Kategórie
Psychologický slovník

Osciloskopy

Prenosný analógový osciloskop Tektronix model 475A, veľmi typický prístroj z konca 70. rokov. Tento prístroj s dvojitou stopou a dvojitým meraním mal horizontálnu šírku pásma 250 MHz, maximálnu vertikálnu citlivosť 5 mV na dielik a maximálnu (nezväčšenú) horizontálnu rýchlosť merania 10 ns na dielik. Vertikálne ovládacie prvky sú na ľavej strane, pričom kanál 1 je hore a kanál 2 dole. Ovládacie prvky horizontálneho zametania sú vpravo s hlavnou spúšťou hore a oneskorenou spúšťou dole. Ovládacie prvky katódovej trubice (CRT) sú pod obrazovkou. Kovová slučka v pravej dolnej časti obrazovky poskytovala kalibračný signál pre napäťové a prúdové sondy.

Osciloskop (niekedy skrátene CRO, katódový osciloskop, alebo bežne len scope alebo O-scope) je elektronické testovacie zariadenie, ktoré umožňuje zobrazenie napätia signálu, zvyčajne ako dvojrozmerný graf jedného alebo viacerých rozdielov elektrických potenciálov (vertikálna os) vykreslený ako funkcia času alebo iného napätia (horizontálna os).

Typický osciloskop má zvyčajne tvar škatule s displejom, množstvom vstupných konektorov, ovládacími gombíkmi a tlačidlami na prednom paneli.
Na uľahčenie merania je na čelnej strane obrazovky nakreslená mriežka, ktorá sa nazýva mriežka. Každý štvorec v mriežke sa nazýva delenie.

V najjednoduchšom režime osciloskop opakovane kreslí vodorovnú čiaru nazývanú stopa cez stred obrazovky zľava doprava.
Jeden z ovládacích prvkov, ovládací prvok časovej základne, nastavuje rýchlosť, akou sa čiara kreslí, a je kalibrovaný v sekundách na jedno delenie.
Ak sa vstupné napätie odchýli od nuly, stopa sa vychýli buď nahor, alebo nadol. Ďalší ovládací prvok, vertikálny ovládací prvok, nastavuje mierku vertikálnej výchylky a je kalibrovaný vo voltoch na dielik.
Výsledná stopa je grafom napätia v závislosti od času (súčasnosť je vykreslená v rôznej polohe, menej vzdialená minulosť vľavo, najviac vzdialená minulosť vpravo).

Ak je vstupný signál periodický, takmer stabilnú stopu možno získať jednoduchým nastavením časovej základne tak, aby zodpovedala frekvencii vstupného signálu. Napríklad, ak je vstupný signál sínusová vlna s frekvenciou 50 Hz, potom je jeho perióda 20 ms, takže časová základňa by sa mala nastaviť tak, aby čas medzi po sebe nasledujúcimi horizontálnymi snímkami bol 20 ms. Tento režim sa nazýva kontinuálne premeriavanie. Nanešťastie, časová základňa osciloskopu nie je dokonale presná a frekvencia vstupného signálu nie je dokonale stabilná, takže stopa sa bude pohybovať po obrazovke, čo sťažuje merania.

Na zabezpečenie stabilnejšej stopy majú moderné osciloskopy funkciu nazývanú trigger. Pri použití spúšťania sa rozsah pozastaví vždy, keď premet dosiahne krajnú pravú časť obrazovky. Skúšobný prístroj potom čaká na zadanú udalosť a až potom vykreslí ďalšiu stopu. Spúšťacou udalosťou je zvyčajne dosiahnutie určitého používateľom zadaného prahového napätia v určenom smere (kladné alebo záporné).

Výsledkom je opätovná synchronizácia časovej základne so vstupným signálom, čím sa zabráni horizontálnemu posunu stopy. Týmto spôsobom spúšťanie umožňuje zobrazenie periodických signálov, ako sú sínusové a štvorcové vlny.
Spúšťacie obvody umožňujú aj zobrazenie neperiodických signálov, ako sú jednotlivé impulzy alebo impulzy, ktoré sa neopakujú v pevnej frekvencii.

