오실로스코프 사용법

오실로스코프 사용법
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오실로스코프란 무엇인가, 이것을 이용하여 무엇을 할 수 있고 어떻게 동작하는가?이러한 기본적인 것들에 대하여 알아보세요!

오실로스코프는 쉽게 말해 전기적인 신호를 화면에 그려주는 장치로서 시간의 변화에 따라 신호들의 크기가 어떻게 변화하고 있는지를 나타내 줍니다. 수직축(Y축)은 전압의 변화, 수평축(X축)은 시간 변화를 나타내며 화면의 명암이나 밝기는 종종 Z축이라고 부르고 있습니다.(그림 1)  이러한 간단한 그래프로도 신호에 대한 많은 정보를 알 수 있습니다. 이 그래프에서 알 수 있는 몇가지 것들은:  입력신호의 시간과 전압의 크기  발진 신호의 주파수  입력신호에 대한 회로상의 응답변화  기능이 저하된 요소가 신호를 왜곡시키는 것  직류신호와 교류신호의 양  신호중의 잡음과 그 신호상에서 시간에 따른 잡음의 변화 (그림1. 파형의 X, Y, Z 성분) 오실로스코프는 화면상에 눈금이 그려져 있는 것과 제어기능들이 많다는 것을 제외하고는 작은 TV와 비슷합니다. 오실로스코프의 전면에는 일반적으로 수직부, 수평부, 동기부등의 조작부가 있으며 또 화면 표시부, 입력 연결단 등도 있습니다. 지금 사용하고 있는 오실로스코프에도 그림 2나 그림 3과 같이 전면판에 여러 가지 조작부가 있을 것입니다. 1-1 오실로스코프의 용도 오실로스코프는 TV 정비사로부터 물리학자에 이르기까지 다양하게 사용되는 장비로서 전자장비를 설계, 보수하는 이들에게는 필수적입니다. 오실로스코프의 용도는 전자분야에만 국한되지 않으며 적당한 변환기를 사용하면 모든 종류의 현상들을 측정할 수 있습니다. 변환기는 소리, 기계적 마찰, 압력, 빛 온도등의 물리적 자극을 전기적 신호로 변환시키는 것입니다. 마이크로폰이 변환기의 좋은 예입니다. 자동차 엔지니어는 자동차 엔진의 진동을 관측하고 의학 연구가는 뇌파를 관측하는 등 오실로스코프의 이용가능성은 무한합니다. (그림4. 오실로스코프가 잡는 데이타) 1-2 아날로그와 디지털 전자기기는 아날로그와 디지털 방식으로 나눌 수 있습니다. 아날로그 기기는 연속하여 변하는 전압으로 나타나는 반면, 디지털 기기는 전압을 샘플링한 이산 2진수로 나타냅니다. 예를 들어 턴테이블은 아날로그 장비이고 CD플레이어는 디지털장비입니다. 오실로스코프에도 아날로그와 디지털 방식이 있습니다. 아날로그 오실로스코프는 인가된 전압이 화면상의 전자빔을 움직여서 파형을 바로 나타낼 수 있습니다. 전압에 비례하여 빔을 위아래로 편향시켜 화면에 파형을 주사하기 때문에 곧바로 파형을 그리게 되는 것입니다. 그 반면에 디지털 오실로스코프는 파형을 샘플링한 후 아날로그-디지탈 컨버터를 써서 측정한 전압을 디지털로 변환시킵니다. 이 변환시킨 디지털 정보를 파형으로 재구성해서 화면에 나타내는 것입니다. (그림5. 디지털, 아날로그 오실로스코프가 그리는 파형) 아날로그나 디지털 오실로스코프가 많은 응용분야에 쓰이지만 각각은 일부 독특한 특성을 가지고 있어서 작업의 특성에 따라 좀더 적합하거나 부적합할수도 있습니다. 사람들은 종종 실시간에서 빠른 변화가 있는 신호를 보고자 할때는 아날로그 오실로스코프를 선호합니다. 디지털 오실로스코프는 한번만 발생하는 단발 현상도 포착하여 보여줄 수 있으며 디지털화된 파형의 데이터값을 처리하거나 그 데이터값을 컴퓨터로 보내서 처리할 수도 있습니다. 또한 디지털화된 파형의 데이터값을 저장해서 프린트하거나 나중에 볼 수도 있습니다. 1-3 오실로스코프의 동작원리 오실로스코프를 잘 조작하기 위해서는 오실로스코프가 동작되는 원리에 대해서 조금 이해할 필요가 있습니다. 아날로그 오실로스코프와 디지털 오실로스코프는 내부 시스템은 유사하지만 동작원리면에서 약간 다릅니다. 아날로그 오실로스코프가 개념면에서 간단하므로 우선 설명하고 디지털 오실로스코프는 뒤이어 설명하겠습니다. 1-3-1 아날로그 오실로스코프 오실로스코프의 프로브를 회로에 접속하면 전압신호는 프로브를 통해 오실로스코프의 수직부로 전달됩니다. (그림6)은 아날로그 오실로스코프가 신호를 나타내주는 과정을 그린 간단한 블록 다이어그램입니다. 입력된 신호는 정해놓은 수직축 크기(Volts/Division)에 따라서 감쇠기로 줄어지거나 증폭기로 증폭됩니다. 그런 다음 신호는 CRT의 수직 편향판에 전달됩니다. 이 편향판에 가해진 전압에 따라 화면의 밝은 점이 움직이게 되는데 (CRT내부의 형광물질을 때리는 전자빔이 밝은 점을 만듭니다.) 양전압은 점들을 윗쪽으로, 음전압은 아래쪽으로 이동시킵니다. 그리고 신호는 동기부로 들어가 수평축 스위프를 시키거나 동기를 시작합니다. 여기서 수평 스위프란 수평부의 동작으로 화면상의 밝은 점이 수평축 방향으로 이동하는 것을 말합니다. 수평축을 트리거링하는 것은 일정시간 간격으로 화면의 좌에서 우로 밝은 점이 움직이도록 수평축 타임베이스를 조정하는 시스템입니다. 스위프가 빠르게 연속적으로 많이 발생하면 밝은 점들은 직선을 만들며, 고속에서는 매초 500,000번 이상 화면에 스위프되기도 합니다. (그림 6. 