オシロスコープのすべて　入門書

オシロスコープのすべて –– 入門書

入門書 目　次 オシロスコープのシステムと操作部 . . . . . . . . . . 19 .- .32 垂直軸システムと操作部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 はじめに . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 ポジションと垂直軸感度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 シグナル・インテグリティ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .- .6 入力カップリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 シグナル・インテグリティの重要性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 帯域制限 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 シグナル・インテグリティが問題となる理由 . . . . . . . . . . . . 5 帯域拡張 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 デジタル信号のアナログ的な要素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 水平システムと操作部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 アクイジションの操作部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 オシロスコープ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 .- .12 アクイジション・モード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 波形と波形の測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 アクイジション・モードの種類 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 波形の種類 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 アクイジション・モードの開始と停止 . . . . . . . . . . . . . . 22 正弦波 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 方形波と矩形波 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 サンプリングについて . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 のこぎり波と三角波 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 リアルタイム・サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ステップとパルス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 等価時間サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 周期信号と非周期信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 水平軸ポジションと掃引時間 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 同期信号と非同期信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 時間軸の選択 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 複雑な波形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ズーム／パン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 波形の測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 サーチ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 周波数と周期 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 XYモード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 電圧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Z軸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 振幅 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 XYZモード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 位相 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 トリガ・システムと操作部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 デジタル・オシロスコープを使用した波形の測定 . . . . . . 12 トリガ・ポジション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 オシロスコープの種類 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 .- .18 トリガ・レベルとスロープ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 デジタル・ストレージ・オシロスコープ . . . . . . . . . . . . . . 13 トリガ・ソース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 デジタル・フォスファ・オシロスコープ . . . . . . . . . . . . . . 15 トリガ・モード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ミックスド・ドメイン・オシロスコープ . . . . . . . . . . . . . . 17 トリガ・カップリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ミックスド・シグナル・オシロスコープ . . . . . . . . . . . . . . 