オシロスコープ
この結果、時間軸に対する電圧のグラフが得られる。
もし信号が周期的であれば、時間軸を入力信号の周波数に合わせて設定すればほぼ固定したトレースが得られる。たとえば、入力が50Hzの正弦波の場合、周期は20msであり、水平スイープ間の時間が20msになるように時間軸が調整されていなければならない。このモードは連続スイープと呼ばれる。不幸にもオシロスコープの時間軸が完全に正確ではなく、入力信号の周波数が完全に固定でなければ、トレースは浮動し、測定することが困難になる。
より固定したトレースが得られるように、オシロスコープにはトリガと呼ばれる機能がある。この機能では、画面の右端に行った後、左端に戻って特定のイベントが発生するまで待機し、次のトレースを描画する。この効果で、入力信号に合わせて時間軸の同期を取り直し、トレースの水平位置変動を防止する。トリガ回路は、正弦波や矩形波のような周期波形だけでなく、単発パルスのような非周期信号にも対応する。この機能を有している物はシンクロスコープとも呼ばれる。
画面表示は、スクリーンを左から右に周期的に掃引(そういん)される輝点によってなされる。
ブラウン管の首の部分は電子銃になっていて、加熱した金属板の前に網(格子)がある構造になっている。加熱した板(陰極)にマイナス、格子(または陽極)にプラスの電荷が掛かるよう、数百ボルトの電圧が掛けられる。電界が陰極から電子を流れ出させ、弾丸のように加速して陽極を通過し、スクリーンに向かう。スクリーンに焼き付けてある蛍光体に電子ビームが当たると発光し、スクリーン上に輝点を生成する。電源投入直後のブラウン管は、スクリーン中央に1つ輝点があるのみだが、この輝点は静電的に、または磁気的に動かすことができる。オシロスコープのブラウン管では静電偏向を使っている。
電子銃とスクリーンの間には、偏向板と呼ばれる相対する2組の金属板がある。垂直増幅器は電極の1組に電位差を発生させ、電子ビームが通過する位置に垂直の電界を与える。電界が0であれば、ビームは影響を受けない。電界が正であればビームは上向きに偏向され、負であれば下向きに偏向される。水平増幅器はもう一方の組の偏向板に同様の働きをし、ビームを左や右に動かす。
この偏向方式は、静電偏向とよばれ、テレビのブラウン管に使われる電磁偏向とは異なっている。静電偏向は安価で軽いが、小さな管にしか向いていない。
上記デジタル・オシロスコープから、データ取り込み(サンプリング)・アナログ-デジタル変換・蓄積を行う部分のみを残した構成となっており、表示部を持たない。USBなどでPCに接続し、表示・波形解析などはPC上で動作するソフトウェアに任せる。 画面を持たないコンパクトな形状なので、ノートパソコンとともに使うことで携帯性に優れた計測システムとなる。測定データはパソコン内に保存されるので、データ解析などの作業にそのまま使える利点があるが、電源を入れてすぐ使えるような直感的操作性は劣る。
もう一つの使用法は、電子機器をプログラムするソフトウェア技術者のためのものである。電子機器に関して言えば、オシロスコープも、そのソフトウェアがきちんと動作しているかを確認するひとつの手段となりうる。
これ以外にも、磁性媒体を使用する装置の磁気ヘッドの位置決め、信号レベルの均一化調整、ノイズの検出、構内ネットワークにおける外部ノイズの検出など。波形を観測することにより多くの事象をリアルタイムで観察できるため、様々に用いられる。
別の使用法は、新しい回路のチェックである。新しく設計された回路は、不適切な電圧レベルや、ノイズ、設計ミスなどによって、しばしば誤動作する。デジタル回路は通常クロックによって動作するので、デジタル回路のチェックには二現象オシロスコープが必要である。ストレージスコープは、欠陥のある操作によって起こる、希な電気的現象を捕らえるのに有効である。