2025.02.26
オシロスコープの平均モードと高解像度モードを正しく慎重に使用する方法
デジタルオシロスコープは、一般的なアプリケーションや特殊なアプリケーションのニーズを満たすために、多くの取得モードを提供しています。これらの取得モードには、サンプルモード、平均モード、ピーク検出モードなどがあります。中級および上級のデジタルオシロスコープ(GW InstekブランドのGDS-3000Aシリーズ オシロスコープなど)には、平均モードを補強する高解像度モードが搭載されています。
平均および高解像度の取得モードを有効活用するには?
平均モードと高解像度モード(奇数番目の測定結果と偶数番目の測定結果を平均化して解像度を上げることができます)を使用すると、ランダムノイズが除去され、測定解像度が向上します。したがって、ユーザーは上記のアプリケーション要件がある場合、これらの2つの取得モードを有効活用できます。
ただし、高解像度モードと平均モードのアプリケーションの違いは何ですか?(以下のサンプリング図を参照してください)
主な違いは、平均モードが連続的で反復的で安定した信号に適していることです。平均回数を選択して、複数のサンプリング平均を実行できます。平均回数を多く選択するほど、波形の更新速度は遅くなります。上記の制約から、平均モードはシングルショットには適していません。ショットは1つしかなく、次のショットを平均化に使用できないためです。高解像度モードでは波形を平均化するため、シングルショットや不安定な信号でも平均化できます。
アナログ-デジタルコンバータ(A/D)は、オシロスコープの中速(ms/us div)および低速タイムベース範囲(ロールモード)で減速する必要があります。そうしないと、部分的な波形を変換した後に波形メモリが使い果たされてしまいます。ピーク検出モードと高解像度モードは、デジタルオシロスコープの特性を利用して、中速および低速タイムベース範囲で減速し、サンプリング間隔で減速することなく、ピーク値(最大値または最小値を予約)をチェックするか、サンプリングポイントで平均化します。
したがって、これらの2つのモードは、中速および低速タイムベース範囲でのみ有効です。ほとんどのデジタルオシロスコープのこれら2つのモードは、サンプリングレートが200MS/sを超えると機能しなくなるため、注意して使用する必要があります。テストレポートがノイズを評価するためのものである場合は、平均モードや高解像度モードに惑わされないでください。
図1:平均モードの計算方法の概略図
図2:高解像度モードの計算方法の概略図
参考までに、次の3つの比較図を示します。
1.測定解像度の比較:高解像度モードでは、測定解像度に小数点が1つ多くなります。
図3:サンプルモードの波形と測定結果
2.波形がトリガーされていない場合の測定比較: 平均モードを選択した場合、波形が歪み、測定結果は参照用に無効になります。
図4:高解像度モードの波形と測定結果
図5:サンプルモードがトリガー条件を満たしておらず、波形が不安定になっています。
図6:高解像度モードではトリガー条件が満たされず、波形が不安定になります。
図7:平均モードはトリガー条件を満たさず、不安定な波形を平均化し、間違った結果が表示されます。
シングルショットノイズ信号の比較をテスト
図8:サンプルモードでのシングル ショット ノイズの波形。
図9:高解像度モードでの平均シングルショットノイズの結果
1回限りの波形平均化。波形更新の影響を受けにくいが、サンプリングモードよりは遅い。 | 複数の波形の平均化。平均回数が増えるほど、波形の更新速度が遅くなります。 | |
平均的なシングルショットや不安定な信号に最適 | 繰り返し信号や安定した信号の平均化に適しています | |
中速および低速タイムベース範囲のみ適用可能 | 時間基準範囲の制限なし |
上記の説明は、ユーザーがこれらの取得モードを有効に活用し、テストおよび測定タスクを完了するために慎重に使用できるようにすることを目的としています。
※弊社ではGDS-3000Aシリーズを販売しておりません。