임베디드 SW 개발을 하면서 오실로스코프를 사용하지 못하는 것은 교사에게 칠판과 분필 사용하지 못하는 것과 같습니다.
임베디드 세계에서 오실로스코프를 사용하지 못하면 개발하기가 힘들다고 볼 수 있습니다.
임베디드 MCU를 통해 내가 제어하는 파형이 어떻게 출력되고 있는지 확인해야 하기 때문입니다.
그럼 오실로스코프 사용법에 대해 이야기해보고자 합니다.
특별히 노이즈가 심할 때 에지 트리거 방식을 사용하여 파형을 잡지 못하고 있을 때 트리거를 걸 수 있는 꿀팁을 하나 알려드리도록 하겠습니다.
이번 오실로스코프는 제가 사용하는 요꼬가와 오실로스코프 기준으로 설명하겠습니다.
| 목차 1. 채널 설정 2. VERTICAL (수직축 스케일 설정 노브) 3. HORIZONTAL (시간축 스케일 설정 노브) 4. Trigger (트리거 설정 키) 5. 노이즈가 심해 Edge트리거를 걸 수 없다면... @ 함께 읽으면 좋은 글 @ 참고영상 @ 임베디드 유니버스 카페 소개 |
1. 채널 설정
아래에 빨간 네모가 프로브를 연결할 수 있는 커넥터입니다.
총 4개의 채널을 갖고 있으며 4개의 파형을 동시에 계측을 할 수 있습니다.
1번을 한번 누르면 1번 채널에 대한 설정을 할수 있습니다.
그리고 한 번 더 누르면 채널을 Off 시키게 됩니다.
그리고 한번 더 누르면 채널을 On 시키게 됩니다.
채널 관련하여 설정해주는 부분은 크게 3가지가 있습니다.
첫 번째는 내가 측정할 파형이 AC파형인지 아니면 DC파형인지 설정을 해주어야 합니다.
두 번째는 프로브의 감쇠비가 1:1인지 10:1인지 100:1인지 감쇠비를 설정해줄 수 있습니다.
세 번째는 중요하지는 않지만 파형에 노이즈가 많이 끼어서 깨끗하게 보고 싶을 때 쓰는 Filter 설정도 가능합니다.
컷오프 주파수 bandwidth를 MHz 단위에서 KHz단위로 내려갈수록 많은 노이즈를 없앨 수 있지만 실제 파형도 필터링될 수 있으니 조심하세요.
2. VERTICAL (수직축 스케일 설정 노브)
파형의 수직축의 스케일을 설정하는 부분입니다.
오실로스코프 화면을 보게 되면 채널에 대해 수직축이 5V라고 적혀있는 부분이 있습니다.
그리고 오실로스코프의 화면을 자세히 보시면 바둑판 모양의 격자무늬가 보일 것입니다.
그중 가느다란 실선과 조금 두꺼운 실선이 있을 것입니다.
그중 두꺼운 선으로 위아래 한 칸의 의미가 전압 5V의 크기를 의미하는 것입니다.
만약 채널에 대해 수직축이 1V라고 적혀 있다면 두꺼운 선의 위아래 한 칸의 크기가 1V의 전압을 의미합니다.
그래서 SCALE 로브를 회전시켜 한칸의 전압 크기를 정해줄 수 있습니다.
내가 측정하고자 하는 파형의 전압이 5V안에서 측정 가능하다면 5V 아래로 Scale을 조정하여 사용하면 됩니다.
그럼 POSITION 로브는 무엇을 의미하냐면 그라운드의 위치를 위아래로 조정하는 것입니다.
4개의 채널을 전부 사용하게 되면 겹쳐서 보지 않게 하기 위한 용도로 생각하시면 됩니다.
3. HORIZONTAL (시간축 스케일 설정 노브)
화면을 잘 찾아보시면 1ms/div라고 표현된 부분이 있습니다.
이것이 의미하는 것은 두꺼운 실선의 왼쪽에서 오른쪽까지의 한 칸의 의미가 1ms를 의미하는 것입니다.
만약 1s/div라고 표현되어 있다면 두꺼운 실선 가로축 한 칸이 1s를 의미하는 것입니다.
그래서 두꺼운 실선의 가로축 한 칸을 조절할 때 쓰는 노브가 TIME/DIV 노브입니다.
POSITION 노브는 가로축의 중심위치를 변경할 수 있습니다.
내가 측정해서 보고자 하는 파형의 긴 시간을 필요로 한다면 시간축 스케일을 초단위로 바꾸시고 짧다면 us단위로 바꾸셔서 측정해보시기 바랍니다.
