오실로스코프란 무엇인가, 이것을 이용하여 무엇을 할 수 있고 어떻게 동작하는가?이러한 기본적인 것들에 대하여 알아보세요!

오실로스코프는 쉽게 말해 전기적인 신호를 화면에 그려주는 장치로서 시간의 변화에 따라 신호들의 크기가 어떻게 변화하고 있는지를 나타내 줍니다. 수직축(Y축)은 전압의 변화, 수평축(X축)은 시간 변화를 나타내며 화면의 명암이나 밝기는 종종 Z축이라고 부르고 있습니다.(그림 1)  이러한 간단한 그래프로도 신호에 대한 많은 정보를 알 수 있습니다. 이 그래프에서 알 수 있는 몇가지 것들은:

(그림1. 파형의 X, Y, Z 성분)

오실로스코프는 화면상에 눈금이 그려져 있는 것과 제어기능들이 많다는 것을 제외하고는 작은 TV와 비슷합니다. 오실로스코프의 전면에는 일반적으로 수직부, 수평부, 동기부등의 조작부가 있으며 또 화면 표시부, 입력 연결단 등도 있습니다. 지금 사용하고 있는 오실로스코프에도 그림 2나 그림 3과 같이 전면판에 여러 가지 조작부가 있을 것입니다.

오실로스코프는 TV 정비사로부터 물리학자에 이르기까지 다양하게 사용되는 장비로서 전자장비를 설계, 보수하는 이들에게는 필수적입니다.

오실로스코프의 용도는 전자분야에만 국한되지 않으며 적당한 변환기를 사용하면 모든 종류의 현상들을 측정할 수 있습니다. 변환기는 소리, 기계적 마찰, 압력, 빛 온도등의 물리적 자극을 전기적 신호로 변환시키는 것입니다. 마이크로폰이 변환기의 좋은 예입니다. 자동차 엔지니어는 자동차 엔진의 진동을 관측하고 의학 연구가는 뇌파를 관측하는 등 오실로스코프의 이용가능성은 무한합니다.

(그림4. 오실로스코프가 잡는 데이타)

아날로그 기기는 연속하여 변하는 전압으로 나타나는 반면, 디지털 기기는 전압을 샘플링한 이산 2진수로 나타냅니다. 예를 들어 턴테이블은 아날로그 장비이고 CD플레이어는 디지털장비입니다.

오실로스코프에도 아날로그와 디지털 방식이 있습니다. 아날로그 오실로스코프는 인가된 전압이 화면상의 전자빔을 움직여서 파형을 바로 나타낼 수 있습니다. 전압에 비례하여 빔을 위아래로 편향시켜 화면에 파형을 주사하기 때문에 곧바로 파형을 그리게 되는 것입니다. 그 반면에 디지털 오실로스코프는 파형을 샘플링한 후 아날로그-디지탈 컨버터를 써서 측정한 전압을 디지털로 변환시킵니다. 이 변환시킨 디지털 정보를 파형으로 재구성해서 화면에 나타내는 것입니다.

(그림5. 디지털, 아날로그 오실로스코프가 그리는 파형)

아날로그나 디지털 오실로스코프가 많은 응용분야에 쓰이지만 각각은 일부 독특한 특성을 가지고 있어서 작업의 특성에 따라 좀더 적합하거나 부적합할수도 있습니다.

사람들은 종종 실시간에서 빠른 변화가 있는 신호를 보고자 할때는 아날로그 오실로스코프를 선호합니다. 디지털 오실로스코프는 한번만 발생하는 단발 현상도 포착하여 보여줄 수 있으며 디지털화된 파형의 데이터값을 처리하거나 그 데이터값을 컴퓨터로 보내서 처리할 수도 있습니다. 또한 디지털화된 파형의 데이터값을 저장해서 프린트하거나 나중에 볼 수도 있습니다.

