข้ารหัส" ค่าการลดทอน) เนื่องจากโพรบสึกหรอ และเนื่องจากวงจรตรวจจับอัตโนมัติไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้ระหว่างออสซิลโลสโคปต่างยี่ห้อ การตั้งค่ามาตราส่วนโพรบแบบตรวจจับอัตโนมัติจึงไม่แม่นยำเสมอไป ในทำนองเดียวกัน การตั้งค่าตัวลดทอนโพรบด้วยตนเองก็มีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดจากผู้ใช้ได้การตั้งค่ามาตราส่วนโพรบไม่ถูกต้องเป็นข้อผิดพลาดที่พบบ่อย และทำให้ค่าที่อ่านได้คลาดเคลื่อนไปถึง 10 เท่า

หัววัดแรงดันสูงพิเศษจะสร้างตัวลดทอนแบบชดเชยที่อินพุตของออสซิลโลสโคป หัววัดเหล่านี้มีขนาดใหญ่ และบางรุ่นจำเป็นต้องเติมของเหลวฟลูออโรคาร์บอน ที่ระเหยง่ายลงในกระป๋องที่ล้อมรอบตัวต้านทานอนุกรม เพื่อไล่อากาศ ปลายด้านออสซิลโลสโคปมีกล่องที่มีการปรับแต่งรูปคลื่นหลายแบบ เพื่อความปลอดภัย แผ่นกั้นจะช่วยป้องกันนิ้วของผู้ใช้ไม่ให้สัมผัสจุดที่กำลังตรวจสอบ แรงดันสูงสุดอยู่ในช่วงหลายสิบกิโลโวลต์ (การสังเกตการเปลี่ยนแปลงแรงดันสูงสามารถสร้างรูปคลื่นแบบขั้นบันไดที่มีขั้นต่างๆ กันในแต่ละรอบ จนกว่าปลายหัววัดจะสัมผัส ก่อนหน้านั้น ประกายไฟเล็กๆ จะชาร์จปลายหัววัด และความจุของมันจะกักเก็บแรงดันไว้ (วงจรเปิด) เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ประกายไฟเล็กๆ อีกครั้งจะชาร์จปลายหัววัดต่อไป)

นอกจากนี้ยังมีโพรบวัดกระแสไฟฟ้า ซึ่งมีแกนที่ล้อมรอบตัวนำที่นำกระแสไฟฟ้าที่ต้องการตรวจสอบ โพรบแบบหนึ่งมีรูสำหรับตัวนำ และต้องสอดสายไฟผ่านรูนั้นสำหรับการติดตั้งแบบกึ่งถาวรหรือถาวร อย่างไรก็ตาม โพรบแบบอื่นที่ใช้สำหรับการทดสอบชั่วคราว มีแกนสองส่วนที่สามารถหนีบรอบสายไฟได้ ภายในโพรบจะมีขดลวดพันรอบแกนซึ่งให้กระแสไฟฟ้าไปยังโหลดที่เหมาะสม และแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมโหลดนั้นจะเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้า โพรบประเภทนี้ตรวจจับได้เฉพาะกระแสสลับเท่านั้น

หัววัดที่ซับซ้อนกว่านั้นจะมี เซ็นเซอร์ วัดสนามแม่เหล็ก ( เซ็นเซอร์ ฮอลล์เอฟเฟกต์ ) อยู่ในวงจรแม่เหล็กหัววัดเชื่อมต่อกับตัวขยายสัญญาณ ซึ่งจะป้อนกระแสไฟฟ้า (ความถี่ต่ำ) เข้าไปในขดลวดเพื่อหักล้างสนามแม่เหล็กที่ตรวจจับได้ ขนาดของกระแสไฟฟ้าจะให้ส่วนความถี่ต่ำของรูปคลื่นกระแสไฟฟ้า ลงไปจนถึงกระแสตรง ขดลวดยังคงตรวจจับความถี่สูงได้ มีวงจรรวมสัญญาณคล้ายกับวงจรครอสโอเวอร์ของลำโพง

แผงควบคุมด้านหน้า

การควบคุมโฟกัส

ตัวควบคุมนี้ใช้ปรับโฟกัสของจอ CRT เพื่อให้ได้ภาพที่คมชัดและมีรายละเอียดมากที่สุด ในทางปฏิบัติ จำเป็นต้องปรับโฟกัสเล็กน้อยเมื่อสังเกตสัญญาณที่แตกต่างกันมาก ดังนั้นจึงต้องเป็นตัวควบคุมภายนอก ตัวควบคุมนี้จะปรับแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขั้วบวกปรับโฟกัสภายในจอ CRT จอแสดงผลแบบแบนไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมนี้

การควบคุมความเข้มข้น

ฟังก์ชันนี้จะปรับความสว่างของเส้นกราฟ เส้นกราฟที่เคลื่อนที่ช้าบนออสซิลโลสโคปแบบ CRT ต้องการความสว่างน้อยกว่า และเส้นกราฟที่เคลื่อนที่เร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่ได้แสดงซ้ำบ่อย จะต้องการความสว่างมากกว่า อย่างไรก็ตาม บนจอแบน ความสว่างของเส้นกราฟแทบจะไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วในการสแกน เนื่องจากกระบวนการประมวลผลสัญญาณภายในจะสร้างภาพแสดงผลจากข้อมูลดิจิทัลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สายตาเอียง

ปุ่มควบคุมนี้อาจเรียกว่า "รูปร่าง" หรือ "รูปร่างจุด" ก็ได้ มันจะปรับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกสุดท้ายของ CRT (อยู่ติดกับแผ่นเบี่ยงเบน Y ทันที) สำหรับจุดวงกลม ขั้วบวกสุดท้ายจะต้องมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับแผ่น Y ทั้งสองแผ่น (สำหรับจุดที่อยู่ตรงกลาง แรงดันไฟฟ้าของแผ่น Y ต้องเท่ากัน) ถ้าขั้วบวกมีศักย์ไฟฟ้าสูงขึ้น จุดจะกลายเป็นรูปวงรีในระนาบ X เนื่องจากแผ่น Y ที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าจะผลักลำแสงออกไป ถ้าขั้วบวกมีศักย์ไฟฟ้าต่ำลง จุดจะกลายเป็นรูปวงรีในระนาบ Y เนื่องจากแผ่น Y ที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าจะดึงดูดลำแสงเข้ามา ปุ่มควบคุมนี้อาจไม่มีในออสซิลโลสโคปแบบง่ายๆ หรืออาจเป็นปุ่มควบคุมภายในก็ได้ ไม่จำเป็นต้องใช้กับจอแสดงผลแบบแบน

ตัวค้นหาลำแสง

ออสซิลโลสโคปสมัยใหม่มีแอมพลิฟายเออร์การเบี่ยงเบนแบบต่อตรง ซึ่งหมายความว่าเส้นกราฟอาจเบี่ยงเบนออกนอกจอได้ นอกจากนี้ลำแสงอาจถูกปิดกั้นโดยที่ผู้ใช้งานไม่รู้ตัว เพื่อช่วยให้ภาพกลับมามองเห็นได้ วงจรค้นหาลำแสงจะยกเลิกการปิดกั้นใดๆ และจำกัดการเบี่ยงเบนของลำแสงให้อยู่ในส่วนที่มองเห็นได้ของหน้าจอ วงจรค้นหาลำแสงมักทำให้เส้นกราฟบิดเบี้ยวขณะทำงาน

เส้นตาราง

เส้นตารางแสดงค่า (graticule) คือเส้นตารางที่ใช้เป็นเครื่องหมายอ้างอิงสำหรับการวัดกราฟที่แสดง เส้นเหล่านี้ไม่ว่าจะอยู่บนหน้าจอโดยตรงหรือบนแผ่นกรองพลาสติกที่ถอดได้ มักจะประกอบด้วยตารางขนาด 1 เซนติเมตร โดยมีขีดบอกค่าที่ถี่กว่า (มักจะอยู่ที่ 2 มิลลิเมตร) บนแกนแนวตั้งและแนวนอนตรงกลาง โดยทั่วไปแล้วจะเห็นส่วนแบ่งหลักสิบส่วนแบ่งบนหน้าจอ จำนวนส่วนแบ่งหลักในแนวตั้งจะแตกต่างกันไป การเปรียบเทียบเส้นตารางกับรูปคลื่นทำให้สามารถวัดได้ทั้งแรงดันไฟฟ้า (แกนแนวตั้ง) และเวลา (แกนแนวนอน) นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดความถี่ได้โดยการวัดคาบของรูปคลื่นและคำนวณค่าผกผันของมัน

ในออสซิลโลสโคปแบบ CRT รุ่นเก่าและราคาถูก เส้นบอกตำแหน่งจะเป็นแผ่นพลาสติก มักจะมีเครื่องหมายกระจายแสงและหลอดไฟซ่อนอยู่ที่ขอบของเส้นบอกตำแหน่ง หลอดไฟเหล่านี้มีตัวควบคุมความสว่าง เครื่องมือที่มีราคาสูงกว่าจะมีเส้นบอกตำแหน่งอยู่ด้านในของจอ CRT เพื่อกำจัดข้อผิดพลาดจากพาราแลกซ์ เครื่องมือ ที่ดีกว่านั้นยังมีไฟส่องสว่างที่ขอบที่ปรับได้พร้อมเครื่องหมายกระจายแสง (เครื่องหมายกระจายแสงจะปรากฏสว่าง) อย่างไรก็ตาม ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลจะสร้างเครื่องหมายเส้นบอกตำแหน่งบนหน้าจอแสดงผลในลักษณะเดียวกับเส้นกราฟ

เส้นบอกระยะภายนอกยังช่วยปกป้องหน้าจอกระจกของจอ CRT จากการกระแทกโดยไม่ตั้งใจ ออสซิลโลสโคป CRT บางรุ่นที่มีเส้นบอกระยะภายในจะมีแผ่นพลาสติกสีทึบที่ไม่มีเครื่องหมายใดๆ มาช่วยกรองแสงเพื่อเพิ่มความคมชัดของเส้นกราฟ และยังช่วยปกป้องแผ่นหน้าของจอ CRT อีกด้วย

ความแม่นยำและความละเอียดของการวัดโดยใช้เส้นบอกระยะค่อนข้างจำกัด เครื่องมือที่ดีกว่าบางครั้งจะมีเครื่องหมายสว่างที่เคลื่อนที่ได้บนเส้นบอกระยะ ซึ่งช่วยให้วงจรภายในสามารถทำการวัดได้อย่างละเอียดมากขึ้น

