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목 차 (Contents)
1. 기초 젂자 용어 해석
2. DS1102E 구성
3. MENU 구성
국제 단위계 (System International, SI 단위계)
Positive (+) Negative (-)
Factor Name Symbol Factor Name Symbol
10³ kilo k 10-3 milli m
106 mega M 10-6 micro m
109 giga G 10-9 nano n
1012 tera T 10-12 pico p
1015 peta P 10-15 femto f
1018 exa E 10-18 atto a
1021 zetta Z 10-21 zepto z
1024 yotta Y 10-24 yocto y
Examples : 1=0.001s=1x10-3
s
1MHz=1,000,000Mz=1x106
Hz
기초 전자 용어 해석
AC (Alternating Current: 교류)
: 시간에 따라 크기와 방향이 주기적으로 변하는 전류로서 보통 AC로 표시.
사인파형이 가장 전형적이며 펄스파/삼각파 등으로 변형이 가능.
DC (Direct Current: 직류)
: 항상 일정한 방향으로 흐르는 전류. 약칭하여 보통 DC로 쓴다.
I (Electric Current: 전류)
: 전위(電位)가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전하(電荷)가 연속적으로 이동하는 현상.
전류의 단위는 [A]
V (Voltage: 전압)
: 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것처럼 전하는 전위가 높은 곳에서
낮은 곳으로 이동. 이때 전위의 차이가 전압이다. 전압의 단위는 [V]
기초 전자 용어 해석
R (Resistance: 저항)
: 전류의 흐름을 방해하고, 제한하는 성분. 저항의 단위는 [Ω]
ohm’s low
P (Power: 전력)
: 전류가 단위 시간에 하는 일. 또는 단위 시간에 사용되는 에너지의 양.
전력량의 단위는 [W]
L (Inductance: 인덕턴스)
: 회로를 흐르고 있는 전류의 변화에 의해 생기는 역기전력의 비율을
나타내는 양, 인덕턴스의 단위는 [H]
기초 전자 용어 해석
C (Capacitance: 캐패시턴스)
: 전압을 가했을 때 축적되는 전하량 의 비율,단위는 [F]
[Z] (Impedance: 임피던스)
: 주파수와 무관한 R에 반해,주파수 개념이 포함된 저항소자
L과 C에 대한 개념이 포함된 AC개념의 저항.
[Y] (Admittance)
: 어드미턴스는 임피던스의 역수를 의미. 단위는 [S]
기초 전자 용어 해석
: Analogous (유사하다)에서 유래 된 Analog는 0과 1이라는 신호
체계로 구성된 Digital과는 달리 전압이나 전류처럼 연속적으로
변화하는 물리 량을 의미.
Analog는 전류, 전압 등과 같이 연속적으로 변화하는 물리 량을
이용하여 어떤 값을 표현하거나 측정하는 것을 의미하기도 함.
Analog는 보통 일련의 사인(sine) 곡선으로 표현되는 경우가 많다.
Analog 란?
기초 전자 용어 해석
: Digital 이란 일반적으로 데이터를 한 자리씩 끊어서 다루는 방식.
애매 모호한 점이 없고, 정밀도를 높일 수 있다는 특징.
Digital 이란?
Digital의 특징
: Digit (사람의 손가락이나 동물의 발가락이라는 의미)에서 유래.
Analog와 대응하며, 임의의 시간에서의 값이 최소값의 정수 배로
되어 있고 그 이외의 중간 값을 취하지 않는 양을 가리킨다.
기초 전자 용어 해석
: 자연상태 에서 존재하는 모든 신호는 Analog이지만, 시간과 전압을 일정한
간격의 값으로 Sampling함으로서 Discrete와 Digital 신호가 만들어질 수 있다.
Analog : 시간 축 변수(x)와 크기 값 변수(y)의 변화가 continuous한 신호
Discrete : 시간 축 변수만 이산된 값으로 sampling된 신호 (크기는 연속적)
Digital : 시간 축 변수와 크기 값 변수가 모두 이산된 단위의 값을 가지는 신호
Sampling에 따른 신호 분류
Analog & Digital
기초 전자 용어 해석
Waveform 종류
시간 공간의 선형 함수로 나타내어지는 파형
펄스파의 일종으로 파형이 장방형,
주기일정, Ringing 현상 발생
직류를 단속한 경우에 생기는 전압,
전류가 매우 짧은 시간 동안만 존재하는 파형
기초 전자 용어 해석
원래 microwave engineering에서 전자파 에너지의 전력 전송(Power transfer)
특성이 가장 좋은 Impedance는 33 ohm, 신호파형의 왜 곡(distortion)이
가장 작은 Impedance는 75 ohm 정도이다. 그 중간 정도가 49 ohm 정도인데,
계산의 편의성을 위해 50 ohm을 사용한다.
