Beranda » Instrumentasi » Digital » Cara Kerja Osiloskop

Cara Kerja Osiloskop

Sebelum membahas cara kerja osiloskop, lebih dulu kita pahami hal-hal tentang osiloskop dan fungsingya.

Tentang Osiloskop

Fungsi dasar osiloskop adalah melihat bagaimana tegangan antara dua titik dalam suatu rangkaian bervariasi dari waktu ke waktu. Misalnya, jika misalnya memantau tegangan sinusoidal, penampilan osiloskop akan menjadi seperti gambar berikut:

Cara Kerja Osiloskop
Tampilan Gelombang Sinus pada Osiloskop

Berdasar bentuk gelombang seperti gambar di atas, akan kita dapatkan gambaran tentang bagaimana rangkaian pengukur ini beroperasi. Tampilan tersebut akan menjadi dasar identifikasi potensi masalah pada sirkuit, mengkarakterisasi pengoperasiannya, atau melihat integritas sinyal melalui saluran transmisi.

Osiloskop modern yang paling populer adalah osiloskop penyimpanan digital (Digital Storage Oscilloscope / DSO). Sebelum kita memeriksa cara kerja DSO, mari kita lihat awal mula osiloskop yang sederhana.

Cara Kerja Osiloskop Analog

Osiloskop analog adalah penemuan pertama untuk mengotomatiskan sistem dengan mengubah sinyal listrik menjadi sebuah tampilan, Perangkat pertamanya adalah Ondograf Hospitalier yang dibuat di awal 1900-an. Perangkat ini, yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Cara Kerja Osiloskop Ondograf Hospitalier
Osiloskop Ondograf Hospitalier

Cara Kerja Osiloskop Ondograf Hospitalier adalah dengan mengandalkan pelepasan kapasitor ke galvanometer, yang ujungnya dipasangi pena. Karena voltase bervariasi, pena akan bergerak maju mundur, menggambar bentuk gelombang pada selembar kertas yang bergulir.

Karena kebanyakan sinyal listrik berubah terlalu cepat untuk sistem mekanis ondograf. Akibatnya, sinyal perlu diambil sampelnya beberapa kali agar dapat digambar di atas kertas secara akurat. Inilah kekurangan Osiloskop Ondograf Hospitalier.

Selanjutnya pada akhir tahun 1800-an, para ilmuwan menemukan bahwa partikel subatomik (sekarang dikenal sebagai elektron) akan bergerak dalam garis lurus dari ujung katoda tabung Crookes. Dengan dasar ini, para ilmuwan menjuluki partikel ini “sinar katoda”. Pada tahun-tahun berikutnya, ilmuwan lain menemukan bahwa sinar ini dapat dibengkokkan dengan menggunakan medan listrik atau medan magnet.

Baca Juga :  Perbedaan Antara Proxy dan Firewall

Pada tahun 1897, Karl Ferdinand Braun, fisikawan dan penemu Jerman, membangun tabung sinar katoda (Cathode Ray Tube = CRT) osiloskop pertama dengan menerapkan tegangan ke pelat vertikal di atas dan di bawah berkas elektron. Berkas elektron akan menghantam pelat fosfor di ujung yang berlawanan dan memberikan titik terang.

Karena tegangan bervariasi di seluruh pelat, titik akan bergerak naik dan turun, seperti gambar ini:

Cara Kerja Osiloskop CRT
CRT

Jonathan Zenneck, fisikawan dan insinyur listrik dari Württemberg (sekarang bagian dari Jerman), menambahkan satu set pelat horizontal ke CRT pada tahun 1899, yang memungkinkan berkas elektron menyapu bolak-balik layar. Dengan kemampuan untuk mengontrol gerakan vertikal dan horizontal, sekarang kita dapat membuat grafik sinyal listrik di layar secara real time.

Dari pembahasan di atas diketahui bagaimana osiloskop analog muncul, selanjutnya mari kita uraikan cara kerja osiloskop dan operasinya.

Cara Kerja Osiloskop Diagram blok analog
Diagram Blok Analog
  • Probe : Bagian yang terhubung ke sirkuit yang sedang diuji. Kebanyakan probe memiliki dua tip, karena osiloskop mengukur perbedaan potensial listrik (voltase) antara dua titik.
  • Amplifier : Seringkali, sinyal listrik perlu diperkuat (ditingkatkan dalam amplitudo) atau dilemahkan (dikurangi dalam amplitudo) untuk ditampilkan secara efektif kepada pengguna atau untuk tidak merusak sirkuit internal osiloskop.
  • Sistem Trigger: Pemicu / trigger adalah kondisi yang ditentukan pengguna (seperti ambang tegangan) yang menentukan kapan osiloskop harus mulai menggambar bentuk gelombang. Ini bisa sangat membantu dalam menemukan pulsa sporadis di sirkuit atau menyinkronkan tampilan ke pola berulang, seperti gelombang sinus, sehingga tampak stabil di layar.
  • Generator Sweep: Untuk mengontrol pelat horizontal di CRT, generator membuat pola tegangan “gigi gergaji” berulang. Hal ini menyebabkan sinar memancar dari satu sisi ke sisi lain di CRT. Frekuensi dan triggering generator sapuan diatur oleh pengguna.
  • Penguat / amplifier Horisontal: Sama seperti penguat yang ditemukan setelah probe, penguat horizontal meningkatkan amplitudo gelombang gigi gergaji dari generator penyapu sehingga dapat mengontrol pelat horizontal di CRT.
  • CRT: Pemancar elektron menembakkan aliran elektron yang stabil ke layar berlapis fosfor, yang menghasilkan titik terang. Dua set pelat mengontrol defleksi balok. Pelat vertikal secara langsung dikontrol oleh tegangan yang terlihat pada probe, dan pelat horizontal dikontrol oleh generator penyapu. Saat defleksi berubah dengan cepat, garis solid muncul di layar. Garis pada tampilan ini mewakili tegangan (seperti yang terlihat pada probe) karena bervariasi dari waktu ke waktu.
Baca Juga :  Radar Level Transmitter

