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  • 오실로스코프에 대한 정보


  • ◈ 오실로스코프 용어해설...
    ◈ 오실로스코프(Oscilloscope) VS 스펙트럼 아날라이저(Spectrum Analyzer)
    ◈ SDS 200 & SDS 200A 비교표...

    ◈ 오실로스코프 용어해설...
    ▷ 주파수 대역
    오실로스코프 사양에 기재되어 있는 주파수대역이란, 정현파를 입력한 경우에 표시되는 진폭이 3dB 지하한 (약 70%)부분의 주파수를 나타낸다.
    ▷ 상승시간(Rsing Time)
    오실로스코프에 이상적인 계단파형을 입력한 경우 관면표시는 그림과 같이 둔화된 파형이 된다. 진폭이 10%에서 90%로 이동하는 시간이다.
    ▷ 동상입력 제거비
    차동 입력형 오실로스코프에 있어서 양쪽 입력단자에 똑같이 가해진 전압성분이 어떤 비율로 표시되는지를 dB로 나타낸다. 예를 들어 -60dB이라면 1/1000를 의미한다.
    ▷ 채널간 Isolation
    다른 입력채널간에 한쪽의 입력채널에 신호를 인가한 경우 다른 쪽 채널에 어느 정도로 신호가 누설되어 측정되어 측정되는가를 나타내는 수치로 dB로 표시한다.
    ▷ 입력 커플링(Input Coupling)
    입력단자에 입력한 신호를 오실로스코프의 수직축 회로와 결합시킨 회로를 입력 커플링이라 한다.
    - AC : 대용량 콘덴서를 통해 결합한다. 직류 성분이 Cut 된다.
    - DC : 직접입력신호를 수직축회로에 통해서 결합한다.
    - GND : 수직축 회로를 GND에 접속한다. 0V의 표시 line을 눈금에 맞추는데 사용한다.