아날로그 오실로스코프의 블록 다이어그램) 수평 스위프와 수직편향이 합해져서 화면에 신호가 그려지게 되는데 이 때 동기는 계속되는 신호를 안정화시키는데 필요한 것입니다. (그림7)과 같이 반복되는 신호를 같은 점에서 스위프하면 화면상에 깨끗한 파형이 나타나게 되는 것입니다. (그림7. 반복되는 신호의 동기를 맞추는 트리거) (그림 8. 디지털 오실로스코프의 블록 다이어그램) 결론적으로, 아날로그 오실로스코프를 사용할 때 입력신호를 조절하기 위하여 3가지의 기본적인 측정조건의 조정이 필요하다는 것을 알 수 있습니다. 신호의 증폭이나 감쇠: 수직편향판에 신호를 인가하기 전에 Volts/Div를 조정합니다. 시간축: sec/Div으로 화면상 수평축의 각 눈금당 시간을 조정합니다. 오실로스코프의 동기: 단발 현상,반복 신호를 안정화 시키기 위해서는 트리거 레벨을 조정합니다. 또한 선명한 화면을 보기 위해 초점, 화면 밝기 조정도 필요합니다. 1-3-2 디지털 오실로스코프 디지털 오실로스코프를 구성하는 시스템들은 대부분 아날로그 오실로스코프와 같지만, 데이터 처리 시스템이 추가되어 있습니다.(그림 8)디지탈 오실로스코프는 이 DPS에서 전체 파형의 데이터를 모아서 화면에 나타내줍니다. 디지털 오실로스코프의 프로브를 회로에 연결했을 때, 수직 시스템은 아날로그 오실로스코프에서처럼 신호의 크기를 조절합니다. 그리고 획득시스템에 있는 아날로그-디지털 변환기에서 이산적인 점들로 신호를 샘플한 후, 이 디지털 값들을 전압으로 변환시키는 것입니다. 이때 이런 디지털 값들을 샘플점이라 하며, 수평시스템에 있는 샘플 클럭은 ADC가 샘플을 취하는 빈도를 나타냅니다. 그리고 클럭에 의해 발생하는 샘플비를 샘플율이라 하며 sample/second로 표시합니다. ADC로부터 얻어진 샘플점들은 메모리에 파형점으로 저장되고, 이점은 한 개 이상의 샘플점들로 구성됩니다. 또 이런 파형점들이 모여서 한 개의 파형 레코드를 구성합니다. 일반적으로 파형 레코드를 구성하는 파형점들의 수를 레코드 길이라고 합니다. 동기 시스템은 이 레코드의 시작과 끝의 점을 결정하는 것이며, 레코드 점들은 메모리에 저장된 후에 화면에 나타나는 것입니다. 오실로스코프의 성능에 따라 샘플점의 추가적인 처리를 할 수 있으며, 이런 처리과정을 통해 화면상의 파형을 더 선명히 볼 수 있습니다. 또한 프리 동기 기능을 이용하여 동기점보다 앞서 일어난 현상을 볼 수도 있습니다. 기본적으로 디지털 오실로스코프도 아날로그 오실로스코프에서와 같이 부직부, 수평부, 동기세팅부를 조정해야 합니다. 1-3-3 샘플링 방법 샘플링 방법이란 디지털 오실로스코프에서 샘플점을 얻는 방법을 말합니다. 디지털 오실로스코프에서 느리게 변화하는 신호는 정확하게 화면을 구성할 수 있을 만큼 충분한 샘플점을 쉽게 잡을 수 있지만, 빠른 신호들은(오실로스코프의 최대 샘플 레이트에 비해서 어느 정도 빠른가 하는 정도) 그 만큼 충분한 샘플을 잡기가 불가능합니다. 그러므로 디지털 오실로스코프는 두가지의 샘플링 방법을 사용합니다. 실시간 샘플링 모드 : 신호에서 한번에 몇 개의 샘플들을 잡은 후 보간법을 사용한는 모드입니다. 이 때 보간법은 몇 개 점들을 연결해서 예상되는 파형을 그려내는 처리 기술입니다. 등가시간 샘플링 모드 : 신호가 계속 반복되고 있는 동안에 일정 시간 간격으로 샘플들을 모아서 파형이 형성되는 모드입니다. 1-3-4 보간법을 사용한 실시간 샘플링 (Real-Time sampling) 디지털 오실로스코프는 표준 샘플링 방법으로서 실시간 샘플링을 사용합니다. 실시간 샘플링에서는 신호가 발생할 때 가능한 많은 샘플을 추출합니다(그림9). 그러므로 단발현상이나 과도신호가 들어올 때는 실시간 샘플링을 해야 합니다. (그림9. 실시간 샘플링) 디지털 오실로스코프는 신호가 빠를 경우, 한 번에 단지 몇 개의 샘플만을 잡기 때문에 보간법을 사용해서 파형을 나타내 줍니다. 보간법은 간단히 말해 점들을 연결하는 방법입니다. 선형보간법은 샘플점들을 직선으로 연결하며, 정현 보간법은 곡선으로 연결합니다.(그림10참조)(SIN x)/x 보간법은 컴팩트 디스크 플레이어에 사용되는 오버샘플링과 유사한 수학처리 과정이며, 정현 보간법을 수행하면서, 실제 획득한 샘플들 사이에 계산에 따라 점들을 추가하는 것입니다. 이러한 처리를 통해서 매 사이클마다 잡는 몇 개의 샘플로도 신호를 정확하게 화면에 나타낼 수 있습니다. (그림10. 선형, 사인 보간법) 1-3-5 등가 시간 샘플링 디지털 오실로스코프에서는 매우 빠르게 반복되는 신호를 잡을 경우에 등가시간 샘플링을 사용합니다. 등가 시간 샘플링은 파형이 반복될 때마다, 몇 개의 샘플을 잡아 그것을 모아서 파형을 구성합니다.(그림11) 파형은 불들이 하나하나 순서대로 켜지는 것처럼 느리게 형성되는 것을 볼 수 있습니다. 등가 시간 샘플링 중 순차 샘플링에서는 점들이 좌에서 우로 연속적으로 나타나며, 랜덤 샘플링에서는 점들이 파형을 따라 불규칙적으로 나타납니다. (그림11. 등가 시간 샘플링)

