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Oszilloskop

 

das, -s/-e, Elektronenstrahl|oszilloskop, Kathodenstrahl|oszilloskop, ein elektronisches Messgerät, mit dem der zeitliche Verlauf elektrischer Spannungen auf einem Bildschirm sichtbar gemacht werden kann. Geräte mit einer Registriereinrichtung zum Aufzeichnen der elektrischen Vorgänge werden auch als Oszillographen (Elektronenstrahl-, Kathodenstrahloszillographen) bezeichnet.

 

Ein Oszilloskop besteht im Prinzip aus einer Elektronenstrahlröhre, der Zeitablenkeinrichtung, verschiedenen Verstärkern und dem Bildschirm. In der Elektronenstrahlröhre emittiert eine Glühkathode frei bewegliche Elektronen, die beschleunigt und gebündelt (fokussiert) werden, zwei senkrecht zueinander stehende Plattenpaare (X- und Y-Ablenkung) durchlaufen und an der Aufprallstelle die Leuchtschicht des Bildschirms anregen. Die vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten des Oszilloskops ergeben sich daraus, dass bei Anlegen zweier veränderlicher Spannungen an die Ablenkplatten deren gegenseitige Abhängigkeit auf dem Bildschirm sichtbar gemacht werden kann. Üblicherweise legt man die Messgröße an die (vertikal ablenkenden) Y-Platten und schließt an die (horizontal ablenkenden) X-Platten eine periodische, proportional mit der Zeit ansteigende Sägezahnspannung (Kurvenform ähnelt einem Sägezahn) an. Während der Strahlrücklaufzeit wird der Strahl gesperrt, »dunkelgetastet«. Um bei periodischen Signalen ein stehendes Bild zu erhalten, kann der Einsatz der X-Spannung von der Messspannung oder einem von außen zugeführten Impuls synchronisiert (»getriggert«) werden.

 

Legt man an beide Ablenksysteme je eine periodische Spannung, so entstehen bei ganzzahligem Verhältnis der Frequenzen auf dem Leuchtschirm geschlossene Kurven (Lissajous-Figuren), die Aufschlüsse über das Verhältnis von Wechselstromgrößen geben können.

 

Mehrere gleichzeitig ablaufende Vorgänge stellt man durch periodische elektrische Umschaltung (Chopper) von einem Vorgang auf den anderen mithilfe eines Mehrkanal-Verstärkereinschubs (Chopperbetrieb oder alternierender Betrieb) oder mit einem Zweistrahloszilloskop oder Vierstrahloszilloskop dar, bei denen mehrere Elektronenstrahl- und Ablenkplattensysteme in eine Röhre eingebaut sind.

 

Moderne Elektronenstrahloszilloskope sind mit Zusatzeinrichtungen ausgestattet. Neben analog arbeitenden Zusatzeinrichtungen stehen digitale Geräte zur Verfügung, mit denen hochgenaue Amplituden- und Zeitmessungen durchgeführt werden können. Wichtige Messparameter wie Ablenkzeiten und Amplitudenempfindlichkeit können mit Digitalanzeigen auf dem Bildschirm eingeblendet werden. Mit Elektronenstrahlröhren hoher Ablenkgeschwindigkeit (bis zu 20 000 km/s) und breitbandigen Verstärkereinschüben können elektrische Schwingungen mit Frequenzen bis zu einigen GHz dargestellt werden. Bei periodischen Vorgängen lässt sich durch punktweise Abtastung des Kurvenverlaufs mit einem Sampling-Oszilloskop, in dessen Eingangsverstärker eine schnelle Schaltdiode sitzt, die Auflösung noch steigern. Der Abtastpunkt wird schrittweise nach einer vorgegebenen Anzahl von Perioden um ein kleines Zeitintervall (Größenordnung 10^-12 s) verschoben. Aus den Einzelpunkten wird auf dem Bildschirm eine Kurve zusammengesetzt, die der Ursprungsform entspricht, deren Frequenz aber um den Faktor 100 bis 1 000 geringer ist. Speicheroszilloskope, deren Bildröhre mit einem speziellen Leuchtschirmmaterial ausgerüstet ist, können ein Oszillogramm für die Dauer von einigen Stunden auf ihrem Bildschirm speichern, was die Auswertung einmaliger Ereignisse erlaubt. Beim digitalen Speicheroszilloskop werden die Augenblickswerte schrittweise aufgenommen, gespeichert und als Punktfolge auf dem Bildschirm dargestellt, was beliebig oft wiederholt werden kann.