7.1 Pengantar7.1.1. Pemahaman Dasar Sinyal Gerakan alami dalam bentukgelombang sinus, serupa ombaklautan, gempa bumi, suara bising dan bergetar, suara melalui udara atau frekuensi alami dari gerakan tubuh. Energi, getaran partikel dan gaya yang tidak tampak meliputi pisik alam semesta. Cahayamerupakan bagian partikel, bagian gelombang berupa frekuensidasar, yang dapat diamati sebagai warna.Pengamatan dan pengukuranuntuk melihat perbedaan gerakan diperlukan alat yang mampumemvisualisasi. Berdasarkanvisualisasi tersebut gerakan dapat dibedakan kekuatan, besarnyaperioda pengulangan. Alat yangmampu mevisualisasikan gerakan periodik ini dinamakan osiloskop.Osiloskop merupakan perangkatyang sangat dibutuhkan untukperancangan, pabrikasi atauperbaikan peralatan elektronika.

Perkembangan teknologi sekarang ini para teknisi atau ahlimembutuhkan ketersediaanperangkat terbaik untukmenyelesaikan tantanganpengukuran secara cepat dantepat. Osiloskop merupakan kuncijawaban tantangan tuntutanpengukuran secara akurat.Kegunaan osiloskop tidak dibatasi pada dunia elektronik. Dengantransduser yang tepat osiloskopdapat mengukur semua jenisphenomena. Transdusermerupakan piranti yangmenciptakan sinyal listrik dalamrespon terhadap rangsangan pisik seperti suara, tekanan mekanik,tekanan, cahaya atau panas.Sebuah mikropon merupakantransducer yang mengubah suara ke dalam sinyal listrik. Gambar 7-1menunjukkan data ilmiah yangdapat dikumpulkan oleh osiloskop.

TujuanSetelah mengikuti pembahasan osiloskop pembaca diharapkan mampu :1. Mampu menjelaskan prinsip

dasar operasi CRO2. Mampu mendiskripsikan

jenis-jenis CRO3. Mampu menjelaskan prinsip

pengukuran sinyal dengan CRO.

Pokok BahasanPembahasan CRO meliputi :1. Pengertian jenis-jenis sinyal,

amplitudo, frekuensi dan fasa.2. Operasi dasar CRO3. Jenis-jenis CRO Analog dan

digital4. Pengoperasian CRO untuk

pengukuran karakteristik sinyal.5. MSO perkembangan CRO

digital dalam aplikasi khusus.

BAB 7 OSILOSKOP

Gambar 7-1. Pengambilan data dengan CRO

Osiloskop digunakan oleh semua orang dari ahli fisika sampaiteknisi perbaiki TV. Ahli mesinotomotif menggunakan osiloskopuntuk mengukur getaran mesin.Peneliti medis menggunakanosiloskop untuk mengukurgelombang otak. Berbagaikemungkinan tidak ada akhirnya.Setelah membaca bahasan iniakan mampu :1. Menguraikan bagaimana

osiloskop bekerja2. Menguraikan perbedaan

antara osiloskop analog,penyimpan digital, phaspordigital dan pencuplikan digital.

3. Menguraikan jenis-jenis bentuk gelombang

4. Memahami pengendali dasarosiloskop

5. Melakukan pengukuransederhana.

Buku manual yang disertakandengan osiloskop akan memberiinformasi khusus tentang

bagaimana menggunakanosiloskop. Beberapa penghasilosiloskop juga memberikanbanyak aplikasi untuk membantu dalam aplikasi pengukurantertentu.

Osiloskop sinar katoda (cathoderay oscilloscope) selanjutnyadisebut instrumen CROmerupakan instrumen yang sangat bermanfaat dan terandalkan untukpengukuran dan analisa bentuk-bentuk gelombang dan gejala lain dalam rangkaian elektronik yang bersifat dinamis. Pada dasarnyaCRO merupakan alat pembuatgrafik yang menunjukkanbagaimana sinyal berubahterhadap waktu : sumbu vertikal mempresentasikan tegangan dan sumbu horisontalmempresentasikan waktu.Intensitas atau kecerahanperagaan seringkali disebutsumbu Z.

Grafik yang digambarkan dapatmenginformasikan banyak tentang sinyal yang diukur diantaranya :

• harga tegangan dan waktu sinyal.

• menghitung frekuensi sinyal osilasi.

• gerakan bagian dari rangkaian yang direpresentasikan dalam bentuk sinyal.

• kesalahan fungsi komponen seperti sinyal terdistorsi.

• seberapa banyak sinyal DC atau sinyal AC.

• seberapa banyak sinyal noise dan apakah noise berubah mengikuti perubahan waktu.

Gambar 7-2: Peraga bentuk gelombang komponen X, Y, Z. (www.interq orjapan/se-inoue/e-oscilo0.htm)

Dalam pemakaian CRO yangbiasa, sumbu X masukanhorisontal berupa tegangan tanjak(ramp voltage) linier yangdibangkitkan secara internal yang merupakan basis waktu (timebase) secara periodikmenggerakkan bintik cahaya dari kiri ke kanan melalui permukaan layar. Tegangan yang akandiamati dimasukkan ke sumbu Y atau masukan vertikal CRO,menggerakkan bintik cahaya ke atas dan ke bawah sesuai dengan nilai sesaat tegangan masukan.Selanjutnya bintik cahaya akanmenghasilkan jejak berkas gambar pada layar yang menunjukan

variasi tegangan masukan sebagai fungsi waktu. Bila teganganmasukan berulang dengan lajuyang cukup cepat, gambar akankelihatan sebagai pola yang diam pada layar. Dengan demikianCRO melengkapi suatu carapengamatan tegangan yangberubah terhadap waktu.Disamping tegangan CRO dapatmenyajikan gambaran visual dari berbagai fenomena dinamikmelalui pemakaian transduseryang mengubah arus, tekanan,tegangan, temperatur, percepatan dan banyak besaran fisis lainnya menjadi tegangan.

7.1.2. Pengetahuan dan Pengukuran Bentuk GelombangIstilah umum untuk suatu polapengulangan dari waktu ke waktu adalah gelombang, misalgelombang suara, gelombang

otak, dan gelombang teganganatau semua pola yang berulang. Osiloskop mengukur gelombangtegangan. Satu siklus dari

gelombang merupakan bagian dari pengulangan gelombang. Satubentuk gelombang merupakanpenampilan grafik daripengulangan gelombang. Suatu

bentuk gelombang teganganmenunjukkan waktu pada sumbu horisontal dan tegangan padasumbu vertikal.

Gambar 7-3. Bentuk gelombang pada umumnyaGambar 7-4. Sumber-sumber bentuk gelombang pada

umumnya

Mengungkapkan bentukgelombang sebagian besartentang sinyal. Kapanpun dapatdilihat perubahan tinggi bentukgelombang, waktu dalam sumbuhorisontal. Garis lurus diagonalmerupakan perubahan liniertegangan naik ataupun turuntegangan keadaan mantap.

Ketajaman sudut pada bentukgelombang menunjukkanperubahan mendadak. Gambar 7-3 menunjukkan bentuk gelombang pada umumnya dan gambar 7-4menunjukkan sumber-sumberbentuk gelombang padaumumnya.

Jenis-jenis GelombangGelombang dapat diklasifikasi kedalam jenis :• Gelombang sinus• Gelombang kotak dan segi empat• Gelombang segitiga dan gigi gergaji• Bentuk step dan pulsa• Sinyal periodik dan non periodik• Sinyal sinkron dan asinkron

7.1.2.1 Gelombang Kotak dan Segi empatGelombang kotak merupakanbentuk gelombang lain yangumum. Pada dasarnya gelombang kotak merupakan tegangan yang on dan off (tinggi dan rendah)pada interval yang teratur. Inimerupakan gelombang standaruntuk menguji penguat – penguatbaik amplitudo bertambahgelombang kotak mempunyaidistorsi minimum. Rangkaian

televisi, radio dan komputer seringmenggunakan gelombang kotakuntuk sinyal pewaktuan.Gelombang segi empatmenyerupai gelombang kotakkecuali bahwa interval waktu tinggi dan rendahnya tidak samapanjang. Terutama sekalidiperlukan pada saat untukmenganalisa rangkaian digital.

7.1.2.1. Gelombang Sinus

Gelombang sinus merupakanbentuk gelombang dasar untukbeberapa alasan. Mempunyai sifat harmonis matematis Tegangandalam saluran dinding bervariasiseperti gelombang sinus. Tessinyal yang dihasilkan rangkaianosilator dari pembangkit sinyalseringkali berupa gelombang sinus. Kebanyakan sumber-sumber daya menghasilkan gelombang sinus(AC menandakan arus bolak-balik,meskipun tegangan bolak-balik jua, DC arus rata yang berarti arus dan tegangan seperti yang dihasilkanbaterai.Gelombang sinus dampedmerupakan kasus tertentu yangdapat dilihat pada rangkaian yang berosilasi namun menurun dariwaktu ke waktu. Gambar 7-5menunjukkan macam-macambentuk gelombang.

7.1.2.2. Gelombang gigigergaji dan segitigaGelombang gigigergaji dansegitiga hasil dari rangkaian yang dirancang untuk mengendalikantegangan secara linier, sepertisapuan horisontal dari osiloskopanalog atau scan raster televisi.

Transisi antar tingkat tegangan dari perubahan gelombang inikecepatannya konstan. Transisidinamakan ramp ditunjukkn pada gambar 7-8.

Gambar 7-8. Step, pulsa dan rentetan pulsa

7.1.2.3. Bentuk Step dan PulsaSinyal seperti step dan pulsajarang terjadi atau tidak secaraperiodik ini dinamakan single shotatau sinyal transien. Stepmenunjukkan perubahan tegangan mendadak seperti perubahanpada pemidahan saklar on power.Pulsa menunjukkan perubahantegangan mendadak, serupadengan perubahan tegangan jika memindahkan saklar power ondan kemudian off lagi. Pulsamungkin ditunjukkan satu bit dari

informasi yang berjalan melaluirangkaian komputer atau mungkin glitch atau dalam rangkaian cacat. Kumpulan pulsa-pulsa berjalanbersama membuat pulsa train.Komponen digital dalam komputerkomunikasi dengan setiappenggunaan pulsa yang lain.Pulsa biasanya juga dalam sinar X dan peralatan komunikasi.Gambar 7-8 menunjukan contohbentuk step dan pulsa dan pulsa train.

7.1.2.4. Sinyal periodik dan Non periodikPengulangan sinyal direferensikan sebagai sinyal periodik, sementara sinyal yang perubahannya konstan

dikenal sebagai sinyal nonperiodik.

7.1.2.5. Sinyal sinkron dan tak sinkronBila pewaktuan berhubungandengan keberadaan dua sinyal,sinyal direferensikan sebagaisinyal sinkron. Sinyal clock, data

dan alamat di dalam komputermerupakan contoh sinyal sinkron.Asinkron merupakan istilah yang digunakan untuk menguraikansinyal antara yang tidak

berhubungan dengan keberadaan pewaktuan. Karena tidak adakorelasi waktu antara aksipenyentuhan kunci pada keyboard

komputer dan clock di dalamkomputer, ini dipandang sebagai sinyal asinkron.

7.1.2.6. Gelombang kompleks Banyak bentuk gelombang yangmengkombinasikan karakteristiksinus, kotak, step dan pulsa untuk menghasilkan bentuk gelombangyang memenuh tantanganosiloskop. Sinyal informasimungkin ditempelkan dalambentuk variasi amplitudo, fasa danatau frekuensi. Contoh meskipun sinyal dalam gambar 7-9merupakan sinyal video komposit biasa, ini dicampur banyak siklusdari bentuk gelombang frekuensi yang lebih tinggi yang ditempelkan dalam amplop frekuensi yang lebih rendah. Misal ini biasanya sangatdiperlukan untuk mengetahuitingkat relatip dan pewaktuan yang berhubungan dengan step. Untuk

melihat sinyal ini diperlukansebuah osiloskop yang mengambilamplop frekuensi rendah dancampuran dalam gelombangfrekuensi lebih tinggi dalam suatu intensitas peunjukan yang bernilai sehingga dapat dilihat keseluruhankombinasi sebagai gambar yang dapat diinterpretasikan secaravisual. Osiloskop phosphoranalog dan digital sangatmenyenangkan untuk melihatgelombang kompleks. Gambar 7-9. mengilustrasikan peraga yang memberikan informasi kejadianfrekuensi yang diperlukan ataupenilaian intensitas, penting untuk dipahami apa sebenarnya bentuk gelombang.

