ELEKTRO INDONESIA Edisi ke Sepuluh, November 1997
Artikel tentang "Osiloskop Analog Versus Digital" dalam ELEKTRO Edisi ke Delapan masih sedikit membahas tentang seluk beluk osiloskopdigital. Terminologi seperti; over sampling, random sampling,real-time sampling, equivalent-time sampling, sequential sampling belumsempat dijelaskan, dan mungkin masih cukup membingungkan bagi sebagianbesar para rekayasawan (engineer), teknisi maupun praktisi elektronika.Terminologi penting lainnya adalah "2+2" dan mode "min-maks".
Kecuali masalah terminologi seperti tersebut di atas, ditinjau dariperkembangannya, osiloskop digital kini telah muncul dalam bentuknya yangbaru yang dilempar ke pasaran tanpa disertai layar peraganya, yakni berupamodul-modul card berbasis PC (personal computer) yang dapatdikonfigurasi sebagai sebuah plug-in board. Yang mencengangkan adalahsofistikasinya, karena unit-unit tersebut telah dapat dikemas dalam sebuahPCB tunggal yang ukurannya relatif kecil. Dengan demikian kini PC dapatpula dimanfaatkan sebagai sebuah osiloskop digital.
Walaupun seseorang dapat menggunakan osiloskop digital tanpa mengertibagaimana ia bekerja, melakukannya merupakan hal yang tidak bijaksana.Kekurang-pahaman terhadap operasi yang demikian rumit dari sebuah osiloskopdigital (DSO; digital storage oscilloscope) sehingga dapat menghasilkansuatu peragaan gelombang di layarnya, akan dapat menghasilkan interpretasiterhadap gelombang sebagai sebuah informasi yang salah.
DSO memang menyediakan lebih daripada hanya sekedar pandangan sederhanadari sebuah gelombang, sebab ia juga mempunyai kemampuan seperti pengujianlimit dan penghitungan FFT (Fast Fourier Transform). Konsekuensinya,yang perlu juga dipertimbangkan adalah lebih daripada hanya banyaknya kanal/terminalmasukan untuk mengukur.
Artikel ini dimaksudkan untuk melengkapi artikel yang telah dimuat dimajalah ELEKTRO Edisi ke Delapan.
Walaupun kelihatannya secara sepintas DSO serupa dengan osiloskop analogyang sudah lazim dijumpai, namun keduanya berbeda dalam cara memperlakukanfungsi dasar yang sama.
Dalam sebagian besar DSO, sinyal masukan yang sedang diukur pertamakali akan melewati sebuah pelemah (attenuator) dan penguat depan(preamplifier). Bagian-bagian ini memang serupa dengan bagian padaosiloskop analog, yang merupakan bagian kecil fungsi analog dari sebuahDSO. Pemberhentian sinyal yang berikutnya adalah pada ADC (analog todigital conversion) yang tak terdapat pada osiloskop analog. KarenaADC merupakan salah satu dari bagian komponen yang harganya mahal, pabrikpembuat osiloskop dapat menekan biaya pembuatan sebuah DSO dengan caraberbagi ADC (menggunakan satu ADC) untuk dua atau beberapa masukan.
Dengan berbagi ADC, sebuah saklar analog kecepatan tinggi akan menghubungkanbeberapa sinyal yang terdapat pada beberapa terminal masukan DSO bergantianke bagian masukan ADC-nya. Teknik berbagi ADC ini bukan merupakan masalahjika kandungan frekuensi sinyal-sinyal yang diukur tidak melampaui sekitar10 persen dari laju ADC dalam mencuplik setiap sinyal.
Banyak DSO yang mempunyai sebuah ADC pada tiap kanalnya (saluran masukanbagi sinyal yang akan diukur) memberikan tugas pada kanal-kanal ADC yangtak digunakan ke kanal-kanal yang sedang aktif untuk menaikkan laju cuplikannya(sampling rate). Dengan demikian spesifikasi dari sebuah DSO empatkanal mungkin mendigitalisasikan 500 mega cuplikan per detik (Ms/s) denganmenggunakan semua kanal, tetapi jika yang aktif dua kanal menjadi 1 gigacuplik per detik (Gs/s), dan 2 Giga cuplik per detik jika menggunakan satukanal saja.
Dapat dijumpai jumlah kanal pada osiloskop tertulis "2+2".Terminologi 2+2 merupakan hal yang umum pada osiloskop analog, yang halini seringkali berarti bahwa dua dari ke empat kanalnya akan kehilanganpelemah (attenuator) masukannya sehingga hanya dapat mengukur sinyal-sinyaltegangan yang relatif rendah saja.
