Talk IT_ LeCroy_오창훈_110923

WaveRunner High Resolution Oscilloscopes

최고의 신호 품질

가장 높은 분해능

가장 낮은 노이즈

최고의 정확도

HRO 사양 소개

8비트와 12비트 오실로스코프의 차이점

12 비트 응용분야 예

WaveRunner HRO 6 Zi 스펙

완벽한 프로빙 솔루션

요약

9/23/2011 WaveRunner HRO 6 Zi 2

내용

WaveRunner HRO 6 Zi

최고의 디버그 장비

최고의 분해능

가장 낮은 노이즈

최고의 정확도

Company Confidential

WaveRunner 시리즈 성공 스토리

1999 2001 2003 2006 2009 2011

Ba

nd

wid

th

1999 처음 소개된 이후 르크로이의 성공에 기여한 제품군

처음 출발부터, 가장 긴 메모리, 높은 샘플링 속도 및 시리얼 트리거 및 다양한 분석 능력을 보유한, 가격대 성능비가 뛰어난 장비

4

WaveRunner Xi-

A

400 MHz – 2 GHz

WaveRunner 6000

400 MHz – 2 GHz

WaveRunner-2

200 MHz – 1 GHz

WaveRunner

200 MHz – 500

MHz

WaveRunner Xi

400 MHz – 2 GHz

WaveRunner 6Zi & HRO

6Zi

400 MHz – 4 GHz

5

WaveRunner HRO 6 Zi Oscilloscopes

12-bit ADC 분해능

ERES 사용시 15-bit 분해능 가능

55 dB 신호대 잡음비(SNR)

최고의 정확도

± 0.5% DC 수직축 게인 정확도

긴 메모리

256 Mpts/ch

고성능 분석 툴

연산 및 측정

향상된 FFTs

지터 분석

17 종의 시리얼 디코드 및 트리거

멀티 스태이지 트리거 및 측정 파라메터 트리거

Company Confidential 2011


400 MHz , 600 MHz 모델

모든 채널에서 2 GS/s 샘플링 속도

1 mV 수직축 민감도(@ full bandwidth)

최대 ± 400 V 옵셋 범위

20 MHz, 100 MHz, 200 MHz, 350 MHz

필터를 이용하여 추가적으로 노이즈 제거

혁신적인 12.1 인치의 회전 및 피봇 기능이

탑재된 터치스크린 화면


High Resolution Oscilloscope

Low Voltage & Current Detection System


최고 수직축 민감도

설정한 전형적인 8-비트

스코프

동일한 설정에서

HRO 12-비트 스코프

최고의 분해능 12-비트는 8-비트 보다 16배의 분해능을 제공한다.

분해능 = 가능한 레벨의 개수

= 2 비트수


ADC 분해능 레벨 개수 동작범위*

8 256 48 dB

12 4096 72 dB

낮은 분해능을 가진 오실로스코프 높은 분해능을 가진 오실로스코프

양자화 에러

* 동작범위(Dynamic Range) : 표현가능한 최대 레벨과 최소 레벨의 비.

비율은 데시벨로 표시하며, 숫자가 클수록 미세 신호를 정확하게 측정할 수 있다.

최고의 분해능

12-비트 스코프는 미세 신호 변화 감지 가능

비트수가 높아진다는 것은 측정 가능한 전압 값이 작아짐을 의미


전체 범위

가장 낮은 전압 레벨

8 bits 12 bits

80 V 312.5 mV 19.5 mV

40 V 156.2 mV 9.76 mV

20 V 78.1 mV 4.88 mV

8 V 31.3 mV 1.95 mV

4 V 15.6 mV 976 µV

1.6 V 6.3 mV 390 µV

800 mV 3.1 mV 195 µV

400 mV 1.56 mV 97.6 µV

160 mV 625 µV 39 µV

80 mV 313 µV 19.5 µV

40 mV 156 µV 9.76 µV

16 mV 62.5 µV 3.9 µV

8 mV 31.2 µV 1.95 µV

8V 신호를 측정한다고 가정하고, 8-비트와 12-비트 ADC를 비교하면, 8 비트 : 31.3mV, 12비트 : 1.95mV 로 12비트 스코프에서 더 정확한 신호 측정 가능

8-비트 ADC 스코프 @8V 범위

12-비트 ADC 스코프 @ 8V 범위

31.3mV

1.95mV

8 비트와 12비트 스코프 측정 비교


8비트와 12비트 스코프를

이용하여 5번째

오실레이션의 peak-to-peak

측정

8 비트 스코프에서도

파형이 관측되고는 있지만,

측정 값의 편차를 비교했을

때 12 비트 스코프가 더

정확도가 높다는 것을 알 수

있음.

