2. Digitalni osciloskopi - EKM

Digitalni osciloskopi 

2. Digitalni osciloskopi 

Razvoj tehnologije polprevodnikov, 

pomnilnikov, pretvornikov in 

mikroprocesorjev je omogočil tehnično 

naprednejši in bolj kakovosten način za 

prikaz slike, kot jo omogoča »stara« 

katodna cev (Braunova elektronka). 

Digitalne izvedbe vezij in sklopov so tudi 

cenovno ugodnejše od zahtevnejših izvedb 

katodnih cevi in pripadajočih elektronskih 

vezij. 

Razvoj digitalne tehnologije in postopkov obdelave signalov (vezja, procesorji in pomožne 

funkcije) je prišel do točke, da so najbolj znani proizvajalci (Tektronix, Agilent (prej HP) in 

LeCroy) ukinili proizvodnjo analognih osciloskopov. V 90-ih letih prejšnjega stoletja je razvoj 

digitalnih signalnih procesorjev (DSP) omogočil zamenjavo (analognih) visokofrekvenčnih 

katodnih cevi z drugačnim pristopom (npr.: DPO – digital phosphor oscilloscope). Bistveni 

razlogi za uporabo spominskega osciloskopa so: 

• opazovanje enkratnih pojavov (prehodni pojav, vklop naprave, prebojna trdnost…); 

• opazovanje nizkofrekvenčnih pojavov (ni trepetanja svetlobe); 

• omogoča primerjavo valovne oblike signalov (en je v pomnilniku); 

• nadzor in zajemanje prehodnih pojavov brez prisotnosti merilca (nastavitev proženja); 

• omogoča snemanje in hranjenje podatkov; 

• omogoča sledenje spremembam ob nastavitvah v vezju. 

2.1 Digitalni spominski osciloskop (DSO) 

Slika 2.1 prikazuje poenostavljeno shemo DSO. Iz nje je razvidno, da signal najprej nivojsko 

prilagodimo, nato (zaporedno) digitaliziramo (s pretvornikom AD) in shranimo v pomnilnik. 

Sliko pridobimo iz pomnilnika s pretvorbo v analogni signal. Ob blokovni shemi lahko 

razjasnimo osnovni koncept delovanja, ki povezuje vzorčenje, prikaz in pasovno širino. 

Sl. 2.1: Digitalni spominski osciloskop – blokovna shema 

Opis delovanja 

Vhodni delilniki in ojačevalniki so enaki kot pri analognem osciloskopu. Namesto, da bi signal 

priključili na izhodni vertikalni ojačevalnik, ga vzorčimo in s pretvornikom AD pretvorimo v 

digitalno kodo. Večinoma je pretvorba 8-bitna, kar pomeni 255 različnih nivojev oz. ločljivost 

Orehek EME 2. poglavje, stran 1/18


0,4 %. Digitalno (8-bitno) kodo zaporedoma shranjujemo v pomnilnik, ki ima tako na 

zaporednih lokacijah zapisane (digitalne) vrednosti signala v trenutku vzorčenja. Najpogosteje 

ima pomnilnik 1024 lokacij (10 bitov), dejansko pa od 512 naprej. Vsi podatki, ki so zapisani v 

pomnilniku, skupaj tvorijo eno sliko (podatek o vertikalnem odklonu). Lokacija podatka v 

pomnilniku predstavlja digitalno kodo horizontalnega odklona. V pomnilniku je zapisan časovni 

potek signala, ki je bil na vhodu med vzorčenjem. Vzorčenje poteka s frekvenco, ki jo določa 

časovna baza. Če je frekvenca vzorčenja 1 MHz, potem bo v pomnilniku zapisan časovni 

interval ∆t = 1023 ⋅ 1 µs ≈ 1 ms. Tak signal bo potem zapisan na zaslonu. 

Signal za vertikalni odklon dobimo s pretvorbo podatkov iz pomnilnika, horizontalni odklon pa s 

pretvorbo naslovov. Frekvenca prikazovanja shranjene slike na zaslonu je (lahko) različna od 

frekvence signala, kar pomeni, da je izbrana tako, da slika na zaslonu ne trepeta (zaradi upadanja 

svetlobe). 

Delovanje digitalnega spominskega osciloskopa upravlja procesna enota, ki omogoča razne 

izračune (frekvenca, perioda, amplituda, enosmerna vrednost …), in rezultate prikaže na 

zaslonu. 

2.1.1 Načini vzorčenja signala 

V vseh digitalnih spominskih osciloskopih in napravah za digitalno obdelavo signalov (FFT…) 

je vzorčenje signala izvedeno pred pretvorbo AD. V osnovi ločimo dva načina vzorčenja: 

a) realno (dejansko) zaporedno vzorčenje; 

b) ekvivalentno vzorčenje (časovno razdeljeno na več period signala). 

Pri realnem vzorčenju je zajemanje podatkov (vzorčenje) izvedeno tako, da zaporedno vzorčimo 

signal, ga pretvorimo v digitalno obliko in nato prikažemo kot eno sliko. Pri tem zajamemo za en 

zaslon (prelet) podatkov. Frekvenca vzorčenja mora biti tako visoka, da omogoča rekonstrukcijo 

(prikaz) signala. Realno vzorčenje je nujno za prikaz enkratnih pojavov, uporabno pa je tudi za 

zajemanje in prikaz ponovljivih (periodičnih) pojavov. 

Sl. 2.2: Zaporedno vzorčenje v realnem času 

Če je frekvenca vzorčenja 1 kHz, bo časovni interval med dvema vzorcema 1 ms. Slika na 

zaslonu bo kompaktna (enaka kot je analogna), če se signal v času 1 ms spremeni le malo (ima 

nizko frekvenco). Če ta pogoj ni izpolnjen, potem bo slika nenatančna, nejasna in (lahko) 

zavajajoča. 

Časovno ekvivalentno vzorčenje poteka tako, da je slika, ki jo kaže zaslon, sestavljena iz 

vzorcev, ki so odvzeti iz več zaporednih period signala. Pri tem ločimo zaporedno in naključno 

vzorčenje. Princip zaporednega vzorčenja prikazuje slika 2.3 a. 



Sl. 2.3 a: Časovno ekvivalentno zaporedno vzorčenje 

Tako vzorčenje na zaslonu ustvari enako sliko kot zaporedno (realno) vzorčenje, vendar 

»sestavljanje« slike traja več period signala, ki se v tem času ne sme spreminjati. Postopek je 

primeren le za periodične signale in se uporablja zlasti za vzorčenje visokofrekvenčnih signalov. 

Podobno delovanje kot zaporedno časovno ekvivalentno vzorčenje ima tudi naključno vzorčenje 

(Sl. 2.3 b). Lokacija vsakega vzorca je naključna – ni sinhronizirana s signalom, ki ga vzorčimo. 

Lego in naslov, v katerega bo zapisan podatek, določa čas med prožilnim signalom in trenutkom 

vzorčenja. Čeprav se zdi naključno vzorčenje zahtevno (za vsak vzorec je potreben izračun 

pomnilne lokacije), pa omogoča dve operaciji, ki nista mogoči pri zaporednem vzorčenju: 

• Predproženje (pre-trigger), ki pomeni, da prožilno točko (običajno je ta na levi strani zaslona 

in predstavlja začetek prikaza) lahko postavimo na poljubno lokacijo v pomnilniku. V 

pomnilniku so tako zapisani tudi podatki o signalu, ki so bili zajeti pred prožilno točko. 