17 トリガ・ホールドオフ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 デジタル・サンプリング・オシロスコープ . . . . . . . . . . . . . 18 ディスプレイ・システムと操作部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 その他の操作部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 波形演算と波形測定の操作部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 デジタル・タイミング解析とステート解析 . . . . . . . . . . . 32 2 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて 測定システム . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 .- .36 オシロスコープの操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 .- .45 プローブ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 適切な接地（グランド） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 受動プローブ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 前面パネルの設定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 アクティブ／差動プローブ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 オシロスコープの校正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 ロジック・プローブ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 プローブの接続 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 特殊プローブ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 プローブの補正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 プローブのアクセサリ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 オシロスコープによる測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 .- .48 性能に関する用語と注意事項 . . . . . . . . . . . . . . . 36 .- .43 電圧測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 周波数帯域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 時間と周波数の測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 立上り時間 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 パルス幅と立上り時間の測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 サンプル・レート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 位相差の測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 波形取込レート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 その他の測定テクニック . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 レコード長 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 練習問題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 .- .55 トリガ機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 パート1 有効ビット . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 A．用語に関する問題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 周波数応答 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 B．アプリケーションに関する問題 . . . . . . . . . . . . . . . . 51 垂直軸感度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 掃引速度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 パート2 ゲイン（垂直軸）確度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 A．用語に関する問題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 時間軸（水平軸）確度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 B．アプリケーションに関する問題 . . . . . . . . . . . . . . . . 53 垂直分解能（A/Dコンバータ分解能） . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 解答集 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 タイミング分解能（MSO） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 用語集 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 .- .59 接続性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 拡張性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 使いやすさ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 3

