オシロスコープとは何ですか？
典型的なオシロスコープは、フロントパネルに小さな画面、多数の入力コネクタ、制御ノブとボタンがある長方形の箱です。 測定を支援するために、目盛りと呼ばれるグリッドが画面の表面に描かれます。 経緯線の各正方形は、区分として知られています。 測定する信号は、入力コネクタの1つに供給されます。入力コネクタは、通常BNCやNタイプなどの同軸コネクタです。 信号ソースに独自の同軸コネクタがある場合、単純な同軸ケーブルが使用されます。 それ以外の場合は、オシロスコープに付属のスコーププローブと呼ばれる専用ケーブルが使用されます。
最もシンプルなモードでは、オシロスコープは画面の中央をトレースと呼ばれる水平線を左から右に繰り返し描画します。 コントロールの1つであるタイムベースコントロールは、線が描画される速度を設定し、目盛りごとに秒単位で調整されます。 入力電圧がゼロから逸脱すると、トレースは上方または下方に偏向します。 別のコントロールである垂直コントロールは、垂直偏向のスケールを設定し、1目盛りあたりのボルトで較正されます。 結果として得られるトレースは、時間に対する電圧のグラフです（現在の変化する位置にプロットされ、左にある最新の過去、右にある過去の過去）。
入力信号が周期的である場合、入力信号の周波数に一致するようにタイムベースを設定するだけで、ほぼ安定したトレースを取得できます。 たとえば、入力信号が50 Hzの正弦波の場合、周期は20ミリ秒なので、連続する水平掃引間の時間が20ミリ秒になるようにタイムベースを調整する必要があります。 このモードは連続スイープと呼ばれます。 残念ながら、オシロスコープのタイムベースは完全に正確ではなく、入力信号の周波数は完全に安定していないため、トレースが画面上をドリフトし、測定が困難になります。
より安定したトレースを提供するために、オシロスコープにはトリガーと呼ばれる機能があります。 これにより、画面の右側に到達した後にスコープが一時停止し、画面の左側に戻って次のトレースを描画する前に、指定されたイベントを待機します。
その効果は、タイムベースを入力信号に再同期させ、トレースの水平ドリフトを防止することです。 トリガー回路を使用すると、正弦波や方形波などの周期信号だけでなく、単一パルスなどの非周期信号を表示できます。
トリガーのタイプは次のとおりです。
- 外部トリガー、スコープの専用入力に接続された外部ソースからのパルス。
- エッジトリガー、入力信号が指定された方向で指定されたしきい値電圧を超えるとパルスを生成するエッジ検出器。
- ビデオトリガー、PALやNTSCなどのビデオ形式から同期パルスを抽出し、すべてのライン、指定されたライン、すべてのフィールド、またはすべてのフレームでタイムベースをトリガーする回路。 この回路は通常、波形モニターデバイスにあります。
- 遅延トリガー。エッジトリガーの後、スイープを開始する前に指定された時間待機します。 トリガー回路は瞬時に動作しないため、一定の遅延が常に存在しますが、トリガー遅延回路はこの遅延を既知の調整可能な間隔に拡張します。
ほとんどのオシロスコープでは、タイムベースをバイパスし、外部信号を水平増幅器に供給することもできます。 これはXYモードと呼ばれ、2つの信号間の位相関係を表示するのに役立ちます。これは一般にラジオやテレビのエンジニアリングで行われます。 2つの信号がさまざまな周波数と位相の正弦波である場合、結果のトレースはリサージュ曲線と呼ばれます。
一部のオシロスコープにはカーソルがあります。カーソルは画面上を移動して、2点間の時間間隔、または2つの電圧の差を測定できます。
ほとんどのオシロスコープには2つ以上の入力チャンネルがあり、画面に複数の入力信号を表示できます。 通常、オシロスコープにはチャンネルごとに個別の垂直コントロールのセットがありますが、トリガーシステムとタイムベースは1つだけです。
デュアルタイムベースオシロスコープには2つのトリガーシステムがあり、2つの信号を異なる時間軸で表示できます。 これは、「拡大」モードとも呼ばれます。 ユーザーは、適切なトリガー設定を使用して、目的の複雑な信号をトラップします。 次に、「拡大」、「ズーム」、または「デュアルタイムベース」機能を有効にし、ウィンドウを移動して複雑な信号の詳細を確認できます。
ユーザーが見たいイベントは、たまにしか発生しないことがあります。 これらのイベントをキャッチするために、一部のオシロスコープは、画面上の最新のスイープを保持する「ストレージスコープ」です。
一部のデジタルオシロスコープは、1時間に1回という低速で掃引でき、ストリップチャートレコーダーをエミュレートします。 つまり、信号は画面を右から左にスクロールします。 ほとんどの派手なオシロスコープは、掃引モードからストリップチャートモードに切り替わり、10秒ごとに1回掃引されます。 これは、そうでない場合、スコープが壊れているように見えるためです。データを収集していますが、ドットは見えません。