34
計測の基礎セミナ オシロスコープ

計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

計測の基礎セミナ

オシロスコープ編

Page 2: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

Agilent Technologies オシロスコープの基礎

Sep.. 2009

オシロスコープの基礎 セミナ内容

1.デジタル・オシロスコープの選定について

2 プロ ブによる接続について2.プローブによる接続について

3.デジタル・オシロスコープでの測定について

デジタルオシロスコープを有効に使っていただくために

Sep.. 2009

Page 3: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

デジタル・オシロスコープ何を見て選びますか?

製品 帯域幅 最大メモリ長 最大サンプル速度

ch数

DSO1002A 60MHz 20k 1GSa/s 2chDSO1002A 60MHz 20k 1GSa/s 2chInfiniiVision DSO5034A 300MHz 8M 2GSa/s 4chInfiniiVision DSO5054A 500MHz 8M 4GSa/s 4chInfiniiVision MSO6014A 100MHz 8M 2GSa/s 4ch+16InfiniiVision DSO7034A 350MHz 8M 2GSa/s 4chInfiniiVision MSO7034A 350MHz 8M 2GSa/s 4ch+16InfiniiVision DSO7054A 500MHz 8M 4GSa/s 4chInfiniiVision MSO7054A 500MHz 8M 4GSa/s 4ch+16InfiniiVision DSO7104A 1GHz 8M 4GSa/s 4chInfiniiVision MSO7104A 1GHz 8M 4GSa/s 4ch+16Infiniium MSO9404A 1GHz 1G 20GSa/s4ch+16Infiniium DSO/DSA91204A 13GHz 1G 40GSa/s4ch

Sep.. 2009

セミナ内容

1.デジタル・オシロスコープの選定について

(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(1)デジタル・オシロスコープの特徴

(2)周波数帯域

(3)サンプリング

(4)メモリ

(5)ch数(5)ch数

デジタル・オシロスコープ選定の注意点

Sep.. 2009

Page 4: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

セミナ内容

1.デジタル・オシロスコープの選定について

(1)デジタル・オシロスコープの特徴(1)デジタル オシロスコ プの特徴

(測定原理について)

(2)周波数帯域(2)周波数帯域(2)周波数帯域

(3)サンプリング(3)サンプリング(3)サンプリング

(4)メモリ(4)メモリ(4)メモリ

(5)(5)(5)chchch数数数

デジタル・オシロスコープ選定の注意点

Sep.. 2009

デジタル・オシロスコープの測定原理

デジタル・オシロスコープの外観

回路構成回路構成

A/Dコンバータの概念

Sep.. 2009

Page 5: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

デジタルオシロスコープの外観

Sep.. 2009

デジタル・オシロスコープの回路構成

・垂直軸回路部・ディジタイザ部・クロック部・コントロール部コントロ ル部

GPIBなど

Sep.. 2009

Page 6: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

A/Dコンバータとは?

・サンプリング・量子化

Sep.. 2009

A/Dコンバータとは?

・量子化誤差

(量子化基準レベル)

Sep.. 2009

Page 7: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

A/Dコンバータとは?

6 57.5

111

V

-0.50.51.52.53.54.55.56.5111

110101100011010001

010 110 111 101 100 011 100 101 011

時間分解能

メモリ

Sep.. 2009

オシロスコープの基礎

1 .デジタル・オシロスコープの選定について

(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理について)て)て)

(2)周波数帯域

(3)サンプリング(3)サンプリング(3)サンプリング

(4)メモリ(4)メモリ(4)メモリ ~どのくらいの帯域が必要か?~

(5)ch数(5)ch数(5)ch数

デジタル・オシロスコープ選定の注意点

Sep.. 2009

Page 8: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

オシロスコープの周波数帯域

オシロスコープの周波数帯域は、システムの応答が1/√2(-3dB)になる周波数

一般的なオシロスコープの周波数特性

Sep.. 2009

パルス信号測定時に必要となる帯域は?

パルス信号の周波数成分をカバーする帯域が必要

Y = A + sin x + 1/3 sin 3x + 1/5 sin 5x + ・・・・・・Y = A + sin x + 1/3 sin 3x + 1/5 sin 5x + ・・・・・・

x = 2πt/T近似式は基本波と奇数次高調波に

時間軸波形時間

スペクトラム周波数

Sep.. 2009

Page 9: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

50MHzのパルス信号がどのように見えるか?

