中古 アドバンテスト/ADC Advantest ユニバーサルカウンタ TR5822

ユニバーサルカウンタは、周波数や周期に加え、2チャネル入力を使った時間間隔(時間差)、周波数比、パルス幅、デューティ比、積算カウント(トータライズ)など、時間に関わる複数のパラメータを1台で測れる電子計数式の測定器である。周波数測定が主体の周波数カウンタや、マイクロ波帯専用のマイクロ波カウンタと比べ、時間パラメータの測定機能が充実している点が特徴である。一般的な構成では時間測定用のA・B入力と高周波用のC入力を備え、A・B入力は直流から100MHz程度〜数百MHz、C入力はプリスケーラ(分周器)を介して1GHz〜数GHz程度を受け持つ機種が多い。
基本構成は入力部、基準クロック(タイムベース)、信号ゲート、ゲート制御部、計数部からなる。入力部は増幅器と比較器(シュミットトリガなど)で任意の波形を一定振幅のパルス列に整形する。タイムベースは通常10MHzの水晶発振器で、これを分周して正確なゲート時間を作る。直接計数方式では、ゲートが開いている間の入力パルスを数え、カウント数をゲート時間で割って周波数とする。構成は簡単だが、入力とゲートが同期しないため±1カウントの量子化誤差が残り、ゲート1秒なら分解能は1Hzに固定される。低い周波数ほど有効桁数が減り、10秒ゲートでも0.1Hzにとどまる。
そこで入力とクロックの役割を入れ替え、入力信号(またはその分周波)の周期を基準クロックで計数し、その逆数を演算して周波数を表示するのがレシプロカル方式である。ゲートの開閉を入力信号に同期させるため、測定時間が一定なら入力周波数によらずほぼ一定の有効桁数(例えば8桁程度)が得られる。多くの機種は低周波でレシプロカル、高周波で直接計数と自動的に切り替える。10MHzクロックをそのまま数える場合の時間分解能は100nsだが、ゲート両端の端数時間を補間器で測る補間方式により1ns前後、近年の高性能機では数十〜100ps程度まで分解能が高められている。
主な誤差要因は、±1カウント誤差、トリガ誤差、基準クロック誤差の三つである。トリガ誤差は入力に重なった雑音でトリガ点が揺らぐもので、立上りが緩やかな低周波信号ほど大きい。対策として入力ローパスフィルタの使用、ヒステリシスやトリガレベル、スロープ、AC/DC結合、入力インピーダンス(1MΩ/50Ω)の適切な設定が重要になる。基準クロック誤差は確度に直結し、内蔵水晶の安定度は10のマイナス8乗程度が一般的で、10MHzに対して0.1Hzの誤差に相当する。より高い確度が必要なら内部クロックを校正するか、外部基準入力に原子周波数標準などの10MHz信号を接続する。分解能と確度は別物で、表示桁数が多くても確度はタイムベースで決まる点に注意したい。
用途は、水晶振動子や発振器の周波数調整・検査、無線機の送信周波数確認、PLLやクロック回路の評価、デジタル回路の伝搬遅延やパルス幅の測定、回転計やエンコーダなど周波数出力型センサの読み取り、イベント数の積算など幅広い。GPIBやLAN、USBなどの通信インタフェースを持つ機種は、ラックに組み込んで自動試験システムの一部として使われることも多く、背面に入力端子を備える機種もある。中古機を選ぶ際は、入力周波数範囲、C入力の有無、時間間隔分解能、タイムベースの種類と校正状態を確認するとよい。