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オシロスコープで取り込んだ波形が画面の2目盛り分に収まっていれば十分だと考え、波形を画面いっぱいに拡大する必要はないと思っているエンジニアもいます。しかし、それは誤りです。波形を画面いっぱいに表示すべき理由を見ていきましょう。
2目盛り表示と全画面表示の違いは、波形が「引き伸ばされる」ことです。これにより垂直軸スケールの値が変わり、垂直方向の測定確度に影響します。ここで特に重要になるのが、8ビット ADC と垂直測定の関係です。
定規に例えると、1m の定規で1.6cm の物を測ると結果は2cm になりますが、10cm の定規なら1.6cm と測れます。つまり、測定の単位が細かいほど正確になるということです。
では、垂直軸スケールの変化は測定確度にどう影響するのでしょうか。
1. 垂直分解能の影響
市販の一般的なデジタル・オシロスコープは8ビット ADC を搭載しています。
波形は「0」と「1」の256段階で再構成されます。垂直方向のフルスケールを8目盛り、
量子化レベルを256とすると、
垂直軸スケールが500mV/div のとき、垂直方向の分解能は (500mV ×
8)/256 = 15.625mV です。同じ信号で垂直軸スケールを
50mV/div に切り替えると、(50mV × 8)/256 = 1.5625mV となり、垂直分解能は
1.5625mV.
正確に測定するためのポイント：
測定信号が画面の約6目盛り分を占めるようにします。例えばピーク・ツー・ピーク7Vpp の正弦波を測定する場合、垂直軸スケールは2V/div や5V/div ではなく1V/div に設定します。電圧分解能も関係し、1V/div のときの分解能は 1V/25 = 40mV、10V/div のときは 10V/25 = 400mV です。1V/div のほうが分解能が高く、より正確な値が得られることがわかります。
これが、OWON が 12ビット・14ビット・オシロスコープを製造している理由でもあります。 高い垂直分解能を持つオシロスコープを使えば、信号の再構成による誤差を心配する必要はありません。12ビットの XDS オシロスコープは8ビット機の16倍の分解能で、「0」と「1」の4096段階で波形を再構成します。さらに 14ビット分解能の XDS2000 シリーズ では16384段階で波形を再構成します。波形がより鮮明に見えるだけでなく、測定値の確度も保たれます。お客様のニーズに最適な製品を提供すること、それが OWON の取り組みです。