50Ω 의미
50 ohm이 가지는 의미는 '기준점‘.
고주파에서 Impedance는 신호 부하에 아주 중요한 역할을 담당.
그러한 Impedance가 연결 단에서 Matching이 되지 않으면 신호의 반사
가 발생. 그래서 50 ohm이라는 기준점을 사용하자고 약속 .
50Ω 사용하는 이유
기초 전자 용어 해석
75 ohm을 사용하는 경우는 전력전달 성능보다는 신호왜곡의 최소화 목적.
예를 들어 TV 안테나 같은 다이폴 관련 안테나에서 사용.
다이폴 안테나는 그 길이가 0.473 * 파장, 즉 보통 반 파장일 때 주변의 리액턴스
성분이 0 이 되는데, 그때의 Impedance가 73.XX ohm이 된다.
그래서 그런 안테나에서 나오는 케이블들은 75 ohm 동축선로인 경우가 많다.
그런 이유로 케이블 TV 시스템에서도 선로 Impedance를 75 ohm으로 사용.
고주파 시스템에서 대부분의 선로는 이런 이유로 50 ohm 또는 75 ohm을 사용.
75Ω 사용하는 이유
기초 전자 용어 해석
어떤 하나의 출력단과 입력 단을 연결 할 때,
서로 다른 두 연결 단의 Impedance차에 의한 반사를 줄이려는
모든 방법을 Impedance Matching이라 칭함.
임피던스 매칭이란?
선로의 폭이 좁으면 Impedance는 커지며,
선로의 폭이 넓어지면 Impedance는 작아진다.
두 선로간 Matching이 되지 않을 경우 Impedance Transformer
(임피던스 변환기)를 사용하여 Matching 을 함.
Digital Storage Oscilloscope 란?
Oscillation
Scope
Digital
Oscilloscope
Digital Storage Oscilloscope 란?
물리적 현상
전기신호
Digital Oscilloscope
관측
육안
Probe
각종센서
Digital Storage Oscilloscope 특징
단발 신호 (Single shot) 포착
다양한 Trigger 기능
Auto measurement 기능
다양한 파형 분석 기능(미 적분, FFT, JITTER …)
문서 작업 편리
Computer 와 편리한 Interface
데이터 포착(Data Acquisition) 시스템 블록도
Amplifier ADC
Trigger
Memory
Digital Storage Oscilloscope 시스템 블록도
HARD DISK
FLOPPY DISK
MEMORY CARD
CENTRONICS
RS-232C
GPIB
MAIN
PROCESSOR
MATH
COPROCESSOR
FRONT PANEL
CONTROLLER
REAL-TIME
CLOCK
PROCESSOR
MEMORY
PROGRAM &
MATH / ZOOM
TRACE DATADISPLAY PROCESSOR
TIMEBASETRIGGER LOGIC
CH 1
CH 2
CH 3
CH 4
EXT.
TRIGGER
FAST
ACQUISITION
MEMORY
DIGITIZER
FAST
ACQUISITION
MEMORY
DIGITIZER
FAST
ACQUISITION
MEMORY
DIGITIZER
FAST
ACQUISITION
MEMORY
DIGITIZER
CAPTURE
VIEWMEASURE
ANALYZE
DOCUMENT
신호 포착
증폭기 / 감쇄기
디지타이저
메모리
트리거 회로
타임베이스
관측
디스플레이 처리기
CRT Raster Display
측정 / 분석
파형 처리기(프로세서)
연산용 프로세서
프로세서 메모리
문서화
내장프린터
GPIB/RS232/Centronics
플로피디스크 드라이브
하드디스크
주파수 대역폭 (Bandwidth)
FREQUENCY
V
F
707.0in
out
V
V
1
주파수대역폭(Analog Bandwidth)는
입력되는 정현파의 진폭이 -3dB (30%)
저하되는 지점의 주파수로 정의.
