◎ 오실로스코프의 구조와 각 부분의 설명
오실로스코프는 시간에 따라 빠르게 변하는 전압 신호를 눈으로 확인할 수 있도록 보여주는 장치로서 물리학 실험에서 요긴하게 사용되는 중요한 기기이다. 광범위하게 사용됨에도 불구하고 구조나 기능을 제대로 알지 못하고 사용하는 경우가 많다. 특히 전압 축이나 시간 축을 자체 교정하는 기능과, 전압 감쇄기의 구조, 입력의 직류/교류 결합의 차이, 내부/외부 트리거 신호와 트리거 슬로프, 레벨의 조절, 이중 흔적과 빗 갈린 흔적의 사용 등을 익힌다.
프린트해서 보면 더 잘 보입니다.
장치 설명 1. 전원, 브라운관 주변 2. 수직축 주변 3. 수평축 주변 4. 동기(Synchronization) 작동 방법 5. 휘선을 나타내는 방법 6. 일반측정 7. 신호접속방법 8. 측정방법 |
전원 전압 선택기 (37)에 표시된 전압을 설정하고 AC INLET (38)에 전원 케이블을 연결하십시오.
FUSE는 전원 전압 선택기에 표시된 전압에 알맞은 정격의 것을 대응표를 보고 사용하도록 하십시오.
(1) POWER SWITCH ON/OFF
(2) POWER LAMP
(3) INTENSITY KNOB
(4) FOCUS KNOB
(5) TRACE ROTATION VOLUME
(6) SCALE ILLIM KNOB
(37) FUSE HOLDER (전원 전압 선택기) (뒷면 패널)
(38) AC INLET (뒷면 패널)
(30) CH1 INPUT CONNECTOR
수직 입력용 BNC CONNECTOR 입니다. 이 단자로 입력된 신호는 X-Y OSCILLOSCOPE로 사용 때 X축 신호로 됩니다.
(24) CH2 INPUT CONNECTOR
CH1과 같습니다만, X-Y OSCILLOSCOPE로 사용할 때, 이 단자로 입력된 신호는 Y축 신호로 됩니다.
(22) & (29) AC-GND-DC SWITCH
입력신호와 수직축 증폭기의 결합방식을 선택합니다.
AC : 콘덴서를 통해 접속됩니다. 입력신호의 직류성분은 차단되고, 교류성분만이 표시됩니다.
GND : 수직축 증폭기의 입력이 접지 됩니다.
DC : 직접 접속됩니다. 입력 신호는 직류도 포함하며 그대로 표시됩니다.
(25) & (33) VOLTS/DIV 전환 스위치
수직축 편향 감도를 전환하는 STEP 감쇄기입니다. 입력신호의 크기에 따라 관측하기 쉬운 RANGE로 설정합니다. ( 주의 : 만약 10:1 PROBE와 함께 사용하면 10배로 환산해 주십시오.)
(26) & (32) VAR KNOB
수직축 편향 감도를 연속적으로 변화시키는 미세 조정기 입니다. 화살표의 반대방향으로 다 돌리면 1/2.5 이하로 감쇄합니다.
두 현상을 측정해 파형을 비교할 때, 방형파의 상승시간을 관측할 경우 등에 사용하지만 보통 화살표 방향으로 끝까지 돌려놓습니다.
(20) & (36) PUSH S/W
x5 MAG GAIN KNOB을 눌렀을 경우 수직축의 이득이 5배로 확대되고 최대 감도는 1 mV/div로 됩니다.
(23) & (35) POSITION
관면상의 휘선을 상하로 이동할 수 있습니다.
(21) PUSH S/W INVERT KNOB
POSITION 기능은 CH1용의 POSITION (35)와 같습니다. (21)의 KNOB을 누른 상태에서 사용할 경우 CH2에 가해진 입력신호의 극성이 반전됩니다.
극성이 다른 2개의 파형을 비교할 때나, ADD를 사용해서 CH1과 CH2의 신호 차의 파형 관측에 편리합니다.