 

새로운 기술을 습득하려면 새로운 말을 알아야 합니다. 오실로스코프를 사용하는 방법을 배울때도 마찬가지입니다. 오실로스코프의 성능과 측정상에 쓰이는 용어에 대해 알아보세요!

1-1 측정용어 시간이 지나면서 반복되는 형태를 일반적으로 파동-음파, 뇌파, 바다의 물결, 전압파 등은 항상 반복됩니다. -이라 합니다. 오실로스코프는 그 중에서 전압파를 측정하는 계기입니다. 한 사이클은 파동의 부분으로서 자체가 반복되는 것을 나타냅니다. 파형은 파동을 그래프로 나타낸 것으로 전압 파형은 수평축에 시간 성분을, 수직축에 전압 성분을 나타냅니다. 파형의 형태만으로도 신호에 대해 많은 정보를 알 수 있습니다. 예를 들어 파형의 높이 변화는 전압의 변화이며, 수평축에 평행하면 시간에 따른 변화가 없다는 것입니다. 직선의 기울기는 선형적 신호변화 - 전압의 상승이나 하강이 일정, 큰 각의 변화는 신호가 갑자기 변했음을 알 수 있습니다. 1-2 파형의 종류 파동은 대부분 다음과 같은 형태로 구별됩니다. 정현파 구형파/직사각파 삼각파/톱니파 스텝파/펄스파 1-2-1 정현파(Sine Waves) 정현파는 여러 가지 이유로 가장 기본적인 파라 하는데 조화로운 수학적 특성 - 고등학교과정에 나오는 삼각함수와 같은 형태 -을 가집니다. 그리고 벽에 붙어 있는 콘센트에서 나오는 전압이 정현파같이 변하며, 신호발생기의 오실레이터 회로에서 나오는 테스트 신호도 정현파입니다. 대부분의 AC전원도 마찬가지입니다. (AC는 Alternating current의 약자이며, 전압 역시 교대로 변합니다. DC는 Direct current의 약자이고 배터리처럼 전압, 전류 모두 일정합니다.) 감쇠 정현파는 회로에서 볼 수 있는 특별한 정현파로서 시간이 지나면서 점차 발진이 감쇠합니다. 1-2-2 구형파와 직사각파(Square & Rectangular Waves) 구형파는 또 하나의 일반적인 파의 형태로 전압이 규칙적인 간격을 두고 on,off(또는 low-high)를 반복합니다. 그리고 구형파는 증폭기 테스트를 하기 위한 표준파로서 성능이 좋은 증폭기는 최소의 왜곡으로 구형파의 크기를 증폭시킵니다. TV, 라디오, 컴퓨터 회로는 타이밍 신호로서 구형파를 이용합니다. 직사각파는 on,off의 시간 간격이 일정하지 않는 것 외에는 구형파와 동일합니다. 그리고 디지털 회로 해석에 중요하게 쓰이는 파입니다. 1-2-3 톱니파와 삼각파(Sawtooth & Triangl Waves) 톱니파와 삼각파는 아날로그 오실로스코프의 수평 스위프나 TV의 래스터주사와 같이 선형적으로 전압을 제어해야 할 필요가 있는 회로에서 생겨난 것입니다. 이런 파형의 전압레벨은 일정한 비율로 변화하며 이 변화를 램프라고 합니다. 1-2-4 스텝파와 펄스파(Step & Pluse Shapes) 스텝이나 펄스와 같이 한 번 발생하는 신호를 단발 신호 또는 과도 신호라 합니다. 스텝파는 파워 스위치를 on할 때 볼 수 있는 것처럼 갑작스런 전압의 변화를 나타내며, 펄스파는 파워 스위치를 on,off 반복할 때 볼 수 있는 것입니다. 그리고 펄스파는 컴퓨터 회로를 통해 한 비트의 정보를 전달할 때 나타나거나 또는 회로안의 글리치일 수도 있습니다. 여러개의 펄스들이 함께 이동하는 것을 펄스열이라 하며, 컴퓨터 통신에서의 디지털 성분들은 서로 서로가 펄스들을 이용합니다. 펄스들은 일반적으로 x-ray나 통신기기들에서도 사용됩니다. 1-3 파형의 측정 오실로스코프로 여러 가지 측정을 수행할 때 많은 용어가 측정의 형태를 설명하며 쓰입니다.이 장에서는 가장 일반적인 측정과 그 측정시에 쓰이는 용어에 대해서 알아보겠습니다. 1-3-1 주파수와 주기(Frequency & Priod) 반복되는 신호는 주파수를 가지는데 헤르츠(Hz)로 측정됩니다. Hz는 일초에 반복되는 신호 파형의 수와 같습니다(Cycles/Sec). 그리고 반복되는 신호는 주기도 가지는데 이것은 한 사이클을 완정하는데 걸리는 시간입니다. 주기와 주파수는 상호적인 관계로 1/주기는 주파수와 같고 1/주파수는 주기와 같습니다. 1-3-2 전압(Voltage) 전압은 회로에서 두 점 사이의 전위차(일종의 신호 세기)의 양입니다. 항상 그런 것은 아니지만 일반적으로 이 점들 중 하나는 접지이고, 최대 피크치에서 최소 피크치까지를 측정해서 두 점 사이의 P-P(피크 투 피크치)로 나타냅니다. 전압의 진폭은 통상 접지 또는 0볼트를 기준으로 측정되는 신호의 최대 전압을 나타내는 것입니다. 1-3-3 위상(Phase) 위상은 정현파에서 설명이 잘 되는데 정현파는 360도의 순환파입니다. 한 사이클의 정현파는 주기가 얼마나 지나갔나 설명하려면 정현파의 위상 각도로 표시하면 됩니다. 위상차는 두 개의 유사한 신호사이에 타이밍 차이로 나타납니다. 1-4 성능에 관한 용어 이 장에서 설명되는 용어는 오실로스코프의 성능에 관한 것으로서 다음 용어에 대해 이해한다면 다른 모델과 비교해서 오실로스코프를 평가하는데 도움이 될 것입니다. 1-4-1 대역폭(Bandwidth) 대역폭은 오실로스코프가 측정할 수 있는 주파수 범위를 말하는 것입니다. 신호 주파수가 증가함에 따라 오실로스코프가 정확하게 나타낼 수 있는 능력은 떨어집니다. 보통은 약속에 의해 공급된 정현파의 크기가 70.7% 정도로 줄어서 화면에 나타날 때의 주파수를 대역폭이라 합니다.(이 70.7% 점은 대수 눈금을 기준으로하여 -3dB 점을 나타냅니다.) 1-4-2 상승 시간 (Rise Time) 상승시간은 오실로스코프의 유효한 주파수 범위를 설명하는 또 다른 것입니다. 펄스나 계단파측정시에 오실로스코프의 성능을 알아보는데는 상승시간이 대역폭보다 더 좋습니다. 오실로스코프가 측정 가능한 상승사간보다 더 빠른 상승시간을 가진 펄스는, 오실로스코프가 정확하게 파형을 화면에 표시할 수 없습니다. 1-4-3 수직 감도(Vertcal Sensitivity) 수직 감도는 얼마나 미약한 신호까지 수직증폭기에서 증폭할 수 있는가를 나타내는 것으로서 일반적으로는 mV/Div 단위를 쓰며, 범용 오실로스코프가 검출 가능한 가장 작은 전압은 통상 약 2mV/Div입니다. 1-4-4 스위프 속도(Sweep speed) 아날로그 오실로스코프에서 스위프속도는 얼마나 빠르게 화면에 스위프를 할 수 있는가 하는 것으로 자세한 관찰을 가능케 합니다. 오실로스코프의 가장 빠른 스위프속도는 일반적으로 ns/Div입니다. 1-4-5 이득 정확도(Gain Accuracy) 이득 정확도는 수직 시스템에서 신호의 증폭이나 감쇠를 얼마나 정확하게 할 수 있는가를 나타내는 정도로서, 통상 %에러로 나타냅니다. 1-4-6 시간축 또는 수평 정확도 (Timebase of Horizontal Accuracy) 시간축 또는 수평 정확도는 신호가 수평축에서 얼마나 정확하게 신호의 시간을 나타내는가 하는 것으로 이것도 %에러로 표시합니다. 1-4-7 샘플 속도(Sample Rate) 디지털 오실로스코프에서 샘플링 속도는 초당 몇 개의 샘플을 아날로그-디지털 변환기가 획득할 수 있는가 하는 것으로서, 최대 샘플 속도는 일반적으로 MS/s로 됩니다. 오실로스코프가 샘플링을 빠르게 하면 할수록 더 정확하게 빠른 신호를 나타낼 수 있습니다. 그리고 주기가 긴 신호의 변화를 천천히 보고자 할 때 최소 샘플 속도도 또한 중요하며, 샘플 속도는 파형 레코드에서 파형 점의 수를 일정하게 유지하기 위하여 sec/Div에 의해 변화합니다. 1-4-8 ADC 분해능 또는 수직 분해능(ADC or Vertical Resolution) ADC에서는 비트수로 분해능을 나타내는데, 분해능은 입력되는 전압을 얼마나 자세한 디지털 값으로 바꾸어 줄 수 있는가 하는 것입니다. 계산 기술에 의해 실효 분해능을 높일 수 있습니다. 1-4-9 저장 길이(Record Length) 디지털 오실로스코프의 저장 길이는 오실로스코프가 한 파형 레코드에서 얼마나 많은 파형점들을 획득할 수 있는가를 나타내는 것으로, 일부 모델은 저장 길이를 조절할 수 있습니다.최대 저장 길이는 오실로스코프의 메모리 양에 좌우되며, 저장할 수 있는 파형점의 수에도 한계가 있으므로 저장 길이와 정밀도는 서로 상반관계입니다. 이 저장 길이를 조절해서 사용자는 짧은 주기의 신호를 자세하게 잡아보거나, 주기가 긴 신호를 전체적으로 볼 수 있는 것입니다. 그리고 어떤 오실로스코프에서는 특별한 응용분야에 사용하기 위해 저장 길이를 증가시키기 위하여 메모리양을 늘리는 경우도 있습니다.

 

새오실로스코프 운용에 필요한 접지, 제어부 운용, 프로브 등에 대한 기본과 운용법등을 간단하게 알 수 있는 곳 입니다.