Gambar 7-9. Bentuk gelombang komplek video

1 2 3

Perioda

1 detik

1

3 siklusperdetik

= 3 Hz

Gambar 7-10.periodagelombang sinus

kompleks

7.1.3. Pengukuran Bentuk GelombangBanyak istilah digunakan untukmenguaikan jenis - jenispengukuran yang dilakukandengan osiloskop. Pada bagian ini

menguraikan beberapapengukuran dan istilah padaumumnya.

7.1.3.1. Frekuensi dan PeriodaJika ada pengulangan sinyal, ini memiliki frekuensi. Frekuensidiukur dalam Hertz dan samadengan jumlah pengulangan sinyal dalam waktu satu detikdireferensikan sebagai siklusperdetik. Pengulangan sinyal juga mempunyai perioda ini mengambil banyak waktu untuk sinyal

melengkapi satu siklus. Periodadan frekuensi timbal balik satusama lain, sehingga 1/periodasama dengan frekuensi dan1/frekuensi sama dengan perioda. Misal gelombang sinus dalamgambar 7-10 mempunyai frekuensi 3Hz dan perioda 1/3 detik.

7.1.3.2. TeganganTegangan merupakan jumlahpotensial listrik atau kekuatansinyal antara dua titik rangkaian. Biasanya satu dari titik ini adalah ground atau nol volt, namun tidak

selalu. Untuk mengukur tegangan dari puncak maksimum ke puncak minimum dari bentuk gelombang, direferensikan sebagai teganganpuncak ke puncak.

7.1.3.3. AmplitudoAmplitudo referensi terhadapsejumlah tegangan antara titikdalam rangkaian. Amplitudobiasanya direferensikan tegangan maksimum dari sinyal yang diukur

terhadap ground. Bentukgelombang ditunjukkan dalamgambar 7-11 mempunyaiamplitudo 1V dan puncak kepuncak 2V.

2

Gambar 7-11. Amplitudo dan derajat gelombang sinus

0° 90° 180° 270°

2

+1 V

-1V

7.1.3.4. FasaFasa terbaik dijelaskan denganmelihat pada gelombang sinus.Level tegangan dari gelombangsinus didasarkan pada gerakanmelingkar. Lingkaran mempunyai 360°, satu siklus gelombang sinus mempunyai 360° sebagaimana

ditunjukkan dalam gambar 7-11.Penggunaan derajat dapatdigunakan sebagai acuan untuksudut fasa gelombang sinus bila ingin menguraikan seberapabanyak perioda telah dilalui.

7.1.3.5. Pergeseran FasaPergeseran fasa menguraikanperbedaan antara dua sinyalserupa satu sama lain. Bentukgelombang gambar 7-12 ditandai arus sehingga dikatakan tertinggal fasa dengan bentuk gelombang

yang ditandai tegangan, karenagelombang mencapai titik samadalam siklus ¼ siklus(360°/4=90°). Pergeseran fasabiasanya dalam elektronikdinyatakan dalam derajat.

Gambar 7-12 Pergeseran fasa

7.2. Operasi Dasar CROSubsistem utama CRO untuk pemakaian umum ditunjukkan gambar diagram di bawah ini terdiri atas : 1. Tabung sinar katoda (CRT)2. Penguat vertikal (vertikal

amplifier)3. Rangkaian trigger (Trigger

Circuit)4. Penguat Horisontal

(Horisontal Amplifier).Tabung sinar katoda atau CRTmerupakan jantung siloskop ,

pada dasarnya CRT menghasilkan berkas elektron yang dipusatkan secaravtajam dan dipercepat pada kecepatan yang sangat tinggi.Berkas yang tajam dan kecepatan tinggi bergerak dari sumbernya(senapan elektron) ke layar CRT bagian depan, membentur bahan lapisan flouresensi yang melekat di permukaan CRT. Akibatbenturan ini menimbulkan energy yang cukup untuk membuat layar

tegangan Arus

Fasa 90°

0

bercahaya dalam sebuah bintik kecil.Dalam perjalanannya menujulayar, berkas elektron melewatisefasang pelat defleksi vertikaldan sefasang pelat defleksihorisontal. Tegangan yangdimasukkan pada pelat defleksivertikal dapat menggerakkanberkas elektron pada bidangvertikal sehinga bintik CRTbergerak dari atas ke bawah.Sedangkan tegangan yangdimasukkan pada pelat defleksihorisontal dapat menggerakkanberkas elektron pada bidanghorisontal sehingga bintik akanbergerak dari kiri ke kanan.Gerakan-gerakan ini tidak salingbergantungan satu sama lainsehingga bintik CRT dapatditempatkan di setiap tempat pada layar dengan menghubungkanmasukan tegangan vertikal danhorisontal yang sesuai secara

bersamaan. Bentuk sinyal yangdiamati dihubungkan ke masukan penguat vertikal denganmenggunakan probe. Penguatvertikal dilengkapi rangkaianattenuator atau pelemah yangtelah dikalibrasi, biasanya diberitanda Volt/Div. Setelah sinyaldiperkuat cukup untukmengendalikan bintik CRTditeruskan ke bagian defleksivertikal.Generator basis waktu disediakan untuk operasi internal, sedangkan dalam pengoperasian eksternalbasis waktu diambil dari sinyalmasukan pada horisontal amplifierseperti pada gambar. Generator basis waktu membangkitkangelombang gigi gergaji yangdigunakan sebagai tegangandefleksi horisontal dalam CRT.

spot

Gambar 7-13. Operasi dasar CRO

Input

layar berlapis pospor

Attenuattordan pra penguat

PenguatVertikal

RangkaianTriger

PenguatHorisontal

senapan elektron pembelok vertikal

trigger dalam

Pembelok horisontal

Trigger dari luar

Bagian gelombang gigi gergajiyang menuju positip bersifat linier, dan laju kenaikkan dapat diseteldengan alat control di paneldepan yang diberi anda Time/Div. Tegangan diumpankan padapenguat horisontal, gigi gerajipositip dimasukkan pada pelatdefleksi horisontal CRT sebelahkanan dan gigi gergaji menujunegatip dumpankan pada pelatdefleksi horisontal sebelah kiri.Tegangan-tegangan ini akanmenyebabkan berkas elektronakan menyapu sepanjang layardari arah kiri ke kanan, dalamsatuan waktu yang dikontrol oeh Time/Div. Tegangan defleksikedua fasangan pelat secarabersamaan menyebabkan bintikCRT meninggalkan berkasbayangan pada layar. Iniditunjukkan pada gambar 7-14..Pada gambar ini menunjukkansebuah tegangan gigi gergajidimasukkan ke pelat defleksihorisontal dan sinyal gelombangsinus dimasukkan pada pelat

defleksi vertikal. Karena tegangan penyapu horisontal bertambahsecara lnier terhadap waktu, maka bintik CRT bergerak sepanjanglayar pada kecepatan konstandari kiri ke kanan. Pada akhirpenyapuan bila tegangan gigigergaji tiba-tiba turun dari harga maksimalnya ke nol, bintik CRTkembali dengan cepat ke posisiawal di bagian kiri layar dan tetap berada disana sampai adapenyapuan baru. Bila secarabersamaan diberikan sinyalmasukan pada pelat defleksivertikal, berkas elektron akandipengaruhi oleh dua gaya, yaitu satu dalam bidang horisontalmenggerakkan bintik CRT denganlaju linier, dan satu lagi dalam bidang vertikal menggerakan bintik CRT dari atas ke bawah sesuaidengan besar dan polaritas sinyalmasukan. Dengan demikian gerak resultante dari berkas elektronmenghasilkan peragaan sinyalmasukan vertikal pada CRTsebagai fungsi waktu.

Gambar 7-14. Hubungan basis waktu masukan dan tampilan

7.2.1. Prinsip Kerja Tabung Sinar Katoda Tabung sinar katoda padabeberapa penganalisa logika(Logic Analysers) defleksi secaramagnetik, dapat monokrom atauwarna. Pada jenis ini peragamenggunakan teknik seperti yang digunakan pada TV . Dalam

tabung sinar katoda storageoscilloscope pada dasarnyaserupa dengan defleksielektrostatik jenis tabung yangakan dijelaskan di bawah ini hanya ditambahkan satu atau lebihstorage meshes.

fokus akselerasi photon

F K 1 2 p vertikal p Horisontal

Gambar 7-15. Strktur tabung gambar

layar

sinyal masukan vertikal

t (waktu)

V

layar CRO

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

4

8

6

2

8, 2,2 6,

Basis waktu

Tabung sinar katoda merupakankomponen utama jantungoasiloskop, pada dasarnya terdiridari susunan elektroda yangdilapisi kaca bejana. Elektroda-elektroda berfungsi sebagai berikut • Susunan tiga elektroda (triode)

yang berfungsi membangkitkan berkas elektron, biasa disebut sinar katoda yang terdiri darikatoda (K) filamen pemanas(F), grid pengontrol (G) danelektroda pemercepat berkaselektron (1).

• Elektroda pemfokus berkaselektron (2).

• Berkas elektron dipercepatsebelum mencapai pelatdefleksi.

• Pelat pembelok vertikalmengubah arah berkassebanding dengan bedategangan kedua pelat. Bilabeda tegangan nol atau besar tegangan kedua pelat sama

berkas akan dilewatkan lurus.Disebut pelat defleksi vertikalkarena dapat membelokkkanberkas ke arah vertikal,sehingga berkas dapat berada pada layar berupa titik yangbergerak dari atas ke bawah.Pelat defleksi horisontal serupadengan defleksi vertikal hanyaarah pembelokkan berkaselektron dalam arah horisontaldari kiri ke kanan.• Setelah berkas dbelokkan

akan menumbuk lapisanflouresensi yang beradapada permukaan layartabung sinar katoda.Lapisan terdiri dari lapisan tipis pospor, olahan kristalgaram metalik yang sangat halus didepositkan padakaca. Akibatnya berkasberpijar, semua emisicahaya dalam arah maju.

Gambar 7-16. Sistem pembelokan berkas elektron

Beda tegangan pada elektrodafocus diatur agar berkas yangmenumbuk layar berupa bintikyang kecil. Sayangnya , jika tidak ada pengontrol lain seringkalididapati pengaturan control focus minimum titik yang terbentuk,

melebar berbeda dengan titikberkas tinggi minimum. Ini dapat dicegah dengan memberikancontrol astigmatism. Dalam kasus tabung sinar katoda sederhanaterdiri dari potensiometer yangmengatur beda tegangan relatip

?Y

D

V

L

d

pada elektroda Anoda akhir dan layar terhadap tegangan pelatdefleksi. Pengaturan fokus dan astigmatism memungkinkandicapai titik berkas elektrondalam ukuran sekecil mungkin.Pada saat berkas elektron

dilewatkan diantara dua pelatpembelok vertikal yangmempunyai beda tegangan V volt antara kedua pelat defleksinyamaka berkas akan didefleksikansecara vertikal besarnya :

DimanaL = Panjang pelatD = jarak antara pelat dan titik pada sumbu dimana defleksi diukur.d = jarak antar pelatVa = tegangan pem ercepat yang diberikanK = konstanta yang berhubungan dengan muatan dan masa

Brilliance atau intensitas modulasi atau juga dinamakan modulasi Z dicapai dengan memberikan beda tegangan pada katoda atau gridyang mengontrol intensitas berkas elektron. Pada umumnyaperubahan 5 V akan menghasilkan perubahan kecerahan yang nyata, ayunan maksimum sekitar 50V

akan memadamkan intensitaspenjejakan berkas elektron.Secara normal berkas akandipadamkan selama flayback ataupenjejakan balik berupaelektroda pemadam yang dapat mendefleksikan berkas tanpamencapai layar.

