오실로스코프 용어 - 앨리어싱(Aliasing)

앨리어싱이라는 용어는 비디오, 오디오, 신호처리 등 많은 부분에서 사용되는 용어입니다. 오실로스코프와 같이 샘플링과 양자화를 수행하는 장치에서는 신호를 양자화 할 때 샘플링 속도가 실제 입력되는 신호의 주파수보다 느린 경우 발생하는 에러 현상입니다.

 

입력되는 신호보다 샘플링이 느리기 때문에 다른 주파수로 측정되거나 모양이 달라질 수 있습니다. 앨리어싱 에러가 발생하면 오실로스코프는 트리거 이벤트가 발생되지 않은 것처럼 신호가 왼쪽 또는 오른쪽으로 흔들리거나 측정값이 예상하고 있는 값에서 크게 벗어나게됩니다.

 

그림 1. 앨리어싱 에러 설명, 파란색으로 표시된 입력 신호의 주파수보다 샘플링 속도(샘플링 주파수)가 느려서 원래의 신호를 복원하여 표시할 수 없는 에러

 

그림 1은 앨리어싱 에러의 예를 보이고 있습니다. 파란색으로 표시도니 입력 신호 주파수보다 샘플링 클럭의 주파수가 느려서 원래 신호를 복원할 수 없습니다. 이런 에러를 앨리어싱 에러라고 합니다.

 

오실로스코프를 사용할 때 타임베이스를 긴 시간으로 설정하는 경우 설정한 시간에서 샘플링 속도를 반드시 확인해야 하며, 적어도 나이키스트 샘플 속도 이상으로 샘플링 속도를 유지해야 앨리어싱 에러를 방지할 수 있습니다.

 

그림 2. 동일한 신호를 다른 샘플링 속도에서 표시되는 파형 모양 비교, 맨 위의 파형은 앨리어싱 에러가 발생하여 주파수가 달라졌음을 알 수 있습니다.

 

그림 2에서는 같은 주파수를 가진 신호를 서로 다른 샘플링 속도로 설정하여 표시한 결과입니다. 파형의 주기 또는 에지의 수를 카운트해봐도 맨 위의 이미지는 원래 신호를 복원하지 못했음을 알 수 있습니다. 이런 에러를 앨리어싱 에러라고 하며, 주의를 기울이지 않는다면 전혀 엉뚱한 값을 측정하는 오류를 범할 수 있습니다.

 

앨리어싱을 방지하기 위해서는 오실로스코프를 설정하고 측정할 때 항상 Timebase 메뉴에서 샘플링 속도에 주의를 기울여야 하며, 나이키스트 샘플속도 이상을 유지하여 주파수를 확보하기 더 나아가 정확한 측정을 위해서 입력 신호의 주파수보다 5 ~ 10배 이상의 샘플링 속도를 유지하십시오.

 

그림3. 타임베이스 메뉴에 표시된 샘플링 속도

 

오실로스코프에서는 Timebase 디스크립터에 항상 샘플링 속도가 표시됩니다. 그림 3의 예에서는 주황색 박스로 표시한 2.5GS/s라고 샘플링 속도를 표시하고있습니다. 2.5GS/s라면 약 500MHz 구형파를 모양과 주파수 정보를 왜곡하지 않고 표시할 수 있는 설정입니다. 이렇게 샘플링 속도로 표시할 수 있는 주파수를 유효 주파수 대역폭(Effective Bandwidth) 또는 디지털 주파수 대역폭이라고 부르기도 합니다.

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오실로스코프, 오실로스코프 용어와 관련하여 더 궁금하신 부분이 있다면 아래 링크로 방문하여 문의를 남겨주시기 바랍니다.

 

견적 및 개발문의 글쓰기 | CTI KOREA

 

출처 - 텔레다인르크로이