• Naključno vzorčenje, ni sinhronizirano s prožilnimi impulzi, kar pomeni, da motnje pri 

proženju ne vplivajo na rezultat vzorčenja. Lego (pomnilniško lokacijo) posameznega vzorca 

izračuna posebno vezje, ki meri čas med točko proženja in trenutkom, ko je bil posamezni 

vzorec zajet. 

Sl. 2.3 b: Časovno ekvivalentno naključno vzorčenje 

Večtočkovno časovno ekvivalentno naključno vzorčenje je primerno, ker skrajša čas zajemanja 

signala in v celoti izkoristi zmogljivost (hitrost) vzorčenja in pretvorbe AD. Zgled takega 

vzorčenja prikazuje slika 2.3 c. 



2.1.2 Frekvenca vzorčenja 

Sl. 2.3 c: Več-točkovno časovno ekvivalentno naključno vzorčenje 

Frekvenca vzorčenja (hitrost digitaliziranja) je osnovna karakteristika digitalnega spominskega 

osciloskopa. Običajno je podana s številom vzorcev na sekundo (npr.: 20 MS/s – mega samples 

na sekundo) ali pa z vzorčevalno frekvenco (20 MHz). Za osciloskop ta frekvenca pomeni, da se 

pomnilnik polni s frekvenco 20 MHz oz. da je časovna baza nastavljena na vrednost: 

kX(s/rd) = 

število lokacij v pomnilniku 

št. razd. v X - smeri× 

frekv. vzorcenja 

Osciloskop s pomnilnikom, ki ima 1024 lokacij, 10 razdelkov v horizontalni smeri in frekvenco 

vzorčenja 1 MHz, ima časovno odklonsko konstanto 100 µs/rd*. 

* Računski rezultat je sicer 102,3 µs/rd, a je mreža (skala) prirejena na 100 µs/rd. 

Katera frekvenca vzorčenja je ustrezna? 

Pri uporabi osciloskopa je bistven prikaz signala na zaslonu. To pomeni, da merilec lahko 

razbere časovne in napetostne razmere, zato je potrebna ustrezna slika brez manjkajočih detajlov. 

Pri vzorčenju je med dvema vzorcema vedno lahko pomemben podatek, ki ga ne bo na zaslonu 

ali pa bo zaradi trenutka vzorčenja prikazan napačno. V splošnem bi bilo idealno, če bi signal 

vzorčili s frekvenco, ki je ~100-krat višja. Pri visokih frekvencah ta pogoj ni sprejemljiv, zato 

osciloskopi uporabljajo frekvence vzorčenja, ki so (samo) 2,5 do 10-krat višje od frekvence 

signala (uporabno samo za sinusne signale). Ker razmerje med frekvencama majhno, bi bil 

prikaz na zaslonu povsem nejasen, zato digitalni osciloskopi uporabljajo interpolacijo, ki doda 

vmesne podatke v sliko. Pri tem ločimo: 

• točkovni prikaz slike (Sl. 2.4 a). Slika je sestavljena iz točk, ki predstavljajo vzorce signala in 

iz točk, ki so dobljene z interpolacijo; 

• vektorski prikaz slike na zaslonu (Sl.2.4 b). Slika je sestavljena iz točk, ki so pridobljene z 

vzorčenjem. Povezave med točkami so dodane z interpolacijo. 

Sl. 2.4 a: Točkovni prikaz slike na zaslonu 

(2.1) 

Sl. 2.4 b: Vektorski prikaz slike na zaslonu 



Sliki ne predstavljata istega vzorčenja. Slika 2.4 a je namerno sestavljena tako, da na sliki "vidimo" tri sinusne 

signale. Namen slik 2.4 a in 2.4 b je predvsem prikazati razlike v načinu delovanja. 

2.1.3 Uporaba interpolacije 

Interpolacijo uporabljamo pri risanju grafikonov iz tabelaričnih podatkov. Pri tem v grafikon 

najprej vrišemo točke (x-y) in jih nato povežemo s črto. Ta črta predstavlja interpolacijo – 

dodajanje vmesnih vrednosti. Iz izkušenj vemo, da je najpreprosteje narisati ravno črto – linijo. 

Taka interpolacija je linearna. V grafikonu, ki prikazuje kvadratno funkcijo (y = x 2 ) pa je linearna 

povezava med točkami sprejemljiva le, če so točke blizu skupaj. Pri večjih razdaljah graf očitno 

odstopa od dejanskega poteka funkcije in odčitavanje vmesnih vrednosti iz grafa ni več pravilno. 

Za tak primer je potrebno uporabiti interpolacijo s kvadratno funkcijo. 

Podoben problem nastopa pri digitalnih osciloskopih. Ti zajemajo podatke o signalu zaporedno. 

Če je gostota zajemanja tako velika, da točke ležijo ena poleg druge, interpolacija niti ni 

potrebna. Če je število vzorcev majhno, bi na zaslonu opazili le nekaj točk, kar bi lahko privedlo 

do popolnoma napačne predstave o sliki. Mnogi osciloskopi za pomoč pri prikazu uporabljajo 

linearno in druge interpolacije (sinusno ali (sin x)/x). Na sliki 2.5 a je prikazana slika, ki nastane 

z linearno interpolacijo. Na tej sliki ni mogoče razbrati ničesar. Za prikaz na sliki 2.5 b je 

uporabljena sinusna interpolacija, ki prikazuje sinusni signal s konstantno amplitudo. Na hitro bi 

sklepali, da je sinusna interpolacija idealna, a se izkaže, da je za prikaz sinusnih pojavov 

najprimernejša, pri prikazu impulznih signalov (Sl. 2.6) pa (lahko) vnese napake (iznihavanja), 

ki jih signal nima. Uporaba interpolacijskih metod zahteva določeno pozornost in izkušnje. 

Sl. 2.5 a: Slika, ki nastane z linearno 

interpolacijo 

Sl. 2.6 a: Slika, ki nastane z linearno 

interpolacijo 

Sl. 2.5 b: Slika, ki nastane s sinusno 

interpolacijo 

Sl. 2.6 b: Slika, ki nastane s sinusno 

interpolacijo 

Iz navedenega je očitno, da interpolacija ni (vedno) ugodna, zato večina proizvajalcev uporablja 

različne postopke, ki bolj verno zajamejo in prikažejo signal. Ti postopki bodo obravnavani v 

nadaljevanju. 



2.1.3 Vzorčenje in signali 

Vzorčenje je postopek, s katerim pridobimo podatek o napetosti signala v določenem trenutku. 

Ker se signali lahko spreminjajo zelo hitro, je za natančno vzorčenje nujno, da se signal spremeni 

čim manj med zajemanjem vzorca. Običajno vzorčenje poteka s posebnimi vezji, ki signal 

odvzamejo (sample – vzorec) in shranijo vrednost (hold – držanje) do naslednjega vzorčenja. 

Tako pridobljeni vzorec se med dvema vzorčenjema ne spremeni in ga v tem času pretvorimo v 

digitalno obliko. Načelno sliko vzorčenja in držanja prikazuje slika 2.7. 

