Jenis-Jenis Osiloskop

osiloskop merupakan instrument ukur yang memiliki posisi yang sangat vital mengingat sifatnya yang mampu menampilkan bentuk gelombang yang dihasilkan oleh rangkaian yang sedang diamati. Dewasa ini secara prinsip ada dua tipe osiloskop, yakni tipe analog (ART – analog real time oscilloscope), dan tipe digital (DSO – digital storage oscilloscope), masing-masing memiliki kelebihan dan keterbatasan. Para insinyur, teknisi maupun praktisi yang bekerja di laboraturium perlu mencermati karakter masing-masing agar dapat memilih dengan tepat osiloskop mana yang sebaiknya digunakan dalam kasus-kasus tertentu yang berkaitan dengan rangkaian elektronik yang sedang diperiksa atau di uji kinerjanya. Untuk itulah disini akan ditinjau karakter masing-masing tipe osiloskop tersebut.

1. Osiloskop Analog.

Osiloskop tipe waktu nyata analog (ART) menggambar bentuk-bentuk gelombang listrik dengan melalui gerakan pancaran electron (electron beam) dalam sebuah tabung sinar katoda (CRT – Cathode Ray Tube) dari kiri ke kanan. Pancaran electron dari bagian senapan electron (electron gun) yang membentur atau menumbuk dinding dalam tabung tersebut Mengeksitasi electron dalam lapisan fosfor pada layar tabung mengeksitasi electron dalam lapisan fosfor pada layar tabung sehingga terjadi perpendaran atau nyala pada layar yang menggambarkan bentuk dasar gelombang. Dalam perjalanannya dari senapan electron menuju layar yang berfosfor tadi, electron-elektron dipengaruhi oleh medan listrik dalam arah vertical (ke atas maupun ke bawah) oleh sepasang pelat pembelok (defleksi) vertical dan dalam arah horizontal oleh sepasang pelat defleksi horizontal. Apabila tegangan pada semua pelat tersebut nol Volt, electron akan berjalan lurus membentuk layar sehingga hanya terlihat sebuah bintik nyala di ditengah layar saja. Untuk “membuat” gambar garis pada layar, diperlukan gelombang gigi gergaji yang diberikan kepada pasangan pelat horizontal tersebut. Tegangan gigi gergaji ini dihasilkan oleh time base generator/sweep generator atau generator sapu, yang kemudian diperkuat oleh penguat horizontal. Tegangan gigi gergaji ini naik secara linier terhadap waktu sehingga berkas electron pada layar bergerak dari kiri ke kanan. Setelah sampai di bagian paling kanan layar, tegangan gigi gergaji turun dengan cepat ke nol sehingga memulai gerakan berulang dari bagian kiri layar. Gerakan balik yang cepat ini tidak dapat ditangkap oleh mata sehingga yang terlihat adalah gambar garis horizontal lurus pada layar yang tidak terputus. Agar osiloskop dapat menggambarkan bentuk gelombang yang sedang diamati maka gelombang tersebut diumpankan ke rangkaian vertical. Rangkaian vertical ini berfungsi memperkuat atau melemahkan simpangan vertical dari gelombang masukan, sehingga tegangan yan g diberikan ke pasangan pelat defleksi vertical menghasilkan medan listrik yang dapat mempengaruhi gerakan vertical electron secara proposional selagi ia bergerak menuju ke layar, yang berakibat bentuk gelombang pada layar dapat diperbesar atau diperkecil. Karena arah gerak electron berdasar vector medan listrik horizontal dan vertical, CRT nya disebut direcdt viev vector CRT. .
Agar gambar pada layar dapat stabil, digunakan rangkaian picu (trigger). Jika suatu gelombang listrik dihubungkan ke ART, rangkaian picu akan memonitor gelombang masukan tersebut dan menunggu event – yakni saat terjadinya peristiwa atau kondisi yang dapat dipakai untuk pemicuan. Event picu ini berupa suatu sisi atau tebing gelombang yang memenuhi persyaratan yang telah didefinisikan atau ditentukan melalui suatu pilihan tombol pada panel depan osiloskop. Sekali event picu ini terjadi, osiloskop akan menstart generator sapu dan meragakan bentuk gelombang yang sedang diukur. Proses ini akan berulang sepanjang osiloskop tersebut dapat mendeteksi event-event picu. Selain menyangkut vertical dan horizontal, osiloskop analog mempunyai dimensi ketiga yang disebut dengan gray scaling (skala/tingkatan atau intensitas kelabu). Tingkatan kelabu ini diciptakan intensitas pancaran electron pada tabung gambar, yang meragakan detil gambar bagian tertentu secara sekilas saja. Kondisi ini terjadi karena kecepatan pancaran electron mempengaruhi kecerahan jejaknya. Makin cepat pancaran bergerak dari satu titik ke titik yang lain pada bagian tertentu, makin sedikit waktu ia dapat mengeksitasi electron-elektron pada fosfor yang terdapat pada dinding layar. Akibatnya jejak yang membentuk gambar gelombang abgian tersebut akan lebih redup daripada gambar bagian gelombang yang lainnya. .
Skala kelabu ini juga menunjukan frekuensi relative dari event-event individual (gejala khusus) yang terjadi dalam suatu gelombang yang sifatnya berulang (repetitif). Pancaran electron yang menggambarkan bagian gelombang yang bentuknya sama secara berulang akan menyebabkan bagian yang dapat tergambar dengan terang di layar, sedangkan event lekuk gelombang yang jarang terjadi akan mendapat lebih sedikit waktu eksitasi. Akhirnya menjadi jelas bahwa daerah dari lapisan fosfor yang dirangsang/dieksitasi secara berulang Nampak lebih terang daripada daerah yang kurang distimulasi. .