入門書 はじめに 光源 海の波、地震、衝撃音、爆発、空中を伝わる音、運動中の人間の 体の動きなど、自然はすべて正弦波の形で動いています。物理的 な世界は、エネルギー、振動する粒子、その他目に見えない力で 満ちています。粒子であり、かつ波動である光は、基本周波数を 持ち、色として観察できるものもあります。 センサを使用してこれらの波を電気信号に変換する 光電池 と、オシロスコープで観測、測定できます。科学者や、 図1 . .オシロスコープを使用した科学データ収集の例 エンジニア、技術者、教育者は、オシロスコープを使 い、時間とともに変化する現象を「観測」することが できます。 聞きなれない用語が出てきましたら、本書の末尾の用語集でその 意味を確認してください。本書には、オシロスコープの動作原理 オシロスコープは、電子機器を設計、製造、修理する技術エンジ や操作についての用語テストや選択式問題が掲載されているので、 ニアにとって、欠かすことのできない計測器です。今日の目まぐ 教材としても適しています。数学やエレクトロニクスの知識は必 るしく移り変わる世の中では、技術者は最適な計測器を使用して、 要ありません。 測定という作業をすばやく正確に行う必要があります。オシロス この入門書では、以下の項目について説明します。 コープは技術エンジニアにとって目の役割を果たし、今日の測定 という作業に重要な役割を果たしています。 ■　 .オシロスコープの動作原理 オシロスコープは、電子機器以外の世界でも使われています。適 ■　さ . まざまなオシロスコープの違いについて 切なセンサを使用すれば、オシロスコープを使ってあらゆる種類 ■　 .信号波形の種類 の現象を測定できます。センサとは、音、機械的歪み、圧力、光、 熱などの物理的な刺激を電気信号に変換するデバイスです。例え ■　 .基本的なオシロスコープの操作方法 ば、マイクロホンは、音を電気信号に変換するセンサの一種です。 ■　簡 . 単な測定例 図1に、オシロスコープを使用した科学データ収集の例を示します。 オシロスコープに付属しているマニュアルには、より詳細な操作 オシロスコープは、物理学者から修理エンジニアまで、幅広く使 方法が書かれています。オシロスコープのメーカによっては、オ われています。自動車のエンジニアは、オシロスコープを使って シロスコープを使用した特定のアプリケーションに関する測定に センサからのアナログ・データと、ECU（Engine .Control .Unit、 ついて説明したアプリケーション・ノートを発行している場合も エンジン制御ユニット）からのシリアル・データの相関をとります。 あります。 医療分野の研究エンジニアは、オシロスコープで脳波を測定しま す。オシロスコープの用途は無限です。 本書について不明な点やご質問などがありましたら、テクトロニ クスお客様コールセンターまでお問い合わせください。または当 この入門書では、初めてオシロスコープを使用する方を対象に、 社ウェブ・サイト（www .tektronix .com/ja）を参照してください。 オシロスコープの基本的な機能および操作方法について説明して います。 4 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて シグナル・インテグリティ あらかじめ必要な対策を講じておかないと、従来のデジタル設計 のままでは、次から次へと高速設計の問題が発生することになり シグナル・インテグリティの重要性 ます。回路に断続的に障害が発生したり、電圧や温度が極端に高 いときにエラーが起こったりする場合は、シグナル・インテグリ オシロスコープでは、波形をいかに正確に再現できるかというこ ティに問題がある可能性があります。このような問題は、製品化 と（シグナル・インテグリティ）がとても重要です。信号のイメー に要する時間、製品の信頼性、EMI適合性などに影響します。この ジを取込み、後から観測、解析できるという点で、カメラに似て ような高速化による問題はシステムのシリアル・データ・ストリー います。シグナル・インテグリティを達成するためには、次の3点 ムのインテグリティにも影響を及ぼすため、観測した高速波形の が重要です。 特性と、特定のデータ・パターンの相関をとる方法も必要になり ■　 .撮影した画像が現実を正確に映していること ます。 ■　撮 . 影した画像が明瞭であること シグナル・インテグリティが問題となる理由 ■　 .また、正確な画像をいかに多く映せるのかということ 今日のデジタル設計において信号が劣化する具体的な原因をいく まとめると、シグナル・インテグリティは、オシロスコープのさま つか見てみましょう。なぜ、このような問題が従来に比べてより ざまなシステム、性能、および機能によって決まります。また、プ 一般的となっているのでしょうか？ ローブも測定システムのシグナル・インテグリティに影響します。 その答えは、スピードです。「のんびりしていた時代」には、クロッ シグナル・インテグリティは、多くの電子機器の設計で考慮され クの分配、信号経路の設計、ノイズの許容範囲、負荷効果、伝送 ます。しかし、デジタル機器の設計エンジニアがシグナル・イン ライン効果、バス・ターミネーション、デカップリング、配電な テグリティに頭を悩ませるようになったのは最近のことです。デ どの点に配慮すれば、ある程度のデジタル・シグナル・インテグ ジタル機器の設計エンジニアはブール回路を取扱うため、論理設 リティは保てました。このような配慮は、これからも必要です。 計ですべてを解決できたのです。ノイズが混じる間欠的な信号は しかし、バス・サイクル時間は、20年前の1,000倍も速くなって 高速設計で発生するものであり、これに悩むのはRF設計エンジニ います。かつてマイクロセカンド（μs）単位で測定していたトラン アくらいでした。当時のデジタル・システムはスイッチングが遅く、 ザクションは、今ではナノセカンド（ns）で測定しています。こ 信号がいつ安定するかも予測できるものでした。 れを実現するために、エッジ・スピードも上りました。現在のエッ プロセッサのクロック・レートは、短期間に桁違いに高速になり ジ・スピードは、20年前よりも100倍も速くなっています。 ました。3Dグラフィックス、ビデオ、サーバI/Oなどのコンピュー このように高速化が進んだのは素晴らしいことですが、回路基板 タ・アプリケーションには、膨大な処理能力が必要です。今日の 技術は、物理的な制約によりこの動きに追いつけませんでした。 通信機器の大半はデジタル方式であり、膨大な帯域幅を必要とし 内部チップ・バスの伝搬時間は、ここ10年間ほとんど変わってい ます。デジタル・ハイビジョン・テレビも同様です。現在のマイ ません。ジオメトリは確かに小型化されましたが、回路基板には、 クロプロセッサ・デバイスは、データを2～3GS/s（ギガサンプル／ ICデバイス、コネクタ、受動素子、そしてもちろん、バス・トレー 秒）、ときには5GS/sのスピードで処理し、DDR3のメモリ・デ ス自体が配置されています。それらの距離が長くなると、結果的 バイスでは、2GHz以上のクロックを使用し、立上り時間が35ps に速度が遅くなります。 のデータ信号を処理します。 重大なことには、この高速化は、自動車、家電製品、機械制御装 置などで使われる一般的なICデバイスにまで及んでいます。 20MHzのクロック・レートで動作するプロセッサでさえ、 800MHzのプロセッサと同等の立上り時間の信号を持つものがあ ります。設計対象機器は性能的に新しい時代に入り、事実上すべ ての機器に高速設計が適用されています。 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 5