Niektoré osciloskopy majú kurzory, čo sú čiary, ktoré sa dajú posúvať po obrazovke na meranie časového intervalu medzi dvoma bodmi alebo rozdielu dvoch napätí.

Osciloskopy môžu mať dva alebo viac vstupných kanálov, čo im umožňuje zobrazovať na obrazovke viac ako jeden vstupný signál.
Zvyčajne má osciloskop pre každý kanál samostatnú sadu vertikálnych ovládacích prvkov, ale len jeden spúšťací systém a časovú základňu.

Niekedy sa udalosť, ktorú chce používateľ vidieť, môže vyskytnúť len občas.
Na zachytenie týchto udalostí niektoré osciloskopy, známe ako „pamäťové skenery“, uchovávajú na obrazovke posledný premet. Pôvodne sa to dosahovalo použitím špeciálnej CRT, „pamäťovej trubice“, ktorá by zachovala obraz aj veľmi krátkej udalosti na dlhý čas.

Osciloskopy boli pôvodne analógové zariadenia. V poslednom čase sa pri všetkých modeloch okrem tých najjednoduchších častejšie používa digitálne vzorkovanie signálu.

Mnohé osciloskopy majú rôzne zásuvné moduly na rôzne účely, napr. vysokocitlivé zosilňovače s relatívne úzkou šírkou pásma, diferenciálne zosilňovače, zosilňovače so 4 alebo viac kanálmi, vzorkovacie zásuvné moduly na opakované signály s veľmi vysokou frekvenciou a zásuvné moduly na špeciálne účely.

Lissajousove čísla na osciloskope s fázovým rozdielom 90 stupňov medzi vstupmi x a y.

Jedným z najčastejších spôsobov použitia obzoru je odstraňovanie porúch elektronických zariadení. Jednou z výhod rozsahu je, že dokáže graficky znázorniť signály: tam, kde voltmeter môže ukázať úplne neočakávané napätie, rozsah môže odhaliť, že obvod kmitá. V iných prípadoch je dôležitý presný tvar impulzu.

Napríklad v elektronickom zariadení možno pomocou rozsahu ako jednoduchého sledovača signálu „sondovať“ spojenia medzi jednotlivými stupňami (napr. elektronické zmiešavače, elektronické oscilátory, zosilňovače) na prítomnosť očakávaného signálu. Ak očakávaný signál chýba alebo je nesprávny, niektorý predchádzajúci stupeň elektroniky nepracuje správne. Keďže k väčšine porúch dochádza v dôsledku jedinej chybnej súčiastky, každé meranie môže dokázať, že polovica stupňov zložitého zariadenia buď funguje, alebo pravdepodobne nespôsobila poruchu.

Po nájdení chybnej fázy môže kvalifikovaný technik ďalším skúmaním zvyčajne presne určiť, ktorý komponent zlyhal. Po výmene súčiastky je možné obnoviť prevádzku jednotky alebo aspoň izolovať ďalšiu poruchu.

Ďalšie použitie je kontrola novo navrhnutých obvodov. Veľmi často sa stáva, že novo navrhnutý obvod sa správa nesprávne z dôvodu konštrukčných chýb, zlých úrovní napätia, elektrického šumu atď. Digitálna elektronika zvyčajne pracuje s hodinami, preto je užitočný dvojsledový rozsah, ktorý zobrazuje hodinový signál aj testovací signál závislý od hodín. „Ukladacie skeny“ sú užitočné na „zachytenie“ zriedkavých elektronických udalostí, ktoré spôsobujú chybnú prevádzku.

Ďalšie využitie je pre softvérových inžinierov, ktorí musia programovať elektroniku. Často je rozsah jediným spôsobom, ako zistiť, či softvér riadi elektroniku správne.

Užitočný rozsah merania je od jednej sekundy do 100 nanosekúnd so spúšťaním a oneskoreným meraním.
Na prácu s digitálnymi signálmi sú potrebné dva kanály a odporúča sa pamäťový rozsah s rýchlosťou zametania aspoň 1/5 maximálnej frekvencie vášho systému.

Hlavnou výhodou kvalitného osciloskopu je kvalita spúšťacieho obvodu.
Ak je spúšťanie nestabilné, zobrazenie bude vždy rozmazané.
Kvalita sa zlepšuje zhruba s tým, ako sa zvyšuje frekvenčná odozva a napäťová stabilita spúšťača.