Sl. 2.7: Vzorčenje in držanje signala 

Vzorčenje signala opravljajo elektronska stikala (diodna ali tranzistorska). Ta stikala sodijo med 

najzahtevnejše sklope in so za razred hitrejša od digitalnih vezij. Odvzeti vzorec se (o)hrani v 

spominskem kondenzatorju. Tehnične rešitve so skrbno varovane in jih tehnična dokumentacija 

naprav ne vsebuje. Kako izjemne so zahteve je mogoče sklepati iz najvišje frekvence vzorčenja 

(> GHz) in navedbe o časovni ločljivosti ~4 ps. Dejanska (najvišja) frekvenca vzorčenja je 

povezana s frekvenco signala in z želeno ločljivostjo (natančnost prikaza). 

Poleg frekvence vzorčenja je zelo pomemben tudi trenutek in čas trajanja odvzemanja vzorca. 

Ker v pomnilni element (kondenzator) shranjujemo naboj Q = I⋅t, je potrebno upoštevati da 

krajši čas zahteva nižje kapacitivnosti in večje tokove. Pomnilni element (tipično) shrani 

povprečno vrednost ali pa vrednost, ki je ob koncu vzorčevalnega intervala. Napaka vzorčenja 

nastane, če se signal med vzorčenjem spremeni. Največja odstopanja nastanejo pri najhitrejših 

spremembah signalov (preklopna stanja v digitalnih vezjih, preboji …). Čas vzorčenja mora biti 

mnogo krajši od časa med dvema vzorcema. 

2.1.4 Točnost osciloskopa 

Točnost osciloskopa je podatek, ki kaže na skladnost prikazane vrednosti z dejansko. Za 

analogne osciloskope je razred točnosti okoli 3 %, kar je pogojeno z analognimi vezji in 

delovanjem katodne cevi. Digitalna vezja in prikazalniki so bolj točni (1 % do 2 %). 

Najpogosteje pa se osciloskopi primerjajo s t. i. efektivnimi biti* 1 ločljivosti. Točnost, podana z 

efektivnimi biti, zajema vplive harmonskih popačenj, šuma, strmine spremembe napetosti (SR – 

slew rate), časovne netočnosti vzorčenja (jitter – drhtenje) in spremembe trajanja vzorčenja. 

Motilni vplivi naraščajo z višanjem vhodne napetosti in frekvence, zato mora biti ta podatek 

natančno opredeljen (graf odvisnosti). 

Podatek o številu efektivnih bitov se nanaša na sinusni signal, ne zajema pa vseh napak, ki jih 

ima osciloskop, prav tako ne pojasni, kaj je največji vir poslabšane ločljivosti. 

* 1 Če bi sinusni signal pretvorili v digitalno obliko z 8-bitnim pretvornikom, bi ga lahko zapisali z 256 različnimi 

kodami. Najmanjša sprememba signala, ki jo lahko zaznamo je 1/256 (~0,4 %). Če vpliv motenj preseže 0,4 % 

signala, se točnost prikaza zniža (na 7 bitov … na 6 bitov …). 

2.2 Digitalni vzorčevalni osciloskopi (DSO – digital sampling oscilloscope) 

Pri teh osciloskopih gre za koncept, ki je primaren v spominskih osciloskopih, bistvena razlika je 

v namembnosti. Gre za visokofrekvenčne osciloskope, ki omogočajo neposredni prikaz 

časovnega poteka signala, dodatna elektronska oprema pa omogoča natančno analizo signala in 

samodejno izvajanje meritev. 



2.2.1 Primerjava analognih osciloskopov in DSO 

Digitalni vzorčevalni osciloskopi pokrivajo tista frekvenčna območja in zajemajo signale, ki so 

jih zajemali (večinoma) tudi analogni osciloskopi. Pred analognimi osciloskopi imajo nekaj 

bistvenih prednosti: 

• Slika ne utripa pri prikazovanju nizkofrekvenčnih signalov. Perzistenca zaslona znaša 

~30 ms, kar pomeni, da se mora slika ponavljati s frekvenco >30 Hz, sicer zaznamo 

trepetanje (zaradi upadanja svetlosti). 

• Nimajo težav s prikazovanjem »hitrih« pojavov. Svetlost zapisa pri katodni cevi je odvisna 

od števila elektronov, ki v določenem času zadenejo posamezno točko. Če je frekvenca 

signala višja, je tudi hitrost zapisa (premika žarka) večja, zato so taka mesta na zaslonu 

temnejša. 

• Lahko delujejo kot spominski osciloskopi (za enkratne in periodične signale). 

• Zaradi vgrajenega mikroprocesorja in merilnikov napetosti, časa in drugih pomagal je 

merjenje z njimi hitrejše in natančnejše. 

• Imajo sklope in postopke, ki omogočajo merjenje in analizo digitalnih signalov. 

• Pokrivajo območje merjenja treh vrst analognih osciloskopov (spominski, nizkofrekvenčni in 

visokofrekvenčni). 

Realno imajo le dve slabosti, ki pa jih proizvajalci DSO poskušajo odpraviti z različnimi posegi 

v delovanje. Slabosti DSO v primerjavi z analognim osciloskopom: 

• Analogni osciloskop prikazuje časovno zvezno sliko. Pri DSO pa vidimo le vrednosti, ki so v 

trenutku vzorčenja. Obstaja možnost, da se zaradi postopka zajemanja podatkov izgubi 

pomemben detajl ali pa je ta prikazan napačno. 

• Svetlost zapisa pri (večini) DSO ni odvisna od hitrosti spremembe signala, kar je sicer en od 

pomembnih podatkov pri analognem prikazu. 

Obe pomanjkljivosti so sodobni DSO-ji skoraj v celoti odpravili, v nekaterih podrobnostih pa 

delujejo celo bolje. 

Poseben problem digitalnih osciloskopov je "zaporedna" struktura. Signal najprej zajamejo 

(razstavijo na zaporedje vzorcev), ga shranijo v pomnilnik za zajemanje podatkov. Nato ga 

procesor in specialni (signalni) procesor "obdelajo" in analizirajo. Končni rezultat z izpisom 

vidimo na zaslonu. Ko je zajeti signal prikazan na zaslonu se sproži novo zajemanje. Čas, ki ga 

porabi procesor za analizo zajetega signala, znaša več milisekund, kar pri hitrem vzorčenju 

(1GS/s) pomeni, da zajemanje celotnega signala, ki traja ~µs, dejansko zajame manj kot 0,1 % 

skupnega signala. V tem času je osciloskop "slep", ta čas se imenuje mrtvi čas. 

2.2.2 Zgradba digitalnih vzorčevalnih osciloskopov 

Sl. 2.8: Blokovna shema digitalnega vzorčevalnega osciloskopa 



Opis zgradbe 

DSO ima na vhodu analogni delilnik in ojačevalnike, ki signal amplitudno prilagodijo za prikaz 

na zaslonu. Signal gre na vzorčevalnik (S&H) in pretvornik (večinoma 8-bitni), ki signal pretvori 

v digitalno kodo (binarni zapis). Za pretvorbo se uporabljajo hitri (FLASH) pretvorniki AD, ki 

zmorejo več kot 10 9 pretvorb na sekundo (1 GHz). Osciloskop ima lahko za vsak kanal svoj 

vzorčevalnik in pomnilnik ali pa si ga kanali delijo med seboj. Digitalna koda se shranjuje v 

"hitri" pomnilnik na lokacije, ki jih izračunava in določa vezje za proženje in vzorčenje. 