2. Osiloskop Digital.

Jika dalam osiloskop analog gelombang yang akan ditampilkan langsung diberikan ke rangkaian vertikal sehingga berkesan “diambil” begitu saja (real time), maka dalam osiloskop digital, gelombang yang akan ditampilkan lebih dulu disampling (dicuplik) dan didigitalisasikan. Osiloskop kemudian menyimpan nilai-nilai tegangan ini bersama sama dengan skala waktu gelombangnya di memori. Pada prinsipnya, osiloskop digital hanya mencuplik dan menyimpan demikian banyak nilai dan kemudian berhenti. Ia mengulang proses ini lagi dan lagi sampai dihentikan. .
DSO mempunyai dua cara untuk menangkap atau mencuplik gelombang, yakni dengan teknik single shot atau real time sampling. Dengan kedua teknik ini, osiloskop memperoleh semua cuplikan dengan satu event picu. Sayangnya laju cuplik DSO membatasi lebar pita osiloskop ketika beroperasi dalam waktu nyata (real time). Secara teori (sesuai dengan Nyquist samplinjg theorema), osiloskop digital membutuhkan masuka dengan sekurang-kurangnya dua cuplikan per periode gelombang untuk merekontruksi suatu bentuk gelombang. Dalam praktek, tiga atau lebih cuplikan per periode menjamin akurasi akuisisi. Jika pencuplik tidak dapat sama cepat dengan sinyal masukannya, osiloskop tidak akan dapat mengumpulkan suatu jumlah yang cukup berakibat menghasilkan suatu peragaan yang lain dari bentuk gelombang aslinya. Yakni osiloskop akan menggambarkan struktur keseluruhan sinyal masukan pada suatu frekuensi yang jauh lebih rendah dari frekuensi sinyal sesungguhnya. .
Kebanyakan DSO, apakah ia menggunakan teknik real time atau equivalent time akan mencuplik pada laju maksimum tanpa mengacu berapa dasar waktu (time base) yang dipilih. Pada kecepatan sapuan yang lebih rendah osiloskop digital menerima jauh lebih banyak cuplikan daripada yang dapat disimpannya. Tergantung pada model akuisisi yang kita pilih, suatu DSO akan membuang cuplikan ekstra atau menggunakannya untuk pemprosesan sinyal-sinyal tambahan seperti deteksi puncak gelombang (peak detect), maupun sampul gelombang (envelope).