Digitálne pamäťové skenery (takmer jediný druh, ktorý je v súčasnosti dostupný na vyššom konci trhu) zobrazovali pri nízkych vzorkovacích frekvenciách zavádzajúce signály, ale tento problém „aliasingu“ je teraz oveľa zriedkavejší vďaka zvýšenej dĺžke pamäte. Na trhu s použitými prístrojmi sa však naň oplatí opýtať.

Od roku 2004 stojí 150 MHz dvojkanálový úložný rozsah približne 1 200 USD ako nový a je vhodný na presné použitie do približne 15 MHz. Súčasný rekord v šírke pásma, od mája 2006, drží rodina osciloskopov LeCroy SDA18000 s digitálnou šírkou pásma s prelínaním až 18 GHz a cenou približne 166 400 USD. Aktuálny rekord v šírke pásma pre vzorkovacie digitálne pamäťové osciloskopy drží od júna 2006 rad LeCroy WaveExpert® so šírkou pásma 100 GHz a cenou približne 55 000 USD za základnú zostavu so zásuvnými modulmi za 7 000 až 68 300 USD.

Katódový osciloskop (CRO)

Najstarší a najjednoduchší typ osciloskopu pozostával z katódovej trubice, vertikálneho zosilňovača, časovej základne, horizontálneho zosilňovača a zdroja napájania.] V súčasnosti sa nazývajú „analógové“ skeny, aby sa odlíšili od „digitálnych“ skenerov, ktoré sa stali bežnými v 90. rokoch a v roku 2000.

Katódová trubica sa používala ako meracie zariadenie už pred zavedením CRO v jeho súčasnej podobe.
Katódová trubica je evakuovaný sklenený obal, podobný tomu v čiernobielom televíznom prijímači, s plochým povrchom pokrytým fosforeskujúcim materiálom (luminofor).
Priemer obrazovky je zvyčajne menší ako 20 cm, čo je oveľa menej ako priemer obrazovky v televíznom prijímači.

V hrdle trubice je elektrónová pištoľ, čo je vyhrievaná kovová doska s drôtenou mriežkou (grid) pred ňou. Malý potenciál mriežky sa používa na blokovanie urýchľovania elektrónov, keď je potrebné vypnúť elektrónový zväzok, ako napríklad pri opakovanom zametaní alebo keď nenastanú žiadne spúšťacie udalosti. Rozdiel potenciálov najmenej niekoľko stoviek voltov sa použije na to, aby bola vyhrievaná doska (katóda) záporne nabitá vzhľadom na vychyľovacie dosky. Pri osciloskopoch s vyššou šírkou pásma, kde sa stopa môže pohybovať rýchlejšie cez fosforový terčík, sa často používa kladné urýchľovacie napätie po vychyľovaní nad 10 000 voltov, čím sa zvyšuje energia (rýchlosť) elektrónov, ktoré dopadajú na fosfor. Kinetická energia elektrónov sa v mieste nárazu premení na viditeľné svetlo.
Po zapnutí sa na CRT zvyčajne zobrazuje jeden jasný bod v strede obrazovky, ale bod sa môže pohybovať elektrostaticky alebo magneticky. CRT v osciloskope využíva elektrostatické vychýlenie.

Medzi elektrónovou pištoľou a obrazovkou sa nachádzajú dva protiľahlé páry kovových dosiek, ktoré sa nazývajú vychyľovacie dosky. Vertikálny zosilňovač vytvára rozdiel potenciálov na jednej dvojici dosiek, čím vzniká vertikálne elektrické pole, cez ktoré prechádza elektrónový lúč. Keď sú potenciály platní rovnaké, lúč sa neodchyľuje.
Keď je horná doska kladná vzhľadom na spodnú dosku, lúč sa vychýli smerom nahor; keď je pole opačné, lúč sa vychýli smerom nadol. Horizontálny zosilňovač vykonáva podobnú prácu s druhou dvojicou vychyľovacích dosiek, čo spôsobuje, že sa lúč pohybuje doľava alebo doprava.
Tento vychyľovací systém sa nazýva elektrostatické vychyľovanie a líši sa od elektromagnetického vychyľovacieho systému používaného v televíznych lampách.
V porovnaní s magnetickým vychyľovaním môže elektrostatické vychyľovanie ľahšie sledovať náhodné zmeny potenciálu, ale je obmedzené na malé uhly vychyľovania.

