Osciloscopio

La mayoría de los osciloscopios modernos son ligeros y portátiles, lo suficientemente compactos como para que una sola persona los transporte. Además de las unidades portátiles, el mercado ofrece una variedad de instrumentos miniatura alimentados por batería para aplicaciones de servicio de campo. Los osciloscopios de laboratorio, especialmente los modelos más antiguos que utilizan tubos de vacío , suelen ser dispositivos de sobremesa o estar montados en carros específicos. Los osciloscopios de uso especial pueden montarse en rack o de forma permanente en una carcasa personalizada.

La señal que se va a medir se introduce en uno de los conectores de entrada, que suele ser un conector coaxial como un BNC o un conector UHF . Para frecuencias más bajas, se pueden usar bornes de conexión o conectores banana . Si la fuente de señal tiene su propio conector coaxial, se utiliza un cable coaxial simple; de ​​lo contrario, se utiliza un cable especializado llamado " sonda de osciloscopio ", suministrado con el osciloscopio. En general, para uso rutinario, un cable de prueba abierto para conectar al punto que se está observando no es suficiente, y generalmente se necesita una sonda. Los osciloscopios de uso general suelen presentar una impedancia de entrada de 1 megaohmio en paralelo con una capacitancia pequeña pero conocida, como 20 picofaradios. ^{[ 5 ]} Esto permite el uso de sondas de osciloscopio estándar. ^{[ 6 ]} Los osciloscopios para uso con frecuencias muy altas pueden tener entradas de 50 Ω. Estas deben conectarse directamente a una fuente de señal de 50 Ω o usarse con sondas Z _{0 o activas.}    

Entre las entradas menos utilizadas se incluyen una (o dos) para activar el barrido, la deflexión horizontal para las pantallas en modo X-Y y el ajuste del brillo/oscurecimiento de la traza, a veces denominado entradas del eje z .

Los cables de prueba sin aislamiento ("cables libres") son propensos a captar interferencias, por lo que no son adecuados para señales de bajo nivel. Además, su alta inductancia los hace inadecuados para altas frecuencias. Para señales de bajo nivel, es preferible usar un cable apantallado (por ejemplo,  cable coaxial). El cable coaxial también tiene menor inductancia, pero mayor capacitancia: un  cable típico de 50 ohmios tiene aproximadamente 90  pF por metro. En consecuencia, una sonda coaxial directa (1×) de un metro carga un circuito con una capacitancia de aproximadamente 110  pF y una resistencia de 1  megaohmio.

Para minimizar la carga,  se utilizan sondas atenuadoras (por ejemplo, sondas 10×). Una sonda típica utiliza una  resistencia en serie de 9 megaohmios en paralelo con un condensador de bajo valor para formar un divisor RC compensado con la capacitancia del cable y la entrada del osciloscopio. Las constantes de tiempo RC se ajustan para que coincidan. Por ejemplo, la  resistencia en serie de 9 megaohmios está en paralelo con un  condensador de 12,2 pF para una constante de tiempo de 110  microsegundos. La capacitancia del cable de 90  pF en paralelo con la entrada del osciloscopio de 20  pF y 1  megaohmio (capacitancia total de 110  pF) también da una constante de tiempo de 110 microsegundos. En la práctica, hay un ajuste para que el operador pueda igualar con precisión la constante de tiempo de baja frecuencia (llamado compensación de la sonda). Igualar las constantes de tiempo hace que la atenuación sea independiente de la frecuencia. A bajas frecuencias (donde la resistencia de R es mucho menor que la reactancia de C ), el circuito se parece a un divisor resistivo; A altas frecuencias (resistencia mucho mayor que reactancia), el circuito se comporta como un divisor capacitivo. ^{[ 7 ]}

