Oscilloscope Basic knowledge for the beginner

1. ออสซิลโลสโคป
Oscilloscope
Piyadanai Pachanapan, 303251 EE Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

2. Analog Oscilloscope

3. Digital Oscilloscope

4. การเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร ์

6. LabVIEW software

7. ตัวอย่างการใช ้LabVIEW ในงานระบบควบคุม

8. เนื้อหา
• ส่วนประกอบของ Oscilloscope
• การทางานของ Oscilloscope
• วิธีการใช้งาน Oscilloscope
• การใช้งาน Oscilloscope ในการวัดปริมาณไ
- ขนาดของรูปคลื่น
- คาบ / ความถี่ของรูปคลื่น
- เฟสของรูปคลื่น และ ระหว่าง 2 รูปคลื่น

9. ลักษณะการใช้งาน Oscilloscope
• ใ ช ้วัด แ ล ะ วิเ ค ร า ะ ห์รู ป ค ลื่น ร ว ม ทั้ง
ปรากฏการณ์อื่นๆ ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์
• ใช ้ในงานด้านไฟฟ้ า อิเล็กทรอนิกส์ การ
สื่อสารโทรคมนาคม
• สัญญาณที่ปรากฏ จะมีการเปลี่ยนแปลง
ตลอดเวลา ซึ่งจะแสดงผลเป็ นรูปคลื่นของ
ปริมาณนั้นๆ เทียบกับเวลา

10. ลักษณะสัญญาณที่ได้จาก Oscilloscope

11. ส่วนประกอบของ Oscilloscope
1. หลอดภาพรังสีแคโทด (Cathode Ray Tube)
2. วงจรขยายการเบี่ยงตามเบนแนวตั้ง
(Vertical Deflection Amplifier)
3. วงจรขยายการเบี่ยงตามเบนแนวนอน
(Horizontal Deflection Amplifier)
4. ภาคกาเนิดสัญญาณสวีปหรือฐานเวลา
(Sweep of Time Base Generator)

12. ส่วนประกอบของ Oscilloscope (2)
5. วงจรทริกเกอร ์(Trigger Circuit)
6. แหล่งจ่ายไฟฟ้ า (Power Supply)

13. โครงสร้างของ Oscilloscope

15. Simple CRO

16. Block Diagram

17. หลอดภาพรังสีแคโทด (Cathode Ray
• ส่วนแสดงผลของสัญญาณออกเป็นรูปคลื่นต่างๆ
• แบ่งออกเป็น 2 ภาค คือ
- ภาคไทรโอด (Triode Section)
- ภาคปรับโฟกัส (Focusing Section)
• เรียกทั้ง 2 ภาค รวมกันว่า “ ปื นอิเล็กตรอน (El
• สร ้างลาอิเล็กตรอนปล่อยให้ไปกระทบสารเรือง
แสงที่เคลือบผิวด้านในจอภาพ  เกิดเป็น
ลาแสงขึ้น

18. ภาพรวมของหลอด CRT
Electron gun

19. ภาคไทรโอด (Triode Section)
• เป็นหลอดสูญญากาศ (Vacuum Tube) ชนิดไทรโอด
• มีโครงสร ้าง 3 ส่วน คือ
- แคโทด (Cathode) ทาจาก Ni ถูกป้อนด้วย
แรงดัน จะเกิดความร ้อน และปล่อยอิเล็กตรอนออกมา
- กริดควบคุม (Control Grid) ทาจาก Ni เป็ น
ทรงกระบอก มีรูเล็กตรงกลาง ไว้คอยควบคุมจานวน
อิเล็กตรอนที่แคโทดปล่อยมา
- เพลต หรือ แอโนด (Plate or Anode) ทาหน้าที่เร่ง
• Pre-accelerating Anode (A1)
• Focusing Anode (A2)
• Accelerating Anode (A3)

20. ส่วนประกอบภาคไทรโอด (Triode Section)

21. ส่วนประกอบภาคไทรโอด (Triode Section)

