オシロスコープとは何ですか?何に使用されますか?

2023/11/14

重要なポイント

オシロスコープを使用すると、電子機器で使用している信号を表示および分析でき、精度と意思決定に役立ちます。
オシロスコープは受信信号をキャプチャして表示するため、詳細な調査と分析が可能になります。
オシロスコープを購入するときは、信号の正確な測定と監視を確実にするために、ビットレート、サンプルレート、コネクタ、プローブのタイプなどの要素を考慮してください。

電子機器を扱う場合は、まだ気づいていなくても、オシロスコープが必要です。オシロスコープを使用すると、操作している信号を実際に確認し、電子機器をより正確に操作できるため、精度と意思決定に役立ちます。

オシロスコープは何に使用されますか?

オシロスコープの役割は、入力信号を捕捉して表示することです。場合によっては、信号も記録されるので、後で詳しく調べることができます。

オシロスコープはどのように機能するのでしょうか?

オシロスコープには少なくとも 2 つのコネクタが付属しています。1 つはグランドに接続され、もう 1 つは回路上のポイントを「プローブ」するために使用されます。2 点間の電圧の差が捕捉されます。スコープにはアナログまたはデジタルがありますが、どちらもほぼ同じように機能します。

オシロスコープにはどのような機能が必要ですか?

オシロスコープを購入するには専門用語を読み解かなければなりませんが、私たちがすべてカバーします。

ビットレートとサンプルレート

最新のスコープのほとんどはデジタル式で、ADC (アナログ – デジタルコンバーター) が内蔵されています。変換の品質は、受信信号のサンプルレートと各サンプルの記述に使用されるビット数という 2 つの要素によって決まります。

オシロスコープの世界では、サンプルレートはMSPS または GSPS (Mega または GigaSamples Per Second) で表されます。これは、Hz で表される帯域幅とは異なります。帯域幅はマシンのアナログ部分に適用されます。これらのコンポーネントは集合的にローパスフィルターとして機能し、より低い周波数を残し、より高い周波数を除外します。ここでの「帯域幅」とは、信号が一定量だけ減衰する周波数のことです。これは通常 3db で、信号強度の半分に相当します。

ビット深度も重要です。サンプルごとに 1 ビットを使用すると、オンとオフ、または 0 と 1 の 2 つの状態を記録できます。扱う必要があるビットが増えるほど、入力信号を近似するために使用できる値が増えます。

16 ビットオシロスコープは 65,536 の値を表現できますが、12 ビットオシロスコープは 4,096 の値しか表現できません。ただし、このデジタル精度を意味のあるものにするには、信号対雑音比がかなり優れている必要があることに注意してください。バイナリとそれが重要な理由については、別の場所で書きました。

コネクタ

ほとんどのオシロスコープには、BNCまたはSMAタイプのコネクタが付属しています。購入するプローブに合わせて選択してください。ラインレベルオーディオなど、特定の種類の信号を測定している場合は、TS、TRS、または RCA 入力を受け入れるアダプターを探すことをお勧めします。

もう 1 つの考慮事項は、使用可能なコネクタの数です。多くの入力を備えたオシロスコープでは、多くの信号を同時に監視できます。I2C または SPI 経由でデバイスを接続している場合、波形をオーバーレイして、すべてが同期しているかどうかを確認できます。

パッシブプローブかアクティブプローブ?

プローブはパッシブまたはアクティブにすることができます。パッシブプローブには、内蔵抵抗と調整可能なコンデンサが内蔵されており、内部で並列接続されています。アクティブなものはより複雑で、小型のオンボードアンプを介して動作します。アクティブプローブは、測定対象の信号に影響を与えにくいため、高速信号を扱う場合に適しています。

抵抗

プローブの内部抵抗の値によって、得られるインピーダンスの量が決まります。主なオプションは 1 メガオームまたは 50 オームの 2 つです。始めたばかりの場合は、通常は 1MΩ の接続で十分です。50Ω プローブは通常、低電圧、高周波回路用に予約されています。

オシロスコープは電子機器いじりにとって素晴らしいツールです

オシロスコープは、ハイエンドの研究室で作業している場合でも、庭の物置で作業している場合でも、非常に便利なデバイスです。回路を使わずに回路を構築してトラブルシューティングをしようとするのは、中華鍋を使わずに炒め物をするようなものです。ただ投資をして、振り返らないでください。