Pabrik-pabrik pemasok DSO menggunakan terminologi 2+2 untuk pengertianyang berbeda-beda. Misalnya dalam salah satu definisi mengatakan bahwakeempat kanal semuanya mempunyai pelemah dan penguat masukan secara penuh,tetapi meskipun masukannya empat, hanya ada dua ADC. Pada osiloskop semacamini, pengguna dapat men-switch setiap dua dari keempat sinyal masukannyake sebuah ADC. Arsitektur ini berbeda dari arsitektur yang sifatnya berbagiADC seperti disebut di atas. Pada osiloskop 2+2 yang mempunyai empat masukandan dua ADC, ADC-nya tetap terhubung dengan terminal saluran sinyal masukanyang sedang digunakan, sementara dalam osiloskop yang berbagi ADC, ADC-nyadisakelar (dipindah-hubungkan) secara cepat di antara terminal-terminalsinyal masukan yang digunakan.
Mode min-maks yang keseluruhannya bersifat digital menyatakan suatuDSO yang mampu meragakan bentuk fenomena gelinciran gelombang (glitchcapture). Sebuah DSO dikatakan tidak memiliki kemampuan glitch captureini jika misalnya saat sebuah gelombang "tergelincir" dari sampulnormalnya untuk suatu periode yang mencakup pada sekurang-kurangnya satucuplikan ADC pada laju cuplikan tertingginya (sebagai contoh misalnya sebuahsiklus penuh hilang dari sebuah gelombang sinus kontinyu) tidak dapat diragakan.
Kunci pokok dari kemampuan DSO untuk mode min-maks ini adalah memoriyang besar. Makin besar memori yang dimiliki DSO, penggunanya makin dapatmemperlambat kecepatan sapuannya sebelum DSO harus memulai mengurangi lajucuplikan efektifnya. Besarnya memori bervariasi sangat besar dari sekitar500 titik DSO tipe genggam (hand held) sampai delapan juta padaDSO LeCroy seri 9300.
Waktu aktif versus waktu mati pada DSO
DSO tidak dapat secara terus menerus memonitor sinyal-sinyal yang sedangdiukurnya. Osiloskop dikatakan aktif ketika sinyalnya menyapu sepanjanglayar peraga. Pada akhir setiap sapuan, osiloskop menangkap sinyal di sistempenyangga akuisisi (buffer) datanya. Untuk memungkinkan DSO menangkapsinyal yang berikutnya, penyangga ini harus dikosongkan, data di pindahke penyangga peraganya atau ke lain tempat. Dan picunya harus ditimbulkanlagi. Waktu yang diperlukan untuk membentuk fungsi-fungsi ini disebut waktumati.
Pada saat waktu mati ini, sesudah akuisisi, DSO harus memproses danmemperagakan cuplikan-cuplikannya. Selagi hal ini sedang terjadi, sesuatuyang terjadi pada sinyal masukannya akan diabaikan oleh osiloskop tersebut.Dengan kata lain DSO tidak dapat meragakannya. Gambar1 menunjukkan waktu aktif dan waktu mati pada DSO. Gejala bentuk gelombangyang rusak (intermittent) yang terjadi saat waktu mati pada gambartersebut tidak dapat ditangkap oleh DSO biasa. Inilah yang merupakan kelemahandasar dari sebuah DSO. Namun beberapa DSO generasi baru berhasil menekankelemahan ini pada tingkat yang paling minimal.
Real time secara umum di sini berarti menggambarkan secara tepatapa yang sedang terjadi, atau apa yang sedang terjadi sebagai hal yangmemang demikian. Hanya sebuah osiloskop analog dapat meragakan gelombang-gelombangdalam real time (waktu nyata). Sebuah osiloskop analog atau realtime, dicirikan dengan lebarpitanya (bandwidth). Yakni frekuensidari suatu gelombang sinus yang diragakan pada batas 70,7 persen dari amplitudosebenarnya. Dengan pengertian lain merupakan titik -3 dB dari osiloskoptersebut pada tanggapan frekuensi tingginya. Dalam dunia osiloskop, istilahreal time memang menjadi agak rancu, karena ia juga digunakan untukmenggambarkan suatu metode cuplikan digital yang disimpan.
Pencuplikan (sampling) merupakan pengambilan titik-titik diskrit(yang terpecah-pecah), yang disebut cuplikan-cuplikan dari suatu sinyaldan mengubah tegangan sinyal tersebut pada titik-titik itu ke dalam nilai-nilaidigital. Nilai-nilai digital ini dapat digunakan untuk menciptakan/merekonstruksikembali sinyalnya pada layar osiloskop untuk mendapatkan parameter-parametersinyalnya. Sinyalnya dapat berbentuk apa saja di antara saat-saat cuplikandiambil, dan osiloskopnya tentu tidak dapat mengetahui sepenuhnya tentanghal ini. Akibatnya, osiloskop akan merekonstruksi suatu bentuk sinyal yangtidak persis sama dengan bentuk yang sebenarnya.