入門書 デジタル信号のエッジ・スピード（特に立上り部分）には、その 同時に、信号経路も、予想どおりの動作をしません。上記の信号 デジタル信号の繰返しレートよりもかなり高い周波数成分が含ま トレースと同様、グランド・プレーンやパワー・プレーンも伝送 れています。このため、設計エンジニアの中には立上り時間の比 ラインの役割を果たします。この結果、電源のデカップリングは、 較的「遅い」ICデバイスを意図的に使用する人もいます。 ほとんど効果がありません。エッジ・スピードが速くなると、バ 回路内の信号動作を予測するための計算は、多くの場合、集中回 スの長さに対して波長が短くなり、EMIは大きくなります。この結 路モデルを基にしてきました。しかし、エッジ・スピードが信号 果、クロストークが増加します。 経路の遅延の4倍から6倍になると、単純な集中回路モデルは役に さらに、速いエッジ・スピードを実現するためには、より多くの電 立たなくなります。 流を必要とします。電流が多くなるとグランド・バウンスが発生す サイクル率にかかわらず、信号のエッジが4～6nsを下回る場合、 るようになり、特に多くの信号がスイッチされるワイド・バスでは 15cmほどの長さの回路基板トレースでも伝送ラインとなります。 その傾向が強くなります。さらに、電流が増えると放射磁気エネル つまり、新しい信号経路が作成されます。この部分は設計図上は ギーを増加させ、それとともにクロストークが増加します。 回路として規定されていませんが、信号が予想不可能な形で互い に影響し合う場となります。 デジタル信号のアナログ的な要素 プローブ／計測器の組み合わせで発生する誤差でさ 上記のような現象に共通する特長は何でしょうか？それは、典型的なアナログ現象です。シグナル・インテグリティの問題を解決 え、測定する信号に大きな影響を及ぼすことがありま するには、デジタル設計者はアナログの領域に入り込む必要があ す。しかし、測定値に「二乗和平方根」の公式を使用 ります。そのためには、デジタル信号とアナログ信号がどのよう すれば、出力信号の立上り時間／立下り時間が規格を に相互に作用するかを測定するためのツールが必要になります。 満たすかどうかを判断することが可能になります。ま 多くのデジタル・エラーは、アナログのシグナル・インテグリティ た、最新のオシロスコープでは特殊なフィルタ技術を が原因で発生します。デジタル・エラーの原因を追跡するためには、 使用して、信号、ディスプレイのエッジ時間、その他 多くの場合、オシロスコープが必要となります。オシロスコープは、 の信号特性による測定システムの効果をディエンベ 波形の詳細、エッジ、ノイズを表示でき、信号のトランジション を検出して表示し、セットアップ／ホールド時間などのタイミン デッドします。 グの関係を正確に測定できます。最新のオシロスコープでは、パ ラレルまたはシリアルのデータ・ストリームの特定のパターンに トリガし、特定のイベントと時間的に対応するアナログ信号を表 示できるため、トラブルシューティングが簡単になります。 オシロスコープ内の各システム、およびそれらの機能を理解すれ ば、オシロスコープを効果的に使用して、測定上のさまざまな問 題を解決することができます。 6 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて Y（電圧） X（時間） Z（輝度） X（時間） Z（輝度） 図2 . .表示波形のX、Y、Z成分 オシロスコープ この章では、オシロスコープとはどのようなもので、何ができる のか、またどのように動作しているのか、ということについて学 図3 . .Z軸の輝度階調による2つのオフセット・クロック・パターン びます。 オシロスコープは、基本的に電気信号をグラフとして表示する機 波形と波形の測定 器です。多くの場合、このグラフは、信号が時間とともにどのよ うに変化するのかを示し、縦軸（Y軸）が電圧、横軸（X軸）が時 音波、脳波、海の波、電圧の波のように繰返し起こる現象を一般 間を表し、輝度つまり表示の明るさをZ軸と呼びます（図2を参照）。 的に「波」と呼んでいます。オシロスコープは、電圧の波を測定 DPO（Digital .Phosphor .Oscilloscope、デジタル・フォスファ・ します。先にも説明したように、振動や温度、あるいは電流や電 オシロスコープ）では、Z軸はカラー・グレーディング（カラー輝 力などの電気的現象はセンサによって電圧に変換することができ 度階調）として表されます（図3を参照）。 ます。波の1サイクルは繰返し発生する波の一部分で、波形は波を 図形的に表したものです。電圧波形の表示では、水平軸が時間に、 表示された信号から数多くのことがわかります。 垂直軸が電圧になります。 ■　信 . 号の時間と電圧 ■　 .信号の周波数 ■　 .信号で表される回路の「可動部分」 ■　 .信号の特定部分の発生頻度 ■　 .正常に動作していない部品による信号への影響 ■　 .直流電流（DC）と交流電流（AC） ■　ノ . イズ成分の大きさやその時間変化 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 7 Y（電圧）

入門書 正弦波 減衰正弦波 方形波 矩形波 のこぎり波 三角波 ステップ パルス 複雑な波形 図4 . .標準的な波形 図5 . .標準的な波形の発生源 波形を見ると、信号についてさまざまなことがわかります。波形 波形の種類 の高さが変化している場合は、電圧が変化しているということが わかります。水平にまっすぐな線が表示された場合は、その観測 ほとんどの波は、以下の種類に分けられます。 時間内には電圧変化がなかったことを示しています。まっすぐな ■　正 . 弦波 斜線のように表示された場合は、電圧が一定の割合で直線的に増 ■　 .方形波と矩形波 加または減少していることを意味しています。鋭角的な部分は、 急激な変化を示します。図4に標準的な波形を、図5に標準的な波 ■　の . こぎり波と三角波 形の発生源を示します。 ■　 .ステップとパルス ■　周 . 期的な信号と非周期的な信号 ■　 .同期信号と非同期信号 ■　複 . 雑な波形 8 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて 正弦波 ステップとパルス 「正弦波」は、いくつかの理由で基本的な波と言えます。正弦波は、 ステップやパルスのようにめったに発生しない波形や定期的には 数学的に調和のとれた性質を備えています。高校の三角法の授業 発生しない波形を、「単発信号」または「トランジェント信号」と で学んだsinグラフの形と同じです。コンセントの電圧波形も正弦 呼びます。ステップ波形は、電源スイッチを入れたときなどに見 波です。シグナル・ジェネレータのオシレータ回路で生成される られる電圧の急激な変化を示します。 テスト信号も、その多くが正弦波です。ほとんどのAC電源は正弦 パルス波形は、電源スイッチをオンにしてすぐにオフにしたとき 波です。（ACはAlternating .Current、つまり交流のことで、そ などに見られる、急激な電圧の変化の際に得られます。パルスは の電圧も交互に反転する電流という意味です。