오실로스코프를 잘 조작하기 위해서는 오실로스코프가 동작되는 원리에 대해서 조금 이해할 필요가 있습니다. 아날로그 오실로스코프와 디지털 오실로스코프는 내부 시스템은 유사하지만 동작원리면에서 약간 다릅니다.

아날로그 오실로스코프가 개념면에서 간단하므로 우선 설명하고 디지털 오실로스코프는 뒤이어 설명하겠습니다.

오실로스코프의 프로브를 회로에 접속하면 전압신호는 프로브를 통해 오실로스코프의 수직부로 전달됩니다. (그림6)은 아날로그 오실로스코프가 신호를 나타내주는 과정을 그린 간단한 블록 다이어그램입니다.

입력된 신호는 정해놓은 수직축 크기(Volts/Division)에 따라서 감쇠기로 줄어지거나 증폭기로 증폭됩니다. 그런 다음 신호는 CRT의 수직 편향판에 전달됩니다. 이 편향판에 가해진 전압에 따라 화면의 밝은 점이 움직이게 되는데 (CRT내부의 형광물질을 때리는 전자빔이 밝은 점을 만듭니다.) 양전압은 점들을 윗쪽으로, 음전압은 아래쪽으로 이동시킵니다. 그리고 신호는 동기부로 들어가 수평축 스위프를 시키거나 동기를 시작합니다. 여기서 수평 스위프란 수평부의 동작으로 화면상의 밝은 점이 수평축 방향으로 이동하는 것을 말합니다. 수평축을 트리거링하는 것은 일정시간 간격으로 화면의 좌에서 우로 밝은 점이 움직이도록 수평축 타임베이스를 조정하는 시스템입니다. 스위프가 빠르게 연속적으로 많이 발생하면 밝은 점들은 직선을 만들며, 고속에서는 매초 500,000번 이상 화면에 스위프되기도 합니다.

(그림 6. 아날로그 오실로스코프의 블록 다이어그램)

수평 스위프와 수직편향이 합해져서 화면에 신호가 그려지게 되는데 이 때 동기는 계속되는 신호를 안정화시키는데 필요한 것입니다. (그림7)과 같이 반복되는 신호를 같은 점에서 스위프하면 화면상에 깨끗한 파형이 나타나게 되는 것입니다.

결론적으로, 아날로그 오실로스코프를 사용할 때 입력신호를 조절하기 위하여 3가지의 기본적인 측정조건의 조정이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.

• 신호의 증폭이나 감쇠: 수직편향판에 신호를 인가하기 전에 Volts/Div를 조정합니다.
• 시간축: sec/Div으로 화면상 수평축의 각 눈금당 시간을 조정합니다.
• 오실로스코프의 동기: 단발 현상,반복 신호를 안정화 시키기 위해서는 트리거 레벨을 조정합니다. 또한 선명한 화면을 보기 위해 초점, 화면 밝기 조정도 필요합니다.

1-3-2 디지털 오실로스코프

디지털 오실로스코프를 구성하는 시스템들은 대부분 아날로그 오실로스코프와 같지만, 데이터 처리 시스템이 추가되어 있습니다.(그림 8)디지탈 오실로스코프는 이 DPS에서 전체 파형의 데이터를 모아서 화면에 나타내줍니다. 디지털 오실로스코프의 프로브를 회로에 연결했을 때, 수직 시스템은 아날로그 오실로스코프에서처럼 신호의 크기를 조절합니다. 그리고 획득시스템에 있는 아날로그-디지털 변환기에서 이산적인 점들로 신호를 샘플한 후, 이 디지털 값들을 전압으로 변환시키는 것입니다. 이때 이런 디지털 값들을 샘플점이라 하며, 수평시스템에 있는 샘플 클럭은 ADC가 샘플을 취하는 빈도를 나타냅니다. 그리고 클럭에 의해 발생하는 샘플비를 샘플율이라 하며 sample/second로 표시합니다. ADC로부터 얻어진 샘플점들은 메모리에 파형점으로 저장되고, 이점은 한 개 이상의 샘플점들로 구성됩니다. 또 이런 파형점들이 모여서 한 개의 파형 레코드를 구성합니다. 일반적으로 파형 레코드를 구성하는 파형점들의 수를 레코드 길이라고 합니다. 동기 시스템은 이 레코드의 시작과 끝의 점을 결정하는 것이며, 레코드 점들은 메모리에 저장된 후에 화면에 나타나는 것입니다.