60MHz

100MHz

Scope

Scope

350MHz

500MHz Scope

Scope

Scope

Sep.. 2009

周波数帯域が測定信号に与える影響

与える影響

tr tr

与える影響

立ち上がり時間をなまらせる振幅レベルを減衰させる

理由アッテネータやアンプなどの特性他にもプローブによる影響の場合もある

Sep.. 2009

Page 10: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

周波数帯域はどのくらい必要か?

•測定信号の立ち上がり時間が Tr の場合

•測定信号の周波数帯域を計算します :BW•測定信号の周波数帯域を計算します :BWsignal

• BWsignal = 0.35 / Tr

•測定に必要なオシロスコープの帯域を計算する :BWscope

• BWscope = 3 x BWsignal (立ち上がり時間誤差5.4%の場合)

係数 測定誤差1 41.4%2 11.8%3 5.4%4 2.0%5 0.5

Sep.. 2009

オシロスコープの基礎

1 .デジタル・オシロスコープの選定について

(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理について)て)て)

(2)周波数帯域(2)周波数帯域(2)周波数帯域

(3)サンプリング

(4)メモリ(4)メモリ(4)メモリ ~目的に応じた方式を選ぶ~

(5)ch数(5)ch数(5)ch数

デジタル・オシロスコープ選定の注意点

Sep.. 2009

Page 11: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

サンプリング

3つのサンプリング方式

•ランダム・サンプリング(汎用) ・・ 繰り返し信号

•リアルタイム・サンプリング ・・ 単発測定

•シーケンシャル・サンプリング (広帯域) ・・ 繰り返し信号

Sep.. 2009

ランダム・サンプリング方式(繰り返し信号用)

•繰り返し信号のみに使用できます

•何周期分かの捕獲信号をもとに1つの波形を再現します•何周期分かの捕獲信号をもとに1つの波形を再現します

•測定できる周波数はサンプリング・レートには関係しません

1st Trigger2nd Trigger

3rd Trigger

Sep.. 2009

Page 12: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

ランダム・サンプリング方式の波形構築について

Acq #1

Acq #2Acq #2

Acq #3

Acq #200

Sep.. 2009

ランダム・サンプリング方式(繰り返し信号測定)必要周波数帯域の例

•立ち上がり時間 Tr = 3ns の場合

•信号周波数帯域 = 0 35/Tr = 0 35/3ns = 117MHz•信号周波数帯域 = 0.35/Tr = 0.35/3ns = 117MHz

•オシロスコープ帯域 = 3 x 117MHz = 350MHz

(立ち上がり時間誤差 5.4%で可の場合)

~サンプルレートは考慮する必要はありません~サンプルレ トは考慮する必要はありません

Sep.. 2009

Page 13: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

リアルタイム・サンプリング方式(単発測定)

•単発現象を捕らえる時に使用(繰り返し信号にも可)

•サンプリング・クロックに応じて即座に波形データを得る方式

エリアジングに注意

•前のトリガで取ったデータは消滅

•サンプリング・レートによって測定信号の周波数帯域に制限

•時間軸の分解能はサンプリング・レートの速さに依存

1回のトリガで

波形をとらえる

Sep.. 2009

リアルタイム・サンプリング方式(単発測定)必要サンプリング・レート計算例

•測定信号立ち上がり時間 Tr = 3ns

•測定信号周波数帯域 = 0 35 / Tr = 0 35 / 3ns = 117MHz•測定信号周波数帯域 = 0.35 / Tr = 0.35 / 3ns = 117MHz

•オシロスコープ周波数帯域 = 3 x 117MHz = 350MHz

(立ち上がり時間誤差 5.4%で可の場合)

•必要サンプリング・レート = 4 x 350MHz = 1.4Gsa/s

サイン補間機能がある場合に4倍で考えますサイン補間機能がある場合に4倍で考えます

サイン補間機能が無い場合は10倍で考えます 一般的な例です

Sep.. 2009

Page 14: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

Front-EndHardware

サンプリング・レートとオシロスコープの周波数の関係

サンプリング・レートは周波数帯域の何倍必要か?

Hardware

A/DSR = 4*BW

A/DSR > 4*BW

Glitch Filtered

Before BeingDigitized

Sep.. 2009

BW=500MHz, SR=2GSa/s

Input Signal: 1ns Pulse With 200ps Rise Time

サンプリング・レートは周波数帯域の何倍必要か?

