Probes for Oscilloscopes
はじめに、オシロスコープ/OSCILLOSCOPES用プローブ/PROBESを取扱始めました。
計測関係に携わっていらしゃる方のご用命をお待ちしています。
当店ではe-mailにて、ご相談を受け賜ります。正しいお使い方をご指導いたします。
当店のプローブは格安にご提供出来る様に、外国の提携会社製プローブです。
ｵｼﾛｽｺｰﾌﾟﾒｰｶ各社のオシロ（ﾃﾞｼﾞﾀﾙ/ｱﾅﾛｸﾞ）に接続して問題なくご使用出来ます。
品質には万全を期し、1品1品自社検査合格品を出荷しておりますので、安心してご利用出来ます。
万が一、ご購入後１週間以内に、通常のお取扱で不良が発生した場合、無料交換いたします。
高電圧プローブは修理可能な場合も有りますのでお問い合わせください。
１）信号のピックアップに都合のよい形状でオシロスコープへ信号を導く
２）１０：１等のプローブはそのプローブの倍率で減衰（減衰分はアンプで増幅可能）するが、
インピーダンスが１０倍等に上がり信号源への負荷を低減する
３）１０：１等のプローブは、キャパシタンスも数分の１に下がり信号源に対し高周波負荷を低減する
４）最大入力電圧値を上げる事が出来る（通常のBNC入力は３００Vmaxを高圧プローブでは２０kVmaxへなど）
５）FETプローブは１MΩ、１０MΩなどで受けた信号を５０Ω系へインピーダンス変換可能
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下記の様に種類/用途別に各種のプローブが有ります。右図は汎用型/標準型10:1電圧プローブ（受動型）の等価回路。
一般的にオシロスコープのプローブはオシロスコープの帯域（ＤＣから５００Ｍｈｚなどと表示/表現されている-3dbの帯域）の
４〜５倍を必要とします。 ３倍程度のプローブの帯域では入力信号のスピードが帯域の限界に近ずくに伴い３〜５％程度、
減衰または立ち上がりが遅くなって見えます。 帯域１００Ｍｈｚのオシロスコープに1００Mhzのプローブを接続し、１００Mhzのｽﾋﾟｰﾄﾞの信号を入力
しますと、約４０％*の大きな誤差を持って見えます。 逆に誤差が少ない状態の帯域(フラットラな帯域)はDCから２０Mhz、３０Mhz付近までです。
フラットな特性/帯域で観測するのがベストです。（*Rt= √１の２乗+1の２乗＝√２＝１．４１４）
最近はシステムバンドパス/ライズタイム（オシロにプローブを接続した場合のシステムとしての総合帯域/立上り時間）を表示する場合が
多くなっています。この場合はオシロ、プローブの単独のバンドパス/ライズタイムを検討する必要はありません。DC-500Mhzのバンドパスを持った
オシロに500Mhzのシステムバンドパスのプローブを使用すればDC-500Mhzのバンドパス（−３ｄB）がシステム的に保証されます。
しかし５００Mhzのサインウエーブや立ち上がりは約３０％減少、遅れて見えますので、高精度で観測しなければならない時は
入力信号の３倍から５倍のシステムバンドパスを持った計測システムが必要です。アナログ信号系の接続には、いつもー３ｄB点に注意が必要です。
● 最近は、プローブ自身の帯域が明示されなくなりましたので、出来るだけオシロに表示されている帯域用のプローブを接続してください。メーカは殆ど問ません。
100Mhzのオシロに3００Mhz用のプローブを接続しますと、波形の変化が大きく、帯域が150Mhzになったりして、思わぬ誤差が出る事もあります。
BP（Mhz）＝350/Rt（ｎS） のように表せます。
3.5nSの立上時間を持ったオシロの帯域は100Mhzとなります。 350Mhzの帯域を持ったオシロの自身の立上り時間は１ｎSとなります。
この場合、信号源のインピーダンス（抵抗値）が５０Ωの時と限定されています。
最近のデジタルオシロスコープではメーカにより若干数値が異なりますが、上記公式の”３５０”が”４５０”前後になっています。
*** 高周波、ハイスピード立ち上がり波形の計測 ***
高周波/立ち上がりが早くなるに従い、インピーダンス、キャパシタンス、耐圧など変化しますから注意が必要になります。
詳細につきましては、各メーカのプローブ資料/アプリケーション等でご確認ください。
■一般的にオシロ、プローブの帯域を確認する場合、高速/高周波信号源出力に貫通型５０Ωターミネタを付加して
プローブを接続します。アースリード線など付けるとL、C成分が増え、歪みが多くなります。
■立ち上がり時間や帯域は回路のR・Cの時定数（２．２RC）で決まりますから、１：１（例：1MΩ、20ｐF入力）の
プローブの帯域は自ずからDCから１０Mhz前後までとなります。
