ICT-081 정보통신실험

01 - 기자재 사용법

I. 이론

1. 정보통신실험 사용 기자재

- 오실로스코프

- 함수발생기

- 전원공급기

- 브레드보드

- 디지털멀티미터

2. 오실로스코프

2.1 사용장비

- Tektronix TDS2012: 2채널, 디지털 스토리지 오실로스코프, 100 MHz, 1Gs/s

2.2 주로 사용하는 기능

- 채널1, 채널2표시 ON/OFF: [CH 1 MENU], [CH 2 MENU]

- 파형 자동표시: [ACQUIRE]

- 파형 수평방향 확대 축소: [SED/DIV]

- 파형 수직방향 확대 축소: [VOLTS/DIV]

- 파형의 수직방향, 수평방향 위치 조정

- 파형값 측정: 주파수, V peak-to-peak

- 파형 계산: [MATH MENU]

- Probe 보상 (compensation)

- 트리거 조정: 트리거 소스 선택 (Ch1, Ch2), 트리거 Level 조정

- AC 커플링: 피측정 신호의 DC 성분은 없애고 AC 성분만 표시

- DC 커플링: 피측정 신호의 DC 성분과 AC 성분을 모두 표시

2.3오실로스코프 접지

- 오실로스코프의 프로브는 AC 220V 전원 접지선과 연결되어 있음.

- 계측시 회로상의 Ch1의 접지단자 연결점과 Ch2의 접지단자 연결점은 동일 지점이어야 함.

- 계측에 사용된 함수발생기의 접지단자 연결점과 오실로스코프 프로브의 접지단자 연결점은 동일 지점이어야 함.

그림: 오실로스코프 프로브의 Ground 단자는 AC 전원의 접지 단자에 연결되어 있으며

그림: 가정/사무실용 220VAC 단상 전원의 결선

2.4 오실로스코프 프로브

ㅇ 프로브 보상: [PROBE COMP]에 프로브를 연결한 상태에서 작은 screw driver를 이용하여 프로브 보상 커패시터를 조정하여 펄스파형의 왜곡이 최소화 되도록

ㅇ 오실로스코프 입력 임피던스

그림: 오실로스코프 입력 임피던스

- 피측정 회로를 loading 하지 않기 위해 오실로스코프의 입력저항은 매우 큰 값 1 MΩ으로 함.

오실로스코프는R_S를 알지 못함. 따라서 R_S >> R_L로 한다.

2% 이내 정확도를 얻으려면 R_S < 0.02 R_L = 20 kΩ

- 1 MΩ에서 발생하는 자연적 열잡음을 감소시키기 위한 저역통과 필터 역할을 하기 위해 20 pF의 커패시터를1 MΩ과 병렬 연결함.

e_n : thermal noise rms voltage (V)

k : 1.38×10^‑23 (Boltzmann's constant) (m² kg s^-2 K^-1)

T : absolute temperature (K)

B : bandwidth of e_n measurement (Hz)

R : resistance (ohm)

- 오실로스코프 프로브 선 (동축선)의 길이는 약1 m이며, 이것의 커패시턴스는 약100 pF이다. 100 pF가 오실로스코프의 20 pF와 병렬로 연결되어 RC 저역통과 필터로 작용

이에 따라 빠른 신호 측정시 왜곡 발생

- 이를 해결하기 위해 아래 그림과 같이 프로브 종단에9 MΩ 저항 (R_tip)과 가변 커패시터 (C_comp)를 사용하여 프로브 케이블과 오실로스코프 입력 커패시터의 저역통과필터 효과를 보상 (제거)

그림: 오실로스코프 프로브 보상회로 [Keysight]

- 다음 조건을 만족하면 주파수에 관계없이 V_L/V_s = 10의 관계를 얻는다.

- 이와 같이 보상한 경우를 10 : 1프로브라 한다. 프로브 종단에 아래 그림과 같이X1, X10로 표시된1 : 1, 10 : 1선택 스위치가 있다.

그림: 오실로스코프1 : 1, 10 : 1선택 스위치 [Tektronix]

그림: 오실로스코프 보상 커패시턴스 값에 따른 측정된 펄스 파형 [Elliott Sound Products]

3. 함수 발생기 (Function Generator)

3.1사용장비

ㅇTektronix AFG 3021

3.2 주로 사용하는 기능

- 파형 선택: 정현파, 펄스파, 삼각파, 톱니파

- 파형 주파수 선택

- 파형 진폭 선택: Vpp

- 파형 오프셋 선택

- 파형 변조 선택: AM, FM

- 펄스파형 Duty cycle 조정

3.3주의사항

- 함수 발생기 출력저항: 50 Ω

- 함수 발생기에 표시되는 전압은 함수 발생기에 50 Ω부하가 연결되었을 경우의 값

- 따라서 실제 전원전압은 표시되는 전압의2배

- 함수 발생기 출력신호를 시험회로에 연결할 경우 실제 전압은 연결하는 회로의 임피던스에 의해 결정됨.

(oscilloscope 10:1 probe)

4. 전원공급기

4.1사용장비

ㅇGW Instek GPS-4303

4.2 장비 내부 양극전원 결선

- 전원공급기 DC 전압의 접지 GND는AC 전원의 접지와 연결되지 않음.

- +12V, -12V양극 전원 사용시 전원공급기의 결선을 아래와 같이

- 24V전압을 만드려면 +12V단자의 (-) 단자와 -12V단자의 (+)를 도선으로 연결

- 전류제한 (current limit) 기능: 회로보호를 위해 전류 제한 기능이 있음. [CURRENT]로 표시된 단자의 knob을 돌려서 조정

- 전류제한이 동작하면 LED에 표시됨.

5. 디지털 멀티미터

5.1사용장비

ㅇAgilent 34410A

5.2주로 사용하는 기능

- 전압측정: DC V, AC V

- 전류측정: DC I, AC I

- 저항측정: Ω

- 커패시턴스 측정

- 다이오드 도통시험

- 온도측정