    ▷ 입력 DC OFFSET
    피측정 신호에 항상 일정한 직류성분이 포함되어 있을 경우, 직류성분이 교류성분에 비해 비교적 클때 직류성분을 완전히 제거하고 교류성분만을 확대해서 상세하게 관측할 수 있도록 측정기 내부의 입력 아날로그 회로에서 설정된 직류전압을 발생시켜 입력신호에서 빼고 측정기의 측정범위를 넓혀서 관측할 수 있도록 한 것.
    ▷ 수직축 확도
    직류신호를 입력했을때 커서로 읽어 낸 값의 확도를 말한다.
    ▷ 수직축 감도(Vertical Sensitivity)
    화면상의 수직축 격자의 한 눈금본에 해당하는 최소입력전압을 말한다. Volt/div. 표시
    ▷ 잔류 Nosie Level
    오실로스코프의 입력 connector에 규정된 동단기를 접속했을 때(즉, zero 입력일 때), 화면상에 표시된 기기 내부가 원인이 되어 발생하는 잡음의 양을 말한다. 일반적으로 조건을 규정하여 화면상에 나타나는 잡음의 양을 p-p(peak to peak) 또는 rms로 나타낸다.
    ▷ 채널간 스큐(신호지연)
    입력채널간에 동시에 같은 신호를 입력한 경우, 이상적인 회로라면 채널간에 신호지연이 발생하지 않지만 일반적으로 회로의 특성에 따라 차이가 난다. 이 차이를 채널간 신호지연이라고하며 시간(ns, ps)으로 나타낸다.
    ▷ JITTER
    일반적으로는 반복신호의 평균주기를 기준으로 한 진동을 의미한다. 오실로스코프의 경우는 외부 트리거신호와 그것에 동기한 입력신호에 전혀 진동이 없다고 가정했을때, 양 신호를 가하여 화면상에 나타나는 진동의 양을 시간의 rms값으로 규정한다. 실제로는 평가용 신호의 영향을 무시할 수 있는 조건을 설정해 평가한다.
    ▷ 최대 입력전압
    오실로스코프의 입력단자에 입력할 수 있는 전압의 최대치를 최대 입력전압이라고 한다. 이 전압치 이상의 전압을 입력하면 오작동할 뿐만 아니라 입력 회로가 파손 될 수도 있다. 또한 최대 입력전압은 주파수 특성을 가져 높은 주파수 성분에서는 최대 입력전압치가 낮아진다. 최대 입력전압은 DC+AC peak로 규정한다.
    ▷ 입력 임피던스(Input Impedance)
    오실로스코프의 입력단자에서 본 임피던스를 입력임피던스라고 부른다. 오실로스코프에서 일반적인 임피던스 값은 1㏁의 입력저항과 등가적으로 10~30pF정도의 콘덴서가 입력단자와 GND의 사이에 결합된 형태이다.
    ▷ VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)
    회로상의 특성 임피던스와 부하의 임피던스가 동일하지 않은(부정합) 경우, 전원으로부터의 전압, 전류파는 부하단에 있어서 그 일부가 반사되어 돌아온다. 따라서 선로상에서는 입사파와 반사파가 동시에 존재하며 또한 서로 간섭하기 때문에 마치 전원을 향해 나아가는 진행파와 진행하지 않고 머물러 있는 정지파의 2종류의 팍 있는 것처럼 보인다. 전압 정지파의 선로상에서의 최대치를 Vmax, 최소치를 Vmin이라고 하면 전압 정지파비(VSWR)는 VSWR = |Vmax| / |Vmin|로 정의 된다. 부하단에서 완전히 정합하고 있는 경우는 VSWR = 1이 되고, 부정합인 경우는 VSWR > 1이 된다.
    ▷ 시간축 확도
    화면상에서 관측되는 시간폭의 순수한 시간폭에 대한 확도를 말한다.
    ▷ 소인시간(Sweep time)
    유효면 내에 있어서의 단위길이를 휘점이 이동하는 시간을 말한다. Sweep 속도로서 표시할 때는 유효면 내에서 단위시간에 휘점이 이동하는 길이를 말한다.
    ▷ 지연 시간(Delay time)
    Sweep 개시를 지연시키는 시간의 최대치를 말한다. Pretrigger 시에는 앞당길 수 있는 최대시간이 된다.
    ▷ 외부 time base 입력
    Time Base(Clock)는 보통 내부에서 발생시켜 A-D변환기 등에 입력하지만 외부 time base를 직접 A-D변환기등에 입력해서 측정할 수 있다.
    ▷ 실효 Storage 주파수 대역
    디지털 오실로스코프의 경우에는 실효적인 주파수대역을 표시하는것. 단발파형 관측인 경우에는 Sampling rate를 fs로 했을 때 실효 storage 주파수 대역은 fs/2.5가 된다. 반복파형 관측인 경우 등가 시간 sampling을 사용하기 때문에 입력앰프나 sampling/hold 회로의 특성으로 실효 storage 주파수가 결정된다.
    ▷ 최고 sampling Rate
    Sampling 가능한 최대 속도를 말한다. S/s(1초당 sampling수)로 나타낸다.
    ▷ 수직축 분해능(Vertical Resolution)
    디지털 오실로스코프인 경우는 수직축을 얼마만큼 섬세하게 표시할 수 있는가를 가리킨다. Bit수 또는 수직축의 격자 1눈금당의 분해수(LSB/div.)로 나타낸다.
    ▷ 트리거 모드(Trigger Mode)
    • Free : 트리거신호에 관계없이 항상 파형을 읽어들여 표시한다. 항상 Free run 상태가 된다.
    • Auto : 트리거신호가 일정시간 내 (time out 시간이라고 한다)에 발생하고 있는 경우는 트리거신호에 동기하여 파형을 표시하고 time out 시간 후는 자동으로 파형을 읽어 표시한다. time out 시간은 50~100ms이다. auto mode를 사용할 때는 time out 시간 이상의 주기를 가진 파형은 관측할 수 없기 때문에 normal mode로 측정한다.
    • Normal : 트리거신호가 있을 경우에만 파형을 읽어 표시한다. 따라서 트리거신호가 없는 경우에는 아무것도 표시하지 않는다.
    • Singe : normal mode와 같이 트리거신호가 있을 경우에만 파형을 읽어들여 표시한다. 그러나 트리거 신호를 받아들이는 것은 한 번 뿐이다.
    ▷ 트리거 커플링(Trigger Coupling)
    • DC 결합 : trigger source 신호의 DC level에서 트리거를 건다. DC level이 변동할 경우 트리거가 걸리기 어려워진다.
    • AC 결합 : 트리거 소스의 신호를 대용량 콘덴서를 통하여 트리거회로에 결합한다. AC 결합시에는 DC 성분이 cut되기 때문에 트리거 레벨을 0V로 하고 입력신호에 충분한 진폭이 있으면 반드시 트리거가 걸린다.
    • HF-REJ : 대용량 콘덴서와 저항을 매개로 하여 트리거회로에 결합한다. 입력신호의 고주파성분을 제거하여 트리거회로에 입력한다.
