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プローブと計測:標準型、高電圧型プローブ/高電圧差動型プローブに関しての資料  
             
  当店の各種高電圧プローブ、高電圧差動プローブには、高電圧プローブ、差動プローブ別冊手引き書(取扱ご注意事項、技術情報)を添付致します。

 
 ■ システムバンドパス/システムライズタイム
   システム・バンドパス(-3dB、電圧レベルで70.7% 電力的には50%のレベル)、立ち上がり特性
   (パルスの10%〜90%間のトランジション時間)はオシロスコープとの組み合わせで表示されています。
   100Mhzのプローブは100Mhzのオシロに接続してプローブ先端から100Mhzのバンドパス(-3dB)を保証します。
   100Mhzのオシロには100Mhzプローブを、500Mhzオシロには500Mhzプローブをお勧めいたします。
   100Mhz帯域のオシロに10Mhzのプローブを接続時は、全体として約10Mhzのオシロシステムとなります。しかしながら
   システム的に10Mhz帯域のオシロとならず、15Mhzとかあるいは2倍の20Mhz帯域のオシロになる可能性もあります。
   校正器がない場合は、オシロの公称帯域に合ったプローブをご使用になるのが無難です。オシロとプローブの帯域が
   あまりかけ離れたご使用は、お勧めできません。

 ■ バンドパス(Mhz)=350/risetime(nS)
   バンドパスとライズタイムの関係は、バンドパス(Mhz)=350/risetime(nS)の公式あります。
   すなわち、3.5nSのレスポンス(立ち上がり)を持った回路は100Mhzの帯域(-3dB)をもっていると言えます。
   ただし、これはアナログ・リアルタイムオシロスコープ(属にアナログオシロと言っています)を基準として成り立って
   います。デジタル・サンプリングオシロ(DSO:デジタル・ストレージオシロも同じ)では、上記公式の”350”が400
   前後になっています。上記例の場合、DSOで3.5nSのレスポンスではDSOでは114Mhz帯域(400/3.5)の回路を提示
   しますから、約10%伸びている状態に見えます。サンプリング・ドット間をsinx/X補間して波形を整形・表示している為
   と思われます。世の中の電子回路はすべてアナログ回路です。(時間ゼロ秒で0レベルから1レベルへの変遷、その逆も存在
   しませんから真のデジタル回路は存在しませんが、1/0のロジックで動く回路を形式的にデジタル回路/ロジック回路と称しています*)
   DSOで見えるものと回路自体内のトランジッションには差が出る可能性があります。余裕を持った計測システムを
   ご使用になれば問題はないと思えます。また、MSO(MIXED SIGANL OSCILLOSCOPE)と称したデジタル・オシロでありながら
   アナログチャンネルの波形表示(2-4チャンネルで、従来のDSO表示と同等)とLOGIC波形(16chなど多チャンネル)を同時に表示する最新型
   のオシロが数年前から発売されています。MSOではLOGIC波形とその前のライブアナログ的波形の差を、容易に確認出来ます。
      *Ghzの超高速ロジック回路を使うエンジニアが直面してる問題でもあります。
       そこには、ロジック回路通りに機能しないでアナログ現象/回路の現実が見えます。
       超高速になるに従い、パラレル伝送はピコはもとより、ナノセコンドの差が出やすく、非常に困難になりますから、シリアル伝送が
       多くなります。ハイスピードDSOのチャンネル間でも差が出ますから、チャンネル間デレイ補正(デスキュー)調整します。 
       MSO-user-notes(Tek)
   関連ページCAL-book (パルス特性、トランジェントレスポンス、周波数帯域、デレーティングカーブ、校正など)
 ■ デレーティングカーブ  
   プローブの最大入力電圧(耐圧)は周波数が高くなるに従い、減少します。一般的に、表示されている最大耐圧は、
   数MHz(サイン波・AC)までの許容電圧です。高電圧プローブの一覧表に10MhzのMAX電圧(DV)が表示されています。
   高電圧プローブに於いても、100Mhz、1KVの入力に耐えるのはほとんどありません。
   10:1のDC-500Mhz標準型プローブでも、入力は100Mhz、10V以下でお使いください。 mark

 ■ フローティング計測
   アース/グランドを基準としないインバータ電源回路などの、任意の2点間の計測には、別途、差動型高電圧プローブ
   があります。
   フローティングオシロはオシロ自体が差動アンプ仕様ですから、単チャンネルでも+/-入力になり、低電圧の差動プローブと
   同じ様に機能します。フローティングオシロにフローティングしたプローブの使用は危険です。
   必ず、フローティングオシロもプローブもアースします。フローティングのままではオシロやプローブ全体に高電圧が帯電したり、
   掛かったりする事があります。