주파수 대역폭과 상승시간
Bandwidth = 0.35 / rise time
tsignal : 신호자체의 상승시간
tmeasure : 스코프에서 측정되는 상승시간
tsystem : 스코프와 프로브의 상승시간
scopeprobesystem ttt 22
systemsignalmeasure ttt 22
상승시간에 따른 측정 오차
신호와 스코프의 상승시간 상승시간의 오차율
스코프 상승시간이 소스와 같을 때 41%
스코프 상승시간이 2배 빠를 때 10%
스코프 상승시간이 3배 빠를 때 5%
스코프 상승시간이 5배 빠를 때 2%
스코프 상승시간이 7배 빠를 때 1%
주파수 대역폭의 영향
• 파형의 모양 : 진폭감소
• 상승, 하강 시간 : 상승시간이 느려짐
• 글리치와 같은 이상 신호가 보이지 않음
• 구형파가 정현파처럼 보임
for pulses :
• BW = 0.35/tr
Where : BW- bandwidth, in hertz
Tr - transition (rise or fall) time, in seconds
A/D Converter
ADC
일반적으로 오실로스코프는 8bit 분해능을 가지고 있음
A/D 컨버터의 성능이라 할 수 있으며, 초당 디지타이징(Digitizing) 개수
샘플링 속도는 결국 시간 분해능을 나타내며 샘플과 샘플 사이의 시간을 말함
1GS/s의 샘플링 속도를 가진 장비는
시간 분해능 = 1/샘플링 속도 = 1/1X109 = 1X10-9 (1ns/points)
샘플링(Sampling) 의 이해
등가시갂 샘플링(Equivalent Time)
• 반복적
실시갂 샘플링(Single-Shot)
• 단발성
등가 샘플링(Equivalent Sampling)
반복적인 신호에 대해서만 사용 가능
이전 트리거 시의 샘플들을 간직
다중의 트리거 이벤트로 파형을 생성해 냄
샘플링 속도가 중요한 요소가 되지 않음
트리거 하드웨어에 의해 최고의 분해능 결정
1st 트리거
2nd 트리거
3rd 트리거
등가 샘플링 파형 생성 원리
Acq #1
Acq #2
Acq #3
Acq #200
실시간 샘플링(Real-time Sampling)
한번의
트리거로
모든 샘플 취득
반복적이거나 단발성 신호에 모두 사용
한번의 트리거로 모든 샘플을 취득한다.
이전 트리거 시의 샘플은 지워진다.
샘플링 속도는 스코프의 대역폭을 제한 할 수 있다.
최고의 분해능은 샘플링 속도와 직접적으로 관련된다.
파형 구현을 위한 샘플링 기초
사인파의 경우는 적어도 입력 주파수의 4배이상을 샘플링 해야 함
펄스 파의 경우는 적어도 입력 주파수의 10배이상 샘플링 해야 함
• 아날로그 신호는 가장 높은 주파수의 2배
이상의 샘플링 속도로 샘플링 되어야만
원신호의 주파수 정보를 에러 없이 얻음
• 이러한 이론을 Nyquist 이론이라고 함
• 디지털 bandwidth는 샘플링 속도의 1/2
혹은 1/4로 정의
• 실질적으로는 신호의 주파수는 샘플링
속도의 1/4 에서 1/10배로 되어야만
원신호에 가깝게 구현
Aliasing – 샘플링 속도가 느림으로 인해 발생
SAMPLING CLOCK
INPUT SIGNAL
ALIASED SIGNAL
• 측정 장비의 샘플링 속도가 입력 신호의 주파수 보다 2배 이상이 되지 못할 경우
잘못된 주파수 정보를 나타내게 되며 이러한 현상을 aliasing 에러
• Aliasing 된 신호는 정확한 트리거 지점을 포착하지 못하기 때문에 수평축상에서 변동
하는 현상
Acquisition memory 의 역할
모든 샘플은 메모리에 저장되어야 한다.
메모리가 클수록 더 많은 샘플을 저장한다.
샘플링 속도를 그대로 유지 하면서 더 긴 시간을 측정함은 샘플을
저장 할 공간이 더 많아져야 함을 의미한다.
14 16 43 122 176 232 231 229 228
Scope Memory
Long Memory 를 사용하는 목적
더 긴 시갂을 포착 하면서 높은 샘플링 속도를 유지
높은 샘플링 속도
•신호를 보다 정확하게 재생
•포인트갂 보다 나은 시갂 분해능
•글리치나 비정상 신호 포착의 기회가 많아진다.