    ▷ 트리거 감도(Trigger Sensitivity)
    오실로스코프의 트리거가 걸리는데 필요한 최소한의 입력신호를 트리거 감도라고 한다. 예를 들어 트리거 감도가 0.1div.라는 것은 범위(range)가 1V/div일때 트리거 감도는 0.1V라는 의미이다.
    ▷ 트리거 분해능(Trigger Resolution)
    트리거가 걸렸을 때의 트리거 레벨 분해능을 말한다. 예를 들어 트리거 분해능 0.1div라는 것은 범위(range)가 1V/div일때 트리거 분해능은 100mV임을 나타낸다.
    ▷ 트리거 기울기(Trigger Slope)
    Trigger Slope에는 상승(rise), 하강(fall), 양쪽(Both)가 있다. 이 중에서 Both는 상승과 하강 양쪽에서 트리거가 걸리기 때문에 단발파형 등을 관측할 때 Trigger Slope를 어느 쪽으로 설정해야 하는지 모를 때에 사용한다.
    ▷ Trigger Hysteresis
    노이즈(noise)가 큰 반복파형을 측정하면 노이즈의 영향으로 트리거 레벨과 파형의 동기가 잘 얻어지지 않고 지터(jitter)가 일어난다. 이러한 경우 hysteresis를 설정한다. trigger hysteresis는 hysteresis로 설정한 대역 내를 파형이 전부 횡단하지 않으면 트리거신호를 발생하지 않기 때문에 안정된 트리거가 걸린다.
    ▷ 최소 지연시간
    샘플링 오실로스코프에 있어서 최소의 시간축 범위(range)에서의 외부 트리거입력 포인트에서 입력신호의 화면에 표시되는 최초 포인트의 시간간격을 ps로 규정한다. sequential sampling 때문에 이 시점 이전의 파형은 관측 불가능하다. 0이 이상적이지만 트리거회로의 동작 시간 지연으로 간주되므로 0으로는 할 수 없다.
    ▷ 트리거 지연(Trigger Delay)
    트리거 지연(trigger delay)는 메모리 상의 트리거 위치를 설정한다. 메모리에 기억되어 있는 파형데이터로서 트리거 포인트 이전의 데이터를 프리 트리거(pre-trigger), 이후의 데이터를 포스트 트리거(post trigger)라고 한다. 통상 화면상에 메모리 길이 전체의 데이터를 표시하기 때문에 트리거 포인트 마크(trigger point mark)의 좌측의 데이터는 프리 트리거(pre-trigger), 우측의 데이터는 포스트 트리거(post trigger)가 된다. 트리거 지연(trigger delay)을 변경하여 post와 pre trigger의 데이터량을 변화시킬 수 있다. 트리거 지연(trigger delay)에 의해 pre trigger를 메모리 길이에 대해 0~100%까지 설정할 수 있다.
    ▷ Sample / Hold : S/H
    A-D 변환을 실행함에 있어서는 어떤 변환시간(Aperture time)을 필요로 하며 이 변환시간 이내에 아날로그 신호가 bit size 이상으로 변화한 경우에는 aperture 오차가 생긴다. sample/hold 회로는 이것을 방지하기 위한 것으로 앰프, 스위치, 콘덴서등을 조합시킨 회로를 사용한다. A-D변환기는 hold 시간의 출력이 안정된 곳에서 실행시킨다.
    ▷ 병렬형 A-D 변환기
    이 A-D 변환기에서는 N Bit의 분해능을 얻는데에 2n개의 비교기를 사용한다. 기준 전압과 직렬 저항 망에 의해 모든 양자화 레벨에 대응한 전압을 발생시키고 입력 전압과 비교기 군으로 한번에 비교시켜 그 결과를 부호화 회로에 의해 디지털 출력으로 변환한다. 한 번의 비교로 변환할 수 있기 때문에 고속화에 적합한 방식이며 sample hold회로가 불필요하다. 분해능을 높이려면 다수의 비교기가 필요하게 되어 고분해능화가 어렵다. 분해능 4~8 bit, 변환속도 ~2ns정도가 얻어지고 있다.
    ▷ Acquisition Memory
    A-D 변환기에서 출력된 파형데이터를 보존할 메모리를 시스템용 메모리등의 다른 메모리와 구별하기 위해 acquisition memory라 부른다.
    ▷ Update Rate
    디지털 오실로스코프에는 [파형취득, data처리, 표시]라는 과정을 반복하여 화면상에 표시하는 파형을 갱신한다. 이 갱신속도를 update rate라고 한다. update rate는 1초 동안 몇번 갱신되는가로 정의된다.
    ▷ Averaging
    입력 파형을 여러번 읽어 들여 각 sample point의 파형데이터를 합계하여 데이터 평균치를 구하는 것을 averaging이라 부른다. n번 읽어들인 데이터의 평균치를 구할 수 있다. averaging을 실행하면 그 파형에 포함되어 있는 반복신호는 평균화해도 값이 변하지 않지만 random noise 성분은 그 성질상 0에 가까워진다. 일반적으로 n번의 averaging으로 S/N비는 √n 배 향상된다.
    ▷ Smoothing
    smoothing은 변화가 심한 파형데이터의 미세한 변화를 무시하고 그 전체를 파악하기 쉽게하는 기능이다. 일반적으로 smoothing기능을 사용하면 일종의 저역통과 필터가 된다.
    ▷ Envelope 추출
    신호성분의 포락선(Envelope)을 추출하는 방법으로 2종류가 있다.
      1) time/div치에 관계없이 항상 높은 sampling 속도로 sampling하여 time/div치에 의한 구간의 최대, 최소치를 표시함으로써 envelope을 구한다.
      2) 파형 데이터로 hilbert함수를 사용하여 AM 변조파의 envelope을 구한다. hilbert 함수를 사용하면 AM 변조파형을 복조할 수 있다
    ▷ Glitch
    디지털 회로등에서 발생하는 수염모양의 가는 펄스를 가리킨다. 펄스폭이 10ns 전후로, 회로의 전파지연 시간차등에 의해 발생하는 것으로 오동작의 원인이 된다.
    ▷ TV 트리거
    복잡한 비디오(video) 신호는 보통의 레벨 트리거를 사용해서는 트리거를 걸 수 없다. 따라서 비디오 신호 전용 트리거 회로를 이용하여 트리거를 건다. 이 트리거 기능을 TV 트리거라고 한다. TV 트리거는 비디오 신호의 Line과 Field를 지정하여 간단히 Line 동기 신호에 동기시켜 관측할 수 있다.
    ▷ 파형 파라메터(Parameter)
    펄스파형의 여러가지 특성을 나타내는 것으로 크게 시간에 관한 것과 전압에 관한 것으로 나누어 진다. IEEE 규격으로 정의되어 있다.

