オシロスコープ用プローブの校正 過渡特性(トランジェントレスポンス) |
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プローブを10:1(100:1,1000:1も同様)でお使いになる場合、まずオシロスコープの入力キャパシタンスに | ||||||||||||||||||||||||||||||||
プローブのキャパシタンスを補正させる必要があります。(1:1の場合は調整は不要です) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
* 電流プローブに関する計測上のヒント等添付(最下段) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
校正の仕方 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1: オシロスコープの垂直電圧感度はDC入力、0.1V、水平時間軸は0.5ms付近に設定します。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
2: オシロスコープの入力コネクタ(BNC)にプローブを接続します。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
3: プローブの先端の針の部分をオシロスコープのCAL(キャリブレータ:校正器)信号出力に接続(接触)します。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
4: プローブのヘッドにあるx1、x10切り替えスイッチをx10(10:1)にします。垂直感度を見易い様に再調整します。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
5: CAL信号の矩形波/スクエアウエ-ブが下記の図と同様に表示されるように | ||||||||||||||||||||||||||||||||
プローブのヘッドにあるトリマー*(半固定キャパシタのツマミ)を付属のプラスチック製ドライバーで調整します。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
*プローブのBNCコネクタ側の整合ボックスにある高周波用トリマーで調整を必要とする場合があります。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
6: 垂直の振幅表示がCAL信号とプローブの10:1の関係になっていることを確認します。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
7: 以上で完了です。 DCから所定の周波数**まで計測できます。フラットな特性は表示帯域の1/5程度となります。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
** -3dBポイント(約70%電圧減衰値、電力値では1/2)をそのプローブの周波数帯域(特性)としています。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
オシロスコープを替えた場合、同一タイプのオシロスコープでも若干容量が違いますので、同様に校正・調整します。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
引っ張ったり、投げたり、ゆすったりしますと、断線、接触不良など起きますので、丁寧に取扱って下さい。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
校正(入力容量の補正)が合わないと主に波形の立ち上がりの部分が丸くなったり、尖ったりします。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
周波数により、振幅・位相が変化する為、正しい計測が出来ません。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
【立ち上がり時間の誤差図】 オシロ(プローブを含む)の立ち上がり時間と、入力波形の立ち 上がり時間の関係を示します。 1)同じ立ち上がり時間(1:1)では40%も誤差が出ます。 2)2%の誤差で測る場合は5倍(5:1)の立ち上がりを持ったオシロが 必要です。 3)上の帯域の図で示しました様に精度良く計測するには 5倍以上の帯域・立ち上がりのオシロ(プローブを 含む)が必要です。 |
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【デレーティングカーブ】 オシロプローブには、最大入 力電圧(耐圧)が規定され ています。 一般的にDCやAC電圧 (600Vdc+peakACなど)で表 示されています。 入力周波数によって、この最 大入力電圧は減少します。 これをデレーティングカーブと 言います。 (図 2.5KV耐圧の例) |
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リードアウト付きプローブ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
プローブの減衰比10:1,100:1等を自動的に検知してVolt/divスケールを自動調整する機能が付いた コーディング付きプローブです。 オシロのBNC入力コネクタ(またはその付近に)にCoding Ringなど 付いている場合に機能します。 |
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システムバンドパス/System bandpass(band width) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
最近はシステムパンドパスで表示されるようになりましたので、100Mhzのプローブは プローブ先端からオシロまで含めて100Mhz帯域が保証されます。 |
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公称100Mhzのプローブを500Mhzのオシロに使用すれば総合的に100Mhzオシロシステムになる場合と、 200Mhzや300Mhzなど予想外のシステムになる場合もありますのでご注意下さい。 最適な計測システムの構築には、100Mhzオシロには100Mhzプローブ、500Mhzオシロには500Mhzプローブのような組み合わ せで使用します。 オシロとプローブの帯域が、あまりかけ離れた特性のもどうしの接続は行わない方が無難です。 |
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過渡特性/トランジェントレスポンス/Transient response | ||||||||||||||||||||||||||||||||
上記、校正の欄で方形波によるプローブとオシロの 入力整合の仕方を記載しましたが、 回路・伝送系の周波数応答特性は方形波/矩形波の パルスを入力して出力を見れば判ります。 また、正弦波(サインウエーブ)を低周波から高周波 まで切り替えて入力/出力を比較して特性を見る方法 も一般的に行われます。 パルス(立ち上がりの速い、きれいなリーディング エッジ、 フラットトップのパルス)を入力して、 回路・伝送系出力波形から低周波帯域の歪・ゲイン 変動や中間の帯域あるいは、高周波帯域の歪・利得 減衰 変動を読み取ることが出来ます。 繰り返しは遅くても、立ち上がりの速いパルスは高周 波成分を持っている為、サイン波を入力しなくても、 Tr=0.35/BWの公式から周波数特性が判ります。 伝送系特性観測用のTDR(Time Domain Reflectometer) スコープはこれを応用したものです。 |
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■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。 |
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■ 電流プローブ(クランプ型)について 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。
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▲ プローブトップ 2011-9up 2014-4-rev |