Acquisition memory가 샘플링 속도에 미치는 영향
)10/(
divTime
길이메모리
포착시간
메모리길이속도샘플링
예1. 100k 메모리 사용
예2. 1 M 메모리 사용
예3. 10M 메모리 사용
같은 타임베이스에서 (1ms/div x 10)
샘플링 속도 = 100k / 10ms
= 10 MS/s
샘플링 속도 = 1M / 10ms
= 100 MS/s
샘플링 속도 = 10M / 10ms
= 1 GS/s
측정 파라미터(Parameter)
50%
10%
90%
측정 파라미터(Parameter)
maximum
minimum
amplitude (width/period)*100 50%
top
base
(|maximum-top| /amplitude)*100
(|minimum-base| /amplitude)*100
DS1102E 전면 구성
5. 수직(Vertical) / 수평(Horizontal) 버튼
-. CH1, CH2, MATH, REF 메뉴, OFF
버튼은 현재 파형설정이나 활성화된
메뉴를 닫음
1. 5.7” TFT LCD Display
3. 메뉴 버튼
-. 측정(Measure),
-. 커서(Cursor)
-. 데이터획득(Acquire)
-. 디스플레이(Display)
-. 저장(Storage)
-. 유틸리티(Utility)
2. 기능(Function) 버튼
4. 실행(Action) 버튼
-. 자동(Auto) 와 수행/ 중지(Run/Stop) 제어
7. 신호 입력 채널(Signal Input Channel)
6. 트리거(Trigger) 버튼
-. 트리거에 관련된 메뉴, 레벨 조정
8. 프로브 보상(Probe compensator)
DS1102E 디스플레이 화면
동작 상태
메뉴
Channel 1
Channel 2
메모리에서 트리거 위치
파형창에서 트리거 점
파형 표시창
메모리에 있어서 파형 창의 위치
채널 커플링 수직축 div
수평축 타임 베이스 div
파형창에서 트리거 점
프로브 보상하기
채널 설정 – 결합(Coupling)
채널 설정 – 주파수 제한
채널 설정 – 프로브 보상(감쇄) 설정
Probe 감쇄 Factor 설정하는 값
1 : 1 1X
10 : 1 10X
100 : 1 100X
1000 : 1 1000X
채널 설정 – Digital Filter
필터 종류(Filter Type)
LPF 설정(Low Pass Filter) HPF 설정(High Pass Filter)
BPF 설정 (Band Pass Filter) BRF 설정(Band Reject Filter)
연산(Math) 기능 – FFT(Fast Fourier Transform)
FFT 기능을 사용하는 이유
시스템에서 고조파성분과 왜곡을 측정할 때
DC 전원공급기에서 Noise 특성 측정할 때
진동 측정할 때
연산(Math) 기능 – FFT 설정
창(Window) 특징 측정에 가장 좋은 것
직사각형 (Rectangle)
가장 좋은 주파수 분해능과 최악의 크
기 분해능. 창이 없는 것과 같은
효과.
이벤트 젂후의 신호 크기가 거의 같은 순갂적인 신호 혹은 버스트 신호. 고정 주파수에 크기가 동일한
사인파. 천천히 변화하는 스펙트럼에 연관된 광대역 랜덤 노이즈.
Hanning
Hamming
직사각형보다 더 좋은 주파수 분해능 및 더 나쁜 크기 분해능.
Hanning 보다 더 좋은 주파수 분해능 가
짐.
사인파, 주기, 협대역 랜덤 노이즈 순갂적인 신호 혹은 버스트 신호.
이벤트 젂후의 신호 크기가 약갂 다른 순갂적인 신호 혹은 버스트 신호
Blackman 가장 좋은 크기, 최악의 주파수 분해능
고조파 하모닉을 찾기 위한 싱글파형
REF 기능 – 내부/외부 메모리 사용법
메뉴 설정 내용
Source CH1 CH2 MATH/FFT
기준(REF) 찿널로 CH1 선택 기준(REF) 찿널로 CH2 선택 기준(REF) 찿널로 MATH/FFT선택
Location Internal External
스코프 내에서 메모리 위치 선택 스코프 밖에서 메모리 위치 선택
Save REF 파형 저장
Imp./Exp. 가져오기(Imp.)/내보내기(Exp.) 메뉴로 이동
Reset REF 파형 재설정
REF 기능 – 기준파형(Reference Waveform) 표시
CH1 신호
CH1 신호
수평축(Time base) – 상태바와 마크
수평축 – 지연스캔(Delayed Scan)
수평축 – X(CH1)-Y(CH2) 형식
트리거(Trigger)
트리거 – 모드(Trigger mode)
샘플링 시스템(Sampling System) 설정
메모리 길이(Memory Depth)
파라미터 자동 측정
파라미터 자동 측정
Storage 설정
Storage 설정 – CSV 설정 조건
메뉴 설정 내용
Data Depth
데이터 길이
Displayed
Maximum
현재의 화면에 표시된
파형데이터를 CSV 파일로 저장.
메모리의 젂체 파형데이터를 CSV 파일로 저장.
Para Save
파라메터 저장
ON
OFF
현재의 오실로스코프의
설정조건을 저장
Storage 설정 – 내부메모리 설정
메뉴 설정 내용
Internal 내부메모리
Int_00(N) . . . .
Int_09(N)
내부 메모리에서 파일의 위치를 설정
Load 호출
내부메모리 위치에서 파형 파일이나 설정 파일을 호출
Save 저장
내부메모리 위치에서 파형 파일이나 설정 파일을 저장
Storage 설정 – 외부메모리 설정
메뉴 설정 내용
Explorer Path
Directory File
Path(경로), Directory, File 중 선택
New File 파일 생성
새로운 파일 생성
Delete File 파일 삭제
기존 파일 삭제
Load 호출
USB 저장 장치에서 파형 및 설정조건을 호출
커서 측정 – 수동(Manual)
커서 측정 – 트랙(Track)
커서 측정 – 자동(Auto)
유틸리티 설정(Utility)