ทั้งค่าความไวในแนวตั้งที่ปรับเทียบแล้วและค่าเวลาในแนวนอนที่ปรับเทียบแล้วถูกตั้งค่าเป็น ขั้นละ 1 – 2 – 5 – 10ขั้น อย่างไรก็ตาม การตั้งค่าแบบนี้ทำให้การตีความการแบ่งย่อยเล็กๆ น้อยๆ เกิดความยุ่งยากขึ้นได้

ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลสร้างเส้นบอกระยะแบบดิจิทัล ดังนั้นจึงสามารถปรับมาตราส่วน ระยะห่าง ฯลฯ ของเส้นบอกระยะได้ และความแม่นยำในการอ่านค่าอาจดีขึ้น

การควบคุมฐานเวลา

แบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงผลกระทบของการเพิ่มหน่วยเวลา/ช่วงเวลา

ปุ่มเหล่านี้ใช้สำหรับเลือกความเร็วในแนวนอนของจุดบนจอ CRT ขณะสร้างเส้นกราฟ ซึ่งกระบวนการนี้โดยทั่วไปเรียกว่าการกวาด (sweep) ในออสซิลโลสโคปสมัยใหม่เกือบทุกรุ่น ยกเว้นรุ่นราคาถูกที่สุด ความเร็วในการกวาดสามารถเลือกและปรับเทียบได้ในหน่วยเวลาต่อช่องแบ่งหลักของเส้นกราฟ โดยทั่วไปจะมีช่วงความเร็วในการกวาดที่ค่อนข้างกว้าง ตั้งแต่ไม่กี่วินาทีไปจนถึงเร็วถึงระดับพิโควินาที (ในรุ่นที่เร็วที่สุด) ต่อช่องแบ่ง โดยปกติแล้ว ปุ่มควบคุมแบบปรับได้ต่อเนื่อง (มักเป็นปุ่มหมุนอยู่ด้านหน้าปุ่มเลือกความเร็วที่ปรับเทียบแล้ว) จะให้ความเร็วที่ไม่ได้รับการปรับเทียบ ซึ่งโดยทั่วไปจะช้ากว่าความเร็วที่ปรับเทียบแล้ว ปุ่มควบคุมนี้ให้ช่วงที่กว้างกว่าขั้นตอนการปรับเทียบเล็กน้อย ทำให้สามารถเลือกความเร็วใดๆ ก็ได้ระหว่างขั้นตอนเหล่านั้น

การควบคุมการหน่วงเวลา

ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกระดับสูงบางรุ่นมีปุ่มควบคุมการหน่วงเวลา (Holdoff) ปุ่มนี้จะกำหนดเวลาหลังจากสัญญาณทริกเกอร์ ซึ่งวงจรการสแกนจะไม่สามารถถูกทริกเกอร์ซ้ำได้อีก ช่วยให้การแสดงผลเหตุการณ์ซ้ำๆ มีความเสถียรมากขึ้น ในกรณีที่สัญญาณทริกเกอร์บางอย่างทำให้การแสดงผลสับสน โดยปกติแล้วจะตั้งค่าไว้ที่ค่าต่ำสุด เพราะเวลาที่นานขึ้นจะลดจำนวนการสแกนต่อวินาที ทำให้เส้นกราฟจางลง ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่หัวข้อ Holdoff

การควบคุมความไวในแนวตั้ง การเชื่อมต่อ และขั้ว

เพื่อรองรับแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุตที่หลากหลาย สวิตช์จะใช้เลือกความไวในการปรับเทียบการเบี่ยงเบนในแนวตั้ง ส่วนควบคุมอีกตัวหนึ่ง ซึ่งมักอยู่ด้านหน้าปุ่มเลือกการปรับเทียบ จะให้ความไวที่เปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องในช่วงจำกัด ตั้งแต่การตั้งค่าที่ปรับเทียบแล้วไปจนถึงการตั้งค่าที่มีความไวน้อยกว่า

โดยทั่วไป สัญญาณที่สังเกตได้มักจะมีค่าชดเชยด้วยส่วนประกอบคงที่ และมีเพียงการเปลี่ยนแปลงเท่านั้นที่น่าสนใจ สวิตช์การเชื่อมต่ออินพุตในตำแหน่ง "AC" จะเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรมกับอินพุต ซึ่งจะบล็อกสัญญาณความถี่ต่ำและกระแสตรง อย่างไรก็ตาม เมื่อสัญญาณมีค่าชดเชยคงที่ที่น่าสนใจ หรือเปลี่ยนแปลงช้าๆ ผู้ใช้มักจะเลือกการเชื่อมต่อแบบ "DC" ซึ่งจะข้ามตัวเก็บประจุดังกล่าวไป ออสซิลโลสโคปส่วนใหญ่มีตัวเลือกอินพุต DC เพื่อความสะดวกในการดูว่าแรงดันไฟฟ้าศูนย์โวลต์ปรากฏอยู่ที่ใดบนหน้าจอ ออสซิลโลสโคปหลายตัวมีสวิตช์ตำแหน่งที่สาม (โดยปกติจะมีป้ายกำกับว่า "GND" สำหรับกราวด์) ซึ่งจะตัดการเชื่อมต่ออินพุตและต่อลงกราวด์ ในกรณีนี้ ผู้ใช้มักจะจัดตำแหน่งเส้นกราฟให้อยู่ตรงกลางด้วยปุ่มควบคุมตำแหน่งแนวตั้ง

ออสซิลโลสโคปที่ดีกว่าจะมีตัวเลือกขั้วสัญญาณ โดยปกติแล้ว สัญญาณบวกจะทำให้เส้นกราฟเคลื่อนที่ขึ้น แต่ตัวเลือกขั้วสัญญาณนี้จะมีตัวเลือก "กลับขั้ว" ซึ่งสัญญาณบวกจะทำให้เส้นกราฟเคลื่อนที่ลง

การควบคุมตำแหน่งแนวตั้ง

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของตำแหน่งแนวตั้งyที่เปลี่ยนแปลงไปตามรูปคลื่นไซน์

ตัวควบคุมตำแหน่งแนวตั้งจะเลื่อนเส้นกราฟที่แสดงทั้งหมดขึ้นและลง ใช้สำหรับตั้งเส้นกราฟที่ไม่มีสัญญาณอินพุตให้อยู่ตรงกลางของตารางอย่างแม่นยำ แต่ยังอนุญาตให้เลื่อนขึ้นลงในแนวตั้งได้ในปริมาณที่จำกัด ด้วยการเชื่อมต่อโดยตรง การปรับตัวควบคุมนี้สามารถชดเชยส่วนประกอบ DC ที่จำกัดของสัญญาณอินพุตได้

การควบคุมความไวในแนวนอน

ปุ่มควบคุมนี้มีเฉพาะในออสซิลโลสโคปที่มีฟังก์ชันซับซ้อนกว่าเท่านั้น โดยจะให้ความไวในการรับสัญญาณแนวนอนจากภายนอกที่ปรับได้ ปุ่มนี้จะทำงานก็ต่อเมื่อเครื่องมืออยู่ในโหมด XY เท่านั้น กล่าวคือ การกวาดแนวนอนภายในถูกปิดใช้งาน

การควบคุมตำแหน่งแนวนอน

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของการควบคุมตำแหน่งแนวนอนจาก ค่าชดเชยแกน xที่เพิ่มขึ้น

ปุ่มควบคุมตำแหน่งแนวนอนจะเลื่อนจอแสดงผลไปด้านข้าง โดยปกติแล้วจะตั้งปลายด้านซ้ายของเส้นกราฟให้ตรงกับขอบด้านซ้ายของตาราง แต่สามารถเลื่อนเส้นกราฟทั้งหมดได้ตามต้องการ ปุ่มควบคุมนี้ยังใช้เลื่อนเส้นกราฟในโหมด XY ไปด้านข้างในเครื่องมือบางชนิด และสามารถชดเชยส่วนประกอบ DC ที่มีจำกัดได้เช่นเดียวกับตำแหน่งแนวตั้ง

การควบคุมแบบสองแทร็ก

การควบคุมเส้นกราฟคู่เส้นสีเขียว = y = 30 sin(0.1 t ) + 0.5 เส้นสีฟ้าอมเขียว = y = 30 sin(0.3 t )

โดยปกติแล้วแต่ละช่องสัญญาณอินพุตจะมีชุดควบคุมความไว การเชื่อมต่อ และตำแหน่งเป็นของตัวเอง แม้ว่าออสซิลโลสโคปแบบสี่เส้นบางรุ่นจะมีเพียงชุดควบคุมขั้นต่ำสำหรับช่องสัญญาณที่สามและสี่ก็ตาม

ออสซิลโลสโคปแบบสองช่องสัญญาณมีสวิตช์โหมดสำหรับเลือกช่องสัญญาณใดช่องหนึ่ง ช่องสัญญาณทั้งสอง หรือ (ในบางรุ่น) การแสดงผลแบบ X-Y ซึ่งใช้ช่องสัญญาณที่สองสำหรับการเบี่ยงเบนในแกน X เมื่อแสดงผลทั้งสองช่องสัญญาณแล้ว สามารถเลือกประเภทการสลับช่องสัญญาณได้ในออสซิลโลสโคปบางรุ่น ในขณะที่บางรุ่น ประเภทจะขึ้นอยู่กับการตั้งค่าฐานเวลา หากสามารถเลือกได้ด้วยตนเอง การสลับช่องสัญญาณสามารถทำงานแบบอิสระ (อะซิงโครนัส) หรือระหว่างการสแกนต่อเนื่องกันได้ ออสซิลโลสโคปอนาล็อกแบบสองช่องสัญญาณของ Philips บางรุ่นมีตัวคูณอนาล็อกความเร็วสูง และแสดงผลคูณของช่องสัญญาณอินพุต

ออสซิลโลสโคปแบบหลายเส้นสัญญาณจะมีสวิตช์สำหรับแต่ละช่องสัญญาณเพื่อเปิดหรือปิดการแสดงผลเส้นสัญญาณของช่องสัญญาณนั้นๆ

การควบคุมการกวาดแบบหน่วงเวลา

ส่วนประกอบเหล่านี้รวมถึงการควบคุมฐานเวลาการกวาดแบบหน่วงเวลา ซึ่งได้รับการปรับเทียบแล้ว และมักจะปรับเปลี่ยนได้ด้วย ความเร็วที่ช้าที่สุดจะเร็วกว่าความเร็วการกวาดหลักที่ช้าที่สุดหลายขั้น ในขณะที่ความเร็วที่เร็วที่สุดโดยทั่วไปจะเท่ากัน การควบคุมเวลาหน่วงแบบหลายรอบที่ได้รับการปรับเทียบแล้วจะให้การตั้งค่าการหน่วงเวลาที่มีความละเอียดสูงและหลากหลาย ครอบคลุมระยะเวลาทั้งหมดของการกวาดหลัก และการอ่านค่าจะสอดคล้องกับการแบ่งเส้นตาราง (แต่มีความแม่นยำที่ละเอียดกว่ามาก) ความแม่นยำของมันยังเหนือกว่าความแม่นยำของจอแสดงผลอีกด้วย