보통 관측 시에는 KNOB을 뺀 상태로 해 둡니다.
다음은 MODE 전환 KNOB 들입니다. 수직축의 동작방식을 선택할 때 사용합니다.
(34) CH1: CH1에 가해진 신호만 관면에 나타납니다.
(28) CH2: CH2에 가해진 신호만 관면에 나타납니다.
(34) & (28) DUAL : CH1과 CH2의 각 수직 증폭기가 CHOP 및 ALT로 전환되고 2 현상 oscilloscope로 사용됩니다.
(31) ADD : CH1과 CH2에 가해진 각각의 입력 신호의 합의 신호가 관면에 나타납니다.
(40) CH1 OUTPUT CONNECTOR (뒷면 판넬)
주파수 카운터에 사용되는 신호출력단자입니다.
CH1의 입력신호를 약 20mV/div의 진폭으로 출력합니다. (50 Ohm 사용 시)
(15) SWEEP TIME
(11) X-Y
X-Y oscilloscope로 사용할 때 쓰며 CH1에 X 신호, CH2에 Y 신호를 입력합니다.
이 때, 수직축 편향 감도는 CH2 Volts/Div로, 수평축 편향감도는 CH1 Volts/Div로 읽습니다.
수직 위치는 CH2 Position (23)으로, 수평위치는 H-Position (14)로 조절합니다.
(12) SWEEP VAR KNOB
화살표 방향으로 다 돌리면 CAL로 되어 Time/Div의 지시 치로 교정됩니다.
반시계 방향으로 다 돌리면 SWEEP는 1/2.5 이하로 늦어집니다.
특별히 필요한 경우를 제외하곤 항상 CAL 쪽으로 돌려놓습니다.
(14) POSITION KNOB
오른쪽으로 돌리면 오른쪽으로, 왼쪽으로 돌리면 왼쪽으로 휘선이 이동합니다. 파형의 시간측정 등에 없으면 안될 기능입니다.
(9) PUSH x5 MAG(PUSH x10 MAG)
수평방향으로 휩쓰는 정도를 확장시킬 수 있습니다. 파형의 시간측정 등에 편리한 기능입니다.
x5 MAG(x10 MAG) KNOB을 누르면 SWEEP을 5 배(10 배)로 확대할 수 있습니다. 이 때, SWEEP TIME/DIV는 KNOB 지시치의 1/5 (1/10)배로 됩니다.
파형을 확대하여 관측하고 싶은 부분을 수평축의 POSITION KNOB (14)로 눈금의 중심으로 가져옵니다.
x5 MAG(x10 MAG) SWITCH를 누르면 중심에 놓은 관측 파형이 좌우로 확대됩니다.
(8) ALT MAG KNOB
CH1과 CH2에 가해진 입력 신호의 SWEEP을 x1 (NORM)과 x5 MAG (x10 MAG)를 한번 SWEEP할 때마다 전환해서 관면에 x1 의 파형과 x5(x10)의 파형을 동시에 관측할 수 있습니다.
(18) SOURCE 전환 SWITCH
SWEEP 동기 신호원을 선택합니다.
INT : CH1 또는 CH2에 가해진 입력 신호가 동기 신호원이 됩니다.
CH2 : CH2에 가해진 입력 신호가 동기 신호원이 됩니다.
LINE : 전원주파수가 동기 신호원이 됩니다. 수직축 신호에 전원주파수의 잡음이 많을 때 사용합니다.
EXT : TRIG에 가해진 외부 신호가 동기신호로 됩니다. 수직축 신호와는 별개로 특정신호로 동기 시킬 때 사용합니다.
(19) EXT INPUT CONNECTOR
SWEEP의 외부동기 신호용 입력단자입니다.
(17) TRIG LEVEL KNOB
TRIG LEVEL을 설정해서 파형의 어느 부분에서 SWEEP을 시작하느냐를 결정합니다.
(10) TRIG SLOPE KNOB
TRIG SLOPE 전환을 위해 사용합니다. 누르지 않은 상태에서 (+) SLOPE, 눌렀을 경우 (-) SLOPE로 동기가 됩니다.