BW=2.25GHz, ET Sampling

,

BW=500MHz, SR=5GSa/s

Sep.. 2009

Page 15: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

シーケンシャル・サンプリング方式

•測定できるのは繰り返し信号のみ•1回のトリガ信号で1点のみサンプリング•何周期分かの波形データを使用して入力信号を表示

広帯域オシロスコープ用

表•繰り返し信号であれば、広帯域で波形観測可能(数十GHz帯域)•トリガ前の信号は観測できない

1st Trigger2nd Trigger3rd Trigger

Sep.. 2009

オシロスコープの基礎

1 .デジタル・オシロスコープの選定について

(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理について)て)て)

(2)周波数帯域(2)周波数帯域(2)周波数帯域

(3)サンプリング(3)サンプリング(3)サンプリング

(4)メモリ~横軸を変えるとサンプリング・レ トが変わってしまう~

(5)ch数(5)ch数(5)ch数

デジタル・オシロスコープ選定の注意点

~横軸を変えるとサンプリング・レートが変わってしまう~

Sep.. 2009

Page 16: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

メモリ

サンプリング・レートがメモリ長で制限を受ける

サンプリング・レートが同じ場合 横軸が同じ場合

同じメモリ長だと

取り込める時間が半分 サンプリング速度が半分

Sep.. 2009

メモリはどのくらい必要か?

メモリ長と横軸(オシロの時間軸)とサンプルレートの関係

メモリ長 = オシロの時間軸 / サンプリング・レート

例えば、4msの間、2Gsa/s(500psの分解能)でデータを取りたい場合例えば、4msの間、2Gsa/s(500psの分解能)でデ タを取りたい場合4ms / 500ps = 8 M 8Mのメモリが必要になります

Sep.. 2009

Page 17: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

メモリはどのくらい必要か?

エンジニアの現状(お客様の声より)

•複雑な信号に埋もれた詳細を観察する必要がある•複雑な信号に埋もれた詳細を観察する必要がある

•トリガがうまくかけられないときでも、信号ないの不具合を見つけなければならない

•シングルショットイベントの詳細を確認する必要がある

メモリの必要性

Sep.. 2009

Max Sample RateMemory

本当のサンプルレート Rep Single Rep Single Rep Single1ns/div 1GS/s 2GS/s 1GS/s 2GS/s 5GS/s 5GS/s2ns/div 1GS/s 2GS/s 1GS/s 2GS/s 5GS/s 5GS/s

B2GS/s10KB

C5Gs/s10KB8MB

A2GS/s

本当に使えるサンプルレ トは?

メモリ長と時間軸、サンプリング・レートの関係

10ns/div 1GS/s 2GS/s 1GS/s 2GS/s 5GS/s 5GS/s20ns/div 1GS/s 2GS/s 1GS/s 2GS/s 5GS/s 5GS/s100ns/div 1GS/s 2GS/s 1GS/s 2GS/s 5GS/s 5GS/s200ns/div 1GS/s 2GS/s 1GS/s 2GS/s 5GS/s 5GS/s

1us/div 1GS/s 2GS/s 1GS/s 1GS/s 1GS/s 1GS/s2us/div 1GS/s 2GS/s 500MS/s 500MS/s 500MS/s 500MS/s10us/div 1GS/s 2GS/s 100MS/s 100MS/s 100MS/s 100MS/s20us/div 1GS/s 2GS/s 50MS/s 50MS/s 50MS/s 50MS/s100us/div 1GS/s 2GS/s 10MS/s 10MS/s 10MS/s 10MS/s200us/div 1GS/s 2GS/s 5MS/s 5MS/s 5MS/s 5MS/s500us/div 250MS/s 1GS/s 2MS/s 2MS/s 2MS/s 2MS/s

1ms/div 200MS/s 500MS/s 1MS/s 1MS/s 1MS/s 1MS/s

サンプルレートは?