El resultado es una sonda con compensación de frecuencia para frecuencias moderadas. Presenta una carga de aproximadamente 10  megaohmios en paralelo con 12  pF. Esta sonda supone una mejora, pero no funciona bien cuando la escala de tiempo se reduce a varios tiempos de tránsito del cable o menos (el tiempo de tránsito suele ser de 5  ns). En ese intervalo de tiempo, el cable se comporta como su impedancia característica, y las reflexiones debidas al desajuste de la línea de transmisión en la entrada del osciloscopio y la sonda provocan oscilaciones. ^{[ 8 ]} La sonda de osciloscopio moderna utiliza líneas de transmisión con pérdidas y baja capacitancia, así como sofisticadas redes de conformación de frecuencia para que la sonda 10× funcione correctamente a varios cientos de megahercios. Por consiguiente, se requieren otros ajustes para completar la compensación. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Las sondas con atenuación 10:1 son, con diferencia, las más comunes; para señales grandes (y una carga capacitiva ligeramente menor), se pueden usar sondas 100:1. También existen sondas con interruptores para seleccionar relaciones 10:1 o directas (1:1), pero esta última configuración presenta una capacitancia significativa (decenas de pF) en la punta de la sonda, ya que la capacitancia de todo el cable se conecta directamente.

La mayoría de los osciloscopios ofrecen factores de atenuación de la sonda, mostrando la sensibilidad efectiva en la punta de la misma. Históricamente, algunos circuitos de detección automática utilizaban indicadores luminosos detrás de ventanas translúcidas en el panel para iluminar diferentes partes de la escala de sensibilidad. Para ello, los conectores de la sonda (BNC modificados) tenían un contacto adicional para definir la atenuación de la sonda. (Un valor determinado de resistencia, conectado a tierra, "codifica" la atenuación). Debido al desgaste de las sondas y a la incompatibilidad de los circuitos de detección automática entre diferentes marcas de osciloscopios, la calibración automática de la sonda no es infalible. Asimismo, la configuración manual de la atenuación de la sonda es propensa a errores del usuario . Configurar incorrectamente la calibración de la sonda es un error común que puede distorsionar la lectura hasta en un factor de 10.

Las sondas especiales de alto voltaje forman atenuadores compensados ​​con la entrada del osciloscopio. Estas sondas tienen un cuerpo grande y algunas requieren llenar parcialmente un recipiente que rodea la resistencia en serie con fluorocarbono líquido volátil para desplazar el aire. El extremo del osciloscopio tiene una caja con varios ajustes de recorte de forma de onda. Por seguridad, un disco de protección mantiene los dedos del usuario alejados del punto que se está examinando. El voltaje máximo es de unas pocas decenas de kV. (La observación de una rampa de alto voltaje puede crear una forma de onda escalonada con escalones en diferentes puntos en cada repetición, hasta que la punta de la sonda entra en contacto. Hasta entonces, un pequeño arco carga la punta de la sonda y su capacitancia mantiene el voltaje (circuito abierto). A medida que el voltaje continúa aumentando, otro pequeño arco carga aún más la punta).

También existen sondas de corriente, con núcleos que rodean el conductor que transporta la corriente a examinar. Un tipo tiene un orificio para el conductor y requiere que el cable pase a través de él para su montaje semipermanente o permanente. Sin embargo, otros tipos, utilizados para pruebas temporales, tienen un núcleo de dos partes que se puede sujetar alrededor de un cable. Dentro de la sonda, una bobina enrollada alrededor del núcleo proporciona una corriente a una carga adecuada, y la tensión en dicha carga es proporcional a la corriente. Este tipo de sonda solo detecta corriente alterna (CA).

Una sonda más sofisticada incluye un sensor de flujo magnético (sensor de efecto Hall ) en el circuito magnético . La sonda se conecta a un amplificador, que inyecta corriente (de baja frecuencia) en la bobina para anular el campo detectado; la magnitud de la corriente proporciona la parte de baja frecuencia de la forma de onda de corriente, hasta llegar a la corriente continua. La bobina sigue captando las altas frecuencias. Existe una red de combinación similar a un filtro divisor de frecuencias de altavoz.

Los osciloscopios con dos entradas verticales, conocidos como osciloscopios de doble trazo, son extremadamente útiles y comunes. Utilizando un tubo de rayos catódicos de un solo haz, multiplexan las entradas, alternando entre ellas con la suficiente rapidez como para mostrar dos trazos aparentemente a la vez. Menos comunes son los osciloscopios con más trazos; entre estos, lo habitual son los de cuatro entradas, pero algunos (como Kikusui) ofrecían la visualización de la señal de disparo del barrido si se deseaba. Algunos osciloscopios multitrazo utilizan la entrada de disparo externa como entrada vertical opcional, y otros disponen de un tercer y cuarto canal con controles mínimos. En todos los casos, las entradas, cuando se muestran de forma independiente, se multiplexan en el tiempo, pero los osciloscopios de doble trazo a menudo pueden sumar sus entradas para mostrar una suma analógica en tiempo real. Invertir un canal mientras se suman los otros dos da como resultado la visualización de las diferencias entre ellos, siempre que ninguno de los canales esté sobrecargado. Este modo de diferencia puede proporcionar una entrada diferencial de rendimiento moderado.