7.2.2. Sensitivitas Tabung Pelat defleksi dari tabung sinarkatoda dihubungkan denganpenguat, yang dapat menjadikan perancangan relatip sederhanabila diperlukan amplitudo keluaranrendah, namun diperlukan tabung yang memiliki sensitivitas setinggi mungkin. Penguat yang diperlukan memiliki lebar band yang lebar,kapasitansi antar pelat harusdijaga rendah sehingga harusdalam ukuran kecil dan terpisah

secara baik. Untuk mencapai penjejakan yang jelas dari sinyal yang mempunyai pengulanganfrekuensi rendah energy berkasharus tinggi. Idealnya tabungharus pendek (praktis) : D kecilCerah (tegangan pemercepattinggi) : V besar kapasitas pelatpembelok pemercepat rendah : L kecil, d besar. Ini menghasilkan tabung dengan sensitivitas sangatbesar, diformulasikan :

KVLD? Y = --------------------

2 Va d

Kebutuhan sensitivitas tinggikontradiksi dengan persamaan.Praktisnya tabung sinar katodadiperoleh dari hasil kompromi.Oleh karena itu teknik yangdikembangkan untukmeningkatkan parameter yangdipilih dengan tanpa mengabaikanterhadap parameter yang lain.

Kecemerlangan penjejakandengan sensitivitas tetap terjagabaik dapat ditingkatkan denganmelewatkan berkas melaluisistem defleksi dalam kondisienergy rendah. Ini dicapai dengan menggunakan tegangan beberapakilovolt pada layar tabung sinarkatoda.

7.3. Jenis-jenis Osiloskop7.3.1. Osiloskop AnalogPada dasarnya sebuah osiloskopanalog bekerja denganmenerapkan sinyal tegangan yang diukur secara langsunng diberikan pada sumbu vertikal dari berkas elektron yang berpindah dari kiri melintasi layar osiloskop –biasanya tabung sinar katoda.Disisi sebaliknya dari layardiberlakukan dengan perpendaran pospor yang menyala dimana saja

berkas elektron membenturnya.Sinyal tegangan membelokkanberkas ke atas dan turunberpindah secara proporsionalsebagaimana perindahan secarahrisontal, pelacakan bentukgelombang pada layar. Lebihsering berkas membentur lokasilayar tertentu, semakin terangnyalanya.

Gambar 7-17. Blok diagram CRO analog

? Y KLDSensitivitas = ---------- = -----------

V 2 Va d

attenuator Penguat

vertikal

Systemtriger

System vertikal

Generatorsinkronisasi

Penguathorisontal

Time base

System horisontal

Systempembangkit

elektron

Probemasukan

CRT

CRT membatasi cakupanfrekuensi yang dapat diperagakan dengan osiloskop analog. Padafrekuensi yang sangat rendah,sinyal muncul sebagai titik terang bergerak lambat yang sulitmembedakan sebagai ciri bentuk gelombang. Pada frekuensi tinggi kecepatan penulisan CRTterbatas. Bila frekuensi sinyal melbihikecepatan menulis CRT, peragamenjadi sangat samar untukdilihat. Osiloskop analog tercepat dapat memperagakan frekuensisampai sekitar 1 GHz.Bila sinyal dihubungkan rangkaian probe osiloskop, tegangan sinyal berjalan melalui probe ke sistemvertikal dari osiloskop. Gambar 7-17. mengilustasikan bagaimana

osiloskop analog memperagakansinyal yang diukur. Tergantungpada bagaimana pengaturan skala vertikal (control Volt/div),attenuator mengurangi tegangansinyal dan sebuah penguatmenambah tegangan sinyal.Selanjutnya sinyal berjalanlangsung ke pelat pembelokvertikal dari CRT. Tegangan yang diberikan pada pelat pembelokmenyebabkan perpendaran pada titik yang bergerak melintasi layar. Nyala titik dibuat oleh berkaselektron yang membentur pospor luminansi di dalam CRT.Tegangan positip menyebabkan titikberpindah ke atas sementarategangan negatip menyebabkantitik bergerak ke bawah.

7.3.2. Jenis-jenis Osiloskop Analog7.3.2.1. Free Running OsciloskopFree running oscilloscopemerupakan jenis CRO generasiawal yang sederhana, secara blok diagram prinsip kerjanyadijelaskan berkut ini. Pada kanal(Channel) vertikal terdapatpenguat sinyal yang fungsinyamengendalikan pelat defleksivertikal. Penguat vertikalmempunyai penguatan yang tinggi sehingga keluaran berupa sinyalyang kuat ini harus dilewatkanattenuator. Penguat horisontaldihubungkan ke suatu sinyal time base internal dan dikontrol olehpengontrol penguatan horisontaldan mengontrol dua frekuensisapuan : pemilih sapuan dansapuan vernier.Generator time basemenghasilkan bentuk gelombanggigi gergaji yang berguna untuk

mendefleksikan berkas dalamarah horisontal. Tegangan antara pelat defleksi horisontal CRTdisusun supaya titik berkaselektron pada posisi sisi kiri dari layar pada saat tegangan gigigergaji nol. Berkas elektron akanditarik ke kanan sebandingdengan tegangan ramp yangdiberikan. Jika pengaturanmemberikan tegangan rampmencapai maksimum berkas akan berada diujung sebelah kananlayar. Untuk satu ramp lengkaptegangan gigi gergaji, bentukgelombang gigi gerjaji akan jatuhsecara cepat kembali ke nol,berkas akan kembali diujung kiri layar; pada kasus ini titik padalayar mencapai posisi ujung dan secara cepat dikembalikan keposisi awal, Akibat aksi ini garis

retrace (flyback) digambarkanpada layar. Masalah inidiselesaikan dengan pemberianpulsa blanking pada saat retrace

memadamkan berkas selamawaktu flyback. Ini akanmengurangi garis retrace padalayar.

Gambar 7-18. Blok diagram CRO free running

Osiloskop free running merupakaninstrumen harga murah, time base generator harus disinkronisasikandengan sinyal pada penguatvertikal agar peragaan pada layar CRT stabil. Dengan kata lainbentuk gelombang bergerakmelintasi layar dan tetap tak stabil. Sinkronisasi diperlukan untuk

menyamakan waktu lintasansapuan sinyal time base denganjumlah perioda gelombangvertikal. Jadi bentuk gelombangvertikal dapat terkunci pada layar CRT jika frekuensi sinyal masukan vertikal merupakan kelipatan dari frekuensi sapuan (fv = n fs).

7.3.2.2. Osiloskop Sapuan Terpicu (Triggered – SweepOsciloscope)

Osiloskop free running hargamurah mempunyai keterbatasanpemakaian. Misalnya rise timepulsa tidak dapat diukur dengan free running osiloskop, namundapat diukur denganmenggunakan triggered-sweeposciloscpe. Triggered-sweeposciloskop dipandang lebih

serbaguna dan merupakanstandar industry. Dalam triggered-sweep mode pembangkit gigigergaji tidak membangkitkantegangan ramp kecuali dikerjakan dengan trigger pulsa. Triggeredsweep memungkinkan peragaansinyal vertikal pada CRT dalamdurasi yang sangat pendek, pada

Posisi vertikal

Posisi horisontal

Attenuator

Tegangan Tingi dan Power

Supply

Sinkronisas Time

bidang layar yang cukup besar,sederhana karena sapuan dimulai dengan pulsa trigger yang diambil dari bentuk gelmbang yangdiamati.Secara blok diagram dari dasartriggered-sweep oscilloscopedigambarkan di bawah ini, meliputi sumber tegangan, CRT, jalurtunda, sistem penguat vertikal,trigger pick-off amplifier, rangkaian trigger, generator sapuan, penguat horisontal dan rangkaian sumbu Z.Pada saat sinyal diberikan pada masukan vertikal, segeraditeruskan ke preamplifier (A)diubah dalam sinyal push-pull.Sinyal diteruskan ke vertikal outputamplifier (C) melalui rangkaianpenunda (B). Sinyal dari vertikaloutput amplifier digunakan untkmengendalikan berkas elektronCRT secara vertikal,menyebabkan titik pada layarbergerak secara vertikal. Sebuahsample sinyal vertikal diambil dari vertikal preamplifier sebelumdelay line diberikan ke penguattrigger pick-off (D) diteruskan kerangkaian trigger (E). Sinyal iniakan digunakan dengan sistemtime base (E.F.G). Sinyal trigger digunakan untuk memaksa waktu yang berhubungan antara sinyalvertikal dan time base. Sinyaltrigger pick-off dibentuk menjadi

sinyal trigger oleh rangkaiantrigger (E). Trigger ini memicusweep generator menghasilkansinyal ramp (F), kemudiandiperkuat dan diubah ke dalambentuk sinal push pull olehpenguat horisontal (G).dihubungkan dengan pelat defleksi horisontal CRT dan menyebabkan penjejakan secara horisontal padalayar mengikuti kenaikan tegangan ramp. Keluaran sweep generator (F) menggerakkan berkas selama waktu naik dan kembali keposisi awal selama off.

Attenuator dan sistem penguatvertikal memungkinkandiperagakan pada layarpengukuran tegangan dari rangebeberapa mV sampai beberaparatus volt Volt/div, pemilihancontrol factor pembelok vertikaldan pengkalibrasi sinyal. Time/div dan control vernier memilihkecepatan sapuan dan masukan eksternal harisontal. KontrolSlope menentukan apakahsapuan ditrigger pada slope + atau – dari sinyal trigger. Level control memilih sautu titik dimana trigger sapuan diberikan. Kontrolintensitas dan focus memungkinperagaan focus dengan tingkatkecerahan yang tepat.

Gambar 7-19. Blok diagram osiloskop terpicu

Perbedaan peragaan sinyal hasil pengukuran antara osloskop freerunning dan triggered-sweep osciloskop seperti di bawah ini.

Gambar 7-20. Peraga osiloskop Gambar 7-21.free running Peraga osiloskop terpicu(www.interq or jp/japan/se-inoue/e-oscilo0.htm)

7.3.2.3. CRO Dua Kanal 7.3.2.3.1. CRO Jejak Rangkap (Dual Trace CRO)Pemakaian osloskop sekarang ini hampir semuanya memiliki peraga yang mampu membandingkanwaktu dan amplitudo antara dua bentuk gelombang. Untuk

mencapai dual trace pada layardapat menggunakan satu dari dua teknik : (1) berkas tunggalditujukan dua sinyal kanal dengan alat elekctronic switching (dual

level Slope

posisi horisontal +

Attenuator Delayline

Penguatvertikal

PStegangan

rendah

Triggerpick off

Tegangantinggi

Rangkaiantrigger

Sweepgenerator

Penguathorisontal

posisi vertikal V/div

fokus intensitas

CRT

Time/div

trace). (2). Dua berkas diberikanke satu peraga setiap sinyal kanal (dual beam). Karena konstruksiCRT dual beam dan split-beammahal, biasanya digunakan teknik dual trace. Dengan dual trace osiloskopmempunyai dua rangkaianmasukan vertikal yang diberi tanda A dan B. Saluran A dan Bmempunyai pra penguat dansaluran tunda yang identik.Keluaran pra penguat A dan Bdiumpankan ke sebuah saklarelektronik yang secara bergantian menghubungkan masukanpenguat vertikal akhir dengankeluaran pra penguat. Saklarelektronik juga berisi rangkaianuntuk memilih variasi mmodusperagaan, Penguat vertikal akhirmenyediakan tegangan pelatdefleksi, berturut-turut

menghubungkan ke dua kanalinput dengan saklar elektronik.Saklar elektronik dioperasikandengan menggunakan salah satu multivibrator free-running ataudengan pulsa yang berasal darirangkaian time base, berturut-turutdalam chopped mode ataualternate mode. Bila saklarmodus berada pada posisialternate (bergantian), saklarelektronik secara bergantianmenghubungkan penguat vertikalakhir ke saluran A dan saluran B. Penyaklaran ini terjadi padapermulaan tiap-tiap penyapuanyang baru. Kecepatanpemindahan saklar elektronikdiselaraskan dengan kecepatanpenyapuan, sehingga bintik CRTmengikuti jejak sinyal saluran Apada satu penyapuan dan sinyal saluran B pada penyapuanberikutnya.