Signalni procesor ima vgrajene merilnike za merjenje napetosti in časov ter za generiranje 

grafičnega ozadja (mreža, oznake ničle, nastavitve kanalov in časovne baze) in pomagal 

(kurzorji, izpis vrednosti izbrane veličine …). Procesor tudi izračunava prožilne pogoje in obdela 

vzorčeni signal ter ga prilagodi za prikaz (izvede interpolacijo, filtriranje, povprečenje, nekateri 

analizirajo signal s FFT …). Slika na zaslonu je lahko precej drugačna od signala na vhodu, saj 

navedene funkcije omogočajo odstranitev motilnih signalov iz slike, kar izkušenemu merilcu 

lahko zelo poenostavi delo. 

Pri zamenjavi analognega osciloskopa z digitalnim, je smiselno opazovati in primerjati enake 

(znane) signale na obeh in si olajšati interpretacijo merilnih rezultatov. 

2.2.3 Sistem za zajemanje podatkov in načini zajemanja signala 

Sistem za zajemanje podatkov sestavljajo vzorčevalnik, hitri (FLASH) pretvornik AD in hitri 

pomnilnik. Takt (frekvenco) vzorčenja določata izbrana časovna konstanta (s/rd) in kapaciteta 

pomnilnika. 

Običajno ima vsak kanal svoj vzorčevalnik, pretvornik AD in pripadajoči pomnilnik. To pomeni, 

da vsak zase neodvisno zajema podatke z najvišjo možno frekvenco. V primeru, ko si več 

kanalov (2 ali 4) deli isti vzorčevalni sistem, se pri večkanalnem delovanju zniža najvišja 

vzorčevalna frekvenca za posamezni kanal (tak osciloskop je cenejši). 

Večina osciloskopov ima 8-bitni pretvornik AD, le redki se ponašajo z 10- ali celo 12-bitnimi. 

Razlog je v principu in namenu delovanja osciloskopa, ki se zadovolji z točnostjo 1 % do 1,5 %, 

kar pomeni točnost, ki jo zagotavlja 6- do 7-bitna pretvorba. Večbitni pretvorniki so precej 

zahtevnejši (in dražji), potrebujejo zmogljivejši pomnilnik in povečajo količino podatkov, ki jih 

mora obdelati procesna enota, brez večjega vpliva na uporabnost rezultatov. 

Digitalne podatke, ki jih zajema osciloskop, najprej shranimo v »hitri« pomnilnik. Gre za 

pomnilnike s kapacitetami 2 kB do 4 kB. Pojavljajo se tudi osciloskopi s pomnilniki od 16 kB do 

kapacitete ~MB. 

Znano je, da eno zajemanje signala (valovne oblike) poteka v času, ki je določen s časovno 

konstanto osciloskopa. Če ima pomnilnik kapaciteto 1 kB, pomeni, da lahko shrani 1000 točk v 

horizontalni smeri z 256 različnimi vrednostmi v vertikalni smeri. Če nastavimo časovno 

konstanto 1 µs/rd in ima zaslon 10 razdelkov, bo čas zajemanja 10 µs. Pri kapaciteti pomnilnika 

1000 točk to pomeni 1000 vzorcev v 10 µs oz. je čas med vzorci 10 ns, frekvenca vzorčenja 

znaša 100 MS/s. 

Časovna ločljivost znaša 10 ns. V primeru, če bi imeli osciloskop, ki zmore 1 GS/s, bi lahko 

enak časovni interval zajeli, če bi imel pomnilnik kapaciteto 10 kB. Časovna ločljivost bi znašala 

1 ns, kar omogoča natančnejšo analizo prehodnih pojavov in časovnih relacij. 

»Daljši« pomnilnik pripomore k skrajšanju mrtvega časa in poveča verjetnost, da osciloskop 

zajame in zazna tudi motnje v signalu. Ker osciloskop (večina) na zaslonu prikaže le 500 točk v 

horizontalni smeri, imajo osciloskopi različne postopke in algoritme za »stiskanje« podatkov. 

Večja količina podatkov in s tem boljša časovna ločljivost omogoča procesorju natančnejšo 

nastavitev proženja, ki »izbira« del signala, ki bo prikazan na zaslonu. Prav proženje in 

nastavitve proženja so uporabniku v pomoč pri iskanju napak ali posebnosti v signalu. 

Sistem za zajemanje podatkov za vsak vzorec izračuna njegovo lego (časovni odmik) glede na 

prožilno točko. Vzorci se v pomnilniku razporedijo glede na čas, ki je med točko proženja in 



trenutkom, ko je odvzet posamezni vzorec. Tak postopek je nujen zato, ker digitalni vzorčevalni 

osciloskopi (večinoma) ne vzorčijo zaporedno, ampak uporabljajo časovno ekvivalentno 

vzorčenje, ki omogoča boljšo (časovno) ločljivost zajetega signala. Sistem za zajemanje 

podatkov beleži vhodni signal toliko časa, da je (vhodni) pomnilnik poln. 

Ko je pomnilnik poln, smo zajeli eno sliko, ki jo prevzame procesor in bo (kasneje) prikazana na 

zaslonu. Digitalni vzorčevalni osciloskopi (tipično) ne prikazujejo »žive« slike temveč sliko iz 

pomnilnika, zato lahko delujejo kot spominski osciloskopi. 

Uporabnik lahko izbira med različnimi načini delovanja osciloskopa: 

• Vzorčevalni način (sample mode) je običajno delovanje, pri čemer osciloskop zajame po en 

ali nekaj vzorcev iz ene valovne oblike. 

• Pri zaznavanju vršnih vrednosti (peak detect mode) osciloskop shrani najvišje in najnižje 

vrednosti vzorčenega signala in jih prikaže v sliki. Digitalni osciloskop v takem načinu 

delovanja vzorči signal z najvišjo frekvenco tudi pri izbrani »počasni« časovni bazi. S takim 

načinom delovanja lahko zajame in prikaže zelo kratke impulze, ki se pojavijo v valovni 

obliki ali pa ozke impulze, ki so zelo razmaknjeni in jih običajni način delovanja sploh ne bi 

zaznal. 

• Pri visoki ločljivosti (hi res mode) poteka vzorčenje hitreje kot je potrebno za izbrano 

časovno skalo. Na tak način zbere več informacij, ki so kasneje prikazane z eno točko na 

zaslonu. Večje število točk sešteje in določi srednjo vrednost ter prikaže kot eno točko na 

zaslonu. Rezultat je znižani šum in boljša ločljivost za signale nizkih frekvenc. 

• Prikaz ovojnice (envelope mode) je podobno delovanje kot v primeru zaznavanj vršnih 

vrednosti, le, da si osciloskop za več zaporednih preletov zapomni najvišje in najnižje 

vrednosti v posameznem trenutku. Na ta način lahko spremljamo spreminjanje signala s 

časom ali amplitudo motenj. 

• Srednja vrednost (average mode): Osciloskop deluje v vzorčevalnem načinu tako, da 

vrednosti posamezne točke, ki jih zajame v zaporedju, sešteva in izračuna srednjo vrednost 

ter prikaže kot točko na zaslonu. Slika na zaslonu je čistejša (manj šuma), postopek pa 

zahteva periodični signal. Razmerje S/N se poveča za faktor N , če za povprečje vzamemo 

N zaporednih vzorcev. 

2.2.4 Proženje digitalnih vzorčevalnih osciloskopov 

Največja pridobitev pri uporabnosti digitalnih osciloskopov za analizo in opazovanje signalov je 

v izbiri proženja. Uporabnik tako lahko izbere "klasično" proženje (ko signal preide določeno 

napetost) ali druge možnosti, ki so zlasti učinkovite pri analizi digitalnih signalov* 2 . 