Časová základňa je [[elektronický obvod, ktorý generuje napäťovú rampu.
Ide o napätie, ktoré sa s časom mení kontinuálne a lineárne. Keď dosiahne vopred definovanú hodnotu, rampa sa vynuluje a napätie sa vráti na svoju pôvodnú hodnotu. Keď sa rozpozná spúšťacia udalosť, reset sa uvoľní, čím sa rampa opäť zvýši.
Napätie časovej základne zvyčajne riadi horizontálny zosilňovač.
Jeho účinkom je prechádzanie elektrónového lúča konštantnou rýchlosťou zľava doprava cez obrazovku, potom sa lúč rýchlo vráti doľava, aby sa začalo ďalšie prechádzanie.
Časovú bázu možno nastaviť tak, aby čas prechodu zodpovedal perióde signálu.

Keď všetky tieto komponenty spolupracujú, výsledkom je jasná stopa na obrazovke, ktorá predstavuje graf závislosti napätia od času. Napätie je na vertikálnej osi a čas na horizontálnej.

Pozorovanie vysokorýchlostných signálov, najmä neopakujúcich sa signálov, pomocou bežného CRO je náročné a často si vyžaduje zatemnenie miestnosti alebo umiestnenie špeciálneho pozorovacieho krytu nad zobrazovaciu trubicu. Na pomoc pri sledovaní takýchto signálov si špeciálne osciloskopy vypožičali technológiu nočného videnia, ktorá využíva mikrokanálovú dosku v čelnej strane trubice na zosilnenie slabých svetelných signálov.

Osciloskopický fotoaparát Tektronix® model C-5A so zadnou časťou na okamžitý film Polaroid®.

Hoci CRO umožňuje zobraziť signál, vo svojej základnej podobe nemá žiadne prostriedky na zaznamenanie tohto signálu na papier na účely dokumentácie. Preto boli vyvinuté špeciálne kamery osciloskopu, ktoré umožňujú priame fotografovanie obrazovky. Prvé fotoaparáty používali zvitkový alebo doskový film, zatiaľ čo v 70. rokoch 20. storočia sa stali populárnymi instantné fotoaparáty Polaroid®.

Ovládače vertikálneho zosilňovača a časovej základne sú kalibrované tak, aby zobrazovali vertikálnu vzdialenosť na obrazovke, ktorá zodpovedá danému rozdielu napätí, a horizontálnu vzdialenosť, ktorá zodpovedá danému časovému intervalu.

Napájací zdroj je dôležitou súčasťou rozsahu. Poskytuje nízke napätie na napájanie katódového ohrievača v elektrónke a vertikálnych a horizontálnych zosilňovačov. Vysoké napätia sú potrebné na napájanie elektrostatických vychyľovacích doštičiek. Tieto napätia musia byť veľmi stabilné. Akékoľvek odchýlky spôsobia chyby v polohe a jase stopy.

Dvojlúčový osciloskop bol typ osciloskopu, ktorý sa kedysi používal na porovnávanie jedného signálu s druhým. V špeciálnom type CRT sa vytvárali dva lúče. Na rozdiel od bežného „dvojstopového“ osciloskopu (ktorý časovo zdieľal jeden elektrónový lúč, čím sa strácalo približne 50 % každého signálu), dvojlúčový osciloskop súčasne vytváral dva samostatné elektrónové lúče, pričom zachytával celý obsah oboch signálov.

Dve zvislé dosky vychýlili nosníky. Zvislé dosky pre kanál A nemali žiadny vplyv na nosník kanála B. Podobne pre kanál B existovali samostatné zvislé dosky, ktoré vychýlili len nosník B.

Na niektorých skeneroch boli časová základňa, horizontálne dosky a horizontálny zosilňovač spoločné pre oba lúče; na zložitejších skeneroch, ako je Tektronix 556, boli dve nezávislé časové základne a dve sady horizontálnych dosiek a horizontálnych zosilňovačov. Takto bolo možné pozorovať veľmi rýchly signál na jednom lúči a pomalý signál na druhom lúči.