La conmutación de canales puede ser asíncrona, es decir, de funcionamiento libre, con respecto a la frecuencia de barrido; o puede realizarse después de que se complete cada barrido horizontal. La conmutación asíncrona se suele denominar "Chopped" (conmutación intermitente), mientras que la sincronizada con el barrido se denomina "Alt[ernate]" (alternativa). Un canal determinado se conecta y desconecta alternativamente, lo que da origen al término "chopped" (conmutación intermitente). Los osciloscopios multitraza también conmutan los canales en modo chopped o alterno.

En general, el modo de modulación es mejor para barridos lentos. Es posible que la frecuencia de modulación interna sea un múltiplo de la frecuencia de repetición del barrido, lo que crea pausas en las trazas, pero en la práctica esto rara vez representa un problema. Las pausas en una traza se sobrescriben con las trazas del siguiente barrido. Algunos osciloscopios contaban con una frecuencia de modulación para evitar este problema ocasional. Sin embargo, el modo alternativo es mejor para barridos más rápidos.

Existían osciloscopios CRT de doble haz, pero no eran comunes. Un tipo (Cossor, Reino Unido) tenía una placa divisora ​​de haz en su tubo de rayos catódicos y una deflexión de un solo extremo que seguía al divisor. Otros tenían dos cañones de electrones completos , lo que requería un control preciso de la alineación mecánica axial (rotacional) durante la fabricación del tubo. Los tipos con divisor de haz tenían una deflexión horizontal común a ambos canales verticales, pero los osciloscopios de doble cañón podían tener bases de tiempo separadas o usar una sola base de tiempo para ambos canales. En décadas pasadas se fabricaron tubos de rayos catódicos con múltiples cañones (hasta diez). Con diez cañones, la envoltura (bulbo) era cilíndrica en toda su longitud. (Véase también "Invención del tubo de rayos catódicos" en la historia del osciloscopio ).

En un osciloscopio analógico, el amplificador vertical adquiere la(s) señal(es) que se van a visualizar y proporciona una señal lo suficientemente grande como para desviar el haz del tubo de rayos catódicos (CRT). En osciloscopios de mayor calidad, retrasa la señal una fracción de microsegundo. La desviación máxima se produce, al menos parcialmente, más allá de los bordes de la retícula, y más comúnmente, a cierta distancia fuera de la pantalla. El amplificador debe tener una baja distorsión para mostrar su entrada con precisión (debe ser lineal) y debe recuperarse rápidamente de las sobrecargas. Además, su respuesta en el dominio del tiempo debe representar con exactitud los transitorios: mínimo sobreimpulso, redondeo e inclinación de la parte superior de un pulso plano.

Una señal de entrada vertical se conecta a un atenuador escalonado con compensación de frecuencia para reducir las señales de gran amplitud y evitar la sobrecarga. El atenuador alimenta una o más etapas de bajo nivel, que a su vez alimentan etapas de ganancia (y un controlador de línea de retardo si existe retardo). Las etapas de ganancia subsiguientes conducen a la etapa de salida final, que genera una gran amplitud de señal (decenas de voltios, a veces más de 100 voltios) para la deflexión electrostática del tubo de rayos catódicos.

En los osciloscopios de doble y múltiple trazo, un interruptor electrónico interno selecciona la salida de nivel relativamente bajo del amplificador de etapa temprana de un canal y la envía a las siguientes etapas del amplificador vertical.

En el modo de funcionamiento libre ("conmutado"), el oscilador (que puede ser simplemente un modo de funcionamiento diferente del controlador del interruptor) desactiva el haz antes de la conmutación y lo reactiva solo después de que los transitorios de conmutación se hayan estabilizado.

A mitad del amplificador se encuentra la alimentación a los circuitos de disparo de barrido, para el disparo interno a partir de la señal. Esta alimentación provendría del amplificador de un canal individual en un osciloscopio de doble o múltiple traza, dependiendo del canal seleccionado en el selector de fuente de disparo.