สวิตช์ใช้สำหรับเลือกโหมดการแสดงผล: แสดงเฉพาะการกวาดหลัก โดยมีพื้นที่สว่างขึ้นเพื่อแสดงเมื่อการกวาดแบบหน่วงเวลาดำเนินไป แสดงเฉพาะการกวาดแบบหน่วงเวลา หรือ (ในบางรุ่น) โหมดผสมผสาน

ออสซิลโลสโคปแบบ CRT ที่ดีจะมีการควบคุมความเข้มของสัญญาณกวาดแบบหน่วงเวลา เพื่อให้สามารถแสดงสัญญาณที่จางกว่าของสัญญาณกวาดแบบหน่วงเวลาที่เร็วกว่ามาก ซึ่งเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวต่อสัญญาณกวาดหลัก นอกจากนี้ ออสซิลโลสโคปดังกล่าวยังมักจะมีตัวควบคุมการแยกสัญญาณเพื่อแสดงผลสัญญาณกวาดหลักและสัญญาณกวาดแบบหน่วงเวลาพร้อมกัน

การควบคุมทริกเกอร์แบบกวาด

สวิตช์ตัวหนึ่งใช้สำหรับเลือกแหล่งสัญญาณทริกเกอร์ อาจเป็นอินพุตภายนอก ช่องสัญญาณแนวตั้งช่องใดช่องหนึ่งของออสซิลโลสโคปแบบสองหรือหลายเส้น หรือความถี่ของสายไฟ AC (ไฟบ้าน) สวิตช์อีกตัวใช้สำหรับเปิดหรือปิดโหมดทริกเกอร์อัตโนมัติ หรือเลือกการสแกนแบบเส้นเดียว หากออสซิลโลสโคปมีฟังก์ชันนี้ การเลือกตำแหน่งสวิตช์แบบสปริงหรือปุ่มกดจะใช้สำหรับการเปิดใช้งานการสแกนแบบเส้นเดียว

ตัวควบคุมระดับทริกเกอร์จะปรับแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในการสร้างทริกเกอร์ และสวิตช์ความชันจะเลือกขั้วบวกหรือขั้วลบที่ระดับทริกเกอร์ที่เลือกไว้

ประเภทพื้นฐานของการกวาด

การกวาดที่ถูกกระตุ้น

ออสซิลโลสโคป Tektronixรุ่น 465 นี่คือออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกยอดนิยม พกพาสะดวก และเป็นตัวอย่างที่โดดเด่น

เพื่อแสดงเหตุการณ์ที่มีรูปคลื่นคงที่หรือเปลี่ยนแปลงช้าๆ (อย่างเห็นได้ชัด) แต่เกิดขึ้นในเวลาที่ไม่สม่ำเสมอ ออสซิลโลสโคปสมัยใหม่จึงมีฟังก์ชั่นการกวาดสัญญาณแบบทริกเกอร์ เมื่อเทียบกับออสซิลโลสโคปแบบเก่าที่เรียบง่ายกว่าซึ่งใช้ตัวกำเนิดสัญญาณกวาดแบบทำงานต่อเนื่อง ออสซิลโลสโคปแบบกวาดสัญญาณทริกเกอร์มีความอเนกประสงค์มากกว่าอย่างเห็นได้ชัด

การกวาดสัญญาณแบบทริกเกอร์จะเริ่มต้นที่จุดที่เลือกไว้บนสัญญาณ ทำให้ได้ภาพที่เสถียร ด้วยวิธีนี้ การทริกเกอร์ช่วยให้สามารถแสดงสัญญาณเป็นคาบ เช่น คลื่นไซน์และคลื่นสี่เหลี่ยม รวมทั้งสัญญาณที่ไม่เป็นคาบ เช่น พัลส์เดี่ยว หรือพัลส์ที่ไม่เกิดขึ้นซ้ำในอัตราคงที่ได้

ในการสแกนแบบทริกเกอร์ ออสซิลโลสโคปจะปิดลำแสงและเริ่มรีเซ็ตวงจรการสแกนทุกครั้งที่ลำแสงไปถึงด้านขวาสุดของหน้าจอ ในช่วงเวลาหนึ่งที่เรียกว่าโฮลด็อค (สามารถขยายได้ด้วยปุ่มควบคุมที่แผงด้านหน้าในออสซิลโลสโคปรุ่นที่ดีกว่าบางรุ่น) วงจรการสแกนจะรีเซ็ตอย่างสมบูรณ์และไม่สนใจทริกเกอร์ เมื่อโฮลด็อคหมดลง ทริกเกอร์ถัดไปจะเริ่มการสแกน เหตุการณ์ทริกเกอร์มักจะเป็นรูปคลื่นอินพุตที่ถึงแรงดันเกณฑ์ที่ผู้ใช้กำหนด (ระดับทริกเกอร์) ในทิศทางที่กำหนด (ไปทางบวกหรือทางลบ—ขั้วทริกเกอร์)

ในบางกรณี การกำหนดเวลาหน่วงที่ปรับได้อาจมีประโยชน์ในการทำให้การสแกนไม่สนใจสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นก่อนเหตุการณ์ที่จะสังเกต ในกรณีของรูปคลื่นที่ซ้ำซ้อนแต่ซับซ้อน การกำหนดเวลาหน่วงที่ปรับได้สามารถให้การแสดงผลที่เสถียรซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีอื่น

การชะลอ

การหน่วงเวลาทริกเกอร์จะกำหนดช่วงเวลาหนึ่งหลังจากทริกเกอร์ ซึ่งจะไม่สามารถทริกเกอร์การกวาดได้อีกครั้ง ทำให้ง่ายต่อการสร้างมุมมองที่เสถียรของรูปคลื่นที่มีขอบหลายขอบ ซึ่งหากไม่เป็นเช่นนั้นจะทำให้เกิดทริกเกอร์เพิ่มเติม[ 11 ]

ตัวอย่าง

ลองนึกภาพคลื่นสัญญาณที่ซ้ำกันดังต่อไปนี้: เส้นสีเขียวคือรูปคลื่น เส้นสีแดงแนวตั้งแสดงตำแหน่งของทริกเกอร์ และเส้นสีเหลืองแสดงระดับทริกเกอร์ หากตั้งค่าออสซิโลสโคปให้ทริกเกอร์ทุกครั้งที่ขอบขาขึ้น คลื่นสัญญาณนี้จะทำให้เกิดทริกเกอร์สามครั้งในแต่ละรอบ: สมมติว่าสัญญาณมีความถี่ สูงพอสมควร หน้าจอแสดงผลของออสซิโลสโคปอาจมีลักษณะดังนี้: บนออสซิโลสโคปจริง ทริกเกอร์แต่ละตัวจะอยู่บนช่องสัญญาณเดียวกัน ดังนั้นทุกตัวจะมีสีเดียวกัน

เป็นที่พึงประสงค์ให้เครื่องวัดสัญญาณทำงานเมื่อมีการกระทบเพียงครั้งเดียวต่อรอบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตั้งค่าการหน่วงเวลา (holdoff) ให้ต่ำกว่าคาบของรูปคลื่นเล็กน้อย วิธีนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้เกิดการทำงานมากกว่าหนึ่งครั้งต่อรอบ แต่ยังคงอนุญาตให้ทำงานเมื่อมีการกระทบครั้งแรกของรอบถัดไป

โหมดการกวาดอัตโนมัติ

การสแกนแบบทริกเกอร์อาจแสดงหน้าจอว่างเปล่าหากไม่มีทริกเกอร์ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ การสแกนเหล่านี้จึงมีวงจรจับเวลาที่สร้างทริกเกอร์แบบต่อเนื่องเพื่อให้เห็นเส้นกราฟอยู่เสมอ ซึ่งในส่วนควบคุมจะเรียกว่า "การสแกนอัตโนมัติ" เมื่อมีทริกเกอร์เข้ามา ตัวจับเวลาจะหยุดให้ทริกเกอร์เสมือน ผู้ใช้มักจะปิดใช้งานการสแกนอัตโนมัติเมื่อสังเกตอัตราการทำซ้ำต่ำ

การกวาดซ้ำๆ

หากสัญญาณอินพุตเป็นคาบ สามารถปรับอัตราการทำซ้ำของการกวาดสัญญาณเพื่อแสดงรูปคลื่นได้ไม่กี่รอบ ออสซิลโลสโคปยุคแรก (แบบหลอด) และออสซิลโลสโคปราคาถูกที่สุดจะมีออสซิลเลเตอร์กวาดสัญญาณที่ทำงานอย่างต่อเนื่องและไม่ได้ปรับเทียบ ออสซิลโลสโคปเหล่านี้เรียบง่าย ราคาไม่แพง และมีประโยชน์ในการซ่อมวิทยุและการซ่อมโทรทัศน์บางประเภท การวัดแรงดันไฟฟ้าหรือเวลาเป็นไปได้ แต่ต้องใช้อุปกรณ์เสริมและค่อนข้างไม่สะดวก เครื่องมือเหล่านี้เป็นเครื่องมือเชิงคุณภาพเป็นหลัก

อุปกรณ์นี้มีช่วงความถี่ไม่กี่ช่วง (ซึ่งห่างกันมาก) และสามารถควบคุมความถี่ได้อย่างต่อเนื่องในช่วงที่กำหนด ในการใช้งาน ความถี่ในการกวาดจะถูกตั้งค่าให้ต่ำกว่าค่าทวีคูณย่อยของความถี่อินพุตเล็กน้อย เพื่อแสดงสัญญาณอินพุตอย่างน้อยสองรอบ (เพื่อให้เห็นรายละเอียดทั้งหมด) การควบคุมที่ง่ายมากจะป้อนสัญญาณแนวตั้งในปริมาณที่ปรับได้ (หรืออาจเป็นสัญญาณภายนอกที่เกี่ยวข้อง) ไปยังออสซิลเลเตอร์การกวาด สัญญาณจะกระตุ้นการปิดลำแสงและการย้อนกลับการกวาดเร็วกว่าที่จะเกิดขึ้นหากทำงานโดยไม่มีการควบคุม และการแสดงผลก็จะเสถียรขึ้น

การกวาดครั้งเดียว

ออสซิลโลสโคปบางรุ่นมีฟังก์ชันนี้ ผู้ใช้จะทำการเปิดใช้งานวงจรการกวาดสัญญาณด้วยตนเอง (โดยทั่วไปจะใช้ปุ่มกดหรืออุปกรณ์ที่เทียบเท่า) คำว่า "เปิดใช้งาน" หมายความว่าพร้อมที่จะตอบสนองต่อสัญญาณกระตุ้น เมื่อการกวาดสัญญาณเสร็จสิ้น วงจรจะรีเซ็ต และจะไม่กวาดสัญญาณอีกจนกว่าจะเปิดใช้งานใหม่ โหมดนี้ เมื่อใช้ร่วมกับกล้องของออสซิลโลสโคป จะสามารถบันทึกเหตุการณ์แบบช็อตเดียวได้