Cara Kerja Osiloskop Digital

Pada 1980-an, perusahaan Nicolet Test Instrument menciptakan osiloskop penyimpanan digital pertama (Digital Storage Oscilloscope / DSO) menggunakan konverter analog-ke-digital (ADC) yang relatif lambat (1 MHz). Seiring teknologi digital menjadi lebih maju, osiloskop digital menjadi lebih cepat, lebih kecil, dan lebih populer.

Cara Kerja Digital

DSO modern pada dasarnya adalah komputer dengan ADC kelas atas yang digunakan untuk mengambil sampel tegangan. Namun, banyak fungsi dan antarmuka yang sama dengan yang ditemukan pada osiloskop analog yang lebih lama, seperti yang dapat dilihat pada gambar di bawah:

Diagram blok osiloskop penyimpanan digital

Osiloskop Digital Diagram
  • Probe: Dua tip yang dipasang ke node yang berbeda di sirkuit.
  • Amplifier / Attenuator: sirkuit yang memperkuat atau melemahkan sinyal listrik yang ditangkap sehingga dapat ditampilkan secara efektif kepada pengguna dan untuk menghindari kerusakan komponen di dalam osiloskop.
  • Pilihan Trigger: Pemilih antara sinyal internal atau eksternal (dari sumber terpisah) untuk memicu tampilan bentuk gelombang.
  • Kontrol Logika: Logika atau perangkat lunak yang memungkinkan pengguna untuk mengkonfigurasi bagaimana sinyal ditangkap dan ditampilkan. Kontrol logika mirip dengan kontrol horizontal yang terdapat pada osiloskop analog tetapi sering kali menawarkan lebih banyak opsi.
  • ADC: Konverter analog-ke-digital mengambil sampel sinyal listrik dari rangkaian uji secara berkala sebagaimana diatur oleh logika kontrol. Sampel ini diubah menjadi bilangan biner yang disimpan di memori.
  • Memori: Informasi digital yang mewakili sinyal sampel disimpan dalam memori. Informasi ini digunakan untuk merekonstruksi perkiraan yang mendekati sinyal listrik asli pada tampilan dalam format grafik.
  • Pewaktu: Seperti yang ditetapkan oleh logika kontrol, basis pewaktu mengontrol sumbu horizontal pada tampilan. Pengguna dapat menyetel satu atau beberapa titik trigger untuk menyesuaikan basis waktu guna menangkap sinyal sporadis atau menahan sinyal periodik, seperti gelombang sinus, tetap di layar.
  • Layar: Osiloskop mengambil data dari memori, menggabungkannya dengan informasi dari basis waktu, dan menampilkan bentuk gelombang di layar. Seringkali, bentuk gelombang ini akan menjadi representasi dekat dari sinyal sampel awal dengan tegangan sebagai sumbu Y dan waktu sebagai sumbu X. Beberapa osiloskop digital yang lebih tua menggunakan CRT sebagai tampilan sedangkan sebagian besar DSO modern mengandalkan LCD.
Baca Juga :  Teknologi TV QLED, Inovasi Terbaru Teknologi Televisi

Kemajuan Osiloskop

Sejak ditemukan, osiloskop telah berkembang menjadi peralatan uji yang lebih cerdas dan lebih kuat. Osiloskop berbasis PC sangat portabel dan menggunakan kekuatan pemrosesan komputer untuk menganalisis dan menampilkan bentuk gelombang. Osiloskop fosfor digital (Digital Phosphor Oscilloscopes / DPO) menambahkan fitur yang meniru kemampuan osiloskop analog untuk menampilkan frekuensi kejadian sinyal.

Osiloskop memberi peluang bagi penganalisis logika , yang berspesialisasi dalam menampilkan sinyal digital. Akhirnya, dua peralatan yang kuat ini akan digabungkan menjadi osiloskop sinyal campuran (Mixed Signals Oscilloscope / MSO). MSO mampu menampilkan sinyal analog serta osiloskop sambil menganalisis sinyal digital seperti penganalisis logika.

Bagikan
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar anda diproses.