Gambar 7-22. Blok diagram CRO jejak rangkap

SaluranB

mode X-Y

Trigger Ext

SaluranA

Attenuator Penunda Saklarelektronik

Penguat

vertikal

Attenuator Penunda

Generatorpenyapu

Rangkaianpemicu

Penguathorisontal

Karena tiap penguat vertikalmempunyai rangkaian pelemahan masukan yang telah terkalibrasidan sebuah pengontrol posisivertikal, amplitudo sinyal masukan dapat diatur secara tersendirisehingga kedua bayanganditempatkan secara terpisah pada layar. Alternate mode biasanya digunakan untuk melihat sinyalfrekuensi tinggi, kecepatan sweep lebih cepat dari pada 0,1 ms/divsehingga dapat diperolehperagaan sinyal yang simultan dan stabil.Dalam mode chopped(tercincang), saklar elektronikberkerja penuh pada kecepatan100 sampai 500 kHz, seluruhnya tidak bergantung pada frekuensigenerator penyapu. Dalam modus ini penyaklaran secara berturut-turut menghubungkan segmen-segmen kecil gelombang A dan B ke penguat vertikal akhir. Padalaju pencincangan yang sangatcepat misal 500 kHz, segmen 1μs dari setiap bentuk elombangdiumpankan ke CRT untukperagaan. Jika laju pencincangan jauh lebih cepat dari lajupenyapuan horisontal, segmen-segmen terpisah yang kecildiumpankan ke penguat vertikalakhir bersama-sama akanmenyusun kembali bentukgelombang A dan B yang aslipada layar CRT, tanpamengakibatkan gangguan yangnyata pada kedua bayangan. Jika kecepatan penyaklaran hampirsama dengan kecepatanpencincangan segmen-segmenkecil dari gelombang yangtercincang akan kelihatan sebagai

bayangan-bayangan terpisah dan kesinambungan peragaanbayangan hilang. Dalam hal iniakan lebih baik menggunakanmodus alternate.

7.3.2.3.2. Osiloskop BerkasRangkap (Dual BeamCRO)

CRO jenis berkas rangkapmenerima dua sinyal masukanvertikal dan memperagakannyasebagai dua bayangan terpisahpada layar CRT. Osiloskop berkasrangkap menggunakan CRTkhusus yang menghasilkan duaberkas elektron yang betul-betulterpisah yang secara bebas dapat disimpangkan kea rah vertikal.Dalam beberapa CRT berkasrangkap keluaran senapanelektron tunggal dipisahkan secara mekanis menjadi dua berkasterpisah yang disebut teknikpemisahan berkas. SedangkanCRT jenis lain berisi dua senapan elektron terpisah, masing-masingmenghasilkan berkas sendiri. CRT berkas rangkap mempunyai duafasang pelat defleksi vertikal, satu fasang untuk tiap saluran dan satu fasang pelat deflesi horisontal.

Secara disederhanakan CROberkas rangkap secara blokdiagram digambarkan di bawahini. CRO berkas rangkapmempunyai dua saluran vertikalyang identik yang ditandai dengan A dan B. Tiap saluran terdiri dari pra penguat dan pelemahmasukan, saluran tunda, penguat vertikal akhir dan pelat-pelatvertkal CRT. Generator basiswaktu menggerakkan fasangan

tunggal pelat-pelat horisontalmenyapu kedua berkas sepanjang layar pada laju kecepatanyangsama. Geneator penyapu dapat

dipicu secara internal dari salah satu saluran dari suatu sinyalpemicu yang dihubungkan dariluar, atau dari tegangan jala-jala.

Gambar 7-23. Diagram blok osiloskop berkas rangkap yang disederhanakan

7.3.2.4. CRO Penyimpanan Analog (Storage Osciloscope)Keistimewaan ekstra disediakanpada beberapa scope analogpenyimpan. Keistimewaan inimemungkinkan pola penjejakannormal rusak dalam hitungan detik untuk tetap tinggal pada layar.Dalam rangkaian listrik kemudian dapat dengan sengaja jejak pada layar diaktifkan disimpan dandihapus.Penyimpan disempurnakandengan menggunakan prinsipemisi sekunder. Bila berkas titikelektron menulis dilewatkan pada permukaan pospor, momen tidakhanya menyebabkan posporberiluminasi, namun energi kinetikberkas elektron membenturelektron lain sehingga bebas

meninggalkan permukaan pospor.Ini meninggalkan muatan positip. Osiloskop penyimpan mempunyai satu atau lebih elektron gunsekunder yang dinamakan floodgun memberikan keadaan banjir elektron bernergi rendah berjalan menuju layar pospor. Elektron-elektron dari senapan banjirsangat lebih kuat menuju arealayar pospor dimana senapanmenulis telah meninggalkanmuatan positip, dengan cara inielektron-elektron dari senapanbanjir mengeluminasi kembalipospor dengan memberikanmuatan positip pada layar. Jikaenergi elektron dari senapan banjirtepat seimbang, setiap elektron

Selektor picu

Attenuator salurantunda

Penguatvertikal

Attenuator Salurantunda

Penguatvertikal

Rangkaianpemicu

Generatorpenyapu

penguathorisontal

Saluran A

Saluran B

Picu luar A

B

Jala-jala

senapan banjir merobohkan satu elektron sekunder pospor,sehingga mempertahankanmuatan positip daerah yangdiiluminasi. Dengan cara demikian gambar asli yang telah ditulisdengan senapan tulis dapat tetap tinggal dalam waktu yang lama.Kelebihan CRO penyimpananadalah mampu merekam hasilpengukuran sinyal, dan tetapdiperagakan meskipun sinyalmasukan telah dihilangkan. Inisangat membantu untukpengamatan suatu peristiwa yang terjadi sekali saja akan lenyap dari layar. CRT penyimpan dapatmenyimpan peragaan jauh lebihlama, sampai beberapa jamsetelah bayangan terbentuk pada pospor. Ciri ingatan ataupenyimapanan bermanfaatsewaktu memperagakan bentukgelombang sinyal yangfrekuensinya sangat rendah.Frekuensi sangat rendah biladiukur dengan CRO biasanyabagian awal peragaan akanmenghilang sebelum bagian akhir terbentuk pada layar. CRTpenyimpan dapat digolongkansebagai tabung dengan duakondisi stabil dan tabung setengah nada (half tone). Tabung dua

kondisi stabil akan menyimpansatu peristiwa atau tidakmenyimpan, hanya menghasilkan satu level keterangan bayangan. Tabung dengan dua kondisi stabil dan setengah nada keduanyamengunakan fenomena emisielektron sekunder gunamembentuk dan menyimpanmuatan elektrostatik padapermukaan satu sasaran yangterisolasi. Pembahasan berikutberlaku untuk kedua jenis tabung tersebut.Bila sebuah sasaran ditembakoleh satu aliran elektron primer,satu pengalihan energy yangmemisahkan elektron lain daripermukaan sasaran akan terjadidalam satu proses yang disebutemisi sekunder. Jumlah elektronsekunder yang dipanaskan daripermukaan sasaran bergantungpada kecepatan elektron primer,intensitas berkas elektron,susunan kimia dari bahan sasarandan kondisi permukaannya.Karakteristik ini dinyatakan dalam perbandingan emisi sekunder,yang didefinisikan sebagaiperbandingan antara arus emisisekunder terhadap arus berkasprimer yaitu :

Prinsip kerja tabung penyimpandengan kondisi dua stabil yangelementer digambarkan gambar 7-24 di bawah ini. Jika tegangansasaran tinggi, sasaran ditulis(direkam), jika tegangan sasaran

rendah sasaran terhapus. Dengan demikian tabung mempunyaisuatu penunjukan elektris dankondisi penyimpanannya tidakdapat dilihat.

? = Is/Ip

Gambar 7-24 Tabung penyimpan dengan sasaran ganda dan duasenapan elektron

Gambar 7-25 CRT penyimpan sasaran ganda dan dua senapan elektron

Pada gambar 7-25 menunjukkanprinsip sebuah tabung penyimpan dengan dua kondis stabil yangmampu menuliskan, menyimpan

dan menghapus sebuahbayangan. Tabung penyimpan ini berbeda dengan tabungpenyimpan dengan sasaran

Rasio emisi sekunder Tindakan senapan banjir

menulis

Tindakan senapan banjir

hapus

Titik potong

Tegangan sasaran

Kolektor 200 VKatoda senapan banjir

0 V

Katoda senapan penulis

-2000 Volt

? = 1

? = 0

pulsa untuk menghapus

Pengembalian perlahan

-2000 V

Senapan banjir

Pulsa gerbang

Senapanpenulis

Elektrodapengumpul

+200 V

Senapan ganda

mengambang, mempunyai duaaspek perbedaan yaitu : (1)memiliki permukaan sasaranganda dan memiliki senanpanberkas elektron kedua. Senapan berkas elektron kedua disebutsenapan banir (flood gun),fungsinya memancarkan berkaselektron primer kecepatan rendah membanjiri seluruh permukaansasaran. Ciri yang menonjol dari senapan banjir adalah membanjiri sasaran sepanjang waktu dantidak hanya sebentar sepertihalnya yang dilakukan senapanpenulis. Titik stabil rendah adalah beberapa volt negative terhadapkatoda senapan banjir, dan titikstabil atas adalah + 200V, yaitu tegangankolektor. Sedangkantegangan katoda senapan penulis -2000V, dan kurva emisisekundernya ditindihkan di ataskurva senapan banjir. Gabungan efek senapan penulis dansenapan banir merupakanpenjumlahan efek masng-masingberkas berkas elektron itu sendiri.Bila senapan penulis dibuka,berkas elektron primernyamencapai sasaran pada potensial 2000V, yang menyebabkan emisi-emisi ekunder sasaran tinggi.Dengan demikian tegangansasaran meninggalkan titik stabil rendah dan mulai bertambah.Akan tetapi senapan berkaselektron banjir berusahamempertahankan sasaran padakondisi stabilnya dan melawanpertambahan tegangan sasaram.Jika senapan penulis dialihkan ke posisi bekerja cukup lama guna membawa sasaran melewati titik potong, berkas elektron senapan

banjir akan membantu senapanberkas elektron penulis danmembawa sasaran sepenuhnyake titik stabil atas, sehinggasasaran dituliskan.

Meskipun jika hubungan kesenapan penulis diputuskan,sasaran akan dipertahankan oleh berkas elektron senapan banjirdalam kondisi stabil atas, dengan demikian menyimpan informasiyang disampaikan oleh senapanpenlis. Bila senapan penulis tidak cukup lama bekerja membawasasaran melewati titik poton,berkas elektron senapan banjirakan memindahkan sasarankembali ke kondisi stabil bawadan tidak terjadi penyimpanan.

Menghapus sasaran berarti hanya menyimpan tegangan sarankembali ke tingkat stabil rendah. Ini dilakukan denganmendenyutkan kolektor ke negatip sehingga secara seketika kolektor menolak elektron emisi sekunder dan memantulkan kembali kesasaran. Ini memperkecil aruskolektor Is, dan perbandinganemisi sekunder turun di bawahsatu. Selanjutnya sasaranmengumpulkan elektron primerdari senapan banjir (pada saat ini senapan penulis idak bekerja) dan bermuatan negatip. Tegangansasaran berkurang samapaimencapai titik stabil rendahakibatnya pengemisian terhentidan sasaran dalam kondisiterhapus. Stelah penghapusankolektor dikembalikan ketegangan positip semula (+200V) dengan demikian pulsa

penghapus dikembalikan ke nol. Seperti ditunjukan pada gambar 7-24 ini terjadi secara perlahan-lahan, sehingga sasaran tidakdikemudikan secara idak sengaja melalui titik potong dan kembalimenjadi tertulis (terekam).Permukaan sasaran tabungpenyimpan pada gambar 7-24terdiri dari sejumlah sasaranlogam terpisah yang secaraelektris terpisah satu sama laindan diberi angka 1 sampai 5.Senapan banjir dikonstruksisederhana tanpa pelat-pelatdefleksi, dan memancarkanelektron berkecepatan rendah,menutup semua sasaran terpisah. Bila senapan penulis ditembakkan, sebuah berkas elektron terpusatberkecepatan tinggi diarahkansasaran kecil (dalam hal ini nomor 3). Kemudian sasaran yang satu ini bermuatan positip dandituliskan ke titik stabil atas. Bila senapan penulis dimatikan lagi,elektron banjir mempertahankan sasaran nomor 1 pada titik stabil atas. Semua sasaran laindipertahanan pada titik stabilbawah.