ประเภทของตัวกระตุ้น ได้แก่:

  • ตัวกระตุ้นภายนอกคือ สัญญาณพัลส์จากแหล่งภายนอกที่เชื่อมต่อกับอินพุตเฉพาะบนออสซิโลสโคป
  • ตัวกระตุ้นขอบ (Edge Trigger ) คือตัวตรวจจับขอบที่สร้างพัลส์เมื่อสัญญาณอินพุตผ่านแรงดันเกณฑ์ที่กำหนดไว้ในทิศทางที่กำหนด นี่คือประเภทของตัวกระตุ้นที่พบได้บ่อยที่สุด ตัวควบคุมระดับ (Level Control) จะตั้งค่าแรงดันเกณฑ์ และตัวควบคุมความชัน (Slope Control) จะเลือกทิศทาง (ลบหรือบวก) (ประโยคแรกของคำอธิบายนี้ยังใช้ได้กับอินพุตของวงจรลอจิกดิจิทัลบางวงจรด้วย อินพุตเหล่านั้นมีเกณฑ์และขั้วตอบสนองที่คงที่)
  • วงจร ทริกเกอร์วิดีโอหรือที่รู้จักกันในชื่อทริกเกอร์ทีวีคือวงจรที่ดึงพัลส์ซิงโครไนซ์จาก รูปแบบ วิดีโอเช่นPALและNTSCและทริกเกอร์ฐานเวลาในทุกบรรทัด บรรทัดที่กำหนด ทุกฟิลด์ หรือทุกเฟรม วงจรนี้มักพบใน อุปกรณ์ ตรวจสอบรูปคลื่นแต่เครื่องออสซิลโลสโคปคุณภาพสูงบางรุ่นก็มีฟังก์ชันนี้เช่นกัน
  • การทริกเกอร์แบบหน่วงเวลาจะรอเวลาที่กำหนดหลังจากสัญญาณขอบกระตุ้นก่อนที่จะเริ่มการกวาดสัญญาณ ดังที่ได้อธิบายไว้ในหัวข้อการกวาดสัญญาณแบบหน่วงเวลา วงจรหน่วงเวลาทริกเกอร์ (โดยทั่วไปคือวงจรหลักของการกวาดสัญญาณ) จะขยายเวลาหน่วงนี้ไปยังช่วงเวลาที่ทราบและปรับได้ ด้วยวิธีนี้ ผู้ใช้งานสามารถตรวจสอบพัลส์เฉพาะในชุดพัลส์ที่ยาวได้

ออสซิลโลสโคปรุ่นใหม่บางรุ่นมีการออกแบบกลไกการกระตุ้นที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งจะกล่าวถึงในตอนท้ายของบทความนี้

การกวาดแบบหน่วงเวลา

ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกที่ซับซ้อนกว่านั้นจะมีฐานเวลาที่สองสำหรับการสแกนแบบหน่วงเวลา การสแกนแบบหน่วงเวลาช่วยให้มองเห็นรายละเอียดในส่วนเล็กๆ ที่เลือกไว้จากฐานเวลาหลักได้อย่างชัดเจน ฐานเวลาหลักทำหน้าที่เป็นตัวหน่วงเวลาที่ควบคุมได้ หลังจากนั้นฐานเวลาที่หน่วงเวลาจะเริ่มทำงาน ซึ่งสามารถเริ่มทำงานได้เมื่อเวลาหน่วงหมดลง หรือสามารถเรียกใช้งาน (เฉพาะ) หลังจากที่เวลาหน่วงหมดลงแล้ว โดยปกติแล้ว ฐานเวลาที่หน่วงเวลาจะถูกตั้งค่าสำหรับการสแกนที่เร็วกว่า บางครั้งอาจเร็วกว่ามาก เช่น 1000:1 ที่อัตราส่วนที่สูงมาก ความคลาดเคลื่อนในเวลาหน่วงของการสแกนหลักที่ต่อเนื่องกันจะทำให้คุณภาพการแสดงผลลดลง แต่ตัวเรียกใช้งานการสแกนแบบหน่วงเวลาสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้

หน้าจอแสดงสัญญาณแนวตั้งในโหมดใดโหมดหนึ่งจากหลายโหมด ได้แก่ โหมดฐานเวลาหลัก หรือโหมดฐานเวลาที่หน่วงเวลา หรือโหมดผสมผสาน เมื่อการกวาดแบบหน่วงเวลาทำงานอยู่ เส้นกราฟการกวาดหลักจะสว่างขึ้นในขณะที่การกวาดแบบหน่วงเวลากำลังดำเนินไป ในโหมดผสมผสานโหมดหนึ่ง ซึ่งมีเฉพาะในออสซิลโลสโคปบางรุ่นเท่านั้น เส้นกราฟจะเปลี่ยนจากการกวาดหลักไปเป็นการกวาดแบบหน่วงเวลาเมื่อการกวาดแบบหน่วงเวลาเริ่มต้นขึ้น แม้ว่าจะมองเห็นการกวาดเร็วแบบหน่วงเวลาน้อยลงสำหรับการหน่วงเวลาที่นานขึ้นก็ตาม โหมดผสมผสานอีกโหมดหนึ่งจะสลับ (สลับกัน) การกวาดหลักและการกวาดแบบหน่วงเวลาเพื่อให้ทั้งสองปรากฏพร้อมกัน การควบคุมการแยกเส้นกราฟจะใช้ในการเลื่อนตำแหน่ง ออสซิลโลสโคปดิจิทัล (DSO) สามารถแสดงรูปคลื่นในลักษณะนี้ได้โดยไม่ต้องมีฐานเวลาที่หน่วงเวลาโดยตรง

ออสซิลโลสโคปแบบคู่และแบบหลายแทร็ก

ออสซิลโลสโคปที่มีอินพุตแนวตั้งสองช่อง หรือที่เรียกว่าออสซิลโลสโคปแบบสองเส้น (dual-trace oscilloscopes) มีประโยชน์อย่างมากและพบเห็นได้ทั่วไป โดยใช้จอ CRT แบบลำแสงเดียว ออสซิลโลสโคปเหล่านี้จะมัลติเพล็กซ์อินพุต โดยปกติแล้วจะสลับระหว่างอินพุตได้เร็วพอที่จะแสดงเส้นกราฟสองเส้นพร้อมกัน ออสซิลโลสโคปที่มีเส้นกราฟมากกว่านั้นพบได้น้อยกว่า โดยทั่วไปจะมีสี่อินพุต แต่บางรุ่น (เช่น Kikusui) ก็มีฟังก์ชันแสดงสัญญาณทริกเกอร์การกวาด (sweep trigger signal) หากต้องการ ออสซิลโลสโคปแบบหลายเส้นบางรุ่นใช้สัญญาณทริกเกอร์ภายนอกเป็นอินพุตแนวตั้งเสริม และบางรุ่นมีช่องสัญญาณที่สามและสี่พร้อมปุ่มควบคุมเพียงเล็กน้อย ในทุกกรณี อินพุตเมื่อแสดงผลแยกกัน จะถูกมัลติเพล็กซ์ตามเวลา แต่โดยทั่วไปแล้วออสซิลโลสโคปแบบสองเส้นสามารถรวมอินพุตเข้าด้วยกันเพื่อแสดงผลรวมแบบอนาล็อกแบบเรียลไทม์ การกลับเฟสของช่องสัญญาณหนึ่งในขณะที่รวมเข้าด้วยกันจะทำให้แสดงความแตกต่างระหว่างช่องสัญญาณเหล่านั้นได้ ตราบใดที่ไม่มีช่องสัญญาณใดโอเวอร์โหลด โหมดความแตกต่างนี้สามารถให้ประสิทธิภาพการป้อนข้อมูลแบบดิฟเฟอเรนเชียลในระดับปานกลางได้

การสลับช่องสัญญาณสามารถทำได้แบบอะซิงโครนัส กล่าวคือ ทำงานอย่างต่อเนื่องโดยไม่สัมพันธ์กับความถี่การกวาด หรืออาจทำหลังจากที่การกวาดแนวนอนแต่ละครั้งเสร็จสมบูรณ์ การสลับแบบอะซิงโครนัสโดยทั่วไปเรียกว่า "Chopped" ในขณะที่การสลับแบบซิงโครนัสกับความถี่การกวาดเรียกว่า "Alternate" ช่องสัญญาณที่กำหนดจะถูกเชื่อมต่อและตัดการเชื่อมต่อสลับกัน ทำให้เกิดคำว่า "chopped" ออสซิลโลสโคปแบบหลายแทร็กก็สลับช่องสัญญาณในโหมด chopped หรือ alternate เช่นกัน

โดยทั่วไป โหมดตัดสัญญาณ (chopped mode) เหมาะกว่าสำหรับการสแกนที่ช้ากว่า เป็นไปได้ที่อัตราการตัดสัญญาณภายในจะเป็นจำนวนเท่าของอัตราการทำซ้ำของการสแกน ทำให้เกิดช่องว่างในกราฟ แต่ในทางปฏิบัติแล้วปัญหานี้เกิดขึ้นได้ยาก ช่องว่างในกราฟหนึ่งจะถูกเขียนทับด้วยกราฟของการสแกนครั้งถัดไป ออสซิลโลสโคปบางรุ่นมีอัตราการตัดสัญญาณแบบปรับเปลี่ยนได้เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ อย่างไรก็ตาม โหมดสลับ (alternate mode) เหมาะกว่าสำหรับการสแกนที่เร็วกว่า

ออสซิลโลสโคปแบบ CRT สองลำแสงที่แท้จริงเคยมีอยู่จริง แต่ไม่เป็นที่นิยม แบบหนึ่ง (Cossor, สหราชอาณาจักร) มีแผ่นแยกแสงอยู่ใน CRT และการเบี่ยงเบนแบบปลายเดียวหลังจากแผ่นแยกแสง แบบอื่นๆ มีปืนอิเล็กตรอน สองกระบอกที่สมบูรณ์ ซึ่งต้องควบคุมการจัดตำแหน่งเชิงกลตามแนวแกน (การหมุน) อย่างเข้มงวดในการผลิต CRT แบบที่มีแผ่นแยกแสงมีการเบี่ยงเบนในแนวนอนร่วมกันสำหรับทั้งสองช่องสัญญาณแนวตั้ง แต่ออสซิลโลสโคปแบบสองปืนอาจมีฐานเวลาแยกกัน หรือใช้ฐานเวลาเดียวสำหรับทั้งสองช่องสัญญาณ CRT แบบหลายปืน (มากถึงสิบปืน) ถูกผลิตขึ้นในทศวรรษที่ผ่านมา เมื่อมีสิบปืน ตัวเรือน (หลอดไฟ) จะเป็นทรงกระบอกตลอดความยาว (ดูเพิ่มเติมที่ "การประดิษฐ์ CRT" ในประวัติศาสตร์ออสซิลโลสโคป )