時間軸によりサンプ レ トが変わります

1ms/div 200MS/s 500MS/s 1MS/s 1MS/s 1MS/s 1MS/s2ms/div 100MS/s 250MS/s 500KS/s 500KS/s 500KS/s 500KS/s10ms/div 20MS/s 50MS/s 100KS/s 100KS/s 100KS/s 100KS/s20ms/div 10MS/s 40MS/s 50KS/s 50KS/s 50KS/s 50KS/s100ms/div 2MS/s 8MS/s 10KS/s 10KS/s 10KS/s 10KS/s200ms/div 1MS/s 4MS/s 5KS/s 5KS/s 5KS/s 5KS/s

1s/div 200KS/s 800KS/s 1KS/s 1KS/s 1KS/s 1KS/s

サンプル・レートが変わります

Sep.. 2009

Page 18: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

メモリ長と時間軸、サンプリング・レートの関係

2G1G

s)

100M

10M

1Mampl

e R

ate

(Sa/

s

100K

Sa

Sep.. 2009

メモリ長と時間軸、サンプリング・レートの関係

同じTV信号での見え方をメモリ長の異なるオシロで比較してみましょう

同じトリガ点で測定器を止めて比較して見ます。

1. 全体像は同じように見えなくも無いですが・・

2. トリガ点付近を50usec(50usec)まで拡大すると同期信号の数がTDSでは不足しているのが分かります。

※横軸を広げて測定し直せば、左のオシロも信号の細かい挙動は観測できます。

3 またCCDカメラの出力の細かい振幅は完全に

Sep.. 2009

3. またCCDカメラの出力の細かい振幅は完全に違う形として表示されてしまっています。

メモリ長が少ないオシロスコープを使用した場合、横軸方向を広げた状態では、サンプリングレートが遅くなり、波形の細部は再現できません。

Page 19: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

従来のメモリ長への懸念事項

•画面更新速度の低下•設定反応速度の低下•Dead-Timeの増加Dead Timeの増加

これらの結果、観測ポイントを逃してしまう

オシロスコープのデッドタイム

画面の表示領域

画面の表示領域

Sep.. 2009

従来のメモリ長への懸念事項

グリッチ信号での見え方を比較します

1. 4万回に1回しか発生しないグリッチを捕まえることは簡単ではありませんが、Agilentの簡単 あり 、 gMegaZoom機能を搭載したオシロスコープ(InfiniiVisionシリーズ/Infiniiumシリーズ)ではAutoScaleした瞬間からそのグリッチが見えてます。

2. パーシスト表示を「無限s」(無限残光モード)としても、MegaZoom非対応のオシロスコープでは、なかなかこのグリッチは見えてきません。

オシロスコープのデッドタイム(補足参照)に

Sep.. 2009

オシロスコープのデッドタイム(補足参照)に発生した現象は見ることが出来ません。

測定器の波形取り込みの瞬間(画面上)に異常な現象が発生しない(表示されない)限り、エンジニアは問題に気づくことが出来ません。

Page 20: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

A/Dロング

アクイジションメモリ

オシロディスプレイ

オシロ側のCPU

第1世代 ロングメモリオシロスコープの構造

Bottleneck

どうなってるの?MegaZoom :究極の波形更新速度を実現した技術

メモリィ

全ての波形がオシロの CPU に転送されていたため、ここにボトルネックが生じていました。そのため,オシロ全体の反応スピード

やスクリーンのアップデート速度が低下し、異常波形や波形の詳細を見落としがちでした。

MegaZoom専用 ASIC

オシロ側のCPU

オシロディスプレイ

MegaZoom - 次世代ロングメモリオシロスコープの構造!

A/D Optimized Data

ロングアクイジション

メモリ

ディ

MegaZoom テクノロジーは掃引速度に合わせてサンプルレートを

最適化しそのときのフロントパネルの設定に必要な分のデータのみを転送します。そのため、MegaZoom は波形更新レートを他社製品より圧倒的に早める事(最大25倍)とフロントパネルの操作に対する圧倒的なレスポンスの早さを誇ります。

Instant responseOptimum Resolution

Sep.. 2009

オシロスコープの基礎

1 .デジタル・オシロスコープの選定について

(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコ プの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理につい(1)デジタル・オシロスコープの特徴(測定原理について)て)て)

(2)周波数帯域(2)周波数帯域(2)周波数帯域

(3)サンプリング(3)サンプリング(3)サンプリング

(4)メモリ(4)メモリ(4)メモリ~測定に必要なch数は?~

(5)ch数

デジタル・オシロスコープ選定の注意点

測定に必要なch数は?

Sep.. 2009

Page 21: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

Ch数はいくつ必要か?

