1. 오실로스코프란?
2. 각부의 명칭 및 기능
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1) 오실로스코프에 전원을 넣기 전에 공급 전압을 확인하고, 정면 패널을 다음과 같이 조정한다. 표1. 전원 투입전 셋업 사항
2) 오실로스코프에 전원을 넣는다. |
4. 파형 측정 및 판독법
오실로스코프는 파형 관측뿐만 아니라 직류와 교류의 전압, 전류의 측정 및 주기를 측정할 수 있으며, 주파수는 주기의 역수로 계산할 수 있다. 그리고 리사주 도형으로 파형 상호간의 위상차를 측정 할 수 있다. |
1) 직류 전압 측정의 기본 |
입력신호를 수직 입력단자에 접속하고 AC-GND-DC스위치를 GND 위치에 놓은 후 0[VOLT]점을 정한 후 DC로 전환하면 파형이 상승 또는 하강하는데 스위프의 입력 신호가 (+)의 극성이면 상승하고, 입력 신호가 (-)의 극성이면 하강하게 된다. 이때 상승 또는 하강한 파형이 그림 17과 같다면 이 변화의 폭이 직류 전압을 나타낸다.
예제) VOLT/DIV를 50[mV/DIV]에 놓았을 때 위 그림과 같이 이동한 거리가 3 DIV이면 (풀이) 직류전압 = 3 × 50 × 1 = 150[mV] 만약 probe의 배율을 10 :1에 놓았을 경우에는 신호의 값은 10배가 되어 150mV × 10 = 1.5[V]가 된다. |
2) 직류에 교류가 중첩된 |
AC-GND-DC 스위치를 직류 전압 측정때와 마찬가지로 GND에 놓고 0[VOLT] 레벨을 맞춘 후 DC로 전환하여 상승 또는 하강한 파형이 다음 그림과 같다면 교류분의 Vp-p 전압과 직류 전압을 측정할 수 있다.
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3) 교류 전압 측정 |
입력 결합 선택기를 AC로하여 통상 소인이 얻어지도록 각 조정기의 손잡이를 설정한 다음 파형이 측정되기 쉽도록 수직 감쇄기(VOLT/DIV)와 소인 시간 선택기(SWEEP TIME/DIV)의 손잡이를 조정한다. 다음에 수직 위치 조정기(POSITION)로 측정하려고 하는 전압 파형의 한단을 수평 눈금선의 하나에 일치시키고, 측정 파형이 모눈금판에 적당한 크기가 되도록 수직 입력 감쇄기(VOLT/DIV)을 조정한다. 측정 전압은 교류 파형의 최저값과 최고값의 첨두전압으로 나타나므로 Vp-p 기호로 표시하고 다음 식으로 구한다. 이 때 VOLT/DIV의 미세조정기(VARIABLE)는 CAL의 상태로 놓는다.
첨두 전압 Vp-p = (VOLT/DIV) x 파형의 높이(DIV)이고 이 값을 실효값으로 나타내면 예제1) 오실로스코프에서 VOLT/DIV의 다이얼 눈금을 0.05(VOLT/DIV)에 놓고 측정한 파형의 교류전압 첨두값을 실효값으로 나타내면 얼마인가? 예제2) 오른쪽 그림과 같은 구형파의 크기를 측정하고자 한다.
(풀이) 직류전압 = 3 × 50 = 150[mV] 만약 probe의 배율을 10 :1에 놓았을 경우에는 신호의 값은 10배가 되어 150mV × 10 = 1.5[V]가 된다. * 측정시 주의해야 할 점: probe에 배율이 부가된 경우에 프로브의 감쇄비를 곱해 주어야만 한다. 예제3) 오실로스코프로 교류 전압을 측정을 했더니 화면에 다음과 같은 파형이 나타났다. 이와 같은 교류 전압 파형의 크기는 얼마인가?
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4) 주기 및 주파수 측정 |
오실로스코프는 전압을 시간적으로 표시하는 측정기이므로 시간 축이 정확히 교정되어 있어 표시 파형의 시간을 높은 정확도로 측정할 수 있다. 이때 VOLT/DIV와 TIME/DIV의 미세조정기(VARIABLE)는 CAL의 상태로 놓는다.
예제1) 오실로스코프에서 TIME/DIV의 레벨이 0.5[ms/DIV]이고 수평증폭기의 이득을 1배로 놓았을 때 한 주기의 DIV이 3DIV(칸)인 파형이 나타났다면 주기 T[sec]는 얼마인가? (풀이) 주기(T) = 1주기의 DIV수×TIME/DIV×수평 증폭기 이득(MAG)의 역수 따라서, 주파수 f[Hz]는 주기의 역수이므로 다음과 같이 구할 수 있다.
예제2) 오실로스코프에서 TIME/DIV이 0.5[ms/DIV]이고 수평증폭기의 이득을 1배에 놓았을 때 다음 그림과 같이 C와 D 사이의 간격이 2인 파형이 나타났다면 주기 T[sec]는? (풀이) 주기(T) = 1주기의 DIV수×TIME/DIV×수평 증폭기 이득(MAG)의 역수 따라서, 주파수 f[Hz]는 주기의 역수이므로 1[㎑]가 된다. 예제3) 오실로스코프로 측정한 다음과 같은 파형의 주기 및 주파수는 얼마인가?
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5. 실험 가. 직류 전압 측정 (1) 그림과 같이 회로를 결선한다. (2) 오실로스코프에 전원을 투입하기 전에 다음 표와 같이 기본 조정을 한다.