Esta señal precede al retardo (si lo hay), lo que permite que el circuito de barrido active la pantalla CRT e inicie el barrido hacia adelante, de modo que la pantalla pueda mostrar el evento de activación. Los retardos analógicos de alta calidad añaden un coste moderado a un osciloscopio y se omiten en osciloscopios de bajo coste.

El retardo se debe a un cable especial con un par de conductores enrollados alrededor de un núcleo flexible y magnéticamente blando. El enrollamiento proporciona inductancia distribuida, mientras que una capa conductora cercana a los conductores proporciona capacitancia distribuida. Esta combinación da como resultado una línea de transmisión de banda ancha con un retardo considerable por unidad de longitud. Ambos extremos del cable de retardo requieren impedancias coincidentes para evitar reflexiones.

Modo XY

La mayoría de los osciloscopios modernos tienen varias entradas de voltaje, lo que permite graficar una tensión variable en función de otra. Esto resulta especialmente útil para representar curvas I-V ( características de corriente frente a voltaje ) de componentes como diodos , así como figuras de Lissajous . Las figuras de Lissajous son un ejemplo de cómo un osciloscopio puede utilizarse para rastrear las diferencias de fase entre múltiples señales de entrada. Esto se usa con frecuencia en ingeniería de radiodifusión para representar los canales estereofónicos izquierdo y derecho , asegurando así la correcta calibración del generador estéreo . Históricamente, las figuras de Lissajous estables se utilizaban para demostrar que dos ondas sinusoidales tenían una relación de frecuencia relativamente simple, una relación numéricamente pequeña. También indicaban la diferencia de fase entre dos ondas sinusoidales de la misma frecuencia.

El modo XY también permite que el osciloscopio funcione como un monitor vectorial para mostrar imágenes o interfaces de usuario. Muchos juegos antiguos, como Tennis for Two , utilizaban un osciloscopio como dispositivo de salida. ^{[ 12 ]}

La pérdida total de señal en una pantalla CRT XY significa que el haz permanece estático, incidiendo en un punto pequeño. Esto conlleva el riesgo de quemar el fósforo si el brillo es excesivo. Este tipo de daño era más común en los osciloscopios antiguos, ya que los fósforos utilizados anteriormente se quemaban con mayor facilidad. Algunas pantallas XY específicas reducen considerablemente la corriente del haz, o incluso apagan la pantalla por completo, si no hay señales de entrada.

Como ocurre con todos los instrumentos prácticos, los osciloscopios no responden de la misma manera a todas las frecuencias de entrada posibles. El rango de frecuencias sinusoidales que un osciloscopio puede mostrar de forma útil se denomina ancho de banda . El ancho de banda se aplica principalmente al eje Y, aunque los barridos del eje X deben ser lo suficientemente rápidos para mostrar las formas de onda de mayor frecuencia.

El ancho de banda se define como la frecuencia en la que la sensibilidad es 0,707 de la sensibilidad en CC o la frecuencia de CA más baja (una caída de 3 dB ). ^{[ 14 ]} La respuesta del osciloscopio disminuye rápidamente a medida que la frecuencia de entrada aumenta por encima de ese punto. Dentro del ancho de banda especificado, la respuesta no es necesariamente exactamente uniforme (o "plana"), pero siempre debe estar dentro de un  rango de +0 a -3 dB. Una fuente ^{[ 14 ]} dice que hay un efecto notable en la precisión de las mediciones de voltaje a solo el 20 por ciento del ancho de banda especificado. Las especificaciones de algunos osciloscopios incluyen un rango de tolerancia más estrecho dentro del ancho de banda especificado.

Las sondas también tienen límites de ancho de banda y deben elegirse y utilizarse para manejar correctamente las frecuencias de interés. Para lograr la respuesta más plana, la mayoría de las sondas deben "compensarse" (un ajuste realizado mediante una señal de prueba del osciloscopio) para tener en cuenta la reactancia del cable de la sonda.

Otra especificación relacionada es el tiempo de subida . Este es el tiempo que transcurre entre el 10 % y el 90 % de la amplitud máxima de respuesta en el flanco ascendente de un pulso. Se relaciona con el ancho de banda aproximadamente mediante:

Ancho de banda en Hz × tiempo de subida en segundos = 0,35. ^{[ 15 ]}

Por ejemplo, un osciloscopio con un tiempo de subida de 1 nanosegundo tendría un ancho de banda de 350  MHz.