(16) TRIG MODE 전환 SWITCH
AUTO : 자동으로 동기가 되어 계속적으로 SWEEP 합니다.
결 맞는 신호가 동기되면 파형은 정지하게 되고, 무 신호에서도 휘선이 나타나 편리합니다.
NORM : 동기가 되었을 때만 SWEEP합니다. 무 신호 또는 동기가 맞지 않을 경우 휘선은 나타나지 않습니다.
TV-H : TV 신호를 관측할 때 사용합니다. (수평축 신호로 동기)
TV-V : TV 신호를 관측할 때 사용합니다. (수직축 신호로 동기)
(39) Z-AXIS INPUT CONNECTOR (뒷면 판넬)
휘도 변조용의 입력단자입니다. 직류결합으로 되어 있어 (+)의 신호는 휘도가 저하하고 (-)의 신호는 휘도가 증가합니다. 특별한 측정에 편리하게 사용됩니다.
(7) CAL 0.5 V 단자
약 1kHz, 0.5 V의 교정용 사각파의 출력단자입니다. CAL 단자가 붙어있어 PROBE를 교정할 때 사용합니다.
(27) GND 단자
접지용 단자입니다. 접지가 중요한 경우 오실로스코프를 접지시키는 용도에 사용됩니다.
POWER SWITCH를 넣기 전에 입력 전압을 확인하십시오. 입력전원 선택은 뒷면 판넬의 표시를 참조하십시오. 뒷면 판넬의 전원 Cord를 AC INLET에 꽂고 각 KNOB을 다음과 같이 설정합니다.
POWER : OFF 상태
INTENSITY : 반시계 방향으로 끝까지 돌린다.
FOCUS : 중앙
AC-GND-DC : GND
H POSITION : 중앙 (x5 MAG KNOB는 OFF 상태)
V POSITION : 중앙
MODE : CH1
TRIG MODE : AUTO
TRIG SOURCE : INT
TRIG LEVEL : 중앙
TIME/DIV : 0.5ms/div
이상의 설정이 끝났으면 POWER SWITCH를 ON으로 하고 약 5초 지난 다음 INTEN KNOB을 시계 방향으로 돌리면 휘선이 나타납니다. 관측을 시작할 경우에는 FOCUS KNOB을 돌려 휘선이 가장 선명하게 되도록 조절합니다. 전원을 켜 놓은 상태에서 사용하지 않을 때는 INTEN을 반시계방향으로 돌려 휘도를 낮추어 주십시오.
(1) 1개의 파형을 관측할 경우
CH1을 사용할 때의 설정은 다음과 같이 합니다.
수직축의 MODE 스위치 ------------------ CH1
TRIG MODE 스위치 ----------------------- AUTO
TRIG SOURCE 스위치 -------------------- INT
이렇게 설정하면 CH1에 가해진 25Hz정도 이상의 주파수로 반복되는 신호는 TRIG LEVEL의 조정으로 거의 모두 동기시켜 측정할 수가 있습니다. 수평축 MODE가 AUTO 위치에 있으므로 신호가 없을 때나 AC-GND-DC 스위치가 GND일지라도, 휘선이 나타나므로 직류전압의 측정도 할 수 있습니다.
25 Hz 정도 이하의 저주파 신호를 관측할 때는 다음의 전환이 필요합니다.
TRIG MODE 스위치 ---------------------- NORM
이 설정에서 LEVEL 손잡이를 조작하면 동기를 잡을 수 있습니다.
CH2를 사용할 때는
수직축의 MODE 스위치 ---------------- CH2
TRIG SOURCE 스위치--------------------- CH2
로 사용하여 주십시오.
(2) 두개의 파형을 관측할 경우
수직축 MODE 스위치를 DUAL로 설정하면 쉽게 관측할 수 있으며 TIME/DIV Range를 가변하면 자동적으로 ALT, CHOP으로 설정됩니다. 위상차를 측정할 경우에는, 위상이 앞선 신호로 동기를 하여 측정하여 주십시오.
