기초실험예비-오실로스코프 : 시간, 주파수 측정

목차

1. 실험일자

2. 실험제목

3. 실험목적

4. 실험준비물

5. 실험절차

6. 기본지식 및 관련이론

󰏊 참고문헌

본문내용

그리고 level control을 적당히 조절하여 사람이 움직일 때마다 현저히 움직이는 궤적이 화면에 나타나도록 한다. 나타난 전압파의 peak-to-peak 진폭을 측정한다. 다른 한 손으로 오실로스코프의 접지부분을 건드릴 때 나타나는 영향을 관찰한다. 화면상에 나타난 신호의 주기를 읽고 주파수를 계산한다.
6. 기본지식 및 관련이론
▲ 오실로스코프의 주 사용목적 중의 하나는 주기신호가 시간에 따라 어떻게 변하는지를 관찰하기 위함이다. 오실로스코프의 수평축은 시간에 따라 선형적으로 변하는 시간축을 나타낸다. 신호를 연속적으로 화면에 나타내려면 시간축을 연속적으로 반복하여 화면에 나타내 주어야 한다. 이를 위하여, trigger generator가 시한펄스(timing pulse)를 정확한 시간간격으로 만들어주고 time-base generator는 이에 수평방향으로 시간의 흐름을 나타내어 준다. 어떤 신호의 rise time 또는 fall time 등을 측정하는데 오실로스코프를 사용하는데 이때에는 전압의 크기(수직)뿐 아니라 시간(수평)도 동시에 측정하여야 한다. 일반적으로 두 개 이상의 신호를 받아서 서로의 상관관계를 관찰할 수도 있다.
▲ time-base generator(sweep generator라고 하기도 함)는 화면상의 점이 수평방향으로 시간에 비례하여 움직이도록 하는 접압을 만들어 낸다. 따라서 점은 일정한 속도로 움직이게 되고 수평축을 시간축으로 바꾸어 준다. 즉 어떤 형태의 저장기능도 없는 오실로스코프에서는 입력신호가 주기신호일 때에만 화면상에 움직이지 않는 모양을 나타낼수 있다.
예를들어, 아래와 같은 그림에서 전압을 나타내는 주기적인 펄스열(periodic pulse train)을 생각해 보면, 이 펄스를 오실로스코프의 수직입력에 가하고, 동시에 시간의 흐름을 나타내기 위하여 수평입력에 가하는 전압이 밑에 그려져 있다.
우선, 수평전압중에 실선으로 그려진 부분만 시간에 대하여 선형적으로 증가하므로 1로 표시된 시간동안 전이 화면상에서 오른쪽으로 움직이고 그 동안에 나타나는 수직신호 Vy(t)는 아래의 스크린 내부의 그림처럼 나타난다.
이제 X축은 시간축을 나타내고 점이 수평방향으로 1㎝ 움직이는데 걸리는 시간은 수평전압 Vx(t)의 기울기와 수평민감도 Kx에 따라 달라진다. 2로 표시된 구간에서도 1과 똑같은 모양이 화면에 나타나고 계속 같은 모양이 반복된다.
▲ RETRACE
화면상에서 어떤 모양을 나타내 주는 점이 가장 오른쪽까지 움직인 후에는 수평전압의 크기를 화면의 가장 왼쪽에 해당하는 값으로 바꾸어 주어야 한다. 이것을 retrace라고 한다. 또한 수직전압 Vx(t)가 화면에 나타났던 모양을 되풀이하기에 알맞는 값을 되찾을 때까지 Vx(t)는 왼쪽값을 유지하고 있어야 한다. 전이 화면의 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하는 동안에 나타나는 신호는 우리가 볼 필요가 없기 때문에 blanking signal을 사용하여 없애버린다.
▲ TRIGGER GENERATOR
sweep voltage Vx(t)와 입력신호와의 시간간격을 맞추어 주는 역할을 하는 것이 trigger generator이다. 만약 화면상에 움직이지 않는 것처럼 보이는 어떤 모양이 얻어졌다고 가정하면, 지금 보고 있는 입력신호의 주기에 맞추어서 sweep voltage가 선형적으로 증가하기 시작하여야 한다.
▲ LEVEL CONTROL
오실로스코프에는 triggering하는 순간을 결정하는데 있어서 수직전압의 기울기 뿐만 아니라 크기를 고려할 때 사용하는 level control이라는 것이있다.
위의 그림에서 보는 바와 같이, Vy(t)가 triggering level voltage를 통과할때에만 trigger pulse를 만들어 내는데, 이 triggering level voltage는 level control로 조절할 수 있다.
▲ DUAL-TRACE
오실로스코프에서 dual-trace 기능이 있으면 두 개의 수직신호를 화면에 동시에 나타낼 수 있다. 이렇게 두 개의 신호를 동시에 나타내기 위하여 두 세트의 전자총과 편향시스템이 부착된 음극선튜브를 사용하기도 한다. 두 개의 음극선이 각각 독립적으로 움직이기 때문에 화면에 두 개의 신호를 따로따로 나타낼 수 있다. 그러나 대부분의 오실로스코프는 하나의 전자총과 하나의 편향시스템을 갖고 있다. 한 세트의 다이오드로 구성된 고속 전자스위치를 사용하여 두 개의 입력신호를 교대로 한번씩 증폭기에 넣는다.
만약 신호가 시간에 대하여 그다지 빨리 변하지 않는다면, chopped switching model을 사용한다. 즉 아주 짧은 시간 동안에 채널 A의 신호를 화면에 나타내어 주고 이어서 채널 B의 신호를 같은 시간동안에 나타내어 준다. 이렇게 하면 각 궤적은 짧은 선이 점점으로 이어져 있는 모양으로 화면에 나타난다.
반면에 시간에 대하여 급속히 변하는 신호라면 한 번의 sweep 주기동안에는 하나의 신호를 연속해서 나타내 주고 이어서 한 sweep 주기 동안에는 다른 신호를 화면에 나타내 주는 방식을 취하기도 하는데, 이 때에는 retrace 시간 중에 switching을 해준다.
▲ 입력선택단자
입력선택단자에는 AC, DC, 그리고 GND가 있는데 그 구성은 아래 그림과 같다.
- DC : 들어오는 모든 신호를 나타낸다.
- AC : 그림에 나타나 있는 커패시터가 신호중의 DC 성분과 아주 낮은 주파수 성분을 차단시킨다. DC성분이 없는 고주파 교류신호를 나타낼 때 사용한다.
- GND : 오실로스코프의 입력 test lead를 떼어내지 않고 전자광선을 화면 의 중앙에 재위치 시킬 때 사용한다.
▲ 시간측정 : 정현파의 주파수(예 : Sweep time 1msec/cm)
▲ 시간간격(Time intensity)측정
HORIZONTAL VERNIER②를 CAL 위치에 두고, 측정하고자 하는 두 점간의 칸 수를 세어서 HORIZONTAL DISPLAY③의 TIME/㎝ 값을 곱한다. 예를 들면
참고문헌
전자실험공학 : 황수용, 안성수 공저 : 교학연구사
일반전자공학실험 : 김태중 저 : 상학당

키워드

오실로스코프,   오실로스,   전자공학