Dalam metode real-time sampling, digitizer pada DSO akanmengisi memori dalam satu event dari sinyalnya dan menggunakan seperangkatdata yang disimpan tersebut untuk menciptakan peragaan gelombangnya. Waktu-waktudi antara cuplikan-cuplikan dalam memori yang digunakan untuk menciptakankembali peragaan gelombangnya dikatakan merupakan real time di antaracuplikan-cuplikannya saat dibutuhkan. Oleh sebab itu real-time sampling,dapat digunakan untuk sinyal-sinyal yang sifatnya berulang maupun bentuktunggal (single shot). Namun demikian perlu dipahami bahwa denganreal-time sampling, tidak akan didapatkan suatu peragaan bentukgelombang yang serupa dengan yang ada pada osiloskop analog (untuk sinyal-sinyalyang kompleks), kecuali sinyalnya berbentuk sinus yang sederhana atau berupagelombang segiempat.
Equivalent-time-sampling merupakan metode yang digunakan DSOuntuk mengambil data dari gelombang-gelombang repetitif frekuensi tinggi.Ini merupakan teknik cuplikan betulan. Equivalent-time samplingmemberikan suatu resolusi waktu ekivalen ( horisontal) bagi suatu digitizeryang bekerja pada kecepatan yang jauh lebih tinggi. Ia bekerja dengan mengambilcuplikan-cuplikan melalui beberapa kejadian dari sinyalnya sampai semuamemori terisi. Dalam DSO yang modern, hal ini merupakan proses yang cepat,karena banyak cuplikan diambil dalam setiap event gelombang.
Sebagai contoh, pada suatu DSO dengan kemampuan peragaan 50 cuplikantiap divisi horisontal yang bekerja pada suatu dasar waktu (time base)5 nano detik/divisi, waktu di antara setiap cuplikan adalah 5/50 nano detikatau 100 piko detik. Ini akan setara dengan suatu kecepatan real-timesampling 10 giga cuplik per detik.
Ini merupakan teknik yang sangat bagus untuk mendigitalisasikan gelombang-gelombangfrekuensi tinggi, karena ia memungkinkan osiloskop untuk digunakan padalebarpita analognya sambil memelihara atau mempertahankan resolusi horisontalnyayang tinggi. Suatu gelombang sinus 100 MHz (10 nano detik tiap periode)akan didigitalisasikan dengan 100 cuplikan per periode melalui teknik ini.
Pencuplikan random (acak) dan sekuensial adalah dua tipe dariequivalent-time sampling. Dalam random sampling, cuplikan-cuplikandiambil dengan cara random dan gelombang direkonstruksi dengan menggunakanpewaktuan dari cuplikan-cuplikan yang relatif di depan titik picunya. Sementarasequential sampling mengambil cuplikan-cuplikan pada waktu sesudahtitik picunya pada sinyal-sinyal yang bersifat repetitif. Dengan demikian,dalam random sampling, dapat diperoleh informasi sebelum picu (pre-trigger);tetapi pada sequential sampling, picunya justru yang memulai prosesakuisisinya sehingga tidak akan diperoleh informasi tentang bentuk gelombangyang sedang diamati sebelum terjadi pemicuan.
Beberapa pemasok osiloskop mengatakan random ETS sebagai "random-repetitivesampling". Random ETS jauh lebih populer ketimbang sekuensial.Walaupun osiloskop dengan sequential ETS menawarkan lebarpita setinggi50 GHz, kebanyakan osiloskop semacam ini sudah bersifat sangat khusus.DSO-DSO ini membutuhkan satu cuplikan per iterasi sinyal masukan, mengurangkansampling point melalui bentuk gelombang pada iterasi yang bersifatsuksesif. Sequential ETS mengubah sinyal masukan menjadi lebih rendah.Secara matematis, proses ini identik dengan mencampurkan sebuah sinyalpada satu frekuensi dengan sinyal kedua pada suatu frekuensi lain yangsedikit lebih rendah dari yang pertama. Segala sesuatunya kemudian akanmengikuti gerbang pencuplik yang bekerja pada sebuah frekuensi di antarakeduanya.