* 2 Digitalne naprave uporabljajo in prenašajo digitalne podatke z napetostnimi impulzi. Za pravilno delovanje je 

potrebno, da imajo ustrezne nivoje, ki jih logično vezje obravnava kot vrednost 0 ali 1. Pri sinhronih vezjih (so v 

večini) pa je pogoj za pravilno delovanje tudi časovna skladnost takta (clock) in podatkov, ki se prenašajo. Osciloskop 

s primerno nastavitvijo proženja lahko zazna odstopanja in s tem »pokaže« vzroke za težave. Takih napak z 

analognim osciloskopom (skoraj) ni mogoče odkriti, še posebej, če so napake naključne ali zelo redke. 

Zbirka možnih nastavitev je zapisana v tabeli 2.1 z opombo, da gre le za tabelo možnosti, ki se 

pojavljajo pri večini DSO. Nekateri proizvajalci nudijo dodatne možnosti, ki so namenjene 

predvsem iskanju in odkrivanju povsem naključnih napak. 

Vrsta proženja 

Klasično proženje (za glavno in 

pomožno časovno bazo) 

Opis delovanja Območje 

nastavitve 

Gre za proženje, ki je odvisno od Nagib (±) v 

vrednosti in nagiba signala, ki se območju slike 

uporabi za referenco. Izbran je lahko 

vsak vertikalni kanal ali zunanji 

prožilni vhod (ext. trigg.) 

na zaslonu. 



širina 

»Zareza« v 

signalu 

(glitch)* 3 

Znižani 

signal 

(runt) 

Hitrost 

naraščanja 

(slew rate) 

Vzorec 

(pattern) 

Proženje na izbrano širino pozitivnega 

ali negativnega impulza znotraj ali 

zunaj izbranega trajanja. 

Proženje v primeru, ko se pojavi kratka 

prekinitev pozitivnega ali negativnega 

impulza. 

Proženje nastopi, če signal preseže eno 

pragovno vrednost in ne preseže druge 

preden ponovno doseže prvo. 

Proženje nastopi ob spremembi signala. 

Pogoj za proženje je hitrost naraščanja 

ali upadanja vrednosti signala, ki je 

višja ali nižja od nastavljene. 

Določa logično kombinacijo vhodnih 

signalov (IN, ALI, NEIN, NEALI). 

Proženje nastane, če je kombinacija 

prisotna določen/izbrani čas. Izberemo 

lahko funkcijsko vrednost 0 ali 1. 

Stanje Proženje nastane, če prihaja do napake 

pri časovni sinhronizaciji med taktom 

(clock) in podatki (data), ki so 

priključeni na različne kanale 

Postavitev 

in držanje 

osciloskopa. 

Proženje nastane, če pride do napake 

pri sinhronizaciji takta in podatkov, ki 

so priključeni na isti vhod. 

Časovne 

omejitve so 

nastavljive od 

1 ns do 1s. 

Minimalno 

trajanje »zareze« 

v impulzu je od 1 

ns do 200 ps. 

Proženje je 

napetostno in 

časovno 

nastavljivo. 

Izberemo strmino 

in nagib (slope). 

Izberemo lahko 

pozitivno ali 

negativno 

spremembo 

impulzov. 

* 3 Zareza (glitch) je (časovno) kratka prekinitev impulza (nekaj odstotkov ali manj). Običajno se take napake 

dogajajo poredko, zato jih ne opazimo, zaznajo pa jih hitra digitalna vezja, kar se odraža v napačnem delovanju. 

Tabela 2.1: Možnosti pri izbiri proženja osciloskopa 

Posebni postopki za odkrivanje napak v signalih (zlasti digitalnih) 

Osciloskop uporabljamo za opazovanje in merjenje električnih signalov. Pri analognih signalih 

opazujemo obliko, časovne relacije in fazni kot, pri digitalnih pa predvsem amplitudo, hitrost 

naraščanja in medsebojne časovne relacije (timing). V primeru, ko se v vezju pojavljajo napake, 

pa je potrebno v signalih odkriti vzroke za napačno delovanje. Če se napake pojavljajo 

naključno, je potreben daljši čas zelo natančnega spremljanja delovanja. Ker pa imajo vezja 

množico medsebojnih povezav, je pogosto težko najti izvor težav. V takem primeru je zelo 

pomembno, da osciloskop sam najde napako. To se doseže s primernim proženjem in 

zajemanjem signala. 

Insta Vu je postopek, ki ga je uveljavil Tektronix z namenom, da bi zajel večji del signala in s 

tem hitreje registriral napake v signalu. Bistvo postopka je v tem, da sistem za zajemanje 

podatkov deluje neprekinjeno. Za vsako sliko posebej izračuna raster (lego točk na zaslonu) in jo 

shrani v pomnilniku rastrske slike, ki je del sistema za zajemanje podatkov. Raster izračunava 

glede na prožilno točko. Slika je sestavljena iz 500 točk v horizontalni smeri (stolpcev) in 200 

točk v vertikalni smeri (vrstic). Bistvena razlika, ki jo vsebuje Insta Vu je v tem, da te slike ne 

prikaže takoj, pač pa takoj zajame novo sliko in jo "nariše" prek prejšnje. V sestavljeni sliki sta 

sedaj zložena dva zaporedna dela signala. Ta postopek se nadaljuje približno 30 ms. V tem času 

se v rastrski sliki zberejo vsi poteki signala. Ta "zbirnik" slik se nato prenese v pomnilnik za 

prikaz in na zaslon. Sistem za zajemanje podatkov se ponovno aktivira in zajema nove vzorce. 



Slika, ki je prikazana na zaslonu, je sestavljena iz (do) 10 000 slik, ki so optično ena nad drugo. 

V taki sliki bodo prikazani vsi zajeti vzorci. Večina se jih prekriva (periodični del), nekateri pa 

kažejo občasne pojave – motnje. 

Zaradi (skoraj) neprekinjenega zajemanja podatkov in zlaganja zajetih podatkov lahko zajame do 

400 000 slik na sekundo, kar zmorejo le redki analogni osciloskopi. Verjetnost, da bomo zajeli 

tudi motnje in napake se poveča, zlasti pa se skrajša čas, v katerem se to zgodi. 

Izključitveno proženje je postopek, ki ga nudi LeCroy in predstavlja način, ki sproži zajemanje 

signala le primeru, če vezje ne deluje pravilno. Osciloskop "preskoči"« vse pravilne poteke 

signala in zajame le signal, v katerem zazna nepravilnosti (amplitudne ali časovne). Osciloskop 

izračuna statistiko napak ali prikaza več zaporednih slik, ki so združene v eno samo. 

2.2.5 Obdelava signalov in prikaz merilnih rezultatov 

Sodobni osciloskopi sliko prikazujejo na LCD zaslonih, ki so lahko črnobeli ali barvni, prikaz na 

zaslonu pa je enak kot pri računalniških monitorjih. Grafična podpora omogoča izbiro mreže za 

ozadje in različne prikaze merjenih veličin in nastavitev. Slika, ki jo kaže DSO, je sestavljena iz 

vzorcev, ki so na zaslonu prikazani kot posamezne točke (pixel). Če je frekvenca vzorčenja 

mnogo višja od frekvence signala, potem točke ležijo druga ob drugi in dobimo kompaktno 

sliko. Če je število vzorcev v enem ciklu manjše, je potrebno uporabiti interpolacijo, ki na 

(prazna) mesta vstavi (računsko določene) točke. Slika, ki nastane na tak, način je "lepša" za 

gledanje, njena uporabnost (in natančnost) pa je vprašljiva. 

