測定された振幅が実際の値より小さいのはなぜですか?

小さなテストを試してください。を使用してください100MHzオシロスコープ100MHz、3.3Vの振幅波形を測定します。測定された振幅は正確ではありません。この問題は、次の帯域幅に関するものです。オシロスコープ.

帯域幅とは何ですか?

帯域幅はオシロスコープにとって重要なパラメータですが、帯域幅とは何ですか? 帯域幅は、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決定します。具体的には、オシロスコープの帯域幅は、オシロスコープで測定した正弦波の振幅が真の正弦波信号の振幅 3dB (つまり、真の信号振幅の 70.7%) 以上である場合の最高周波数になります。{{3 とも呼ばれます) }}dB カットオフ周波数ポイント。信号周波数が増加すると、オシロスコープが信号レベルを正確に表示する能力が低下します。

測定された正弦波周波数がオシロスコープの帯域幅と等しい場合（オシロスコープのアンプはガウス応答用）、測定誤差は約 30 パーセントであることがわかります。測定誤差を 3% にする必要がある場合、測定信号の周波数はオシロスコープの帯域幅よりもはるかに低くなければなりません。たとえば、100MHz オシロスコープを使用して 100MHz、1Vpp、正弦波信号を測定すると、測定値は 100MHz、0.707Vpp、正弦波波形になります。ほとんどの波形は正弦波よりもはるかに複雑であり、より高い周波数が含まれるため、これは正弦波の場合にのみ当てはまります。したがって、一定の測定精度を達成するために、一般に標準の 5 倍と呼ばれるオシロスコープの慣習法を使用します。

オシロスコープの必要な帯域幅=測定信号の最高周波数 * 5

2. 帯域幅を正しく選択します

波形内の複雑な信号は、さまざまな高調波正弦波信号によって形成され、これらの高調波の帯域幅は非常に広い場合があります。帯域幅が十分に高くないと、高調波成分が効果的に増幅されず（ブロックまたは減衰され）、振幅歪み、エッジ損失、詳細データの損失などが発生する可能性があります。ベルやトーンなどの信号特性が低下します。基準値はありません。

したがって、異なる周波数信号の測定では、正しい帯域幅が非常に重要です。 27MHz 水晶の測定など、高周波信号を測定する場合は、全帯域幅測定を使用する必要があります。

帯域幅制限が有効になっている場合、つまり帯域幅制限が 20MHz に設定されている場合、水晶波形が歪み、測定値が無効になります。低周波信号を測定する場合、帯域幅制限を設定して高周波信号干渉フィルターを有効にする必要があります。これにより、信号がより鮮明に表示されます。

3. 帯域幅と立ち上がり時間

帯域幅に関しては、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 パーセントから 90 パーセントに変化する時間として定義されます。

オシロスコープの帯域幅は、信号の最小立ち上がり時間を直接示すことができます。オシロスコープシステムの立ち上がり時間は、指定された帯域幅から評価できます。次の公式を使用して計算できます: RT (立ち上がり時間)=0.35 / BW (帯域幅) (1GHz 未満のオシロスコープ)。

ここで、0.35 はオシロスコープの帯域幅と立ち上がり時間の間のスケール係数です (1 次ガウスモデルでは 10 パーセント -90 パーセントの立ち上がり時間)。上式によれば、オシロスコープの帯域幅が200MHzの場合、RT=1.75ns、つまり観測可能な最小立ち上がり時間を計算できます。