1-1 접지 적절한 접지는 회로를 측정할 때 중요한 과정입니다. 오실로스코프를 적절하게 접지시켜 놓으므로서 전기적인 쇼크(감전)에서 사용자를 보호할 수 있을뿐만 아니라 기기 또한 피해를 받지 않습니다. 1-1-1 오실로스코프 접지 오실로스코프 접지는 안전을 위해 필요합니다. 접지되지 않은 오실로스코프에 고전압이 연결되게 되면, 몸체 어느 부분이나 또는 비록 절연된 조정단자인 경우라도 전기적 쇼크를 줄 수 있습니다. 그러나 적절하게 접지된 오실로스코프에서는 전류가 인체를 통하지 않고 접지점을 통해 지면으로 흐르기 때문에 안전합니다. 접지는 지면같은 전기적인 중성점에 오실로스코프를 연결시키는 것인데, 오실로스코프의 접지는 세가닥의 전원선을 사용하여 접지된 콘센트에 연결하면 지면과 접지가 됩니다. 접지는 정확한 측정을 위해서도 필요합니다. 오실로스코프 측정하고자 하는 회로와 접지점을 공통으로 설치해야합니다. 그러나 일부 오실로스코프는 케이스 및 조정단자들이 절연되어 있으므로, 사용자에게 쇼크의 위험을 주지 않는 조정단자를 가진 경우에는 접지가 필요하지 않습니다. 1-1-2 사용자 접지 집적회로를 취급하는 분들은 사용자 자신을 접지해야 합니다. 왜냐하면 집적회로에는 우리몸에서 발생하는 정전기에 의해서도 쉽게 파괴 가능한 작은 도전 경로가 있기 때문입니다. 단순히 카페트 위를 걷거나 스웨트를 벗고나서 접적회로의 단자를 살짝 건드리는 것만으로도 회로는 파괴될 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 그림 21과 같은 접지링을 사용하기도 합니다. 이 링은 사용자 몸으로부터 안전하게 정전기를 대지 접지로 이동시킵니다. 1-2 제어부 운용 오실로스코프에 전원을 꽂은 후 전면판을 보십시오. 전면판에는 일반적으로 수직부, 수평부,동기부로 표시되어 있습니다. 모델에 따라, 아니면 오실로스코프가 아날로그인가 디지털인가에 따라 그외의 다른 부분이 있을 수도 있습니다. 오실로스코프의 입력단자에 프로브를 연결하는데, 대부분의 오실로스코프는 최소 2개의 채널이 있고, 각 채널은 해당하는 파형을 화면에 표시하며, 다수의 채널이 있는 경우는 파형의 비교도 가능합니다.  자동설정(Autoset)이나 프리세트(PreSet)기능이 있는 오실로스코프는 버튼 하나로 제어기능을 작동시켜 신호를 적절한 상태로 만들 수 있습니다. 만약 오실로스코프에 이런 기능이 없다면, 다음 순서는 신호를 측정하기전에 오실로스코프를 표준 위치로 조정하는데 도움이 될 것입니다. 표준위치는 다음과 같이 조정합니다. 오실로스코프 화면을 채널 1로 맞추십시오. Volt/Div을 중간범위로 맞추십시오. Volt/Div 미조정은 off 시키십시오. 모든 확대 기능이 선택되어 있으면 off시키십시오. 채널 1의 입력 결합을 DC에 맞추십시오. 동기 모드를 Auto에 맞추십시오. 채널 1을 동기 소스로 맞추십시오. 동기 홀드오프를 최소 또는 off시키십시오. 화면 밝기를 적절히 조절하십시오. 촛점을 조절하여 선명한 화면이 되도록 하십시오  이러한 것들이 오실로스코프를 작동시키기 위한 일반적인 조정법입니다. 이 중에서 조작상에 미숙한 부분이 있으면 사용하고 있는 오실로스코프의 매뉴얼을 참조하기 바라며, 다음에 나오는 조정단자편에 제어기능에 대해 자세히 설명되어 있습니다. 1-3 프로브 이제 오실로스코프에 프로브를 연결할 준비가 되었는데, 오실로스코프를 사용해서 측정을 하려면 프로브의 사용이 중요합니다. 프로브는 끝이 클립으로 되어있는 전선보다 훨씬 정밀합니다. 고품질의 컨넥터로 되어있고, 공간에 떠도는 전파나 전원선의 잡음이 유기되지 않도록 주의하여 설계되어 있습니다. 프로브는 테스트하고자 하는 회로에 영향이 없도록 설계되어 있으나, 프로브의 향을 완전히 배제할 수는 없습니다. 회로를 테스트할 때 발생하는 오실로스코프와 프로브간의 생각지 않았던 상호작용을 부하효과라 하며, 이것을 최소화하기 위해서 보통 10X 감쇠(수동)프로브를 사용합니다. 오실로스코프는 보통 표준 악세사리로 수동 프로브를 제공하는데, 수동 프로브는 일반적인 테스트나 고장 점검시에 훌륭한 기능을 합니다. 특정한 측정이나 테스트를 위하여 능동 프로브, 전류 프로브등 다양한 종류의 프로브가 있습니다. 프로브의 형태는 사용상에 많은 융통성을 필요로 하며, 이들중 수동 프로브에 주안점을 두어 여러 종류의 프로브에 대해 설명을 하겠습니다. 1-3-1 수동 프로브(Passive Probe) 대부분의 수동 프로브는 10X나 100X 등의 감쇠율을 가지고 있습니다. 약속에 의해 10X 같이 X가 뒤에 있으면 감쇠를 나타내고, 반대로 X10 과 같이 X가 앞에 있으면 확대를 나타냅니다. 10X 감쇠 프로브는 부하 효과를 줄여주고, 일반 목적으로서 훌륭한 수동 프로브입니다. 부하효과는 특히 주파수가 높아질수록 현저히 나타나므로, 5kHz 이상의 신호 측정시는 10x 프로브를 사용해야만 합니다. 10X 프로브는 측정의 정확도를 높여주지만, 화면에 나타나는 신호의 크기는 1/10로 줄어듭니다. 그래서 10X 감쇠 프로브는 10mV 보다 작은 신호는 보기가 어렵습니다. 1X 프로브는 10X 감쇠 프로브와 유사하지만 감쇠 회로가 없습니다. 이 감쇠회로가 없으므로 회로를 테스트할 때 더 많은 간섭이 일어나게 됩니다. 그러므로 표준 프로브로 10X 감쇠 프로브를 사용하고, 미약한 신호를 위해서는 1X 프로브를 사용하면 편리합니다. 일부 프로브들은 1X, 10X 선택 스위치가 있어 편리하게 사용할 수 있습니다. 만약 사용하는 프로브에 이런 기능이 있다면 신호를 측정하기 전에 정확한 셋팅을 해 주어야 합니다. 많은 오실로스코프들이 사용하는 프로브가 1X 인지 10X인지 알아내어 화면상에 표시르 적절히 나타내지만, 어떤 오실로스코프에서는 사용하려는 프로브를 지정해주거나 Volt/Div상의 1X 나 10X 인지 알아내어 화면상에 표시를 적절히 나타내지만, 어떤 오실로스코프에서는 사용하려는 프로브를 지정해주거나 Volts/Div상의 1X 나 10X 라 표시된 것을 읽어야 하는 것도 있습니다. 10X 감쇠 프로브는 오실로스코프의 전기적 특성에 대해 프로브의 전기적 특성을 맞추어서 동작합니다. 그러므로 10X 감쇠 프로브를 사용하기 전에 사용하고 있는 오실로스코프와 발란스를 맞추어야 합니다. 이 조정을 프로브 보상이라 하며 다음에 잘 설명되어 있습니다. 1-3-2 능동 프로브(Active Probe) 능동 프로브는 오실로스코프로 연결시키기 전에 신호를 자체에서 증폭하거나 다른 동작을 수행합니다. 이런 프로브는 부하효과와 같은 문제점을 없앨 수 있고, 신호를 테스트 하거나 오실로스코프에 테스트 결과를 보낼 수 있습니다. 능동 프로브는 이러한 동작을 하기 위해서 전원이 필요합니다. 1-3-3 전류 프로브(Current Probe) 전류 프로브는 전류 파형을 관찰하고 측정할 수 있게 해주며, 직류/교류 모두 측정 가능합니다. 전류 프로브는 전류가 흐르는 선에서 입처럼 생긴 클립을 이용하여 전류를 검출합니다. 따라서 전류 프로브는 회로에 직렬로 연결되지 않기 때문에 회로에 간섭을 거의 일으키지 않습니다. 1-3-4 접지를 연결시키는 곳 신호 측정시에는 프로브 끝과 접지 부분을 어느곳엔가 연결시켜야 합니다. 프로브는 테스트할 회로에 접지시키기 위해 악어 클립을 갖고 있습니다. 일반적으로 접지 클립은 회로 안에 있는 접지 부분에 물리면 됩니다. 예를 들면 수리하고자 하는 스테레오의 금속섀시 같은 접지부분에 접지클립을 물리고 프로브 탐침은 회로의 테스트가 필요한 곳에 고정시켜서 신호를 테스트하는 것입니다. 4-4 프로브의 보상 수동 프로브를 사용하기 전에 프로브의 전기적 특성을 오실로스코프에 맞추기 위해서 프로브보상을 해 주어야 합니다. 그리고 오실로스코프를 작동시킬 때마다 프로브를 반드시 보상하는 습관을 가져야 합니다. 조정이 잘못된 프로브로 인해 측정이 정확하지 않을 수도 있기 때문입니다. 그림 25는 프로브의 조정이 잘못됨으로 인하여 파형이 어떻게 되는가를 보여주는 것입니다. 대부분의 오실로스코프는 프로브를 보상할 때 사용되는 구형파의 기준신호가 전면부에 있습니다. 프로브는 다음과 같이 보정합니다 입력 연결단에 프로브를 연결합니다. 프로브 끝을 프로브 보상 신호에 연결합니다. 접지 클립을 접지점에 연결합니다. 기준 신호인 구형파를 보십시오. 구형파의 가장자리가 사각모양이 되도록 적절하게 조절합니다.  프로브를 보상할 때는, 항상 사용하려는 프로브의 끝에 탐침을 부착하고 프로브를 이용하려고했던 수직 채널에 연결합니다. 이 방법을 쓰면 신호를 측정할 때 오실로스코프 프로브와 동일한 특성을 가지게 할 수 있습니다.

 

여기에서는 아날로그와 디지털 오실로스코프에 있는 기본적인 제어기능에 대해 설명하고 있습니다. 아날로그와 디지털 오실로스코프는 제어기능이 약간 다릅니다. 그 차이를 알아보세요!