Langkah terakhir dalamperkembangan tabung penyimpan dua kondisi stabil dengan tembuspandang adalah penggantianmasing-masing sasaran logamdengan sebuah pelat dielektriktunggal. Pelat penyimpan daribahan dielektrik terdiri dari lapisan partikel-partikel fosfor yangterhambur setiap bagian dariluasan permukaan mampu ditulis atau dipertahankan positip atau

dihapus mempertahankan negatip tanpa mempengaruhi permukaanpelat di sebelahnya. Pelatdielektrik ini diendapkan padasebuah permukaan pelat gelasyang dilapisi bahan konduktif.Lapisan konduktif disebutpunggung pelat sasaran (storage target back plate), berfungsimengumpulkan berkas elektronemisi sekunder. Di sampingsenapan penulis danperlengkapan pelat defleksi CRTpenyimpan ini mempunyai duasenapan banjir dan sejumlahelektroda pengumpul yangmembentuk sebuah lensa berkaselektron guna mendistribusikanberkas elektron banjir secaramerata pada seluruh luasanpermukaan sasaran penyimpan.Setelah senapan penulismenuliskan bayangan bermuatan pada sasaran penyimpan,senapan banir menyimpanbayangan. Bagian sasaran yangdituliskan telah ditembaki olehberkas elektron banjir yangmengalihkan energy ke lapisanfosfor dalam bentuk cahayaterlihat.

Pola cahaya ini dapat dilihatmelalui permukaan pelat gelas.Karena sasaran permukaanpenyimpan dapat positip ataunegatip, maka terangnya keluaran cahaya yang dihasilkan olehberkas elektron banjir biasanyamemiliki kecerahan (brightness)penuh ataupun minimal. Tidakterdapat skala kabur diantarakedua batas.

7.4. Osiloskop Digital7.4.1. Prinsip Kerja CRO DigitalPada CRO digital menyediakaninformasi sinyal secara digitaldisamping peragaan CRTsebagaimana CRO analog. Pada dasarnya CRO digital terdiri dari CRO laboratorium konvensionalberkecepatan tinggi ditambahdengan rangkaian pencacahelektronik yang keduanya berada dalam satu kotak kemasan.Rangkaian kedua unitdihubungkan dengan memakaisebuah pengontrol peragaanlogic, memungkinkan pengukuran pada kecepatan dan ketelitiantinggi. CRO penunjuk angkapembacaan,. kenaikan waktu (rise time), amplitudo dan beda waktu, bergantung pada posisi alatcontrol seperti TIME/DIV,AMPLTUDE/DIV dan PROGRAMdengan hasil relatip lebih akurat. Pada saat probe osiloskopdigital diberi masukan,pengaturan amplitudo sinyalpada sistem vertikal seperti osiloskop analog. Selanjutnyasinyal analog diubah ke dalam bentuk digital denganrangkaian analog-to-digitalconverter (ADC). Dalam sistemakuisi sinyal sampel pada titik waktu diskrit, diubah dalam harga digital disebut sample

point. Sampel clock sistemdigital menentukan seberapasering ADC mengambil sampel. Kecepatan clock “ticks” disebut sample rate dan diukur dalam banyak sampel yang diambildalam satuan detik (jumlahsample/detik).Hasil dari ADC disimpan dalammemori sebagai titik-titik bentukgelombang. Mungkin lebih darisatu titik sampel dibuat satu titik bentuk gelombang. Titik-titikbentuk gelombang secarabersama-sama membentukrekaman bentuk gelombang.Jumlah titik bentuk gelombangyang digunakan untuk membentuk rekaman disebut record length.Sistem trigger menentukan kapan perekaman sinyal dimulai dandiakhiri. Peragaan menerimarekaman titik-titik bentukgelombang setelah disimpandalam memori. Kemampuanosiloskop tegantung padapemroses pengambilan titik. Pada dasarnya osiloskop digital serupa dengan osiloskop analog, padasaat pengukuran memerlukanpengaturan vertikal, horisontal dan trigger.

Gambar 7-26. Blok diagram osiloskop digital

7.4.2. Metoda Pengambilan SampelMetoda pengambilan sampelmenjelaskan bagaimana osiloskop digital mengumpulkan titik-titiksampel. Untuk perubahan sinyallambat, osiloskop digital denganmudah mengumpulkan lebih daricukup titik sampling untukmengkonstruksi gambar secaraakurat. Oleh karena itu untuk sinyal yang lebih cepat (seberapa cepat tergantung pada kecepatansampling osiloskop) osiloskop tidak dapat mengumpulkan cukupsampel . Osiloskop digital mampu melakukan dua hal yaitu :

• mengumpulkan beberapa titiksampel dari sinyal dalam jalan tunggal ( real-time samplingmode ) dan kemudianmenggunakan interpolasi.Interpolasi merupakan teknik pemrosesan untukmengestimasi apakah bentukgelombang pada beberapa titik nampak sama seperti aslinya.

• membangun gambar bentuk gelombang sepanjang waktu pengulangan sinyal ( equivalent-time samplingmode).

7.4.3. Pengambilan Sampel Real-Time dengan Interpolasi Osiloskop digital menggunakanpengambilan sampel real-timeseperti metoda sampling standar. Dalam pengambilan sampel real-

time, osiloskop mengumpulkansampel sebanyak yang dapatmenggambarkan sinyalsebenarnya. Untuk pengukuran

sinyal tansien harus menggunakan real time sampling.

Peraga

Sistem Akusisi

Pengubahanalog ke digital

Memori

Pemroses

Sistemtriger

Sistemperagadigital

SistemHorisontal

SampleClock

Sistim Vertikal

AttenuatPenguatVertikal

Gambar 7-27. Pengambilan sampel real-time

Osiloskop digital menggunakaninterpolasi dalam memperagakansinyal secepat yang osiloskopdapat hanya denganmengumpulkan beberapa titiksampel. Inperpolasi adalahmenghubungkan titik. Interpolasilinier sederhana menghubungkan titik sampel dengan garis lurus.Interpolasi sinus menghubungkan

titik sampel dengan titik kurva(gambar 7-28) . Denganinterpolasi sinus , titik-titik dihitung untuk mengisi waktu antar sampel riil. Proses ini meskipunmenggunakan sinyal yangdisampel hanya beberapa kalidalam satu siklus dapatdiperagakan secara akurat.

Gambar 7-28. Interpolasi sinus dan linier

gelombang sinus yang direprduksi dengan

interpolasi sinus

gelombang sinus yang direproduksi dengan menggunakan linier interpolasi

kecepatan pengambilan sampel

bentuk gelombang yang dikonstruksi dengan titik sampel

7.4.4. Ekuivalensi Waktu Pengambilan SampelBeberapa osloskop digital dapatmenggunakan ekuivalen waktupengambilan sampel untukmenangkap pengulangan sinyalyang sangat cepat. Ekuivalensiwaktu pengambilan sampelmengkonstruksi gambarpengulangan sinyal denganmenangkap sedikit bit informasidari setiap sinyal (gambar 7-30) .

Bentuk gelombang secara perlahan dibangun seperti untai cahaya yang berjalan satu persatu. Denganmengurutkan sampel titik-titkmuncul dari kiri ke kanan secaraberurutan, sedangkan padarandom sampling titik-titik munculsecara acak sepanjang bentukgelombang

Gambar 7-29. Akusisi pembentukan gelombang

7.4.5. Osiloskop Penyimpan DigitalOsiloskop penyimpan digital ataudisingkat DSO (Digital StorageOsciloscpe), sekarang ini merupakan jenis yang lebih disukai untuk aplikasi kebanyakan industri meskipun CROanalog sederhana masih banyakdigunakan oleh para hobist. Osiloskoppenyimpan digital menggantikan

penyimpan analog yang tidak stabildengan memori digital, yang dapatmenyimpan data selama yangdikehendaki tanpa mengalamidegradasi. Ini memungkinkan untukpemrosesan sinyal yang kompleksdengan rangkaian pemroses digitalkecepatan tinggi.

Gambar 7-30. Osiloskop penyimpan digital

Gelombangdibentuk dengan titik sampel

akuisisi siklus pertama

akusisi siklus kedua

akusisi siklus ketiga akuisis siklus ke n

Masukan vertikal, sebagaipengganti pengendali penguatvertikal adalah digitalisasi dengan rangkaian pengubah analogmenjadi digital (analog digitalconverter) hasilnya sebagai data yang disimpan dalam memorimikroprosesor. Data selanjutnyadiproses dan dikirim untukdiperagakan, awalnya osiloskoppenyimpan digital menggunakanperaga tabung sinar katoda, namun sekarang lebih disukai denganmenggunakan LCD layar datar.Osiloskop penyimpan digitaldengan peraga LCD warna sudah umum digunakan. Data dapatdiatur dikirim melalui pemrosesanLAN atau WAN atau untukpengarsipan. Layar gambar dapat langsung direkam pada kertasdengan alat berupa printer atauplotter , tanpa memerlukan kamera osiloskop. Osiloskop memilikiperangkat lunak penganalisa sinyal sangat bermanfaat untukpenerapan ranah waktu misalmengukur rise time, lebar pulsa,amplitudo, spektrum frekuensi,histogram, statistik, pemetaanpersistensi dan sejumlah parameter yang berguna untuk seorangengineer dalam bidangspesialisasinya sepertitelekomunikasi. analisa disk drive dan elektronika daya.Osiloskop digital secara prinsipdibatasi oleh performansirangkaian masukan analog danfrekuensi pengambilan sampel.Pada umumnya kecepatanfrekuensi pengambilan sampelsekurang-kurangnya dua kalikomponen frekuensi tertinggi dari

sinyal yang diamati. Osiloskopdapat memvariasi timebase dengan waktu yang teliti. Misal untkmembuat gambar sinyal yangdiamati secara berulang.Memerlukan salah satu clock atau memberikan pola yang berulang. Bila diperbandngkan antaraosiloskop penyimpan analogdengan osiloskop penyimpandigital, osiloskop penyimpan digital memiliki beberapa kelebihan antara lain.• Peraga lebih jelas dan besar

dengan warna pembeda untuk multi penjejakan.

• Ekuivalen pengambilan sampeldan pengamatan menunjukkanresolusi lebih tinggi di bawahμV.

• Deteksi puncak.• Pre-trigger• Mudah dan mampu menyimpan

beberapa penjejakanmemungkinkan pada awal kerja tanpa trigger.• Ini membutuhkan reaksi

peraga cepat (beberapaosiloskop memilikipenundaan 1 detik).

• Knob harus besar danperpindahan secara halus.

• Juga dapat digunakan untukpenjejakan lambat seperti variasi temperatur sepanjang hari,dapat direkam.

• Memori osiloskop dapat disusun tidak hanya sebagai satudimensi namun juga sebagaisusunan dua dimensi untukmensimulasikan pospor padalayar. Dengan teknik digitalmemungkinkan analisiskuantitatip .

• Memungkinkan untukpengamatan otomasi.Kelemahan osiloskoppenyimpan digital adalahkecepatan penyegaran layarterbatas. Pada osiloskop analog, pemakai dapat mengindraberdasarkan intuisi kecepatantrigger dengan melihat padakeadaan penjejakan CRT. Untuk osiloskop digital layar terkuncisecara pasti sama untukkecepatan sinyal kebanyakanyang mana kecepatanpenyegaran layar dilampaui.Satu hal lagi, seringkali titikterlalu terang glitches atau

penomena lain yang jarangdidapat pada layar hitam putih dari osiloskop digital standar,persistansi dari pospor CRTpada osiloskop analog rendahmembuat glitch dapat dilihat jika diberikan beberapa triggerberurutan. Keduanya sulitdiselesaikan sekarang inidengan pospor osiloskop digital, data disimpan pada kecepatanpenyegaran tinggi dandipergakan dengan intensitasyang bervariasi untukmensimulasikan persistensipenjejakan dari CRT osiloskop.

7.5. Spesifikasi OsiloskopUntuk melihat seberapa baguskualitas osiloskop dapat dilihat dari nilai spesifikasi instrument yangbersangkutan. Dalampembahasan ini diambil spesifikasi

dari Osciloscope Hewlett Packard(HP) type 1740 A. DipilihOsiloskop HP 1740 karena jenis dua kanal yang dapat mewakiliosiloskop analog.

