오실로스코프의 사용방법

[6dbaudio]

아나로그 오실로스코프의 원조격인 리더사의 1mhz 짜리 오실로스코프입니다.

전문가들이 자작해서 사용했던오실로스코프의 표준모델격인 이장치는 크기가 작고 기본기능만 있으므로 공부하기에 아주 안성마춤인 장비입니다.

설명하기도쉽고 모든아나러그오실로스코프의 근간이되어지는기능들이므로 프런트판넬을 보고 설명서를 만들어봅니다.

중고장비 총 6대를 들여와서 가이교정하면서 입려단자부분을 개조하여 BNC CONNECTOR 를 달아 프로브를 사용하기에 편리하도록 만등었읍니다. 

프런트 판넬에는 총 12개의 조작버튼이 있읍니다.

번호순서대로  설명해보도록하겠읍니다.

아 그전에 스크린구조부터 설명을 해야겠군요.

이스크린은 정중앙수평선을 기준으로 위쪽과 아랬쪽으로 4줄씩의 줄이 그려저있습니다.

수직축 교정은 VERT.GINE 라고되어저있는 5번 불륨을 왼쪽으로 최대한 돌려놓고 10번 스위치 VERT.INPUT 가 *1 일때 한눈금에 1V p-p 를 표시하도록 교정되어졌습니다.

이상태에서 2칸이면 2V 4칸이면 4V 를 의미합니다.

또한 수평축 교정은 3번 SWEEP VER & H GAIN 볼륨을 왼쪽으로 최대한돌려놓고 6번 SWEEP FREQ. HZ가 10K 에 위치했을때 1khz 를 입력하면 1 주기를 표시하도록 교정했읍니다.

오실로스코프로 계속 움직이는 음악신호를 어떻게 분석할것인가 파형이 움직이지않고 고정되어있으면 편할텐데 그런데 이것은 아주간단합니다. 

먼저 시간에따라서 상하로 계속 움직이는신호를 시간에 따라서 상하로 일정한 크기로의 고정된신호를  기록한다음 좌우로 시간축을 조작하면 간단하게 해결되어집니다.

먼저 1초에 1000번을 상하로 진동하는 1khz 신호에서 1hz 만을 화면에 표시하려면 6번 SWEEP.FREQ.HZ 을 이용하여 1초를 1000분에 1로 쪼갠 다음 3번 SWEEP VER or H GAIN 가변저항을 조정하여 내부에있는 정밀한 동기신호와 일치시키면 화면에는 움직이지않는 1주기만 표시되어집니다. 

결국은 오실로스코프에서의  *H= 수평회로는 시간을 나누어주는(쪼개는) 장치입니다.

1mhz 짜리 오실로스코프란 1초를 1000000 분에 1로나누어주는 장치를 내장시킨 오실로스코프라는 의미이고

우리가 귀로 듣는 가청주파수는 20 hz~20000 hz인에  이범위는 아주낮은 범위이기 때문에 1mhz 짜리 스코프만으로 모두 측정이가능한 장치이므로 훌용하다할수있읍니다.  

수직회로는 우리가 사용하는 앰프와 비슷한역할을 하는장치입니다.

오실로스코프의 화면에 표시하기에 너무낮은 신호는 증폭을 하여주고 너무높은 신호는 컷트해주는 역할을하는것이 수직회로이구요.

아주 간단한장치랍니다. 

헤드유닛에 테스트 cd 를 플레이시켜서 10번 트랜을 재생시키면 이와같이 표시되어집니다.

만일 6번을 왼쪽으로 돌려서 1k 에 수평좌우로 5줄씩그러저있는 선 한칸이 1khz 가 되므로 10주기가되어저서 나타날것입니다.

그럼스크린설면은 나중에또하기로하고 기능설명부터합니다.

1번 =  INTENSITY 라고되어있고 한글로는 휘도조정이라고하는데 왼쪽으로 돌려가면 수평으로나오는 파랑색줄이 희미해저가면서 없어집니다.

다시 시계방향으로 돌려가면 밝아지구요.

주목적은 스크린에나타나는 휘선의 밝기를 조절하는 볼륨입니다.

2번 = FOCUS 라고되어있고 위선의 촛점을 맞추어 보기편하게 만들어주는 가변저항입니다.

좌우로 조정하여 휘선이 가장밝고 깨끗하게 조정하면됩니다.

3번 = SWEEP VER or H GAIN 이라고 되어있는 볼륨인데 수평회로 증폭율가변장치입니다.

오른쪽으로 돌려가면 화면에나타나는 파형이 넓어지고 왼쪽으로 올려가면 좁아집니다.

이장치는 입력에들어오는 신호를 정지시켜서 눈으로 보기 편리하도록 만들어주는장치입니다.

바로아래의 6번 스위치와 연동하여 조작하면 화면에 나타난 고정된 신호를 정지시켜줄수가있습니다.