8 Bit Scope

12 Bit Scope



르크로이의 WaveStream 디스플레이를

이용하여 점유 레벨 확인

12 비트 오실로스코프에서 노이즈가

낮음을 확인할 수 있음.

8 Bit Scope

12 Bit Scope



8-bit 12-bit

Baseline noise of -82 dBc Baseline noise of -94 dBc

12 비트 오실로스코프 HRO에서 phase noise 를 매우 효과적으로 수행할 수 있다.

8-비트 스코프 그림에서 미세한 성분들이 얼마나 사라졌는지 확인. 12 비트 스코프에서 8비트 스코프 보다 노이즈 플로어가 얼마나 향상되는지

확인 가능

8비트 트레이스에서는 아래의 피크를 확인할 수 없음.



8-bit 12-bit

Single Tone 신호의 FFT 결과에서 12 비트 HRO 에서는 감지된 톤을 8 비트에서는

구분하지 못하고 있다.

HRO에서 쉽게 8번째 톤을 감지하여 표시했지만, 8 비트 스코프에서는 표시하지

못하고 있다.

12 비트 높은 분해능을 가진 오실로스코프가 8 비트 스코프보다 높은 동작 범위를

가지고 있음을 알 수 있다.

멀티 톤(Multi – tone)


78dB 44dB 89dB 80dB

Spurious

WaveRunner 6Zi 8bit WaveRunner HRO 6Zi 12bit

Dynamic

긴 메모리와 빠른 샘플링 속도 가장 빠른 신호와 가장 느린 신호를 쉽게 포착할 수 있음.

256 Mpts/ch 의 분석 메모리 – 기존의 8비트 WaveRunner 시리즈와

동일한 메모리 길이 제공

전 채널 에서 2 GS/s 제공


최고의 수직축 분해능으로 포착한 순간적으로 빠르게 변화된 신호.

30 초 동안 발생된 신호를 10MS/s의 샘플링 속도로 포착하여, 측정 값의 경향와 특정 이벤트를 검색할 수 있다.

55 dB 신호대잡음비 8 비트 오실로스코프 보다 약 3-4 배 좋은 특성

신호대잡음비(SNR):

데이벨(dB)로 표시되며, 필요한 신호와 불필요한 노이즈가 섞여 있을 경우, 신호

성분과 노이즈 성분과의 비.

SNR이 클 수록 정확한 신호 검출이 가능하다.

8비트 스코프의 SNR은 약 35 dB, 12 비트 오실로스코프는 약 55 dB


8-bit Oscilloscope

WaveRunner HRO 6 Zi 12-bit Oscilloscope

~ 44- 48 dB SNR

55 dB SNR

WaveRunner High Resolution Oscilloscopes 12-비트 스코프가 필요한 응용분야 예

문제 해결의 예

12 비트 분해능을 가진 오실로스코프가 필요한 응용분야

높은 분해능을 가진 센서 및 액츄에이터

의료 분야 (EKG, EEG 등의 신호는 노이즈 레벨에 가까운 낮은 신호)

RF-신호 / 모듈레이션

전력 측정

비파괴 검사….



센서와 액츄에이터는 높은 분해능으로 동작

8 비트 스코프는 최대 256레벨로 신호를 포착하고 보여준다.

만약 256 레벨 이상을 사용한다면, 더 높은 분해능을 가진 오실로스코프가

필요하다.

예:

Revolutions per minute (RPM)

고도 차 측정

...




8 Bit Scope 8 Bit Scope with ERES



결론:

높은 분해능을 가진 센서와 액츄에이터는 높은 분해능의 오실로스코프가

필요하다.

8비트 오실로스코프에서 포착한 신호는 비교적 노이즈가 섞여있다.