Večina DSO omogoča povprečenje večjega števila zaporedno zajetih valovnih oblik. Osciloskop 

v ta namen sešteva vrednosti vertikalnega odmika za posamezni stolpec in jih povpreči. Če 

signal vsebuje motnje, ki niso frekvenčno in fazno sinhronizirane s signalom, jih povprečenje 

močno zniža. Rezultat povprečenja je slika, ki vsebuje periodični (ponovljivi) del signala in 

dejansko odstopa od trenutne vrednosti. 

Nekateri osciloskopi omogočajo tudi prikaz frekvenčnega spektra signala, ki ga kažejo. Ta 

funkcija je uporabna, ker omogoča prepoznavanje motenj ali napak, vendar je bistveno manj 

natančna in ima slabšo frekvenčno ločljivost, kot jo zmorejo spektralni analizatorji. 

Večina digitalnih vzorčevalnih osciloskopov meri in omogoča prikaz vrednosti napetosti 

(srednja, maksimalna, efektivna), periode, frekvence in specialne rezultate (čas naraščanja, 

hitrost naraščanja, trajanje impulza …). Za analizo signalov se uporabljajo kurzorji, ki 

poenostavljajo odčitavanje vrednosti in izračune razlik. 

Digitalni vzorčevalni osciloskopi omogočajo »tekoči« prikaz slike, ki se sproti obnavlja. Mnogi 

omogočajo podaljšano perzistenco, kar pomeni, da pri risanju nove slike stara ostane aktivna. 

Zaslon se počasi polni in kaže časovno spreminjanje vzorca (spremembo amplitude ali 

frekvence). Zapis lahko očistimo (erase) in ponovimo beleženje. 

DSO lahko uporabimo tudi kot spominski osciloskop za enkratne pojave, tako da izberemo 

enkratno proženje (single). Za tako delovanje je nujno, da ima osciloskop zaporedno vzorčenje v 

realnem času, ker bo resnično zajel le eno valovno obliko. 

Vgrajeni procesorji omogočajo najrazličnejše digitalne nastavitve s tipkami in gumbi. Čeprav so 

gumbi vrtljivi in dajejo občutek zvezne spremembe, gre za princip, ki je poznan pri računalniški 

miški. Poseben pripomoček je tudi samodejna nastavitev, ki omogoča takojšno (samodejno) 

nastavitev osciloskopa za prikaz signala, ki je na vhodu. 

2.2.6 Zaslon s tekočimi kristali 

Prikazovalniki in zasloni s tekočimi kristali (LCD - liquid crystal display) so znani že daljše 

obdobje. Najprej so se uporabljali za prikaze števil namesto z diodami LED. Imeli so vnaprej 

izdelane segmente s pripravljenim izpisom. Z napredkom tehnologije so za zahtevnejše 

aplikacije (črke in znaki) začeli uporabljati mreže točk (dot matrix), ki omogočajo prikaz slik in 

drugih zapisov na zaslon z LCD. 



Pri merilnikih se tako uporabljajo segmentni (namenski) in matrični prikazovalniki, pri 

dvodimenzionalnih prikazih (analizatorji, osciloskopi) pa zasloni z LCD. 

Ločimo enobarvne prikazovalnike (belo-sivo-črno) in barvne, ki uporabljajo barvni filter. 

Uporaba prikaza z LCD je utemeljena z nizko porabo energije, majhnimi dimenzijami in težo 

(zlasti v primerjavi s katodno cevjo). 

Zgradba zaslona LCD 

Ploščo (prikazovalnik ali zaslon) LCD sestavlja plast tekočih kristalov, ki je stisnjena med dve 

plošči, polarizator* 4 (en ali več) in krmilne elektrode. Če so ravnine polarizatorjev poravnane, 

potem prepuščajo svetlobo z enako polarizacijo* 5 . Če je med njima kot 90°, je svetloba 

blokirana, zato je zapis črn. Tekoči kristali delujejo kot aktivni polarizator. Če tekoče kristale 

postavimo v električno polje, se usmerijo v smeri polja in pri tem spremenijo polarizacijski kot 

za 90°. To pomeni, da tekoči kristali spremenijo polarizacijsko ravnino in s tem omogočijo ali 

onemogočijo prehod svetlobe skozi naslednji polarizator. Tekoči kristali v taki strukturi delujejo 

kot električno krmiljena stikala za svetlobo. 

* 4 Polarizator je ploščica, ki prepušča le svetlobo, ki je polarizirana* 5 linearno. Smer polarizacije je odvisna od lege 

(postavitve) polarizatorja. 

* 5 Svetloba je elektromagnetno valovanje. Elektromagnetno valovanje generirajo pospešene elektrine. Običajni viri 

svetlobe oddajaja nepolarizirano svetlobo. Polarizacija svetlobe se nanaša na smer vektorja električne poljske jakosti 

E v . Nepolarizirana svetloba ima električno polje, ki niha v vse smeri. Če pred vir nepolarizirane svetlobe postavimo 

polarizator, bo prepuščal le svetlobo, ki je polarizirana linearno – električno polje niha le v eni ravnini. 

Sl.2.9 a: Shema modula LCD 

Sl.2.9 b: Shema modula LCD 

Princip delovanja LCD prikazujeta shemi na sliki 2.9 a in 2.9 b. Na shemi sta uporabljeni dve 

polarizacijski plošči, ki imata medsebojni kot 90°. Če tekoči kristal zasuče ravnino polarizacije 

za 90°, potem svetloba pride skozi. Točka ali segment bo svetel. 

V primeru, ko pritisnemo napetost, električno polje usmeri tekoče kristale, ki polarizacije ne 

sučejo več. Skozi prvi polarizator (na levi) pride horizontalno polarizirana svetloba, ki pa jo nato 

drugi polarizator (z vertikalno polarizacijo) ne prepušča. 

Z drugačno postavitvijo polarizatorja se zapis (svetlo/temno) ravno obrne – dobimo negativ. 

Svetloba pri zaslonih in prikazalnikih LCD 

Moduli LCD ne oddajajo svetlobe, temveč jo le prepuščajo ali ustavljajo. LCD deluje na 

naslednje načine: 

• Za svetlobo prepusten zaslon (Sl. 2.10 a): V tem primeru imamo poseben vir svetlobe za 

ploščo LCD. Pri enobarvnih LCD je lahko svetloba bela (žarnica) ali druge barve (rdeča, 

zelena, modra). Pri barvnih LCD je nujno, da je svetloba bela (žarnice, bela LED ali 

fluorescentna žarnica). Izvor se nahaja za ploščo in imamo občutek, da zaslon sveti. Zapis je 

viden brez dodatnega vira svetlobe. Primeren je za monitorje, zaslone merilnikov in druge 

prikaze, ki se uporabljajo v prostorih s slabo osvetlitvijo. 

• Polprepustni zaslon (Sl. 2.10 b): Tudi tak LCD ima vir svetlobe (za ploščo), pri takem pa je 

tudi odboj zunanje svetlobe na notranjem polarizatorju. Svetlost takega prikazovalnika se ob 

sončni (ali zunanji) svetlobi poveča, kar je koristno pri zunanji uporabi. 