이런 이유로 고정되어있는 신호가 들어있는 테스트 CD 를 사용하는것입니다.

4번 = 수평위치조절볼륨입니다.

정지되어진 신호가있는 상태에서 수평으로 위치를 조정하여 눈으로보기 편리한위치에 맞추어주기위한 가변저항입니다.

왼쪽으로최대로 돌리면 파형이 윈쪽으로 멀리가버려 화묜에서 사라지며

 반대로 돌리면 다시돌아옵니다.

시작시에 이볼륨이 한쪽으로 완전하게 돌아가있으면 스크린에 파형이 안나오는경우도있을므로 가능하면 중앙정도에 맞추어두고 시작하는것이 정상입니다. 

7번 =  전원스위치입니다.

8번 =  H IN 이라고되어있고 한글로는 수평입력단자입니다.

이단자에는 6번스위치가 EXT 일때만 신호가 들어가는데 수직으로 커지는것이 아니고 수평으로만 크기가 나타나게되어진구조입니다.

9번 =  V IN 이라고 표기되어있고 한글로는 수직입력단자 입니다. 

여기에는 MAX 600V(P.P+DC) 라고되어있읍니다.

교류신호 이든 직류전압 이든 최대치 600V 이하에서는 아무거나 입력시켜도 이상없다는 표시입니다.

10번 = 수직입력신호의 크리에맞게 높이를 조절해주는스위치입니다.

만일 내가 220V 교류전기를 측정하고자한다면 이스위치는 아마도 *100 에 맞추어야할것입니다.

그러면 두칸하고 조금더 커지겠지요.

이렇게 입력신호의 크기를 대략 예상하여 그 크기가 이스위치의 범위안에 들어오도록 맞추면됩니다.

역시나 이장치는 VERT. GAIN 볼륨장치와 연동되어집니다.

범위가 어느정도인지는 모르지만 *1 에서도 크기가작아서 보기가 불편할때는 VERT.GAIN 볼륨을 오른쪽으로 돌려가면 크기가 커집니다. 이렇게하여 두가지를 조작하면 아주미약한신호까지도 측정이 가능합니다.

어느정도냐면 아주미약한 마이크출력신호나 5mV 이하의 LP 카드릿지의 가능합니다.

간단하면서도 아주편리한장비입니다.

11번 =  AC  DC 라고 표시되어저있읍니다.

이 스위치는 측정하고자하는 신호가 음악신호이거나 교류정기등은 AC 에서측정을 해야하고 건전지의 전압등이나 회로에서 DC 전압을 측정하고자할때는 DC 에 맞추고 사용해야합니다.

DC 에서는 DC전압의 크기만큼 수직선이 위로 올라가지므로 역시나  5번과 10번을 병행조작하여 크리를 조절해주면됩니다.

12번 = 수직위치조절용 가변저항입니다.

이장치를 위아래로 조작하면 위치가 위와 아래로조작이되어집니다. 처음시작할때에 한쪽으로 너무치우치면 화면이 사라지고 나오지않는 문제가있으므로 가능하다면 처음시작할때에 중앙에놓고 시작합니다.

이렇게하여 12개의 기능설명을 마치고 디략적으로 이장치로 무엇을 하수있고 무엇을 측정할수있는가등을 논해보려고합니다.

이장치로는 교류신호전압측정/직류전압측정/위상측정/AC와 DC 전압이 복합되어진신호측정 등 여러가지용으로 사용할수가있읍니다.'

하지만 카오디오에서는 주로 신호파형측정요으로나 신호에섞여있는 DC전압측정등이 주류일것입니다.

이정도만으로 아주 유용한 장치가될수가 있읍니다. 사이트에 공개되어진 테스트주파수가 기록되어진신호를 사용하면 스피커의 극성이나 위상측정등도할수있고 응용할줄알면 아주많은 여러가지 측정이 가능한 장치입니다.

항상옆에두고 측정하는습관을 길러야 필드에서 여러가지 물리적이 현상들을 측정할수있을것이고 이장치를 마스터하면 그다음은 디지탈장비등를 사용하여 문서화하는것도 가능해질것입니다.

또한 이장치는 수평으로 사용하것을 전제로하여 조정되어졌읍니다.

수직으로세우면 수평선이 기울어질것이나 내부에서 가변저항을 조절하면 세워진상태에서도 수평선의 기울기를 조정하수가있읍니다.

신형스코프들은 그런일이 없는데 구형들은 부라운관자체가 지자기의 영향으로부터 자유롭지 못해서그렇습니다.

카오디오 음향 측정

오실로스코프를 이용하여 자동차에서 음향측정을 하려면 먼저 테스트용음원이 있어야합니다.

음악소리처럼 계속움직이는 신호를가지고는 모니터링은 할수가있지만 성능테스트는 어렵읍니다.