7.5.1. Spesifikasi UmumJenis osiloskop dua kanal sistem defleksi vertikal memiliki 12 faktor defleksi terkalibrasi dari 5 mV/div sampai 20V/div. Impedansimasukan dapat dipilih 50? atau 1 M? untuk memenuhi variasipengukuran yang diperlukan.Sistem defleksi horisontal memilikikecepatan sapuan terkalibrasi dari 2s/div sampai 0,05 μs/div,

kecepatan penundaan sapuan dari 20 ms/div sampai 0,05μs/div.Pengali 10 untuk memperluassemua sapuan dengan faktor 10 dan sapuan tercepat 5 ns/div. Dalam mode alternate ataupunChop control trigger-viewdimungkinkan memperagakan tiga sinyal yaitu kanal A, kanal B dan sinyal trigger.

7.5.2. Mode Peraga Vertikal Kanal A dan kanal B diperagakan bergantian dengan sapuanberurutan (ALT). Kanal A dankanal B diperagakan denganpensaklaran antar kanal pada

kecepatan 250 kHz, selamapensaklaran (Chop) berkasdipadamkan, kanal A ditambahkan kanal B (penambahan aljabar) dan trigger view.

7.5.3. Perhatian KeamananUntuk pencagahan kerusakandiperhatikan selamapengoperasian, perawatan danperbaikan peralatan. Untukmeminimumkan kejutan casisinstrument atau cabinet harus

dihubungkan ke ground secaralistrik. Instrumen menggunakankabel AC tiga konduktor hijauuntuk dihubungkan dengan ground listrik.

7.6. Pengukuran Dengan Osiloskop7.6.1. Pengenalan Panel Depan dan Fungsi1. Pengenalan Fungsi Panel

Depan dijelaskan searah jarum jam dimulai dari saklar daya.

2. Saklar on / off untuk mengaktifkan CRO putar tombol searah jam.

3. CRO aktif ditandai dengan lampu menyala.

4. Time/ div untuk mengatur lebar sinyal agar mudah dibaca.

5. Tombol time kalibrasi digunakan saat mengkalibrasi waktu, bila kalibrasi telah dilakukan posisi ini tidak boleh diubah-ubah.

6. Terminal kalibrasi tempat dihubungkan probe pada saat kalibrasi.Posisi X digunakan untuk menggeser tampilan sinyal dalam peraga kea rah horizontal.

7. Triger digunakan untuk mengatur besarnya picu sedangkan picu negatip atau positip diatur dengan tombol kecil dibawahnya kanan positip kiri negatip.

8. Input ext, adalah tempat memasukkan sinyal dari luar yang dapat difungsikan sebagai time base.

9. Ground tempat disambungkan dengan ground rangkaian yang diukur.

10. Fokus untuk mengatur focus tampilan sinyal pada layar.

11. Posisi Y digunakan untuk mengatur posisi tampilan sinyal yang diukur padakanal 2 arah vertikal.

12. Input kanal 2 merupakan terminal masukan untuk pengukuran sinyal.

Lebar band : batas atas mendekati 20 MHz.Kopel DC : dc sampai 100 MHz untuk kedua mode Ri 50? dan 1M?.Kopel AC : mendekati 10Hz sampai 100 MHz dengan probe pembagi 10:1Rise time : = 3ns diukur dari 10% sampai 90% .Faktor defleksi :Range : 5mV/div sampai 20V/div (12 posisi terkalibrasi).Vernier : bervariasi

Gambar 7-31. Fungsi tombol panel depan CRO

13. Kalibrasi tegangangan perludiatur pada saat kalibrasi agar tepat pada harga seharusnya. Bila tegangan ini telah tercapai tombol tidak boleh diubah-ubah,karena dapat mempengaruhiketelitian pengukuran.

14. Mode operasi atau pemilihkanal, digunakan untuk memilih mode operasi hanyamenampilkan kanal 1, kanal 2 atau keduanya.

15. Volt/div digunakan untukmengatur besarnya tampilanamplitudo untuk mempermudah pembacaan dan ketelitian hasil

pengukuran. Pengaturan yangbaik adalah pengaturan yangmenghasilkan tampilanamplitudo terbesar tanpaterpotong.

16. Pemilih AC, DC , ground diatur sesuai dengan besaran yangdiukur, untuk pengukurantegangan batere digunakan DC, pengukuran frekuensi padaposisi AC dan menepatkanposisi berkas pada posisiground.

17. Terminal masukan kanal 1sama fungsinya denganterminal masukan kanal 2,

PosisivertikalCh 1

InputCh 1

Time/div

kalibrasi

LampuindikatorSaklar

on/offTombolkalibrasi

Posisi X

Intensitas

Triger

Fokus

Posisi

vertikal

ch 2

Input Ch 2

gratikul

Berkaselektron

kalibrasitegmode

operasi

Volt/div

Ground

pemilih AC,ground, DC

InpExt

tempat dihubungkannya sinyal yang akan diukur.

18. Posisi Y kanal 1 untuk mengatur tampilan sinyal pada layar kea rah vertikal darimasukan kanal 1.

19. Berkas elektron menunjukkanbentuk sinyal yang diukur, bila garis terlalu tebal dapat di tipiskan dengan mengatur focus, dan bila terlalu terang dapat diatur intensitasnya.

20. Gratikul adalah skalapembacaan sinyal. Sinyaldibaca perkolom gratikualdikalikan posisi divisi. Misalmengukur tegangan amplitudotingginya 3 skala gratikul akan terbaca 6 volt jika posisi Volt/div pada 2V.

7.6.2. PengukuranTegangan DC7.6.2.1. Alat dan bahan yang diperlukan

1. CRO 1 buah2. Probe CRO 1 buah3. Batere 6 Volt 1 buah4. Kabel secukupnya

7.6.2.2. Kalibrasi CROSebelum pengukuran tegangan DC, dilakukan kalibrasi dengan langkah-langkah sebagai berikut.1. Sebelum pengukuran dilakukan,

terlebih dahulu osiloskopdikalibrasi dengan cara berikut. Menghubungkan probeosiloskop pada terminal kalibrasi dan ground. Model osiloskopyang berbeda ditunjukkan pada gambar 7-32.

2. Kemudian time/div dan Volt/div di atur untuk memperoleh besar tegangan dan frekuensikalibrasi. Osiloskop yangdigunakan mempunyai nilai

kalibrasi 1 Volt denganfrekuensi 1 kHz. MengaturVolt/div pada 1 Volt/div, time div diatur pada 1 ms dihasilkan peragaan seperti gambarberikut. Bila penunjukkan tidaksatu skala gratikul penuh atur tombol kalibrasi pada Volt/divhingga penunjukkan satu skala penuh. Demikian juga untukwaktu bila lebar tidak satu skala gratikul penuh atur tombolkalibrasi time/div agar tepatsatu skala gratikul penuh.Setelah itu tombol kalibrasijangan diubah-ubah.

Gambar 7-32.. Pengawatan kalibrasi

Gambar 7-33. Bentuk gelombang kalibrasi3. Saklar pemilih posisi AC, DC ground diposisikan pada gound,

berkas diamati dan ditepatkan berimpit dengan sumbu X.

Input kalibrasi

ground

T ime kalibrasi

Kanal 1 V kalibrasi

Gambar 7-34. Berkas elektron senter tengah

4. Probe dihubungkan dengankutub batere positip groundkutub betere negatip, saklarpemilih posisi dipindahkan ke DC sehingga berkas akanberpindah pada posisi keatas. Besarnya lompatan dihitung

denan satuan kolom sehingga harga penunjukan adalah =jumlah kolom loncatan X posisi Volt/div. Bila Volt/div posisi 1 maka harga penunjukanadalah = 6 kolom div x1Volt/div = 6 Volt DC.

Gambar 7-35. Loncatan pengukuran tegangan DC

7.6.3. Pengukuran Tegangan AC7.6.3.1. Peralatan yang diperlukan1. CRO 1 buah 3. Audio Frekuensi Genarator 1 buah2. Probe 1 buah 4. Kable penghubung secukupnya.

7.6.3.2. Prosedur Pengukuran 1. Pemilih diposisikan pada AC,

bila hanya digunakan satu kanal tetapkan ada kanal 1 atau kanal 2.

2. Sumber tegangan AC dapat digunakan sinyal generator ,

dihubungkan dengan masukan CRO pengawatan ditunjukkan gambar 7-36.

Gambar 7-36. Pengawatan pengukuran dengan function generator

3. Frekuensi sinyal generator di atur pada frekuensi 1 kHz dengan mengatur piringan pada angka sepuluh dan menekan

tombol pengali 100 ditunjukkan pada gambar di bawah.

Gambar 7-37. Pengaturan function generator panel depan

Gambar 7-38. Pengaturan frekuensi sinyal

ditekan

On, putar kekanan

4. Tombol power (tombol merah) ditekan untuk mengaktifkan sinyal generator.

Diamati bentuk gelombang padalayar dan baca hargaamplitudonya.

Gambar 7-39. Bentuk gelombang V/div kurang besar

Amplitudo terlalu besar tidak terbaca penuh, volt/div dinaikkan pada harga yang lebih besar atau putar tombol berlawanan arah jarum jam.

Gambar 7-40. Bentuk gelombang intensitas terlalu besar

Gambar terlalu terang, intensitas diatur sehingga diperoleh gambar

yan mudah dibaca, dan intensitas baik seperti gambar berikut.

Gambar 7-41. Bentuk gelombang sinus

3. Cara lain dengan menempatkan time/div pada XY diperolehperagaan sinyal garis lurussehingga pembacaan kolomlebin teliti. Saklar time/div diatur

putar ke kanan searah jarumjam. Untuk peragaan seperti ini intensitas jangan terlalu terang dan jangan berlama-lama.

7.6.4. Pengukuran Frekuensi7.6.4.1. Peralatan yang dibutuhkan

1. CRO 1 buah2. Audio Function Generator 2 buah3. Probe 2 buah4. Kabel penghubung secukupnya

6 kolom div bila posisiVolt/div 1makaV=6Vp-p

Gambar 7-42. Bentuk gelombang mode XY

7.6.4.2. Pengukuran Frekuensi LangsungPengukuran frekuensi langsung dengan langkah-langkah seperti berikut :1. Melakukan kalibrasi CRO

dengan prosedur seperti dalam pengukuran tegangan DCdiatas.

2. Probe dihubungkan dengankeluaran sinyal generator.

3. Frekuensi di atur pada hargayang diinginkan berdasarkankeperluan, sebagai acuan bacapenunjukan pada skala sinyalgenerator.

4. Atur Volt divisi untukmendapatkan simpanganamplitudo maksimum tidak cacat(terpotong).

5. Time/div diatur untukmendapatkan lebar sinyalmaksimum tidak cacat(terpotong).

6. Lebar sinyal diukur dari sinyalmulai naik sampai kembali naik untuk siklus berikutnya.

T= perioda

Gambar 7-43. Pengukuran frekuensi langsung

T perioda =

8 X time/div

F = 1/T

Gambar 7-44. Pengawatan pengukuran frekuensi langsung

7.6.4.3. Pengukuran Frekuensi Model LissayousPada pengukuran jenis inidiperlukan osiloskop dua kanaldan sinyal yang telah diketahuifrekuensinya, pengukurandilakukan dengan langkah-langkahberikut ini.1. Sinyal yang telah diketahui

dihubungkan pada kanal yang kita tandai sebagai acuanmisalnya pada X.

2. Sinyal yang akan diukurdihubungkan pada kanal yang lain.

3. Amplitudo diatur untukmendapatkan amplitudo yangsama besarnya bilapenyamaan tidak dapat

dicapai dengan pengaturanVolt/div, tombol kalibrasi diatur untuk mencapai kesamaanamplitudo. Kesamaan inipenting supaya diperolehbentuk lissayous sempurna.

4. Misalnya sebelum dilissayouskan kedua sinyalmempunyai amplitudo samafrekuensi berbeda sepertigambar di atas. Time/div diatur dipindahkan pada posisilissayous. Jika sinyal warnahijau adalah masukan X danmerah Y pada layar akanmenunjukkan perbandinganseperti gambar berikut.

