Osnovno načelo osciloskopa

Prikaz valovne oblike
V skladu z načelom osciloskopskih cevi se pri uporabi enosmerne napetosti na paru odklonskih plošč ustvari fiksni premik svetlobne točke na fluorescenčnem zaslonu, velikost premika pa je sorazmerna uporabljeni enosmerni napetosti. Če sta dve enosmerni napetosti istočasno uporabljeni na navpični in vodoravni odklonski plošči, je položaj svetlobne točke na fluorescenčnem zaslonu določen s premikom v obe smeri.
Če se na par odklonskih plošč uporabi sinusna izmenična napetost, se bo svetlobna točka na fluorescenčnem zaslonu premaknila, ko se napetost spremeni. Ko na navpično odklonsko ploščo deluje sinusna izmenična napetost, je v trenutku t{{0}} napetost Vo (ničelna vrednost), položaj svetlobne točke na fluorescenčnem zaslonu je pri koordinatnem začetku 0, v trenutku t=1 pa je napetost V1 (pozitivna vrednost). Svetlobna točka na fluorescenčnem zaslonu je za 1 nad koordinatnim izhodiščem 0, premik pa je sorazmeren z napetostjo V1; V trenutku t=2 je napetost V2 (največja pozitivna vrednost), svetlobna točka na fluorescentnem zaslonu pa je 2 točki nad koordinatnim izhodiščem 0. Razdalja zamika je sorazmerna z napetostjo V2; Po analogiji so v vsakem trenutku t=3, t=4,..., t=8 položaji svetlobnih točk na fluorescentnem zaslonu 3, 4,. .., in 8 točk. V drugem in tretjem ciklu izmenične napetosti se bo prvi cikel ponovil. Če je frekvenca sinusne izmenične napetosti, ki se v tem trenutku uporablja za navpično odklonsko ploščo, zelo nizka, le med 1Hz in 2Hz, bo na fluorescentnem zaslonu vidna premikajoča se svetlobna točka. Trenutna vrednost odklona te svetlobne točke od koordinatnega izhodišča bo sorazmerna s trenutno vrednostjo napetosti, ki se uporablja za navpično odklonsko ploščo. Če je frekvenca izmenične napetosti, ki se uporablja za navpično odklonsko ploščo, nad 10 Hz do 20 Hz, zaradi pojava naknadnega sevanja fluorescenčnega zaslona in pojava obstojnosti vida človeškega očesa, to, kar vidite na fluorescenčnem zaslonu, ni točka, ki bi premika gor in dol, ampak navpična svetla črta. Dolžina svetle črte je odvisna od velikosti sinusne izmenične napetosti od vrha do vrha, ko je ojačanje navpičnega ojačanja osciloskopa konstantno. Če na vodoravno odklonsko ploščo dovedemo sinusno izmenično napetost, se bo zgodila podobna situacija, le da se svetlobna točka premika po vodoravni osi.
Kako se bo svetlobna točka premikala na fluorescenčnem zaslonu, če napetost, ki se linearno spreminja s časom, na primer žagasto napetost, uporabimo za par odklonskih plošč? Ko je na vodoravni odklonski plošči napetost v obliki žagastega valovanja, je v trenutku t=0 napetost Vo (največja negativna vrednost) in svetlobna točka na fluorescenčnem zaslonu je v začetnem položaju ( na ničelni točki) na levi strani koordinatnega izhodišča, razdalja zamika pa je sorazmerna z napetostjo Vo; V trenutku t=1 je napetost V1 (negativna), svetlobna lisa na fluorescentnem zaslonu pa je v točki levo od koordinatnega izhodišča. Razdalja odmika je sorazmerna z napetostjo V1; Po analogiji so v času t=2, t=3, v vsakem trenutku t=8 ustrezni položaji svetlobnih točk na fluorescenčnem zaslonu točke 2, 3,... , in 8. V trenutku t=8 napetost žagastega vala skoči od največje pozitivne vrednosti V8 do največje negativne vrednosti Vo, svetlobna lisa na fluorescenčnem zaslonu pa se izjemno hitro premakne od 8 v levo pri začetni položaj nič. Če je žagasta napetost periodična, se bo prvi cikel ponovil v drugem, tretjem,... ciklu žagaste napetosti. Če je frekvenca napetosti žagastih valov, ki se v tem trenutku nanaša na vodoravno odklonsko ploščo, zelo nizka, le 1 Hz do 2 Hz, bo svetlobna točka videti enakomerno premikajoča se od levega začetnega položaja ničelne točke do desnega začetnega položaja ničelne točke na fluorescentnem zaslonu, nato pa se