오실로스코프의 성능에 따라 샘플점의 추가적인 처리를 할 수 있으며, 이런 처리과정을 통해 화면상의 파형을 더 선명히 볼 수 있습니다. 또한 프리 동기 기능을 이용하여 동기점보다 앞서 일어난 현상을 볼 수도 있습니다. 기본적으로 디지털 오실로스코프도 아날로그 오실로스코프에서와 같이 부직부, 수평부, 동기세팅부를 조정해야 합니다.

샘플링 방법이란 디지털 오실로스코프에서 샘플점을 얻는 방법을 말합니다. 디지털 오실로스코프에서 느리게 변화하는 신호는 정확하게 화면을 구성할 수 있을 만큼 충분한 샘플점을 쉽게 잡을 수 있지만, 빠른 신호들은(오실로스코프의 최대 샘플 레이트에 비해서 어느 정도 빠른가 하는 정도) 그 만큼 충분한 샘플을 잡기가 불가능합니다. 그러므로 디지털 오실로스코프는 두가지의 샘플링 방법을 사용합니다.

• 실시간 샘플링 모드 : 신호에서 한번에 몇 개의 샘플들을 잡은 후 보간법을 사용한는 모드입니다. 이 때 보간법은 몇 개 점들을 연결해서 예상되는 파형을 그려내는 처리 기술입니다.

• 등가시간 샘플링 모드 : 신호가 계속 반복되고 있는 동안에 일정 시간 간격으로 샘플들을 모아서 파형이 형성되는 모드입니다.

디지털 오실로스코프는 표준 샘플링 방법으로서 실시간 샘플링을 사용합니다. 실시간 샘플링에서는 신호가 발생할 때 가능한 많은 샘플을 추출합니다(그림9). 그러므로 단발현상이나 과도신호가 들어올 때는 실시간 샘플링을 해야 합니다.

디지털 오실로스코프는 신호가 빠를 경우, 한 번에 단지 몇 개의 샘플만을 잡기 때문에 보간법을 사용해서 파형을 나타내 줍니다. 보간법은 간단히 말해 점들을 연결하는 방법입니다. 선형보간법은 샘플점들을 직선으로 연결하며, 정현 보간법은 곡선으로 연결합니다.(그림10참조)(SIN x)/x 보간법은 컴팩트 디스크 플레이어에 사용되는 오버샘플링과 유사한 수학처리 과정이며, 정현 보간법을 수행하면서, 실제 획득한 샘플들 사이에 계산에 따라 점들을 추가하는 것입니다. 이러한 처리를 통해서 매 사이클마다 잡는 몇 개의 샘플로도 신호를 정확하게 화면에 나타낼 수 있습니다.

디지털 오실로스코프에서는 매우 빠르게 반복되는 신호를 잡을 경우에 등가시간 샘플링을 사용합니다. 등가 시간 샘플링은 파형이 반복될 때마다, 몇 개의 샘플을 잡아 그것을 모아서 파형을 구성합니다.(그림11) 파형은 불들이 하나하나 순서대로 켜지는 것처럼 느리게 형성되는 것을 볼 수 있습니다. 등가 시간 샘플링 중 순차 샘플링에서는 점들이 좌에서 우로 연속적으로 나타나며, 랜덤 샘플링에서는 점들이 파형을 따라 불규칙적으로 나타납니다.

새로운 기술을 습득하려면 새로운 말을 알아야 합니다. 오실로스코프를 사용하는 방법을 배울때도 마찬가지입니다. 오실로스코프의 성능과 측정상에 쓰이는 용어에 대해 알아보세요!