    ▶ 오실로스코프(Oscilloscope) VS 스펙트럼 아날라이저(Spectrum Analyzer)
    스펙트럼 아날라이저(위) & 오실로스코프(아래)모든 전자파, 또한 모든 자연 현상은 시간이나 주파수 함수로 표현할 수 있다.
    오실로스코프의 기본 동작은 전기 신호 현상에 대한 시간 특성을 표시해 주는 것이고, 스펙트럼 아날라이저의 동작은 전기 신호 현상에 대한 주파수 특성을 나타내 준다.
    동일한 현상에 대한 2가지 표현 방법 즉, 오실로스코프의 시간 영역 표시(Time Domain)와 스펙트럼 아날라이저의 주파수 영역표시(Frequency Domain)은 상호 보완적인 것으로서, 각각 독립적인 것은 아니다.
    이들 중 어느 한가지를 알게 되면 수학적 계산이나 법칙을 이용하여 다른 것을 유도해 낼 수 있다.
    시간영역의 해석 방법과 주파수 영역의 해석 방법중 어느 것이 기본인가를 묻는다면, 이것은 대답하기가 매우 곤란하다.
    그러나 시간의 영속성을 생각하지 않는 우주는 상상할 수 없고, 시간은 자연 현상의 기본이며, 주파수 개념은 시간에서부터 유도해 낼 수 있다고 말할 수 있다.
    오실로스코프는 입력 신호를 증폭하여 바로 화면에 표시하도록 설계되어 있으나, 스펙트럼 아날라이저는 시간 영역의 입력 신호를 수학적 또는 다른 동작을 추가하여 주파수 영역의 특성을 얻도록 설계되어 있다.
    오실로스코프는 일반적으로 계통도(Black Diagram)에서 쉽게 이해가 되지만, 스펙트럼 아날라이저는 수학적 계산식이나 아날로그 동작에서 파생되어진 다양한 의미를 포함하여 구성되어 있으므로 이해가 쉽지 않다.
    오실로스코프의 시간 영역 표시는 수평축(X축)이 시간(Time)이고 수직축(Y축)이 진폭(Amplitude)이고, 스펙트럼 아날라이저의 주파수 영역 표시는 수평축(X축)이 주파수(Frequency)이고 수직축(Amplitude)이다.