22. ภาคปรับโฟกัส (Focusing Section)
• เรียกรวมกันว่า “เลนส์อิเล็กตรอน (Electron Len
• ทาหน้าที่เร่ง (Accelerating) และปรับโฟกัส (Focus
• ประกอบด้วย 3 ส่วน ดังนี้
- Pre-accelerating Anode, A1 เร่งความเร็ว
อิเล็กตรอน เข้า A2
- Focus Anode, A2 ปรับโฟกัสเพื่อให้ลา
อิเล็กตรอนเล็กที่สุด
- Accelerating Anode, A3 ทาหน้าที่เร่ง
ความเร็วอิเล็กตรอนอีกครั้ง เพื่อส่งอิเล็กตรอนไปภาค
เบี่ยงเบน (Deflection Section)
• ปรับโฟกัสด้วยเลนส์อิเล็กตรอนที่สร ้างมาจาก
สนามไฟฟ้ า ระหว่าง A1, A2, A3

23. ส่วนประกอบภาคปรับโฟกัส (Focusing Sectio

24. การปรับโฟกัสในเลนส์อิเล็กตรอน
• ใช ้สนามไฟฟ้ าในการเบี่ยงเบนและปรับโฟกัส

25. แรงดันแหล่งจ่ายที่ตาแหน่งต่างๆ ของ CRT

26. Typical CRT
Connection

27. ภาคการเบี่ยงเบน (Deflection Sectio
• มีหน้าที่ทาให้ลาอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนไปยังสุดที่ต้อง
• ใช้หลักการเบี่ยงเบนทางไฟฟ้ าสถิต (Electrostat
• ภาคการเบี่ยงเบนมี 2 ส่วนคือ
1. เ บี่ ย ง เ บ น ต า ม แ น ว ตั้ ง ( Vertical
Deflection) ท า ใ ห้ล า อิ เ ล็ ก ต ร อ น
เคลื่อนที่ในแนวตั้ง (แกนขนาด)
2. เบี่ยงเบนตามแนวนอน (Horizontal
Deflection) ท า ใ ห้ล า อิเ ล็ ก ต ร อ น
เคลื่อนที่ในแนวนอน (แกนเวลา)

28. ส่วนเบี่ยงเบนใน Oscilloscope

29. การเบี่ยงเบนจากไฟฟ
้ าสถิต (Electrostatic De
• เพลตที่มีโลหะขั้วบวก (+) จะมีแรงดึงดูด e- ให้ว
• เพลตที่มีโลหะขั้วลบ (-) จะมีแรงผลัก e- ให้วิ่งออ

30. • ลักษณะการเบี่ยงเบนของลาอิเล็กตรอนจากภ

31. • ลักษณะการเบี่ยงเบนของลาอิเล็กตรอนจากภ

32. ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวตั้ง
(Vertical Control)
• ประกอบด้วยวงจรที่สาคัญ 2 วงจร คือ
- ว ง จ ร ล ด ท อ น สัญ ญ า ณ ( Vertical
Attenuator) ลดขนาดสัญญาณ input ที่เข้า
มา - ว ง จ ร ข ย า ย ท า ง แ น ว ตั้ง ( Vertical
Amplifier) ขยายสัญญาณให้เหมาะสมกับการ
แสดงผล ซึ่งจะป้ อนต่อไปยังแผ่นเบี่ยงเบนทาง
แนวตั้ง เพื่อสร ้างสนามไฟฟ้ าไปเบี่ยงเบนลา
อิเล็กตรอน

33. ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอน
(Horizontal Control)
• ประกอบด้วยวงจรที่สาคัญ คือ
- วงจรกาเนิดความถี่การกวาด (Sweep
or Time Base Generator)  ผลิต
สัญญาณรูปฟันเลื่อย (Saw-tooth)
• สัญญาณฟันเลื่อยจะถูกป้ อนไปยังแผ่น
เบี่ยงเบนทางแนวนอน  ทาให้ลาอิเล็กตรอน
เบี่ยงเบนหรือกวาดในแนวนอน

34. • ถ้าความถี่ของสัญญาณรูปฟันเลื่อยไม่สัมพันธ์
กับสัญญาณที่ถูกป้ อนเข้ามาจาก input จะทา
ให้ได้รูปคลื่นของสัญญาณไม่นิ่ง
• ถ้าต้องการรูปคลื่นที่นิ่ง จะต้องปรับความถี่การ
กวาดให้ตรงกับสัญญาณ  “วิธีการเข้า
จังหวะ (Synchronization)”
ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอน
(Horizontal Control)

