디지털 오실로스코프

Digital Oscilloscope 학습목표 및 단원소개 학습목표 : 디지털 오실로스코프를 사용하여 시간에 따라 변화하는 전압의 실제 모양을 화면에 나타내어 파형을 측정할 수 있고 다른 파형과 비교도 할 수 있다. 단원 소개 - 측정기의 분류 - 분석기(Analyzer)의 특징 - 아날로그와 디지털 오실로스코프의 차이 디지털 오실로스코프 조작하기 애플리케이션 하기

측정기의 분류1 분석기(Analyzer)란? Analyzer 류 Meter 류 2차원 해석 1차원 해석 3차원 측정기 DMM 2차원 해석 Meter 류 1차원 해석 3차원 측정기 3차원 해석 초음파안구검사기

측정기의 분류2 차 원 분 류 main 측정 개소 계측기 예 실 행 1차원 해석 Meter류 Parameter 1개 차 원 분 류 main 측정 개소 계측기 예 실 행 1차원 해석 Meter류 Parameter 1개 Digital multi-meter Distortion meter Phase meter 2차원 해석 Analyzer류 Parameter 2개 Oscilloscope Spectrum Analyzer Network Analyzer Logic Analyzer 3차원 해석 3차원 측정기 Parameter 3개 초음파 측정기 의료기기 류

주파수(Frequency Domain) Analyzer의 특징 오실로스코프와 스펙트럼 분석기 비교 장 비 공 통 변 수 실 행 수직(VERTICAL)축 수평(HORIZONTAL)축 오실로스코프 진폭(전압, 전력) 시간(Time Domain) 스펙트럼분석기 주파수(Frequency Domain) 오실로스코프 란? : (전압)을 그래프로 그리고 (시간)에 따라 어떻게 변화하는 가를 보여주는 “그래프를 보여주는 기계”

2 Channel 디지털 Oscilloscope Tektronix TDS2012B 오실로스코프의 전면부를 보인다.

아날로그와 디지털 오실로스코프의 차이 디지털은 조작이 간편하고 자동화된 동작을 한다. 입력신호가 어떻게 처리되는가에 따라 구별된다. 디지털 신호전압 Sampling A/D변환기 디지털정보 화면정보 아날로그 전자빔에 인가 Sweep발생 화면구성 디지털은 조작이 간편하고 자동화된 동작을 한다.

디지털 오실로스코프 전면부 전면부 단자 변 수 실 행 수직부(Vertical) 위치 조절기 파형을 위 또는 아래로 이동 변 수 실 행 수직부(Vertical) 위치 조절기 파형을 위 또는 아래로 이동 채널메뉴 버튼 결합상태(dc, ac, ground), Volts/Div의 미세조절, 프로브 감쇠(1X, 10X) Volts/Div 조절 각각 수직 분할된 전압의 수를 조절 Math Main Menu 빼기, 더하기, 반전과 같은 동작 선택 수평부(Horizontal) 파형을 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동 수평 메뉴 버튼 주 시간축, 확대범위 및 시간축 선택 Sec/Div 조절 각각 수평 분활 또는 주 시간축 조절 SET TO ZERO 수평 위치를 제로로 설정 트리거부(Trigger) -Level 조절 입력 채널파형의 Sweep을 초기화 지점 결정 -트리거 메뉴 버튼 에지, 슬로프 트리거링, 트리거 모드 입력연결 4개 입력단자 채널1, 채널2 : 전압 프로브 연결 EXT TRIG 연결단자, Probe Comp

디지털 오실로스코프 전면부 조작 1. 수직 Control 따라 하기 2 Channel 4 Channel MENU 기 능 채 널 실 행 POSITION 파형을 수직으로 배치 CH1, CH2, CH3, CH4 채널 MENU 수직 메뉴 선택을 표시 채널 파형 디스플레이를 토글 VOLTS/DIV 수직 눈금 계수 선택 MATH MENU 파형 math 연산 메뉴 표시 Math 파형 디스플레이를 토글 CH1, CH2

디지털 오실로스코프 전면부 조작 2. 수평 Control 따라 하기 2 채널 모델 4 채널 모델 MENU 기 능 실 행 POSITION 모든 채널과 math 파형의 수평 위치를 조절 HORIZ MENU 수평 메뉴를 표시 SET TO ZERO 수평위치를 제로로 설정 SEC/DIV 주 또는 윈도 시간축에 대한 수평 시간/구간(눈금 계수)을 선택

디지털 오실로스코프 전면부 조작 3. 트리거 Control 따라 하기 2 채널 모델 MENU 기 능 실 행 Level 에지 또는 펄스 트리거를 사용하면 레벨 노브는 파형을 획득하기 위해 신호가 통과해야 하는 진폭 레벨을 설정 TRIG MENU 트리거 메뉴를 표시 SET TO 50% 트리거 레벨은 트리거 신호의 피크 사이의 수직 중간 지점으로 설정 FORCE TRIG (강제 트리거) 적절한 트리거 신호에 관계 없이 획득을 완료. 이 버튼은 획득이 이미 중지 된 경우에는 효과가 없음 TRIG VIEW (트리거 보기) 버튼을 누른 상태에서 채널 파형 대신 트리거 파형을 표시 2 채널 모델

