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簡単な実験をしてみましょう。100 MHz のオシロスコープで100 MHz・振幅3.3V の波形を測定すると、測定した振幅は正確ではありません。これはオシロスコープの帯域幅に関わる問題です。
帯域幅とは？
帯域幅はオシロスコープの最も重要なパラメータの一つです。帯域幅とは、オシロスコープのアナログ・フロントエンドのアナログ帯域幅を指し、オシロスコープの信号測定能力を直接左右します。具体的には、オシロスコープで測定した正弦波の振幅が、実際の正弦波信号の振幅から3dB低下（実際の振幅の70.7%）するまでの最高周波数のことで、-3dBカットオフ周波数とも呼ばれます。信号の周波数が高くなるほど、オシロスコープが信号レベルを正確に表示する能力は低下します。
測定する正弦波の周波数がオシロスコープの帯域幅と等しい場合（アンプがガウス応答の場合）、測定誤差は約30%になります。測定誤差を3%に抑えるには、測定信号の周波数をオシロスコープの帯域幅より十分に低くする必要があります。例えば、100 MHzのオシロスコープで100 MHz・1Vppの正弦波を測定すると、測定結果は100 MHz・0.707Vppの正弦波になります。これは正弦波の場合で、実際の波形の多くは正弦波より複雑で、より高い周波数成分を含みます。そのため、一定の測定精度を確保するために、一般に「5倍ルール」と呼ばれる経験則が用いられます。
必要なオシロスコープの帯域幅 = 測定信号の最高周波数 × 5
2. 帯域幅を正しく選ぶ
複雑な波形は、さまざまな高調波の正弦波信号で構成されており、その帯域は非常に広い場合があります。帯域幅が不足すると高調波成分が十分に増幅されず（遮断・減衰され）、振幅のひずみ、エッジのなまり、細部データの欠落などが生じ、リンギングなどの信号特性も参考になりません。
そのため、周波数の異なる信号を測定する際は、適切な帯域幅の設定が非常に重要です。27 MHzの水晶発振などの高周波信号を測定するときは、全帯域で測定してください。
帯域制限を有効にして20 MHzに設定すると、水晶発振の波形がひずみ、測定の意味がなくなります。一方、低周波信号を測定するときは帯域制限を有効にして高周波ノイズを除去すると、信号をより鮮明に表示できます。
3. 帯域幅と立ち上がり時間
帯域幅を考える上で、立ち上がり時間は無視できません。立ち上がり時間は通常、信号振幅が最大定常値の10%から90%に変化するまでの時間と定義されます。
オシロスコープの帯域幅から、観測できる信号の最小立ち上がり時間がわかります。オシロスコープ・システムの立ち上がり時間は、規定の帯域幅から次の式で求められます：RT（立ち上がり時間）= 0.35 / BW（帯域幅）（1 GHz未満のオシロスコープの場合）。
ここで0.35は、帯域幅と立ち上がり時間の換算係数です（1次ガウス・モデルにおける10%～90%立ち上がり時間）。この式から、帯域幅200 MHzのオシロスコープでは RT = 1.75ns となり、これが観測できる最小の立ち上がり時間です。