시간이 지나면서 반복되는 형태를 일반적으로 파동-음파, 뇌파, 바다의 물결, 전압파 등은 항상 반복됩니다. -이라 합니다. 오실로스코프는 그 중에서 전압파를 측정하는 계기입니다. 한 사이클은 파동의 부분으로서 자체가 반복되는 것을 나타냅니다. 파형은 파동을 그래프로 나타낸 것으로 전압 파형은 수평축에 시간 성분을, 수직축에 전압 성분을 나타냅니다.

파형의 형태만으로도 신호에 대해 많은 정보를 알 수 있습니다. 예를 들어 파형의 높이 변화는 전압의 변화이며, 수평축에 평행하면 시간에 따른 변화가 없다는 것입니다. 직선의 기울기는 선형적 신호변화 - 전압의 상승이나 하강이 일정, 큰 각의 변화는 신호가 갑자기 변했음을 알 수 있습니다.

• 정현파
• 구형파/직사각파
• 삼각파/톱니파
• 스텝파/펄스파

정현파는 여러 가지 이유로 가장 기본적인 파라 하는데 조화로운 수학적 특성 - 고등학교과정에 나오는 삼각함수와 같은 형태 -을 가집니다. 그리고 벽에 붙어 있는 콘센트에서 나오는 전압이 정현파같이 변하며, 신호발생기의 오실레이터 회로에서 나오는 테스트 신호도 정현파입니다. 대부분의 AC전원도 마찬가지입니다. (AC는 Alternating current의 약자이며, 전압 역시 교대로 변합니다. DC는 Direct current의 약자이고 배터리처럼 전압, 전류 모두 일정합니다.)

감쇠 정현파는 회로에서 볼 수 있는 특별한 정현파로서 시간이 지나면서 점차 발진이 감쇠합니다.

1-2-2 구형파와 직사각파(Square & Rectangular Waves)

구형파는 또 하나의 일반적인 파의 형태로 전압이 규칙적인 간격을 두고 on,off(또는 low-high)를 반복합니다. 그리고 구형파는 증폭기 테스트를 하기 위한 표준파로서 성능이 좋은 증폭기는 최소의 왜곡으로 구형파의 크기를 증폭시킵니다. TV, 라디오, 컴퓨터 회로는 타이밍 신호로서 구형파를 이용합니다. 직사각파는 on,off의 시간 간격이 일정하지 않는 것 외에는 구형파와 동일합니다. 그리고 디지털 회로 해석에 중요하게 쓰이는 파입니다.

톱니파와 삼각파는 아날로그 오실로스코프의 수평 스위프나 TV의 래스터주사와 같이 선형적으로 전압을 제어해야 할 필요가 있는 회로에서 생겨난 것입니다. 이런 파형의 전압레벨은 일정한 비율로 변화하며 이 변화를 램프라고 합니다.

스텝이나 펄스와 같이 한 번 발생하는 신호를 단발 신호 또는 과도 신호라 합니다. 스텝파는 파워 스위치를 on할 때 볼 수 있는 것처럼 갑작스런 전압의 변화를 나타내며, 펄스파는 파워 스위치를 on,off 반복할 때 볼 수 있는 것입니다. 그리고 펄스파는 컴퓨터 회로를 통해 한 비트의 정보를 전달할 때 나타나거나 또는 회로안의 글리치일 수도 있습니다.

여러개의 펄스들이 함께 이동하는 것을 펄스열이라 하며, 컴퓨터 통신에서의 디지털 성분들은 서로 서로가 펄스들을 이용합니다. 펄스들은 일반적으로 x-ray나 통신기기들에서도 사용됩니다.

오실로스코프로 여러 가지 측정을 수행할 때 많은 용어가 측정의 형태를 설명하며 쓰입니다.이 장에서는 가장 일반적인 측정과 그 측정시에 쓰이는 용어에 대해서 알아보겠습니다.