디지털 오실로스코프 전면부 조작 4. 메뉴 및 Control 버튼 기능은 표시된 메뉴나 선택된 메뉴에 따라 결정 범용 노브 활성화되면 옆의 LED가 켜짐

디지털 오실로스코프 전면부 조작 5. 메뉴 및 Control 버튼 기능 활성 메뉴 또는 옵션 노브 기능 설명 Cursor 커서1 또는 커서2 선택된 커서를 배치 Display 대비를 조정 디스플레이의 대비를 변경 Help 스크롤 색인의 항목을 선택하고, 항목의 링크를 선택 Horizontal (HORIZ MENU) 지연 다른 트리거 이벤트를 받기 전에 시간을 설정 (Set Trigger Holdoff) Math 위치 Math 파형 위치를 조정 수직눈금 Math 파형의 눈금을 변경 Measure 유형 각 소스에 대한 자동 측정 유형 Save/Recall 실행 설정 파일, 파형 파일 및 화면 이미지를 저장하거나 호출할 때 트랜잭션을 설정 파일 선택 저장할 설정, 파형 또는 이미지 파일을 선택하거나 호출할 때 설정 또는 파형 파일 선택

디지털 오실로스코프 전면부 조작 6. 자동 범위 조작 메뉴 메 뉴 기능 설명 실 행 SAVE/RECALL MEASURE 설정 및 파형에 대한 저장/호출 메뉴 MEASURE 자동 측정 메뉴 ACQUIRE 획득 메뉴 REF MENU 기준 메뉴를 표시하여 오실로스코프의 비휘발성 메모리에 저장된 기준 파형을 빠르게 표시하거나 숨김 UTLITY 유틸리티 메뉴 CURSOR 커서 메뉴 DISPLAY 디스플레이 메뉴 HELP 도움말 메뉴 DEFAULT SETUP 공장 설정을 호출 AUTOSET 입력 신호의 유용한 디스플레이를 생성하도록 오실로스코프 컨트롤을 자동조정 SINGLE SEQ 단일 파형을 획득한 다음 중지 RUN/STOP 파형을 연속적으로 획득하거나 획득을 중지 PRINT 인쇄작업을 시작하거나 USB 플래시 드라이브에 저장 SAVE USB 플래시 드라이브에 데이터를 저장하도록 PRINT 버튼을 구성

Probe 감쇄가 높을 수록 정확도가 높다. 1X vs 10X 차이 부하 효과(Load effect)를 작게 정확한 측정 - 프로브는 입력신호의 감쇄 정도 - 1X : 입력신호 감쇄 없음 - 10X : 입력신호가 1/10 만큼 감소 1X vs 10X 차이 부하 효과(Load effect)를 작게 정확한 측정

전압 프로브 보정(compensation) AUTOSET 버튼 PROBE COMP CH1 채널 메뉴의 프로브 옵션 감쇠를 10X로 설정. 오실로스코프 프로브에서 10X로 설정하고 CH1에 연결. 프로브 후크 팁을 사용하는 경우 팁을 프로브에 단단히 삽입하고 사용 프로브 팁을 PROBE COMP~5V@1kHz커넥터에, 기준선 리드선을 PROBE COMP 접지 커넥터에 연결 채널을 표시한 다음 AUTOSET 버튼을 누른다. 표시된 파형의 모양을 확인한다. 필요하면 프로브를 조정(반복) 프로브는 적절하게 보정되지 않으면 파형이 왜곡될 수 있다. 스코프에서 Probe Comp 출력은 보정점검을 위한 정확한 파형을 제공한다.

Compensated correctly 전압 프로브 보정 연습하기 Overcompensated Undercompensated Compensated correctly 전압 프로브 조정

진폭을 측정하는 방법 5 2.5 2 VP-P CH1 MENU Volts/Div Coupling DC BW Limit OFF 100MHz Volts/Div Coarse Probe 10X Voltage Invert 2 CH1 2.00V CH2 200mV M500μs 1kHz VP-P : 상하 칸수 X CH1 Volts/Div 값 VP-P 5 진폭 칸수 2.5 X Volts/Div 2

작동 기본 사항 1. 디스플레이 영역 CH1 MENU Trig’d M Posi 500.0μs DC. AC. GND 1 2 3 4 CH1 T Trig’d M Posi 500.0μs Coupling DC BW Limit OFF 100MHz Volts/Div Coarse Probe 10X Voltage Invert DC. AC. GND OFF 100MHz. ON 20MHz 1 5 Coarse. Fine 6 2 1X, 10X, 20X, 50X , 100X ON, OFF CH1 5.00V CH2 200mV M 500μs 17-Apr-08 13:25 1.00000kHz 7 8 10 9