En los instrumentos analógicos, el ancho de banda del osciloscopio está limitado por los amplificadores verticales y el tubo de rayos catódicos (CRT) u otro subsistema de visualización. En los instrumentos digitales, la frecuencia de muestreo del convertidor analógico-digital (ADC) es un factor importante, pero el ancho de banda analógico especificado (y, por lo tanto, el ancho de banda total del instrumento) suele ser inferior a la frecuencia de Nyquist del ADC . Esto se debe a limitaciones en el amplificador de señal analógica, al diseño específico del filtro anti-aliasing que precede al ADC, o a ambos factores.

Para un osciloscopio digital, una regla general es que la frecuencia de muestreo continuo debe ser diez veces la frecuencia más alta que se desea resolver; por ejemplo, una  frecuencia de 20 megamuestras por segundo sería adecuada para medir señales de hasta aproximadamente 2  MHz. Esto permite diseñar el filtro anti-aliasing con un  punto de atenuación de 3 dB a 2  MHz y un corte efectivo a 10  MHz (la frecuencia de Nyquist), evitando los artefactos de un filtro muy pronunciado ("de pared de ladrillo") .

Un osciloscopio de muestreo puede mostrar señales de frecuencia considerablemente mayor que la frecuencia de muestreo si las señales son exactamente, o casi exactamente, repetitivas. Esto se logra tomando una muestra de cada repetición sucesiva de la forma de onda de entrada, con cada muestra a un intervalo de tiempo creciente desde el evento de disparo. La forma de onda se muestra a partir de estas muestras recopiladas. Este mecanismo se conoce como "muestreo de tiempo equivalente". ^{[ 16 ]} Algunos osciloscopios pueden operar en este modo o en el modo más tradicional de "tiempo real", según la elección del operador.

Uno de los usos más frecuentes de los osciloscopios es la resolución de problemas en equipos electrónicos que funcionan mal. Por ejemplo, mientras que un voltímetro puede mostrar un voltaje totalmente inesperado, un osciloscopio puede revelar que el circuito está oscilando. En otros casos, es importante conocer la forma o la sincronización precisas de un pulso.

En un equipo electrónico, por ejemplo, se pueden analizar las conexiones entre etapas (como mezcladores , osciladores y amplificadores ) para detectar la señal esperada, utilizando el osciloscopio como un simple rastreador de señales. Si la señal esperada está ausente o es incorrecta, alguna etapa anterior del sistema electrónico no funciona correctamente. Dado que la mayoría de las fallas se deben a un solo componente defectuoso, cada medición puede demostrar que algunas etapas de un equipo complejo funcionan correctamente o, probablemente, no fueron la causa de la falla.

Una vez localizada la etapa defectuosa, un análisis más detallado suele permitir a un técnico experto determinar con precisión qué componente ha fallado. Tras la sustitución del componente, la unidad puede volver a funcionar o, al menos, se puede identificar la siguiente avería. Este tipo de diagnóstico es habitual en  receptores de radio y televisión, así como en amplificadores de audio, pero también puede aplicarse a dispositivos muy diferentes, como los variadores de velocidad electrónicos.

Otro uso consiste en comprobar circuitos de nuevo diseño. A menudo, un circuito de nuevo diseño presenta fallos debido a errores de diseño, niveles de tensión inadecuados, ruido eléctrico, etc. La electrónica digital suele funcionar con un reloj, por lo que resulta útil un osciloscopio de doble trazo que muestre tanto la señal de reloj como una señal de prueba dependiente de este. Los osciloscopios de almacenamiento son útiles para detectar eventos electrónicos poco frecuentes que provocan un funcionamiento defectuoso.

Los osciloscopios se utilizan a menudo durante el desarrollo de software en tiempo real para comprobar, entre otras cosas, los plazos de entrega incumplidos y las latencias en el peor de los casos. ^{[ 20 ]}

Los osciloscopios automotrices, que aparecieron por primera vez en la década de 1970 para el análisis de sistemas de encendido, se están convirtiendo en una herramienta esencial en los talleres para probar sensores y señales de salida en sistemas electrónicos de gestión del motor , frenado y estabilidad . Algunos osciloscopios pueden activar y decodificar mensajes de bus serie, como el bus CAN , comúnmente utilizado en aplicaciones automotrices.