반복되는 신호는 주파수를 가지는데 헤르츠(Hz)로 측정됩니다. Hz는 일초에 반복되는 신호 파형의 수와 같습니다(Cycles/Sec). 그리고 반복되는 신호는 주기도 가지는데 이것은 한 사이클을 완정하는데 걸리는 시간입니다. 주기와 주파수는 상호적인 관계로 1/주기는 주파수와 같고 1/주파수는 주기와 같습니다.

전압은 회로에서 두 점 사이의 전위차(일종의 신호 세기)의 양입니다. 항상 그런 것은 아니지만 일반적으로 이 점들 중 하나는 접지이고, 최대 피크치에서 최소 피크치까지를 측정해서 두 점 사이의 P-P(피크 투 피크치)로 나타냅니다. 전압의 진폭은 통상 접지 또는 0볼트를 기준으로 측정되는 신호의 최대 전압을 나타내는 것입니다.

위상은 정현파에서 설명이 잘 되는데 정현파는 360도의 순환파입니다. 한 사이클의 정현파는 주기가 얼마나 지나갔나 설명하려면 정현파의 위상 각도로 표시하면 됩니다. 위상차는 두 개의 유사한 신호사이에 타이밍 차이로 나타납니다.

이 장에서 설명되는 용어는 오실로스코프의 성능에 관한 것으로서 다음 용어에 대해 이해한다면 다른 모델과 비교해서 오실로스코프를 평가하는데 도움이 될 것입니다.

대역폭은 오실로스코프가 측정할 수 있는 주파수 범위를 말하는 것입니다. 신호 주파수가 증가함에 따라 오실로스코프가 정확하게 나타낼 수 있는 능력은 떨어집니다. 보통은 약속에 의해 공급된 정현파의 크기가 70.7% 정도로 줄어서 화면에 나타날 때의 주파수를 대역폭이라 합니다.(이 70.7% 점은 대수 눈금을 기준으로하여 -3dB 점을 나타냅니다.)

상승시간은 오실로스코프의 유효한 주파수 범위를 설명하는 또 다른 것입니다. 펄스나 계단파측정시에 오실로스코프의 성능을 알아보는데는 상승시간이 대역폭보다 더 좋습니다. 오실로스코프가 측정 가능한 상승사간보다 더 빠른 상승시간을 가진 펄스는, 오실로스코프가 정확하게 파형을 화면에 표시할 수 없습니다.

수직 감도는 얼마나 미약한 신호까지 수직증폭기에서 증폭할 수 있는가를 나타내는 것으로서 일반적으로는 mV/Div 단위를 쓰며, 범용 오실로스코프가 검출 가능한 가장 작은 전압은 통상 약 2mV/Div입니다.

아날로그 오실로스코프에서 스위프속도는 얼마나 빠르게 화면에 스위프를 할 수 있는가 하는 것으로 자세한 관찰을 가능케 합니다. 오실로스코프의 가장 빠른 스위프속도는 일반적으로 ns/Div입니다.

이득 정확도는 수직 시스템에서 신호의 증폭이나 감쇠를 얼마나 정확하게 할 수 있는가를 나타내는 정도로서, 통상 %에러로 나타냅니다.

시간축 또는 수평 정확도는 신호가 수평축에서 얼마나 정확하게 신호의 시간을 나타내는가 하는 것으로 이것도 %에러로 표시합니다.

디지털 오실로스코프에서 샘플링 속도는 초당 몇 개의 샘플을 아날로그-디지털 변환기가 획득할 수 있는가 하는 것으로서, 최대 샘플 속도는 일반적으로 MS/s로 됩니다. 오실로스코프가 샘플링을 빠르게 하면 할수록 더 정확하게 빠른 신호를 나타낼 수 있습니다. 그리고 주기가 긴 신호의 변화를 천천히 보고자 할 때 최소 샘플 속도도 또한 중요하며, 샘플 속도는 파형 레코드에서 파형 점의 수를 일정하게 유지하기 위하여 sec/Div에 의해 변화합니다.