DSO tipe random sampling umumnya menggunakan ADC yang cukup cepat.Sebagai contoh, kebanyakan osiloskop dengan lebarpita -3dB 150 MHz mengambilcuplikan 25 Megacuplik per detik. Periode cupliknya atau interval darisatu cuplikan ke cuplikan lainnya ini adalah 40 nano detik. Karena gelombang-gelombangyang diamati dengan osiloskop semacam ini biasanya lebih panjang daripadaperiode cuplikannya, osiloskop tersebut dapat memperoleh lebih dari satucuplikan setiap waktu gelombangnya berulang. Meskipun gelombang yang diperolehbiasanya juga mengandung komponen-komponen frekuensi tinggi yang durasinyajauh lebih pendek daripada periode cuplikannya.
Karena pulsa detak ADC berjalan secara bebas, maka mengsinkronkan titik-titikcuplikan dengan sinyalnya adalah tidak mungkin. Kehilangan sinkronisasiini justru penting dan menguntungkan; kondisi ini akan membentuk basiskeacakan (randomness) dalam random sampling. Baik apakahrangkaian sweep-trigger (picu sapuan) osiloskop tersebut mendeteksisebuah event picu atau tidak, ADC akan tetap mendigitalisasikan sinyalmasukan.
Osiloskop tersebut pertama kali akan menyimpan cuplikan-cuplikan yangdidigitalisasikan pada sebuah penyangga sirkular (circular buffer),yang oleh beberapa pemasok disebut sebagai capture memory. Jikacuplikan-cuplikan yang baru kemudian mendatanginya, mereka akan menindihcuplikan-cuplikan yang sudah lebih dulu ada. Rangkaian pendeteksi sweeptrigger dari suatu event piculah yang akan menghentikan cuplikan-cuplikanyang terdigitalisasi tersebut dari pemasukan ke capture memory.Sementara itu, ADC-nya terus melakukan konversi.
Ketika sebuah picu digunakan untuk menghentikan cuplikan baru yang akanmasuk ke capture memory, isi memorinya akan tetap dipertahankansampai osiloskop mengcopy semua datanya ke dalam sebuah memori kedua, yangdikenal sebagai memori gelombang atau memori prosesor. Pengguna osiloskopdapat memilih untuk mempertahankan isi capture memory ketika iaberisi suatu rekaman data dari apa yang baru saja terjadi sebelum eventpicu, maupun sesudah event picu.
Kemampuan untuk merekam apa yang terjadi sebelum suatu eventpicu merupakan suatu tampilan kinerja yang sangat bermanfaat dari sebuahDSO.
Sebuah DSO tipe random sampling juga memiliki sebuah pengubahwaktu ke digital (time to digital converter) yang mendigitalisasikanwaktu event picunya dan cuplikan berikutnya. Keakuratan osiloskoptersebut dalam mendigitalisasikan interval waktu merupakan hal yang pentinguntuk rekonstruksi yang tepat terhadap bentuk gelombang aslinya. Walaupunia mengukur pewaktuan dari sebuah cuplikan yang tidak memasuki capturememory, osiloskop tersebut dapat menggunakan periode sample-clockdan tundaannya di antara pemicuannya dan pembuangan cuplikan yang pertamauntuk memperkirakan posisi bentuk gelombang dari semua cuplikan dalamcapture memory.
Ketika event-event picu yang berturutan (suksesif) terjadi, memori gelombangnyamengakumulasi suatu paduan tegangan-tegangan yang terdigitalisasi. Hanyasejumlah kecil dari padanya terjadi selama setiap iterasi bentuk gelombangtunggal. Setiap cuplikan akan merupakan time-stamped posisi relatifnyaterhadap gelombangnya. Osiloskop kemudian akan menghasilkan sebuah rekamangelombang dengan menempatkan cuplikan-cuplikan ini dalam urutannya, yangmengacu pada posisi mereka dalam gelombang. Memposisikan cuplikan-cuplikanini bergantung pada informasi tentang waktu dari setiap cuplikan relatifterhadap event picunya.
Jika cuplikannya cukup memadai, yakni ketika tidak ada gap yang signifikanantara cuplikan-cuplikan, osiloskop dapat meragakan gelombang yang ditangkap.Dalam sebuah osiloskop yang mempunyai lebarpita 150 MHz dan cuplikan ADC-nya25 Mega cuplik per detik, kecepatan maksimum sapuannya dimungkinkan 5 nanodetik per divisi atau 50 nano detik per sapuan. Jika resolusi horisontalperagaannya adalah 500 titik, memori gelombangnya harus mengakomodasi sekurang-kurangnya500 cuplikan. Bila memorinya hanya berisi 500 cuplikan, laju cuplik efektifnyaadalah 0,1 nano detik per titik atau 10 giga cuplik per detik, atau 400kali laju cuplik aktualnya. Gelombang yang diragakan merupakan bangunandari cuplikan-cuplikan yang dikumpulkan selama ratusan iterasi gelombang.