35. • การควบคุมสัญญาณ แนวตั้ง และ แนวนอน

36. • ภาพที่ปรากฏขึ้นบนจอ  ผลรวมของสัญญาณในแนว

37. • รูปคลื่นที่แสดงบนจอภาพ

38. • รูปคลื่นตัวอย่าง

39. • การปรับ Time Base เพื่อการเข้ากันของ
สัญญาณ input กับ สัญญาณฟันเลื่อย

40. จอภาพ (Screen)
• เคลือบผิวด้านในด้วยสายฟอสฟอร ์(Phosphor
• เมื่อ e- ชนจอภาพจะทาให้ฟอสฟอร ์ดูดซับ
พลังงานจลน์จาก e- แล้วปล่อยพลังงานที่มี
ความถี่ในย่านที่ตามองเห็นได้
• ความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากจอภาพ
เ รี ย ก ว่ า “ ลู มิ แ น น ซ ์
(Luminance)”

41. ความเข้มแสงที่ปล่อยออกมาจากจอภาพ ขึ้นอยู่กับ
1. จานวน e- ที่พุ่งชนจอต่อวินาที
2. พลังงานจลน์ของ e- ที่พุ่งชนจอ
3. เวลาที่ลา e- ชนส่วนจอที่กาหนด (ขึ้นกับความ
4. ขึ้นอยู่กับคุณสัมบัติทางฟิสิกส์ของสารฟอสฟอ
** ข้อควรระวัง
อย่าปรับความเข้มมาก เพราะจะทาให้จอไหม้ และ
ทาลายสารเคลือบ ทาให้แสงที่เปล่งออกมาลดลง

42. การปรับความเข้มของลา
อิเล็กตรอน
1. ปุ่มปรับความเข้มแสง (Intensity Control)
ควบคุมค่าศักย์ไฟฟ้ าลบของกริดควบคุม
ภาคไทรโอด
2. ปุ่มปรับโฟกัส (Focus Control) ต่อกับ
Focus Anode, A2 จะปรับลา e- ให้เล็ก
ที่สุดเพื่อความคมชัด
3. ปุ่ ม ป รับ ก า ร พ ร่ า มั ว ( Astigmatism
Control) แก้ปัญหาการพร่ามัวที่ขอบจอ
(เนื่องจากระยะทางเปลี่ยนไปจากเดิม) 
เกิดความคมชัดเฉลี่ยทั่วทั้งจอภาพ

43. ปุ่มปรับโฟกัส ปุ่มปรับความเข้มแสง

44. Graticule
• ตาข่ายของเส้นที่พิมพ์ขึ้น เพื่อใช ้วัดขนาดของสัญ
• ปกติมี 2 แบบ ดังนี้
1. แบบที่อยู่ภายนอก เป็ นแผ่นพลาสติกหรือ
กระจกวางอยู่ด้านหน้าของหลอด
2. แบบที่อยู่ด้านใน ไม่มีปัญหาเรื่องพารา
แลกซ ์ แต่ราคาสูงและไม่สามารถเปลี่ยน
Graticule ได้

45. Graticule
ทั่วไป จานวนช่อง
แนวตั้ง : แนวนอน
8 : 10

46. ลักษณะการเกิด
ภาพบนจอ
• การเบี่ยงเบนแนวตั้ง (y) จะขึ้นอยู่กับความไวแนวตั้ง
(Vertical Sensitivity, SV) ที่เลือกไว้
• SV คือ ขนาดแรงดันที่ต้องการเพื่อให้เกิดการเบี่ยงเบนขอ

47. • การเบี่ยงเบนแนวนอน (x) จะขึ้นอยู่กับความไว
แนวตั้ง (Horizontal Sensitivity, SH) ที่เลือกไว้
• SH คือ ขนาดเวลาที่ต้องการเพื่อให้เกิดการเบี่ยงเบนของ
ลักษณะการเกิด
ภาพบนจอ (2)

48. โพรบ (Probe)
• เป็นอุปกรณ์ที่ใช ้นาสัญญาณจากภายนอกเข้าสู่อ
• สามารถใช ้สัญญาณความถี่สูงและป้องกัน
สัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อมได้
• ทาหน้าที่เป็นตัวลดทอนสัญญาณ โดยทั่วไปมี 2 ร
- x1 คือ ไม่มีการลดทอนสัญญาณ
- x10 คือ มีการลดทอนสัญญาณลง 10