ADC에서는 비트수로 분해능을 나타내는데, 분해능은 입력되는 전압을 얼마나 자세한 디지털 값으로 바꾸어 줄 수 있는가 하는 것입니다. 계산 기술에 의해 실효 분해능을 높일 수 있습니다.

디지털 오실로스코프의 저장 길이는 오실로스코프가 한 파형 레코드에서 얼마나 많은 파형점들을 획득할 수 있는가를 나타내는 것으로, 일부 모델은 저장 길이를 조절할 수 있습니다.최대 저장 길이는 오실로스코프의 메모리 양에 좌우되며, 저장할 수 있는 파형점의 수에도 한계가 있으므로 저장 길이와 정밀도는 서로 상반관계입니다. 이 저장 길이를 조절해서 사용자는 짧은 주기의 신호를 자세하게 잡아보거나, 주기가 긴 신호를 전체적으로 볼 수 있는 것입니다. 그리고 어떤 오실로스코프에서는 특별한 응용분야에 사용하기 위해 저장 길이를 증가시키기 위하여 메모리양을 늘리는 경우도 있습니다.

새오실로스코프 운용에 필요한 접지, 제어부 운용, 프로브 등에 대한 기본과 운용법등을 간단하게 알 수 있는 곳 입니다.

적절한 접지는 회로를 측정할 때 중요한 과정입니다. 오실로스코프를 적절하게 접지시켜 놓으므로서 전기적인 쇼크(감전)에서 사용자를 보호할 수 있을뿐만 아니라 기기 또한 피해를 받지 않습니다.

오실로스코프 접지는 안전을 위해 필요합니다. 접지되지 않은 오실로스코프에 고전압이 연결되게 되면, 몸체 어느 부분이나 또는 비록 절연된 조정단자인 경우라도 전기적 쇼크를 줄 수 있습니다. 그러나 적절하게 접지된 오실로스코프에서는 전류가 인체를 통하지 않고 접지점을 통해 지면으로 흐르기 때문에 안전합니다.

접지는 지면같은 전기적인 중성점에 오실로스코프를 연결시키는 것인데, 오실로스코프의 접지는 세가닥의 전원선을 사용하여 접지된 콘센트에 연결하면 지면과 접지가 됩니다. 접지는 정확한 측정을 위해서도 필요합니다. 오실로스코프 측정하고자 하는 회로와 접지점을 공통으로 설치해야합니다. 그러나 일부 오실로스코프는 케이스 및 조정단자들이 절연되어 있으므로, 사용자에게 쇼크의 위험을 주지 않는 조정단자를 가진 경우에는 접지가 필요하지 않습니다.

집적회로를 취급하는 분들은 사용자 자신을 접지해야 합니다. 왜냐하면 집적회로에는 우리몸에서 발생하는 정전기에 의해서도 쉽게 파괴 가능한 작은 도전 경로가 있기 때문입니다. 단순히 카페트 위를 걷거나 스웨트를 벗고나서 접적회로의 단자를 살짝 건드리는 것만으로도 회로는 파괴될 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 그림 21과 같은 접지링을 사용하기도 합니다. 이 링은 사용자 몸으로부터 안전하게 정전기를 대지 접지로 이동시킵니다.

오실로스코프에 전원을 꽂은 후 전면판을 보십시오. 전면판에는 일반적으로 수직부, 수평부,동기부로 표시되어 있습니다. 모델에 따라, 아니면 오실로스코프가 아날로그인가 디지털인가에 따라 그외의 다른 부분이 있을 수도 있습니다.

오실로스코프의 입력단자에 프로브를 연결하는데, 대부분의 오실로스코프는 최소 2개의 채널이 있고, 각 채널은 해당하는 파형을 화면에 표시하며, 다수의 채널이 있는 경우는 파형의 비교도 가능합니다.