• Zaslon z odbojem svetlobe (Sl. 2.10 c): Tak prikazovalnik nima lastnega vira svetlobe, 

temveč deluje s svetlobo, ki vpade na površino in se od spodnje plasti polarizatorja odbije 



(polarizator je hkrati tudi ogledalo). Odbita svetloba ponovno potuje skozi tekoče kristale in 

dobimo običajen prikaz. Tak prikazovalnik porablja zelo malo energije. V nekaterih primerih 

je tem prikazovalnikom dodana stranska svetloba, ki jo aktiviramo s tipko (pri urah …). 

Sl. 2.10 a: Za svetlobo 

prepustni LCD 

Sl. 2.10 b: Za svetlobo 

polprepustni LCD 

Sl. 2.10 c: Za svetlobo 

odbojni LCD 

Krmiljenje LCD 

Pri pasivni tehnologiji LCD posamezne celice delujejo kot kondenzatorji. Z impulzom jih 

nabijemo in s tem aktiviramo tako, da obrnejo kot polarizacije svetlobe za 90°. Nato (zaradi 

prevodnosti) jakost polja upada, kot sukanja se znižuje in zapis bledi. Pasivni prikazovalniki so 

zato relativno počasni in niso primerni za hitro grafiko. 

To slabost so odpravili s tehnologijo TFT (thin film transistor), ki uporablja tranzistorje za 

krmiljenje posameznih celic. TFT (aktivna matrika) je primerna za prikaz hitrih slik in zato lahko 

nadomesti katodno cev pri dvodimenzionalnih prikazih (osciloskop, analizatorji). 

TFT-elementi so tranzistorji, ki omogočajo aktiviranje posamezne celice. Posamezno celico 

tvorita dve prozorni elektrodi, med katerima so tekoči kristali. Velikost celice določa ločljivost 

zaslona. Posamezne celice so razporejene v koordinatno mrežo, prav tako je tudi krmilno vezje, 

ki je razdeljeno na vrstice in stolpce. Celica je aktivna, če sta aktivna stolpec in vrstica (slika 

2.11 b). Taka struktura omogoča enostaven dostop do vsake posamezne točke. 

Krmilno vezje zaslona LCD sliko razstavi na vrstice in stolpce in rastrsko krmili vrednosti točk 

(najprej v prvi vrstici od leve proti desni, nato v drugi, tretji … do konca). Postopek je podoben 

kot pri katodni cevi s to razliko, da tu ne gre za odklon žarka, temveč za lego posamezne točke 

na zaslonu. Zaslon LCD nima težav z geometrijo slike. 

Sl. 2.11 a: LCD Prerez barvnega zaslona 

s TFT LCD 

Sl. 2.11 b: Naslavljanje točk v rastrskem 

zaslonu LCD 

V primeru barvnega zaslona je potrebno vsaki točki določiti sestavo barve (rdeča, modra, 

zelena), kar za zaslon pomeni trikrat večje število celic. Krmiljenje zaslona LCD je povsem 



digitalno, kar je zelo primerno za novejše (mikroprocesorske) merilnike. Zasloni LCD so tudi 

manjši (tanjši), kar zmanjša dimenzijo naprave. 

2.3 Praktične izvedbe in posebnosti digitalnih osciloskopov 

Med najpomembnejše pridobitve vseh novejših digitalnih osciloskopov je razdelitev funkcij med 

več procesorjev, kar omogoča bistveno hitrejše delovanje in (še) več uporabniku prijaznih 

nastavitev in prikazov na zaslonu. 

2.3.1 Osciloskopi HP 5460x 

Gre za osciloskope, ki imajo pasovno širino 100 MHz, frekvenco vzorčenja 20 MHz in pasovno 

širino 2 MHz za enkratne pojave. Odklonska konstanta je nastavljiva od 2 mV/rd do 5 V/rd. 

Signal pretvarja v 8-bitno kodo z ločljivostjo ~0,4 %. Osciloskop je zasnovan tako, da je 

navzven zelo podoben analognim osciloskopom (preklopniki, skala, slika, proženje) in da ima 

tudi ceno primerljivo z analognimi osciloskopi podobnih zmogljivosti. 

Sl. 2.12: Blokovna shema osciloskopa HP54600 

Opis blokovne sheme 

Blokovna shema zajema le najpomembnejše bloke. V shemi ni vhodnega dela in vzorčevalnika. 

Osciloskop ima le en pretvornik AD, ki vedno deluje s frekvenco 20 MHz. To pomeni, da 

vzorčenje za en kanal teče s frekvenco 20 MS/s, pri dvokanalnem delovanju pa je vzorčenje z 

10 MS/s. Podatki iz pretvornika AD se prek 8-bitnega vodila sproti prenašajo v interni pomnilnik 

zajetega signala s kapaciteto 2 kB. Ker pretvornik AD vedno deluje z 20 MS/s, bo v pomnilniku 

lahko shranjen le vsak deseti ali stoti vzorec, kar za posamezni kanal pomeni ustrezno nižjo 

frekvenco vzorčenja. Če uporabnik v takem primeru izbere iskanje vršnih vrednosti (peak detect 

mode), bo procesor shranil vse signale z največjo vrednostjo. Osciloskop bo tako zabeležil in 

prikazal tudi vse kratke impulze, ki so daljši od 50 ns, čeprav je časovna baza nastavljena tako, 

da jih analogni osciloskop ne bi prikazal. 

Za pravilen prikaz vzorčenega signala na zaslonu je bistven izračun lege posameznega vzorca, ki 

jo določa sklop na osnovi časa, ki preteče med trenutkom proženja (ali pogojem za proženje) in 

trenutkom vzorčenja. Podatek je mogoče pridobiti na različne načine, najenostavnejši postopek 

je: 

Če ima interni pomnilnik 2 KB, potem ima 2048 naslovov, zato potrebujemo 11-bitni binarni 

števec, ki ima takt določen z izbrano časovno bazo. Za kX = 100 µs/rd, bi frekvenca znašala: 



2048 

f T = 

= 2, 048 MHz ; čas med dvema impulzoma je ~0,5 µs. 

10 rd ⋅100 

µs/rd 

Če števec ob vsakem prožilnem impulzu resetiramo (postavimo na nič), potem začne šteti 

impulze. Ko se pojavi vzorčevalni impulz, bo stanje števca sorazmerno pretečenemu času med 

prožilnim in vzorčevalnim impulzom. 

Če uporabimo kX = 100 µs/rd in fT = 2 MHz bo na zaslonu prikazan časovni interval 1 ms z 2000 

točkami. Če je čas med prožilnim in vzorčevalnim impulzom 281 µs, bo stanje števca N = 562. 

To je lokacija (naslov) kamor je potrebno shraniti podatek v pomnilnik. Ob vsakem 

vzorčevalnem impulzu le odčitamo stanje števca. 

Končni prikaz je shranjen v pomnilniku zajetega signala, kjer se nahajajo le poteki vhodnega 

signala s 500 x 256 točkami (za oba kanala). V tem pomnilniku so podatki razvrščeni glede na 

vse nastavitve (detekcija vršne vrednosti, predproženje, lega Y, izbrana časovna baza). 

Vezje za prikaz zajete slike le prevzame podatke iz pomnilnika, doda merilne rezultate in 

generira vse signale za krmiljenje prikazalnika. Zaslon je velik 17,5 cm x 12,5 cm in ima 512 

točk v horizontalni in 304 v vertikalni smeri. Za prikaz valovne oblike zajetega signala je 

uporabljeno področje 500 x 256 točk. 