bo svetlobna točka izredno hitro premaknila od desnega začetnega položaja ničelne točke do levega začetnega položaja ničelne točke. Ta postopek se imenuje skeniranje. Ko se na vodoravno os uporabi periodična žagasta napetost, se skeniranje nadaljuje v ciklu. Trenutna vrednost razdalje od svetlobne točke do ničelne točke začetnega položaja bo sorazmerna s trenutno vrednostjo napetosti, uporabljene na odklonski plošči. Če je frekvenca napetosti žagastih valov, ki se nanaša na odklonsko ploščo, nad 10 Hz do 20 Hz, je zaradi pojava naknadnega sijaja fluorescenčnega zaslona in pojava obstojnosti vida človeškega očesa mogoče videti vodoravno svetlo črto. Dolžina vodoravne svetle črte je odvisna od vrednosti napetosti žagastega vala, ko je ojačanje vodoravnega ojačanja osciloskopa fiksno. Vrednost napetosti žagastega vala je sorazmerna s spremembo v času, premik svetlobne točke na fluorescenčnem zaslonu pa je sorazmeren z vrednostjo napetosti. Zato lahko vodoravne svetle črte na fluorescentnem zaslonu predstavljajo časovno os. Vsak enak odsek črte na tej svetli črti predstavlja enako časovno obdobje.
Če se izmerjena signalna napetost uporabi za navpično odklonsko ploščo in se napetost skeniranja žagastega vala uporabi za vodoravno odklonsko ploščo in je frekvenca izmerjene signalne napetosti enaka frekvenci napetosti skeniranja žagastega vala, periodična krivulja valov izmerjene napetosti signala skozi čas bo prikazan na fluorescentnem zaslonu. V primeru, da drugi in tretji cikel izmerjenega periodičnega signala ponavljata prvi cikel, sledi, ki jih sledi svetlobna točka na fluorescenčnem zaslonu, prav tako prekrivajo sledi, ki so bile zabeležene prvič. Zato je izmerjena napetost signala, prikazana na fluorescentnem zaslonu, stabilna krivulja valovne oblike, ki se spreminja s časom.
Da bi stabilizirali grafiko na fluorescenčnem zaslonu, mora frekvenca izmerjene signalne napetosti ohraniti celoštevilsko razmerje s frekvenco žagaste valovne napetosti, to je sinhronizacijsko razmerje. Da bi to dosegli, je potrebno stalno prilagajanje frekvence žagine napetosti, da se prilagodimo opazovanju različnih periodičnih signalov na različnih frekvencah. Drugič, zaradi relativne nestabilnosti frekvence izmerjenega signala in frekvence žagastega nihajnega signala, tudi če se frekvenca žagaste napetosti začasno prilagodi tako, da je integralni večkratnik frekvence izmerjenega signala, ne more ohraniti graf je ves čas stabilen. Zato je osciloskop opremljen s sinhronizacijsko napravo. To je dodajanje sinhronizacijskega signala določenemu delu vezja žagastih valov za spodbujanje sinhronizacije skeniranja. Pri preprostih osciloskopih (kot so hišni osciloskopi SB-10 itd.), ki lahko generirajo samo neprekinjeno skeniranje (tj. generiranje neprekinjenih žagastih valov od cikla do cikla), je treba vnesti sinhronizacijski signal, povezan s frekvenco opazovani signal v njihovo skenirno vezje. Ko se frekvenca dodanega sinhronizacijskega signala približa avtonomni frekvenci nihanja frekvence žagastega vala (ali njenega celega večkratnika), se lahko frekvenca žagastega vala "povleče v sinhronizacijo" ali "zaklene". Za osciloskope (kot so domači osciloskopi ST-16, sinhroni osciloskopi SBT-5, osciloskopi z dvojno sledjo SR-8 itd.), ki imajo funkcijo čakanja na skeniranje (tj. ne ustvarjajo žagastih valov ob običajnem času, ampak samo ustvarijo žagaste valove za eno skeniranje, ko prispe signal, ki se preskuša), je treba vnesti sprožilni signal, povezan s signalom, ki se preskuša, v njihovo vezje za skeniranje, da natančno uskladite postopek skeniranja s testiranim signalom. Na ta način, dokler je po potrebi izbran ustrezen sinhronizacijski signal ali sprožilni signal, je mogoče kateri koli proces, ki ga je treba preučiti, sinhronizirati s frekvenco skeniranja žagastih valov.