[예비보고서] 실험12, 오실로스코프와 파형발생기실험명 : 오실로스코프와 파형발생기실험주제 : 오실로스코프의 동작원리와 사용법을 익힌다.파형발생기의 사용법을 익힌다.실험장비 : 오실로스코프, 파형발생기실험이론 : 1. 오실로스코프란? 오실로스코프는 전압을 측정할 수 있을 뿐 아니라 파형을 눈으로 볼 수 있는 장비로 회로를 검사하고 측정하는데 가장 유용한 측정기 구이다. 오실로스코프의 기능은 기본적으로 전압-시간(V-t) 그림표를 그려주는 장비이다. 수직 축 즉 Y-축은 전 압축, 수펑축 즉 X-축은 시간 축이다. 우리가 실험 때 사용할 오실로스코프는 아날로그가 아닌 디지털이다.2. 디지털오실로스코프 : 오실로스코프의 한 종류로써, 다양한 전압을 사용할 수 있는 아날로그 오실로스코프와 달리 2진법을 활용한 오실로스코프를 일컫는다. 디지털 오실로스코프의 경우, 측정된 전압을 디지털 신호로 바꾸는 아날로그-디지털 변환기(ADC : analog-to-digitol converter)가 사용된다. 아날로그와 디지털 장비에 있어 외관의 차이는 거의 없지만, 디지털 오실로스코프는 아날로그 오실로스코프에 비해 신뢰성이 높으며 빠르고 복잡한 신호까지 포착할 수 있다. 특히 단발 신호의 측정에 유리하며, 신호 저장 등이 가능하다는 기능의 차이가 있다. 사용자는 이로써 프리터에 파형을 사용하거나, 신호를 잡아 파형을 확대, 비교 혹은 전송할 수 있다. 디지털 오실로스코프 선택에 있어서는 측정 대상이 되는 시그널의 종류와 아날로그 대역폭, 입력 채널 수, 샘플링 속도, 메모리 길이 등의 기준이 적용된다.3. 오실로스코프로 측정 할 수 있는 것 : 오실로스코프는 X축으로는 시간, Y 축으로는 전압이다. 때문에 이를 이용해서 다음과 같은 값들을 측정할 수 있다.(1) 주기(period)와 주파수(Freguency) : 센서 및 통신 모듈의 경우, 각자의 회사에서 제작한 프로토콜이 있습니다. 혹은 통신을 할 경우, 주파수 특성을 살펴봐야 할 때 오실로스코프가 유용합니다.(2) Duty Cycle: 서보모터를 제어해야 할 때, 잘 움직이지 않는 경우가 있습니다. 이럴 때, 오실로스코프로 제대로 Duty Cycle을 가진 파형이 만들어지는지 확인해볼 수 있습니다.(3) Rise and Fall: 적외선 센서를 이용해서 통신을 하거나 포토트랜지스터를 이용해서 빛을 읽을 때, Rise 및 Fall 시간 지연 등도 확인해볼 수 있습니다.(4) 진폭 (Amplitude): 신호의 높이를 측정할 수 있습니다.(5) 평균 전압 (Mean and average voltage): 최소 및 최대 신호의 크기뿐만 아니라 평균 신호의 값도 측정할 수 있습니다.(6) 노이즈 확인: 신호에 얼마나 노이즈가 있는지 확인하거나 특정 환경에서 노이즈의 발생 정도들도 확인해볼 수 있습니다.4. 오실로스코프 사용법 : 오실로스코프는 먼저 프로브라는 것을 제공합니다. 프로브는 다음과 같이 생겼으며, 회로 기판에서 측정하려고 하는 부분에 프로브를 접촉시켜서 값을 읽게 됩니다. 이 프로브는 (그림 1)과 같이 생겼으며, 한쪽에는 악어 집게가 있어서 그라운드(GND)에 연결하여 기준 전압/레퍼런스로 잡고, 다른 한쪽을 측정하려는 부분에 대고 신호를 읽습니다.이때, 두 가지를 유념하면 됩니다. 대부분의 오실로스코프는 Vertical과 Horizontal의 값을 가지는데, Vertical은 전압과 관련된 조작을 담당하고, Horizontal은 시간과 관련된 조작을 담당합니다. 그리고 Auto라는 버튼이 있는데, 요거는 만능 버튼이라고 생각해도 됩니다.(1) Vertical : Vertical의 볼륨을 조정하면, 진폭이 조정됩니다. 5V를 한 개의 눈금으로 할지, 1V를 한 개의 눈금으로 할지 등을 결정할 수 있습니다.(2) Horizontal : Horizontal의 볼륨을 조정하면, 샘플링 시간을 조정할 수 있습니다. 보다 자세하게 파형을 보고 싶을 때 조정할 수 있습니다.(3) Auto : 만능 버튼그림 2 처음에 오실로스코프가 잘 작동하는지 확인하기 위해서 사용하는 것이 한가지 있는데 그건 5V 출력이 잘 나오는지 확인해보는 것입니다. 오실로스코프의 코너쪽에 있는 핀에 프로브를 끼우고, 5V가 잘 나오는지 확인해볼 수 있습니다. (그림 2)처럼
