オシロスコープの知りたいコトあれこれ

オシロスコープについての情報が満載

このサイトでは、ブラウン管型とアナログストレージ型とデジタル型とPC接続型のオシロスコープの原理を解説して、その後にこれを使って故障個所を特定する方法を解説します。
これを使ってどうやって故障している箇所を特定するのかということやこの装置が一体どういった仕組みでできているのかがわかるサイトですので、今までこのような事柄に悩んでいた方やこれにあまり触れたことのない初心者の方が、しっかりと理解して実践できるような内容となっています。

ブラウン管オシロスコープの原理

ブラウン管オシロスコープの原理 ブラウン管オシロスコープは文字通りブラウン管を使ったオシロスコープです。
これは、ブラウン管と垂直増幅器と水平増幅器と時間軸発生装置ともっと重要な電源で構成されています。
このオシロスコープの原理を具体的に説明すると、まずブラウン管の首の部分は電子銃になっていてそこから電子ビームが弾丸のようにスクリーンに向かって放たれます。
その電子ビームを2枚の偏光板の電圧を調節することによって進路を水平方向や垂直方向に曲げます。
そして曲げた電子ビームをスクリーンに衝突させて、互いに直交する2つの単振動を順序対として得られる点が描く平面図形を応用して波形を映し出します。
ブラウン管オシロスコープの原理からわかるように電圧を微調整しなければならないので電源が非常に重要な設備です。

従来式のオシロスコープのブラウン管オシロスコープの特徴について

従来式のオシロスコープのブラウン管オシロスコープの特徴について オシロスコープはブラウン管オシロスコープとデジタル方式のオシロスコープに分けることができます。
最近はデジタル式が主流になっていますが、中古品などで購入するときにはブラウン管タイプのものも少なくありません。
ブラウン管は従来のテレビに使われていたスクリーン、ブラウン管の首部分が電子銃の機能を持ち、加熱した陰極にはマイナスの電荷、陽極にはプラスの電荷が加わるように高電圧を印加すると電界が陰極から電子を放出して加速しながら陽極を通過してスクリーンに向かう仕組みを持ちます。
スクリーンには、電子ビームが当たったときに発光する蛍光体が焼き付けてあり、スクリーンに輝点を作り波形を見ることができます。
ちなみに、電源を入れた直後はスクリーンの中央に1つの輝点が見えるのですが、輝度を上げ過ぎた状態で放置していると焼けてしまうといわれており、電源を入れる前に輝度のノブを最小にするなどの使い方の基本があります。
ブラウン管オシロスコープの特徴は、文字通りブラウン管を使っている点になりますが、すべてがアナログ方式であり、オシロスコープで観測した波形を保存したいときには、ポラロイドカメラを使って撮影するなどが必要です。

オシロスコープの動作原理をわかりやすく解説

オシロスコープは、信号の電圧波形を観測するための電子測定機器の一つ、電子回路の確認やトラブルシューティングなどの際に役立つ存在になってくれます。
異常なときはもちろんのこと、正常な電子回路でもオシロスコープを使い設計通りの波形が観測できるのか否かを確認することはとても重要なことです。
最近では、アナログ方式からデジタル方式へと推移しており、デジタル方式では強力なトリガ機能を備え単発現象を捕らえて記録する、演算処理能力に応じて様々な波形観測を可能にしてくれます。
デジタル方式は、アナログ方式のオシロスコープにA/Dコンバータやメモリを装備しているものです。
入力信号はプローブを経由してオシロスコープの垂直回路に伝送される、垂直感度の設定に応じて減衰・増幅が行われ、表示回路に伝達される動作原理を持ちます。
入力信号はトリガ回路に入り水平掃引が開始される、掃引は電子ビームを水平方向に移動させる動作を意味するものです。

デジタル方式のオシロスコープのメリットとは?

最高サンプリングレートだけでオシロスコープ比較する方法は良いとはいえない、その理由の中にはサンプリングレートは、A/Dコンバータの構成・信号の周波数成分、オシロスコープのアナログ帯域やドット間の表示、メモリ容量などに関係しているなどが挙げられます。
デジタル方式のオシロスコープの場合、複数のA/Dコンバータを組み合わせた形で、一つの高速コンバータとして動作可能なインタリーブ方式が採用されていることが多く、基本的なA/Dコンバータの速度と組み合わせ方で得られるサンプリングレートに違いがあります。
なお、このようなオシロスコープはデータそのものがデジタル化されているため、パソコンへの転送や紙出力、波形データの保存などが可能になるアナログ方式と比べると高速の単発多現象観測が可能になるなどのメリットがあります。
ただし、アナログ方式と比べると値段が高めですから予算に合うものの中で業務に適した帯域を持つ製品を選ぶと良いでしょう。

現代のオシロスコープはデジタル方式が主流

従来オシロスコープはアナログ方式が主流で、モニターはブラウン管を利用した製品でした。パソコンのモニターが液晶に変化すると同時にオシロスコープもブラウン管方式から液晶表示に変化した、これは観測データをデジタル信号で取り扱うことができるようになったためです。
ブラウン管方式と比べると液晶モニターの方が重量そのものが軽量であること、パソコンとのインターフェースを有しているものなどの場合は、波形を観測する機能はオシロスコープ本体にあり画面はパソコンのモニターを通じて観測できるなど、携帯性も良くなっている製品もあるようです。中には、モニターが装備されていないオシロスコープもあり、これは完全にパソコンや外部のモニターを通して波形観測ができるなどの特徴を持つものです。デジタル方式になったことで応答速度が速くなるなど、今まで観測が難しい特殊な電子回路の検証などにも役立つといわれており、これにより開発期間の短縮効果もあるのではないでしょうか。