Väčšina viackanálových ďalekohľadov v skutočnosti nemá viacero elektrónových lúčov. Namiesto toho zobrazujú vždy len jednu bodku, ale prepínajú bodku medzi jedným a druhým kanálom buď pri striedavom prechádzaní (režim ALT), alebo mnohokrát za prechádzanie (režim CHOP). Skutočných dvojpaprskových osciloskopov bolo skonštruovaných veľmi málo; v nich elektrónové delo vytváralo dva elektrónové zväzky a boli v nich dve sady vertikálnych vychyľovacích doštičiek a jedna spoločná sada horizontálnych vychyľovacích doštičiek.

S príchodom digitálneho snímania signálu sa skutočné dvojlúčové osciloskopy stali zastaranými.

Analógový pamäťový osciloskop

Dodatočná funkcia, ktorá je k dispozícii na niektorých analógových meracích prístrojoch, sa nazýva „ukladanie“.
Táto funkcia umožňuje, aby vzor stopy, ktorý sa normálne rozpadne za zlomok sekundy, zostal na obrazovke niekoľko minút alebo dlhšie. Potom sa môže zámerne aktivovať elektrický obvod, ktorý uloží a vymaže stopu na obrazovke.

Skladovanie sa uskutočňuje na princípe sekundárnej emisie. Keď bežný píšuci elektrónový lúč prejde bodom na povrchu luminoforu, nielenže spôsobí chvíľkové osvetlenie luminoforu, ale kinetická energia elektrónového lúča vyrazí z povrchu luminoforu ďalšie elektróny. To môže zanechať čistý kladný náboj. Zásobníkové osciloskopy potom poskytujú jedno alebo viac sekundárnych elektrónových diel (nazývaných „záplavové delá“), ktoré zabezpečujú stály príval nízkoenergetických elektrónov putujúcich k obrazovke luminoforu. Elektróny zo záplavových diel sú silnejšie priťahované do oblastí obrazovky luminoforu, kde písacia pištoľ zanechala čistý kladný náboj; týmto spôsobom elektróny zo záplavových diel znovu osvetľujú luminofor v týchto kladne nabitých oblastiach obrazovky luminoforu.

Ak je energia elektrónov zo záplavovej pištole správne vyvážená, každý dopadajúci elektrón zo záplavovej pištole vyradí jeden sekundárny elektrón z luminoforovej obrazovky, čím sa zachová čistý kladný náboj v osvetlených oblastiach luminoforovej obrazovky. Týmto spôsobom sa môže obraz pôvodne napísaný písacou pištoľou zachovať dlhý čas. Nakoniec malé nerovnováhy v pomere sekundárnych emisií spôsobia, že celá obrazovka „vybledne pozitívne“ (rozsvieti sa) alebo spôsobí, že pôvodne napísaná stopa „vybledne negatívne“ (zhasne). Práve tieto nerovnováhy obmedzujú konečný možný čas uchovávania.

Niektoré osciloskopy používali striktne binárnu (on/off) formu ukladania, známu ako „bistabilné ukladanie“. Iné umožňovali konštantné série krátkych, neúplných cyklov vymazávania, ktoré vytvárali dojem fosforu s „premenlivou stálosťou“. Niektoré osciloskopy umožňovali aj čiastočné alebo úplné vypnutie záplavových diel, čo umožňovalo zachovať (aj keď neviditeľne) latentne uložený obraz na neskoršie zobrazenie. (K vyblednutiu pozitívneho alebo negatívneho obrazu dochádza len vtedy, keď sú záplavové delá „zapnuté“; pri vypnutých záplavových delách sa uložený obraz znehodnotí len únikom nábojov na obrazovku luminoforu).

Digitálny pamäťový osciloskop

Digitálny pamäťový osciloskop, skrátene DSO, je v súčasnosti preferovaným typom pre väčšinu priemyselných aplikácií, hoci jednoduché analógové CRO stále používajú aj amatéri. Nahrádza nespoľahlivý spôsob ukladania údajov používaný v analógových pamäťových osciloskopoch digitálnou pamäťou, ktorá dokáže uchovávať údaje tak dlho, ako je potrebné, bez ich degradácie. Umožňuje tiež komplexné spracovanie signálu vysokorýchlostnými obvodmi na digitálne spracovanie signálu.