エンジニアの現状

高速な制御用デジタル信号と比較的遅いアナログの信号・高速な制御用デジタル信号と比較的遅いアナログの信号の相関を確認する必要がある

・HWかSWか切り分けのために複数ラインを見る必要がある

現在は2ch,4chの他に2+16ch, 4+16chのMSO(ミックスド・シグナル・オシロスコープ) があります

Sep.. 2009

多chで数多くの信号間の相関を観測

Sep.. 2009

Page 22: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

Ch数選択時の注意点

・ch数によってサンプルレートが変わる場合・ch数によってメモリ長が変わる場合

1ch時

最高4Gsa/s最長メモリ100k

4ch時

最高1Gsa/s最長メモリ25k

Sep.. 2009

オシロスコープの基礎

2.プローブによる接続について

(1)プロ ブの種類(1)プローブの種類

(2)プロービングの注意点

~プロ ブも波形に大きな影響を与えます~~プローブも波形に大きな影響を与えます~

Sep.. 2009

Page 23: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

オシロスコープの基礎

2.プローブによる接続について

(1)プロ ブの種類(1)プローブの種類

(2)プロービングの注意点(2)プロービングの注意点(2)プロービングの注意点

~測定に応じて使い分け~~測定に応じて使い分け~

Sep.. 2009

電圧プローブの種類

•パッシブ・プローブ

分圧プロ ブ

大きくは2つの種類

分圧プローブ

高圧プローブ

抵抗ディバイダ・プローブ

•アクティブ・プローブ

FETプローブFETプロ ブ

差動プローブ

Sep.. 2009

Page 24: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

プローブチップ

ケーブル オシロスコープの入力

パッシブプローブ

分圧プローブ(補正された高抵抗パッシブディバイダ)の例

9 M調整可能な

補正キャパシタ1 M

Features:• 高い入力抵抗• ダイナミックレンジの高さ

(>100V)

Benefits:• アクティブプローブに比べて丈夫• 低価格• 小さなプロ ブチップ(>100V)

Applications: Tradeoffs:

• 小さなプローブチップ

• 汎用のプロービング• 高抵抗ノード (<100k)

• 帯域制限 (<600MHz)• 容量性負荷の影響

Sep.. 2009

パッシブプローブ

抵抗ディバイダプローブの例(50 終端された抵抗ディバイダ)

プローブチップ オシロスコープ入力t50 ケーブル

450

950 50 Input C < .2 pF

Features:• 容量性負荷が低い• 最高の帯域 ( 6GHz)

Benefits:• 時間測定の確度• アクティブプローブに比べて低価格

Applications: Tradeoffs:• 低い インピーダンスシステム• 伝送ラインシステム

• 抵抗性負荷の影響

Sep.. 2009

Page 25: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

アクティブプローブプローブチップ

50 Cableオシロスコープ入力

50

RPROBE CPROBE

50

FETプローブの例

Features:• 抵抗性および容量性負荷の最高の

組み合わせ• 高い帯域 ( 4GHz)

Benefit:

Applications: Tradeoffs:

• 高周波信号でもっとも汎用的

Applications: Tradeoffs:• ECL 回路• CMOS 回路• GaAs• 伝送ライン

• コスト• プローブチップサイズが大きい• 入力ダイナミックレンジの制限

Sep.. 2009

オシロスコープの基礎

2.プローブによる接続について

(1)プロ ブの種類(1)プロ ブの種類(1)プロ ブの種類(1)プローブの種類(1)プローブの種類(1)プローブの種類

(2)プロービングの注意点

~測定に応じて使い分け~~測定に応じて使い分け~

Sep.. 2009

Page 26: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

プローブ選択の基礎

・プローブは回路の動作を変える可能性があります

(測定対象の回路の一部となります)(測定対象の回路の一部となります)

・プローブは測定対象の信号を正確に再現しない場合があります

R,C,Lの影響Z(インピーダンス)の周波数特性

Sep.. 2009

単純化されたプローブの負荷モデル

Z

ProbeCircuit Under Test

sourceZ

LSIGNAL

CPROBERPROBE

LGROUND

• 抵抗性, 容量性および誘導性負荷効果は必ず検討する必要があります。

Sep.. 2009

Page 27: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

プローブインピーダンス対周波数

R|Z|

fRES1

2 LC=

C

L

fRES f

Sep.. 2009

抵抗性負荷 (R)による影響

低周波領域で支配的な負荷

•振幅の低下•オフセットのシフト

Sep.. 2009

Page 28: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

容量性(C)の影響

中間バンドの周波数で支配的な負荷

•立ち上がり時間の変化•周波数帯域の低下

Sep.. 2009

誘導性(L)の影響

高周波で支配的な負荷

共振 LC -> リンギング入力インピーダンスの低下入力インピ ダンスの低下

probeR

probeC

sourceZ

probeL

Sep.. 2009

Page 29: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

System Bandwidth is the combination of scope and probe bandwidth.

