オシロスコープ

オシロスコープ（英：oscilloscope）とは、電気信号の時間的な変化を波形として表示する測定器。通常は横軸に時間、縦軸に電圧をとり、電圧がどのように変化しているかを観測する^[1]。

概要[編集]

波形から、信号の振幅や周期、周波数、立ち上がり時間などを調べることができる。電子回路の設計や動作確認、故障の調査などに用いられる^[1]。

画面には目盛りがあり、縦方向の1目盛り当たりの電圧を「V/div」、横方向の1目盛り当たりの時間を「s/div」などで表す。これらの設定を変えることで、波形を縦横に拡大・縮小して観測できる^[2]。

トリガーは、波形を表示・記録するときの時間の基準を決める機能である。例えば「電圧が一定の値を下から上へ横切ったとき」という条件を設定し、繰り返す波形の同じ位置をそろえて、画面上で静止しているように表示する。また、一度だけ発生するパルスなどを捉えるためにも用いられる^[2]。

ブラウン管を使い、電子ビームの動きによって波形を描く方式。通常の時間軸表示では、電子ビームを時間とともに水平方向へ移動させながら、入力電圧に応じて上下させる。電子ビームが当たった蛍光面が光り、その軌跡が波形として見える^[3]。

入力信号を一定の時間間隔でサンプリングし、A/D変換によって数値化して、メモリに記録する方式。記録したデータをもとに画面へ波形を表示する。

波形を保存して後から調べたり、一度だけ発生した現象を記録したりできる。電圧や時間などの自動測定、記録した波形の演算・解析を行う機能を備えたものもある。波形を記憶するものはデジタルストレージオシロスコープ（DSO）とも呼ばれる^[4]。

波形をどこまで詳しく観測できるかには、次のような性能が関係する^[5]。

項目	内容
周波数帯域（帯域幅）	高い周波数の信号に対する応答を示す。一般に、正弦波の表示振幅が低周波での値の約70.7%（−3 dB）に低下する周波数で表す。
サンプリング速度	デジタル式で、1秒間に入力信号をサンプリングする回数。単位はS/s。サンプルレートともいう。
レコード長	1回の波形記録に保存できるデータ点の数。同じサンプリング速度であれば、点数が多いほど長い時間の波形を記録できる。
垂直分解能	デジタル式で、入力電圧をどれだけ細かい段階に分けて数値化するかを示す。A/D変換器のビット数などが関係する。

横軸と縦軸にそれぞれ別の信号を割り当て、2つの信号の関係を図形として表示する機能を備えたものもある。正弦波を入力したときにできるリサージュ曲線は、信号間の位相差を調べるために利用される^[6]。