 ■ 交流電源の絶縁
   交流電源(単相/三相50/60Hz)をトランスや絶縁保護なしで、直接機器の電源に投入される場合があります。
   (機器そのものはプラスチックなどで覆われて、内部の電位をもった部分に触らない為、普通には問題ありません)
   オシロやプローブをその機器に繋いた途端、ブレーカーが落ちたとか、昔はプローブやコードが焼けたとか聞いたり、見たりした
   事があります。交流電源のHOT、COLDの線がオシロやプローブのアースが逆相にタッチして交流電源をショートするために起きます。
   安全のため、オシロは必ずアースします。プローブもアースと繋ぎますから上記機器などはショート/漏電がないように、絶縁トランス
   など入れます。たまたま電源のラインの位相が機器とオシロやプローブ間で合って、cold=アース側となってショートを免れる場合
   もありますが、逆にプラグを差し込むと、問題が発生します。
   工場でも家庭でも交流源の片側は近くの電柱や現場の配電盤などでアースされています。

 ■ 高電圧プローブ(差動型プローブを含む)と高周波サイン波の計測
   高電圧プローブは入力インピーダンスが非常に高く1GΩに達し、キャパシタンスも数ピコファラッドです。
   信号源も同様に高インピーダンス*の場合が多く、一般的に入力はリード線が長く、プローブのケーブルも
   アースリードも長くなります。
   これらのため、プローブにより変わりますが、数10Mhz以上で、10MΩ入力の10:1プローブのように安定した
   特性が得にくいのが実状です。
    ケーブルを動かしたり、手をプローブに近づけたり、アース点を変えたりするだけで、特性が変わる場合もあります。
   また、周波数帯域内に於いても、振幅が上・下しやすい傾向があります。そのため、耐圧やデレーティングカーブ以内
   に於いてもオーバーヒートして壊れる危険があります。
   パルス波では、高周波ひずみ/リンギングが多い場合、サイン波では振幅変動大で要注意です。
   高電圧プローブ(差動も含む)はパルス波計測に向いているとも言えます。パルス波は、低速から
   高速成分まで含んでいますが、DC部分もあり比較的原型を再現します。
   最近はパルス回路とその計測が多くなっていますから、幸いにも大きな問題はありません。
     
*10:1、1:1のプローブでも、入力信号回路/プローブ入力源は50Ω基準に於いて、測った場合の特性です。  

 ■ 高電圧プローブの抵抗負荷、常時接続(通電)の問題
    高電圧の出力インピーダンスは低電圧の場合とは比較にならないほど高く、数100KΩから数MΩ、数100MΩとなります
   高電圧部分にプローブを付けると真の値よりも減衰した値を示す場合があります。これは高電圧プローブの入力抵抗が
   負荷になり、減衰させる為に起こります。減衰を避ける為には、出来るだけ入力抵抗値の高いプローブを使います。
   (例:100MΩよりも200MΩ・・900MΩのプローブを選択)
   高電圧の出力がDC(直流)の場合は2G(2000M)Ω入力のプローブもあります。また非接触型のAC高電圧感知器や
   非接触型DC表面電位測定器もあります。
   プローブの抵抗負荷が問題かどうかは、高電圧部分にプローブの入力抵抗と同じ値の抵抗器を付け
   てみれば、電圧値の変化で確認出来ます。
   低電圧プローブ(耐圧600Vdc+peaなどの入力1MΩの1:1や10MΩの10:1型)は、常時電圧部位に接続して観測可能です。
   高電圧プローブは、印加される高電圧に対してプローブの入力抵抗のワッテージが小さい場合が多くあります。
   そのため、長時間高電圧を掛けたままの計測は避けた方が無難です。耐圧の60%以上になったら短時間の接続とします。
   上記Derating curveとも関係して電力容量不足で、損焼する危険があります。仕様書に、通電はxxKV以上1分以内等の表示
   があればそれに従う必要があります。別資料tek社P6015Aの例3点HVP注意事項

 ■ デジタルオシロ/DSO
   高電圧プローブ(差動プローブを含む)は、デジタルオシロ(オフセットや演算機能付)との併用がお勧めです。
   減衰比が1000:1の場合が多く、アナログオシロでは波形の上、下等の一部を拡大表示しようとしても限界
   がります。アナログオシロでオフセット機能付やADDモードでも表示拡大可能ですが、ダイナミックレンジが不十分
   で波形が圧縮される恐れがあります。
   デジタルオシロ(サンプリングビットの多いDSO)の波形拡大機能はアナログオシロより一般的に勝っていますので、
   部分拡大が容易
に出来て便利です。  
 インピーダンス変換器としてのプローブ
   アクティブプローブ(FETプローブ、差動型プローブ)は入力1MΩから数100MΩ以上あります。
   入力電圧は数Vから数10KVと広範囲です。帯域はDC-数10MhzからGhzまであります。
   出力は1MΩや50Ωと低インピーダンスですから、減衰なし(1:1)から1000:1以上と広範囲のインピーダンス
   変換器となります。
   標準型(10:1)プローブは入力10MΩ、出力1MΩです。また50Ω系インピーダンスプローブ(2:1、10:1など)も同様にインピーダンス
   変換器とも言えます。
   オシロスコープには信号出力端子があります。これを利用することで、オシロも大きなFET/差動型プローブとみなせます。

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