 자동설정(Autoset)이나 프리세트(PreSet)기능이 있는 오실로스코프는 버튼 하나로 제어기능을 작동시켜 신호를 적절한 상태로 만들 수 있습니다. 만약 오실로스코프에 이런 기능이 없다면, 다음 순서는 신호를 측정하기전에 오실로스코프를 표준 위치로 조정하는데 도움이 될 것입니다.

표준위치는 다음과 같이 조정합니다.

오실로스코프 화면을 채널 1로 맞추십시오.
Volt/Div을 중간범위로 맞추십시오.
Volt/Div 미조정은 off 시키십시오.
모든 확대 기능이 선택되어 있으면 off시키십시오.
채널 1의 입력 결합을 DC에 맞추십시오.
동기 모드를 Auto에 맞추십시오.
채널 1을 동기 소스로 맞추십시오.
동기 홀드오프를 최소 또는 off시키십시오.
화면 밝기를 적절히 조절하십시오.
촛점을 조절하여 선명한 화면이 되도록 하십시오

 이러한 것들이 오실로스코프를 작동시키기 위한 일반적인 조정법입니다. 이 중에서 조작상에 미숙한 부분이 있으면 사용하고 있는 오실로스코프의 매뉴얼을 참조하기 바라며, 다음에 나오는 조정단자편에 제어기능에 대해 자세히 설명되어 있습니다.

이제 오실로스코프에 프로브를 연결할 준비가 되었는데, 오실로스코프를 사용해서 측정을 하려면 프로브의 사용이 중요합니다. 프로브는 끝이 클립으로 되어있는 전선보다 훨씬 정밀합니다. 고품질의 컨넥터로 되어있고, 공간에 떠도는 전파나 전원선의 잡음이 유기되지 않도록 주의하여 설계되어 있습니다.

프로브는 테스트하고자 하는 회로에 영향이 없도록 설계되어 있으나, 프로브의 향을 완전히 배제할 수는 없습니다. 회로를 테스트할 때 발생하는 오실로스코프와 프로브간의 생각지 않았던 상호작용을 부하효과라 하며, 이것을 최소화하기 위해서 보통 10X 감쇠(수동)프로브를 사용합니다.

오실로스코프는 보통 표준 악세사리로 수동 프로브를 제공하는데, 수동 프로브는 일반적인 테스트나 고장 점검시에 훌륭한 기능을 합니다. 특정한 측정이나 테스트를 위하여 능동 프로브, 전류 프로브등 다양한 종류의 프로브가 있습니다.

프로브의 형태는 사용상에 많은 융통성을 필요로 하며, 이들중 수동 프로브에 주안점을 두어 여러 종류의 프로브에 대해 설명을 하겠습니다.

대부분의 수동 프로브는 10X나 100X 등의 감쇠율을 가지고 있습니다. 약속에 의해 10X 같이 X가 뒤에 있으면 감쇠를 나타내고, 반대로 X10 과 같이 X가 앞에 있으면 확대를 나타냅니다.

10X 감쇠 프로브는 부하 효과를 줄여주고, 일반 목적으로서 훌륭한 수동 프로브입니다. 부하효과는 특히 주파수가 높아질수록 현저히 나타나므로, 5kHz 이상의 신호 측정시는 10x 프로브를 사용해야만 합니다. 10X 프로브는 측정의 정확도를 높여주지만, 화면에 나타나는 신호의 크기는 1/10로 줄어듭니다. 그래서 10X 감쇠 프로브는 10mV 보다 작은 신호는 보기가 어렵습니다.

1X 프로브는 10X 감쇠 프로브와 유사하지만 감쇠 회로가 없습니다. 이 감쇠회로가 없으므로 회로를 테스트할 때 더 많은 간섭이 일어나게 됩니다. 그러므로 표준 프로브로 10X 감쇠 프로브를 사용하고, 미약한 신호를 위해서는 1X 프로브를 사용하면 편리합니다. 일부 프로브들은 1X, 10X 선택 스위치가 있어 편리하게 사용할 수 있습니다. 만약 사용하는 프로브에 이런 기능이 있다면 신호를 측정하기 전에 정확한 셋팅을 해 주어야 합니다.