Sinyal X

Gambar 7-45. Pengukuran frekuensi model Lissayous

7.6.5. Pengukuran Fasa7.6.5.1. Alat dan bahan yang diperlukan1. CRO 1 buah2. Rangkaian penggeser phasa 1 buah3. Probe 2 buah4. Kabel penghubung secukupnya

7.6.5.2. Prosedur Pengukuran Beda PhasaPengukuran fasa dapat dilakukan dengan dua cara yaitu secara langsung dan model lissayous. 1. Pengukuran secara langsung, kedua sinyal dihubungkan pada

masukan kanal 1 dan kanal 2.

t T = perioda

Gambar 7-46. Pengukuran beda fasa langsung

Sinyal Y Fx : Fy = 1 : 2 Fx = (Fy/2)

Beda fasa = (t/T) X 360°

2. Pengukuran beda fasa denganmode lissayous kedua sinyaldihubungkan pada keduaterminal masukan CRO.Kemudian time divisi diatur

pada posisi XY. Penampilanperaga berdasarkanperbandingan dan perbedaanfasa ditunjukkan pada tableberikut.

Gambar 7-47. Perbandingan frekuensi 1: 3 beda fasa 90°

PerbandinganXY

1:10o 45o 90o 135o 220o 360o

1:2

0o 22 30’ 45o 90o 135o 180o

1:3

0o 15o 30o 60o 90o 120o

1:4

0o 11 15’ 22 30’ 45o 67 30’ 90o

Gambar 7-48. Beda fasa dan beda frekuensi model lissayous

7.7.1. MSO Sumbu XYZ Aplikasi Pada Pengujian Otomotif7.7.2. Mixed Signal OscilloscopeSebuah osiloskop sinyal dicampur(mixed signal oscilloscope /MSO) memiliki dua jenis masukan, jumlah kecil ( pada umumnya dua atau empat) kanal analog.Pengukuran diperoleh dengan

basis pewaktuan tungal, dapatdilhat pada peraga tunggal danbanyak kombinasi sinyal yangdapat digunakan untuk memicuosiloskop.

Gambar 7-49. Mixed storage oscilocope (MSO)

MSO mengkombinasi semuakemampuan pengukuran modelDigital Storage osciloscope (DSO) dengan beberapa kemampuanpengukuran penganalisa logika(logic Analyzer). Pada umumnyaMSO menindak lanjutikekurangan kemampuanpengukuran digital danmempunyai sejumlah besar kanal akuisisi digital dari penganalisalogika penuh namunpenggunaannya tidak sekomplekpenganalisa logika. Pengukuran

sinyal campuran pada umumnyameliputi karakterisasi danpencarian gangguan, sistemmenggunakan rangkain campurananalog, digital dan sistem meliputipengubah analog ke digital (ADC), pengubah digial ke analog (DAC) dan sistem pengendali. ArsitekturMSO merupakan perpaduanantara DSO (Digital StorageOsciloscope) atau lebih tepatnya DPO (Digital PhosporOsciloscope) dengan panganalisa logika (Logic Analyzer).

7.7.3. Osiloskop Digital Pospor (Digital Phospor Osciloscope /DPO)

Osiloskop digital pospor (DPO)menawarkan pendekatanosiloskop arsitektur baru,Arsitektu ini memungkinkan DPOmengantarkan akuisisi unik dan

kemampuan rekonstruksi sinyalsecara akurat.Sementara DPO menggunakanarsitektur pemrosesan serial untuk pengambilan, peragaan dan

analisa sinyal, DPO menggunakan arsitektur pemrosesan parallelmempunyai dedikasi unikperangkat keras ASIC untukmemperoleh gambar bentukgelombang, mengantarkankecepatan pengambilan bentukgelombang tinggi yangmenghasilkan visualisasi sinyal

pada tingkat yang lebih tinggi.Performansi ini menambahkemungkinan dari kesaksiankejadian transien yang terdapatpada sistem digital, seperti pulsa kerdil, glitch dan kesalahantransisi. Deskripsi dari arsitekturpemrosesan parallel dijelaskanberikut ini.

7.7.4. Arsitektur Pemrosesan ParalelTingkat input pertama DPO serupa dengan osiloskop analog sebuah penguat vertikal dan tingkat kedua serupa DSO sebuah ADC. Namun DPO secara signifikan berbedadari konversi analog ke digitalyang dahulu. Kebanyakanosiloskop analog DSO atau DPO selalu ada terdapat sebuah holdoffselama waktu proses

pengambilan data, pemasangansistem lagi dan menunggu untuk kejadian pemicuan berikutnya.Selama waktu ini, osiloskop tidak melihat semua aktivitas sinyal.Kemungkinan melihat perubahanatau pengulangan kejadian lambat mengurangi penambahan waktuholdoff.

Gambar 7-50. Arsitektur pemrosesan paralel dari osiloskop digital pospor

Dapat dinotasikan bahwakemungkinan untuk menentukanbesarnya kemungkinan daripengambilan dengan melhat pada kecepatan update peraga. Jikasemata-mata mempercayakanpada kecepatan update, ini mudah untuk membuat kesalahan darikepercayaan pengambilan

osiloskop pada semua informasitentang bentuk gelombang padasaat nyata atau tidak. Osiloskoppenyimpan digital memprosesbentuk gelombang yang diambilsecara serial. Kecepatanmikroprosesor merupakanpenentu dalam proses ini karena ini membatasi kecepatan

Amp Digital fosfor

mikroprosesor

Peraga

ADC

pengambilan bentuk gelombang.Rasterisasi DPO bentukgelombang didigitkan diteruskanke data base pospor digital. Setiap 1/30 detik atau sekitar kecepatan mata menerima sebuah snapshot dari gambar sinyal yang disimpan dalam data base, kemudiandisalurkan secara langsung kesistem peraga. Rasterisasi data bentuk gelombang dan secaralangsung disalin ke memoriperaga, dari data basedipindahkan ke pemrosesan data

tidak dapat dipisahkan dalamarsitektur yang lain. Detail sinyal, terjadi timbul tenggelam dankarakteristik dinamis dari sinyal yang diambil dalam waktu riil.DPOs mikroprosesor bekerjasecara parallel dengan sistemakuisisi terpadu untukmemperagakan managemen,pengukuran otomasi danpengendali instrument sehinggatidak mempengaruhi kecepatanakuisisi osiloskop.

Gambar 7-51. Peragaan sinyal DPO

Bila data base pospor digitaldiumpankan ke peraga osiloskop, mengungkapkan bentukgelombang pada peragadiintensifkan, sebanding denganproporsi frekeunsi sinyal padasetipa titik kejadian, sangatmenyerupai penilaian karakteristikintensitas dari osiloskop analog.DPO juga memungkinkanmemperagakan informasi variasifrekeunsi kejadian pada peragaseperti kekontrasan warna, tidak seperti pada psiloskop analog.Dengan DPO mudah untuk

melihat perbedaan antara bentuk gelombang yang terjadi padahampir setiap picu.Osiloskop digital pospor (DPO)merupakan teknik antara teknologi osiloskop analog dan digital.Terdapat persamaan pengamatan pada frekuensi tinggi dan rendah, pengulangan bentuk gelombang,transien dan variasi sinyal dalam waktu riil. DPO hanya memberikan sumbu intensitas (Z) dalam waktu rill yang tidak ada pada DSOkonvensional.

DPO ideal yang memerlukanperancangan terbaik dan pirantipelacak gannguan untuk cakupan aplikasi yang luas (contoh gambar

19). DPO yang pantas dicontohuntuk pengujian topengkomunikasi, digital debyg darisinyal intermittent, perancangan

pengulangan digital dan aplikasipewaktuan.Kemampuan pengukuranosiloskop ditingkatkan sehinggamemungkinkan bagi anda untuk : • Membuat, mengedit dan

berbagi dokumen dilakukanosiloskop, sementaraosiloskop tetap bekerjadengan intrumen dalamlingkungan tertentu.

• Akses jaringan mencetak dan berbagi file sumber daya

• Mengakses window komputer• Melakukan analisis dan

dekomentasi perangkat lunak• Menghubungkan ke jaringan• Mengakses internet• Mengirim dan menerima e-mail

Gambar 7-52. Paket pilihan software

Peningkatan Kemampuan Sebuahosiloskp dapat ditingkatkansehingga mampu mengakomodasi

kebutuhan perubahan. Beberapaosiloskop memungkinkan pemakai untuk :

Gambar 7-53 aplikasi modul

Gambar 7-54. Modul video Gambar 7-55 Pengembangan analisis

1. Menambah memori kanal untuk menganalisa panjang rekamanyang leih panjang

2. Menambah kemampuanpengukuran untuk aplikasikhusus

3. Menambah daya osiloskopuntuk memenuhi cakupanprobe dan modul

4. Bekerja dengan penganalisapihak ketiga dan produktivitasperangkat lunak kompatibelwindow.

5. Menabah asesoris sepertitempat baterai dan rak.

6. Aplikasi modul dan perangkatlunak memungkinkan untukmenstransformasi osiloskop ke dalam perangkat analisatertentu dengan kemampuantinggi untuk melakukan fungsiseperti analisa jitter danpewaktuan, sistem verifikasimemori mikroprosesor,pengujian komunikasi standar, pengukuran pengendalipiringan, pengukran video,pengukuran daya dansebagainya .

Gambar 7-56. Tombol pengendali posisi tradisional

7.7.5. Mudah PenggunaanOsiloskop mudah dipelajari danmudah untuk membantu bekerjapada frekuensi dan produktivitas

puncak. Sama halnya tidak adasatupun pengendali mobil khas,tidak ada satupun pemakai

Gambar 7-57 peraga sensitip tekanan

Gambar 7-58 Menggunakan penge ndali grafik

Gambar 7-59. Osiloskop portable

osilsokop yang khas. Keduapemakai instrument tradisionaldan yang mengalamiperkembangan dalam areawindow / internet. Kunci untukmencapai pemakai kelompokbesar demikian adalah fleksibilitas gaya pengoperasian. Kebanyakanosiloskop menawarkankeseimbangan pencapaian dankesederhanaan dengan memberpemakai banayk cara untukmengoperasikan instrument.Tampilan panel depan disajikanuntuk pelayanan pengendalianvertikal, horisontal dan picu.Penggunaan banyak antara muka icon grafik membantu memahami dan dengan tak sengaja

menggunakan kemampuan yanglebih tinggi. Peraga sensitipsentuhan menyelesaikan isukekacauan dalam kendaraan dan sementara memberi akses yangjelas bersih pada tombol layar.Memberi garis bantu yang dapat digunakan sebagai acuan. Kendali intuitif memungkinkan parapemakai osiloskop merasanyaman mengendalikan osiloskop seperti mengendalikan mobil,sementara memberi waktu penuh pada pengguna untuk mengakses osiloskop. Kebanyakan osilskopportable membuat osiloskopefisien dalam banyak perbedaan lingkungan kerja di dalamlaboratorium ataupun di lapangan

7.7.6. Probe7.7.6.1. Probe pasipUntuk pengukuran sinyal danbesar tegangan, probe pasipmemberikan kemudahan dalampemakaian dan kemampuancakupan pengukuran. Fasanganprobe tegangan pasip denganarus probe akan memberi solusiideal pengukuran daya.

Probe attenuator pengurangan10X (baca sepulu kali) membebani rangkaian dalam perbandingansampai 1X probe dan merupakan suatu tujuan umum probe pasip. Pembebanan rangkaian menjadilebih ditujukan pada frekuensiyang lebih tinggi dan atau sumber sinyal impedansi yang lebih tinggi, sehingga meyakinkan untukmenganalisa interaksipembebanan sinyal / probesebelum pemilihan probe. Probe attenuator 10K meningkatkan

keteliatian pengukuran, namunjuga mengurangi amplitudo sinyalpada masukan osiloskop dengan factor 10.

Probe pasip memberikan solusisempurna terhadap tujuanpengamatan pada umumnya.Namun, probe pasip tidak dapat mengukur secara akurat sinyalyang memiliki waktu naik ekstrim cepat dan mungkin terlalu sering membebani sensitivitas rangkaian. Bila kecepatan sinyal clockbertambah dan tuntutankecepatan lebih tinggi dari pada kecepatan probe sedikit akanberpengaruh terhadap hasilpengukuran. Probe aktif dandiferensial memberikanpenyelesaian ideal untukpengukuran sinyal kecepatantinggi atau diferensial.