Vertikálny vstup sa namiesto napájania vertikálneho zosilňovača digitalizuje pomocou analógovo-digitálneho prevodníka a vytvára súbor údajov, ktorý sa ukladá do pamäte mikroprocesora.
Súbor údajov sa spracuje a potom sa odošle na displej, ktorý bol v prvých DSO katódovou trubicou, ale teraz je pravdepodobnejšie, že to bude plochý LCD panel. DSO s farebnými LCD displejmi sú bežné. Súbor údajov sa môže odoslať cez LAN alebo WAN na spracovanie alebo archiváciu. Obraz obrazovky sa môže priamo zaznamenať na papier pomocou pripojenej tlačiarne alebo plotra bez potreby kamery osciloskopu. Vlastný softvér na analýzu signálu, ktorý je súčasťou rozsahu, dokáže extrahovať mnohé užitočné funkcie v časovej oblasti (napr. čas nábehu, šírka impulzu, amplitúda), frekvenčné spektrá, histogramy a štatistiky, mapy perzistencie a veľký počet parametrov, ktoré majú význam pre inžinierov v špecializovaných oblastiach, ako sú telekomunikácie, analýza diskových jednotiek a výkonová elektronika.

Digitálne osciloskopy sú obmedzené najmä výkonom analógových vstupných obvodov a vzorkovacou frekvenciou. Vo všeobecnosti by vzorkovacia frekvencia mala byť aspoň Nyquistova frekvencia, dvojnásobok frekvencie najvyššej frekvenčnej zložky pozorovaného signálu, inak môže dôjsť k aliasingu.

Digitálne ukladanie umožňuje aj ďalší jedinečný typ osciloskopu, vzorkovací prístroj s ekvivalentným časom. Namiesto toho, aby sa po spúšťacej udalosti odobrali po sebe idúce vzorky, odoberie sa len jedna vzorka. Osciloskop je však schopný meniť svoju časovú základňu, aby presne načasoval svoju vzorku, a tak vytvoriť obraz signálu počas následných opakovaní signálu. To si vyžaduje, aby boli k dispozícii buď hodiny, alebo opakujúca sa vzorka. Tento typ rozsahu sa často používa na veľmi rýchlu komunikáciu, pretože umožňuje veľmi vysokú „vzorkovaciu frekvenciu“ a nízku amplitúdu šumu v porovnaní s
tradičnými rozsahmi v reálnom čase.

Ak to zhrnieme: Výhody oproti analógovému osciloskopu:

Nevýhodou digitálnych osciloskopov je obmedzená obnovovacia frekvencia obrazovky. Pri analógovom osciloskope môže používateľ získať intuitívny zmysel pre frekvenciu spúšťania jednoduchým pohľadom na stabilitu CRT stopy. V prípade digitálneho osciloskopu vyzerá obrazovka úplne rovnako pri akejkoľvek rýchlosti signálu, ktorá presahuje obnovovaciu frekvenciu obrazovky. Okrem toho je niekedy ťažké spozorovať „závady“ alebo iné zriedkavé javy na čiernobielych obrazovkách štandardných digitálnych osciloskopov; mierna stálosť luminoforov CRT na analógových osciloskopoch spôsobuje, že závady sú viditeľné, aj keď ich prepíše mnoho následných spúšťaní. Obe tieto ťažkosti sa nedávno podarilo prekonať pomocou „digitálnych fosforových osciloskopov“, ktoré ukladajú údaje s veľmi vysokou obnovovacou frekvenciou a zobrazujú ich s premenlivou intenzitou, aby sa simulovala perzistencia stopy CRT rozsahu.

Osciloskop so zmiešaným signálom (alebo MSO) má dva druhy vstupov, malý počet (zvyčajne dva alebo štyri) analógových kanálov a väčší počet (zvyčajne šestnásť) digitálnych kanálov. Tieto merania sa získavajú s jedinou časovou základňou, zobrazujú sa na jedinom displeji a na spustenie osciloskopu možno použiť akúkoľvek kombináciu týchto signálov.