DCはDirect . コンピュータ回路内を移動する1ビットの情報であることもあり、 Current、つまり直流のことで、電池のような安定した電流、電圧 また回路内のグリッチ（欠陥）である場合もあります。パルスが を意味します。） たくさん連続すると、パルス列になります。コンピュータのデジ 「減衰正弦波」は、時間的に振幅が減少する特別な正弦波です。 タル・コンポーネント間の通信は、パルスを使用して行われます。 パルスは、シリアル・データ・ストリームの形式になったり、複 方形波と矩形波 数の信号線が集まって値をとるパラレル・データ・バスの形式に 「方形波」もなじみの深い波です。方形波は、基本的には規則的な なったりします。このほか、パルスはX線装置、レーダ、通信機器 間隔でオン、オフする（または高低を繰返す）電圧です。方形波は、 でも使用されています。 増幅器の標準的なテスト信号として使用されます。性能のいい増 幅器は、方形波を少ない歪みで増幅します。テレビ、ラジオ、コン 周期信号と非周期信号 ピュータなどの回路では、タイミング信号として方形波がよく使 波形が同じ間隔で繰返す信号を「周期信号」、常に波形間隔が変わ 用されます。 る信号を「非周期信号」といいます。周期信号は静止画に、動画 「矩形波」は、高低の時間間隔が1：1でないことを除けば、方形 は非周期信号にたとえることができます。 波と似ています。これは、デジタル回路を解析するときに特に重 同期信号と非同期信号 要になります。 2つの信号のタイミングが一致しているとき、その2つの信号は「同 のこぎり波と三角波 期」しているといいます。コンピュータ内部のクロック、データ、 「三角波」と「のこぎり波」は、アナログ・オシロスコープの水平 アドレス信号は、同期信号の例です。 掃引やテレビのラスタ・スキャンのように、電圧を直線的に制御 互いのタイミングに関係がない2信号の関係を、「非同期」といい する回路などから発生します。電圧は一定の割合で変化します。 ます。コンピュータのキーボードを打つ動作と、コンピュータ内 この変化を「ランプ」と呼びます。 部のクロックには時間的な関係がないので、これらは非同期とみ なされます。 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 9

入門書 図6 . .複雑な波形の例：NTSCコンポジット・ビデオ信号 図7 . .622Mbpsのシリアル・データのアイ・パターン 複雑な波形 オシロスコープによっては、特定の複雑な波形を、特殊な方法で 信号の中には、正弦波、方形波、ステップ、パルスなどが混ざり合っ 表示するものもあります。例えば、テレコム通信用のデータは、 た波形もあります。信号情報には、振幅、位相、ときには周波数 アイ・パターンまたはコンスタレーション・ダイアグラムとして の変化も含まれています。例えば、図6は通常のコンポジット・ビ 表示されます。 デオ信号ですが、低周波の「エンベロープ（包絡線）」の上に高周 テレコム通信のデジタル・データ信号は、オシロスコープ上では「ア 波成分の信号が重畳されています。 イ・パターン」と呼ばれる特殊な波形で表示されます。この名前は、 このような波形では、ステップ間の相対的なレベルとタイミング 波形が人間の目のような形状であることからきています（図7を参 の関係を理解することが非常に重要です。このような信号を観測 照）。アイ・パターンは、レシーバからのデジタル・データを垂直 するには、低周波のエンベロープと高周波の波形をミックスし、 入力に、データ・レートを水平掃引のトリガとして使用すること 低周波と高周波の違いを、輝度の濃淡として表現できるオシロス で表示されます。アイ・パターン表示では、1ビットまたは1UI（ユ コープが必要です。図6に示すようなビデオ信号などの複雑な波形 ニット・インターバル）の中にすべてのエッジが含まれた状態で の観測には、デジタル・フォスファ・オシロスコープが適してい 表示されます。 ます。デジタル・フォスファ・オシロスコープには、頻度情報、 コンスタレーション・ダイアグラムは、直交振幅変調や位相シフト・ つまり輝度の階調を表現できる機能があるため、真実の波形を理 キーイングなどのデジタル変調方式による信号を表したものです。 解する上で、非常に重要です。 10 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて 1 2 3 0° 90° 180° 270° 360° +1 V 周波数 3周期／秒 ＝ 3Hz 2 V 0 周期 1秒 –1 V 図8 . .正弦波の周波数と周期 図9 . .正弦波の振幅と位相 波形測定 電圧 オシロスコープで実行されるさまざまな測定では、数多くの用語 が使われます。この章では、一般的な測定と用語について説明し ます。 電流 周波数、周期 0 繰返し発生する信号には、「周波数」があります。周波数の単位は、 Hz（ヘルツ）で表され、1秒間に信号が何回繰返されるか（周期／ 秒）を示します。また、繰返し発生する信号には、「周期」もあり ます。これは、1サイクルに要する時間を表します。周波数と周期 は、逆数の関係にあり、1／周期は周波数に、1/周波数は周期に 相当します。例えば、図8の正弦波は、周波数が3Hzで、周期が 位相 ＝ 90° 1/3秒です。 図10 . .位相ずれ 電圧 位相 「電圧」は、回路の2点間の電位の差（信号の強さ）を表します。 「位相」は、正弦波で説明するとよくわかります。正弦波の電圧は、 通常、2点のうち1つはグランド（0V（ボルト））にとりますが、 円運動（1周360°）に基づいています。正弦波の1周期は360° 常にそうとは限りません。波高値から波低値までを測定すること です（図9）。正弦波の周期がどのくらい経過したかを位相角何度 もあり、そのような電圧は「ピーク・トゥ・ピーク電圧」と呼び と表すことができます。 ます。 位相ずれは、2つの類似した信号の時間的なずれを表します。図 振幅 10では、2つの波形はちょうど1/4周期（360°/4＝90°）ずれ て同じ値になるので、電流波形は電圧波形より90°遅れているこ 「振幅」は、回路の2点間の電位差を指します。通常は、グランド（0V） とになります。位相ずれは、電気回路ではよく起こる現象です。 からの最大電圧の値を指します。図9の波形では、振幅は1Vで、ピー ク・トゥ・ピーク電圧は2Vとなります。 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 11