(3) AC-GND-DC 스위치를 DC로 놓는다. (4) 가변 저항기 R2를 20[kΩ]으로 조정한다. (5) 직류 가변 전원 장치를 6[V]로 조정한다. (6) 가변 저항기 R2 양단에 걸리는 전압을 계산한다. 계산값 V2 = _______________ [V] (7) 오실로스코프에 전원을 투입하고 가변 저항기 R2 양단의 전압을 측정하고 %오차를 계산한다. 오실로스코프에 의한 측정값 V2 = __________________[V] (8) 회로 시험기 전압계에 나타난 전압을 측정하고 %오차를 계산한다. 회로시험기에 의한 전압 측정값 V2 = _________________[V] (9) 가변 저항기 R2를 47[kΩ], 100[kΩ], 200[kΩ]으로 가변시키면서 위의 (1)∼(8)까지를 반복 측정하여 다음 표에 기록한다.
나. 교류 전압 측정 (1) 그림과 같이 회로를 결선한다. (2) 오실로스코프에 전원을 투입하기 전에 다음 표와 같이 기본 조정을 한다.
(3) AC-GND-DC 스위치를 AC로 놓는다. (4) 가변저항기 R2를 20[kΩ]으로 조정한다. (5) 교류 전압 조정기를 6[V]로 조정한다. (6) 가변 저항기 R2 양단에 걸리는 전압을 계산한다. V2 = ________________ [V] (7) 오실로스코프에 전원을 넣고 가변 저항기 R2 양단의 전압 Vp-p를 측정하고, 이를 실효값으로 환산한다. 오실로스코프 측정값 V2p-p = _____________________ [V] 실효값 V2 = ____________________ [V] (8) 오실로스코프로 측정한 값을 이론값과 비교하여 %오차를 계산한다. %오차 = _______________________ [%] (9) 회로 시험기로 R2 양단의 전압을 측정하고 이론값과 비교하여 %오차를 계산한다. 전압계 측정값 V2 = ________________ [V] %오차 = ________________________ [%] (10) VARIABLE 손잡이를 끌어당긴다. 화면에는 어떠한 변화가 일어나는가? _______________________________________________________________________________ (11) PULL×10MAG 손잡이를 끌어당긴다. 화면에는 어떠한 변화가 일어나는가? ______________________________________________________________________________ (12) TRIG LEVEL 손잡이를 (+), (-)로 각각 놓으면, 파형은 어떠한 변화가 일어나는가? ______________________________________________________________________________ (13) TRIG LEVEL 손잡이를 끌어당기면, 화면에는 어떠한 변화가 일어나는가? _______________________________________________________________________________ (14) probe의 배율을 10 :1로 하면 화면에는 어떠한 변화가 일어나는가? ______________________________________________________________________________ (15) 가변저항기 R2를 47[kΩ], 100[kΩ], 200[kΩ]으로 가변시키면서 (1)∼(9)를 반복하여 다음 표에 기록한다.
다. 주기 및 주파수 측정
(1) 위 그림과 같이 회로를 결선한다. (2) 저주파 발진기 AF를 정현파 1[㎑], 2[Vp-p]로 조정한다. (3) 스위프 TIME/DIV과 VARIABLE 조정기를 조정하여 실험에 적당한 파형이 나타나게 한다. (4) 이때 오실로스코프의 스위프 주파수는 얼마인가.? f = ________________________[Hz] (5) 신호 전압의 주기 T는 얼마인가.? T = ________________________ [sec] (6) 저주파 발진기 AF를 구형파 1[㎑], 2[Vp-p]로 조정한다. (7) 스위프 TIME/DIV과 VARIABLE 조정기를 조정하여 실험에 적당한 파형이 나타나게한다. (8) 이때 오실로스코프의 스위프 주파수는 얼마인가.? f = __________________________[Hz] (9) 신호 전압의 주기 T는 얼마인가.? T = ___________________________ [sec] (10) f=1[㎑]의 정현파 및 구형파 신호전압에 대한 파형을 다음의 표에 그린다.
(11) 저주파 발진기 AF를 2[㎑], 5[㎑], 10[㎑], 100[㎑], 2[Vp-p]로 변화시켰을 때 실험 방법 (1)∼(9)를 반복하여 아래의 표에 기록한다.
(1) 다음 그림과 같이 저주파 발진기 AF 2대를 오실로스코프의 수직입력 CH1과 CH2에 접속한다.
(2) TIME/DIV의 손잡이를 시계방향으로 돌려 X-Y 축에 절환시킨다. (3) 저주파 발진기 AF를 정현파로 놓고, 오실로스코프의 각 부를 조정하여 적당한 크기의 파형이 나타나게 한다. (4) CH1에 입력되는 수직입력 신호와 CH2에 입력되는 수평입력 신호의 진폭을 동일하게 조정한다. (5) 수직축의 주파수를 fv, 수평축의 주파수를 fH 라 하고, 이들의 비 즉 fH : fv 가 1 : 1, 2 :1, 3 :1이 될 때의 리사쥬 도형을 다음 도표 위에 그린다.
(6) 저주파 발진기 AF의 주파수를 다음식에 의해 계산한다.
(a) 1 : 1 인 경우 = ___________________ (b) 2 : 1 인 경우 = ___________________ (c) 3 : 1 인 경우 = ___________________ (7) 위에서 계산된 주파수와 저주파 발진기 AF의 주파수가 일치하는가? |