    ◈ SDS 200 & SDS 200A 비교표

    Input

    SDS200

    SDS200A(NEW VERSION)

    Max. sample rate

    Realtime sampling: 100MS/s using one channel,

    50MS/s using two channels

    Equivalent sampling: 5GS/s

    Realtime sampling: 100MS/s using one channel,

    50MS/s using two channels

    Equivalent sampling: 5GS/s

    Channels

    2

    2

    Bandwidth

    200 MHz (-3dB)

    Single shot bandwidth:50MHz

    200 MHz (-3dB)

    Single shot bandwidth:50MHz

    20MHz bandwidth limiting function is available

    Vertical resolution

    9 bits/channel

    9 bits/channel

    Gain range

    10mV ~ 10V/div @ x1 probe

    (10mV, 20mV, 50mV, 100mV, 200mV, 500mV, 1V, 2V, 5V, 10V/div

    1,2,5 sequence)

    100mV ~ 100V/div @ x10 probe

    1V ~ 1000V/div @ x100 probe

    10V ~ 10kV/div @x1000 probe

    10mV ~ 10V/div @ x1 probe

    (10mV, 20mV, 50mV, 100mV, 200mV, 500mV, 1V, 2V, 5V, 10V/div

    1,2,5 sequence)

    100mV ~ 100V/div @ x10 probe

    1V ~ 1000V/div @ x100 probe

    10V ~ 10kV/div @x1000 probe

    Range

    8 divisions

    8 divisions

    Offset level

    +/-4 divisions

    +/-4 divisions

    Coupling

    AC, DC

    AC, DC, GND(S/W)

    Offset increments

    0.02 div

    0.02 div

    Impedance

    1M ohm

    1M ohm

    DC accuracy

    +/-3%

    +/-3%

    Input protection

    42Vpk (DC + peak AC < 10 kHz, without external attenuation)

    42Vpk (DC + peak AC < 10 kHz, without external attenuation)

    Display Mode

    Y-T, X-Y

    Y-T, X-Y

    Timebase

    SDS200

    SDS200A(NEW VERSION)

    Timebase range

    2ns/div  ~ 10s/div

    ( 2ns, 4ns, 10ns, 20ns, 40ns, 100ns, 200ns, 400ns, 1us,

    2us, 4us, 10us, 20us, 40us, 100us, 200us, 400us, 1ms,

    2ms, 4ms, 10ms, 20ms, 40ms, 100ms, 200ms, 400ms, 1s,

    2s, 4s, 10s /div  1-2-4 sequence)

