Osnovni princip osciloskopa

Prikaz talasnog oblika
Prema principu osciloskopskih cijevi, kada se jednosmjerni napon primjenjuje na par otklonskih ploča, generira se fiksni pomak svjetlosne mrlje na fluorescentnom ekranu, a veličina pomaka je proporcionalna primijenjenom istosmjernom naponu. Ako se dva istosmjerna napona primjenjuju na vertikalne i horizontalne otklonske ploče istovremeno, položaj svjetlosne točke na fluorescentnom ekranu određen je pomakom u oba smjera.
Ako se sinusoidni izmjenični napon dovede na par otklonskih ploča, svjetlosna tačka na fluorescentnom ekranu će se pomicati kako se napon mijenja. Kada se na vertikalnu otklonu ploču dovede sinusoidni izmjenični napon, u trenutku t{{0}}, napon je Vo (nulta vrijednost), položaj svjetlosne tačke na fluorescentnom ekranu je na ishodište koordinata 0, a u trenutku t=1 napon je V1 (pozitivna vrijednost). Svjetlosna tačka na fluorescentnom ekranu je na 1 iznad koordinatnog početka 0, a pomak je proporcionalan naponu V1; U trenutku t=2, napon je V2 (maksimalna pozitivna vrijednost), a svjetlosna tačka na fluorescentnom ekranu je na 2 tačke iznad početne koordinate 0. Udaljenost pomaka je proporcionalna naponu V2; Po analogiji, u svakom trenutku vremena t=3, t{13}},..., t=8, pozicije svjetlosnih tačaka na fluorescentnom ekranu su 3, 4,. .. i 8 bodova. U drugom i trećem ciklusu izmjeničnog napona, prvi ciklus će se ponoviti. Ako je frekvencija sinusoidnog naizmeničnog napona primenjenog na vertikalnu otklonu ploču u ovom trenutku veoma niska, samo između 1Hz i 2Hz, tada će se na fluorescentnom ekranu videti pokretna svetlosna tačka. Trenutna vrijednost otklona ove svjetlosne tačke od koordinatnog početka bit će proporcionalna trenutnoj vrijednosti napona primijenjenog na vertikalnu otklonsku ploču. Ako je frekvencija izmjeničnog napona primijenjena na vertikalnu otklonu ploču iznad 10 Hz do 20 Hz, zbog fenomena naknadnog sjaja fluorescentnog ekrana i fenomena vizualne perzistencije ljudskog oka, ono što se vidi na fluorescentnom ekranu nije tačka koja kreće se gore-dolje, ali vertikalna svijetla linija. Dužina svijetle linije ovisi o veličini sinusoidnog AC napona od vrha do vrha kada je vertikalno pojačanje osciloskopa konstantno. Ako se na horizontalnu otklonu ploču dovede sinusoidni izmjenični napon, dogodit će se slična situacija, osim što se svjetlosna tačka pomiče po horizontalnoj osi.
Ako se napon koji se linearno mijenja s vremenom, kao što je pilasti napon, primijeni na par otklonskih ploča, kako će se svjetlosna tačka kretati na fluorescentnom ekranu? Kada postoji napon pilastog talasa na horizontalnoj otklonskoj ploči, u trenutku t=0, napon je Vo (maksimalna negativna vrijednost), a svjetlosna tačka na fluorescentnom ekranu je u početnoj poziciji ( na nultu tačku) na lijevoj strani koordinatnog početka, a rastojanje pomaka je proporcionalno naponu Vo; U trenutku vremena t=1, napon je V1 (negativan), a svjetlosna tačka na fluorescentnom ekranu je u tački lijevo od koordinatnog početka. Udaljenost pomaka je proporcionalna naponu V1; Po analogiji, u vrijeme t=2, t=3, u svakom trenutku t=8, odgovarajuće pozicije svjetlosnih tačaka na fluorescentnom ekranu su tačke 2, 3,... , i 8. U trenutku t=8, napon pilastog talasa skače sa maksimalne pozitivne vrijednosti V8 na maksimalnu negativnu vrijednost Vo, a svjetlosna tačka na fluorescentnom ekranu se izuzetno brzo kreće od 8 ulijevo na početna pozicija nula. Ako je napon pilasti periodičan, prvi ciklus će se ponoviti u drugom, trećem,... ciklusu pilastog napona. Ako je frekvencija napona pilastog talasa primijenjenog na horizontalnu otklonsku ploču u ovom trenutku vrlo niska, samo 1 Hz do 2 Hz, vidjet će se da se svjetlosna tačka ravnomjerno kreće od lijeve početne nulte tačke do desne početne nulte tačke na fluorescentnom