入門書 デジタル・オシロスコープを使用した波形の測定 最近のデジタル・オシロスコープでは、波形測定が簡単に行える 自動測定される項目： ようになりました。前面パネル・ボタンまたは画面に表示された ■　周期 ■　正のデューティ比 ■　ハイ メニューを使って、自動測定を選択できます。測定項目には、振幅、 ■　周波数 ■　負のデューティ比 ■　ロー 周期、立上り／立下り時間など、たくさんの項目があります。さ らに平均値、実効値の計算、デューティ・サイクル、数学的な計 ■　正のパルス幅 ■　遅延 ■　最小値 算も行えます。自動測定の結果は、画面上に数値で表示されます。 ■　負のパルス幅 ■　位相 ■　最大値 通常、この値は、人間が目盛から直接読み取る値より正確です。 ■　立上り時間 ■　バースト幅 ■　 .正のオーバーシュート ■　立下り時間 ■　ピ . ーク・トゥ・ピーク値 ■　 .負のオーバーシュート ■　振幅 ■　平均値 ■　実効値 ■　消光比 ■　サイクル平均値 ■　サイクル実効値 ■　平均光パワー ■　サイクル領域 ■　ジッタ 12 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて 1010 0001 0010 0101 ADC アナログ・オシロスコープは デジタル・オシロスコープでは 波形を描写する 信号をサンプリングし、波形として構築する 図11 . .アナログ・オシロスコープでは波形を描写し、デジタル・オシロスコープでは信号をサンプリングし、波形として構築する オシロスコープの種類 ます。パルスやステップなどの単発現象や過渡的現象では、オシ ロスコープのサンプル・レートによって周波数帯域が制限される 電子機器は、「アナログ」機器および「デジタル」機器の2種類に ことがあります。詳細は、「性能に関する用語」のサンプル・レー 分けられます。アナログ機器は、連続した電圧値を扱い、デジタ トの項を参照してください。 ル機器は電圧のサンプル値である離散2進数を扱います。例えば、 従来のレコード・プレーヤはアナログで、コンパクト・ディスク・ デジタル・ストレージ・オシロスコープ プレーヤはデジタルです。 従来型のデジタル・オシロスコープは、DSO（デジタル・ストレー オシロスコープも同様に、アナログとデジタルの2種類があります。 ジ・オシロスコープ）と呼ばれています。DSOの表示は、一般に アナログ・オシロスコープと違い、デジタル・オシロスコープは アナログ・オシロスコープのような蛍光面ではなくラスタ型の画 A/Dコンバータを使用して、測定した電圧をデジタル・データに 面で行われます。 変換します。デジタル・オシロスコープは、波形から連続したサン プルを取得し、波形を表示するのに十分なサンプルが蓄積される DSOを使用すると、トランジェントなどの1度しか発生しない現 と、それを画面上に波形として表示します（図11参照）。 象を取込んで観測することができます。波形データは2進数のデジ タル形式になっているので、オシロスコープ内部でも、外部のコン デジタル・オシロスコープは、DSO（デジタル・ストレージ・オ ピュータでも解析、保存、出力などの処理が可能です。波形が入 シロスコープ）、DPO（デジタル・フォスファ・オシロスコープ）、 力されていなくても画面上に波形を表示することができます。ア MSO（ミックスド・シグナル・オシロスコープ）、デジタル・サン ナログ・オシロスコープと違い、DSOは信号を永続的に保存でき、 プリング・オシロスコープに分類されます。 広範な波形処理が可能です。ただし、DSOは一般的に輝度の階調 デジタル・オシロスコープでは、周波数帯域内であれば、安定した、 表示をリアルタイムに行うことはできません。したがって、リア 明るい、鮮明な波形表示が可能です。繰返し信号の場合、デジタル・ ルタイムに観測している信号の明るさ（頻度）の違いを表現する オシロスコープの周波数帯域は、オシロスコープのフロントエン ことはできません。 ド・コンポーネントのアナログ帯域の通常－3dB点といわれてい www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 13

入門書 増幅器 A/D DeMUX アクイジション・ マイクロ ディスプレイ・コンバータ メモリ プロセッサ メモリ ディスプレイ 図12 . .デジタル･ストレージ･オシロスコープ（DSO）のシリアル処理アーキテクチャ DSOを構成するサブシステムの中には、アナログ・オシロスコー プと同様のものもありますが、波形表示機能をさらに拡張するも のもあります。DSOは、図12に示すようなシリアル・プロセス 構造により、信号を取込み、画面上に表示します。次に、このシ リアル・プロセス構造について説明します。 シリアル・プロセス・アーキテクチャ DSOにおいても入力部分は、アナログ・オシロスコープと同様に 垂直アンプを通じて行われます。この段階では、垂直調整によっ て振幅とポジション範囲を調整できます。次に、水平回路内の . A/Dコンバータが、離散的な時間間隔で信号をサンプルし、これ らのポイントにおける信号の電圧を「サンプル・ポイント」と呼 ばれるデジタル値に変換します。この処理を信号の「デジタル化 （AD変換）」といいます。 水平回路のサンプル・クロックにより、A/Dコンバータのサンプ 図13 . .デジタル・ストレージ・オシロスコープで取込んだ、複数のチャンネルにお リング間隔が決まります。このサンプリング時間の間隔を「サン ける高速の単発信号。捕捉の難しいグリッチやトランジェント・イベントを取込む ことができる プル・レート」といい、S/s（サンプル数／秒）の単位で表します。 A/Dコンバータから出力されたサンプル・ポイントは、「波形ポイン オシロスコープによっては、サンプル・ポイントにさらにデータ ト」としてアクイジション・メモリに保存されます。複数のサン 処理を加えて、波形表示機能を拡張するものもあります。トリガ プル・ポイントで1つの波形ポイントを構成する場合もあります。 点以前に起きた現象を観測することができる、プリトリガという 複数の波形ポイントが1つの波形レコードを構成します。1つの波 機能がついたものもあります。今日のデジタル・オシロスコープ 形レコードを構成する波形ポイントの数を、「レコード長」と呼び の多くは、パラメータにより自動的に測定を行うことができます ます。トリガ回路によって、レコードの開始点と終了点が決めら ので、測定が簡単に行えます。 れます。 図13に示すように、DSOは単発取込み、複数チャンネルの測定 DSOの信号伝達経路にはマイクロプロセッサが含まれ、計測され 性能に優れているため、繰返しが少ない、または単発の信号、あ た信号は、このマイクロプロセッサを経てディスプレイへ送られ るいは高速、多チャンネルの波形観測をする場合に最適です。デ ます。このマイクロプロセッサは、信号処理、表示機能の制御、 ジタル回路設計の分野では、エンジニアは同時に4つ以上の信号を 前面パネルのコントロールなどを行います。信号は、次にディス 観測することが多いので、DSOが欠かせません。 プレイ・メモリを通り、オシロスコープの画面に表示されます。 14 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて ■　デジタル･フォスファのスナップショットは、アクイジションを停止することなく、 定期的にディスプレイに直接送られる 増幅器 A/D デジタル・ コンバータ フォスファ ディスプレイ マイクロ ■　波形演算、測定、前面パネルの設定は、 プロセッサ アクイジション／ディスプレイ・システムと パラレルに動作するマイクロプロセッサによって実行される 図14 . .デジタル･フォスファ･オシロスコープ（DPO）のパラレル処理アーキテクチャ デジタル・フォスファ・オシロスコープ 表示更新レートを見ても、波形を取込める確率はわかりません。 更新レートだけを見ていると、オシロスコープが波形情報をすべ DPO（デジタル・フォスファ・オシロスコープ）はまったく新し て適切に取込んでいるように見えても、実際はそうでないことも い構造のオシロスコープで、独自の波形取込、波形表示を実現し、 あります。 正確な信号再生が可能です。 デジタル・ストレージ・オシロスコープは、波形をシリアルに取 DSOは信号の取込み、表示、解析をシリアル・プロセスで行うの 込みます。