오실로스코프

오실로스코프(Oscilloscope)는 파동과 같은 주기적인 진동(oscilation)를 시각적으로 보여주는(-scope) 장비다. 주로 전압변화를 보여준다. 제품마다 측정가능한 범위(전압 또는 주파수)가 다른데 고가일수록 정밀하고 더 높은 주파수 범위를 측정가능하다. 작게는 DSO138(<0.2MHz) 같은 저가형(3만원 미만) 부터 시작해서 텔레다인르크로이의 LabMaster 10-100Zi(100GHz) 같은 고가형(10억 원 이상) 같이 다양한 제품이 있다.

종류

• 아날로그 오실로스코프

  입력된 신호가 증폭 또는 감쇄되어 CRT에 표시된다. 앨리어싱이 없다는 장점이 있으나, 기능이 디지털 오실로스코프보다 떨어지는 등의 이유로 디지털 오실로스코프에 밀리는 중.

• 디지털 오실로스코프

  입력을 받아서 디지털로 변환해서 그걸 화면(주로 LCD)에 출력하는 방식, 이 변환하는 시간때문에 아날로그 대비 지연시간이 약간 있고, 샘플링에 의한 왜곡이 있으나, CRT를 사용하지 않으므로 얇고 작게 만들수 있으며(DSO138 라는 저가형 디지털 오실로스코프는 기판의 크기가 117x76mm 이며, 디스플레이와 케이스를 포함해서 두께가 40mm) 디지털로 변환한다는 특성상 데이터화를 통한 신호처리나 데이터 저장 및 PC 연동 등이 가능하다.

아날로그 vs 디지털

기능	아날로그	디지털
단발성 신호 (펄스) 측정	불가능	가능
신호 측정 기록	불가능	가능
컴퓨터/프린터 연결	불가능	가능
응답속도	디지털 보다 빠름	아날로그 보다 느림
앨리어싱	없음	존재

프로브

Probe

한쪽은 오실로스코프에 연결할 수 있는 커넥터가 있고, 다른 끝 쪽은 갈고리 또는 핀이 있는 형태로 회로의 측정하고자 하는 노드에 접촉해서 측정할 수 있다. 옆에 악어 클립 같이 생긴 한쪽은 접지에 연결한다.

5배공식

자신이 측정하고자 하는 주파수보다 5배 이상의 범위를 가진 오실로스코프를 사용하는 것이 좋다.

이 오실로스코프의 입력에 대한 출력 이득비율, Y축은 데시벨 스케일이다.

어떤 오실로스코프의 대역폭(bandwidth)이 0.1GHz라고 하자, 여기에 진폭이 1V, 주파수 0.1MHz의 사인파를 입력에 넣으면 출력에는 진폭이 1V, 주파수 0.1MHz의 신호가 나오지만 , 진폭이 1V, 주파수 0.1GHz 사인파를 입력에 넣으면 화면에는 진폭이 0.707V, 주파수 0.1GHz 의 신호가 나온다. 측정시 2% 미만의 진폭 오차를 문제없는 측정이라고 가정했을 때, 주파수가 20MHz 이하인 신호에서는 제대로 나온다고 할 수 있다.

만약 이 장비로 50MHz의 신호를 측정해야한다고 가정하면, 이런 파형의 왜곡을 인지함으로써, 역으로 계산하여서 원래 입력값을 유도해낼 수 있다.

참고자료

• Tektronix, 오실로스코프란?
• 전자공학실험 1, 최봉열 지음, ISBN 9788971804179