نوسان‌نگار یا اُسیلوسکوپ (به انگلیسی: Oscilloscope) دستگاهی الکترونیکی برای مشاهده شکل موج سیگنال‌ها (ولتاژ) است. این دستگاه به‌طور گسترده‌ای توسط مهندسان برق، پژوهشگران و تعمیرکاران در کارگاه‌ها و آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود و با علامت اختصاری CRO  یا DSO  نمایش داده می شود.

اسیلوسکوپ‌ می‌تواند بسته به قابلیت‌هایش، دو (یا چند) شکل موج را بر حسب زمان روی صفحه اسیلوسکوپ نمایش دهد. از سوی دیگر، اسیلوسکوپ‌هایی که دست کم دو کانال دارند (چه آنالوگ و چه دیجیتال)، می‌توانند سیگنال اِعمال‌شده به یک کانال را بر حسب سیگنال اعمال‌شده به کانال دیگر نمایش دهند. در واقع با این کار، زمان در نمایش دو سیگنال حذف می‌شود. به نتیجه این کار، منحنی‌های لیساژو (Lissajous patterns) می‌گویند. این دستگاه برای اندازه گیری و نمایش ولتاژ به کار می رود و به صورت دو بعدی عرضه می گردد. همچنین از اسکوپ متر برای اندازه گیری فرکانس، زمان تناوب، اختلاف فاز و دیگر پارامترها استفاده می شود و یکی از زیر شاخه های تجهیزات اندازه گیری و ابزار دقیق به شمار می رود. معمولا مقدار ولتاژ را به صورت دو بعدی نمایش می دهد.

انواع اسیلوسکوپ 

اسیلوسکوپ در دو نوع دیجیتال و آنالوگ عرضه می گردد و از آن در مراکز علمی و پژوهشی، پزشکی، مهندسی، صنایع  و محصولات مخابراتی و نطامی استفاده می شود. می توان با استفاده از این دستگاه سیگنال های فرکانس بالا را هر چه بیشتر و بهتر مورد بررسی قرار داد. یک ابزار تجهیزات الکتریکی آزمایشگاهی می باشد که برای مشاهده تغییرات ولتاژ سیگنال به کار می رود اسیلوسکوپ ها حافظه دار این امکان را فراهم می آورند با ثبت ازلاعات در حافظه خود که به راحتی بتوانیم تا سیگنال فرکانس بالا را با دقت بیشتری تحلیل نماییم. از اسیلوسکوپ ها برای مشاهده تغییرات در سیگنال ها در بازه زمانی استفاده می شود از خروجی حاصله در اسیلوسکوپ ها می توان به تجزیه و تحلیل دامنه، طول موج، فرکانس و زمان و همچنین بالا و پایین آمدن طول موج ها پرداخت. اسیلوسکوپ ها بسیار کاربردهای گسترده دارند در علم الکترونیک وسیله ای می باشد بسیار کاربردی و مفید در رفع عیوب و اندازه گیری اکثر مدارهای الکترونیکی به خصوص مدارهای الکترونیکی فرکانس بالا می باشد از بارزترین پارامترهای یک اسیلوسکوپ سرعت بالای نمونه برداری است  اسیلوسکوپ ها از چند مگا هرتز تا چند گیگا هرتز می باشد که هر چه میزان فرکانس بالاتر می رود کاربردها محدودتر و حرفه ای تر می باشد.

کاربرد اسیلوسکوپ

•  مراکز علمی 
• مراکز پزشکی 
• مراکز مهندسی
• صنایع ارتباطات 
• مراکز نظامی 

مدارهای اصلی اسیلوسکوپ آنالوگ

مدار مولد مبنای زمان (time base generator) یا مولد سیگنال روبش

اسیلوسکوپ‌ برای اندازه‌گیری و نمایش کمیت‌های وابسته به زمان به‌کار می‌رود. برای این کار لازم است که لکه نورانی لامپ روی صفحۀ نمایش با سرعت ثابت از چپ به راست حرکت کند. بدین منظور یک موج دندانه‌اره‌ای (Sawtooth waveform) که فرکانس آن قابل تنظیم است، تولید و به صفحات انحراف افقی اعمال می‌شود. مداری که این ولتاژ را تولید می‌کند، مولد مبنای زمان، و این ولتاژ، ولتاژ روبِش (Sweeping voltage) نام دارد (واژه روبِش، از ریشۀ روبیدن، و به معنی جارو کردن است).

 

 

سیستم انحراف عمودی (Vertical deflection)

چون سیگنال‌ها لزوماً برای انحراف پرتو الکترونی در لامپ، به اندازه کافی قوی نیستند، معمولاً تقویت آنها لازم است. از سوی دیگر، هنگام اندازه‌گیری سیگنال‌هایی با دامنه زیاد، باید آن‌ها را تضعیف کرد تا در محدوده تقویت‌کننده‌های عمودی قرار گیرند.