더 나은 결과를 얻기위해서는 , 노이즈 필터 (ERES-Enhanced Resolution)

을 사용할 수 있다.

ERES 필터를 적용했을 때, 신호의 에지 부분에서 발생되는 빠른

오실레이션 신호가 필터링 될 수 있다.


의료 분야 측정

의료용 측정 장비들은 매우 낮은 전압 신호를 측정해야 한다.

8 비트 스코프는 충분하지 않은 측정범위(Dynamic Range)를 가지고 있기

때문에 진폭이 낮은 신호 측정에 문제가 발생할 수 있다. range.




8 Bit Scope


8 Bit Scope with ERES


결론:

EKG 의 진폭은 매우 낮아 8 비트 스코프의 자체 노이즈 레벨에 가깝다.

8 비트 스코프에서는 ERES 필터를 적용했을 때만, 원 파형 관측이

가능하지만, 신호의 품질이 좋지 않다.

12 비트에서는 신호에서 중요한 오버슛 또는 언더 슛 등을 포착할 수 있다.


8 비트 스코프 8 비트 스코프 (ERES) 12 비트 스코프

RF-신호 / 모듈레이션 신호


실시간으로 UWB, OFDM, IQ-신호를 포착하려면, 높은

주파수 대역이 높고, 동작 범위가 넓은 ADC가

필요하다.

8-비트 스코프는 이런 종류의 신호를 관측할 때 품질이

좋지 않을 때가 있다.

대부분의 신호들은 IF-Band 를 측정하기

때문에 HRO는 충분한 대역폭을 제공한다.



78dB 44dB 89dB 80dB

Spurious

WaveRunner 6Zi 8bit WaveRunner HRO 6Zi 12bit

Dynamic

결론:

IF-Band 신호를 포착하기에는 400 MHz/600 MHz 아나로그 주파수 대역은

충분한 대역폭이다.

12-비트 분해능은 높은 동작범위를 제공한다.

HRO는 55 dB 이상의 신호대잡음비를 제공한다.(SNR)

HRO는 뛰어난 spurious-free dynamic range를 제공한다.

IQ-신호에서 EVM 은 매우 중요한 파라메터이다.

보다 나은 EVM 결과를 얻기 위해서는 다음과 같은 조건이 필요하다.

넓은 동작범위(Dynamic range)

높은 SFDR(Spurious free dynamic range )

높은 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio)



전력측정 분야

전력 측정 분야에서는 두 가지의 신호 측정을 기반으로 한다.

전류 측정

전압 측정

일반적으로 큰 신호를 측정하기 위한 전압 범위에서 측정하지만 높은 분해능

오실로스코프를 사용하면 작은 신호의 변화도 감지 가능.

장시간 측정 필요 (매우 긴 포착 메모리 필요)


높은 High dv/dt 차동 모드 측정

(DA1855A Differential Amplifier

와 AP015 Current Probe 사용)

전압과 전류 측정

(Flyback 컨버터의 예)

전력 측정 분야


8 비트 스코프에서의 전압 측정

12 비트 스코프에서의 전압 측정

Conventional 8 bit Scope

12 Bit HRO Scope

전력 측정 분야 - SMPS

SMPS는 효율이

높고, 크기가 작아서

가장 많이 사용되고

있다.

작은 로드의 변화에

따른 파워

서플라이의 출력을

포착한 그림.

8 비트

스코프에서는 보여

주지 못하는

오실레이션을 12

비트

오실로스코프에서는

빠른 주파수의

오실레이션을

확인할 수 있다.

전력 측정 분야

결론:

12 비트 오실로스코프에서만 중요한 언더슛 또는 오버슛을 관측할 수 있다.

전력 계산(voltage x current)값은 높은 분해능을 이용했을 때 많은 장점이

있다.

8-bit voltage x 8-bit current = 256 Points x 256 Points = 65,536 Points

12-bit voltage x 12-bit current = 4096 Points x 4096 Points = 16,777,216 Points

조금나 리플성분은 높은 분해능에서 더욱 측정과 관측이 용이하다.

노이즈 제거를 위해서 ERES 필터를 사용하면, 빠른 신호의 에지 부분의

신호가 필터링 될 수 있다.