4. Trigger (트리거 설정 키)
오실로스코프에서 트리거 기능은 매우 중요합니다.
왜냐하면 계측하고자 하는 파형은 매우 빠르게 오실로스코프 화면에서 지나가버리기 때문입니다.
내가 보고 싶었던, 계측하고자 하는 순간의 파형이 사라져 버리면 디버깅을 전혀 할 수 없게 됩니다.
그래서 오실로스코프에서는 그 찰나의 순간을 잡기 위해서 트리거라는 기능이 있습니다.
화면을 자세히 보시면 T라고 써져 있는 부분이 상단에 하나 왼쪽에 하나 2개가 있을 것입니다.
왼쪽에 있는 1번 T의 의미는 T가 있는 부분에서 수평축을 하나 그었을 때 그 기준선과 만나게 되면 Trigger가 발생한다는 의미입니다.
상단에 있는 2번 T의 의미는 T가 있는 부분부터 수직축을 하나 그었을때 그 해당 부분과 만나게 되면 Trigger가 발생한다는 의미입니다.
쉬운 트리거 기능을 하나 소개하겠습니다.
PWM 핀에서 1번 파형을 계측하는데 듀티가 갑자기 크게 나오는 구간이 있는지를 계측해 보고 싶습니다.
그래서 MCU에 테스트 코드를 하나 만들어 다운로드해보려고 합니다.
테스트 코드는 듀티가 커지는 구간이 있다면 2번 GPIO 핀에 상태를 Low에서 High로 변경하게끔 하는 코드입니다.
그럼 오실로스코프의 Trigger 세팅을 edge 모드로 만들어 놓습니다.
그리고 Edge의 종류는 Low에서 High로 변경될때로 잡아 놓습니다.
그럼 실제로 파형을 계측하다가 2번과 같은 파형이 나오게 되면 오실로스코프에서 캐치하여 딱 그 상태에서 멈추게 됩니다.
그럼 개발자는 가서 요놈 드디어 잡았구나 하면서 디버깅을 할 수 있게 됩니다.
5. 노이즈가 심해 Edge트리거를 걸 수가 없다면...
마지막으로 고전압 고전류 고속 스위칭을 하는 제품이라면 파형을 측정 시 노이즈가 심하게 끼어 Edge 트리거를 잡고 싶어도 잡을 수 없는 상황이 발생하게 됩니다.
왜냐하면 오실로스코프가 Noise를 실제 파형으로 착각하여 Trigger 세팅으로 인해 파형이 멈추는 경우가 생기기 때문입니다.
1번과 같은 깨끗한 파형이 나와주면 쉽게 트리거를 잡을 수 있는데 2번과 같은 파형이 나오면 Edge 트리거로 파형을 계측하기 쉽지 않습니다.
이럴 때 쓰면 좋은 꿀팁이 한 가지 있습니다.
오실로스코프에 Trigger부분에 보면 Enhanced 버튼이 있습니다.
그 버튼을 누르면 여러 가지 트리거를 걸 수 있는 부분이 있는데 그중에서 펄스 폭과 타임 아웃 모드를 이용하여 노이즈가 있어도 트리거를 걸 수 있도록 해보겠습니다.
펄스폭을 트리거 조건으로 선택하고 High 구간을 유지하는 펄스폭 시간이 정해놓은 시간보다 넘어서는 조건이 되면 Trigger를 발생시키는 것입니다.
이렇게 Trigger를 잡게 되면 노이즈로 인한 부분 때문에 트리거가 발생하지 않고 일정 시간 High 상태를 유지하게 되면 화면을 캡처할 수 있는 상태가 될 것입니다.
그럼 여기까지 오실로스코프에 대한 집약적인 사용법과 소소한 꿀팁 하나를 전해드렸습니다.
글을 쓰다 보니 한 편의 글로 오실로스코프를 설명한다는 것은 좀 무리가 있는 것 같습니다.
이전에 작성해 놓았던 오실로스코프와 비슷한 기능을 하는 로직 어널라이저에 대해 쓴 글이 있습니다.
참고하셔서 꼭 보시기 바랍니다.
그럼 또 뵙겠습니다!
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@ 참고영상
오실로스코프를 사용법을 잘 설명하고 있는 참고 영상입니다.
참고하세요 :)
@임베디드 유니버스 카페 소개
임베디드 SW에 대한 모든 것을 나누고 공유하는 카페입니다.
관심 있으신 분들은 어서 들어오세요 :)
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