سیستم انحراف افقی (Horizontal deflection)

صفحات انحراف افقی را ولتاژ روبشی (Sweeping voltage) که توسط مولد مبنای زمان (time base) تولید شده‌است، تغذیه می‌کند. این سیگنال از طریق یک تقویت‌کننده اعمال می‌شود، ولی اگر دامنه سیگنال ها به اندازه کافی باشد، می‌توان آن را مستقیماً اعمال کرد. هنگامی‌که به سیستم انحراف افقی، سیگنال خارجی اعمال می‌شود، باز هم از طریق تقویت‌کننده افقی و کلید انتخاب روبش در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. اگر کلید انتخاب روبش در وضعیت داخلی باشد، تقویت‌کننده افقی، سیگنال ورودی خود را از مولد روبش دندانه‌اره‌ای که با تقویت‌کننده هم‌زمان راه‌اندازی می‌شود، می‌گیرد.

هم‌زمانی (Synchronization)

هر نوع روبشی که به‌کار رود، باید با سیگنال واردشده به اسیلوسکوپ، هم‌زمان (سینک) باشد تا یک شکل موج بی‌حرکت در اسیلوسکوپ نمایش داده‌شود. برای این کار باید فرکانس سیگنال مبنای زمان، مضربی از فرکانس سیگنال مورد بررسی باشد (البته در حالتی که ورودی اسیلوسکوپ، یک سیگنال متناوب است).

دکمه های اسیلوسکوپ

1- پیچ تنظیم مقیاس

پیچ های تنظیم مقیاس دو بخش دارند :

الف) پیچ sec/Div (یا time/Div) برای تغییر مقیاس زمان بوده وبا پیچاندن این پیچ شما واحد زمانی نشان داده شده از سیگنال را تغییر می­ دهید.

به این نحو که هرچقدر زمان بیشتر شود ویا محدوده دید بیشتری از سیگنال داشته باشیم، تغییرات بیشتری در اسیلوسکوپ نمایش داده می ­شوند.

ب) پیچ volt/Div برای تغییر مقدار ولتاژ بوده و اندازه ولتاژی هر خانه عمودی عوض می شود.

این پیچ ها مشابه رفتار بزرگنمایی کردن هستند که پیچ اول در راستای افق و محور زمان بزرگنمایی میکند و پیچ دوم در راستای عمود و محور ولتاژ.

2- پیچ تغییر مکان شکل موج

سیگنال های متناوب یک مقدار ثابت ( DC ) دارند و یک مقدار متغیر ( ac ) که با تغییر پیچ های position می­توان مقدار DC را بالا و پایین برد و شکل موج را روی صفحه نمایش جا به جا کرد.

3- تنظیمات شکل موج

برای تنظیم سیگنال و تعیین مقدار دقیق DC و ac، یک گزینه تحت عنوان GND دارند که گاهی در بخش تنظیمات کانال ها بوده و گاهی یک دکمه ­ی مجزا دارند.

با انتخاب این گزینه شما می­ توانید خط صفر موج را بر خط صفر دستگاه که دقیقا وسط صفحه است منطبق کنید و به ادامه ی کار بپردازید.

4- اندازه گیری کمیت ها با اسیلوسکوپ

برخی از دستگاه های دیجیتال پیشرفته یک بخش مجزا دارند که مقدار های مشخصی از سیگنال را اندازه گیری می کند.

معمولا این تنظیمات با استفاده از دکمه measure (اندازه) قابل رویت است. پارامترهایی که از یک موج نمایش داده می شوند شامل دوره تناوب، فرکانس، دامنه و … می شود.

4- تنظیمات پیش فرض

اکثر اسکوپ ها یک دکمه کاربردی AUTO SET دارند که اگر شما تنظیمات خیلی زیادی را تغییر داده باشید، با زدن این دکمه شکل موج در بهترین وضعیت ممکن توسط دستگاه نمونه برداری شده و نمایش داده می شود. یا به بیان ساده تر تمامی تنظیمات به حال پیش فرض برمی گردند. البته ممکن است گاهی اوقات در اثر نویز گرفتن سیم ها، این بخش به طرز صحیح کار نکند.

5- تریگر ( TRIGGER )

گاهی اوقات بعد از اتصال پراب به قسمتی از یک مدار، شکل موج روی صفحه نمایش شروع به حرکت می کند و یک جا ثابت نمی ماند. علت این امر بهم خوردن تنظیمات تریگر روی دستگاه اسیلوسکوپ است. تریگر شدن به این معناست که دستگاه، شکل موج را از چه نقطه ای شروع به رسم کند. برای تنظیم تریگر می توان از پیچ TRIGGER روی اسیلوسکوپ استفاده کرد و یا با زدن دکمه AUTO SET به صورت پیش فرض تعیین کرد. از آنجایی که اسیلوسکوپ ها مدل ها و برندهای بسیار متنوعی دارند، ممکن است دارای پیچ ها و دکمه های بیشتری باشند که در موارد خاص مورد استفاده قرار میگیرند و در صورت نیاز می توان روش کار با آن ها را از روی کاتالوگ دستگاه خواند.