Grundprincipen för oscilloskop

Vågformsdisplay
Enligt principen för oscilloskoprör, när en likspänning appliceras på ett par avböjningsplattor, kommer en fast förskjutning av ljusfläcken på den fluorescerande skärmen att genereras, och storleken på förskjutningen är proportionell mot den applicerade likspänningen. Om två likspänningar appliceras på både vertikala och horisontella avböjningsplattor samtidigt, bestäms läget för ljuspunkten på den fluorescerande skärmen av förskjutningen i båda riktningarna.
Om en sinusformad växelspänning appliceras på ett par avböjningsplattor, kommer ljuspunkten på den fluorescerande skärmen att flytta sig när spänningen ändras. När en sinusformad växelspänning anbringas på den vertikala avböjningsplattan, vid tidpunkten t{{0}}, är spänningen Vo (nollvärde), positionen för ljuspunkten på den fluorescerande skärmen är vid koordinatorigin 0, och vid tidpunkten t=1 är spänningen V1 (positivt värde). Ljusfläcken på den fluorescerande skärmen är 1 ovanför koordinatorigin 0, och förskjutningen är proportionell mot spänningen V1; Vid tidpunkten t=2 är spänningen V2 (det maximala positiva värdet), och ljuspunkten på den fluorescerande skärmen är 2 punkter över koordinatstartpunkten 0. Förskjutningsavståndet är proportionellt mot spänningen V2; I analogi, vid varje tidpunkt t=3, t=4,..., t=8, är positionerna för ljusfläckarna på den fluorescerande skärmen 3, 4, respektive. .. och 8 poäng. I den andra och tredje cykeln av växelspänning, kommer den första cykeln att upprepas. Om frekvensen för den sinusformade växelspänningen som appliceras på den vertikala avböjningsplattan vid denna tidpunkt är mycket låg, endast mellan 1Hz och 2Hz, kommer en rörlig ljusfläck att ses på den fluorescerande skärmen. Det momentana avböjningsvärdet för denna ljuspunkt från koordinatorigin kommer att vara proportionellt mot det momentana värdet av spänningen som appliceras på den vertikala avböjningsplattan. Om växelspänningsfrekvensen som appliceras på den vertikala avböjningsplattan är över 10 Hz till 20 Hz, på grund av efterglödsfenomenet på den fluorescerande skärmen och det visuella persistensfenomenet hos det mänskliga ögat, är det som ses på den fluorescerande skärmen inte en punkt som rör sig upp och ner, men en vertikal ljus linje. Längden på den ljusa linjen beror på storleken på den sinusformade växelspänningen från topp till topp när oscilloskopets vertikala förstärkningsförstärkning är konstant. Om en sinusformad växelspänning appliceras på den horisontella avböjningsplattan kommer en liknande situation att inträffa, förutom att ljuspunkten rör sig på den horisontella axeln.
Om en spänning som varierar linjärt med tiden, såsom en sågtandsspänning, appliceras på ett par avböjningsplattor, hur kommer ljusfläcken att röra sig på den fluorescerande skärmen? När det finns en sågtandsvågspänning på den horisontella avböjningsplattan, vid tidpunkten t=0, är spänningen Vo (det maximala negativa värdet), och ljuspunkten på den fluorescerande skärmen är i startpositionen ( på nollpunkten) på vänster sida av koordinatorigin, och förskjutningsavståndet är proportionellt mot spänningen Vo; Vid tidpunkten t=1 är spänningen V1 (negativ), och ljuspunkten på den fluorescerande skärmen är vid en punkt till vänster om koordinatorigin. Förskjutningsavståndet är proportionellt mot spänningen VI; I analogi, vid tidpunkten t=2, t=3, Vid varje ögonblick av t=8, är motsvarande positioner för ljusfläckarna på den fluorescerande skärmen punkterna 2, 3,... , och 8. I ögonblicket för t=8 hoppar sågtandvågsspänningen från det maximala positiva värdet V8 till det maximala negativa värdet Vo, och ljuspunkten på den fluorescerande skärmen rör sig extremt snabbt från 8 till vänster vid startpositionen noll. Om sågtandsspänningen är periodisk, kommer den första cykeln att upprepas i den andra, tredje,... cykeln av sågtandsspänningen. Om frekvensen för sågtandvågsspänningen som appliceras på den horisontella avböjningsplattan vid denna tidpunkt är mycket låg, endast 1 Hz till 2 Hz, kommer ljuspunkten att ses röra sig jämnt från den vänstra startpositionens nollpunkt till den högra startpositionens nollpunkt på den