오실로스코프, 프로브, 신호무결성(SI)의 개념

 


오실로스코프

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오실로스코프의 역할

오실로스코프는 디스플레이에 전기 신호 그래프를 그려주는 장치입니다. 시간에 따라 신호가 어떻게 변하는지를 알려줍니다. X축은 시간, Y축은 전압을 나타냅니다.

오실로스코프는 아래와 같은 항목들을 나타냅니다.

  • 신호의 주파수
  • 신호의 전압 값
  • 직류 or 교류의 양
  • 노이즈의 양

오실로스코프와 카메라의 비유

오실로스코프는 사용자가 관찰과 해석할 수 있도록 신호 영상을 정확하게 촬영하는 카메라와 같습니다. 카메라는 아래와 같은 요건이 중요할 수 있습니다.

  • 찍은 사진이 선명한가 흐릿한가?
  • 동영상을 초당 몇 장의 사진을 찍어 표현할 수 있는가?

이를 오실로스코프에 비교해보면 아래와 같이 나타낼 수 있습니다.

  • 보여주는 신호가 정확하게 보여지는가?
  • 신호를 초당 몇 개씩 찍어 보여줄 수 있는가?

오실로스코프의 유형

오실로스코프는 아날로그와 디지털로 나눌 수 있습니다.

  • 아날로그 장비
    • 지속적으로 변하는 신호 추적
  • 디지털 장비
    • 신호를 샘플링하여 디스플레이로 구성
    • 연결된 샘플의 형태로 획득하고, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 사용하여 측정된 전압을 디지털로 표현


프로브

프로브란?

신호원과 오실로스코프의 물리적/전기적 연결고리. 측정 신호를 오실로스코프에 왜곡 없이 그대로 전달하는 것은 프로브의 중요한 역할입니다.

프로브의 구성 요소

프로브의 구성은 아래의 3가지입니다.

  • 케이블 : 측정체와 오실로스코프간의 거리의 편의성을 위하여 길이를 늘려주는 부분
  • 헤드 : 오실로스코프의 입력단자에 연결되는 부분
  • 프로브팁 : 측정체에 연결되는 부분

프로브의 종류

  • 패시브 프로브
    • 일반적인 신호 및 전압 레벨을 측정하기 위하여 경제적인 가격에 사용할 수 있는 프로브
    • 10X, 100X와 같이 감쇠계수를 가집니다
  • 액티브 프로브 & 디퍼런셜 프로브
    • IC를 사용하여 오실로스코프에 액세스 및 전송하는 도중 신호를 보존하여 신호 무결성을 보장합니다.
    • 최신 컴퓨터의 클록이 매우 높기 때문에 고속 클럭과 엣지를 측정하려면 고성능 프로브가 필요합니다. 고속 액티브 & 디프런셜 프로브는 빠른 신호 측정에 좋습니다.
  • 로직 프로브
  • 특수 프로브
    • 전류, 고전압, 광학 프로브 등


신호 무결성 (SI, Signal Integrity)

신호 무결성이란?

신호 무결성은 밀집된 공간에서의 신호를 안정시키는 일련의 작업입니다. 전원 무결성(PI, Power Integrity)1 개념과 같이 쓰이기도 합니다.

현재 프로세서의 클럭 속도가 매우 빨라져서 막대한 대역폭을 요구하는 device들이 많아졌습니다. 이전에 느린 시기에는 문제가 되지 않았던 요소들이 문제가 되게 되었습니다.

예를 들어, 빠른 edge 속도를 만들려면 높은 전류가 필요한데, 높은 전류는 접지 바운스나 자기 에너지의 양과 같은 문제가 발생합니다.

이런 신호 무결성을 지키면서 오실로스코프는 파형을 정확하게 재구성 하여신호를 제대로 보여줄 수 있어야 합니다.


출처

  • http://www.sambow.com/files/03K_8605_6_2012.10.24.20.40.55_2280_KO.pdf
  • http://kumnong.co.kr/data/561
  1. 전원을 clear하게 공급하기 위한 모든 과정