Actualmente, muchos osciloscopios ofrecen una o más interfaces externas que permiten el control remoto del instrumento mediante software externo. Estas interfaces (o buses) incluyen GPIB , Ethernet , puerto serie , USB y Wi-Fi .

El tipo más antiguo y sencillo de osciloscopio constaba de un tubo de rayos catódicos (CRT), un amplificador vertical , una base de tiempo, un amplificador horizontal y una fuente de alimentación . Actualmente se les denomina osciloscopios "analógicos" para distinguirlos de los osciloscopios "digitales" que se popularizaron a partir de la década de 1990.

Los osciloscopios analógicos no necesariamente incluyen una cuadrícula de referencia calibrada para la medición del tamaño de las ondas, y es posible que no las muestren en el sentido tradicional de un segmento de línea que se desplaza de izquierda a derecha. En cambio, se pueden usar para el análisis de señales introduciendo una señal de referencia en un eje y la señal a medir en el otro. Para una señal de referencia y una señal de medición oscilantes, esto da como resultado un patrón de bucle complejo conocido como figura de Lissajous . La forma de la curva se puede interpretar para identificar propiedades de la señal de medición en relación con la señal de referencia y resulta útil en un amplio rango de frecuencias de oscilación.

El osciloscopio analógico de doble haz puede mostrar dos señales simultáneamente. Un tubo de rayos catódicos (CRT) especial de doble haz genera y desvía dos haces separados. Los osciloscopios analógicos multitraza pueden simular una visualización de doble haz con barridos alternados y de conmutación, pero estas funciones no proporcionan visualizaciones simultáneas. (Los osciloscopios digitales en tiempo real ofrecen las mismas ventajas que un osciloscopio de doble haz, pero no requieren una pantalla de doble haz). Las desventajas del osciloscopio de doble traza son que no puede cambiar rápidamente entre trazas y no puede capturar dos eventos transitorios rápidos. Un osciloscopio de doble haz evita estos problemas.

El almacenamiento de trazas es una función adicional disponible en algunos osciloscopios analógicos; estos utilizaban tubos de rayos catódicos (CRT) de almacenamiento de visión directa. El almacenamiento permite que un patrón de traza que normalmente se desvanecería en una fracción de segundo permanezca en la pantalla durante varios minutos o más. Posteriormente, se puede activar un circuito eléctrico para almacenar y borrar la traza en la pantalla.

Mientras que los dispositivos analógicos utilizan voltajes que varían continuamente, los dispositivos digitales utilizan números que corresponden a muestras de dicho voltaje. En el caso de los osciloscopios digitales, un convertidor analógico-digital (ADC) transforma los voltajes medidos en información digital.

El osciloscopio de almacenamiento digital, o DSO por sus siglas en inglés, es el tipo de osciloscopio estándar en la actualidad para la mayoría de las aplicaciones industriales, y gracias a los bajos costos de los osciloscopios de gama básica, también resulta accesible para aficionados. Reemplaza el método de almacenamiento electrostático de los osciloscopios de almacenamiento analógico con memoria digital , que almacena los datos de muestra durante el tiempo necesario sin degradación y los muestra sin los problemas de brillo de los tubos de rayos catódicos (CRT) de almacenamiento. Además, permite el procesamiento complejo de la señal mediante circuitos de procesamiento digital de señales de alta velocidad. ^{[ 1 ]}

Un osciloscopio digital estándar (DSO) está limitado a capturar señales con un ancho de banda inferior a la mitad de la frecuencia de muestreo del convertidor analógico-digital (ADC) (conocido como límite de Nyquist ). Existe una variante del DSO, denominada osciloscopio digital de muestreo, que puede superar este límite para ciertos tipos de señales, como las señales de comunicaciones de alta velocidad, cuya forma de onda consiste en pulsos repetitivos. Este tipo de DSO muestrea deliberadamente a una frecuencia mucho menor que el límite de Nyquist y, posteriormente, utiliza el procesamiento de señales para reconstruir una representación compuesta de un pulso típico. ^{[ 21 ]}

