기초실험예비-실험 #3 오실로스코프(Oscilloscope)

목차

1. 실험일자

2. 실험제목

3. 실험목적

4. 실험준비물

5. 실험절차

6. 기본지식 및 관련이론
　▲오실로스코프의 각부 명칭 및 기능, 작동방법
　▲측정방법

본문내용

다.
12. 함수발생기의 주파수를 다시 30㎐로 하고 파형을 삼각파로 바꾼다. 주파수를 약간만 변화시켜 움직이지 않는 궤적을 얻어낸다. 한주기 동안의 모양을 스케치한다. 함수발생기의 주파수를 15㎐로 하고 두 주기 동안의 모양을 스케치한다.
6. 기본지식 및 관련이론
오실로스코프는 파형을 측정하는 장치로 CRO(Cathod Ray Oscilloscope) 혹은 그냥 스코프(Scope)라고도 부르며, 그 내부구성은 음극선관(CRT : Cathode Ray Tube), 수평증폭기(Horizontal Amplifier), 수직증폭기(Vertical Amplifier), 시간축발진기(Sweep Generator)등으로 대별된다.
음극선관은 음극(Cathode), 일련의 전자가속전극(Electron Accelerating Electrodes), 두세트의 편향판(Deflecting plates), 그리고 인으로 입혀진 형광막(Fluorescent Screen)으로 구성된다.(그림2) 음극내에 있는 텅스텐필라맨트에 저전압전원을 가하여 800～900℃로 가열하면 음극으로부터 전자들이 방출된다. 음극에서 방출된 전자들은 고전압전원 Va를 가한 전극들에 의하여 가속된다. 고속전자들이 인으로 덥혀진 화면을 때리면 화면표면이 형광을 나타내어 빛 또는 초점이 정확이 맞추어 질 때 점이 화면에 보이게 된다. 두 세트의 편향판은 전자 광선을 굴절시켜서 광선이 화면을 때리는 지점을 바꾸어 준다. 수직축에 정현파형 전압을 수직축에 톱니파형 전압을 넣는 경우 스크린에 나타나는 파형은 (그림3)과 같다.
일반적으로, 스크린에 나타나는 점을 1㎝ 정도만 바꾸어 주려해도 10V 이상의 전압이 필요하므로, 편향판 두 개당 하나의 증폭기를 부착하여 전압을 알맞게 조절하여 준다. 성은이 좋은 오실로스코프에서는 스크린 상의 점이 위치를 바꾸는 정도가 입력전압에 비례한다.
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여기에서와는 상수로서 단위는 단위전압당 위치변화(가령 ㎝/V)를 나타낸다. 오실로스코프의 민감도를 나타내는 상수로 위 비례상수들의 역수를 사용한다.
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오실로스코프는 임의의 함수를 X-Y 그래프로 나타내는데, x와 y방향의 입력전압을 동시에 조절해주면 스크린상의 점이 위아래 그리고 좌우로 동시에 움직이게 된다. 점의 위치는 시간의 함수로 나타낼수 있다.
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다음과 같이 주파수가 ω이고 정현파의 모양으로 변하는 입력전압을 생각해 보자. Hertzian frequency f는 ω/2π가 된다.
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▲오실로스코프의 각부 명칭 및 기능, 작동방법
1. FOCUS : CRT 촛점조절
2. Horizontal VERNIER : Range 간의 감도조절
3. HORIZONTAL DISPLAY : DISPLAY 위치는 Sweep 속도를 조절하고, VERNIER 위치는 수평편향감도를 조절.
4. TRIGGER LEVEL : 동기신호 위의 Trigger 점의 높이를 결정.
5. TRIGGER SOURCE : Sweep 동기를 채택.
6. VERTICAL VERNIER : Range 간의 감도조절.
7. VERTICAL SENSITIVITY(VERT GAIN) : 수직편향감도 선택
8. CAL : 수직입력의 교정조절
9. VERTICAL INPUT : 수직입력단자
10. VERTICAL AC-DC : AC 위치입력은 수직증폭기와 커패시터로 결합됨. DC위치입력은 수직증폭기와 직접 결합함.
11. VERTICAL POSITION : CRT DISPLAY 의 수직위치 조절
12. BAL : VERTICAL VERNIER의 회전에 대해서 수직이동이 없을시 조절
13. SWEEP MAGNIFIER : X1의 위치는 HORIZONTAL DISPLAY에 의한 Sweep 시간. X5 위치는 5배의 SWEEP 속도.
14. EXT. SYNC. OR HORIZ : 외부동기입력 혹은 수평증폭기 입력
15. HORIZONTAL AC-DC : AC 위치입력은 수평증폭기와 커패시터로 결합 됨. DC위치입력은 수평증폭기와 직접결합됨.
16. Z AXIS : CRT 휘도변조신호의 입력
17. HORIZONTAL POSITION : CRT DISPLAY 의 수평위치 조절.
18. BEAM FINDER : 수평, 수직위치에 관계없이 빔이 CRT면에 오도록 함.
19. INTENSITY AND POWER : AC 전력공급 및 휘도 조절
20. SCALE : 눈금조절
21. CHANNEL SELECTOR : A, B 체널을 선택
22. PROBE ADJ : 구형파에 의한 PROBE 조절
23. TV-NORM : 채널 입력이 TV 신호인 경우와 정상 파형인 경우
24. -+ : 파형의 반전
25. X-Y-SWP : 수평입력의 전압신호인 경우와 SWEEP인 경우
26. 1:10 - 1:1 : 수평입력 감쇄기
▲측정방법
1. 전압측정
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2. 교류전압측정
파형이 펼쳐진 수직축의 칸수를 세어서 Volts/CM⑦의 값을 곱해준다. 이때 VERTICAL VERNIER⑥는 CAL의 위치에 두어야 한다. 예를 들면
만일 신호가 Divider Probe를 통해 들어왔으면 Probe Factor를 곱해 주어야 한다. 예를 들면
3. 시간 간격 측정
HORIZONTAL VERNIER②를 CAL 위치에 두고, 측정하고자 하는 두 점간의 칸 수를 세어서 HORIZONTAL DISPLAY③의 TIME/㎝ 값을 곱한다. 예를 들면
4. 위상차의 측정
주파수(또는 주기)가 같은 2개의 신호파의 위상각을 측정하는 데에는 신호파의 파형등에 따라 여러 가지 방법이 있다.
5. 프로우브(Probe) 보정 (HP1220A의 경우)
프로우브는 저항 R1과 가변용량 C1으로 구성되어 있다. 동축케이블의 수직용량 C2와 CRO의 입력저항 R2 등을 고려하고, 이때 만일 10：1 프로우브를 사용한 경우라면 감쇄율은 이 되고, 항상 C1R1=C2R2의 관계가 만족되도록 프로우브의 C1을 조정해야 한다. 이때 HP1220A에서는 입력을 PROBE ADJ 로부터 취해서, CRO에 나오는 구형파가 일그러짐이 없도록 C1을 조정하므로서 프로우브보정을 한다.
참고문헌
전자실험공학 : 황수용, 안성수 공저 : 교학연구사

키워드

오실로스코프,   전자공학,   오실로스