Setiap DSO real-time sampling sesungguhnya oversample. Istilahoversampling berhubungan dengan frekuensi gelombang pada laju cuplikanreal time. Oversampling berarti pengambilan cuplikan-cuplikanpada suatu frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi sinyal yang sedangdiukur.
Suatu osiloskop dengan laju cuplikan maksimum hanya 1 mega cuplik perdetik masih merupakan sebuah DSO oversampling sejauh menyangkutsinyal 100 kHz. Suatu contoh saja sebuah osiloskop oversamplingdengan teknik real time hanya mendigitalisasikan 500 mega cuplikper detik (intervalnya 2 nano detik), akan mengambil lima cuplikan perperiode pada sinyal 100 MHz yang sama, yang digunakan dalam contoh equivalent-timesampling di atas. Bandingkan hal dengan 100 cuplikan per periode yangdiperoleh melalui penggunaan equivalent-time sampling.
Pada dasar waktu yang sama, yakni 5 nano detik per divisi, hanya sebanyak2,5 titik dari 50 peragaan titik-titik cuplikan per divisi yang merupakancuplikan-cuplikan gelombang yang nyata. Osiloskop oversampling haruslahkemudian mendeskripsikan sisanya dari titik-titik data untuk membuat jejaknyaterlihat kontinyu di layar. Cuplikan-cuplikan nyata yang menjumlahkan secaramatematis 2,5 dan 47,5 cuplikan yang dikreasikan tidak dapat menggantikan50 cuplikan nyata per divisi untuk mempertahankan integritas gelombanglengkapnya. Dengan demikian, oversampling dalam hal tertentu tidakbersifat mengantikan teknik equivalent-time sampling.
Istilah oversampling seringkali mendorong untuk beranggapan bahwasegala macam sinyal, tak menghiraukan kompleksitasnya, secara pasti akandidigitalisasikan dan direkonsruksi. Ini memang benar untuk audio digitaldan CD player dengan lebarpita yang tetap 20 kHz dapat dicakup olehlaju cuplikan tetap 44,1 kHz, namun tidak benar untuk DSO dimana laju cuplikanDSO akan menurun pada kecepatan time-base yang lebih lambat, sertalebarpitanya 100 MHz.
Masalah Intermittent
Masalah intermittent (ketidak-normalan bentuk gelombang darisebuah rangkaian elektronik yang terjadi kadang-kadang) merupakan hal yangpaling sulit untuk ditelusuri penyebabnya. Tidak dapat diketahui kapanuntuk memicu osiloskop karena kegagalan terjadi secara tak teratur, dantidak diketahui pula bagaimana bentuk sinyal untuk pemicuan padanya.
Di masa lalu, untuk melihat ketidak-teraturan sinyal digunakan persistence-displayDSO karena karena tidak ada teknik yang dipandang lebih baik. Namunperkembangan DSO sekarang ini memungkinkan DSO memberikan suatu kemampuanyang lebih unggul untuk menangkap, melihat dan mengukur, menganalisa, danmendokumentasi sinyal-sinyal yang bersifat intermittent.
DSO generasi pertama yang mampu menangkap dan melihat ketidak-teraturansinyal muncul pada tahun 1990. DSO-DSO ini menggunakan standard-edgetriggering yang dikaitkan dengan color-graded persistense display(peragaan dengan gradasi warna) untuk membedakan antara sinyal-sinyal yangterjadi secara umum dan jarang-jarang. Untuk menghasilkan color-gradedpersistence display, osiloskopnya harus dipicu sinyal yang sedang diamatitersebut beberapa kali dan meragakan bentuk sinyal yang ditangkap yangpaling umum atau sering terjadi (normal) dalam satu warna, serta warnalainnya untuk bentuk sinyal yang kurang umum terjadi (tidak normal). Darisini diperoleh bentuk-bentuk spektral di antara dua warna yang menunjukanfrekuensi kejadian dari bentuk-bentuk sinyal lainnya.
Peragaan model begini memang cukup bermanfaat bagi para teknisi ataurekayasawan, tetapi tidak banyak. Sebagai contoh, suatu jejak merah yangterang pada layar dapat menunjukan bentuk sinyal yang normal, dan jikacukup beruntung dapat menangkap beberapa modus kegagalan/kerusakan, jejak-jejaktambahan dalam warna yang lain akan terletak di atas warna merah. TetapiDSO tersebut tidak memberikan informasi kuantitatif yang berkenaan denganseberapa sering setiap jenis kegagalan/intermittent terjadi. Dalamkenyataan, jika dua mode kegagalan terjadi dengan frekuensi yang sama,mereka akan membuat kacau dengan menunjukkan di layarnya warna yang sama.Untuk mengeliminasi kekacauan ini, beberapa color-graded persistenceDSO dibuat dengan kemampuan laju pemicuan yang dipertinggi.
