오실로스코프의 기본 원리

파형 표시
오실로스코프 튜브의 원리에 따르면 한 쌍의 편향판에 DC 전압이 가해지면 형광 스크린의 광점의 고정 변위가 발생하고 변위의 크기는 인가된 DC 전압에 비례합니다. 두 개의 DC 전압이 수직 및 수평 편향판에 동시에 인가되면 형광 스크린의 광점 위치는 양방향 변위에 의해 결정됩니다.
한 쌍의 편향판에 정현파 AC 전압이 가해지면 전압 변화에 따라 형광 스크린의 광점이 움직입니다. 수직편향판에 정현파 교류전압을 인가하면 시간 t{0}} 순간 전압은 Vo(영값), 형광면의 광점 위치는 좌표 원점 0이고, 시점 t=1에서 전압은 V1(양수 값)입니다. 형광 스크린의 광점은 좌표 원점 0 위 1에 있고 변위는 전압 V1에 비례합니다. t=2 시점에서 전압은 V2(최대 양의 값)이고, 형광판의 광점은 좌표 원점 0보다 2점 위입니다. 변위 거리는 전압에 비례합니다. V2; 비유하자면, 각 시점 t=3, t=4,..., t{14}}에서 형광 스크린의 광점 위치는 각각 3, 4,입니다. .. 그리고 8점. AC 전압의 두 번째 및 세 번째 주기에서 첫 번째 주기가 반복됩니다. 이때 수직편향판에 인가되는 정현파 교류전압의 주파수가 1Hz~2Hz 정도로 매우 낮으면 형광면에 움직이는 광점이 보인다. 좌표 원점에서 이 광점의 순간 편향 값은 수직 편향판에 인가된 전압의 순간 값에 비례합니다. 수직 편향판에 인가되는 교류 전압 주파수가 10Hz~20Hz 이상일 경우 형광면의 잔광 현상과 사람 눈의 시각적 잔상 현상으로 인해 형광면에 보이는 것은 위아래로 움직이지만 세로로 밝은 선이 나타납니다. 휘선의 길이는 오실로스코프의 수직 증폭 이득이 일정할 때 피크 대 피크 정현파 AC 전압의 크기에 따라 달라집니다. 정현파 AC 전압이 수평 편향판에 인가되면 광점이 수평축에서 이동하는 것을 제외하고는 유사한 상황이 발생합니다.
톱니파 전압과 같이 시간에 따라 선형적으로 변화하는 전압을 한 쌍의 편향판에 인가하면 형광판에서 광점이 어떻게 움직일까요? 수평 편향판에 톱니파 전압이 있을 때 t=0 시점에서 전압은 Vo(최대 음의 값)이고 형광면의 광점은 시작 위치( 영점에) 좌표 원점의 왼쪽에, 변위 거리는 전압 Vo에 비례합니다. t=1 시점에서 전압은 V1(음)이고, 형광판의 광점은 좌표 원점의 왼쪽 지점에 있다. 변위 거리는 전압 V1에 비례합니다. 유사하게, 시간 t=2, t=3, t=8의 각 순간에서 형광 스크린의 광점의 해당 위치는 점 2, 3, ...입니다. , 8. t=8 순간에 톱니파 전압은 최대 양의 값 V8에서 최대 음의 값 Vo로 점프하고 형광면의 광점은 8에서 왼쪽으로 매우 빠르게 이동합니다. 시작 위치 제로. 톱니파 전압이 주기적이면 톱니파 전압의 두 번째, 세 번째,... 주기에서 첫 번째 주기가 반복됩니다. 이때 수평 편향판에 인가되는 톱니파 전압의 주파수가 1Hz~2Hz로 매우 낮으면 광점이 왼쪽 시작점 영점에서 오른쪽 시작점 영점으로 균일하게 이동하는 것을 볼 수 있다. 그러면 광점이 오른쪽 시작 위치 영점에서 왼쪽 시작 위치 영점으로 매우 빠르게 이동합니다. 이 프로세스를 스캔이라고 합니다. 주기적인 톱니파 전압이 수평축에 적용되면 스캔이 한 주기로 계속됩니다. 광점에서 시작 위치의 영점까지의 거리의 순간 값은 편향판에 가해지는 전압의 순간 값에 비례합니다. 편향판에 인가되는 톱니파 전압의 주파수가 10Hz 이상에서 20Hz가 되면 형광막의 잔광 현상과 사람의 눈의 시각적 잔상 현상으로 인해 가로로 밝은 선이 보일 수 있다. 수평 휘선의 길이는 오실로스코프의 수평 증폭 이득이 고정되었을 때 톱니파 전압 값에 따라 달라집니다. 톱니파 전압 값은 시간의 변화에 ​​비례하고 형광 스크린의 광점 변위는 전압 값에 비례하므로 형광 스크린의 수평 밝은 선은 시간 축을 나타낼 수 있습니다. 이 밝은 선의 동일한 선분은 동일한 기간을 나타냅니다.