■１０：１（例：１０MΩ、８ｐF）プローブでもオシロと組合わせた帯域は最高500Mhz程度までとなります。
■FETを用いたプローブ（１MΩ、１．５ｐF、アンプ出力は５０Ω)では数Ghzへ帯域が伸びます。
オシロスコープに10:1の減衰比を持ったプローブを接続した場合、垂直軸の電圧感度を1/10に換算しなければなりません。
従来はこの10:1の換算を観測者が行っていました。
CRTやLCDの表示部分に電圧感度等表示されるようになるに従い、プローブを接続すれば電圧感度が自動的に
適正に変化するようになりました。この機能を持ったプローブがリードアウトプローブです。
10:1（100:1、1000:1）のリードアウトプローブが利用出来ます。BNC入力部分にリードアウトコーディングリングが付いています。
(下記の写真ご参照ください。)
最新の高級ﾃﾞｼﾞﾀﾙｵｼﾛｽｺｰﾌﾟでは、例えば、10:1のﾌﾟﾛｰﾌﾞを接続時、画面表示のVolt/Divは１/10に変化せず、
内部回路で１０倍にｹﾞｲﾝを上げ、自動補正されます。
**ｺｰﾃﾞｨﾝｸﾞﾘﾝｸﾞｰｾﾝｻの例** **リ-ドアウト表示例**
オシロスコープ、プローブ等電子回路は一般的に周波数帯域の表示に-３ｄB点（７０．７％）を用います。
これは電力では丁度半分になる点です。この点はカットオフ周波数と言う場合もあります。
５０Ω系回路で１ワットと２ワットを比較しますと１Wの場合、電圧が約７Vｒｍｓかかります、２Wの場合、１０Vｒｍｓとなります。
電力では1Wはと２Wの半分ですが、電圧では約７対１０となります。
この約3割減の電圧値をー３ｄB点と言います。（オフィスのコピー機にA4-A3の拡大縮小比に70とか14１と表示されていますが同じ理論です。）
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スペアナの入力は５０オーム（７５オームもあり）です。入力はDCではなくAC仕様になっています。 |
| * 正しい組み合わせで、電圧プローブのような補正は不要です。50Ω終端器が必要なアンプ方式などがります | ||||
| * 電流回路を切断せずに電線・ワイヤ等をクランプすることで、DCから高周波のAC/パルスも計測出来ます | ||||
| * 電流プローブの出力はオシロスコープ（又は、デジタルマルチメーター/DMM)へ繋ぎ計測します | ||||
| * 最新の電気・電子回路は、例えば電源回路に於いても、従来の50/60/400hzAC・サイン波よりも高周波 パルス波・変調波を多用しています。 まず、電流（電圧）波形等を確認することが必要です |
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| * 電流はグランド・アース基準ではなく、回路・電線に流れる量を測ります。 （一種のフローティング計測となります・・計測部やアースとの耐圧にはご注意ください） |
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| * 電流の流れる向き（+/-）で加算・減算（差動）が出来ます。 感度不足にはクランプするワイヤを2回巻付けると２倍に上がります。 DCが重乗して飽和する場合は、逆向きのDCが流れるワイヤを同時にクランプすればダイナミックレンジが改善されます。 +、-のワイヤを同時にクランプすれば、その差が出力されます。（２入力の差動プローブと同じ） |
| ■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に達する場合もあります。 信号源も同様に高インピーダンス*の場合が多く、入力はリード線が長く、プローブのケーブルも長くなります。 これらのため、経験ではプローブによりますが、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大きく変わる時があります。 また、周波数帯域内に於いても、振幅が上下する場合があります。 振幅が下がる時は、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の危険も生じる場合があります。パルス波で、上図の下の波形のような高周波ひずみ/リンギングが多い場合、 要注意です。 高電圧プローブ（差動も含む）はパルス計測に向いているとも言えます。最近はパルス回路とその計測が多くなって いますので幸いです。 *１０：１、１：１のプローブでも、入力信号回路/プローブ入力は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 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。 |