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오실로 스코프로 신호를 측정할 떄, 종종 측정 결과를 CSV 포맷으로 저장하는 경우가 있다. 이는 나중에 PC에서 후가공을 하거나 측정 결과 보고서를 작성할 때 첨부로 쓰기 위함일 것이다. 그런데, CSV로 저장된 파일은 PC에서 보기가 쉽지 않다. 스코프 제조사에서 제공해주는 도구를 사용하거나 엑셀을 사용해야 한다. 제조사 도구 같은 경우 제공되지 않거나 찾기 어려운 경우가 있고, 엑셀 같은 경우 CSV 파일이 크면 행수 제한으로 데이터까 짤리는 문제와 속도가 현저하게 느려지는 문제 등이 있다. 이에 쉽게 CSV 파일을 열어서 파형을 보고 쉽게 보고서에 Copy&Paste를 할 수 있는 도구를 만들어 보았다.

오실로스코프에서 제공되는 CSV파일은 파일 초반에 헤더가 표시되어 있다. 제조사마다 헤더에 포함되는 내용이 다르고 헤더로 사용된 줄 수도 다르다. 이 부분은 실제 데이터가 아니므로 건더 뛰어야 한다. 이렇게 건너 뛰어야 하는 행 수를 Header Row Count에 입력한다. 기본값은 20이다(데이터 값이 최소 수백개에서 백만개 이상 일 것이므로 20이라는 숫자를 구지 수정하지 않아도 문제가 될 것은 없다). 아래는 CSV 파일의 한 예이다. 헤더로 2줄이 사용되었다.

위 예제 CSV 파일은 3개의 열로 구성된다. 오실로스코프에서 저장되는 CSV 파일은 첫 열이 시간 데이터이다. 그리고 두번째 열부터 순서대로 신호 데이터열이 된다. 여기서는 2개의 신호 데이터 열이 있는 것을 볼 수 있다.

본 도구에서 Sample Step은  기본값으로 Auto로 설정되어 있는데, 이는 CSV의 첫 열에 시간 데이터가 있기 때문에 그 데이터로부터 자동으로 Sampling Time이 추출되기 때문이다. 만약 시간 데이터 없이 첫 열부터 데이터가 오는 CSV 파일이라면 각 데이터들의 sampling time을 Sampling Step 란에 적어주면 된다.

본 두구에서 오실로스코프처럼 가로와 세로 방향으로 각가 2개의 커서를 제공한다.

CSV에 신호 데이터가 몇 개 포함되었는지 자동 감지후 사용가능한 채널을 표기해 주며 각 채널을 on/off 할 수 있다. 화면에 보여지는 신호는 자동으로 max, min, median, average가 계산된다.

Frequency Domain을 선택하면 신호의 주파수 성분을 볼 수 있다.

사진 및 그림은 Tektronic사와 Agilent사 홈페이지에서 퍼옴.

 오실로스코프(oscilloscope)는 대개 수직으로 10개의 division을 갖는다. 그리고 샘플링 비트수를 모두 활용하면 10개의 division에 꽉 찬 신호를 보여준다. 그런데, 신호의 크기가 만약 2개의 division만 사용하여 표시된다면, 유효 샘플링 수는 크게 줄어들게 되고 SNR은 커진다. 스윙 레벨이 작은 신호를 측정할 경우 scale을 조정하여 최대한 디스플레이의 크기에 맞춰줘야 정밀도가 증가한다.

 파워 노이즈 측정 시, 노이즈 신호는 대개 수 ~ 30여 mV 크기를 갖게 된다. 이 경우, 노이즈를 디스플레이에 꽉 채우려면, 2 mV/div 정도가 되어야 할 것이다. 만약 10 mV/div 이상이면 정밀도가 떨어진다. 이렇게 되면 실제와 수 배 이상 차이가 날 수 있다. 따라서, 파워 측정을 하려면, attenuation이 작은 프루브를 사용하는 것이 바람직하다. 10X 이상은 power probing에 적절하지 않다.

 가장 좋은 방법은 코엑시얼 케이블로 측정부위를 솔더링 후 스코프에 물려서 측정하는 것이다. 가장 정밀하다. 차선은 프루브 팁과 GND의 간격(루프)를 최소화 하여 프루빙한다. 이 때, 프루브 팁과 GND를 short 시켜서 주변 노이즈가 어떤지 파악해 둔다.

 프루브는 임피던스가 높은 것일수록 좋고, 측정 신호보다 충분히 큰 대역폭을 확보하고 있는 것이 좋다. 필요 시 오실로스코프의 AC coupling 기능을 사용하거나 probe의 offset을 조정하여 사용한다.

Probe 선택 순서:

1.     Active든 Passive든 attenuation이 작은 것. 1X 혹은 2X

2.     대역폭이 충분히 넓은 것(high impedance)

회로를 프로브하기 전에 스코프 스크린을 보면서 자신에게 던져야할 할 질문:

   내가 측정하려고 하는 신호는?
   스코프 setup은 정확한가?
   스코프는 calibrated 되었나?
   내가 예상한 amplitude인가?
   offset이 있다면, 예상했던 바 인가?
   예상했던 frequency인가?
   trigger는 안정적인가? 스코프 setup이 바른가?
   신호가 안정적인가? 그렇지 않다면 얼마나 많이 변하나?
   현재의 측정치를 이전의 것과 어떻게 비교할 것인가?

디지털 스코프 사용에서 흔히 범하는 10가지 실수

 1. 적은 메모리로 넓은 시간을 보려고 할 때 undersampling이 발생하는 것.
 2. application note를 모두 읽어보지 않는 것.
 3. 장비의 측정 시스템에 error source를 고려하지 않거나 모르는 것.
    ADC Effective Bits
    ADC Non-linearities
    Aliasing (Extreme Undersampling)
    Amplifier - BW Rolloff, Noise, Non-Linearity
    Amplifier - DC Offset
    Aperture Jitter
    Interpolation (Using Linear Vs. SIN X/X Near Nyquist Frequencies)
    Misinterpreting Causes & Effects
    Misinterpreting Instrument Setup That Negates Or Changes Intended
    Misinterpreting/Misreading Values Displayed
    Noise In Scope
    Noise In Signal
    Probe Effects (Loading, Propagation Vs. Length, Compensation, Grounding)
    Timebase Drift/Jitter
    Trigger Jitter
    Triggering Under The Wrong Conditions
    Under Utilized Dynamic Range (not Filling The Screen)
    Undersampling (too Few Samples/Sweep)
    Undersampling (too Few Sweeps To Know What Is Actually Happening)
 4. 스코프의 측정력을 사용하지 않는 것. 8비트 측정이 눈 대중보다 5배 이상 정확하다.
 5. 시간에 대해서 변하는 것을 보기 위해서 persistance, histograms, statistics 등을 사용하지 않고 1회만 측정하는
    것. frequency spectrum에서 변하는 것을 보기 위해서 FFT display를 확인하라.
 6. 스코프를 배우기 위해서 그리고 최신 버전으로 펌웨어를 업데이트하기 위해서 시간을 사용하지 않는 것.
 7. high frequency나 load sensitive circuit을 측정하는데 passive probe를 사용하는 것.
 8. 시간 상의 너무 작은 부분만 보아서 원인과 효과를 보지 못하는 것.
 9. 4개의 trace를 한 화면에 보기 위해서 각 waveform을 full scale의 25%로 줄이는 것.
    이것은 resolution과 accuracy에서 2개 이상의 bits를 날려버린다.
10. 같은 스코프를 사용하며 나름의 테크닉을 가지고 있는 회사의 다른 동료와 대화를 나누지 않는 것.