ekranu, a tada će se svjetlosna tačka kretati izuzetno brzo od nulte tačke desne početne pozicije do lijeve početne nulte tačke. Ovaj proces se zove skeniranje. Kada se periodični pilasti napon primeni na horizontalnu osu, skeniranje će se nastaviti u ciklusu. Trenutna vrijednost udaljenosti od svjetlosne točke do nulte tačke početne pozicije bit će proporcionalna trenutnoj vrijednosti napona primijenjenog na otklonu ploču. Ako je frekvencija napona pilastog talasa primijenjenog na otklonsku ploču iznad 10Hz do 20Hz, zbog fenomena naknadnog sjaja fluorescentnog ekrana i fenomena vizualne perzistencije ljudskog oka, može se vidjeti horizontalna svijetla linija. Dužina horizontalne svijetle linije ovisi o vrijednosti napona pilastog talasa kada je horizontalno pojačanje osciloskopa fiksno. Vrijednost napona pilastog talasa proporcionalna je promjeni vremena, a pomicanje svjetlosne mrlje na fluorescentnom ekranu proporcionalno je vrijednosti napona, stoga horizontalne svijetle linije na fluorescentnom ekranu mogu predstavljati vremensku osu. Svaki jednak segment na ovoj svijetloj liniji predstavlja jednak vremenski period.
Ako se izmjereni napon signala primjenjuje na vertikalnu otklonu ploču, a napon skeniranja pilastih valova primjenjuje se na horizontalnu otklonu ploču, a frekvencija izmjerenog napona signala jednaka je frekvenciji napona skeniranja pilastih valova, kriva periodičnog valnog oblika izmjerenog napona signala tokom vremena će biti prikazan na fluorescentnom ekranu. U slučaju da svi drugi i treći ciklus izmjerenog periodičnog signala ponavljaju prvi ciklus, tragovi praćeni svjetlosnom mrljom 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.
U cilju stabilizacije grafike na fluorescentnom ekranu, frekvencija izmjerenog napona signala treba održavati odnos cjelobrojnog odnosa sa frekvencijom napona pilastog talasa, odnosno sinhronizacijski odnos. Da bi se to postiglo, potrebno je kontinuirano prilagođavati frekvenciju napona pilastih zubaca kako bi se prilagodili promatranju različitih periodičnih signala na različitim frekvencijama. Drugo, zbog relativne nestabilnosti frekvencije mjernog signala i frekvencije signala pilastih oscilacija, čak i ako se frekvencija napona pilastih oscilacija privremeno podesi da bude integralni višekratnik frekvencije mjerenog signala, ne može zadržati graf je stabilan sve vreme. Stoga je osciloskop opremljen uređajem za sinhronizaciju. To jest, dodavanje signala sinhronizacije određenom dijelu kruga pilastih valova kako bi se promovirala sinhronizacija skeniranja. Za jednostavne osciloskope (kao što su domaći SB-10 osciloskopi, itd.) koji mogu generirati samo kontinuirano skeniranje (tj. generiranje kontinuiranih pilastih valova iz ciklusa u ciklus), potrebno je unijeti signal sinhronizacije koji se odnosi na frekvenciju posmatrani signal u njihov krug za skeniranje. Kada se frekvencija dodanog sinkronizacijskog signala približi frekvenciji autonomne oscilacije frekvencije pilastih valova (ili njenom cijelom višem broju), frekvencija pilastog vala može se "povući u sinhronizaciju" ili "zaključati". Za osciloskope (kao što su domaći ST-16 osciloskopi, SBT-5 sinhroni osciloskopi, SR-8 osciloskopi sa dvostrukim tragom, itd.) koji imaju funkciju čekanja na skeniranje (tj. ne generiraju pilaste valove u uobičajeno vrijeme, već samo generiraju pilasti val za jedno skeniranje kada stigne signal koji se testira), potrebno je unijeti okidač koji se odnosi na signal koji se testira u njihovo kolo za skeniranje kako bi se blisko koordinirao proces skeniranja sa signalom koji se testira. Na ovaj način, sve dok je odgovarajući signal sinhronizacije ili signal okidača odabran po potrebi, bilo koji proces koji se proučava može se sinhronizovati sa frekvencijom skeniranja pilastih talasa.