1-1 디스플레이 제어 디스플레이 시스템은 아날로그와 디지털 오실로스코프가 다릅니다. 다음은 공통된 제어기능입니다. 휘도(Intensity)는 파형의 밝기를 조절하는 기능입니다. 아날로그 오실로스코프에서는 스위프 속도가 빨라지면 휘도도 증가시켜 주어야 합니다. 촛점(Focus)은 파형이 선명하게 나오도록 하는 조절기능입니다. 그리고 디지털 오실로스코프에는 이 기능이 없는 것도 있습니다. 기울기 조정(Trace Rotation)은 화면의 수평축과 휘선이 일직선이 되도록 조정하는 기능으로서, 오실로스코프를 사용하는 장소에 따라 지구 자장의 영향이 있기 때문에 필요한 것이며, 디지털 오실로스코프에는 이 기능이 없는 것도 있습니다. 다른 디스플레이 제어 기능으로서 눈금 조명을 조정하거나, 메뉴와 같은 화면상의 정보를 on,off 시킬 수도 있습니다. 1-2 수직축 제어 수직축 제어기능은 파형의 수직 위치나 크기 조절시에 쓰입니다. 그리고 이 장에서 설명하는 입력 결합이나 다른 제어 기능을 설정하는 기능들이 오실로스코프에도 모두 있을 것입니다. 1-2-1 위치와 감도(Volts/Div) 수직축 위치 조정은 아래/위로 파형을 움직여 화면상의 원하는 위치에 설정할 때 사용합니다. 그리고 감도는 화면상에서 파형의 크기를 다양하게 변화시킬 수 있는 제어기능으로, 상용의 오실로스코프는 대략 4mV에서 40V까지의 신호 레벨을 정확하게 화면상에 나타낼 수 있습니다. 감도는 눈금당 크기를 나타냅니다. 예를 들어 5 Volts/Div이면, 8개의 각 수직축 한 눈금당 5V를 나타내므로 전체 화면은 40V만큼을 볼 수 있는 것입니다(8개의 주 눈금을 갖고 있다고 가정). 만약 0.5 Volts/Div으로 맞춰져 있으면 총 4V을 화면에서 볼 수 있을 것입니다. 따라서 화면상에서 볼 수 있는 전체 전압은 수직 눈금수에 Volts/Div의 값을 곱한 만큼임을 알 수 있습니다. (1X나 10X의 프로브도 크기에 영향을 줍니다. 만약 오실로스코프가 프로브의 감쇠를 인식하지 못하면, 반드시 Volts/Div의 눈금에서 감쇠율을 나누어 주어야 합니다.) 종종 Volts/Div의 눈금을 가변이득이나 미세이득을 이용하여 화면에 표시되는 신호의 크기를 특정 칸수에 맞출 수도 있습니다. 이런 기능은 상승시간을 측정할 때 이용합니다. 1-2-2 입력 결합(Input Coupling) 결합이란 한 회로에서 다른 회로로 전기적 신호를 연결시 사용하는 방법으로 여기에서의 입력결합은 테스트할 회로를 오실로스코프에 연결하는 방법입니다. 그리고 결합은 직류,교류,접지를 선택할 수 있습니다. 그 중 직류 결합은 입력 신호를 모두 보여주며, 교류 결합은 신호의 직류 성분을 차단하여 0 Volts를 중심으로 하여 파형을 표시합니다. 그림 27이 이 두 개의 차이를 보여주는 것이며, 교류 결합은 Volts/Div으로 맞추기에는 전체 신호(교류와 직류가 섞인 신호)가 너무 클 때 사용할 수 있는 방법입니다. 접지는 수직 시스템에서 입력 신호를 끊어 화면상에 0V점을 표시해줍니다. 자동 동기모드에서 입력 결합을 접지시키면 화면상에 0V을 표시하는 수평선이 나타나며, 결합 스위치를 직류에서 접지로 다시 접지에서 직류로 움직여 보면 접지를 기준으로 하는 측정 신호전압을 손쉽게 볼 수 있습니다. 1-2-3 대역폭 제한(Bandwidth Limit) 대부분의 오실로스코프에는 대역폭을 제한시키는 회로가 있는데 대역폭을 제한함으로 해서 파형에 나타날 수 있는 잡음이 감소되며 좀 더 선명한 신호가 화면에 나타나게 됩니다. 1-2-4 채널 반전(Channel invert) 반전은 신호의 아래 위를 뒤집어 표시하는 기능으로서, 화면의 윗쪽이 낮은 전압을 아래 쪽이 높은 전압의 신호를 나타냅니다. 1-2-5 얼터네이트와 촙(Alternate & Chop) 아날로그 스코프에서 여러 채널의 파형은 얼터네이트와 촙 모드를 사용해서 화면에 나타냅니다. (그러나 디지털 오실로스코프는 일반적으로 얼터네이트와 촙 모드를 사용하지 않습니다.) 얼터네이트 모드는 각 채널을 교대로 그리는 모드로, 오실로스코프는 채널 1을 스위프한 후 채널 2를 스위프하고 다시 채널 1을 스위프합니다. 이 모드는 신호가 빠른 경우, 즉 sec/Div이 0.5ms 이상일 때 사용합니다. 촙 모드는 각각의 신호를 번갈아가면서 신호에서 일정부분을 조금씩 그려줍니다. 스위칭 속도가 빠르기 때문에 화면에서는 파형 전체가 보이는 것입니다. 1ms/Div 이하의 스위프 속도가 필요한 느린 신호는 주로 이 모드를 사용합니다. 1-2-6 수학 연산(Math Operation) 지금 사용하고 있는 오실로스코프에서 더하기 기능을 이용하면, 2개의 파형을 서로 더해서 새로운 파형을 만들어 줍니다. 아날로그 오실로스코프가 신호를 결합시켜 파형을 만드는 반면 디지털 오실로스코프는 수학적처리로 새로운 파형을 만듭니다. 빼기는 또다른 연산기능으로서, 아날로그 오실로스코프에서 빼기는 우선 신호를 반전시켜서 덧셈을 하면 실행됩니다. 디지털 오실로스코프 역시 빼기 기능을 가지고 있습니다. 1-3 수평축 제어 수평축 제어기능은 수평축의 파형 위치나 크기조절에 사용되는 것입니다. 1-3-1 위치와 sec/div 수평축 위치 제어는 화면상에서는 원하는 쪽으로 파형을 좌우로 이동시키는 기능입니다. 그리고 sec/div은 화면에 그려지는 파형의 속도를 조정할 수 있는 기능입니다. (보통 타임 베이스 설정이나 스위프 속도로 알고 있는 것입니다.) 그리고 이것은 비율을 나타냅니다. 예를 들어 1ms라 놓으면 각 수평 칸은 1ms의 비율을 갖기 때문에 전체 10개의 칸은 10ms를 나타냅니다. 그렇기 때문에 volts/div과 같이 수평축 sec/div도 다양한 타이밍으로 시간 간격을 조정할 수 있습니다. 1-3-2 타임베이스 선택(Timebase Selection) 오실로스코프는 주 시간축이라고 하는 시간축을 갖고 있으며, 이것을 주로 이용합니다. 많은 오실로스코프들이 지연 시간축으로 부르는 시간축을 갖고 있으며, 이것은 주 시간축이 스위프를 시작한 후 미리 정해진 시간만큼 지연되어서 스위프를 시작합니다. 지연시간축을 사용하면 좀더 자세하게 또는 주 시간축 하나만을 사용하는 경우에는 관찰할 수 없는 현상도 관찰할 수 있습니다. 지연 시간축은 지연 시간의 설정이 필요하며, 아마 지연 동기 및 그리고 이 책자에 소개되지 않은 다른 설정이 있을 수도 있습니다. 사용하고 있는 오실로스코프의 매뉴얼을 참조하면 이런 기능을 사용하는 정보를 얻을 수 있을 것입니다. 1-3-3 동기 위치(Trigger Position) 동기 위치제어 기능은 오실로스코프의 수평축 제어기 부분에 위치해 있습니다. 이것의 정확한 표현은 "파형 레코드 내에서 동기의 수평위치"입니다. 수평 동기 위치 제어는 디지털 오실로스코프에서만 가능합니다. 동기 수평위치 변경은 동기되기 이전에 발생되는 현상을 포착할 수 있습니다.(프리트리거:Pretrigger라고 합니다.) 그리고 디지털 오실로스코프는 동기의 발생에 관계없이 일정하게 입력 신호를 처리하기 때문에 프리트리거를 할 수 있는 것입니다. 데이터의 일정한 흐름이 오실로스코프를 통과할 때, 동기는 단지 오실로스코프가 메모리에 현재의 데이터를 저장하도록 알려주는 기능입니다. 그와는 대조적으로 아날로그 오실로스코프에서는 동기 발생 후에만 신호를 화면에 나타냅니다. 프리트리거는 고장점검시에 유용하게 쓰이는데, 예를 들어 간헐적으로 일어나는 문제라면, 문제점에서 동기를 하고, 문제를 따라 발생하는 현상들을 기록한 후 원인을 찾게 되는 것입니다. 1-3-4 확대(Magnification) 일부 오실로스코프에는 특별한 수평 확대 설정이 있는데, 화면상에서 파형을 확대해서 나타내줍니다. 1-3-5 XY모드 대부분의 오실로스코프는 두 번째 채널의 신호를 X-축에(시간 대신에) 나타내주는 기능이 있습니다. 이것을 X-Y 모드라 부르며 뒤에 더 자세하게 설명되어 있습니다. 1-4 동기 제어 동기 제어는 반복되는 파형을 안정화시키고 단발 현상 파형을 잡아주는 기능입니다. 그림 31은 일반적인 전면부와 화면상의 동기 제어 기능들을 보여 주고 있습니다. 동기는 반복되는 파형을 화면상에 정지되어 나타나도록 만듭니다. 