Walaupun osiloskop real-time memiliki keunggulan dalam penangkapantransient, penggunaan real-time sampling tidak menjamin bahwa sebuahosiloskop dapat menangkap fenomena transient. Salah satu sebabnya; kebanyakanDSO memperbaharui peragaannya kurang dari 100 kali per detik sehingga mereka"buta" dalam sebagian besar dari waktunya.
Sebuah osiloskop real-time yang beroperasi dengan waktu sapuan50 nano detik dan 100 pembaharuan per detik dalam laju pembaharuan layarmeragakan hanya 0,0005 % dari aktifitas sistem/rangkaian elektronik yangsedang diperiksa. Jika sistem yang sedang diperiksa dengan osiloskop tersebutbertingkah laku "aneh" (terjadi kegagalan fungsi yang bersifatintermitten) hanya pada sebagian kecil dari waktu katakanlah 0,01 %, estimasiyang dibuat akan sangat pesimistik. Jika siklus sistem yang sedang diperiksatersebut terjadi setiap 100 mikrodetik, atau 10.000 kali per detik, osiloskoptersebut secara teoritis dapat menangkap suatu malfungsi setiap 2,3 haridari pemeriksaan yang kontinyu.
Dalam kasus ini karena osiloskopnya melakukan pembaharuan 100 kali perdetik, osiloskop tersebut memonitor 1% dari siklus sistem dan menangkapsekitar 1 % dari siklus-siklus yang "aneh". Jika siklus sistemadalah 10.000 kali per detik, dan 0,01 % nya dari siklus tersebut merupakansifat yang "aneh", suatu malfungsi terjadi sekali setiap detik,osiloskop akan menangkap suatu malfungsi secara kasar setiap 100 detik.
Dalam sebagian terbesar kasus, biasanya penantian untuk sebuah "keanehan"pada gelombangnya jauh lebih lama dari 100 detik.
Di tahun 1994, Tektronix melalui teknologi InstaVu-nya secaradramatis memperbaiki kecepatan DSO dalam menangkap kegagalan dari sebuahsistem yang bersifat transient atau intermittent. OsiloskopTektronix dengan mode tangkapan gelombang InstaVu mampu menangkap400.000 gelombang per detik (Hanya osiloskop analog yang lebih cepat yangdapat menandingi angka tersebut). Pada duty cycle yang lebih tinggi,osiloskop instaVu dapat menangkap fenomena tersebut dalam 1 detikyang bagi DSO konvensional mungkin menunggu satu jam untuk dapat memperolehnya.Osiloskop InstaVu menggunakan sebuah IC khusus untuk merasterkandatanya sesegera mungkin ketika cuplikan-cuplikan didigitalisasikan. Olehsebab itu semua gelombang yang diperolehnya di antara pembaharuan layardisimpan dalam sebuah peta pixel dan diragakan pada pembaharuanberikutnya. Namun dengan instaVu, jika diinginkan untuk menganalisaatau memperagakan copy gelombang-gelombangnya maka harus kembali ke modeakuisisi real-time dan membutuhkan rekaman-rekaman tambahan.
Osiloskop LeCroy menggunakan pendekatan yang lain, yakni denganexclusion trigger. Dalam mode exclusion trigger ini, osiloskoptidak membutuhkan pembaharuan peragaannya sesudah setiap akuisisi. Parapengguna dapat memilih supaya pembaharuan terjadi hanya sesudah akuisisinyadari banyak gelombang yang bersifat "aneh".
Sebagai contoh, pada pemeriksaan terhadap suatu deretan pulsa detak50 nano detik. Angaplah ada kecurigaan pada sinyal tersebut, yang mengalamikerusakan bentuk yang bersifat intermittent. Pengguna dapat memintaosiloskop tersebut untuk meragakan tiga macam pulsa; yang lebarnya tidak50 nano detik, pulsa-pulsa dengan lebar 50 nano detik, yang mengandunggelinciran; dan yang tidak mempunyai amplitudo yang tepat. Pengguna jugadapat meminta osiloskop tersebut untuk memonitor sinyalnya, mengabaikansemua pulsa yang normal, dan hanya memicu ketika terjadi penyimpangan saja.Dengan cara ini, osiloskop akan aktif mendekati 100 % waktunya dan memungkinkanpengguna untuk hanya melihat sinyal yang ingin dijadikan pusat perhatian.