49. • ส่วนประกอบของโพรบ
สายโพรบ
Coaxial Cable

51. การต่อโพรบเข้ากับ Oscilloscope
ต่อจุดนี้

52. การปรับแต่งโพรบให้พร้อมใช้งาน
• นาโพรบไปต่อกับสัญญาณแหล่งจ่ายที่ทราบ
ลักษณะ, ขนาด และความถี่
• สังเกตสัญญาณที่ปรากฏที่ Oscilloscope ว่าเพี้ยนห
• ถ้าเพี้ยน  ปรับความจุของตัวเก็บประจุ C จนได้รูปค
ถูกต้อง เพี้ยน เพี้ยน

53. Dual Channel Oscilloscope
• Oscilloscope ที่มี 2 ขั้วอินพุต (Channel A ก
• ใช ้วัดสัญญาณ 2 รูปคลื่น เพื่อเปรียบเทียบ
ขนาด ความถี่ และเฟส ในเวลาเดียวกัน
มีเพลตแนวนอนชุดเด

54. เพลตแนวตั้งแยกก
เพลตแนวตั้งชุดเด

55. DUAL BEAM CRO
• สัญญาณ A และ B ต้องมีความถี่เดียวกัน

56. DUAL TRACE OSCILLOSCOPE
• ลาแสงอิเล็กทรอนแยกกัน โดยใช้สวิตช ์อิเล็กทรอนิกส

57. การทางานของ Oscilloscope แบบสลับ
โหมด (Alternate Mode)
เหมาะกับสัญญาณคว

58. การทางานของ Oscilloscope แบบช็อป
โหมด (Chop Mode)
เหมาะกับสัญญาณคว

59. DIGITAL STORAGE OSCILLOSCOPE (DSO)

60. การใช้งาน
Oscilloscope

61. ปุ่ มต่างๆที่ใช้สาหรับใช้งานของ
Oscilloscope
http://www.doctronics.co.uk/scop

62. ตัวอย่างการปรับสัญญาณใน Oscilloscope
(1)
http://www.schulphysik.de/ntnujava/oscillo

63. ตัวอย่างการปรับสัญญาณใน Oscilloscope
(2)
http://www.virtual-oscilloscope.com/simu

64. ข้อควรระวังในการใช้งาน Oscilloscope !!!
1. หลีกเลี่ยงการใช ้งานในที่ถูกแสงแดดโดยตรง มี
อุณหภูมิและความชื้นสูง รวมทั้งบริเวณที่มีฝุ่นละออง
มาก หรือ มีการสั่นสะเทือน
2. หลีกเลี่ยงการใช ้งานบริเวณที่มีเครื่องใช ้ไฟฟ้ า หรือ
แ ห ล่ ง จ่ า ยไ ฟ ข น า ดใ ห ญ่ เ พ ร า ะ อ า จโ ด น
สนามแม่เหล็กรบกวนได้
3. ควรวางเครื่องในที่มีการระบายความร ้อนได้ดี
4. สัญญาณ input ต้องมีขนาดไม่เกินพิกัดของเครื่อง
(300-400 Vpeak)
5. ไม่ควรเพิ่มความเข้มของเส้นให้มากเกิน จะทาให้สาร
ที่เคลือบผิวจอเสื่อม

65. การใช้งาน Oscilloscope
ในการวัดปริมาณไฟฟ
้ า
ต่างๆ

66. ปริมาณไฟฟ
้ าที่วัดด้วย
Oscillscope
• มักใช้Oscilloscope วัดปริมาณทางไฟฟ้ า ดังต่อไ
- ขนาดของรูปคลื่น (ขนาดแรงดัน)
- คาบ / ความถี่ของรูปคลื่น
- เฟสของรูปคลื่น และ ระหว่าง 2 รูปคลื่น

67. การวัดแรงดัน (แกนตั้ง)
• วัดค่ายอดแรงดันจากยอดถึงยอด (Peak to Pea
• ขนาด Vp-p หาได้จาก
• สาหรับคลื่นรูป Sine
2 2
p p
rms
V
V -
=
´
Vp-p = จานวนช่อง x ความไวตามแนวตั้ง x การลด
= (Div) x (V/Div) x (Probe Attenuation)

68. ตัวอย่างการวัดขนาดแรงดัน
วัดโดยใช้โพรบ x10
Vp-p = จานวนช่อง x ความไวตามแนวตั้ง x การลด
= (4.8 ช่อง) x (0.01 V/ช่อง) x (10)
ความไว 0.01 V/Div
= 0.48 V

