[TeledyneLeCroy][기술노트] 수동 프로브 캘리브레이션 필요할까?
- 2023-05-19
- 조회수1346
[TeledyneLeCroy][기술노트] 수동 프로브 캘리브레이션 필요할까?
오실로스코프는 대부분의 실험실에서 일반적으로 사용하는 측정 장비입니다. 필요에 따라 다양한 종류의 프로브와 같이 사용하며, 수동 프로브의 경우는 오실로스코프를 구매하면 함께 제공되며, 전압 측정과 파형 관측에 가장 많이 사용하는 프로브입니다.
수동 프로브도 사용전 캘리브레이션을 수행하는 것이 올바른 사용 방법이지만 대부분의 오실로스코프 사용자들은 이 스코프에서 저 스코프로 프로브를 이동하여 사용할 때도 캘리브레이션을 수행하지 않고, 바로 프로브를 사용하는 경우가 많습니다. 이 번 포스팅에서는 프로브 캘리브레이션을 수행하지 않았을 경우, 발생할 수 있는 문제를 보여드리고 캘리브레이션 수행 전 후가 어떻게 차이가 있는지 보이겠습니다.
그림 1. 동일한 포이트에 연결된 두 수동 프로브의 파형
그림 1은 두 개의 수동 프로브를 이용하여 같은 신호를 프로빙 한 결과 파형입니다. 프로브의 모델은 같지만 신호의 탑 레벨이 눈에 보일 정도로 큰 차이를 보이고 있습니다. 펄스의 폭은 약 10us이고 전압 레벨은 약 5V 신호입니다. 채널 1(노랑색) 파형에 비해 채널2(빨강색) 파형은 모양에는 차이가 없지만 전압에 큰 차이를 보이고 있습니다.
이런 경우, 먼저 프로브를 오실로스코프에서 제공하고 있는 캘리브레이션 출력 포트에 연결하여 파형과 프로브의 상태를 확인해볼 필요가 있습니다.
그림 2. 캘리브레이션이 잘된 프로브 위쪽(노랑색)과 프로브 캘리브레이션이 수행되지 않은 프로브(아래쪽, 빨강색)의 예
그림 2에서는 그림 1에서 사용한 프로브(채널 2)를 캘리브레이션 출력에 연결한 파형의 모양입니다. 파형의 상승에지 부분이 하강 에지 부분에 비해서 낮은 상태입니다. 프로브의 커패시턴스가 낮게 보정된 상태입니다. 그림 2에서 노랑색 수직선으로 표시한 부분은 상승에지로 부터 약 10us 떨어진 부분입니다. 해당 영역의 전압이 파형의 뒷쪽 영역 보다 낮습니다. 그림 1에서 빨강색 파형이 노랑색에 비해서 낮은 전압으로 표시된 이유가 여기 있다는 것을 예측할 수 있습니다. 반대로 해당 프로브의 캐패시턴스가 높게 보정되었다면, 기준 파형에 비해서 높은 전압으로 보였을 것이라는 것을 예측할 수 있습니다.
그림 3. 프로브 캘리브레이션
그림 4. 프로브 캘리브레이션 후의 두 개의 파형 비교, 두 파형이 완벽하게 일치하여 겹쳐보임
그림 3에서는 보정이 되지 않은 프로브를 캘리브레이션한 파형입니다. 파형의 탑 부분을 평탄하도록 보정하였습니다. 그림 4는 프로브 캘리브레이션 후, 그림 1에서 프로빙한 같은 포인트에 프로빙 한 결과입니다. 두 파형이 완벽하게 겹쳐있어서 구분하기 힘들 정도로 일치합니다.
10us의 펄스 폭이라면 아주 빠른 신호라고 할 수 없지만, 간단한 캘리브레이션을 수행하지 않은 경우에 전압 측정에 문제를 야기할 수 있습니다. 100 us 보다 작은 펄스들을 다룬다면 프로브를 같은 스코프에서 채널을 이동할 때, 스코프와 스코프로 프로브를 이동할 때, 측정전 반드시 프로브 캘리브레이션을 수행하는 것을 추천합니다. 물론, 번거롭더라도 매번 캘리브레이션 상태 확인 후 측정하는 것이 좋은 방법입니다.