Osiloskop 101
Elektronik teknoloji hayatımızın her alanında bulunmaktadır. Milyonlarca insan cep telefonu, televizyon ve bilgisayar gibi günlük hayatın vazgeçilmez elektronik cihazlarını kullanmaktadır. Teknolojinin gelişimi bu cihazların da hızını ve özelliklerini geliştirmektedir. Modern osiloskoplar da mühendisler, araştırmacılar, teknisyenler, öğrenciler ve amatörler tarafından yüksek hızlı dijital cihazlardaki bileşenleri doğru bir şekilde tasarlama ve test etmek için kullanılmaktadır. Bir osiloskopun temel amacı elektronik sinyalleri görüntülemektir. Ayrıca bu osiloskoplar yüksek hız ve frekanslarla başa çıkmak için kullanılır. Bu nedenle osiloskoplar otomotiv, havacılık, savunma, enerji, telekomünikasyon, eğitim ve araştırma sektörlerinde sıklıkla karşımıza çıkar.
En basit şekilde bir osiloskop, kullanıcının bir sinyalin davranışını belirli bir zaman aralığında voltajını görüntüleyerek görselleştirmesine olanak tanır. Osiloskoplar bir sistemdeki hangi bileşenin doğru, hangi bileşenin arızalı davrandığını belirlemekle kalmayıp yeni tasarlanan bir bileşenin de istediğiniz gibi davranıp davranmadığını belirlemenize yardımcı olur. Elektronik sinyallerin gerçekte nasıl göründüğünü görmenize olanak tanıdığı için multimetrelerden de daha güçlüdür.
Osiloskoplar analog ve dijital olmak üzere 2’ye ayrılır. Analog osiloskoplar sinyalleri izlerken dijital osiloskoplar ölçülen voltajı dijital bilgiye dönüştürmek için Analog Dijital Dönüştürücü (ADC) kullanır ve sinyalleri örnekleyip ekranlar oluşturur. Dijital osiloskoplar da kendi içinde 4 gruba ayrılır:
Dijital Depolama Osiloskopları (DSO): Geleneksel bir dijital osiloskop DSO olarak bilinir. Ekranı analog osiloskoplarda bulunan ışıklı fosfor yerine raster tipi bir ekrandır. DSO’lar yalnızca bir kez gerçekleşebilecek geçici olayları yakalamanızı ve görüntülemenizi sağlar. Dalga formu bilgisi bir dizi depolanmış ikili değer olarak dijital biçimde bulunur. Bu dijital bilgi skopun kendisinde veya harici bir bilgisayarda analiz edilebilir, arşivlenebilir, yazdırılabilir ve başka şekillerde işlenebilir. Bir DSO sinyalleri yakalamak görüntülemek ve işlemek için seri işlemeye başvurur.
Dijital fosfor osiloskopları (DPO): DPO osiloskoplara yeni bir yaklaşım sunar. Sinyali doğru bir şekilde yeniden oluşturmak için benzersiz bir edinim ve görüntüleme yeteneği sunar. Bir DSO sinyalleri yakalamak görüntülemek ve işlemek için seri işleme yaparken DPO bu işlevleri gerçekleştirmek için paralel işleme yapar. DPO, dalga formu görüntülerini elde etmek için benzersiz ASIC donanımını ayırır, yüksek dalga formu yakalama oranları sunar ve daha yüksek seviyede sinyal görselleştirmesi sağlar. Böylece dijital sistemlerde meydana gelen aksaklıklar, geçiş hataları ve kısa darbeler gibi olaylara tanık olma olasılığını arttırıp ek analiz yeteneği sağlar.
Karışık sinyal osiloskopları (MSO): MSO, bir DPO'nun performansını, paralel/seri veri yolu protokol kod çözme ve tetikleme dahil olmak üzere 16 kanallı bir mantık analizörünün temel işlevselliğiyle birleştirir. MSO'nun dijital kanalları, dijital bir sinyali, tıpkı bir dijital devrenin sinyali görüntülemesi gibi, mantıksal yüksek veya mantıksal düşük olarak görüntüler. Bir mantık analizörü gibi, bir MSO da sinyalin mantıksal yüksek mi yoksa mantıksal düşük mü olduğunu belirlemek için bir eşik voltajı kullanır. MSO, güçlü dijital tetikleme, yüksek çözünürlüklü edinim yeteneği ve analiz araçlarını kullanarak dijital devreleri hızla hatadan ayıklamak için tercih edilen bir araçtır.
Dijital örnekleme osiloskopları: Dijital örnekleme osiloskopları zayıflatıcı/amplifikatör ve örnekleme köprüsünün konumunu tersine çevirir. Giriş sinyali herhangi bir zayıflama veya amplifikasyon gerçekleştirilmeden önce örneklenir ve yüksek bant genişliğine sahiptir. Ancak bu yüksek bant genişliğinin dezavantajı, örnekleme osiloskopunun dinamik aralığının sınırlı olmasıdır. Örnekleme kapısının önünde zayıflatıcı/yükselteç olmadığından, girişi ölçeklendirme olanağı yoktur. Örnekleme köprüsü, her zaman girişin tüm dinamik aralığını işleyebilmelidir. Bu nedenle, çoğu örnekleme osiloskopunun dinamik aralığı tepe-tepe yaklaşık 1 V ile sınırlıdır. Öte yandan DSO ve DPO'lar 50 ila 100 voltu işleyebilmektedir. Yüksek frekanslı sinyalleri ölçerken, DSO veya DPO tek seferde yeterli örnek toplayamayabilir. Dijital örnekleme osiloskopu, frekans bileşenleri osiloskopun örnekleme hızından çok daha yüksek olan sinyalleri doğru bir şekilde yakalamak için ideal bir araçtır.