오실로스코프 용어 - 입력 커플링(Input coupling)과 BER(Bit Error Ratio), 비트 에러율

입력 커플링(Input coupling)

 

입력 커플링(Input coupling)이란 전기 신호를 서로 다른 두 회로를 연결할 때 사용하는 방법을 말합니다. 오실로스코프 채널 메뉴에서 제공하는 커플링은 테스트 대상 회로와 오실로스코프를 연결하는 회로를 말합니다. 텔레다인르크로이 오실로스코프에서는 DC50 Ω, Grounded, DC 1MΩ, AC 1MΩ  에서 하나로 설정하여 연결할 수 있습니다.

DC50 Ω,  DC 1MΩ 설정에서는 DC를 포함한 모든 입력 신호의 성분을 오실로스코프에 표시합니다.

 

커플링	설명
DC 50Ω	DC를 포함한 모든 입력 신호 성분을 오실로스코프에 표시합니다. 오실로스코프 입력 임피던스는 50Ω 회로에 연결됩니다. 일반적으로 최대 입력 전압이 약 5V이므로, 입력 신호의 크기에 주의를 기울여야 합니다.
DC1MΩ	DC를 포함한 모든 입력 신호의 성분을 오실로스코프에 표시합니다. 오실로스코프 입력단이 1MΩ 회로에 연결됩니다. 보통은 오실로스코프와 함께 제공되는 수동 프로브를 연결할 때는 1MΩ이 자동 선택됩니다.
AC1MΩ	내부 커패시터를 통해 신호가 전달되므로, DC 성분이 제거되고 0V를 기준으로 신호를 표시합니다. AC 커플링에서 제거되는 주파수는 보통 50Hz 미만을 DC 신호로 보고 제거합니다. 이 모드를 사용하는 경우, DC 레벨을 확인할 수 없으며, 일부 오실로스코프에서는 기본 설정을 로드하여 사용할 때 AC 커플링으로 설정되기도 합니다. 측정시 확인이 필요합니다.
GND	입력 신호를 모두 오실로스코프 섀시를 통해 그라운드로 내보냅니다. 화면에는 그라운드 레벨 신호만 보이게됩니다. 예를 들어 DC50Ω 커플링 상태에서 0.5W 이상의 신호가 입력되면 내부 회로 보호를 위해 자동으로 GND로 커플링을 변경합니다.

 

 

그림 1은 커플링에 대한 이해를 돕기위해 도입한 패시브 프로브와 오실로스코프 커플링 회로의 등가 회로입니다. 연분홍으로 표시한 부분이 오실로스코프의 입력 커플링 회로입니다. 프로브의 팁 부분에 있는 입력 임피던스가 9MΩ 이고 오실로스코프 입력이 1MΩ입니다. 단순하게 전압 분배를 이용하면 오실로스코프가 읽어내는 전압(Vosc)은 VOSC = 1M/(9M + 1M)*Vin = 0.1*Vin 임을 알 수 있습니다. 이렇게 입력 커플링 메뉴은 오실로스코프 앞에 연결된 회로와 오실로스코프 입력을 어떻게 연결할 것인지를 설정합니다.

 

그림 2. 채널의 커플링 상태는 채널 디스크립터에 표시됨

 

각 채널마다 선택된 커플링 모드는 채널 디스크립터에 표시됩니다. 그림 2의 예에서는 채널 1은 DC1MΩ, 채널 2는 DC50Ω, 채널 3은 AC 1MΩ, 채널 4는 GND에 연결되었음을 알 수 있습니다.

 

 

 

BER(Bit ErrorRatio), 비트에러율

 

BER(Bit Error Ratio), 비트에러율은 디지털 통신에서 나타나는 노이즈, 신호 왜곡 등으로 신호의 특성이 변화되어, 디지털 신호가 얼마나 영향을 받는 지를 평가할 수 있는 값을 말합니다. 일반적으로 전송된 전체 비트 수와 에러가 발생한 비트 수의 비로 표시합니다.

 

시리얼 데이터 통신에서는 보통 리시버의 특성을 판단하는 척도로 사용되며, BERT(Bit Error Ratio Tester)를 사용하여 테스트하고 있습니다. 수식 1에서 볼 수 있듯이 BER 단위는 차원이 없습니다. 보통은 전체 전송된 비트수에 대한 에러 비트의 수를 기준으로 하고 있습니다. 이 경우, BERatio는 0과 1 사이의 값을 갖습니다.
예를들어 BER-12 라면, 전송된 비트수가 1012 개였을 때 한 개의 에러, 즉 1/1012 = 10-12, 를 허용한다는 의미로 이해하면 됩니다.

 

그림 1. PCIe Gen4 16GT/s 의 Receiver Link Equalization Test Spec의 BER 사양 부분의 일부

 

그림 1은 PCI Express Architecture PHY Test Specification의 일부분입니다. Receiver의 톨러런스를 어디에 두고 있는지를 명시하고 있는 부분입니다. 1012 개의 데이터 비트를 전송하고 에러 비트의 수는 1개를 넘지 않아야 한다고 명시하고 있습니다.
시리얼 데이터 통신에서는 비트의 수를 비교하는 것이 일반적이지만 애플리케이션에 따라 시간의 비율로 나타내는 경우도 있습니다. 이 때는 아래와 같이 표시할 수 있으며 단위는 [에러 Bits/second]의 단위를 갖습니다.

 

일반적으로 BER은 구체적으로 명시하지 않는 경우, BERatio 즉, 비트수를 비교하는 것을 나타내며, 항상 BER@-12 와 같이 BER 레벨이 같이 명기되는 것이 일반적입니다.

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오실로스코프와 관련하여 더 궁금하신 부분이 있다면 아래 링크에 방문하여 문의를 남겨주시기 바랍니다.

 

견적 및 개발문의 글쓰기 | CTI KOREA

 

출처 - 텔레다인르크로이