Celotno delovanje osciloskopa nadzoruje procesor 68000, ki nadzoruje nastavitve, omogoča 

zunanjo komunikacijo prek vodil (GPIB, RS 232). Zajemanje podatkov, merjenje vrednosti in 

prikaz na zaslonu opravljata namenski integrirani vezji samodejno z upoštevanjem nastavitev, ki 

jih uporabnik vnese prek gumbov na prednji strani ali prek vmesnikov I/O. 

2.3.2 TDS 210/220 Tektronix 

Ti osciloskopi prav tako temeljijo na dveh namenskih digitalnih vezjih (ASIC – applicationspecific 

integrated circuit), ki izvedeta zajemanje podatkov in prikaz na zaslonu LCD. V osnovi 

je princip delovanja zelo podoben delovanju HP-osciloskopa s to razliko, da se frekvenca 

vzorčenja spreminja in da ima vsak kanal (od dveh) lastno vzorčenje in pretvornik AD. Vezje za 

zajemanje podatkov ima tudi patentirano zajemanje podatkov, ki omogoča frekvenco vzorčenja 

do 1 GS/s. To omogoča pasovno širino 60 MHz (TDS210) ali 100 MHz (TDS220) za enkratne in 

prehodne pojave, ki jih lahko zajamemo le z realnim zaporednim vzorčenjem. 



2.3.3 DPO (digital phosphor oscilloscope) 

Sl. 2.13: Blokovna shema osciloskopa TDS 

Analogni osciloskopi (s katodno cevjo) zaradi principa delovanja kažejo svetlejši in temnejši del 

sledi. Svetlejši zapis pomeni večkratno ponavljanje zapisa in počasnejše gibanje žarka. Prvotni 

digitalni osciloskopi so vse točke na zaslonu prikazali enako svetle, vključno z interpolacijo. Ker 

je svetlost zapisa zelo pomemben podatek pri analizi moduliranih signalov in merjenju 

preklopov impulzov, so mnogi uporabniki za take meritve uporabljali analogne osciloskope, ker 

dajejo jasnejšo sliko. 

Tektronix je DPO predstavil leta 1998. Gre za osciloskop, ki prikazuje, analizira in shranjuje 

signale v realnem času, ob tem pa prikazuje sliko v treh dimenzijah. Tretja dimenzija prikaza je 

svetlost sledi na zaslonu, ki odraža število posameznih vrednosti v daljšem časovnem intervalu. 

Pridobitev, ki jo nudi DPO, je predvsem v lažji razlagi dinamike signalov, trenutnih sprememb in 

frekvence. DPO zajema valovne oblike signala s postopkom Insta Vu, ki zajame tudi do 1000krat 

več signala kot klasični DSO. Tako delovanje zagotavlja veliko število vzorcev, zanesljivo 

odkrivanje napak in preglednejšo sliko. 



Sl. 2.14: Blokovna shema osciloskopa DPO 

Bistveni del osciloskopa je signalni procesor DPX, ki zajeto valovno obliko razstavi v 

tridimenzionalno podatkovno bazo – digital phosphor. DPX shranjuje podatke o signalu v polje 

500 x 200 točk. Vsaka točka predstavlja eno točko na zaslonu. Če signal doseže določeno točko 

večkrat, bo svetlost zapisa takoj spremenjena. Z večjim številom zajetih valovnih oblik se 

izoblikuje tudi prikaz pogostosti pojava posameznih vrednosti, kar se pokaže v svetlosti ali barvi 

zapisa sledi. Pri barvnem prikazu je mogoče izbrati barve za prikaz pogostosti pojava. Zapis je 

podoben kot ga kažejo analogni osciloskopi. Osciloskopi DPO zmorejo pasovno širino 2 GHz pri 

4-kanalnem delovanju. Podobne postopke za prikaz pogostosti pojavljanja signala uporabljajo 

tudi drugi proizvajalci z drugimi imeni ali opisi. 

2.3.4 Posebnosti DSO 

Medtem ko je Tektronix razvil Insta VU pa nekateri drugi proizvajalci "prisegajo" na večjo 

kapaciteto pomnilnika. Tako LeCroy za zajemanje valovne oblike signala (en zaslon) uporablja 

pomnilnik s kapaciteto, večjo od 10 kB (tudi 1 MB). Na tak način o signalu zbere več podatkov, 

kar pa omogoča, da prikaže le posamezne dele oz. izbrani del. Gre za postopek, ko je frekvenca 

vzorčenja bistveno višja običajne vrednosti za dano časovno os. Preveliko število vzorcev skrči s 

posebnim programom, ki ohranja najvišje in izjemne vrednosti in tako skrčeni signal prikaže na 

zaslonu. Uporabniku omogoča, da ves zajeti signal analizira "ročno" s funkcijo povečave 

(zoom), ki je prikazan kot ločena sled na zaslonu, ali z ustrezno nastavitvijo pogojev proženja. 

Pri analizi in iskanju napak so uporabniku v pomoč matematične operacije in izračuni ter celo 

spektralna analiza (FFT – fast Fourier transform). 

Pasovna širina osciloskopov DSO se nanaša na dvoje: 

• Na običajni vpliv ojačevalnikov v osciloskopu, ki določajo zgornjo mejno frekvenco 

delovanja. Pri zgornji mejni frekvenci znaša ojačenje (samo) 70 %, kar pomeni, da je tudi 

vertikalni odklon toliko nižji. Dejansko zniževanje izhodnega signala se začne že pri 

dvajsetih odstotkih mejne frekvence. 

• Na omejitev, ki je določena s frekvenco in načinom vzorčenja in z uporabljeno interpolacijo. 

Za vzorčenje sinusnega signala je ob uporabi sinusne interpolacije potrebno odvzeti najmanj 

2,5 vzorcev v eni periodi. Torej je pasovna širina 2,5-krat nižja od frekvence vzorčenja. Za 

vzorčenje impulznih signalov in prehodnih pojavov mora biti frekvenca signala 10- do 100krat 

nižja od frekvence vzorčenja. 

2.3.5 Merilni moduli DSO 



Iz obravnave smo spoznali, da je pri osciloskopih DSO večina sklopov digitalnih. Analogni so le 

vhodni deli in signali. Od točke vzorčenja naprej gre v celoti za digitalno obdelavo signalov. To 

je vzpodbudilo tudi nekatere proizvajalce digitalnih vezij, ki nudijo nekoliko manj zmogljive, a 

zato cenejše module, ki opravijo zajemanje podatkov in digitalizacijo, za prikaz in matematično 

obdelavo signalov pa uporabijo osebni računalnik (PC) in ustrezno programsko podporo 

(software), ki podpira in omogoča delovanje modula DSO. Komunikacija poteka prek USB ali 

drugega hitrega vmesnika. Prednost takega merilnika je v majhnih dimenzijah in nižji ceni. Res 

pa je da je kakovost in uporabnost (zlasti v zahtevnejših razmerah) omejena. 

Preveri svoje znanje: 

1. Kaj je vzorčenje, zakaj vzorčimo? 

2. Kaj je ločljivost prikaza na zaslonu? 

3. V čem je razlika med zaporednim in naključnim vzorčenjem? 

4. Kaj je ekvivalentno vzorčenje? 

5. Kaj je interpolacija? 

6. Nariši blokovno shemo digitalnega osciloskopa. 

7. Pojasni najmanj tri načine proženja digitalnih osciloskopov. 

8. Kako je zgrajen zaslon LCD?

2. Digitalni osciloskopi - EKM

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?