เครื่องขยายเสียงแนวตั้ง

ในออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อก ตัวขยายสัญญาณแนวตั้งจะรับสัญญาณที่จะแสดงผลและให้สัญญาณที่มีขนาดใหญ่พอที่จะเบี่ยงเบนลำแสงของจอ CRT ในออสซิลโลสโคปที่ดีกว่านั้น มันจะหน่วงสัญญาณด้วยเศษส่วนของไมโครวินาที การเบี่ยงเบนสูงสุดจะอยู่เลยขอบของตารางอย่างน้อยเล็กน้อย และโดยทั่วไปแล้วจะอยู่นอกหน้าจอ ตัวขยายสัญญาณต้องมีความผิดเพี้ยนต่ำเพื่อแสดงสัญญาณอินพุตได้อย่างแม่นยำ (ต้องเป็นเชิงเส้น) และต้องฟื้นตัวจากภาวะโอเวอร์โหลดได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ การตอบสนองในโดเมนเวลาต้องแสดงถึงสัญญาณชั่วคราวได้อย่างแม่นยำ—มีการโอเวอร์ชูต การปัดเศษ และการเอียงของยอดพัลส์แบนน้อยที่สุด

สัญญาณอินพุตแนวตั้งจะส่งไปยังตัวลดทอนสัญญาณแบบขั้นบันไดที่ชดเชยความถี่ เพื่อลดสัญญาณขนาดใหญ่เพื่อป้องกันการโอเวอร์โหลด ตัวลดทอนสัญญาณจะป้อนไปยังวงจรขยายสัญญาณระดับต่ำหนึ่งวงหรือมากกว่า ซึ่งจะป้อนไปยังวงจรขยายสัญญาณ (และตัวขับสายหน่วงเวลาหากมีการหน่วงเวลา) วงจรขยายสัญญาณถัดไปจะนำไปสู่วงจรเอาต์พุตสุดท้าย ซึ่งสร้างสัญญาณแกว่งขนาดใหญ่ (หลายสิบโวลต์ บางครั้งมากกว่า 100 โวลต์) สำหรับการเบี่ยงเบนไฟฟ้าสถิตของจอ CRT

ในออสซิลโลสโคปแบบสองช่องสัญญาณและหลายช่องสัญญาณ สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ภายในจะเลือกเอาต์พุตระดับต่ำของแอมพลิฟายเออร์ขั้นต้นของช่องสัญญาณหนึ่ง แล้วส่งไปยังขั้นถัดไปของแอมพลิฟายเออร์แนวตั้ง

ในโหมดการทำงานแบบอิสระ ("ตัด") ออสซิลเลเตอร์ (ซึ่งอาจเป็นเพียงโหมดการทำงานที่แตกต่างกันของตัวขับสวิตช์) จะปิดลำแสงก่อนที่จะทำการสลับ และจะเปิดลำแสงอีกครั้งหลังจากที่การเปลี่ยนแปลงชั่วขณะของการสลับได้สงบลงแล้ว

บริเวณกลางวงจรขยายสัญญาณจะมีสายป้อนไปยังวงจรทริกเกอร์แบบกวาด เพื่อใช้ในการทริกเกอร์ภายในจากสัญญาณ สายป้อนนี้จะมาจากวงจรขยายสัญญาณของแต่ละช่องสัญญาณในออสซิลโลสโคปแบบสองหรือหลายช่องสัญญาณ โดยช่องสัญญาณจะขึ้นอยู่กับการตั้งค่าของตัวเลือกแหล่งสัญญาณทริกเกอร์

สัญญาณป้อนเข้านี้จะมาก่อนตัวหน่วงเวลา (ถ้ามี) ซึ่งจะช่วยให้วงจรการกวาดสัญญาณสามารถแสดงภาพบนจอ CRT และเริ่มการกวาดไปข้างหน้า เพื่อให้จอ CRT สามารถแสดงเหตุการณ์การกระตุ้นได้ ตัวหน่วงเวลาแบบอนาล็อกคุณภาพสูงจะเพิ่มต้นทุนเล็กน้อยให้กับออสซิลโลสโคป และมักจะถูกตัดออกในออสซิลโลสโคปที่คำนึงถึงต้นทุนเป็นหลัก

ตัวหน่วงเวลาเกิดจากสายเคเบิลพิเศษที่มีตัวนำคู่หนึ่งพันรอบแกนที่ยืดหยุ่นและมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กอ่อน การพันขดลวดทำให้เกิดค่าเหนี่ยวนำแบบกระจาย ในขณะที่ชั้นนำไฟฟ้าที่อยู่ใกล้กับสายไฟทำให้เกิดค่าความจุแบบกระจาย การรวมกันนี้ทำให้ได้สายส่งสัญญาณแบบบรอดแบนด์ที่มีตัวหน่วงเวลาต่อหน่วยความยาวสูง ปลายทั้งสองด้านของสายเคเบิลหน่วงเวลาต้องมีค่าอิมพีแดนซ์ที่ตรงกันเพื่อหลีกเลี่ยงการสะท้อน

โหมด XY

นาฬิกาแบบ 24 ชั่วโมงแสดงผลบนออสซิลโลสโคป CRT ที่ตั้งค่าในโหมด XY เป็นมอนิเตอร์เวกเตอร์ พร้อมด้วย DAC แบบ R–2Rคู่เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าอนาล็อก

ออ สซิลโลสโคปสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีอินพุตแรงดันไฟฟ้าหลายช่อง จึงสามารถใช้ในการพล็อตแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไปหนึ่งค่าเทียบกับอีกค่าหนึ่งได้ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการสร้างกราฟเส้นโค้ง IV ( ลักษณะเฉพาะ ของกระแสเทียบกับแรงดันไฟฟ้า ) สำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่นไดโอดรวมถึงรูปทรงลิสซา จูส์ รูปทรงลิสซาจูส์เป็นตัวอย่างหนึ่งของการใช้ออสซิลโลสโคปในการติดตาม ความแตกต่าง ของเฟสระหว่างสัญญาณอินพุตหลายสัญญาณ ซึ่งมักใช้ในงานวิศวกรรมการออกอากาศ เพื่อพล็อตช่อง สัญญาณสเตอริโอซ้ายและขวาเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องกำเนิดเสียงสเตอริโอได้รับการปรับเทียบอย่างถูกต้อง ในอดีต รูปทรงลิสซาจูส์ที่เสถียรถูกใช้เพื่อแสดงว่าคลื่นไซน์สองคลื่นมีความสัมพันธ์ความถี่ที่ค่อนข้างง่าย คืออัตราส่วนที่มีค่าน้อย นอกจากนี้ยังบ่งชี้ถึงความแตกต่างของเฟสระหว่างคลื่นไซน์สองคลื่นที่มีความถี่เดียวกันด้วย

โหมด XY ยังช่วยให้ออสซิลโลสโคปทำหน้าที่เป็นจอภาพเวกเตอร์เพื่อแสดงภาพหรืออินเทอร์เฟซผู้ใช้ เกมยุคแรกๆ หลายเกม เช่นTennis for Twoใช้ออสซิลโลสโคปเป็นอุปกรณ์เอาต์พุต[ 12 ]

การสูญเสียสัญญาณอย่างสมบูรณ์ในจอแสดงผล CRT แบบ XY หมายความว่าลำแสงหยุดนิ่งและตกกระทบเพียงจุดเล็กๆ ซึ่งเสี่ยงต่อการไหม้ของสารเรืองแสงหากความสว่างสูงเกินไป ความเสียหายดังกล่าวพบได้บ่อยในออสซิโลสโคปแบบเก่า เนื่องจากสารเรืองแสงที่ใช้ก่อนหน้านี้ไหม้ได้ง่ายกว่า จอแสดงผล XY บางรุ่นจึงลดกระแสลำแสงลงอย่างมาก หรือปิดหน้าจอไปเลยหากไม่มีสัญญาณอินพุต

อินพุต Z

ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกบางรุ่นมีอินพุต Z ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นขั้วต่ออินพุตที่เชื่อมต่อโดยตรงกับตะแกรงของจอ CRT (โดยปกติผ่านตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง) これによりทำให้สัญญาณภายนอกสามารถเพิ่ม (ถ้าเป็นบวก) หรือลด (ถ้าเป็นลบ) ความสว่างของเส้นกราฟได้ หรือแม้แต่ทำให้ว่างเปล่าทั้งหมด ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้ได้ความสว่างสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 10–20 โวลต์ ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของจอ CRT

ตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติคือ หากใช้คลื่นไซน์คู่หนึ่งที่มีความถี่ที่ทราบค่าเพื่อสร้างรูปวงกลมลิสซาจูส์ และใช้ความถี่ที่ไม่ทราบค่าที่สูงกว่ากับอินพุต Z จะทำให้วงกลมต่อเนื่องกลายเป็นวงกลมของจุด จำนวนจุดคูณด้วยความถี่ XY จะได้ความถี่ Z เทคนิคนี้ใช้ได้ผลก็ต่อเมื่อความถี่ Z เป็นอัตราส่วนจำนวนเต็มของความถี่ XY และต้องไม่มากเกินไปจนทำให้จำนวนจุดมากเกินไปจนนับได้ยาก

แบนด์วิดท์

เช่นเดียวกับเครื่องมือวัดทางปฏิบัติอื่นๆ ออสซิลโลสโคปไม่ได้ตอบสนองต่อความถี่อินพุตที่เป็นไปได้ทั้งหมดอย่างเท่าเทียมกัน ช่วงความถี่ของ คลื่นไซน์ ที่ออสซิลโลสโคปสามารถแสดงผลได้อย่างมีประสิทธิภาพเรียกว่าแบนด์วิดท์ แบนด์วิดท์นี้ใช้กับแกน Y เป็นหลัก แม้ว่าการกวาดแกน X จะต้องเร็วพอที่จะแสดงรูปคลื่นความถี่สูงสุดได้

