디지털 오실로스코프와 아날로그 오실로스코프 비교
아날로그 오실로스코프의 주파수 특성은 수직 증폭기와 음극 오실로스코프 튜브에 의해 결정됩니다. 1980년대에는 오실로스코프에 디지털 프로세싱과 마이크로프로세서가 도입되면서 디지털 오실로스코프가 등장했습니다. 요즘에는 아날로그 오실로스코프를 아날로그 실시간 오실로스코프(ART)라고 하고, 디지털 오실로스코프를 디지털 스토리지 오실로스코프(DSO)라고 합니다.
ART에는 대역폭과 호환되는 증폭기 및 음극선 오실로스코프 튜브가 필요합니다. 주파수가 증가함에 따라 음극선 오실로스코프 튜브에 대한 프로세스 요구 사항이 엄격해지고 비용이 증가하며 병목 현상이 발생합니다. DSO에는 대역폭에 적합한 고속 A/D 변환기만 필요합니다. 다른 변조의 경우 3차원 그래픽을 관찰할 수 없습니다. 파형 저장 용량이 부족하여 파형을 처리할 수 없습니다.
현재 DSO의 단점은 기본적으로 극복되었지만 동일한 오실로스코프에 좋은 성능이 모두 반영되는 것은 아닙니다. 즉, 각 DSO에는 특정 특성과 일부 단점이 있습니다. 모델을 선택할 때 비교에 주의해야 합니다. 일부 DSO 모델은 ART와 동일한 파형 업데이트 속도를 갖지만 일부 DSO 모델은 그렇지 않습니다. DSO의 한 유형에는 ART의 3D 그래픽 디스플레이 기능이 있지만 대부분의 DSO에는 이 기능이 없습니다. 대부분의 DSO의 실시간 대역폭은 싱글샷 대역폭과 동일하지만, 실시간 대역폭만 보장하는 DSO도 있습니다.
앞서 언급한 DSO에는 모두 A/D 변환기와 마이크로프로세서가 포함되어 있습니다. 이런 식으로 PC에 플러그인 카드를 추가하는 것도 DSO를 구성할 수 있지만 일반적으로 샘플링 속도가 낮고 기능이 적으며 가격이 저렴합니다. VXI 버스와 랙 장착형 DSO 플러그인을 사용하는 DSO 모듈도 있습니다.
DSO의 메모리는 A/D 변환기 다음으로 오실로스코프에서 두 번째로 중요한 구성 요소입니다. 후속 D/A 변환기가 파형을 복원할 수 있도록 측정된 신호 샘플을 저장합니다. 현재 저장 용량은 1M 이상에 도달할 수 있습니다.
일반 DSO는 8-비트 수직 해상도를 갖습니다. 즉, 스캔당 256개의 샘플이 있고 256바이트에 해당하는 256개의 저장 포인트가 필요합니다. 해상도를 높이고 가로축을 10배 확장하면 20K 바이트에 해당합니다. 세로축도 10배 확장되어 40K 바이트에 해당합니다. DSO는 최소 2K 바이트 이상이어야 하고 중간 DSO는 40K 바이트 이상이어야 함을 알 수 있습니다. 위 파형의 10배를 기록하려면 최소 400K 바이트가 필요합니다. 그래서 저장용량이 중요합니다.
결과적으로 저장 용량도 스캔 속도에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 스캔당 50K 포인트만 있는 메모리가 100μs 데이터를 기록하는 경우 샘플링 간격은 2ns입니다. 이때 샘플링 속도는 500MS/s에 해당합니다. 대역폭의 4배에 해당하는 샘플링 속도를 기준으로 계산되며 실시간 대역폭은 125MHz와 같습니다. 분명히 샘플링 속도를 1000MS/s로 높여야 한다면 100μs의 데이터를 기록하려면 100K 포인트의 메모리가 필요합니다.
완전한 그래프를 저장하려면 픽셀 크기가 1024×512=0.5M 비트라고 가정하면 4개의 그래프에 2M 비트의 저장 공간이 필요합니다. 비교를 위해 새 파형의 구성 요소를 기준 파형 또는 저장된 파형과 비교하려면 FFT 분석에 추가 저장 공간도 필요합니다. 파형 저장을 용이하게 하기 위해 일부 DSO는 데이터 기록을 위한 플로피 디스크나 하드 디스크도 제공합니다.
