오실로스코프

요약 시간에 따른 입력전압의 변화를 화면에 출력하는 장치. 전기진동이나 펄스처럼 시간적 변화가 빠른 신호를 관측한다. 보통 브라운관에 녹색점으로 영상을 나타내지만, 요즘에는 액정화면을 사용하는 전자식도 있다.

독일의 K.F.브라운이 1897년 학교 교재로서 개발한 것이었으나, 전자기술의 발전과 더불어 없어서는 안 되는 측정장치가 되었다. 브라운관의 형광면 위에 영상을 포착하는 것은 브라운관 오실로스코프 또는 음극선 오실로스코프라고도 한다. 펄스기술의 발전과 함께 펄스와 과도현상파형의 관측이 용이한 싱크로스코프가 개발되어 굉장히 많이 사용한다.

오실로스코프는 관측하는 신호가 시간에 대하여 어떻게 변화하는가를 조사하는 것이 주목적인데, 보통 브라운관의 수직축에 신호의 크기를, 수평축에 시간을 나타낸다. 이를 위해 오실로스코프는 6개의 기본회로로 이루어져 있다. 수직감쇠회로와 증폭회로는 관측하는 파형 신호를 브라운관의 수직편향전압에 맞추는 역할을 하고, 스위프회로는 수평축이 시간축이 되도록 동작시킨다. 그리고 동기회로(트리거회로)는 싱크로스코프로서 파형을 입력 신호와 쉽게 동기화한다. 

원래 스위프파형의 주기를 조절하여 관측파형의 주기에 맞추면 스위프 시간은 파형 주기의 정수배이어야 한다는 제한이 있다. 하지만 싱크로스코프에서는 관측파형에 의해 펄스를 만들고 이것으로 스위프하는 트리거방식을 사용하므로, 어떤 모양의 파형도 쉽게 동기가 되어 관측하기가 쉽다. 이밖에 파형을 정량측정할 수 있도록 각종 교정장치가 달려 있다.

일반적인 것 외에 샘플링 오실로스코프, 직시형축적관(直視型蓄積管)과 같은 특수한 브라운관을 사용한 특수 오실로스코프가 있다. 샘플링 오실로스코프는 매우 빠르게 반복되기 때문에 일반용으로는 직접 관측할 수 없는 파형을 관측한다. 차례로 반복되어 들어오는 파형을 조금씩 위상을 변화시켜 추출(샘플링)하고, 추출된 파형을 표시하는 방식이다. 여기서, 입력신호의 주기를 T라 하고 1주기에 n회 추출하였다고 하면 이것으로 얻어진 파형의 주기는 (n＋1)T가 되어, 수직축 증폭기의 주파수대역은 원래 파형의 1/n이면 직접 관측할 수 있다.

직시형축적관을 사용한 특수 오실로스코프는 반복되지 않는 단현상(單現象)을 직접 브라운관의 스크린에 파형으로서 남겨둘 경우에 사용하며, 수 시간 내지 수 주간 기억이 가능하다. 단현상의 파형관측은 일반용 오실로스코프를 사용하여 사진으로 관측하거나 전자 오실로그래프·잉크기록 오실로그래프 위의 기록에 의해 얻을 수도 있다. 단, 잉크기록 오실로그래프는 수 kHz(킬로헤르츠) 정도의 현상 밖에 기록되지 않는다.

X축을 시간축, Y축을 파형으로 한 파형관측 외에도 파형이 비슷한 2개 신호의 위상차 관측도 가능하다. 또 전파에 의한 거리측정, 초음파에 의한 탐상기 등의 시간 측정, 트랜지스터의 특수곡선 표시 등 그래프 표시에 의한 측정이 가능하다. 특히 브라운관의 휘도를 조절해 Z축까지 표시하기도 한다.