Popis osciloskopu

Osciloskop je vlastně úplně jednoduchý přístroj. V podstatě jde o to že to napětí které se přivádí na vstup se po zesílení přivádí přímo na vertikálně vychylující desky obrazovky. Ve skutečnosti je osciloskop složitější, ale v podstatě pracuje takhle jednoduše.
Dole, na obrázku, je blokové schéma obyčejného osciloskopu. Signál se přivádí na vstup atenuátoru AT, to je dělič, který musí být kmitočtově vykompenzován aby pracoval stejně na nízkých frekvencích i na signálu o frekvenci několik desítek MHz. Takto vydělený signál se přivádí na zesilovač Y, který je ve schématu označen ZSL Y. Tento zesilovač musí mít určitý výkon, protože pokud je v použité obrazovce vychylování vytvořeno elektromagnetickým polem, tak je do těchto cívek na obrazovce potřeba velký proud. V osciloskopických obrazovkách se spíše používá elektrostatické vychylování. To je vytvořeno dvěmi od sebe vzdálenými deskami, na které když se přivede napětí, tak mezi nimi vznikne statické pole a to vychýlí paprsek požadovaným směrem. Do těchto desek teče jen malý proud, ale zase potřebují velké napětí. Výstup z tohoto zesilovače je zapojen přímo na horizontálně uložené vychylovací desky obrazovky, které vychylují vertikálně !!! Desky mají proti zemi svodové odpory na odstranění nežádoucích nábojů. Ze zesilovače Y je také signál veden přes derivační člen C a R na přepínač, přes který se může přivádět na generátor časové základny pro interní synchronizaci, ale o tom až později.
Osciloskop má zpravidla ještě jeden vstup. Z toho se signál přivádí přes druhý atenuátor (dělič) na zesilovač X. Zesilovače X a Y musí být naprosto stejné, musí mít stejné zesílení a posun fáze. Výstup tohoto zesilovače se přivádí na přepínač. Přes něj je připojen na vertikálně uložené vychylovací desky, které vychylují horizontálně.
Dále osciloskop obsahuje generátor časové základny. Na něm se přepínají kondenzátory a tím se mění jeho kmitočet, ten se dá případně doladit potenciometrem. Generátor časové základny je synchronizován (řízen) impulsy, které se přivádějí přes přepínač označený INT. Synchronizační impulsy se berou buďto přímo z měřeného signálu přiváděného z výstupu zesilovače Y přes derivační člen. Nebo mohou pocházet z venku osciloskopu, ty se pak přivádějí na zesilovač synchronizačních impulsů, kde se jim nastaví potřebná velikost a tvar. Nebo je časová základna synchronizována síťovou frekvencí 50Hz, ale to se již moc nepoužívá. Synchronizace se provádí proto, aby se obrázek na obrazovce nepohyboval a synchronizační impulsy musí mít jehlovitý tvar. Výstupní signál časové základny má pilovitý tvar, který pomalu narůstá a rychle klesá a přivádí se na horizontálně vychylující desky. Na nich způsobuje to, že se signál, který je přiváděn na vstup osciloskopu rozloží přes celou obrazovku z leva do prava. U lepších osciloskopů bývá časová základna kalibrována.
Osciloskop ještě většinou obsahuje tzv. kalibrátor. Je to generátor obdélníkového signálu, který se vyvádí ven z osciloskopu. Jeho velikost je 0,5V šš a používá se především ke kalibraci sond.

Zesilovače X a Y musí být naprosto totožné (jak jsem již uvedl) a v cestě signálu nesmí být zařazen žádný kondenzátor, aby se dalo osciloskopem měřit i stejnosměrné napětí. Pokud je chcete vyzkoušet, přepněte přepínač časové základny na x-y a na oby vstupy osciloskopu připojte naprosto stejné střídavé napětí, třeba tím že oba vstupy spojíte. Na obrazovce by se měla zobrazit přímka se sklonem přesně 45°. Pokud má přímka jiný sklon nemají zesilovače shodné zesílení. Pokud to není přímka, ale je to něco jako elipsa, nemají zesilovače stejný fázový posun. To znamená že je jeden signál o kousek posunutý.

Dnes jsou běžné osciloskopy, které měří signál do frekvence 20MHz. Toto omezení je způsobeno nekvalitností obvodů v osciloskopu, protože osciloskopická obrazovka je schopna zobrazit signály mnohem rychlejší. Pokud má osciloskop dva vstupy, musí mít i jeho obrazovka dvě katody aby mohla vykreslovat dva signály a při měření jednoho se druhá vypíná. U jednoduchých osciloskopů, který má jen jeden vstup, má obrazovka jen jednu katodu a jeden paprsek. Popis osciloskopické obrazovky je zde.

Maximální frekvence udávaná na osciloskopu je ve skutečnosti ještě mnohem vyšší, ale v důsledku stárnutí osciloskopu se maximální frekvence snižuje a proto se na přístroji udává nižší, která je zaručená.

Po zapnutí osciloskopu je dobré tak minutu, nebo dvě počkat, protože jak se osciloskop zahřeje, změní se jeho parametry a tím se posune na obrazovce měřený signál směrem dolu.

Firma BEN na adrese http://www.ben.cz nabízí (docela novou) knížku s názvem „Využití rozraní PC pod Windows“. Na přiloženém CD je program, který s pomocí vaší zvukové karty vytvoří z počítače jednoduchý osciloskop. Tento osciloskop měří sice jen asi do 10 kHz a v cestě mu stojí kondenzátory, které jsou na vstupu zvukové karty, ale pro takové orientační měření zcela vyhovuje. A navíc když si knihu objednáte přes internet, neplatíte ani poštovné ani balné.

Zdeněk Novotný