    2ns/div  ~ 10s/div

    ( 2ns, 4ns, 10ns, 20ns, 40ns, 100ns, 200ns, 400ns, 1us,

    2us, 4us, 10us, 20us, 40us, 100us, 200us, 400us, 1ms,

    2ms, 4ms, 10ms, 20ms, 40ms, 100ms, 200ms, 400ms, 1s,

    2s, 4s, 10s /div  1-2-4 sequence)

    Acquisition mode

     

    Equivalent sampling: 2ns/div ~ 4us/div

    Realtime sampling: 10us/div ~ 400ms/div

    Roll mode: 1s/div ~ 10s/div

     

    Equivalent sampling: 2ns/div ~ 4us/div

    Realtime sampling: 10us/div ~ 400ms/div

    Roll mode: 1s/div ~ 10s/div

    Peak detection

    Range

    10 divisions

    10 divisions

    Pre/Post trigger

    0% ~ 1000%

    0% ~ 1000%

    Time resolution

    200ps

    200ps

    Buffer size

    10K samples

    10K ~ 512K samples

    Trigger

    SDS200

    SDS200A(NEW VERSION)

    Type

    Edge trigger: Rising edge, falling edge

    Logic trigger: AND, NAND, OR, NOR, XOR, XNOR

    Pulse trigger: Less than width, more than width (10ns ~ 167ms)

    Delay trigger: By event (1~16,777,215), by time (10ns ~ 167ms)

    Edge trigger: Rising edge, falling edge

    Pulse trigger: Less than width, more than width (10ns ~ 167ms)

    Delay trigger: By event (1~16,777,215), by time (1us ~ 167ms)

    Mode

    Auto, Normal and Single

    Auto, Normal and Single

    HF Rejection

    No

    Yes

    Autoset

    Yes

    Yes

    Range

    10 divisions

    10 divisions

    Trigger level

    +/-4 divisions

    +/-4 divisions

    Settabillity

    0.02 div increments

    0.02 div increments

    Math

    SDS200

    SDS200A(NEW VERSION)

    Measurements

    Vp-p, Vmax, Vmin, Vmean, Vrms, Vamp, Vhigh, Vlow, positive overshoot, negative overshoot, cycle mean, cycle rms, period, frequency, positive pulse width, negative pulse width, rise time (10%~90%), fall time (10%~90%), positive duty cycle, negative duty cycle

    Vp-p, Vmax, Vmin, Vmean, Vrms, Vamp, Vhigh, Vlow, positive overshoot, negative overshoot, cycle mean, cycle rms, period, frequency, positive pulse width, negative pulse width, rise time (10%~90%), fall time (10%~90%), positive duty cycle, negative duty cycle

    Cursor

    Time/frequency difference, voltage difference

    Frequency only in FFT mode

    Time/frequency difference, voltage difference

    Frequency only in FFT mode

    Math

    Addition, Subtraction, Multiplication, Division

    Addition, Subtraction, Multiplication, Division

    FFT

    Rectangular, Hanning, Hamming, Blackman Window

    Rectangular, Hanning, Hamming, Blackman Window

    Physical

    SDS200

    SDS200A(NEW VERSION)

    Interface

    Universal Serial Bus (USB)

    Universal Serial Bus (USB)

    Power

    No external power source required.

    Bus-powered from USB

    No external power source required.

    Bus-powered from USB

    Calibration Signal Ouput

    5V, 1kHz, Square Wave

    3V, 1kHz, Square Wave

    GND Ouput

    No

    Yes

    Dimensions

    5.1" x 4.4" x 1.5" (130 ´ 112 ´ 38mm)

    5.1" x 4.4" x 1.5" (130 ´ 112 ´ 38mm)

    Software

    SoftScope1.3.2

    SoftScope2.0

    Reference

    No

    Yes

    Cursor

    1Mode(Cross)

    3Mode(Cross, Vertical, Horizontal)

    Invert

    No

    Yes

    GND

    No

    Yes


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