Tangkapan terhadap gelombang bentuk tunggal
Real-time DSO memang menawarkan beberapa keuntungan dibandingrandom sampling; pertama adalah ia menyediakan rekaman yang lengkapdari transient single-shot (gelombang bentuk tunggal) yang tidakdapat ditangkap oleh osiloskop-osiloskop ETS (equivalent-time sampling).
Sebuah osiloskop real-time memperoleh suatu rekaman yang lengkapdari sebuah kejadian gelombang tunggal. Oleh sebab itu, perbedaan-perbedaankecil di antara iterasi gelombang yang berturut-turut tidak membutuhkanpelapisan pada yang nampak sebagai derau pada sinyalnya. Perbedaan-perbedaantersebut bukan derau tetapi merupakan sifat nyata dari sinyalnya. Masihbanyak pengguna menginterpretasikan peragaan yang mengindikasikan deraudi osiloskop. Dengan demikian, sebuah osiloskop real-time dapatnampak lebih tenang daripada sebuah instrumen random sampling.
Osiloskop-osiloskop real-time juga mempunyai kekurangan. Osiloskopreal-time umumnya harganya lebih mahal dripada osiloskop random-samplingyang mempunyai lebarpita ekivalen. Osiloskop real-time biasanyamengambil lebih sedikit cuplikan per siklus dari fenomena frekuensi tinggi.Konsekuensinya, sekalipun penggunaan dari teknik-teknik DSP semacam ituseperti reconstruction filtering, osiloskop tersebut tidak selalumenyediakan detil gelombang yang banyak sebagaimana halnya yang dilakukanpada osiloskop random-sampling. Di samping itu, osiloskop real-timetidak dapat menaikkan laju cuplik efektifnya di atas laju cuplik nyatanya,dengan demikian cenderung mudah menimbulkan aliasing (bentuk gelombangnyabenar, tetapi salah frekuensinya).
DSO dalam PC dan Berbagai Produknya
Dalam perkembangannya sekarang ini, sebuah DSO tidak hanya berupa sebuahunit benchtop (atas meja) atau handheld (tipe genggam) saja,sebab kini DSO telah dikemas dalam unit-unit yang dikonfigurasi sebagaiplug-in board untuk PC. Beberapa lainnya sudah mencakup modul-modulVXI bus. Walaupun DSO-DSO yang berbasis PC kelihatannya tidak dimaksudkanuntuk menggantikan unit-unit yang lebih konvensional yang dominan di laboratorium-laboratorium,atau di lapangan. Posisinya diperoleh seperti misalnya di dalam sebuahruangan manufacturing test.
Perusahaan Emulation Technology maupun Gage kini menawarkanboard-board DSO yang menggunakan teknik random repetitif sampling.Harga dari Emulation Technology ditawarkan mulai dari terendah 1000dollar AS.
Dalam modus random sampling, osiloskop komputer Gage (Gage'sCompuScope 2125/ETS) bekerja pada 2 giga cuplik per detik untuk gelombang-gelombangrepetitif. Board dua kanal ini menawarkan lebarpita 125 MHz danjuga beroperasi dalam modus real time, menyediakan memori gelombangsebesar 1 Megabyte. Sebagaimana dengan osiloskop-osiloskop tipe atas meja,jika hanya menggunakan satu kanal saja, dengan teknik penyisipan cuplikan-cuplikandari kedua ADC board tersebut dapat diperoleh laju real-timesampling sebesar 250 Mega cuplik per detik.
Perusahaan Keithley Metrabyte menawarkan beberapa unit yang melakukansekuensial ETS dan satu yang mengambil 1 Giga cuplik per detik dalam real-time,yang jelas sekali laju cuplikan real time-nya merupakan yang paling tinggiuntuk sebuah board DSO berbasis PC. Board yang diberi namathe single-channel DAS 4301 harganya 6995 dolar dengan memori 8kilo cuplik.
Board-board instrumen PC juga melakukan sequential ETSpada laju efektif sampai 200 Giga cuplik per detik. Board-board ini menawarkanlebarpita setinggi 300 MHz. Perusahaan tersebut juga membuat board-boardkanal tunggal dan ganda dengan harga mulai dari 1495 dolar sampai 2995dolar.
Perusahaan lainnya, yakni Link Instruments menawarkan board-boardyang mempunyai kanal sebanyak empat buah. DSO 28464 empat kanal mengambilcuplikan sampai 200 Mega cuplik per detik dalam real time. Boardini menawarkan lebarpita 125 MHz dan 64 kilo cuplik per kanal memori (128kilo cuplik per kanal jika menggunakan dua kanal). Board ini jugamencakup sebuah logic timing analizer 100 MHz 16 kanal dan FFT/Spektrumanalyzer software. Harganya 3299 dollar. Versi dua kanalnya berharga1999 dollar.
