Základní princip osciloskopu

Zobrazení průběhu
Podle principu osciloskopických trubic se při přivedení stejnosměrného napětí na dvojici vychylovacích desek generuje pevné posunutí světelné skvrny na zářivce a velikost posunutí je úměrná přivedenému stejnosměrnému napětí. Pokud jsou na vertikální i horizontální vychylovací desky přivedena dvě stejnosměrná napětí současně, je poloha světelného bodu na zářivkovém stínítku určena posunem v obou směrech.
Pokud je na pár vychylovacích desek přivedeno sinusové střídavé napětí, světelný bod na fluorescenční obrazovce se bude pohybovat se změnou napětí. Když je na svislou vychylovací desku přivedeno sinusové střídavé napětí, v okamžiku t{{0}} je napětí Vo (nulová hodnota), poloha světelného bodu na fluorescenčním stínítku je počátek souřadnic 0 a v okamžiku času t=1 je napětí V1 (kladná hodnota). Světelná skvrna na fluorescenčním stínítku je 1 nad počátkem souřadnic 0 a posunutí je úměrné napětí V1; V okamžiku t=2 je napětí V2 (maximální kladná hodnota) a světelný bod na fluorescenčním stínítku je ve 2 bodech nad počátečním bodem souřadnic 0. Vzdálenost posunutí je úměrná napětí V2; Analogicky, v každém časovém okamžiku t=3, t=4,..., t=8 jsou pozice světelných bodů na fluorescenční obrazovce 3, 4,. .. a 8 bodů. Ve druhém a třetím cyklu střídavého napětí se první cyklus bude opakovat. Pokud je frekvence sinusového střídavého napětí aplikovaného na vertikální vychylovací desku v tomto okamžiku velmi nízká, pouze mezi 1Hz a 2Hz, pak bude na fluorescenční obrazovce vidět pohybující se světelný bod. Okamžitá hodnota vychýlení tohoto světelného bodu od počátku souřadnic bude úměrná okamžité hodnotě napětí aplikovaného na svislou vychylovací desku. Pokud je frekvence střídavého napětí aplikovaná na vertikální vychylovací desku vyšší než 10 Hz až 20 Hz, v důsledku jevu dosvitu fluorescenční obrazovky a jevu vizuální perzistence lidského oka, to, co je vidět na fluorescenční obrazovce, není bod, který se pohybuje nahoru a dolů, ale svislá světlá čára. Délka světlé čáry závisí na velikosti špičkového sinusového střídavého napětí, když je vertikální zesílení osciloskopu konstantní. Pokud se na vodorovnou vychylovací desku přivede sinusové střídavé napětí, dojde k podobné situaci, až na to, že se světelný bod pohybuje po vodorovné ose.
Pokud se na dvojici vychylovacích desek přivede napětí, které se lineárně mění s časem, jako je například napětí pilových zubů, jak se bude světelná skvrna pohybovat na zářivce? Když je na vodorovné vychylovací desce napětí pilovité vlny, v okamžiku t=0 je napětí Vo (maximální záporná hodnota) a světelný bod na fluorescenčním stínítku je ve výchozí poloze ( v nulovém bodě) na levé straně počátku souřadnic a vzdálenost posunutí je úměrná napětí Vo; V okamžiku t=1 je napětí V1 (záporné) a světelná skvrna na fluorescenčním stínítku je v bodě vlevo od počátku souřadnic. Vzdálenost posunutí je úměrná napětí V1; Analogicky v čase t=2, t=3, v každém okamžiku t=8 jsou odpovídající pozice světelných bodů na fluorescenční obrazovce body 2, 3,... a 8. V okamžiku t=8 přeskočí napětí pilové vlny z maximální kladné hodnoty V8 na maximální zápornou hodnotu Vo a světelný bod na fluorescenční obrazovce se extrémně rychle pohybuje od 8 doleva při výchozí pozice nula. Pokud je pilové napětí periodické, bude se první cyklus opakovat ve druhém, třetím,... cyklu pilového napětí. Pokud je frekvence pilového vlnového napětí aplikovaného na vodorovnou vychylovací desku v tomto okamžiku velmi nízká, pouze 1 Hz až 2 Hz, bude vidět, jak se světelná skvrna pohybuje rovnoměrně z levé výchozí polohy nulového bodu do pravé výchozí polohy nulového bodu na