Phase Locked Loops (PLL) 은 통신 분야에서 주파수 생성용으로 널리 사용되고 있다.

중요한 소자중의 하나인 Voltage Controlled Oscillator (VCO)가 최적의 성능을 낼 수

있도록 조심스럽게 평가해야 한다.

VCO의 DC 제어 전압에 섞인 노이즈는 성능에 영향을 끼치며, 필터의 차단 주파수를

낮추는 것이 하나의 해결책.

하지만 이것은 측정 정확도와 주파수 스윕 율을 저하시키게 된다.

Phase Locked Loops (PLL) Applications

12 비트 스코프에서 보여지는 동일한

제어파형. 제어 파형에 실려있는 노이즈를

쉽게 구분할 수 있다.

8비트 스코프에서 보여지는 노이즈를

포함한 VCO 제어 파형. 낮은 분해능과

많은 노이즈는 제어 파형의 노이즈를

구분하기에 부족함이 있다.

Phase Locked Loops (PLL) Applications

WaveRunner High Resolution Oscilloscopes

사양 요약

35


12-bit ADC 분해능

ERES 사용시 15-bit 분해능 가능

55 dB 신호대 잡음비(SNR)

최고의 정확도


긴 메모리

256 Mpts/ch

고성능 분석 툴

연산 및 측정

향상된 FFTs

지터 분석

17 종의 시리얼 디코드 및 트리거

멀티 스태이지 트리거 및 측정 파라메터 트리거



400 MHz , 600 MHz 모델

모든 채널에서 2 GS/s 샘플링 속도

1 mV 수직축 민감도(@ full bandwidth)

최대 ± 400 V 옵셋 범위

20 MHz, 100 MHz, 200 MHz, 350 MHz

필터를 이용하여 추가적으로 노이즈 제거

혁신적인 12.1 인치의 회전 및 피봇 기능이

탑재된 터치스크린 화면




Model LeCroy LeCroy

WaveRunner

HRO 64Zi

WaveRunner

HRO 66Zi

Bandwidth 400 MHz 600 MHz

Channels 4 4

Resolution 12-bit 12-bit

Sample Rate

(All Ch) 2 GS/s 2 GS/s

Standard Memory

(per Ch.)

64 Mpts

per Ch.

64 Mpts

per Ch.

Max Optional

Memory (per ch)

256

Mpts/ch

256

Mpts/ch

HRO 6 Zi 메모리 옵션

128 Mpts/Ch

256 Mpts/Ch

모든 시리얼 데이터, 연산, 측정

및 분석 툴 옵션 제공

완벽한 프로빙 솔루션

20 MHz ~ 1.5 GHz 의 차동 프로브

완벽한 프로브 솔루션

ZD500, ZD1000, ZD1500

• 500 MHz, 1 GHz, 1.5 GHz

• Wide Dynamic Range

• Large Accessory options

ZD200

• 200 MHz

• Low Cost

• Perfect for Serial Data/

Automotive

ADP300, ADP305

• 20 MHz, 200 MHz

• 1,000 VRMS Common Mode Voltage

• 1,400 Vpeak Differential Voltage


요약

12-비트 분해능 (15-비트 분해능, ERES 사용시)

55 dB 신호대잡음비 (SNR)

낮은 진폭 신호를 쉽게 측정할 수 있음


1 mV 전압 민감도 @ 전대역

± 400 V 옵셋 범위

8 비트 스코프의 경우 ± 10 V 의 옵셋 범위 만 제공

ERES 는 대역폭을 제한하므로 신호의 모양을 변화시킬 수 있음.

ERES 를 사용하지 않은 12 비트 스코프를 사용하는 것이 8비트 스코프에서 ERES를 사용하는

방법보다 좋은 솔루션임.

큰 진폭을 가진 파형을 측정하면서, 그 안에 섞인 작은 신호를 보기 위해 수직축

분해능을 변화시키지 않은 상태에서 자세하게 관측/측정하는 것이 가능하다.


참 석 해 주 셔 서 감 사 합 니 다.!

Q & A 9/23/2011 WaveRunner HRO 6 Zi 40

Talk IT_ LeCroy_오창훈_110923

Education

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