많은 오실로스코프들이 사용하는 프로브가 1X 인지 10X인지 알아내어 화면상에 표시르 적절히 나타내지만, 어떤 오실로스코프에서는 사용하려는 프로브를 지정해주거나 Volt/Div상의 1X 나 10X 인지 알아내어 화면상에 표시를 적절히 나타내지만, 어떤 오실로스코프에서는 사용하려는 프로브를 지정해주거나 Volts/Div상의 1X 나 10X 라 표시된 것을 읽어야 하는 것도 있습니다. 10X 감쇠 프로브는 오실로스코프의 전기적 특성에 대해 프로브의 전기적 특성을 맞추어서 동작합니다. 그러므로 10X 감쇠 프로브를 사용하기 전에 사용하고 있는 오실로스코프와 발란스를 맞추어야 합니다. 이 조정을 프로브 보상이라 하며 다음에 잘 설명되어 있습니다.

능동 프로브는 오실로스코프로 연결시키기 전에 신호를 자체에서 증폭하거나 다른 동작을 수행합니다. 이런 프로브는 부하효과와 같은 문제점을 없앨 수 있고, 신호를 테스트 하거나 오실로스코프에 테스트 결과를 보낼 수 있습니다. 능동 프로브는 이러한 동작을 하기 위해서 전원이 필요합니다.

전류 프로브는 전류 파형을 관찰하고 측정할 수 있게 해주며, 직류/교류 모두 측정 가능합니다. 전류 프로브는 전류가 흐르는 선에서 입처럼 생긴 클립을 이용하여 전류를 검출합니다. 따라서 전류 프로브는 회로에 직렬로 연결되지 않기 때문에 회로에 간섭을 거의 일으키지 않습니다.

신호 측정시에는 프로브 끝과 접지 부분을 어느곳엔가 연결시켜야 합니다. 프로브는 테스트할 회로에 접지시키기 위해 악어 클립을 갖고 있습니다. 일반적으로 접지 클립은 회로 안에 있는 접지 부분에 물리면 됩니다. 예를 들면 수리하고자 하는 스테레오의 금속섀시 같은 접지부분에 접지클립을 물리고 프로브 탐침은 회로의 테스트가 필요한 곳에 고정시켜서 신호를 테스트하는 것입니다.

수동 프로브를 사용하기 전에 프로브의 전기적 특성을 오실로스코프에 맞추기 위해서 프로브보상을 해 주어야 합니다. 그리고 오실로스코프를 작동시킬 때마다 프로브를 반드시 보상하는 습관을 가져야 합니다. 조정이 잘못된 프로브로 인해 측정이 정확하지 않을 수도 있기 때문입니다. 그림 25는 프로브의 조정이 잘못됨으로 인하여 파형이 어떻게 되는가를 보여주는 것입니다.

대부분의 오실로스코프는 프로브를 보상할 때 사용되는 구형파의 기준신호가 전면부에 있습니다. 프로브는 다음과 같이 보정합니다

• 입력 연결단에 프로브를 연결합니다.
• 프로브 끝을 프로브 보상 신호에 연결합니다.
• 접지 클립을 접지점에 연결합니다.
• 기준 신호인 구형파를 보십시오.
• 구형파의 가장자리가 사각모양이 되도록 적절하게 조절합니다.

 프로브를 보상할 때는, 항상 사용하려는 프로브의 끝에 탐침을 부착하고 프로브를 이용하려고했던 수직 채널에 연결합니다. 이 방법을 쓰면 신호를 측정할 때 오실로스코프 프로브와 동일한 특성을 가지게 할 수 있습니다.

여기에서는 아날로그와 디지털 오실로스코프에 있는 기본적인 제어기능에 대해 설명하고 있습니다. 아날로그와 디지털 오실로스코프는 제어기능이 약간 다릅니다. 그 차이를 알아보세요!