MSO kombinuje všetky meracie schopnosti a model použitia digitálneho osciloskopu (DSO) s niektorými z
meracích schopností logického analyzátora]. MSO zvyčajne nemajú pokročilé možnosti digitálneho merania a veľký počet digitálnych akvizičných kanálov plnohodnotných logických analyzátorov, ale ich používanie je tiež oveľa menej zložité. Medzi typické použitia merania zmiešaných signálov patrí charakterizácia a ladenie hybridných analógovo/digitálnych obvodov, ako sú: vstavaný systém], analógovo-digitálne prevodníky (ADC), digitálno-analógové prevodníky (DAC) a riadiace systémy.

V súčasnosti je od viacerých výrobcov k dispozícii celý rad ručných osciloskopov.

PC osciloskop (PCO)

Softvér osciloskopu spustený v systéme Windows, ktorý používa zvukovú kartu počítača ako lacný ADC

Hoci si väčšina ľudí predstavuje osciloskop ako samostatný prístroj v škatuli, objavuje sa nový typ „osciloskopu“, ktorý pozostáva z externého analógovo-digitálneho prevodníka (niekedy s vlastnou pamäťou a možno aj so schopnosťou spracovania údajov) pripojeného k počítaču, ktorý poskytuje displej, ovládacie rozhranie, diskové úložisko, sieť a často aj elektrické napájanie. Životaschopnosť týchto takzvaných osciloskopov na báze PC závisí od súčasného rozšíreného používania a nízkej ceny štandardizovaných PC. Vďaka tomu sú tieto prístroje vhodné najmä pre vzdelávací trh, kde sú PC bežné, ale rozpočty na vybavenie sú často nízke.

Tento rozdiel sa však čoraz viac stiera, pretože hlavní výrobcovia osciloskopov, ako napríklad Tektronix, prechádzajú vo svojich produktových radoch aj na osciloskopy s veľkou obrazovkou a PC, hoci sú PC vybavené veľmi rýchlymi (viacgHz) vstupnými digitizérmi a vysoko prispôsobenými ľudskými rozhraniami.

Osciloskopy v populárnej kultúre

V 50. a 60. rokoch 20. storočia sa osciloskopy často používali vo filmoch a televíznych programoch na znázornenie všeobecného vedeckého a technického vybavenia podobne ako Jacobove rebríky a Erlenmeyerove banky plné suchého ľadu, ktoré používala predchádzajúca generácia filmárov. V americkom televíznom programe The Outer Limits z rokov 1963 – 1965 sa ako pozadie úvodných titulkov slávne použil obraz kolísajúceho osciloskopu („There is nothing wrong with your television set….“), zatiaľ čo vo filme Colossus: The Forbin Project sa výrazne objavil osciloskop Tektronix RM503 namontovaný v stojane.

Katódové trubice (CRT) boli vyvinuté koncom 19. storočia. V tom čase boli elektrónky určené predovšetkým na demonštráciu a skúmanie fyziky elektrónov (vtedy známych ako katódové lúče). Karl Ferdinand Braun vynašiel CRT osciloskop ako fyzikálnu kuriozitu v roku 1897, a to tak, že na elektricky nabité vychyľovacie doštičky v CRT s fosforovým povlakom aplikoval oscilujúci signál. Aplikovaním referenčného oscilačného signálu na horizontálne vychyľovacie dosky a testovacieho signálu na vertikálne vychyľovacie dosky sa na malej fosforovej obrazovke vytvárali prechodné grafy elektrických priebehov. Prvý osciloskop s dvojitým lúčom vyvinula koncom 30. rokov 20. storočia britská spoločnosť A.C.Cossor (neskôr získaná spoločnosťou Raytheon). CRT nebol skutočným typom dvojitého lúča, ale používal rozdelený lúč umiestnením tretej dosky medzi vertikálne vychyľovacie dosky. Počas druhej svetovej vojny sa široko používal pri vývoji a servise radarových zariadení. Hoci boli mimoriadne užitočné na skúmanie výkonu impulzných obvodov, neboli kalibrované, takže sa nemohli používať ako meracie zariadenie. Boli však užitočné pri vytváraní kriviek odozvy obvodov IF a následne boli veľkou pomôckou pri ich presnom nastavovaní.