Gambar 7-60. Probe pasip tipikal beserta asesorisnya

Karena ini mengecilkan sinyal,probe attenuator 10X membuatnya sulit melihat sinyal kurang dari10mV puncak ke puncak.Penggunaan probe atenuator 10Xsebagaiana tujuan penggunaanprobe pda umumnya, namundengan probe 1X dapat diaksesdengan kecepatan rendah, sinyal amplitudo rendah. Beberapa probe memiliki saklar atenuasi antara 1X dan 10X jika probe mempunyai pilihan seperti ini yakinkanpengaturan penggunaanpengukuran benar.

7.7.6.2. Probe aktif dan Probe Differensial

Penambahan kecepatan sinyaldan tegangan lebih rendahmembuat hasil pengukuran yang akurat sulit dicapai. Ketepatansinyal dan pembebanan pirantimerupakan isu kritis. Solusipengukuran lengkap padakecepatan tinggi, solusipengamatan ketepatan tinggiuntuk menyesuaikan performansiosiloskop (gambar 7-62).

Gambar 7-61. probe performansi tinggi

Probe aktif dan diferensialmenggunakan rangkaian terpadukhusus untuk mengadakan sinyal selama akses dan transmisi keosiloskop, memastikan integritassinyal. Untuk pengukuran sinyal

dengan waktu naik tinggi, probeaktif kecepatan tinggi atau probe diferensial yang akan memberikan hasil yang lebih akurat.

Gambar 7-62. Probe sinyal terintegrarasi

7.8. Pengoperasian Osiloskop7.8.1. PengesetanPada bagian ini menguraikanbagaiaman melakukanpengesetan dan mulaimenggunakan osiloskop khusus,bagaimana melakukan groundosiloskop mengatur pengendalian dalam posisi standard anmenggnati probe.Penabumian merupakan langkahpenting bila pengaturan untukmembuat pengukuran ataurangkaian bekerja. Sifatpenbumian dari osiloskopmelindungi pemakai dari tegangan kejut dan penabumian sendirimelindungi rangkaian darikerusakan.

7.8.2. Menggroundkanosiloskop

Menggroundkan osiloskop artinya menghubungkan secara listrikterhadap titik acuan netral, seperti

ground bumi. Ground osiloskopdilakukan dengan mengisi tigakabel power ke dalam saluranground ke ground bumi. Menghubung osiloskop denganground diperlukan untukkeamanan jika menyentuhtegangan tinggi kasus osiloskoptidak diground banyak kasusmeliputi tombol yang munculdiisolasi ini dapat memberi resiko kejut. Bagaimanapun denganmenghubungkan osiloskop keground secara tepat, arus berjalan melalui alur ground ke groundbumi lebih baik dari pada tubuh ke groun bumi.Ground juga diperlukan untukpengukuran yang teliti denganosiloskop. Osiloskopmembutuhkan berbagi groundyang sama dengan banyakrangkaian yang diuji.

Gambar 7-63. Probe reliable khusus pin IC

Banyak osiloskop tidakmembutuhkan pemisah hubungan ke bumi ground. Osiloskopmempunyai dengan menjagakemungkinan resiko kejut daripengguna.

7.8.3. Ground Diri PenggunaJka bekerja dengan rangkaianterpadu (IC), juga diperlukan untuk mengubungkan tubuh denganground. Rangkaian terpadumempunyai alur konduksi tipisyang dapat dirusak oleh listrikstatis yang dibangun pada tubuh. Pemakai dapat menyelamatkan IC mahal secara sederhana dengan alas karpet dan kemudianmenyentuh kaki IC. Masalah inidiselesaikan pakaian dengan tali pengikat ground ditunjukkandalam gambar 6.4. Tali pengikatsecara aman mengirim perubahan statis pada tubuh ke ground bumi.

7.8.4. Pengaturan PengendaliBagian depan osiloskop biasanya terbagi dalam 3 bagian utamayang ditandai vertikal, horisontaldan picu. Osiloskop mungkinmempunyai bagian-bagian laintergantung pada mmodel dan jenisanalog atau digital. Kebanyakanosiloskop memiliki sekurang-kurangnya dua kanal masukandan setiap kanal dapatmemperagakan bentuk gelombang pada layar. Osiloskop multi kanal sangat berguna untukmembandingkan bentukgelombang. Beberapa osiloskopmempunyai tombol AUTOSET dan atau DEFAULT yang dapatmengatur untuk mengendalikan

langkah menampung sinyal. Jika osilskop tidak memilikikemampuan ini, perlu dibantumengatur pengendalian posisistandar sebelum pengukurandilakukan. Pada umumnyainstruksi pengaturan osiloskopposisi standar adalah sebagaiberikut : • Atur osiloskop untuk

mempergakan kanal 1• Atur skala vertikal volt/div dan

posisi ditengah cakupan posisi• Offkan variable volt/div• Offkan pengaturan besaran• Atur penghubung masukan

kanal 1 pada DC• Atur mode picu pada auto• Atur sumber picu ke kanal 1• Atur picu holdoff ke minimum

atau off• Atur pengendali intensitas ke

level minimal jika disediakan• Atur pengendali focus untuk

mencapai ketajaman peraga• Atur posisi horisontal time/div,

posisi berada ditengah-tengahcakupan posisi.

7.8.5. Penggunaan ProbeSebuah probe berfungsi sebagai komponen kritis dalam sistempengukuran, memastikanintegritas sinyal danmemungkinkan pengguna untukmengakses semua daya danperformansi dalam osiloskop. Jikaprobe sangat sesuai denganosiloskop, dapat dipastikanmengakses semua daya danperformansi osiloskop dan akanmemastikan integritas sinyalterukur.

Probe dikompensasi dengan benar

Gambar 7-64. Hasil dengan probe dikompensasi

Probe tidak dikompensasi

Gambar 7- 65 Hasil dengan probe dikompensasi

Probe kompensasi berlebihan

Gambar 7-66. Probe kompenasi berlebihan

Kebanyakan osiloskop mempunyai acuan sinyal gelombang kotakdisediakan pada terminal depandigunakan untuk menggantikankerugian probe. Instruksi untukmengganti kerugian probe padaumumnya sebagai berikut :• Tempatkan probe pada kanal

vertikal

• Hubungkan probe ke probekompensasi misal acuan sinyal gelombang kotak

• Ground probe dihubungkandengan ground osiloskop

• Perhatikan sinyal acuangelombang kotak

• Buat pengaturan probe yangtepat sehingga ujung

Probepengatur sinyal

Amplitudotes sinyal 1MHz

Amplitudosinyal berkurang

Probepengatur sinyal

Probepengatur sinya l

Amplitudo tes sinyal 1MHz

gelombang kotak berbentuk siku.

Gambar 7-67. Tegangan puncak ke puncak

Pada saat mengkompensasi,selalu sertakan beberapa asesoris yang perlu dan hubungkan probe ke kanal vertikal yang akan

digunakan. Ini akan memastikanbahwa osiloskop memilikikekayaan listrik sebagaimanayang terukur.

Teknik Pengukuran Dengan Osiloskop.Ada dasar pengukuran denganosiloskop adalah tegangan danwaktu. Oleh karena itu untukpengukuran yang lain padadasarnya adalah satu dari duateknik dasar tersebut. Dalam

pengukuran ini merupakanpenggabuangan teknik instrumentanalog dan juga dapat digunakan untuk menginterpretasikanperagaan DSO dan DPO.

Kebanyakan osiloskop digital meliputi perangkat pengukuran yangdiotomatiskan. Pemahaman bagaimana membuat pengukuran secara

Gambar 7-68. Pengukuran amplitudo senter gratikul waktu

Pengukuran senter gratikul horisontal danvertikal

Gambar 7-69. Pengukuran

tegangan

Tegangan puncak ke puncak

Tegangan

puncak

Sumbu nol Harga RMS

gratikul

manual akan membantu dalam memahami dan melakukan pengecekan pengukuran otomatis dari DSO dan DPO.

7.8.6. Pengukuran TeganganTegangan merupakan bagian dari potensi elektrik yangdiekspresikan dalam volt antaradua titik dalam rangkaian. Biasa salah satu titiknya dalah ground (nol volt) namun tidak selalu.Tegangan dapat diukur daripuncak ke puncak yaitu titikmaksimum dari sinyal ke titikminimum. Harus hati-hati dalammengartikan tegangan tertentu. Terutama osiloskop pirantipengukur tegangan. Pada saatmengukur tegangan kuantias yang lain dapat dihitung. Misal hukumohm menyaakan bahwa tegangan antara dua tiik dalam rangkaiansama dengan arus kali resistansi. Dari dua kuantitas ini dapatdihitung :Tegangan = arus X resistansiArus = (Tegangan / resistansi )Resistansi = (tegangan / arus).Rumusan lain hokum daya, daya sinyal DC sama dengan teganga kali atus. Perhitungan lebihkomplek untuk sinyal AC, namun pengukuran tegangan merupakan langkah pertama untukpenghitungan besaran yang lain. Gambar 7-67 menunjukkan satudari tegangan puncak (Vp) dan

tegangan puncak ke puncak (Vp-p). Metode yang paling dasar dari pengukuran tegangan adalahmenghitung jumlah dari luasandivisi bentuk gelombang padaskala vertikal osiloskop .Pengaturan sinyal meliputipembuatanan layar secara vertikaluntuk pengukuran teganganterbaik (gambar 7-67). Semakinbanyak area layar yang digunakan pembacaan layar semakin akurat .Beberapa osiloskop mempunyaisatu garis kursor yang membuat pengukuran bentuk gelombangsecara otomatis pada layar, Tanpa harus menghitung tanda gratikul.Kursor merupakan garissederhana yang dapat berpindah melintasi layar. Dua garis kursor horisontal dapat bergerak naik dan turun untuk melukiskan amplitudobentuk gelombang dari tegangayang diukur, dan dua garisvertikal bergerak ke kanan dank ekiri untuk pengukuran waktu.Pembacaan menunjukkan posisitegangan atau waktu.

7.8.7. Pengukuran Waktu dan FrekuensiPengukuran waktu denganmenggunakan skala horisontaldari osiloskop. Pengukuran waktu meliputi pengukuran perioda dan

lebar pulsa. Frekuensi kebalikandari perioda sehingga periodadikeahui, frekuensi merupakansatu dibagi dengan perioda.

Sebagaimana pengukurantegangan, pengukuran waktu lebih akurat bila diatur porsi sinyal yang diukur meliputi sebagian besararea dari layar seperti ditunjukkangambar 7-67.

7.8.8. Pengukuran Lebar danWaktu Naik Pulsa

Dalam banyak aplikasi, detailbentuk pulsa penting. Pulsa dapat menjadi distorsi dan menyebabkan rangkaian digital gagal fungsi dan pewaktuan pulsa dalam rentetan pulsa seringkali signifikan.

Pengukuran pulsa standar berupa lebar pulsa dan waktu naik pulsa. Waktu naik berupa sebagian pulsa pada saat beranjak dari tegangan rendah ke tinggi. Waktu naikdiukur dari 10% sampai 90% dari tegangan pulsa penuh.Ini mengurangi sudut transisiketidakteraturan pulsa. Lebarpulsa merupakan bagian dariwaktu pulsa beranjak dari rendah ke tinggi dan kembali ke rendah lagi. Lebar pulsa diukur pada 50% dari tegangan penuh (gambar 7-70).

Gambar 7-70. Pengukuran rise time dan lebar pulsa

Rise time

tegangan

Fall time

Lebar pulsa

100% 90% 50% 10% 0 %

7.8.9. Pengukuran Pergeseran FasaMetode untuk pengukuranpergeseran fasa, perbedaan waktu antara dua sinyal periodik yangidentik, menggunakan mode XY. Teknik pengukuran ini meliputipemberian sinyal masukan pada sistem vertikal sebagaimanabiasanya dan kemudian sinyalsinyal lain diberikan pada sistemhorisontal yang dinamakanpengukuran XY karena keduasumbu X dan Y melakukan

penjejakan tegangan. Bentukgelombang yang dihasilkan darisusunan ini dinamakan polaLissayous (nama ahli FisikaPerancis Jules AntoineLissayous). Dari bentuk polaLissayous dapat dibacaperbedaan fasa antara dua sinyal dapat juga perbandingan frekuensi (gambar 7-48) menunjukkan pola untuk perbandingan frekuensi dan pergeseran fasa yang bervariasi.