แบนด์วิดท์ถูกกำหนดให้เป็นความถี่ที่ความไวเป็น 0.707 ของความไวที่ DC หรือความถี่ AC ต่ำสุด (ลดลง 3 dB ) [ 13 ]การตอบสนองของออสซิลโลสโคปจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อความถี่อินพุตสูงขึ้นเหนือจุดนั้น ภายในแบนด์วิดท์ที่ระบุ การตอบสนองไม่จำเป็นต้องสม่ำเสมอ (หรือ "แบนราบ") อย่างแน่นอน แต่ควรอยู่ในช่วง +0 ถึง −3 dB เสมอ แหล่งข้อมูลหนึ่ง[ 13 ]กล่าวว่ามีผลกระทบที่สังเกตได้ต่อความแม่นยำของการวัดแรงดันไฟฟ้าที่แบนด์วิดท์เพียง 20 เปอร์เซ็นต์ของแบนด์วิดท์ที่ระบุ ข้อมูลจำเพาะของออสซิลโลสโคปบางตัวรวมถึงช่วงความคลาดเคลื่อนที่แคบกว่าภายในแบนด์วิดท์ที่ระบุ

หัววัดยังมีข้อจำกัดด้านแบนด์วิดท์ และต้องเลือกและใช้งานให้เหมาะสมกับความถี่ที่ต้องการวัด เพื่อให้ได้การตอบสนองที่ราบเรียบที่สุด หัววัดส่วนใหญ่ต้องได้รับการ "ชดเชย" (การปรับแต่งโดยใช้สัญญาณทดสอบจากออสซิลโลสโคป) เพื่อชดเชยค่าความต้านทานเชิงเหนี่ยวนำของสายเคเบิลหัววัด

อีกหนึ่งคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องคือเวลาเพิ่มขึ้น (rise time ) ซึ่งเป็นเวลาที่ใช้ระหว่าง 10% และ 90% ของค่าแอมพลิจูดสูงสุดที่ขอบนำของพัลส์ โดยมีความสัมพันธ์กับแบนด์วิดท์โดยประมาณดังนี้:

แบนด์วิดท์ในหน่วยเฮิรตซ์ × เวลาเพิ่มขึ้นในหน่วยวินาที = 0.35 [ 14 ]

ตัวอย่างเช่น ออสซิลโลสโคปที่มีเวลาตอบสนอง (rise time) 1 นาโนวินาที จะมีแบนด์วิดท์ 350 เมกะเฮิร์ตซ์

ในเครื่องมือแบบอนาล็อก แบนด์วิดท์ของออสซิลโลสโคปถูกจำกัดโดยแอมพลิฟายเออร์แนวตั้งและจอ CRT หรือระบบแสดงผลอื่นๆ ในเครื่องมือแบบดิจิทัล อัตราการสุ่มตัวอย่างของตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) เป็นปัจจัยหนึ่ง แต่แบนด์วิดท์อนาล็อกที่ระบุไว้ (และดังนั้นแบนด์วิดท์โดยรวมของเครื่องมือ) มักจะน้อยกว่า ความถี่ Nyquistของ ADC ทั้งนี้เนื่องจากข้อจำกัดในแอมพลิฟายเออร์สัญญาณอนาล็อก การออกแบบตัวกรองป้องกันการเกิดเอเลียสที่อยู่ก่อนหน้า ADC หรือทั้งสองอย่าง

สำหรับออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล หลักการทั่วไปคือ อัตราการสุ่มตัวอย่างต่อเนื่องควรเป็นสิบเท่าของความถี่สูงสุดที่ต้องการวัด ตัวอย่างเช่น อัตรา 20 เมกะแซมเปิล/วินาที จะเหมาะสมสำหรับการวัดสัญญาณได้ถึงประมาณ 2 เมกะเฮิร์ตซ์ วิธีนี้ช่วยให้สามารถออกแบบตัวกรองป้องกันการเกิดเอเลียส (anti-aliasing filter) โดยมีจุดลดลง 3 dB ที่ 2 เมกะเฮิร์ตซ์ และจุดตัดที่มีประสิทธิภาพที่ 10 เมกะเฮิร์ตซ์ (ความถี่ไนควิสต์) ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงสิ่งผิดปกติที่เกิดจากตัวกรองที่มีความชันสูงมาก ( แบบ "กำแพงอิฐ")

ออสซิลโลสโคปแบบสุ่มตัวอย่างสามารถแสดงสัญญาณที่มีความถี่สูงกว่าอัตราการสุ่มตัวอย่างได้มาก หากสัญญาณนั้นซ้ำกันอย่างแม่นยำหรือเกือบจะซ้ำกัน โดยจะทำเช่นนั้นด้วยการสุ่มตัวอย่างหนึ่งครั้งจากแต่ละรอบการทำซ้ำของรูปคลื่นอินพุต โดยแต่ละตัวอย่างจะมีช่วงเวลาเพิ่มขึ้นจากเหตุการณ์ทริกเกอร์ จากนั้นรูปคลื่นจะถูกแสดงจากตัวอย่างที่รวบรวมไว้เหล่านี้ กลไกนี้เรียกว่า "การสุ่มตัวอย่างแบบเทียบเท่าเวลา" [ 15 ]ออสซิลโลสโคปบางรุ่นสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดนี้หรือในโหมด "เรียลไทม์" แบบดั้งเดิมตามความต้องการของผู้ใช้งาน

ช่วงเวลาของรูปคลื่นและช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่าง

สำหรับออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล ช่วงเวลาของรูปคลื่นจะถูกกำหนดให้เป็นช่วงเวลาระหว่างจุดที่อยู่ติดกันของรูปคลื่นที่แสดง ในขณะที่ช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่างจะถูกกำหนดให้เป็นช่วงเวลาระหว่างตัวอย่างที่รวบรวมไว้ที่อยู่ติดกัน (= 1 / ความถี่การสุ่มตัวอย่าง) และช่วงเวลาของรูปคลื่นมักจะยาวกว่าช่วงเวลาของตัวอย่าง[ 16 ]กล่าวอีกนัยหนึ่ง รูปคลื่นที่แสดงเป็นผลรวมของตัวอย่างที่รวบรวมไว้ (เช่น จุดที่แสดงแต่ละจุดคือค่าเฉลี่ยในช่วงเวลาของรูปคลื่นแต่ละช่วง)

คุณสมบัติอื่นๆ

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของการกวาดสัญญาณของออสซิลโลสโคป

ออสซิลโลสโคปบางรุ่นมีเคอร์เซอร์ซึ่งเป็นเส้นที่สามารถเลื่อนไปมาบนหน้าจอเพื่อวัดช่วงเวลาระหว่างสองจุด หรือความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าสองค่า ออสซิลโลสโคปรุ่นเก่าบางรุ่นเพียงแค่ทำให้เส้นกราฟสว่างขึ้นในตำแหน่งที่เลื่อนได้ เคอร์เซอร์เหล่านี้มีความแม่นยำมากกว่าการประมาณค่าด้วยสายตาโดยอ้างอิงจากเส้นตาราง[ 17 ] [ 18 ]

ออสซิลโลสโคปอเนกประสงค์คุณภาพดีมักจะมีสัญญาณสอบเทียบสำหรับตั้งค่าการชดเชยของโพรบทดสอบ ซึ่ง (ส่วนใหญ่) จะเป็นสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมความถี่ 1 kHz ที่มีแรงดันสูงสุดถึงต่ำสุดที่แน่นอน ซึ่งสามารถรับได้ที่ขั้วต่อทดสอบบนแผงด้านหน้า ออสซิลโลสโคปคุณภาพดีบางรุ่นยังมีวงจรลูปแบบสี่เหลี่ยมสำหรับตรวจสอบและปรับโพรบวัดกระแสอีกด้วย

บางครั้งผู้ใช้ต้องการดูเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก เพื่อบันทึกเหตุการณ์เหล่านี้ ออสซิลโลสโคปบางชนิด—ที่เรียกว่าสโคปเก็บข้อมูล —จะเก็บภาพการบันทึกครั้งล่าสุดไว้บนหน้าจอ เดิมทีทำได้โดยใช้ หลอดภาพ CRT พิเศษซึ่งสามารถเก็บภาพของเหตุการณ์แม้เพียงช่วงเวลาสั้นๆ ได้เป็นเวลานาน

ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลบางรุ่นสามารถกวาดสัญญาณได้ด้วยความเร็วต่ำสุดเพียงหนึ่งครั้งต่อชั่วโมง เลียนแบบเครื่องบันทึกแบบ แถบกระดาษ กล่าวคือ สัญญาณจะเลื่อนไปตามหน้าจอจากขวาไปซ้าย ออสซิลโลสโคปส่วนใหญ่ที่มีฟังก์ชันนี้จะสลับจากโหมดกวาดสัญญาณไปเป็นโหมดแถบกระดาษประมาณหนึ่งครั้งต่อสิบวินาที เนื่องจากมิฉะนั้น ออสซิลโลสโคปจะดูเหมือนเสีย คือกำลังเก็บข้อมูลอยู่ แต่ไม่สามารถมองเห็นจุดได้

ออสซิลโลสโคปส่วนใหญ่ในปัจจุบัน ยกเว้นรุ่นที่ง่ายที่สุด มักใช้การสุ่มตัวอย่างสัญญาณแบบดิจิทัล ตัวอย่างสัญญาณจะถูกส่งไปยังตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลความเร็วสูง จากนั้นการประมวลผล (และการจัดเก็บ) สัญญาณทั้งหมดจะเป็นแบบดิจิทัล

ออสซิลโลสโคปหลายรุ่นรองรับโมดูลแบบเสียบปลั๊กสำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น แอมพลิฟายเออร์ความไวสูงที่มีแบนด์วิดท์ค่อนข้างแคบ แอมพลิฟายเออร์แบบดิฟเฟอเรนเชียล แอมพลิฟายเออร์ที่มีสี่ช่องสัญญาณขึ้นไป ปลั๊กอินสำหรับการสุ่มตัวอย่างสัญญาณซ้ำๆ ที่มีความถี่สูงมาก และปลั๊กอินสำหรับงานเฉพาะทาง รวมถึงเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเสียง/อัลตราโซนิก และช่องสัญญาณแบบต่อตรงที่มีแรงดันออฟเซ็ตคงที่และมีอัตราขยายค่อนข้างสูง

ตัวอย่างการใช้งาน

ภาพลิสซาจูส์บนออสซิลโลสโคป โดยมีความแตกต่างของเฟส 90 องศา ระหว่าง อินพุตxและy

หนึ่งในประโยชน์ที่พบบ่อยที่สุดของออสซิโลสโคปคือการแก้ไขปัญหาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานผิดปกติ ตัวอย่างเช่น ในขณะที่โวลต์มิเตอร์อาจแสดงแรงดันไฟฟ้าที่ไม่คาดคิด ออสซิโลสโคปอาจแสดงให้เห็นว่าวงจรมีการสั่น หรือในบางกรณี รูปทรงหรือจังหวะเวลาที่แม่นยำของพัลส์ก็มีความสำคัญเช่นกัน

ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การเชื่อมต่อระหว่างส่วนต่างๆ (เช่น มิกเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ออ สซิ เลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์แอ ม พลิฟายเออร์ ) อาจถูก "ตรวจสอบ" เพื่อหาสัญญาณที่คาดหวัง โดยใช้ออสซิโลสโคปเป็นเครื่องมือตรวจสอบสัญญาณอย่างง่าย หากไม่มีสัญญาณที่คาดหวังหรือสัญญาณไม่ถูกต้อง แสดงว่าส่วนใดส่วนหนึ่งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก่อนหน้านี้ทำงานผิดปกติ เนื่องจากความล้มเหลวส่วนใหญ่เกิดจากส่วนประกอบที่ชำรุดเพียงชิ้นเดียว การวัดแต่ละครั้งจึงสามารถแสดงให้เห็นว่าบางส่วนของอุปกรณ์ที่ซับซ้อนนั้นทำงานได้ หรืออาจไม่ได้เป็นสาเหตุของความผิดพลาด

เมื่อพบส่วนที่ชำรุดแล้ว การตรวจสอบเพิ่มเติมมักจะช่วยให้ช่างเทคนิคผู้เชี่ยวชาญทราบได้อย่างแม่นยำว่าชิ้นส่วนใดเสียหาย เมื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนแล้ว เครื่องก็จะกลับมาใช้งานได้ หรืออย่างน้อยก็สามารถระบุสาเหตุของปัญหาต่อไปได้ การแก้ไขปัญหาในลักษณะนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องรับวิทยุและโทรทัศน์ รวมถึงเครื่องขยายเสียง แต่ก็สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าได้เช่นกัน

อีกประโยชน์หนึ่งคือการตรวจสอบวงจรที่ออกแบบใหม่ บ่อยครั้งที่วงจรที่ออกแบบใหม่ทำงานผิดปกติเนื่องจากข้อผิดพลาดในการออกแบบ ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ไม่เหมาะสม สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ฯลฯ อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลมักทำงานโดยใช้สัญญาณนาฬิกา ดังนั้นออสซิโลสโคปแบบสองช่องสัญญาณที่แสดงทั้งสัญญาณนาฬิกาและสัญญาณทดสอบที่ขึ้นอยู่กับสัญญาณนาฬิกาจึงมีประโยชน์ ออสซิโลสโคปแบบบันทึกข้อมูลมีประโยชน์สำหรับการ "บันทึก" เหตุการณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนักซึ่งทำให้การทำงานผิดพลาด

ออสซิลโลสโคปมักใช้ในระหว่าง การพัฒนา ซอฟต์แวร์แบบเรียลไทม์เพื่อตรวจสอบสิ่งต่างๆ เช่น การพลาดกำหนดเวลาและเวลาแฝงในกรณีที่เลวร้ายที่สุด[ 19 ]

ภาพประกอบการใช้งาน

การใช้งานในยานยนต์

ออสซิลโลสโคปสำหรับยานยนต์ปรากฏตัวครั้งแรกในทศวรรษ 1970 สำหรับการวิเคราะห์ระบบจุดระเบิด และกำลังกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในศูนย์บริการสำหรับการทดสอบเซ็นเซอร์และสัญญาณเอาต์พุตในระบบจัดการเครื่องยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ ระบบ เบรกและ ระบบ ควบคุมเสถียรภาพออสซิลโลสโคปบางรุ่นสามารถทริกเกอร์และถอดรหัสข้อความบัสแบบอนุกรมได้ เช่นบัส CANซึ่งใช้กันทั่วไปในงานด้านยานยนต์

ซอฟต์แวร์

ปัจจุบันออสซิลโลสโคปหลายรุ่นมีอินเทอร์เฟซภายนอกอย่างน้อยหนึ่งตัว เพื่อให้สามารถควบคุมเครื่องมือ จากระยะไกล ผ่านซอฟต์แวร์ภายนอกได้ อินเทอร์เฟซ (หรือบัส) เหล่านี้ได้แก่GPIB , อีเธอร์เน็ต , พอร์ตอนุกรม , USBและWi- Fi

ประเภทและรุ่น

ส่วนต่อไปนี้เป็นบทสรุปโดยย่อของประเภทและรุ่นต่างๆ ที่มีจำหน่าย สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูบทความอื่น

ออสซิลโลสโคปแบบรังสีแคโทด (CRO)

ตัวอย่างภาพลิสซาจูส์จากออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อก แสดงความสัมพันธ์แบบฮาร์มอนิกของรอบการสั่นแนวนอน 1 รอบต่อรอบการสั่นแนวตั้ง 3 รอบ
สำหรับโทรทัศน์ระบบอนาล็อกออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกสามารถใช้เป็นเวกเตอร์สโคปเพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติของสัญญาณที่ซับซ้อน เช่น การแสดงแถบสี SMPTEดัง ภาพนี้

ออสซิลโลสโคปแบบแรกสุดและง่ายที่สุดประกอบด้วยจอ CRT, แอมพลิฟายเออร์ แนวตั้ง , ฐานเวลา, แอมพลิฟายเออร์แนวนอน และแหล่งจ่ายไฟปัจจุบันเรียกว่าออสซิลโลสโคป "อนาล็อก" เพื่อแยกความแตกต่างจากออสซิลโลสโคป "ดิจิทัล" ที่แพร่หลายในทศวรรษ 1990 และต่อมา

ออสซิโลสโคปแบบอนาล็อกไม่จำเป็นต้องมีตารางอ้างอิงที่สอบเทียบแล้วสำหรับการวัดขนาดของคลื่น และอาจไม่แสดงคลื่นในความหมายดั้งเดิมของเส้นตรงที่ลากจากซ้ายไปขวา แต่สามารถใช้สำหรับการวิเคราะห์สัญญาณได้โดยการป้อนสัญญาณอ้างอิงเข้าไปในแกนหนึ่งและสัญญาณที่ต้องการวัดเข้าไปในอีกแกนหนึ่ง สำหรับสัญญาณอ้างอิงและสัญญาณวัดที่สั่นไหว จะทำให้เกิดรูปแบบการวนซ้ำที่ซับซ้อนซึ่งเรียกว่ารูปลิสซาจูส์รูปร่างของเส้นโค้งสามารถตีความเพื่อระบุคุณสมบัติของสัญญาณวัดที่สัมพันธ์กับสัญญาณอ้างอิง และมีประโยชน์ในช่วงความถี่การสั่นที่หลากหลาย

ออสซิลโลสโคปแบบลำแสงคู่

ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกลำแสงคู่สามารถแสดงสัญญาณสองสัญญาณพร้อมกันได้ จอ CRT แบบลำแสงคู่พิเศษจะสร้างและหักเหลำแสงสองลำแยกกัน ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกหลายเส้นสามารถจำลองการแสดงผลแบบลำแสงคู่ได้ด้วยการตัดและกวาดสลับกัน—แต่คุณสมบัติเหล่านั้นไม่ได้ให้การแสดงผลพร้อมกัน (ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลแบบเรียลไทม์ให้ประโยชน์เช่นเดียวกับออสซิลโลสโคปแบบลำแสงคู่ แต่ไม่จำเป็นต้องใช้การแสดงผลแบบลำแสงคู่) ข้อเสียของออสซิลโลสโคปแบบเส้นคู่คือไม่สามารถสลับระหว่างเส้นกราฟได้อย่างรวดเร็ว และไม่สามารถจับเหตุการณ์ชั่วคราวที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วสองเหตุการณ์ได้ ออสซิลโลสโคปแบบลำแสงคู่ช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านั้นได้

ออสซิลโลสโคปเก็บข้อมูลแบบอนาล็อก

การบันทึกภาพเส้นกราฟเป็นคุณสมบัติพิเศษที่มีอยู่ในออสซิโลสโคปแบบอนาล็อกบางรุ่น ซึ่งใช้จอ CRT แบบแสดงภาพโดยตรง การบันทึกภาพช่วยให้รูปแบบเส้นกราฟที่ปกติจะจางหายไปในเสี้ยววินาที สามารถคงอยู่บนหน้าจอได้นานหลายนาทีหรือนานกว่านั้น จากนั้นสามารถเปิดใช้งานวงจรไฟฟ้าเพื่อบันทึกและลบเส้นกราฟบนหน้าจอได้โดยเจตนา

ออสซิลโลสโคปดิจิทัล

ออสซิลโลสโคปดิจิทัล 4 แชนเนลกำลังทำงาน
ออสซิลโลสโคปดิจิทัล 4 แชนเนล สำหรับตรวจสอบวงจรแปลงแรงดันบูสต์

ในขณะที่อุปกรณ์อนาล็อกใช้แรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์ดิจิทัลใช้ตัวเลขที่สอดคล้องกับค่าตัวอย่างของแรงดันไฟฟ้า ในกรณีของออสซิลโลสโคปดิจิทัล ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) จะแปลงแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ให้เป็นข้อมูลดิจิทัล

ออสซิลโลสโคปแบบจัดเก็บข้อมูลดิจิทัล หรือ DSO (Digital Storage Oscilloscope) เป็นออสซิลโลสโคปประเภทมาตรฐานในปัจจุบันสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ และด้วยต้นทุนที่ต่ำของออสซิลโลสโคประดับเริ่มต้น ทำให้แม้แต่ผู้ที่ชื่นชอบงานอดิเรกก็สามารถใช้งานได้ มันแทนที่วิธีการจัดเก็บข้อมูลแบบไฟฟ้าสถิตในออสซิลโลสโคปแบบจัดเก็บข้อมูลอนาล็อกด้วยหน่วยความจำ ดิจิทัล ซึ่งจัดเก็บข้อมูลตัวอย่างได้นานเท่าที่ต้องการโดยไม่เสื่อมสภาพ และแสดงผลโดยไม่มีปัญหาเรื่องความสว่างเหมือนจอ CRT แบบจัดเก็บข้อมูล นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถประมวลผลสัญญาณที่ซับซ้อนได้ด้วย วงจรประมวลผลสัญญาณดิจิทัลความเร็วสูง[ 1 ]

DSO มาตรฐานมีข้อจำกัดในการจับสัญญาณที่มีแบนด์วิดท์น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของอัตราการสุ่มตัวอย่างของ ADC (เรียกว่าขีดจำกัด Nyquist ) มี DSO อีกรูปแบบหนึ่งที่เรียกว่าออสซิลโลสโคปแบบสุ่มตัวอย่างดิจิทัลซึ่งสามารถเกินขีดจำกัดนี้ได้สำหรับสัญญาณบางประเภท เช่น สัญญาณการสื่อสารความเร็วสูง ซึ่งรูปคลื่นประกอบด้วยพัลส์ที่ซ้ำกัน DSO ประเภทนี้จะสุ่มตัวอย่างที่ความถี่ต่ำกว่าขีดจำกัด Nyquist มากโดยเจตนา จากนั้นใช้การประมวลผลสัญญาณเพื่อสร้างภาพรวมของพัลส์ทั่วไป[ 20 ]

