レコード長：オシロスコープ選びでもう一つ確認したいポイント

A. Two オシロスコープに関するよくある誤解：

1. サンプルレートばかりに注目し、レコード長を見落とす

オシロスコープを選ぶとき、サンプルレートばかりに注目し、4Gか5Gかで迷う方が多くいます。しかし、実際のサンプルレートはレコード長に左右されます。レコード長が2.5Kしかなければ、仕様上は対応していても4Gのサンプルレートには決して届きません。

2. 公称サンプルレートと実際のサンプルレート

ほとんどのオシロスコープ・メーカーは「4 GSa/s」のようなサンプルレートをラベルに印刷して本体に貼っています。しかし公称サンプルレートは、その機種が到達できる最高のサンプルレートであり、実際に動作しているサンプルレートではありません。最高サンプルレートを維持できるのはごく短い時間だけです。実際のサンプルレートを表示しない機種もあり、常に最高サンプルレートで動作しているとエンジニアに誤解させています。

B. パラメータの説明

オシロスコープの基本公式：レコード長 = サンプルレート × 波形の時間

電池の公式と同じ考え方です：電池容量 = 消費率 × 使用時間

電池容量が一定なら、使用時間を延ばすには消費率を下げる必要があります。

同様に、波形の時間を長くすると、サンプルレートを下げざるを得ません。

結論：波形観測では、帯域幅が足りていれば、最も重要なパラメータは実際のサンプルレートです。実際のサンプルレートはレコード長で決まります。レコード長ごとの実サンプルレートと時間軸スケールの関係を見てみましょう。

表から、波形の時間が長くなるとサンプルレートが下がることがわかります。

C. 大容量レコード長の価値

1. 異常の検出

特徴のはっきりした異常信号なら、どのオシロスコープでも簡単にトリガできます。しかし、それがどのくらいの頻度で発生するのか、規則的に現れるのかは、大容量のレコード長がなければわかりません。

2. データの収集

レコード長が大きいほど、取り込める元データも多くなり、測定のサンプル点も増えます。512Mポイントの波形と1Mポイントの波形では、測定結果が大きく異なります。

D. 最近の市場における一般的なオシロスコープのレコード長

現在の市場では、帯域1 GHz未満のオシロスコープのレコード長は小さい傾向にあります。特に有名ブランドのオシロスコープは旧来のアーキテクチャのままで、本体で大量のデータを処理できません。簡単な比較表を示します：

T社の3000シリーズはチャンネルあたり10M、4000シリーズは20Mのレコード長を備えていますが、対応するスケールを選んでも、情報量が多すぎて動作が止まったり固まったりすることがあります。

K社の製品は動作の滑らかさに優れていますが、レコード長は最大4Mです。

OWON XDS3102A は40Mの大容量レコード長を備え、高いサンプルレートを確保しながら滑らかに動作します。

E. 大容量レコード長を実現する難しさ

レコード長のメモリは、PCのハードディスクを交換するように簡単に増やせるのでしょうか。

そうではありません。レコード長が増えると、処理すべきデータが一気に増えます。波形の再構成、トリガ、デコード、測定を行いながら、滑らかな動作も保たなければなりません。高負荷による発熱への対策も必要です。これらを考慮しなければ操作性は大きく低下します。オートセットに3秒、パラメータ測定に5秒待たされるようでは、大容量レコード長の意味があるでしょうか。

F. まとめ

他のオシロスコープ・メーカーが語らないポイント：

・波形の時間が長くなるほど、実際のサンプルレートは下がります。公称サンプルレートは最高値であり、実際のサンプルレートはレコード長と時間軸スケールで決まります。

・帯域1 GHz未満の多くのオシロスコープでは、最高サンプルレートを維持できるのは波形の時間が2ms、場合によっては1ms以内のときだけです。

大容量レコード長オシロスコープの利点：

・最高サンプルレートを一瞬ではなく、より長い時間維持できます。

・代表的な信号だけを取り込むのではなく、大量のデータに基づいて波形を解析できます。