Un analizador lógico es similar a un osciloscopio, pero para cada señal de entrada solo proporciona el nivel lógico sin la forma de su onda analógica. Un osciloscopio de señales mixtas (o MSO), por su parte, tiene dos tipos de entradas: un número reducido de canales analógicos (normalmente dos o cuatro) y un número mayor de canales lógicos (normalmente dieciséis). Permite correlacionar con precisión las señales analógicas y lógicas en el tiempo, ofreciendo así una clara ventaja sobre un osciloscopio y un analizador lógico por separado. Normalmente, los canales lógicos se pueden agrupar y visualizar como un bus, con cada valor del bus mostrado en la parte inferior de la pantalla en formato hexadecimal o binario. En la mayoría de los MSO, el disparador se puede configurar para abarcar tanto los canales analógicos como los lógicos.

Un osciloscopio de dominio mixto (MDO) es un osciloscopio que incluye una entrada de RF adicional, utilizada exclusivamente para la funcionalidad de analizador de espectro basado en FFT . Esta entrada de RF suele ofrecer un ancho de banda mayor que los canales de entrada analógica convencionales. Esto contrasta con la funcionalidad FFT de los osciloscopios digitales convencionales, que utilizan las entradas analógicas habituales.

Algunos MDO permiten la correlación temporal de eventos en el dominio del tiempo (como un paquete de datos seriales específico) con eventos que ocurren en el dominio de la frecuencia (como transmisiones de RF).

Los osciloscopios portátiles son útiles para muchas aplicaciones de prueba y servicio de campo. Hoy en día, un osciloscopio portátil suele ser un osciloscopio de muestreo digital que utiliza una pantalla de cristal líquido .

Muchos osciloscopios portátiles y de sobremesa comparten la tensión de referencia de tierra con todos los canales de entrada. Si se utiliza más de un canal de medición simultáneamente, todas las señales de entrada deben tener la misma tensión de referencia, y la referencia predeterminada compartida es la tierra. Si no se dispone de un preamplificador diferencial o un aislador de señal externo, este osciloscopio de sobremesa tradicional no es adecuado para mediciones flotantes. (En ocasiones, algún usuario de osciloscopio rompe el pin de tierra del cable de alimentación de un osciloscopio de sobremesa al intentar aislar la señal común de la tierra. Esta práctica no es fiable, ya que toda la capacitancia parásita de la carcasa del instrumento se conecta al circuito. Además, romper una conexión a tierra de seguridad supone un riesgo, y los manuales de instrucciones lo desaconsejan encarecidamente).

Algunos modelos de osciloscopio tienen entradas aisladas, donde los terminales de nivel de referencia de la señal no están conectados entre sí. Cada canal de entrada puede utilizarse para realizar una medición "flotante" con un nivel de referencia de señal independiente. Las mediciones pueden realizarse sin conectar un lado de la entrada del osciloscopio a la tierra o al común de la señal del circuito.

El aislamiento disponible se clasifica como se muestra a continuación:

Algunos osciloscopios digitales dependen de una plataforma de PC para la visualización y el control del instrumento. Esto puede ser en forma de un osciloscopio independiente con plataforma de PC interna (placa base de PC), o como un osciloscopio externo que se conecta mediante USB o LAN a una PC o computadora portátil independiente.

Un gran número de instrumentos utilizados en diversos campos técnicos son, en realidad, osciloscopios con entradas, calibración, controles, calibración de pantalla, etc., especializados y optimizados para una aplicación particular. Ejemplos de estos instrumentos basados ​​en osciloscopios incluyen monitores de forma de onda para analizar los niveles de vídeo en producciones televisivas y dispositivos médicos como monitores de funciones vitales e instrumentos de electrocardiograma y electroencefalograma. En la reparación de automóviles, se utiliza un analizador de encendido para mostrar las formas de onda de la chispa de cada cilindro. Todos estos son esencialmente osciloscopios, que realizan la tarea básica de mostrar los cambios en una o más señales de entrada a lo largo del tiempo en una pantalla X - Y .

Otros instrumentos convierten los resultados de sus mediciones en una señal eléctrica repetitiva e incorporan un osciloscopio como elemento de visualización. Entre estos sistemas de medición complejos se incluyen analizadores de espectro , analizadores de transistores y reflectómetros de dominio temporal (TDR). A diferencia de un osciloscopio, estos instrumentos generan automáticamente estímulos o realizan barridos de un parámetro de medición.