オシロスコープは電気信号の電圧を測定し、その結果を波形としてグラフで表示します。しかし、オシロスコープはさまざまな用途に使用でき、その用途の一つに周波数の測定があります。では、オシロスコープはどのようにして周波数を測定するのでしょうか？簡単な方法もありますし、少し複雑な方法もあります。
ほとんどの最新のデジタル・オシロスコープ では、その計算が自動で行われるため、電圧を測定しながら周波数の読み取りも可能です。ボタンを数回押すだけで、測定中の信号の周波数や標準偏差、平均周波数などの統計情報を表示することができます。しかし、そういった機能を使用せずに周波数を測定する方法も存在します。
オシロスコープを使った周波数の求め方と計算式
オシロスコープの水平スケールを使えば、時間と周波数を簡単に測定することができます。周波数測定の精度を確保したい場合は、オシロスコープの表示画面上で信号領域を拡大すると良いでしょう。波形を大きく表示することで、より簡単に波形を読み取ることができます。
まず、オシロスコープの水平スケールを使用して時間を測定し、波形が中心の水平十字線を横切る端から端までの水平目盛りの数を数えます。その後、水平目盛りの数に時間/目盛りの値を掛けて信号の周期を求めます。これがわかれば、次に周波数の計算を行います。計算式は、1を周期で割るというものです。数学的には、周波数 = 1 / 周期 と表すことができます。
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デジタル・オシロスコープと自動計測
前述のように、ほとんどの高品質なデジタル・オシロスコープは自動で測定を行うため、計算する必要はありません。Tektronixのオシロスコープでは、ディスプレイ上の「測定」バッジの下に時間測定を見つけることができます。これにより、信号の変化に応じて周波数の正確なリアルタイムの読み取りが可能になります。
また、統計データにもアクセスできます。これにより、周波数の標準偏差、平均、最大値、最小値を確認することができ、信号の反応をより詳しく把握することができます。
オシロスコープで周波数を測定する方法
オシロスコープで周波数を測定する手順は、以下の通りです。
- 信号を接続する：オシロスコープの入力プローブを測定したい信号源に接続します。
- オシロスコープを設定する：オシロスコープの電源を入れ、設定を調整します。時間/目盛り（水平スケール）を信号の周波数範囲に適した値に設定します。
- ACカップリングを選択する：正確な周波数測定のために、使用しているチャンネルでACカップリングを選択します。これにより、信号のDCオフセットが除去されます。
- オシロスコープをトリガする：トリガ・モードを「オート」または「ノーマル」に設定し、波形を画面上で安定させるためにトリガ・レベルを調整します。
- 周波数を測定する：画面に表示される波形のサイクル数を数えます。この値が周波数となります。