ออสซิลโลสโคปแบบผสมสัญญาณ

เครื่องวิเคราะห์ลอจิกคล้ายกับออสซิลโลสโคป แต่สำหรับสัญญาณอินพุตแต่ละตัว จะแสดงเฉพาะระดับลอจิกโดยไม่แสดงรูปร่างของรูปคลื่นอนาล็อก ในขณะที่ออสซิลโลสโคปแบบผสมสัญญาณ (หรือ MSO) มีอินพุตสองประเภท ได้แก่ ช่องสัญญาณอนาล็อกจำนวนน้อย (โดยทั่วไปสองหรือสี่ช่อง) และช่องสัญญาณลอจิกจำนวนมาก (โดยทั่วไปสิบหกช่อง) MSO มีความสามารถในการหาความสัมพันธ์เชิงเวลาของสัญญาณอนาล็อกและลอจิกได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่แตกต่างจากออสซิลโลสโคปและเครื่องวิเคราะห์ลอจิกแบบแยกกัน โดยทั่วไป ช่องสัญญาณลอจิกอาจถูกจัดกลุ่มและแสดงเป็นบัส โดยค่าของแต่ละบัสจะแสดงที่ด้านล่างของหน้าจอในรูปแบบเลขฐานสิบหกหรือเลขฐานสอง ใน MSO ส่วนใหญ่ สามารถตั้งค่าทริกเกอร์ได้ทั้งในช่องสัญญาณอนาล็อกและลอจิก

ออสซิลโลสโคปแบบผสมโดเมน

ออสซิลโลสโคปแบบผสมโดเมน (MDO) คือออสซิลโลสโคปที่มีอินพุต RF เพิ่มเติม ซึ่งใช้สำหรับ ฟังก์ชัน วิเคราะห์สเปกตรัม แบบ FFT โดยเฉพาะ โดยทั่วไป อินพุต RF นี้จะมีแบนด์วิดท์สูงกว่าช่องสัญญาณอนาล็อกแบบเดิม ซึ่งแตกต่างจากฟังก์ชัน FFT ของออสซิลโลสโคปดิจิทัลทั่วไปที่ใช้ช่องสัญญาณอนาล็อกปกติ MDO บางรุ่นยังช่วยให้สามารถหาความสัมพันธ์ของเหตุการณ์ในโดเมนเวลา (เช่น แพ็กเก็ตข้อมูลอนุกรมเฉพาะ) กับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในโดเมนความถี่ (เช่น การส่งสัญญาณ RF) ได้อีกด้วย

ออสซิลโลสโคปแบบพกพา

ออสซิลโลสโคปแบบพกพามีประโยชน์สำหรับการใช้งานทดสอบและงานบริการภาคสนามหลายประเภท ในปัจจุบัน ออสซิลโลสโคปแบบพกพาส่วนใหญ่จะเป็นออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลที่ใช้จอแสดงผล คริสตัลเหลว

ออสซิลโลสโคปแบบพกพาและแบบตั้งโต๊ะหลายรุ่นมีแรงดันอ้างอิงกราวด์ร่วมกันสำหรับทุกช่องสัญญาณอินพุต หากใช้ช่องสัญญาณวัดมากกว่าหนึ่งช่องพร้อมกัน สัญญาณอินพุตทั้งหมดจะต้องมีแรงดันอ้างอิงเดียวกัน และแรงดันอ้างอิงร่วมเริ่มต้นคือ "กราวด์" หากไม่มีพรีแอมพลิฟายเออร์แบบดิฟเฟอเรนเชียลหรือตัวแยกสัญญาณภายนอก ออสซิลโลสโคปแบบตั้งโต๊ะแบบดั้งเดิมนี้จะไม่เหมาะสำหรับการวัดแบบลอยตัว (บางครั้งผู้ใช้ออสซิลโลสโคปอาจหักขาต่อกราวด์ในสายไฟของออสซิลโลสโคปแบบตั้งโต๊ะเพื่อพยายามแยกสัญญาณร่วมออกจากกราวด์ การกระทำนี้ไม่น่าเชื่อถือเนื่องจากความจุไฟฟ้าแฝงทั้งหมดของตัวเครื่องจะเชื่อมต่อเข้ากับวงจร นอกจากนี้ การตัดการเชื่อมต่อกราวด์เพื่อความปลอดภัยยังเป็นอันตราย และคู่มือการใช้งานแนะนำอย่างยิ่งให้หลีกเลี่ยง)

ออสซิลโลสโคปบางรุ่นมีอินพุตแบบแยกส่วน ซึ่งขั้วต่อระดับอ้างอิงสัญญาณไม่ได้เชื่อมต่อกัน แต่ละช่องสัญญาณอินพุตสามารถใช้สำหรับการวัดแบบ "ลอยตัว" โดยมีระดับอ้างอิงสัญญาณที่เป็นอิสระ สามารถทำการวัดได้โดยไม่ต้องเชื่อมต่อด้านใดด้านหนึ่งของอินพุตออสซิลโลสโคปเข้ากับจุดร่วมสัญญาณหรือจุดอ้างอิงกราวด์ของวงจร

อุปกรณ์ที่ใช้ในการกักกันโรคมีการแบ่งประเภทดังแสดงด้านล่าง:

หมวดหมู่แรงดันไฟเกินแรงดันไฟฟ้าใช้งาน (ค่าประสิทธิผลของกระแสสลับ/กระแสตรงเทียบกับกราวด์)แรงดันไฟฟ้าสูงสุดทันที (ทำซ้ำ 20 ครั้ง)ตัวต้านทานทดสอบ
แคท 1600 โวลต์2500 โวลต์30 โอห์ม
แคท 11000 โวลต์4000 โวลต์30 โอห์ม
แคท 2600 โวลต์4000 โวลต์12 โอห์ม
แคท 21000 โวลต์6000 โวลต์12 โอห์ม
แคท 3600 โวลต์6000 โวลต์2 โอห์ม

ออสซิลโลสโคปแบบใช้พีซี

PicoScope 6000 เป็นออสซิลโลสโคปดิจิทัลแบบพีซี โดยใช้แล็ปท็อปในการแสดงผลและประมวลผล

ออสซิลโลสโคปดิจิทัลบางรุ่นใช้แพลตฟอร์มพีซีในการแสดงผลและควบคุมเครื่องมือ ซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบของออสซิลโลสโคปแบบสแตนด์อะโลนที่มีแพลตฟอร์มพีซีภายใน (เมนบอร์ดพีซี) หรือออสซิลโลสโคปภายนอกที่เชื่อมต่อผ่านUSBหรือLANกับพีซีหรือแล็ปท็อปเครื่องอื่น

เครื่องมือจำนวนมากที่ใช้ในสาขาเทคนิคต่างๆ นั้น แท้จริงแล้วคือออสซิลโลสโคปที่มีอินพุต การปรับเทียบ การควบคุม การปรับเทียบจอแสดงผล ฯลฯ ซึ่งได้รับการปรับแต่งและเพิ่มประสิทธิภาพให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะด้าน ตัวอย่างของเครื่องมือที่ใช้หลักการออสซิลโลสโคป ได้แก่เครื่องตรวจสอบรูปคลื่นสำหรับการวิเคราะห์ระดับวิดีโอในการผลิตรายการโทรทัศน์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น เครื่องตรวจสอบการทำงานของอวัยวะสำคัญ เครื่องตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ และเครื่องตรวจคลื่นไฟฟ้าสมอง ในการซ่อมรถยนต์ เครื่องวิเคราะห์การจุดระเบิดใช้เพื่อแสดงรูปคลื่นประกายไฟสำหรับแต่ละกระบอกสูบ ทั้งหมดนี้โดยพื้นฐานแล้วคือออสซิลโลสโคป ซึ่งทำหน้าที่พื้นฐานในการแสดงการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณอินพุตหนึ่งหรือหลายสัญญาณเมื่อเวลาผ่านไปในจอแสดง ผล แบบ X - Y

เครื่องมืออื่นๆ จะแปลงผลการวัดให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าแบบซ้ำๆ และรวมออสซิลโลสโคปไว้เป็นองค์ประกอบแสดงผล ระบบการวัดที่ซับซ้อนดังกล่าว ได้แก่เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเครื่องวิเคราะห์ทรานซิสเตอร์ และเครื่องวัดการสะท้อนในโดเมนเวลา (TDR) ซึ่งแตกต่างจากออสซิลโลสโคปตรงที่เครื่องมือเหล่านี้จะสร้างสัญญาณกระตุ้นหรือกวาดค่าพารามิเตอร์การวัดโดยอัตโนมัติ

ดูเพิ่มเติม

  • เว็บไซต์หลอดรังสีแคโทด
  • พิพิธภัณฑ์ออสซิลโลสโคปเสมือนจริง
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oscilloscope&oldid=1353193641 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ออสซิลโลสโคป

ออ สซิลโลสโคป (เดิมเรียกว่า ออสซิลโลก ราฟ หรือ เรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า สโคป หรือ โอ-สโคป ) เป็น เครื่องมือทดสอบอิเล็กทรอนิกส์ ชนิดหนึ่งที่แสดง แรงดัน ไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง...

ประวัติศาสตร์

การแสดงภาพแรงดันไฟฟ้าความเร็วสูงในยุคแรกๆ ทำได้ด้วย ออสซิลโลกราฟแบบ อิเล็กโทรแมคคานิกส์ [ 2 ] [ 3 ] ซึ่งคิดค้นโดย André Blondel ในปี พ.ศ.

คุณสมบัติและการใช้งาน

โดยทั่วไปแล้ว ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกจะแบ่งออกเป็นสี่ส่วน ได้แก่ ส่วนแสดงผล ส่วนควบคุมแนวตั้ง ส่วนควบคุมแนวนอน และส่วนควบคุมทริกเกอร์ ส่วนแสดงผลมักจะเป็นจอ CRT ที่มีเส้นอ้างอิงแนวนอนและแนวตั้งเรียกว่าเส้น ตาราง (graticule ) นอกจากนี้ จอ CRT...

ขนาดและความสะดวกในการพกพา

ออสซิลโลสโคปสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีน้ำหนักเบา พกพาสะดวก และมีขนาดกะทัดรัดพอที่คนคนเดียวจะพกพาได้ นอกจากรุ่นพกพาแล้ว ในตลาดยังมีเครื่องมือขนาดเล็กที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่สำหรับงานภาคสนามอีกด้วย ออสซิลโลสโคปสำหรับห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะรุ่นเก่าที่ใช้ หลอดสุญญากาศ...