69. การวัดความถี่ (แกนนอน)
• หาโดยการวัดเวลาครบ 1 รอบ (1 คาบ) และ
นามาคานวณกลับเป็นค่าความถี่
1
f
T
=
เมื่อ f คือ ความถี่ (Hz)
T คือ คาบ (วินาที)

70. ตัวอย่างการวัดความถี่
วัดโดยใช้โพรบ x10
ความไว10 / Div
S
m
( ) ( )
6 Div 10 /Div
T S
m
= ´ 60 S
m
=
จะได้
1
f
T
= 6
1
10 10-
=
´
16,667 Hz
=

71. การวัด
เฟส
• การหาความสัมพันธ์ของเฟสระหว่าง 2
สัญญาณ
• หาความต่างเฟสได้จากเวลาที่หน่วงไป (Td) ระหว่าง
• สามารถหาความต่างเฟส (o)ได้จาก
360
d
T
T
q = ´ °
เมื่อ Td คือ เวลาที่หน่วงไประหว่าง 2 รูปคลื่น
T คือ เวลาที่ 1 คาบ (วินาที)

72. ตัวอย่างการวัดเพื่อหาความต่างเฟส
T = (4.2 Div) x (1 mS/Div)
= 4.2 x 10-3 วินาที
Td = (2.2 Div) x (1x10-6 S/Div)
= 220 x 10-6 วินาที
360
d
T
T
q = ´ °
6
3
220 10
360
4.2 10
-
-
´
= ´ °
´
18.86
= °

73. รูปลิสซาจูส์(Lissajous Figure)
• เป็นรูปสัญญาณที่ได้จากการตัดวงจรฐานเวลา (T
• ให้สัญญาณ input 2 สัญญาณ เป็น
สัญญาณแกนนอน (X) และสัญญาณแกนตั้ง
(Y)
• ได้จากการปรับโหมดเป็น X-Y
• รูปคลื่นจะขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของ input ทั้ง 2
• สามารถใช ้วิเคราะห์ความถี่ และ มุมเฟส ของสัญญ

74. ตัวอย่าง รูปลิสซาจูส์

75. การวัดมุมต่างเฟสด้วยรูปลิสซาจูส์(X-
• ป้อนสัญญาณอินพุตที่มีความถี่เท่ากันเป็น
สัญญาณแนวนอนและแนวตั้ง โดยใช ้โหมด X-
Y
• จากรูปลิสซาจูส์ที่ได้ สามารถหามุมต่างเฟส จาก
A
sin
B
q =
เมื่อ q คือ มุมต่างเฟสของรูปคลื่นทั้ง 2
คือ ระยะของรูปลิสซาจูส์ตัดกับแกนตั้ง (Y)
คือ ระยะเบี่ยงเบนสูงสุดของรูปลิสซาจูส์ตามแ
A
B

76. ตัวอย่าง การหามุมต่างเฟส ด้วยรูปลิสซาจูส์

78. การวัดความถี่ด้วยรูปลิสซาจูส์(X-Y M
• เปรียบเทียบกันระหว่างสัญญาณความถี่ที่ทราบค่า
กับ สัญญาณความถี่ที่ต้องการทราบค่า
• สัญญาณความถี่ที่ทราบค่า มาจากเครื่องกาเนิดสัญญาณ
• ป้อนสัญญาณความถี่ที่ทราบค่าเข้าแนวนอน (Horizont
• ป้อนสัญญาณความถี่ที่ต้องการทราบค่าเข้าแนวตั้ง (Ver
• ปรับเป็นโหมด X-Y

79. • คานวณหาความถี่จากอัตราส่วน คือ
ph
v
h pv
n
f
f n
=
เมื่อ คือ สัญญาณที่ไม่ทราบความถี่
คือ สัญญาณที่ทราบความถี่
คือ จานวนวง(loop)รูปลิสซาจูส์ที่สัมผัสเส
คือ จานวนวงรูปลิสซาจูส์ที่สัมผัสเส้นแนวต
f
v
f
h
nh
nv

80. • การวัดความถี่ด้วยรูปลิสซาจูส์

81. 1
2
v
h
f
f
=
1
3
v
h
f
f
=

82. End of Unit