(3) X-Y로 파형을 관측할 경우
X-Y 스위치를 눌러 설정하면, X-Y 오실로스코프로서 동작합니다. 또, 각 입력을
X축 신호 (수평축 신호) --------------- CH1 INPUT
Y 축 신호 (수직축 신호) -------------- CH2 INPUT
로 가해줍니다. 수평축의 x5 또는 x10 MAG 스위치는 뺀(PULL) 상태로 해주십시오.
(4) ADD의 사용법
수직축 MODE스위치를 ADD로 하면, 2개의 파형의 합을 관측할 수 있습니다.
측정하려고 하는 신호를 정확하게 오실로스코프에 입력하는 것은 측정의 제일 첫 단계이므로 충분한 주의가 필요합니다. 특히 고주파의 신호를 부속 프로브를 사용하여 측정하는 경우 주의를 필요로 합니다. x10 프로브를 사용하면 입력신호는 1/10로 감쇄되어 오실로스코프에 들어가므로, 미약한 신호의 측정에는 불리하지만 그만큼 측정범위가 넓어져 큰 전압의 신호도 측정할 수 있습니다.
(1) 우선 먼저 다음 조작을 행하여 주십시오.
휘도와 FOCUS를 최적 위치에 놓고 읽기 쉽도록 합니다.
파형은 되도록 크게 표시하여 시각의 오차를 적게 합니다.
(2) 직류전압의 측정
AC-GND-DC 스위치를 GND로 하여 ZERO LEVEL을 관면에 관측하기 쉬운 위치로 만듭니다. 이것은 꼭 관면의 중앙일 필요는 없습니다. Volt/Div을 적당히 설정하고 AC-GND-DC 스위치를 DC로 합니다. 이때 직류전압성분만 휘선이 이동하므로 관면상의 이동폭과 VOLTS/DIV의 지시치를 확인하면 신호의 직류전압성분을 얻을 수 있습니다. 이를테면, 그림의 경우 Volt/Div가 50mV/Div로 되면 50mV/Div x 4.2 Div = 210 mV 가 됩니다.
(3) 교류전압의 측정
직류전압의 측정과 동일합니다. ZERO LEVEL을 관면에 관측하기 쉬운 위치에 임의로 정합니다. 그림에서 Volts/Div가 1V/Div일 때, 1V/Div x 5Div = 5Vp-p가 됩니다. 또, 높은 직류전압에 중첩한 소 진폭의 신호를 확대하여 관측할 경우 AC-GND-DC 스위치를 AC로 하면 직류전류는 통과할 수 없으므로 교류전압에 대한 감도를 올려 관측할 수 있습니다.
(4) 주파수, 주기 측정
그림을 예로 설명하겠습니다. 1주기는 A에서부터 B까지이며, 관면상에서는 2.0 Div입니다. 지금 소인시간이 1ms/Div라고 가정하면 1ms/Div x 2.0 = 2.0ms가 주기가 됩니다. 따라서 주파수는 1/2.0 ms = 500 Hz가 됩니다.
(5) 시간차의 측정
2개 신호의 시간차를 측정할 때, 기준이 되는 신호를 동기신호로 합니다. 지금, 위 그림의 (a)와 같은 신호가 있을 때, 동기 신호원을 CH1으로 하면 (b)와 같이, CH2로 하면 (c)와 같이 나타납니다. 따라서, CH1의 신호에 비해 CH2의 신호가 어느 정도 늦는가를 확인할 때는 동기신호원을 CH1으로 하고, 그 반대일 때는 CH2로 합니다. 즉, 위상이 앞서있는 신호를 동기신호원으로 선택합니다. 역으로 하면, 관측하려는 부분이 관면상에 나타나지 않는 경우가 있습니다. 이때는 다음 관면에 나타난 2개의 신호 진폭의 50% 점 사이에서 읽습니다. 방법상 중첩하는 것이 편리한 경우가 있습니다.
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