fluorescerande skärmen, och då kommer ljuspunkten att flytta sig extremt snabbt från den högra startpositionens nollpunkt till den vänstra startpositionens nollpunkt. Denna process kallas skanning. När en periodisk sågtandsspänning appliceras på den horisontella axeln fortsätter skanningen i en cykel. Det momentana värdet på avståndet från ljuspunkten till nollpunkten för startpositionen kommer att vara proportionellt mot det momentana värdet av spänningen som appliceras på avböjningsplattan. Om frekvensen för sågtandvågsspänningen som appliceras på avböjningsplattan är över 10Hz till 20Hz, på grund av efterglödningsfenomenet på den fluorescerande skärmen och det visuella persistensfenomenet hos det mänskliga ögat, kan en horisontell ljus linje ses. Längden på den horisontella ljusa linjen beror på sågtandvågens spänningsvärde när oscilloskopets horisontella förstärkningsförstärkning är fixerad. Sågtandsvågens spänningsvärde är proportionell mot förändringen i tid, och förskjutningen av ljuspunkten på den fluorescerande skärmen är proportionell mot spänningsvärdet. Därför kan de horisontella ljusa linjerna på den fluorescerande skärmen representera tidsaxeln. Alla lika linjesegment på denna ljusa linje representerar en lika lång tidsperiod.
Om den uppmätta signalspänningen appliceras på den vertikala avböjningsplattan och sågtandvågsavsökningsspänningen appliceras på den horisontella avböjningsplattan, och frekvensen för den uppmätta signalspänningen är lika med frekvensen för sågtandvågsavsökningsspänningen, en periodisk vågformskurva av den uppmätta signalspänningen över tiden kommer att visas på den fluorescerande skärmen. I det fall då den andra och tredje cykeln av den uppmätta periodiska signalen alla upprepar den första cykeln, överlappar spåren som spåras av ljuspunkten på den fluorescerande skärmen också spåren som spåras för första gången. Därför är den uppmätta signalspänningen som visas på den fluorescerande skärmen en stabil vågformskurva som ändras med tiden.
För att stabilisera grafiken på den fluorescerande skärmen bör frekvensen för den uppmätta signalspänningen upprätthålla ett heltalsförhållande med frekvensen för sågtandvågspänningen, det vill säga ett synkroniseringsförhållande. För att uppnå detta är det nödvändigt att kontinuerligt justera sågtandsspänningens frekvens för att anpassa sig till observation av olika periodiska signaler vid olika frekvenser. För det andra, på grund av den relativa instabiliteten hos frekvensen för den uppmätta signalen och frekvensen för sågtandsvängningssignalen, även om sågtandsspänningens frekvens tillfälligt justeras till att vara en integrerad multipel av den uppmätta signalens frekvens, kan den inte behålla grafen stabil hela tiden. Därför är oscilloskopet utrustat med en synkroniseringsanordning. Det vill säga att lägga till en synkroniseringssignal till en viss del av sågtandsvågkretsen för att främja synkroniseringen av skanningen. För enkla oscilloskop (som inhemska SB-10 oscilloskop, etc.) som bara kan generera kontinuerlig avsökning (dvs generera kontinuerliga sågtandsvågor från cykel till cykel), är det nödvändigt att mata in en synkroniseringssignal relaterad till frekvensen av den observerade signalen in i deras avsökningskrets, När frekvensen för den tillagda synkroniseringssignalen närmar sig den autonoma svängningsfrekvensen för sågtandsvågfrekvensen (eller en heltalsmultipel därav), kan sågtandsvågfrekvensen "dras in i synkronisering" eller "låsas". För oscilloskop (som inhemska ST-16 oscilloskop, SBT-5 synkronoscilloskop, SR-8 dubbelspåroscilloskop, etc.) som har funktionen att vänta på skanning (det vill säga de gör det inte genererar sågtandsvågor vid vanliga tidpunkter, utan genererar endast en sågtandsvåg för en enda scanning när signalen som testas anländer), är det nödvändigt att mata in en triggersignal relaterad till signalen som testas på deras scanningskrets för att nära koordinera scanningsprocessen med signalen som testas. På detta sätt, så länge som den lämpliga synkroniseringssignalen eller triggsignalen väljs efter behov, kan vilken process som helst som ska studeras synkroniseras med sågtandvågsavsökningsfrekvensen.