fluorescenční obrazovce a poté se světelný bod bude pohybovat extrémně rychle z nulového bodu pravé výchozí polohy do nulového bodu levé výchozí polohy. Tento proces se nazývá skenování. Když je na vodorovnou osu přiváděno periodické pilovité napětí, skenování bude pokračovat v cyklu. Okamžitá hodnota vzdálenosti od světelného bodu k nulovému bodu výchozí polohy bude úměrná okamžité hodnotě napětí přivedeného na vychylovací desku. Je-li frekvence pilového vlnového napětí aplikovaného na vychylovací desku nad 10 Hz až 20 Hz, v důsledku jevu dosvitu fluorescenčního stínítka a jevu vizuální perzistence lidského oka lze vidět vodorovnou jasnou čáru. Délka horizontální světlé čáry závisí na hodnotě napětí pilové vlny, když je horizontální zesílení osciloskopu pevné. Hodnota napětí pilovité vlny je úměrná změně v čase a posunutí světelné skvrny na zářivce je úměrné hodnotě napětí. Vodorovné jasné čáry na zářivkové obrazovce proto mohou představovat časovou osu. Jakýkoli stejný segment čáry na této světlé čáře představuje stejné časové období.
Pokud je naměřené signálové napětí přivedeno na vertikální vychylovací desku a snímací napětí pilových vln na horizontální vychylovací desku a frekvence měřeného signálního napětí je rovna frekvenci snímacího napětí pilových vln, periodická křivka průběhu napětí naměřeného signálu v průběhu času se zobrazí na fluorescenční obrazovce. V případě, že druhý a třetí cyklus měřeného periodického signálu všechny opakují první cyklus, stopy vysledované světelnou skvrnou na fluorescenční obrazovce také překrývají stopy sledované poprvé. Proto je naměřené napětí signálu zobrazené na fluorescenční obrazovce stabilní křivka tvaru vlny, která se mění s časem.
Aby se stabilizovala grafika na fluorescenční obrazovce, frekvence měřeného signálového napětí by měla udržovat celočíselný poměr s frekvencí pilovitého vlnového napětí, to znamená synchronizační vztah. Aby toho bylo dosaženo, je nutné plynule upravovat frekvenci pilového napětí, aby se přizpůsobilo pozorování různých periodických signálů na různých frekvencích. Za druhé, vzhledem k relativní nestabilitě frekvence měřeného signálu a frekvence signálu pilových kmitů, i když je frekvence pilového napětí dočasně nastavena na celočíselný násobek frekvence měřeného signálu, nemůže udržet graf je po celou dobu stabilní. Proto je osciloskop vybaven synchronizačním zařízením. To znamená přidání synchronizačního signálu do určité části pilového vlnového obvodu, aby se podpořila synchronizace skenování. U jednoduchých osciloskopů (jako jsou domácí osciloskopy SB{0}} atd.), které mohou generovat pouze nepřetržité skenování (tj. generování nepřetržitých pilovitých vln z cyklu na cyklus), je nutné zadat synchronizační signál související s frekvencí pozorovaný signál do jejich snímacího obvodu. Když se frekvence přidaného synchronizačního signálu blíží frekvenci autonomního kmitání frekvence pilových vln (nebo jejího celočíselného násobku), frekvence pilových vln může být "přetažena do synchronizace" nebo "uzamčena". U osciloskopů (jako jsou domácí ST-16 osciloskopy, SBT-5 synchronní osciloskopy, SR-8 duální stopové osciloskopy atd.), které mají funkci čekání na skenování (tj. negenerují pilovité vlny v běžných časech, ale pouze generují pilovou vlnu pro jeden sken, když dorazí testovaný signál), je nutné vložit spouštěcí signál související s testovaným signálem na jejich skenovacím obvodu, aby se proces skenování těsně koordinoval s testovaným signálem. Tímto způsobem, pokud je podle potřeby zvolen vhodný synchronizační signál nebo spouštěcí signál, může být jakýkoli studovaný proces synchronizován s frekvencí skenování pilových vln.