Spúšťaný osciloskop

Osciloskopy sa stali oveľa užitočnejším nástrojom v roku 1946, keď Howard C. Vollum a Jack Murdock vynašli osciloskop Tektonix Model 511. Prvé osciloskopy používali analógovú technológiu, pri ktorej elektrónový lúč sledovaný na obrazovke osciloskopu priamo sledoval priebeh vstupného napätia. Keď vstupné napätie prekročilo nastaviteľnú prahovú hodnotu, spustilo sa horizontálne sledovanie. Spúšťanie umožňuje stacionárne zobrazenie opakujúceho sa priebehu, pretože viacnásobné opakovanie priebehu sa vykresľuje na presne rovnakej stope na fosforovej obrazovke – bez spúšťania sa viacnásobné kópie priebehu vykresľujú na rôznych miestach, čím vzniká nesúvislá spleť alebo pohyblivý obraz na obrazovke.

Vollum a Murdock založili spoločnosť , ktorá bola prvým výrobcom kalibrovaných osciloskopov (ktoré obsahovali mriežku]] na obrazovke a vytvárali grafy s kalibrovanými stupnicami na osiach obrazovky). Neskorší vývoj spoločnosti Tektronix zahŕňal vývoj osciloskopov s viacerými stopami na porovnávanie signálov buď časovým multiplexovaním (prostredníctvom sekania alebo striedania stôp), alebo prítomnosťou viacerých elektrónových diel v trubici. V roku 1973 spoločnosť Tektronix uviedla na trh elektrónku DVBST (Direct View Bistable STorage Tube), ktorá umožňovala pozorovanie jednotlivých impulzných priebehov a nie (ako predtým) len opakujúcich sa priebehov. Koncom 70. rokov 20. storočia, s tranzistorovými súčiastkami namiesto vákuových trubíc, spoločnosť Tektronix predávala osciloskopy, na ktorých sa stopa signálu pohybovala po obrazovke rýchlejšie ako rýchlosť svetla. Použitie
mikrokanálových platní mohli najmodernejšie analógové osciloskopy (napríklad hlavný počítač Tek 7104) zobraziť viditeľnú stopu (alebo umožniť fotografovanie) udalosti s jedným záberom aj pri týchto extrémne vysokých rýchlostiach snímania.

Od 80. rokov 20. storočia sa rozšírili digitálne osciloskopy. Digitálne pamäťové osciloskopy využívajú rýchly analógovo-digitálny prevodník a pamäťové čipy na záznam a zobrazenie digitálnej reprezentácie tvaru vlny, čo prináša oveľa väčšiu flexibilitu pri spúšťaní, analýze a zobrazovaní, ako je to možné pri klasickom analógovom osciloskope. Na rozdiel od svojho analógového predchodcu môže digitálny pamäťový osciloskop zobrazovať udalosti pred spustením, čím sa otvára ďalší rozmer záznamu zriedkavých alebo prerušovaných udalostí a odstraňovania porúch elektroniky. Od roku 2006 je väčšina nových osciloskopov (okrem vzdelávacích a niekoľkých špecializovaných trhov) digitálna.

V rokoch, keď boli osciloskopy konštruované s použitím vákuových trubíc, a teda s veľkým množstvom vysokonapäťovej elektroniky, bolo odporúčaným servisným postupom umývanie vnútorných obvodov osciloskopu! Odporúčalo sa to preto, aby sa zabránilo usadzovaniu prachu, ktorý mohol spôsobiť nízky odpor a sledovanie ciest z vysokonapäťových svoriek. Spoločnosť Tektronix uverejnila odporúčaný postup vo svojom firemnom časopise TekScope. Zahŕňal jemné, nízkotlakové nanesenie vody a čistiaceho prostriedku na riad, po ktorom nasledovalo starostlivé opláchnutie a vysušenie prístroja. Týmto spôsobom mohol servisný technik odstrániť prach a iné vodivé nečistoty, ktoré by inak mohli narušiť správnu kalibráciu prístroja. Predservisné umývanie interiéru pokračovalo aj dlho potom, čo polovodičové obvody nahradili elektrónky.