방송국에다 전화를 해서 고정신호를 보내달라고하면 혼날것이고 이럴때 간단하게 사용할수있는것이 오디오제너레이터나 테스트 CD 입니다.

개인용이니까 마구마구 사용해도 누가 무어라고 안하므로 편리하지요.

헤드유닛에 테스트 CD 를 플레이시켜놓고 라인아웃에 오싱로스코프를 연결한다음 오실로스코프의 화면을 보면서 헤드유닛의 출력파형을 관찰해보세요.

오실로스코프만으로도 라인아웃출력레벨과 주파수특성 그리고 위상특성 잡음지수들을 예측할수가 있읍니다.

첫번째로 주파수특성측정인데 제가가지고있는 테스트음원을 기준으로 설명해보겠읍니다.

이음원의 25번트랙을 플레이시키고 볼륨을 최대로 크게하면 스크린에 구형파가 나타납니다.

1khz -20db 정도의 구형파 신호가 들어있는데 이신호를 관측하면 헤드유닛의 주파수특성을 한눈에관찰할수가있습니다.

주파수특성이 플랬다고 정상적인 파형은 위의사진과 같이 사각형형태를 유지하는데 기계에따라서 그렇지못한경우도 아주많읍니다.

특히나 순정헤드유닛은 자동차고 결부되어졌을때 어떻게 소리가 날것인가를 예상하여 내부의 마이컴에 데이타를 저장하여 그에맞는 출력을 내도록설계되어저있읍니다. 그런이유로 위의 그림처럼 플랬하게 나오는 경우가 별로없답니다.

대부분 저음과 고음이 들어올려저있는 형태를 가지구요.

가운데가 움푹들어가고 왼쪽고음과 오른쪽 저음이 많히 들어올려저있는 형태입니다.

사진에서 빨강색은 저음보다 고음영역이 아주약간 올라가있는 형태이구요 파랑색그림은 상대적으로 저음이 많히 내려저있는 형태입니다.

이그림은 고음쪽보다는 저음이 올려저있고 아주낮은 초저역과 초고역이 약 13khz 이상이 감쇄되어진 형태의 파형입니다.

이파형은 베이스음은 풍성하겠지만 전체적으로음폭이 좁아지겠지요.

아마도 자동차에서 소리만들기가 가장 무난한 출력파형은 아래의 그림과 같은파형이 아니가 생각합니다.

맨위의사제헤드유닛의 출력파형에 가상으로 그려본 빨강색 그림처럼 중저역 부분이 보강되어지면 인크로우저 공간이 취약한 자동차의 환경에서 바란스가 맟는 사운드를 만들기에 매우 적합할것이다라는생각입니다.

이상으로 주파수특성측정과 관련되어진 몇가지 예를 들어서 설명해드렸읍니다.

참고가되었으면 하는바램입니다.

위상측정

카오디오에서 오실로스코프로 위상을 측정하는방법입니다.

이측정은 주로 스피커의 극성판별시에많히사용되어지는데 방법은 여러가지가있고 정밀하게측정하려면 좋은장비가 필요하지만 간단하게 스피커의극성측정하는정도는 오실로스코프만으로도 가능합니다.

헤드유닛의 CD플레이어에서 만들어진신호가 스피커까지 도달하면서 위상으라든가 주파수특성이라든가 여러가지 사항들을 눈으로 보면서 모니터링하기에는 오실로스코프만한것이 없읍니다.

스피커의 극성체크기로 하는것도있지만 오실로스코프를 이용하면 아주간단하게 스피커의 극성체크하는것이 정확하고 간단합니다.

먼제 테스트음반에 정현파의 맨윗쪽이나 아랬쪽이 짤려있는 신호를 기록한다음  그 다음 오실로스코프를 각각의 입력이나 출력단에 연결하여보면 모든장치에서의 긍성반전여부를 눈으로 바로 볼수가있읍니다.

제가 만든 테스트CD 에는 이와같은 파형이 내장되어있읍니다.

참고하시구요.

위사진과 같이 윗부분이 짤려진 신호가 들러있는 테스트CD 를 헤드유닛에 넣어 플레이시키면 헤드유닛에서나오는 신호역시도 위와같이 윗모서리가 짤려야지 극성이 바뀌어지면 반대로나오게됩니다.

위사진과같이 나오면 극성이 바뀌어진것입니다.

스피커단자에서도 아래의그긺과같이나오면 안되고 위의 그림과 같이 윗부분이 짤린 파형이 나와야합니다.

아주간단하게 스피커의 극성체크가 가능하다는것을 아셨을것입니다.

모든 음향기기는 동일합니다.

[구조대10]

오..... 궁금했었는데... 천천히 정독해야겠네요... 감사합니다.

[김도헌]

오실로스코프 사용하는 사람들을 신기하게 생각했는데 이제야 조금 이해가 되네요.. 쉽게 설명해 주시니 이해가 잘 됩니다. 감사합니다