波形の取込レートはマイクロプロセッサのスピードで に対し、DPOは図14に示すような並列処理（パラレル・プロセス） 決まるため、マイクロプロセッサのスピードがボトルネックにな を行います。DPOは、波形イメージを取込むための専用のASIC ります。 ハードウェアが組込まれているのが特長で、これにより取込レー トを上げ、信号の表示レベルを上げることができました。このよ DPOは、デジタル化した波形データをデジタル・フォスファ・デー うな高性能構造により、ラント・パルス、グリッチ、トランジション・ タベースにラスタライズします。このデータベースに記録された エラーなど、デジタル・システムで発生する過渡的現象をより確 信号イメージのスナップショットは、1/30秒ごと（人間の目が感 実に捉えることができ、さらに後から解析することもできます。 知できるおおよその最大速度）に直接ディスプレイ・システムに 次に、並列処理構造について説明します。 送られます。このように、波形データを直接ラスタライズし、デー タベースからディスプレイのメモリに直接コピーすることにより、 並列処理アーキテクチャ アナログ・オシロスコープやDSOで発生していたデータ処理のボ トルネックが解消されます。その結果、リアルタイム性が向上し、 DPOでも、入力部分はアナログ・オシロスコープと同様に垂直アン 波形表示の更新をリアルタイムに行えます。信号の詳細情報、間 プを通じて行われます。次に、DSOと同様にA/Dコンバータが働 欠的現象、信号の動きもリアルタイムに表示されます。DPOのマ きますが、DPOはA/D変換に続く動作がDSOとは大きく異なり イクロプロセッサは、表示管理、測定の自動化、制御などの処理 ます。 を並列に行うので、取込スピードに影響を与えることはありま アナログ・オシロスコープ、DSO、DPOにかかわらず、どのよう せん。 なオシロスコープでも必ずホールドオフ時間があります。これは、 DPOは、アナログ・オシロスコープの忠実な波形表示に匹敵する オシロスコープが取込んだばかりのデータの処理、システムのリ 時間、振幅、時系列的な振幅の分布をリアルタイムに3次元で表現 セットを行い、次のトリガを待つ時間のことです。この間に発生 します。 した現象は、オシロスコープで確認することができません。ホー ルドオフ時間が長いと、まれにしか発生しない現象や、あまり繰 返されない現象は捉えにくくなります。 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 15

入門書 デジタル・フォスファ・データベースがオシロスコープのディス プレイに送られると、アナログ・オシロスコープの輝度階調表示 と同様に、各点の信号発生頻度に応じて波形領域が明るく表示さ れます。DPOでは、アナログ・オシロスコープと違い、発生頻度 の違いをカラーによるコントラストで表示することもできます。 DPOでは、トリガごとに毎回発生する現象と、100回に1回発生 するまれな現象の違いも簡単に観測できます。 DPOは、アナログ・オシロスコープとデジタル・オシロスコープ の技術の境界を取払いました。DPOは、低周波から高周波、繰返 し波形、単発現象、変動する信号のリアルタイム観測に最適です。 また、唯一DPOだけがDSOになかったZ軸（輝度）を提供します。 DPOは、汎用設計、さまざまなアプリケーションのトラブルシュー ティングのツールとして最適です（図15参照）。たとえば、通信 マスク・テスト、間欠的な信号のデジタル・デバッグ、繰返し信 号の設計、タイミング・アプリケーションなどに適しています。 図15 . .DPOはわずか数秒で数百万の波形を取込む機種もあり、間欠的で捉えにくい 現象を取込み、信号の振る舞いを測定できる可能性が大幅に向上する 化学的蛍光体を使用するアナログ・オシロスコープと違い、DPO は完全に電子的な蛍光体を使用します。デジタル・フォスファは、 常に連続的に更新されるデータベースです。このデータベースに は、オシロスコープの表示画面の全ピクセルに対応した信号情報 の「セル」があります。波形が取込まれるたびに（オシロスコー プがトリガするたびに）、波形データはデジタル・フォスファ・デー タベースのセルにマッピングされます。各セルは、それぞれスク リーン上の個々の位置を表し、波形が送られると輝度情報が増加 します。こうして、波形が送られる回数が多いセルほど、輝度情 報が多くなります。 16 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて 図16 . .Zigbee無線のマイクロプロセッサSPIの（MOSI）と（MISO）のコントロー 図17 . .16のデジタル・チャンネルが統合されているため、アナログ信号とデジタル ル・ラインの時間相関表示と、ターンオン時の無線ICへのドレイン電流／電圧のス 信号を、時間相関をとりながら観測、解析できる ペクトラム測定例 ミックスド・ドメイン・オシロスコープ ミックスド・シグナル・オシロスコープ ミックスド・ドメイン・オシロスコープ（MDO）は、スペクトラム・ ミックスド・シグナル・オシロスコープ（MSO）では、DPOの アナライザとMSO、DPOの機能を1台に統合した計測器であり、 性能に、パラレル／シリアル・バスのプロトコル・デコード機能 デジタル、アナログ、RFドメインの信号を、相関をとりながら表 とトリガ機能を含む16チャンネル・ロジック・アナライザの基本 示できます。組込み設計を例に考えると、プロトコル、ステート・ 機能が組み合わされています。MSOのデジタル・チャンネルは、 ロジック、アナログ、RF信号を、時間的に相関をとりながら観測 デジタル回路の信号をデジタル・ハイまたはデジタル・ローとし できます。各ドメイン間のイベントが詳細に観測できるため、作 て表示します。これは、リンギング、オーバーシュート、グランド・ 業時間が大幅に短縮できます。 バウンスなどによるロジックの遷移が発生しないことを前提とし RFの組込み設計において、マイクロプロセッサからのコマンドと ています。MSOではアナログ特性は無視されます。MSOは、ロジッ RFイベント間の時間遅延が理解できるため、テスト・セットアッ ク・アナライザのようにスレッショルド電圧を基準にして信号が プが簡単になり、複雑な測定が作業ベンチで行えるようになりま 論理ハイなのか論理ローなのかを判断し、表示します。 す。図16はZigbeeの無線組込み設計の例を示しています。RFイ MSOは、強力なデジタル・トリガ機能、高分解能アクイジション ベントにトリガし、マイクロプロセッサ・コントローラのデコー 機能、解析ツールを装備しており、デジタル回路をすばやくデバッ ドされたSPIコントロール・ラインのコマンド・ライン・レイテン グすることができます。図17に示すように、信号のアナログ部と シ、およびスペクトラム・イベントを表示しています。プロトコ デジタル部の振る舞いを同時に解析することで、多くのデジタル ル（デジタル）、アナログ、RFすべてのドメインが、時間的に相関 問題の原因をすばやく特定することができます。このようなデジ をとりながら観測できます。 タル回路の検証、デバッグにはMSOが適しています。 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 17