수직편향판에 측정된 신호전압을 인가하고 수평편향판에 톱니파 주사전압을 인가하여 측정된 신호전압의 주파수와 톱니파 주사전압의 주파수가 같으면 주기적인 파형곡선이 시간 경과에 따라 측정된 신호 전압의 형광 스크린에 표시됩니다. 측정된 주기신호의 2번째와 3번째 주기가 모두 1번째 주기를 반복하는 경우, 형광면의 광점이 추적한 궤적도 처음 궤적과 겹치게 된다. 따라서 형광 스크린에 표시되는 측정된 신호 전압은 시간에 따라 변화하는 안정적인 파형 곡선입니다.
형광면의 그래픽이 안정되기 위해서는 측정된 신호 전압의 주파수와 톱니파 전압의 주파수가 정수비 관계, 즉 동기화 관계를 유지해야 한다. 이를 달성하기 위해서는 서로 다른 주파수에서 다양한 주기 신호를 관찰하는 데 적응하기 위해 톱니파 전압의 주파수를 지속적으로 조정해야 합니다. 둘째, 측정 신호의 주파수와 톱니파 발진 신호의 주파수의 상대적인 불안정성으로 인해 톱니파 전압의 주파수를 일시적으로 측정 신호의 주파수의 정수배로 조정하더라도 일정하게 유지할 수 없다. 항상 안정적인 그래프. 따라서 오실로스코프에는 동기화 장치가 장착되어 있습니다. 즉, 주사의 동기화를 촉진하기 위해 톱니파 회로의 특정 부분에 동기화 신호를 추가합니다. 연속적인 스캐닝(즉, 주기마다 연속적인 톱니파를 생성하는 것)만 생성할 수 있는 단순한 오실로스코프(예: 국산 SB-10 오실로스코프 등)의 경우, 주파수와 관련된 동기화 신호를 입력해야 합니다. 추가된 동기화 신호의 주파수가 톱니파 주파수(또는 그 정수배)의 자율 발진 주파수에 접근하면 톱니파 주파수는 "동기화" 또는 "잠금"될 수 있습니다. 오실로스코프(국산 ST-16 오실로스코프, SBT-5 동기 오실로스코프, SR-8 듀얼 트레이스 오실로스코프 등)의 경우 스캐닝 대기 기능(즉, 평상시에는 톱니파를 생성하지 않고 테스트 중인 신호가 도착할 때 단일 스캔에 대한 톱니파만 생성) 스캔 프로세스를 밀접하게 조정하기 위해 스캔 회로에 테스트 중인 신호와 관련된 트리거 신호를 입력해야 합니다. 테스트 중인 신호와 함께. 이러한 방식으로 필요에 따라 적절한 동기화 신호 또는 트리거 신호를 선택하는 한 연구할 모든 프로세스를 톱니파 스캐닝 주파수와 동기화할 수 있습니다.