만약 각각의 신호 스위프가 다른 점에서 시작되었을 경우 화면상에서의 혼란을 상상해 보십시오. 1-4-1 동기 레벨과 기울기(Level & Slope) 오실로스코프에는 경사면(Edge), 비데오, 펄스, 로직등과 같이 여러 가지 형태의 동기 방법이 있습니다. 그 중 이 책자에는 가장 일반적인 방법이며 많이 이용되는 경사면 동기가 설명되어 있습니다. 다른 형태에 대해서는 각각의 사용자 매뉴얼을 참조하기 바랍니다. 경사면 동기는 동기 레벨과 기울기를 조정하여 동기점을 결정합니다. 동기회로는 마치 비교기(Comparator)처럼 작동하는데 비교기의 한쪽에 기울기와 전압레벨을 설정한 후, 동기신호가 설정값과 일치하면 오실로스코프는 동기를 발생합니다. 기울기 조정은 신호의 상승부나 하강부의 어느곳을 동기점으로 이용할 것인가를 결정합니다. 상승부를 양 (+)기울기, 하강부를 음(-)기울기라고 합니다. 레벨 조정은 경사면 어느 부분에서 동기점을 발생시킬 것인지 결정하는 기능입니다. 1-4-2 동기 신호원(Source)> 오실로스코프가 측정하는 신호에 반드시 동기가 함께 필요한 것은 아닙니다. 다음은 동기를 할 수 있는 여러 신호원들입니다. 어떠한 입력채널 입력 채널을 통해 들어온 신호가 아닌 다른 외부 소스 전원선 신호 오실로스코프에 의해 내부에서 발생된 신호 일반적으로 대부분은 화면상에 나타나는 채널의 신호를 동기로 설정합니다. 그리고 오실로스코프는 파형의 표시 여부에 관계없이 다른 동기신호를 사용할 수 있습니다. 그러므로 채널2가 화면에 표시될 때 채널 1을 동기 신호원으로 하는 등의 무의식적인 행동을 하지 않도록 조심해야 합니다. 1-4-3 동기 모드(Mode) 동기 모드는 동기를 검출하지 못했을 때 오실로스코프가 파형을 그릴지의 여부를 결정합니다. 일반적으로 정상(Normal)과 자동(Auto)모드가 있습니다. 정상모드에서 오실로스코프는 신호가 동기점에 이르면 스위프를 해주고, 그렇지 않으면 (아날로그 오실로스코프에서) 화면에 파형이 나타나지 않거나,(디지탈 오실로스코프에서)가장 마지막에 잡힌 파형이 화면에 고정되어 버립니다. 그러므로 정상 모드는 레벨 설정을 정확히 하지 않으면 처음에 신호를 볼 수 없는 혼란에 빠질수도 있습니다. 그러나 자동 모드는 동기가 없어도 오실로스코프가 스위프를 하는데, 현재 신호가 없다면 오실로스코프내의 타이머가 동기를 시켜 스위프를 합니다. 자동 모드는 신호가 작은 전압으로 떨어져도 화면상에서 사라지지 않도록 해주며, 또한 여러 종류의 신호들을 볼 때 사용하는 가장 좋은 모드이고, 매번 동기를 맞추지 않아도 되므로 번거롭지 않습니다. 실제적으로는 아마 이 두 모드를 모두 사용할 것입니다. 왜냐하면 정상 모드는 좀 더 다양하며, 자동 모드는 많은 조정이 필요하지 않기 때문입니다. 싱글 스위프나 비데오 신호의 동기, 동기 레벨을 자동적으로 맞추기 위해서 특별한 모드를 가진 오실로스코프도 있습니다. 1-4-4 동기 결합(Coupling) 수직 시스템에서 AC, DC 결합을 선택할 수 있는 것과 같이 동기 신호에 있어서도 AC, DC 결합이 있습니다. AC, DC 결합뿐만 아니라 고주파 차단(HF Rejection). 저주파 차단, 노이즈 차단등-이 오실로스코프에 있습니다. 이러한 특별한 선택 기능들은 잡음을 신호로부터 제거하여 동기가 잘 되도록 하는데에 사용됩니다. 1-4-5 동기 홀드오프(Holdoff) 때로는 오실로스코프가 신호의 정확한 부분에서 동기를 잡으려면 높은 기술을 필요로 합니다. 그래서 많은 오실로스코프에는 이 작업을 좀더 쉽게하기 위하여 특별한 기능이 있습니다. 그 중 동기 홀드오프는 오실로스코프가 일정 시간동안 트리거를 하지 않도록 조절하는 기능입니다. 이것은 복잡한 파형을 동기할 때 유용한 것으로 오실로스코프는 첫 번째 적당한 동기 점에서만 동기를 하게 됩니다. 1-5 디지털 오실로스코프의 파형 포착 디지털 오실로스코프는 포착 시스템에 있는 기능으로서 다양한 형태로 파형을 처리합니다. 디지털 오실로스코프에 있는 포착 기능들을 알아보도록 하겠습니다. 1-5-1 포착 모드 포착 모드는 샘플점들에서 파형점들을 어떻게 만들어 줄 것인가를 제어하는 것입니다. 앞에서 설명한 것처럼 샘플점들은 ADC에서 바로 나온 디지털 값입니다. 샘플 점 사이의 시간을 샘플간격(Interval)이라 하며, 파형점들은 메모리에 저장된 디지털 값이고 파형의 형태로 화면에 표시됩니다. 파형점 사이의 시간 차이를 파형 간격이라 하며, 샘플 간격과 파형 간격이 같을 수도 있지만, 똑같은 것이 필요한 것은 아닙니다. 이 사실로서 순서적으로 포착된 여러개의 샘플점들로부터 한 개의 파형점을 만드는 여러 가지 다른 포착 모드가 존재하는 것입니다. 또한 파형점들은 여러번 포착해서 잡히는 샘플점의 합성으로도 만들어 집니다. 가장 일반적으로 사용되는 포착 모드는 다음과 같습니다.  샘플(Sample) 모드: 이것은 가장 간단한 포착 모드로서 오실로스코프는 각 파형 간격동안 한 개의 샘플점을 잡아서 파형점을 형성합니다. 피크 디텍트(Peak Detect) 모드: 이 모드에서 오실로스코프는 두 개의 파형 간격동안 잡은 최대, 최소값의 샘플점을 저장한 후, 이 샘플들은 두 개의 일치하는 파형점으로서 이용됩니다. 피크 디텍트 모드가 있는 오실로스코프는 시간축이 느리게 설정된 경우에라도(이 때는 파형 간격이 길다.)빠른 샘플율로 ADC가 작동합니다. 따라서 디지털 오실로스코프는 샘플 모드에서도 파형점 사이의 변화가 빠른 신호를 잡을 수 있습니다. 피크 디텍트 모드는 시간 간격이 넓게 벌어져 있는 좁은 폭의 펄스들을 보는데 특히 유용하게 쓰입니다. 고분해능(Hi Resolution) 모드: 피크 디텍트와 같이 고분해능 모드는 ADC가 설정된 시간축보다 더 빠르게 샘플링하는 경우인데, 이 경우에 한 파형 간격에서 샘플된 많은 샘플들은 평균화하여 하나의 파형점을 만듭니다. 그 결과 잡음이 줄고 저속 신호에서 분해능이 증가하는 것입니다. 엔빌로프(Envelope) 모드: 엔빌로프 모드는 피크 디텍트 모드와 비슷하지만, 이 모드에서는 여러번의 획득으로 잡은 최대,최소값의 파형점들을 조합해서 파형을 형성하므로 시간에 따라 변화하는 최소/최대치를 보여줍니다. 피크 디텍트 모드에서는 일반적으로 조합되어 엔빌로프 파형으로 만들어진 레코드를 이용합니다. 평균치(Average) 모드: 평균치 모드에서는 샘플 모드에서처럼 각 파형 간격마다 한 개의 샘플점을 저장합니다. 그러나 계속되는 파형 포착동안 파형점들은 서로 평균이 되어 최종적으로 얻어진 파형을 화면에 디스플레이하는 것입니다. 평균치 모드는 대역복의 손실없이 잡음을 줄이지만, 계속 반복되는 신호가 필요합니다. 1-5-2 포착 시스템의 시작과 멈춤 디지털 오실로스코프의 가장 큰 잇점중의 하나가 파형을 저장한 후 나중에 관찰할 수 있는 것입니다. 이것을 하기 위하여 일반적으로 전면판에 하나 또는 그 이상의 버튼으로 포착 시스템을 작동시켜 필요할 때 파형을 분석할 수 있습니다. 또한 오실로스코프가 자동적으로 한번의 포착을 완료한 후나 레코드가 엔빌로프나 평균치 파형으로 바뀐후에 멈추게 하고 싶을 때에 사용할 수 있습니다. 이러한 특징은 일반적으로 싱글 스위프나 싱글 시퀀스라 하며 다른 포착 제어나 동기 제어에 일반적으로 있는 것입니다. 1-5-3 샘플링 방법 앞서 설명했듯이 디지털 오실로스코프에서는 실시간 샘플링과 등가시간 샘플링을 사용할 수 있으며, 신호를 잡기 위해 어떤 방법을 사용할 것이지 선택하게 됩니다. 이 선택은 시간축을 늦게 잡았을 때는 차이점이 없습니다. 그러나 ADC가 한번에 신호의 파형점을 충분이 레코드에 채울 수 있을만큼 빠르게 샘플링할 수 없는 경우에만 영향이 있습니다. 1-5-4 그외 기능들 이제까지 알아두어야 할 가장 기본적인 제어 기능들에 대해 설명했습니다. 그러나 이 외에도 다양한 기능들이 오실로스코프에 있을 수 있습니다. 그러한 것중 몇 가지는 다음과 같은 것입니다. 측정 커서 수학적 조작이나 데이터 입력을 위한 키패드(Key pad) 프린트 기능 오실로스코프를 컴퓨터에 연결시키는 인터페이스 기타 다른 기능들은 각각의 오실로스코프 설명서를 참조하시기 바랍니다.

