Jak działa oscyloskop?

Rysunek: Działo oscyloskopu

Oscyloskop, jak widać na rysunku 4.2, składa się z działa elektronowego oraz ekranu. Na działo elektronowe składa się żarzona katoda, sitaka i zestaw anod. Elektron przyspieszany jest od katody przez anody i uderza w ekran. Może być od swojego toru odchylany za pomocą płytek odchylania pionowego i poziomego. W ten sposób realizuje się oświetlanie różnych części luminoforu na ekranie.

Potencjał siatki w stosunku do katody jest ujemny. Powoduje ona zatem zahamowanie emisji elektronów z katody. Jej rolą jest z tego powodu regulacja jaskrawości obrazu.

Między siatką i pierwszą anodą panuje pole elektrostatyczne, skupiające elektrony. Jest to pierwsza soczewka elektrostatyczna. Kolejna soczewka znajduje się w obrębie anody drugiej. Decyduje ona o ostrości obrazu, stąd też jej potencjał jest regulowany pokrętłem.

Anoda czwarta służy korekcji astygmatyzmu, tzn. zniekształceń wprowadzanych przez płytki odchylające (zmiany okrągłej plamki na elipsę). Anoda trzecia ,,separuje'' od anody drugiej anodę czwartą, umożliwiając niezależne nastawy ostrości i astygmatyzmu.

Zwykłe oscyloskopy umożliwiają obserwacje przebiegów o częstotliwościach od $1Hz$ do kilkuset $MHz$, ale najczęściej do kilkudziesięciu $MHz$. Aby obserwować szybsze przebiegi, korzysta się z metod samplingowych.

Metody samplingowe służą obserwacji tak szybkich okresowych przebiegów, za którymi nie nadążają układy oscyloskopu. Stosuje się wówczas sztuczkę, polegającą na tym, że zamiast w jednym okresie wyświetlać przebieg, w każdym okresie pobiera się (z pomocą szybkiego układu próbkującego) w chwili $\tau$ tylko jego małą próbkę. W następnym okresie pobiera się znowu małą próbkę, przesuniętą minimalnie względem początku okresu (chwila $\tau+T+d\tau$). Po kilku (kilkudziesięciu) przebiegach, otrzymuje się dość próbek, by odtworzyć cały przebieg.

Z kolei do obserwacji wolnych przebiegów, wykorzystuje się (poza ,,uniwersalnymi'' oscyloskopami cyfrowymi), oscyloskopy z lampą pamiętającą. Są to oscyloskopy, w których w oparciu o różne zjawiska fizyczne (np. lampą z pamięcią fosforową) przedłuża się czas świecenia (wzbudzenia otrzymanym z działa elektronem) do momentu skasowania przebiegu przez zmianę napięcia przyłożonego do ekranu.