アナログだって現役!電気計測するオシロスコープ

オシロスコープの世界でもデジタル化が加速しています。デジタルモデルが市場を牽引するようになって久しいですが、現在でもアナログを使用している業種やメーカーも珍しくありません。すでに性能面においてデジタルモデルが上回っており、コスト的な面から見ても最も有力な選択肢といって間違いないでしょう。
それでもアナログを使用し続ける理由としていくつか考えられます。まず使い慣れていることによる操作性に加えて、突然の電気の変化に対して即座に反応して表示するリアルタイム性の高さ、垂直感度やトレースの位置、トリガレベルやタイムベース速度などオシロスコープでよく利用する機能の調整が容易、低価格であるなどを指摘できます。
ただしデメリットとして低解像度であったり、表示が不鮮明でちらつきが生じやすい、帯域に制限があり使用対象が限定される、主流ではなくなったためメンテナンスコストがかかる、対応する測定器に制約がある、トリガ前の状態を見る機能といった一面もあります。

これから需要が増えるオシロスコープの使い方

オシロスコープという装置がありますが、言葉を聞いただけでは分からない人が多いと思います。
その使い方も知ってる人は、電気関係の組み込みに詳しい方ではないでしょうか。
殆どの人はオシロスコープ自体が何をするものなのかも分からないかもしれません。
何となくスコープという言葉の響きから物体を見たり観察するというのは連想出来ます。
肝心なのは、何を観察してこれを使う事によって生み出されるメリットがあるかを知る事です。
初心者でも使いこなせるかも知りたい所でしょう。オシロスコープを簡単に言うと、肉眼では見えない電気信号を時間の経過と共に波形状に表す装置です。
一見すると、関係ない様に思われますが、実は近年、小学校の必須科目になったAIいわゆる人工知能の進化とインターネットの発達がなされ、益々需要が高まっていくと予想されます。
使い方はマルチメーターと似ています。大きな違いは、時間軸の扱いです。
そして電圧も低い物にしか反応しない所です。

オシロスコープでパルス信号を測定する場合の注意

オシロスコープは基本的にはプローブでその電気信号の変化を読み取り、これを表示する仕組みとなっていることから、場合によっては急激な信号の変化に対して十分に追従できず、その測定結果が歪んでしまうこともあるため注意をしなければなりません。
プローブの中にはノイズを除去するためにコンデンサーが内蔵されているものもあり、この場合には瞬間的な変化に追従できずに測定する波形が歪んでしまうことも多いものです。
パルス信号をオシロスコープで測定する場合には、その信号の急激な変化に追従できず本来の形とは違う見え方となることもあります。
より正確な測定をするためには、プローブの種類に十分に注意をし、余分なコンデンサーなどが内蔵されていないものを選ぶことが重要です。
さらに、近年のデジタルオシロスコープの場合には内部クロックで定期的に波形を検出していると言う特徴があるため、高周波のパルス信号の場合にはサンプリングの周期により正確な測定ができない可能性があることも意識しておくことが大切です。

オシロスコープの省スペース化をする場合のポイント

オシロスコープは一般的には様々な場所に移動をすることができるよう、専用の台車などに取り付けて利用をすると言うケースが少なくありません。
しかし、測定する場所が常に決まっていたり、また様々な他の機器と一緒に設置しなければならない場合などはできるだけ省スペース化を図ることも重要となります。
このような場合に最適なのが、ラックマウント型のオシロスコープです。
最近では様々な機器をできるだけコンパクトに収めるため、専用のラックに設置すると言うケースも少なくありません。
様々な測定器を1つのラックに収めて、効率よく使用することで大幅な省スペース化を図ることができます。
また最も大きな部分であるディスプレイを共有化することができるものもあるため、この場合には様々な測定器の測定結果を1つのディスプレイで表示することができます。
オシロスコープは効果的に利用することができるけれど、設置するスペースがないと考えている人の場合には、このようなラックマウント型を探すのも1つの方法です。

オシロスコープのトリガの使い方を知ると便利

オシロスコープの画期的な機能の1つに、トリガがあります。
これは1つの信号をきっかけにしてその時に発生している異なる信号を確認することができる機能であり、電子回路で様々な連鎖した動作が正常に行われているかを確認する際に非常に便利な機能となっています。
オシロスコープの種類によっても違いはありますが、基本的には1つのチャンネルでスレッショルドと呼ばれる規定を設定し、この規定時を超えた段階で測定した波形を表示するように設定します。
これを行うことでトリガとなる信号が規定値を超えるまでは何も表示されない状態となりますが、超えた段階で同時に他の信号も検出できるようになるため、瞬間的に発生する様々な制御信号などを正確に検出することができるのが特徴です。
この機能を効果的に利用することで、複雑な電子回路の動作をその部分ごとに正確に確認することができるため、オシロスコープを使いこなす上で知っておきたい機能です。

オシロスコープのプローブの使い分けに注意

オシロスコープを使用する上で重要になるのが、プローブの種類です。
これには様々なものがあり、測定対象によって上手に使い分けることで、より正確で安定した測定を行うことができるため、その知識を十分に習得しておくことが、良い方法となっています。
一般的には、信号を直接検出することができる仕組みのものが多いのですが、高い電圧を測定することができるよう、その内部に抵抗等を設置し、検出する信号を一定の倍率で減衰させる仕組みのものもあり、この場合にはオシロスコープの見え方も小さくなるため、意識して使用しないと測定値を誤ってしまうことがあるため注意をしなければなりません。
最近ではプローブの種類に応じて自動的にその設定を切り替える仕組みのものもありますが、一般的にはその設定に対して自分で倍率に合わせて数値を読み変える必要があり、これを意識しないと誤った結果を得ることになります。
オシロスコープを利用する際には、使用する環境にも注意を払うことが必要です。

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