 

여기에서는 기본적인 측정 기술에 대해 설명하고 있습니다. 가장 기초적인 측정은 시간과 전압이며, 다른 모든 측정들은 이 두 개의 기본적인 측정에 기초를 두고 있습니다. 여기에서는 오실로스코프 화면상에 나타난 파형으로부터 측정값을 얻는 방법을 설명하고 있습니다. 많은 디지털 오실로스코프는 이런 측정들을 자동적으로 할 수 있는 내부 소프트웨어가 있습니다. 그리고 수동 측정법을 알고 있으면 디지털 오실로스코프의 자동 측정법을 이해하는 데에 많은 도움이 될 것입니다.

1-1 화면 오실로스코프 화면을 보면 화면상에 눈금표시가 되어있습니다. 수직과 수평선에서 주 눈금이 보통 8칸 X 10칸으로 구성되어 있습니다. 오실로스코프에서 표시(Volts/div 및 Sec/div)하는 것은 항상 주 눈금을 나타냅니다. 수직, 수평축 중앙에 있는 선에는 작은 눈금 표시가 있으며 이것을 보조 눈금이라 합니다. 많은 오실로스코프들이 수직 눈금당 전압 및 수평 눈금당 시간을 화면에 표시하여 줍니다. 또한 상승시간 측정을 돕기위해 눈금상에 0%, 10%, 90%, 100% 같은 표시가 되어 있습니다. 1-2 전압(Voltage) 측정 전압은 회로상에서 두 점사이에 전위차의 양으로서 볼트로 표시합니다. 일반적으로 이점들중 하나는 접지이지만 항상 그렇지는 않습니다. 전압은 또한 신호의 최고치와 최저치(Peak to Peak)사이가 측정되기 때문에, 어떤 전압을 의미하는지 확실히 하는 것이 좋습니다. 오실로스코프는 기본적으로 전압측정 계기입니다. 일단 전압을 측정하게 되면 다른 특성의 값들은 계산에 의해 얻을 수 있습니다. 즉 예를 들면 오옴의 법칙(Ohm's Law)으로부터 두점 사이의 전압은 저항에 전류값을 곱한 값으로 나타낼 수 있는 것입니다. 그리고 어떤 두 개의 값만 있으면 나머지 하나는 계산에 의해 구해집니다. 또 다른 하나는 전력 공식이며, 이것은 직류신호의 전류와 전압을 곱한 것입니다. 교류에서는 계산이 좀더 복잡하지만, 전압측정은 다른 값들을 측정하기 위한 첫 번째 과정입니다. 오옴의 법칙:        전압=전류 X 저항        전류=전압 / 저항        저항=전압 / 전류 전력 공식:        전력=전압 X 전류 오실로스코프에서의 전압 측정은 수직축 감도에 칸 수를 곱해서 얻을 수 있습니다. 측정할 때는 화면에 나타나는 신호가 가능한 수직축 전체에 나타나게 조정한 후 중앙의 작은 눈금에서 측정하는 것이 좀더 정확하게 전압 측정이 가능합니다. 많은 오실로스코프들이 눈금상에서 계산할 필요없이 스크린상에서 자동적으로 파형의 측정값들을 확인할 수 있는 커서가 있습니다. 기본적으로 화면사에서 이동 가능한 커서로서, 전압 측정을 위한 수평선과 시간 측정을 위한 수직선이 각각 두 개씩 있습니다. 그래서 커서가 위치하는 곳에서의 전압이나 시간을 표시해 주는 것입니다. 1-3 시간 및 주파수(Time & Frequency) 측정 오실로스코의 수평축 시간 간격을 사용해서 파형의 시간에 관한 사항들을 측정할 수 있습니다.이 측정에는 주기, 펄스폭, 펄스의 타이밍등이 포함됩니다. 주파수는 주기의 역수이기 때문에 주기를 알면 역수를 취해 주파수도 구할 수 있습니다. 전압 측정과 마찬가지로 시간 측정도 가능한 화면의 넓은 부분에 파형이 놓이도록 해서 측정하고, 또 중앙의 수평눈금에 있는 작은 눈금을 사용해서 측정하면 더 정확한 측정을 할 수 있습니다. 1-4 펄스 및 상승시간(Pulse & Rise Time) 측정 많은 응용분야에서, 펄스의 모양이 중요합니다. 펄스의 찌그러짐은 디지털 회로에서 오동작의 원인이 되며, 그리고 펄스열에서는 펄스의 타이밍이 중요합니다. 표준 펄스측정에는 펄스폭과 펄스의 상승시간을 측정하는 것이 있습니다. 상승시간의 펄스가 저전압에서 고전압으로 바뀌는데 걸리는 시간으로 일반적으로 펄스 전체 전압의 10%에서 90%까지로 측정합니다. 이것은 펄스의 모서리에서 발생하는 불규칙한 변화를 측정시 제외한 것으로서 대부분의 오실로스코프가 화면상에 10%와 90%의 표시가 있는 것도 이런 이유에서입니다. 그리고 펄스폭은 펄스가 저전압에서 고전압으로 된 후 다시 저전압으로 될 때까지의 시간입니다. 보통 전체 전압의 50% 지점에서 측정하며, 펄스 측정시에는 때때로 미세 동기 조정을 필요로 합니다. 그러기 위해서는 앞서 설명한 동기 홀드오프와 디지털 오실로스코프에서 프리트리거를 설정하는 방법등을 알아야 합니다.수평확대는 펄스를 측정하는 또 다른 기능이며, 빠르게 변하는 펄스의 미세한 부분도 자세히 측정할 수 있습니다. 1-5 위상차(Phase Shift) 측정 수평 제어부에 있는 XY 모드는 수평축이 시간축 대신에 입력 신호를 나타냅니다.(일부 디지털 오실로스코프는 디스플레이 모드에서 이 기능을 선택할 수 있습니다.) 이 모드를 동작시키면 위상 측정 화면으로 바뀝니다. 파형의 위상은 한 사이클의 시작에서 다음 사이클이 시작할 때까지의 시간이며 각도로 측정됩니다. 위상차는 두 개의 똑같은 주기적인 신호에서 단지 시간차이를 나타내는 것입니다. 위상차를 측정하는 다른 방법은 XY 모드를 사용하는 것입니다. 이것은 신호 하나를 통상 사용하는 것처럼 수직부로 입력하고, 또 다른 신호는 수펑부로 입력합니다. (이 방법은 두 신호가 모두 정현파일때만 사용 가능합니다.) 이런 화면 설정을 X,Y축이 모두 전압이 되므로 XY 모드라 합니다. XY모드 설정으로 나오는 파형을 리사쥬 도형(프랑스 물리학자 Jules Antoine Lissajous에서 따온 것으로 LEE-sa-zhoo로 발음됩니다)이라 합니다. 이 도형으로부터 두 신호의 위상차, 주파수 비를 알 수 있습니다.