System Bandwidth is the combination of scope and probe bandwidth.

プローブの周波数帯域による影響

System Bandwidth is the combination of システム帯域の計算例

プローブ帯域GHZ

オシロ帯域GHz

システム帯域GHz

1GH 1GH 0 707GH

Trscope2

1GHz 1GHz 0.707GHz

1GHz 2GHz 0.894GHz

1GHz 3GHz 0.949GHz

1GHz 4GHz 0.970GHz

Sep.. 2009

波形の再現性(高周波)アクティブプローブの使用

•アクティブプローブの性能はプローブされる地点への接続に影響される

Sep.. 2009

Page 30: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

アクティブプローブ

波形の再現性(高周波)

ダンピング抵抗による効果

一端がオープンの伝送ラインの入力インピーダンスと応答

Sep.. 2009

波形の再現性(高周波)

アクティブプローブ

実際の測定例

Sep.. 2009

Page 31: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

オシロスコープの帯域を最大限に引き出すプローブ

ガウシャンカーブ

1158Aの応答特性

ガウシャンカーブより優れた特性

Sep.. 2009

オシロスコープの帯域を最大限に引き出すプローブ

1157A probe (ピンク) は1.5 GHz までシステムとしてフラットな特性

1158A probe (赤) 2.25 GHz までシステムとしてフラットな特性

Infiniiumオシロスコープ

プローブ システム帯域

-5dB

0dB

DSO/MSO9104A (1.0 GHz)

1156A(1.5 GHz)

1.0 GHz

DSO/MSO9254A(2.5 GHz)

1157A(2.5 GHz)

1.75GHz

DSO/MSO9404A(4.0 GHz)

1158A(4.0 GHz)

2.86GHz

1156A probe (青) 1 GHz までシステムとしてフラットな特性

106Hz 109Hz

Sep.. 2009

Page 32: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

プロービングアクセサリ

各アクセサリの帯域も重要最適化された専用のアクセサリ

Socketed accessories allow for use with the wedge adapter.

最適化された専用のアクセサリ

The resistive pin tip and blade ground are high performance.

Solderable accessories eliminate connection problems.

Sep.. 2009

N2877Aデラックス・アクセサリ・キット

N2877A(約11.5万円)には、

豊富なアクセサリが含まれています

2脚プローブ・ポジショナデュアル・リード

います。1セット持っていれば、かなりエンジニアは重宝するはず。

Sep.. 2009

0.5mm用ファインピッチ・クリップ マイクロSMDチップ PCBアダプタ・ソケット

Page 33: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

その他のアクセサリ

2アーム・ポジショナ

Sep.. 2009

3次元ポジショナ

これらを併用すれば、片手でプローブを持ちながらもう片方の手でオシロを操作、なんて

煩わしさからも解放されます。

まとめ

•測定したい信号の再現性を考えてオシロスコープを選定する

(周波数帯域、メモリ長、ch数、サンプリング方式)(周波数帯域、メモリ長、ch数、サンプリング方式)

•プローブも信号の再現性に関係している

(システム帯域、回路への負荷)

•トリガ、表示、各種設定などの理解が波形観測を更に深めます

Sep.. 2009

Page 34: 計測の基礎セミナ オシロスコープ編literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-7904JA.pdfAgilent Technologies オシロスコープの基礎 Sep.. 2009 オシロスコープの基礎

アジレント・テクノロジー株式会社 本社〒192-8510 東京都八王子市高倉町 9-1 計測お客様窓口

受付時間 9:00-18:00(土・日・祭日を除く)

TEL ■■ 0120-421-345 (042-656-7832) FAX■■ 0120-421-678 (042-656-7840) Email [email protected] 電子計測ホームページ www.agilent.co.jp 記載事項は変更になる場合があります。 ご発注の際にご確認ください。

©Agilent Technologies. Inc. 2009

Published in Japan, September 01,20095988-7904JA

0000-08A