Walaupun resolusi 8 bit merupakan hal yang umum dalam DSO tipe atasmeja maupun tipe genggam dan kebanyakan board DSO berbasis PC, SignatechPDA 12 PCI-Bus board menggunakan 12 bit dan menyediakan suatu auxiliarybus yang dapat mentransfer 200 mega cuplikan per detik. Boardtingkat papan atas mengambil 50 mega cuplik per detik pada setiap penggunaandua kanal atau 100 Mega cuplikan perdetik pada satu kanal. Daya tampungmemorinya adalah 256 kilo dan 1M 12 bit culikan per kanal. Harganya mulaidari 5500 dollar untuk versi yang mengambil 40 Mega cuplikan per detikpada dua kanal dan 80 Mega cuplik per detik untuk satu kanal.
Walaupun penting, isu antarmuka seperti kecepatan respon, resolusi peragaan,presentasi warna versus monokrom, dan menu-menu khusus lainnya hanya merupakanbagian awal dari pilihan terhadap sebuah DSO. Dua dari isu yang palingvital berkaitan dengan arti sebuah osiloskop adalah kemampuannya menyediakanarsip bentuk-bentuk gelombang. Dengan osiloskop analog, kamera osiloskopmempunyai keunggulan karena tinggal membuat foto dari sebuah gelombangyang ingin didokumentasikan.
Kamera osiloskop kini mulai menjadi kuno dengan adanya kemajuan DSOyang mempunyai antarmuka RS 232C IEEE-488. Antarmuka seperti ini memungkinkanpengiriman data gelombang ke komputer untuk manipulasinya, menganalisa,meragakan kembali dan menyimpannya. Catatan laboratorium dan laporan-laporansekarang ini lebih banyak kemungkinannya untuk berisi print-outyang dihasilkan komputer daripada foto-foto osiloskop.
Floppy-disk drive sekarang ini telah mulai mengungguli koneksi-koneksikabel untuk memperoleh data dari DSO ke PC. Alasannya adalah lebih praktis.Bahkan dalam laboratorium-laboratorium riset dan pengembangan yang memilikijaringan-jaringan PC dan stasiun-stasiun kerja yang terikat satu sama lain,membawa disket dari sebuah osiloskop ke sebuah PC biasanya lebih mudahdaripada membuat koneksi di antara bagian belakang osiloskop dengan bagianbelakang PC. Selain itu tidak perlu cemas jika mengetahui bahwa semua portPC yang ada sedang digunakan.
Kartu memori PCMCIA merupakan pilihan populer lainnya untuk mentransportasikandata dari osiloskop ke PC. Walaupun kartu-kartu memori ini jauh lebih cepatdaripada floppy disk, juga biayanya yang lebih mahal untuk setiapmegabyte penyimpanan, namun ia merupakan hal yang tidak penting dalam aplikasi-aplikasidi mana kita dapat menggunakannya secara berulang-ulang. Floppy disktetap lebih populer daripada slot-slot PCMCIA pada PC desktop, danjenis desktop masih melebihi PC jenis notebook di laboratorium-laboratorium.Dengan demikian, untuk sementara, penggunaan kartu-kartu PCMCIA denganDSO adalah untuk mentransportasikan data ke PC portable.
Dalam hal penyimpanan bentuk-bentuk dan data gelombang pada hard-diskPC, dan menggunakan kemasan perangkat lunak komersial untuk menghasilkanprint-out bagi keperluan laporan, sementara masih dinginkan pulauntuk mengulangi banyak gelombang selama eksperimen, sebuah osiloskop yangmemiliki printer built-in dapat merupakan sebuah pilihan. Walaupunprinter-printer semacam ini menggunakan semacam kertas yang sensitif terhadappanas dan sangat tipis, memperoleh satu bendel print-out yang dapatdibubuhi keterangan dan dapat diulang-ulang dengan segera masih lebih baikdaripada serentetan file yang dapat dipandangi hanya dengan bantuan sebuahosiloskop atau PC.
Pada akhirnya, pertimbangan terhadap besarnya volume secara fisik darisebuah osiloskop tergantung dari ukuran laboratorium. Seberapa besar ruanganmasih mampu menampung sebuah DSO dalam ruangan kerja dalam suasanya kerjayang masih cukup leluasa. Jika ruangannya kurang leluasa, banyak pemasokseperti telah disebutkan di atas membuat add-in board yang menawarkanpenampilan kerja sebuah DSO, tetapi menghemat ruangan dengan menggunakanPC yang sudah ada di ruangan tersebut sebagai peraganya.
Referensi
Drs. Sunomo, Dosen jurusan Pendidikan Teknik Elektro FPTK IKIP Yogyakarta