 

알파벳 순으로 오실로스코프에 대한 전문 용어가 정리 되어 있습니다.기술용어에 대해 잘 모르시면 이곳을 살펴보세요!

AC (Alternating Current : 교류) 전압이나 전류가 시간에 따라 반복형태로 변화하는 신호 ADC (Analog-to-Digital Converter : 변환기) 디지털 전자 부품으로서 전기적 신호를 개별 2진값으로 변환시키는 소자 Alternate Mode (교번 모드) 오실로스코프에서 사용되는 화면표시 기법으로 한 채널을 완전히 그린 후 다른 채널을 그리는 방법 Amplitude (진폭) 양의 크기 또는 신호의 세기, 전자분야에서는 일반적으로 전압이나 전력을 나타냅니다. Attenuation (감쇠) 신호의 전압이 한 점에서 다른점으로 전송시 감쇠되는 것 Averaging (평균화) 디지털 오실로스코프에서 사용되는 신호처리 기법으로서 신호의 잡음을 감쇠시켜줍니다. Bandwidth (대역폭) 주파수 범위 CRT (Cathod-Ray Tube) 전자빔이 형광면에 초점이 맞추어져 있는 전자관으로서 상하 좌우로 위치 이동이 가능하고, 가시적인 그림을 만들기 위한 휘도 조절이 가능합니다. CHOP Mode (촙모드) 오실로스코프에서 사용되는 화면 표시 기법으로 각 채널의 그림을 조금씩 그려주므로 하나이상의 파형을 화면상에 동시에 그려줄 수 있습니다. Circuit Loading (부하효과) 프로브나 오실로스코프를 이용하여 테스트할 때 무의식적인 상호 작용으로 인하여 신호가 찌그러지는 현상 Compensation (보상,보정) 10X 프로브에서 프로브와 오실로스코프의 캐퍼시턴스 용량을 맞춰주기 위한 조정 Coupling (결합) 2개의 회로를 서로 연결하는 방법. 회로를 전선으로 직접 연결하는 것이 직류결합:콘덴서를 이용하거나 트랜스포머를 이용하는 것이 간접(또는 교류)결합입니다. Cursor (커서) 화면상의 마커로서 파형에 맞춰 정확한 측정을 할 수 있습니다. DC (Direct Current: 직류) 일정한 전압 및 전류 신호 Division (칸) 오실로스코프의 CRT눈금상에 측정을 돕기위하여 그려진 표시 Earth Ground (대지 접지) 큰 전류를 대지로 분산시키기 위한 도체 단자 Envelope (엔빌로프) 여러번 반복되는 과정에서 신호의 최소,최대치를 추출,획득하는 방법 Equivalent-Time Sampling (등가 시간 샘플링) 샘플링 방법중의 하나로서 반복되는 신호에서 매번 반복될 때마다 신호의 일부분을 추출하여 파형을 완성시키는 방법 Focus (촛점) CRT의 전자빔이 화면상에 선명하게 나타나도록 조정하는 오실로스코프의 조정 단자 Frequency (주파수) 1초에 반복되는 신호의 횟수(Cycles/sec). 단위는 헤르츠(Hz). 주파수는 1/주기입니다. Gigahertz (기가헤르츠:GHz) 1,000,000,000 Hertz : 주파수 단위 Glitch (글리치) 회로내에서의 간헐적인 불량 신호 Graticule (눈금) 화면상의 그려진 눈금 Ground (접지) 1.전기회로나 계기에서 대지로 연결하여 기준 전압레벨(0V)을 형성, 유지하기 위한 단자 연결 2.회로내의 기준 전압점 Hertz (헤르츠:Hz) 1초에 하나의 사이클. 주파수 단위 Kilohertz (킬로헤르츠:KHz) 1000 Hz. 주파수 단위 Interpolation (인터폴레이션, 보간법) 빠른 신호가 몇 개의 샘플점으로도 비슷하게 보일 수 있도록 점들을 연결하는 신호처리기법 Megahertz (메가헤르츠, MHz) 1,000,000 Hertz, 주파수 단위 Megasamples per second (MS/sec) 샘플율의 단위로서 1초에 백만번의 샘플을 잡는 것입니다. Microsecond (Ms) 0.000001초와 동일한 시간 단위 Millisecond (ms) 0.001초와 동일한 시간 단위 Nanosecond (ns) 0.000000001초와 동일한 시간 단위 Noise 회로내에서 불필요한 전압이나 전류 Osilloscope 시간에 따른 전압의 변화를 보여주는 계기, 오실로스코프라는 단어는 오실로스코프를 이용하여 발진하는 전압을 측정하므로, "Osillate"로부터 파생되었습니다. Peak (최대치, Vp) 기준점 0에서부터 최고점까지의 전압 범위 Peak-to-Peak (첨두치, Vp-p) 기준점 0에서부터 최고점까지의 전압 범위 Peak Detection (최대치 검출) 디지털 오실로스코프의 포착 모드중 하나로서 신호의 양극단을 볼 수 있습니다. Period (주기) 파형이 하나의 완전한 사이클을 형성할 때까지 걸리는 시간, 주기는 1/주파수입니다. Phase (위상) 사이클이 시작하여 다음 사이클을 시작할 때까지 통과하는 동안의 시간이 양으로서 각도로 표시합니다. Probe (프로브) 오실로스코프의 입력소자. 일반적으로 회로내의 부품과 진기적으로 접촉시키기 위하여 금속탐침, 오실로스코프로 신호를 전송하기 위한 케이블로 구성되어 있습니다.   Pulse (펄스) 빠른 상승부, 일정폭 및 빠른 하강부를 갖고 있는 일반적인 파형 형태 RMS (실효치) Root Mean Square Real-Time Sampling (실시간 샘플링) 샘플링의 한 방법으로서 신호가 나타났을 때 가능한 많은 샘플을 추출하는 방법 Record Length (저장길이) 신호를 기록, 완성하는데 이용된 파형점들의 개수 Rise Time 펄스가 상승부의 최저치에서 최고치로 올라가는데 걸리는 시간 (일반적ㅇ로 이 값의 10%에서 90%까지로 측정합니다.) Sample Point (샘플점) ADC에서 나온 그대로의 데이터로 파형점을 계산할 때 이용됩니다. Screen (화면) CRT의 표면으로 시각적인 패턴이 만들어집니다. 즉 화면 영역입니다. Signal Generator (신호 발생기) 회로에 신호를 공급해 주는 측정기, 회로의 출력은 오실로스코프에서 읽을 수 있습니다. Sine Wave (정현파) 수학적으로 정의된 일반적인 파형 형태. Single Shot (단발 신호) 한번만 나타나는 신호 (과도 현상이라고도 합니다.) Single Sweep (한번 스위프) 동기 모드의 하나로서 신호를 한번만 그리고 멈추는 방법. Slope (기울기) 그래프나 오실로스코프의 화면에서 수평 거리에 대한 수직 길이의 비율. 양의 기울기는 왼쪽에서 오른쪽으로 높아지는 것이며, 음의 기울기는 왼쪽에서 오른쪽으로 내려가는 것입니다. Square Wave (구형파) 구형 펄스가 반복되는 파형 형태. Sweep (스위프) CRT 화면을 왼쪽에서 오른쪽으로부터 전자빔이 수평으로 가로질러 지나가는 것. Sweep Speed (스위프 속도) 시간축 (Timebase)과 같습니다. Trace (휘선) 진자빔의 이동에 의하여 CRT에 나타나는 가시적인 선. Transformer (변환기) 소리, 압력, 인장 또는 빛의 세기등과 같은 물리량을 전기 신호로 변화하여 주는 소자. Transient (과도 현상) 한번만 발생되는 신호 (또한 단발 현상이라고도 합니다.) Trigger (동기) 오실로스코프에서 수평스위프를 시작시키는 회로로서 파형의 시작점을 결정합니다. Trigger holdoff (동기 홀드오프) 파형이 끝난 후 임의 시간동안 동기 레벨을 기다리도록 동기 회로를 정지시키는 조정 Trigger Level (동기 레벨) 동기 회로에서 스위프를 구동시키기 전에 동기 신호가 반드시 도달해야 하는 전압 레벨 Volt (볼트) 전위차의 단위 Voltage (전압) 두 지점간의 전위차. 볼트로 표시합니다. Wave form (파형) 시간에 따라 변화하는 전압의 그래프적인 표현. Waveform Point (파형점) 시간의 한 점에서 신호의 전압을 나타내느 디지털 값. 파형점은 샘플점에서 계산된 후 메모리에 저장됩니다. Z-Axis (Z축) 오실로스코프에서 전자빔의 밝기를 조절하는 신호축