中古 レクロイ LeCroy オシロスコープ LT372

オシロスコープは、電気信号の電圧を縦軸、時間を横軸にとって波形として表示する計測器で、電子回路の評価や不具合解析で最も基本的な道具の一つである。マルチメータが実効値や平均値といった一つの数値を示すのに対し、立ち上がりの鈍り、リンギング、ノイズ、タイミングのずれといった時間的な振る舞いをそのまま見られる点に価値がある。
古くはブラウン管を用いたアナログ型が主流で、入力信号で電子ビームを上下に偏向させ、トリガを起点にのこぎり波で水平方向に掃引して軌跡を描いていた。現在はほとんどがデジタル型で、入力信号を減衰器と増幅器で適切なレベルに整えた後、A/D変換器で一定間隔にサンプリングして波形メモリに書き込み、プロセッサで処理して画面に表示する。デジタル型はトリガに関係なくメモリへ取り込み続け、トリガ成立時点で記録を確定させるため、トリガ以前の現象も観測できる。単発現象の捕捉、波形の保存、振幅や周期の自動測定も容易になった。反面、処理時間に起因する不感時間があり、アナログ型の輝度のような発生頻度の情報は得にくい。
性能を左右する主な指標は周波数帯域、サンプルレート、レコード長、垂直分解能である。周波数帯域は正弦波の振幅が約70.7%(-3dB)まで低下する周波数で定義されるため、振幅を正確に測るには対象信号の最高周波数成分の3〜5倍程度の帯域が目安になる。帯域と立ち上がり時間にはおおむね「立ち上がり時間=0.35〜0.45/帯域」の関係があり、帯域100MHzなら約3.5nsとなる。サンプルレートは観測したい周波数成分の5〜10倍以上が一般的な目安で、不足するとエイリアシングにより実在しない波形が表示されうる。取込時間はレコード長÷サンプルレートで決まるため、長時間を細かい時間分解能で記録したいほど長いメモリが必要になる。垂直分解能は8ビットが一般的で、12ビットのA/D変換器や平均化で実効分解能を高める機能を持つ機種もある。
実務ではプローブの選択も結果を大きく左右する。最も多用されるのは10:1の受動電圧プローブで、安価で堅牢だが、その入力容量が被測定回路の負荷になる。高速信号には入力容量の小さいアクティブプローブ、接地を基準としない2点間の電圧には差動プローブ、電流波形にはホール素子やコイルを用いた電流プローブを使う。入力インピーダンスは1MΩが標準で、上位機種では50Ωに切り替えられるが、50Ω入力の許容電圧は5Vrms程度と低く過大入力に注意を要する。また多くの機種では入力の接地側が保護接地につながっているため、商用電源系や浮いた電位の測定では差動プローブや絶縁入力の機器を使うのが安全である。DCゲイン確度は1〜3%程度で、精密な電圧測定はマルチメータに任せるのが基本である。
用途は、電源回路のリップルやスイッチング波形の確認、デジタル回路の信号品質とタイミング検証、モータ駆動などメカトロニクス機器の観測、I2CやSPI、CANといったシリアル通信のデコードによる組込みソフトのデバッグ、教育実験など幅広い。普及帯の卓上型は帯域が数十MHzから100MHz程度、2チャネル構成のものが多く、低速〜中速回路の評価や保守、教育用途に十分な性能を持つ。高速伝送の評価にはGHz級の上位機種や、繰り返し信号に限定して広帯域を得る等価時間サンプリング方式のサンプリングオシロスコープが使われる。