入門書 サンプリング・ ブリッジ 50Ω入力 （3V Max） 増幅器 図18 . .デジタル・サンプリング・オシロスコープのアーキテクチャ デジタル・サンプリング・オシロスコープ デジタル・ストレージ・オシロスコープ、デジタル・フォスファ・ オシロスコープの構造とは対照的に、デジタル・サンプリング・ オシロスコープの構造は、図18に示すように、アッテネータ／増 幅器とサンプリング・ブリッジの位置が逆になっています。入力 信号のサンプリングが先で、そのあと減衰、増幅が行われます。サン プリング・ゲートにより信号は低い周波数に変換されているので、 ブリッジのサンプリングの後、低い帯域の増幅器を使用でき、そ の結果、帯域幅の非常に高い機種となります。 しかし、この広い帯域のトレードオフとして、サンプリング・オ シロスコープはダイナミック・レンジが制限されます。サンプリン グ・ゲートの前には、アッテネータも増幅器もないので、入力を スケーリングすることはできません。サンプリング・ブリッジは、 常に入力の全ダイナミック・レンジを処理できなければなりま せん。このため、ほとんどのサンプリング・オシロスコープのダ 図19 . . デジタル・サンプリング・オシロスコープによるTDR（Time .Domain . イナミック・レンジは1V 程度に制限されています。一方、デジ Reflectometry）表示 .p-p タル・ストレージ・オシロスコープとデジタル・フォスファ・オ シロスコープでは50～100Vの電圧を扱えます。 DSOまたはDPOで高周波信号を測定する場合、1回の掃引で十分 また、帯域を制限することになるので、サンプリング・ブリッジ なサンプルが収集できない場合があります。デジタル・サンプリン の前に保護ダイオードを配置することができません。このため、 グ・オシロスコープは、周波数成分がオシロスコープのサンプル・ サンプリング・オシロスコープへの安全な入力電圧は3V程度にな レートよりもかなり高い信号を正確に取込むのに適しています（図 ります。他のオシロスコープでは、500Vの電圧でも問題ありま 19参照）。サンプリング・オシロスコープは、他のオシロスコー せん。 プに比べてもかなり高速な信号であっても測定できます。繰返し 信号については、他のオシロスコープの10倍の帯域およびスピー ドが可能です。シーケンシャル等価時間サンプリング・オシロス コープでは、80GHzまでの帯域が可能です。 18 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes

オシロスコープのすべて オシロスコープのシステムと操作部 このセクションでは、アナログ・オシロスコープとデジタル・オ シロスコープの基本的なシステムと操作について簡単に説明しま す。アナログ・オシロスコープとデジタル・オシロスコープでは、 一部の操作が異なります。また、ご使用のオシロスコープには、 ここで述べられていない操作があるかもしれません。 一般的に、オシロスコープは垂直システム、水平シス テム、トリガ・システム、ディスプレイ・システムの 4つで構成されています。これらのシステムを理解す れば、さまざまな測定で効率的にオシロスコープを使 用することができます。信号を正確に再生するオシロ スコープの能力は、この各システムにかかっています。 オシロスコープの前面パネルは、3つの主要操作部（垂直軸、水平 軸、トリガ）に分かれます。オシロスコープの機種と種類（アナ ログまたはデジタル）によっては、別の操作部があることもあり ます。図20に1つの例を示します。お使いのオシロスコープで1 つ1つの操作部を確認してください。 オシロスコープを使用する場合、以下の3つの基本設定を調節して 入力信号を表示させます。 ■　 .垂直軸：信号の減衰または増幅。V/div（垂直軸）を調整し、信 号の振幅を設定します。 ■　 .水平軸：時間軸。s/div（水平軸）を調整し、画面水平方向の . 1目盛あたりの時間を設定します。 ■　 .トリガ：オシロスコープのトリガ設定。トリガ・レベルを調整し、 図20 . .オシロスコープの前面パネル操作部 繰返し信号を安定させるように、あるいは単発信号にトリガを かけるように設定します。 垂直軸で設定できる一般的な項目： ■　 .終端 　－ .1MΩ 　－ .50Ω ■　カ . ップリング 　－ .DC 　－ .AC 　－ .GND ■　周 . 波数帯域 　－ .帯域制限 　－ .帯域拡張 ■　 .ポジション ■　オ . フセット ■　 .反転 .－ .オン／オフ ■　感 . 度 　－ .固定ステップ 　－ .可変 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes 19

入門書 2V DCに重畳した1V p-p正弦波を 同じ信号を DCカップリングで表示 ACカップリングで表示 4 V 4 V 0 V 0 V 図21 . .ACカップリングとDCカップリング 垂直軸システムと操作部 入力カップリング 垂直軸の調整は、波形の上下の位置やサイズを変更する場合に使 「カップリング」とは、信号が伝わるように、回路と回路を接続す 用します。また、入力カップリングなどの設定にも使用されます。 る方法です。この場合の入力カップリングは、被測定回路とオシ ロスコープを接続する方法です。入力カップリングは、DC、AC、 ポジションと垂直軸感度 またはGND（グランド）に設定できます。DCカップリングでは、 すべての入力信号が表示されます。ACカップリングは、信号中の 垂直軸ポジションは、画面上で波形を垂直方向に自由に動かすこ DC成分をブロックするので、信号は0Vを中心に表示されます。 とができます。 図21に、この違いを示します。ACカップリングは、全振幅（AC＋ 垂直軸感度（通常はV/divと表記）の設定により、画面上の波形の DC）がV/divの設定より大きすぎるときに使用すると便利です。 上下方向の大きさを変えられます。5V/divに設定すると、画面の GND（グランド）に設定すると、入力信号は垂直軸回路から切り 垂直方向に8等分されている1つ1つの目盛間の電圧値が５Vとな 離され、画面上で0Vの位置がわかります。オート・トリガ・モー り、全体で40Vを表示することになります。0 .5V/divに設定した ドで入力カップリングをGNDに設定すると、画面上に0Vを示す 場合は、画面全体で4Vを表示することになります。画面に表示で 水平線が現れます。DCからGNDに切替え、再度DCに戻すと、信 きる最大電圧幅は、垂直軸の目盛数にV/divの値をかけた値となり 号のグランドに対する電圧レベルが簡単にわかります。 ます。1：1、10：1どちらのプローブを使用するかも、スケール・ ファクタに影響します。V/divの値をプローブの減衰比で割ると、 帯域制限 本当の値が得られます。（自動的に算出する機能を持ったオシロス コープもあります。） ほとんどのオシロスコープには、帯域幅を制限する回路が備わっ ています。帯域幅を制限すると、表示されている信号に乗ったノ 通常、V/divの設定には、表示された信号を適当な数の目盛に分割 イズを抑えて、きれいな信号を観測することができます。帯域幅 できるように、可変ゲインまたは微細ゲインの調整機能がついて を制限するとノイズを抑えることができますが、同時に信号の高 います。この機能は、立上り時間を測定するときに使います。 周波部分まで減衰させたり、除去したりすることになるので、注 意が必要です。 20 www.tektronix.com/ja/oscilloscopes