Осциллограф — измерительный прибор, позволяющий оценивать уровень слабых сигналов, их форму и частоту.
В осциллографе роль индикатора играет электронно-лучевая трубка, практически идентичная телевизионной.
Отличительной особенностью трубки прибора является электростатическая развертка. Главные узлы осциллографа: трубка; система ее питания, содержащая в себе высоковольтный выпрямитель; блок развертки с генератором пилообразного напряжения развертки, прочерчивающий на экране горизонтальную линию; усилитель сигнала. Напряжение подается с усилителя на пластины вертикального отклонения, луч перемещается вверх и вниз и общими усилиями с разверткой изображает график сигнала. Один период определяемого напряжения, отображаемого на экране, соответствует одному горизонтальному прочерку луча относительно одного периода самого сигнала. При увеличении частоты сигнала на экран выводится несколько периодов.
В случае большого количества периодов для удобства их исследования увеличивают частоту развертки, тем самым уменьшая число периодов сигнала на один горизонтальный прочерк луча, что соответствует одному периоду развертки. Частота развертки может изменяться скачкообразно, в несколько раз, и плавно, создавая синхронизацию развертки с частотой исследуемого сигнала, при котором картинка стоит на месте, т. е. не бегает. Основная часть осциллографа оснащается системой синхронизации, которая автоматически подстраивает генератор развертки, а также создает синхронизацию его с сигналом.
В случае подачи на вход прибора калиброванного напряжения, определяемого как напряжение известного уровня, при замере высоты графика на экране можно рассмотреть соответствие уровня неизвестного сигнала. Приблизительная оценка частоты сигнала находится в результате определения числа периодов на экране, при этом частота разверстки должна быть постоянной. Точное нахождение частоты синусоидального сигнала происходит по фигурам Лисса-жу, которые фиксируются в результате подачи на пластины горизонтального отклонения синусоидального напряжения известной частоты вместо пилообразного напряжения развертки.
Существуют аналоговые, аналоговоцифровые, цифровые осциллографы. Главным параметром цифровых устройств считается частота дискретизации.
Цифровые осциллографы по отношению к аналоговым обладают большим количеством достоинств, к которым относятся: возможность записи и хранения данных, полученных о входном сигнале; взаимодействие с персональным компьютером; произведение автоматических измерений; расширенные возможности синхронизации сигнала; математическая обработка исследуемых данных и др.
Цифровые осциллографы могут представлять собой устройства общего назначения, исследующие сигналы частотой не выше 50 МГц. Прибор способен регистрировать однократный сигнал с максимальной частотой выборки 0 Мвыб/с на канал, периодичность не более 10 Гвыб/с.
Автоматический поиск периодических сигналов производится от 100 Гц до 40 МГц. При помощи осциллографа находятся автоматические измерения амплитуды импульсов, размаха сигнала, среднеквадратического значения периодического сигнала, периода, частоты, длительности импульсов, времени нарастания и спада импульсов. В конструкции предусматриваются передвижные маркеры, используемые для измерения любого участка сложного сигнала по вертикали и горизонтали. Также в приборе предусмотрена встроенная энергонезависимая память, которая способна сберегать режимы предыдущего сеанса работы, полученные до прекращения работы на приборе, т. е. до отключения от сети. Осциллограф цифровой способен функционировать с полным телевизионным сигналом различной формы.
Осциллограф используется для определения формы сигнала, позволяя как бы увидеть процессы модуляции, детектирования, выпрямления, сдвиг фаз. Также он показывает форму сигнала в электромузыкальных инструментах, изменение формы в результате воздействия разнообразных элементов, формирующих тембр. Прибор демонстрирует форму усиливаемого сигнала во всевозможных зонах усилителя низкой частоты, позволяя тем самым фиксировать участки с создающимися нелинейными искажениями. Для нахождения неоднородностей, обрывов, замыканий в фидере при использовании двулучевого высокочастотного осциллографа определяют временной интервал между зондирующим и отраженным прямоугольными короткими импульсами.
При расчетах необходимо учесть скорость распространения электромагнитной волны в кабеле, которая составляет примерно 2х 10® м/с, и найти расстояние от направленного ответвителя до неоднородности.