디스플레이 영역 해석 샘플 모드 2. 획득(ACQUIRE) 피크 검출 모드 평균 모드 Sample 1 Peak Detect Averages

디스플레이 영역 해석 Armed Ready Trig’d STOP Acq Complete Auto Scan 3. 트리거 상태 R 2 오실오스코프가 사전 트리거 데이터를 획득 중이다. 이 상태에서는 모든 트리거가 무시된다. Armed 모든 사전 트리거 데이터를 획득하고 오실로스코프는 트리거를 받을 준비가 되어 있다. Ready 오실로스코프가 트리거를 포착하였으며 사전 트리거 데이터를 획득 중이다. Trig’d STOP Acq Complete Auto Scan R T 오실로스코프가 데이터에서 파형 획득을 중지했다. 오실로스코프가 단일 순서 획득을 완료했다. 오실로스코프는 자동 모드에 있으며 트리거가 없는 상태에서 파형을 획득 중이다.(Default setup) R 오실로스코프가 스캔 모드에서 계속해서 파형을 획득하고 표시하는 중이다.

디스플레이 영역 해석 4. 기타 메뉴 해석 마커는 수평 트리거 위치를 보여 준다. 수평 위치 다이얼을 돌려 마커 위치를 조절한다. 3 판독값은 중앙계수선의 시간을 표시한다. 트리거 시간은 제로이다. 4 마커는 에지나 펄스 폭 트리거 레벨을 표시한다. 5 화면 마커는 표시된 파형의 접지 기준 포인트를 표시한다. 마커가 없을 경우 채널은 표시되지 않는다. 6 판독값은 채널의 수직 눈금 계수를 보여준다. 7 판독값은 주기 시간축 설정값을 보여준다. 8 판독값은 날자와 시간을 표시한다. 9 판독값은 트리거 주파수를 보여준다. 10

애플리케이션 하기 간단한 측정 신호를 신속하게 표시하는 방법은? 1. CH 1 MENU 버튼 누르기 Probe 옵션 감쇠량 10X로 설정 2. 프로브 에서 10 X로 설정 채널 1 프로브를 신호에 연결 3. AUTOSET 버튼을 누른다. 오실로스코프는 수직, 수평 및 트리거 컨트롤을 자동 설정

애플리케이션 하기 자동 측정 신호 주파수, 주기, 첨두치 진폭, 평균값 상승시간 및 포지티브 폭이 무엇인가? 단계 실험 내용 1 MEASURE 버튼을 눌러 측정 메뉴를 표시 2 상단 옵션 버튼을 누르면 측정1 메뉴가 나타냄 3 종류 옵션 버튼을 누르고 “주파수”를 선택 4 뒤로(back) 옵션 버튼을 누른다. 5 상단에서 두 번째 옵션 버튼을 누르면 측정 2 메뉴가 나타냄 6 종류 옵션 버튼을 누르고 “주기”를 선택 7 뒤로(back) 옵션 버튼을 누른다. 8 중간 옵션 버튼을 누르면 측정 3 메뉴가 나타냄 9 종류 옵션 버튼을 누르고 ” 첨두치(PK-PK)를 선택 10 11 하단에서 두번째 옵션 버튼을 누르면 측정 4 메뉴가 나타냄 12 종류 옵션 버튼을 누르고 “상승 시간(Fall Time)”을 선택 13 뒤로 → 측정 5 메뉴 → 종류 옵션 “상승펄스” 선택 → 뒤로 옵션 14 위의 순서로 측정 신호의 데이터를 측정하시오. (실효값,평균값)

애플리케이션 하기 자동 측정 두 신호 측정은 어떻게하는가? 단계 실험 내용 1 채널이 표시되지 않을 경우 CH1 메뉴와 CH 2 메뉴 버튼 선택 2 AUTOSET 버튼을 누른다. 두 채널에 대한 측정을 선택하려면 다음 단계를 수행 1) Measure 버튼을 눌러 측정 메뉴를 표시 2) 상단 옵션 버튼을 누르면 측정 1 메뉴가 나타냄 3) 신호원 옵션 버튼을 누르고 CH1을 선택 4) 종류 옵션 버튼을 누르고 ” 첨두치(PK-PK)를 선택 5) 뒤로(back) 옵션 버튼을 누른다. 6) 상단 옵션 버튼을 누르면 측정 2 메뉴가 나타냄 7) 신호원 옵션 버튼을 누르고 CH2을 선택 8) 9) 뒤로(back) 옵션 버튼을 누른다. 두 채널에 대해 표시된 첨두치 10) 증폭기 전압 게인을 계산한다.(dB) : 계산공식 이해