Większość prostych układów elektronicznych, których schematy możemy znaleźć na stronach internetowych, działa od razu bez problemu, a jeśli wymagają regulacji – można sobie poradzić używając najprostszego cyfrowego miernika uniwersalnego. Jednak gdy zaczynamy samodzielnie projektować układy elektroniczne składając znane i działające moduły – możemy natrafić na problemy w których musimy zobaczyć nie tylko średnie napięcie czy natężenie płynącego prądu – ale zobaczyć jak się on zmienia w czasie, a w tym miernik który dokonuje zaledwie kilka pomiarów na sekundę – nam nie pomoże. Potrzebujemy oscyloskopu.

Oscyloskop jest przyrządem, który pokaże nam zmiany napięcia w postaci wykresu funkcji. Na osi poziomej zobaczymy upływ czasu, a na pionowej – wartość napięcia. Idea wydaje się prosta, jednak kilka rzeczy warto wyjaśnić. Po pierwsze – na ekranie oscyloskopu zobaczymy tylko zadany odcinek czasu. Oczywiście obraz będzie odtwarzany cały czas, i gdy urządzenie skończy rysować wykres dochodząc do prawej krawędzi ekranu, zacznie rysować go od początku od lewej. Przy takim sposobie rysowania, szybko zmienne sygnały byłyby trudne do śledzenia gdyby nie możliwość synchronizacji. Polega ona na tym, że pod koniec rysowania wykresu oscyloskop oczekuje, że sygnał wejściowy będzie miał określoną wartość, i jeśli ją napotka, od razu zaczyna rysowanie od początku ekranu. Pozwala to na „zatrzymanie” wykresu. Skala czasowa jest oczywiście regulowana zazwyczaj w zakresie od kilku sekund do kilku milisekund lub nawet kilkudziesięciu nanosekund – w zależności od tego jakie częstotliwości nasz oscyloskop jest w stanie pokazać. Skala czasowa na ekranie nazywana jest zwyczajowo podstawą czasu.

Pierwsze oscyloskopy wykorzystywały lampy katodowe, podobne do stosowanych monitorach i telewizorach starego typu (CRT), obecnie tego typu urządzenia możemy zdobyć na wyprzedażach lub „z drugiej ręki”. Oscyloskopy lampowe bywają niedrogie, ale dość spore i ciężkie. Sygnał w takim urządzeniu jest przetwarzany całkowicie analogowo i jeśli tylko uzyskamy na ekranie obraz – możemy na nim polegać, co nie zawsze działa w przypadku oscyloskopów cyfrowych które wykonują po prostu bardzo wiele pomiarów napięcia, zakładając, że zmienia się ono dość gładko w stosunku do wybranej skali czasowej, a nie zawsze jest to prawda¹. Jednak cyfrowe oscyloskopy mają wiele zalet. Potrafią samodzielnie dokonywać pomiarów wyświetlanego wykresu podają amplitudę, minimalną i maksymalna wartość napięcia, okres, częstotliwość, a nawet podawać rozkład częstotliwości czy zawartość harmonicznych. Wartości te nie są jednak dokładne, ze względu na ograniczoną rozdzielczość przetwornika analogowo cyfrowego. Podobnie częstotliwość i okres podawane są raczej w przybliżeniu – z dokładnością do około 0,5% – 1%.

Obecnie produkowane oscyloskopy pozwalają na jednoczesne śledzenie kilku sygnałów. Przydane są dwa kanały pozwalające na przykład na jednoczesne śledzenie co dzieje się na wejściu i wyjściu badanych układów. Więcej kanałów bywa przydatne, ale można sobie bez nich poradzić.

Ceny dostępnych oscyloskopów wahają się od 80zł za niewielki oscyloskop cyfrowy do samodzielnego złożenia przeznaczony do badania sygnałów akustycznych (traktowałbym go raczej jako ciekawostkę niż przyrząd pomiarowy), przez oscyloskopowe przystawki do komputera (300-1500zł), tanie oscyloskopy przeznaczone dla amatorów (1000-2000zł) po profesjonalne urządzenia przydatne w profesjonalnych laboratoriach (5000+). Oddzielną kategorią są oscyloskopy analogowe, które można dostać z drugiej ręki – tu warto kierować się marką i ceną, bo za niewielkie pieniądze można nabyć sprzęt na poziomie laboratoryjnym, choć z innej epoki. Podobnie oddzielną kategorią są niewielkie oscyloskopy kieszonkowe, ale łączą one zazwyczaj tylko wady urządzeń przenośnych (mały ekran, obsługa przy pomocy kilku przycisków i wielopoziomowego menu) z ceną urządzeń stacjonarnych.

Amatorom nie polecam skrajnych kategorii. Tanie oscyloskopy cyfrowe – to raczej zabawki, którymi można się wspomagać, ale to pomiarów się nie nadają. Taką samą (jeśli nie lepszą) jakość otrzymamy dołączając badany sygnał do wejścia karty dźwiękowej komputera i uruchamiając jeden z wielu darmowych programów emulujących oscyloskop. Również sprzęt laboratoryjny wysokiej klasy nie jest opłacalny, nawet jeśli dysponujemy nieograniczonym budżetem. Jeśli co jakiś czas będziemy potrzebowali tak dokładnych pomiarów, lub jeśli będziemy pracowali z bardzo wysokimi częstotliwościami – lepiej skorzystać z jakiegoś znajomego laboratorium – na przykład na uczelni. Do amatorskiej pracowni elektronicznej w zasadzie warto rozważyć przystawki do komputera, które w odróżnieniu od karty dźwiękowej pozwolą na analizę sygnałów ze znacznie większą rozdzielczością czasową. Samodzielne urządzenie z władnym ekranem ma sens w zasadzie tylko wtedy, gdy chcemy pracować w miejscach w których użycie komputera jest niemożliwe lub utrudnione, bo trudno powołać się na przyzwyczajenia jeśli nigdy nie pracowaliśmy z oscyloskopem. Nie należy również szaleć z pasmem przenoszenia. Jeśli nie planujemy w najbliższym czasie budowy urządzeń pracujących w paśmie fal krótkich lub ultrakrótkich, 20MHz powinno z powodzeniem wystarczyć z 50MHz – zapewni nam spory zapas (niestety za dwukrotnie wyższą cenę).

Przed zakupem własnego urządzenia warto na początek pobawić się oscyloskopem w pracowni szkolnej (jeśli jest taka możliwość) lub pożyczyć przystawkę do komputera od kogoś kto jej aktualnie nie używa.

A potem możemy się tylko dziwić jak dawniej radziliśmy sobie bez tego niezwykle użytecznego przyrządu.