オシロスコープとは？原理と種類をわかりやすく簡単に解説！
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オシロスコープとはどういう機器なのか？どういう原理で測定しているのか？この記事ではそういった疑問や基本的な知識について、わかりやすく簡単に解説していきます。この記事を読めば、オシロスコープの基本について学んでいただけます。また、アナログタイプ・デジタルタイプ・ミックスドシグナルタイプといった種類についても解説していきますので、ぜひ最後までお読みください。
オシロスコープとは？原理についてもわかりやすく解説
オシロスコープとは何を測定する機器で、何のために使うのでしょうか。そんな疑問にお答えし、さらに測定原理についてもわかりやすく解説していきます。
オシロスコープとは？わかりやすく解説
オシロスコープとは、時間とともに変動する電気信号を測定してグラフに変換し、その結果を波形として画面に表示することで電圧などを計測する測定器です。本来は見ることのできない電気信号の動きが波形として表示されるので、視覚的にわかりやすく変動を確認することができます。
オシロスコープは歴史のある機器で、19世紀末にブラウン管を用いた計測器として発明されました。それから進化を重ね、現代も多くの技術者に利用されています。
一般的に高周波信号まで観測できるものが多く、主に波形の観測や高速現象・過渡現象の観測のような電気計測のシーンで使用されています。電子機器の設計や製造、修理する際に欠かせない機器といえるでしょう。
オシロスコープの原理
ここからはオシロスコープの原理についてご説明します。
先ほどオシロスコープはブラウン管を用いた計測器として発明されたと書きましたが、その測定原理もブラウン管の仕組みを利用したものでした。
まずブラウン管は、電子銃から放たれた電子ビームが蛍光膜に衝突することで発光し、図形が表示されます。
オシロスコープでは電子ビームは入力信号の大きさに対応して上下に動き(垂直偏向板)、時間の経過とともに水平方向(水平偏向板)に動くことで波形が表示されるという仕組みです。図を踏まえてもう少し詳しく原理についてご説明します。
上の図はオシロスコープの基本構成を表した図です。
電気信号が入力端子に与えられ、信号は垂直増幅器を通ることで増幅され垂直偏向板が駆動します。また信号は垂直増幅器の途中でトリガ・パルスをつくるために抽出されてから、トリガ回路に誘導されます。ここでトリガ・パルスがつくられるのですが、それによって次に駆動されるのがのこぎり波発生回路です。ここで発生した掃引信号が水平増幅器によって増幅し、水平偏向板を駆動します。
この垂直偏向板と水平偏向板の駆動により、電子ビームが偏向され画面に波形が表示されるのです。
ただ、現在ではブラウン管を使用したアナログタイプはほとんど使われておらず、デジタルタイプが主流となっています。
デジタルタイプは電子ビームを偏向せず、信号をA/Dコンバータでデジタル化し、内蔵コンピュータで処理して画面に表示しています。
オシロスコープの種類とは？簡単に解説
オシロスコープには、先ほど出てきたアナログタイプ・デジタルタイプと、ミックスドシグナルタイプの3種類のタイプがあります。アナログとデジタルの違いって？ミックスドシグナルタイプとは？という疑問について、簡単にお答えしていきます。
アナログタイプは先ほどもご説明したように、ブラウン管の仕組みを利用したオシロスコープです。
新しい信号を取り込み表示するまでが速く、リアルタイムでの測定が得意です。ただ、繰り返し頻度の少ない現象や単発の現象の観測には向いておらず、測定データの保存も写真撮影が必要など手間もかかるため、あまり使われなくなっています。
デジタルタイプはアナログタイプの進化版で、入力信号をAD変換によりデジタル値に変換して表示します。特長として、単発の現象を捕捉して表示ができたり、測定結果を電子データとして容易に保存できる点が挙げられます。
そもそも、ミックスドシグナルとは？聞いたことがない方も多いかもしれません。
ミックスドシグナルという言葉は、簡単に言うとアナログ信号とデジタル信号の混在を意味します。
ミックスドシグナルタイプはアナログ信号とデジタル信号の両方を入力することができるため、両方の信号を比較することに適したタイプと言えます。
株式会社レックスでは様々な計測器のレンタルをしておりますが、今回ご紹介した「デジタルタイプ」と「ミックスドシグナルタイプ」のオシロスコープもたくさん取り扱っております。
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オシロスコープとは？原理と種類をわかりやすく簡単に解説！まとめ
この記事ではオシロスコープとは？測定原理や種類について、わかりやすく簡単に解説してきました。
オシロスコープについて、少しでも理解を深めていただけましたら幸いです。
また、レックスではたくさんのオシロスコープを取り扱っていることもご紹介させていただきました。
ぜひ一度、商品ページをご覧ください。
ここまでお読みいただき、ありがとうございました。
