ローデ・シュワルツのオシロスコープ

オシロスコープは、電気信号の電圧レベルの時間変化を測定します。オシロスコープの画面はグラフィカルディスプレイとして用いられ、縦軸（Y）に電圧レベル、横軸（X）に時間が示されます。画面上の曲線（信号波形）は、電圧レベルの時間変化を表します。最新のデジタル・オシロスコープは、信号電圧をデジタイズして値の系列（サンプルと呼ばれる）を得ることで、デジタル信号処理を可能にしています。デジタル・オシロスコープでは、デジタイズされた波形に対して、振幅、周波数、立ち上がり時間、タイムインターバル、歪みなどのさまざまな特性を解析できます。

ほとんどのオシロスコープには複数のチャネルがあり、異なる信号を並列に処理できます。音声やその他の振動など、現在の信号強度を表す電気信号に変換可能な信号はすべて、オシロスコープで測定できます。

最新のデジタル・オシロスコープは、回路のトラブルシューティングや捕捉した信号の品質チェックなど、さまざまな測定やアプリケーションをサポートしています。例としては、デバッグやコンプライアンステストのためのシリアル・バス・トリガ／デコード（USB、イーサネットなど）、ジッタ測定、ボード線図プロット機能を使用した周波数応答解析、 パワーエレクトロニクス測定、ミックスド・シグナル・デザインのデジタル信号解析、EMI解析、 車載用レーダーのデバッグがあります。

帯域幅は、オシロスコープの最も重要な特性です。単位はHzであり、オシロスコープで正確に測定できる周波数の範囲を示します。技術的には、オシロスコープの帯域幅は、オシロスコープのフロント入力増幅器のアナログ帯域幅に対応しています。この増幅器はローパス特性を示します。帯域幅は、入力信号が3 dB（デシベル）減衰される周波数と定義されます。これは振幅が元の値の70.7 %まで減少することに対応します。すなわち、これ以上の周波数の信号をオシロスコープで正確に測定することはできません。

1. 方形のクロック信号など、正弦波以外の波形の場合、必要なオシロスコープの帯域幅は、デコードやデバッグの用途ではクロック信号の基本波周波数の3倍以上、コンプライアンステストの用途ではクロック信号の5倍以上です。

2. 非周期的信号の場合、「立ち上がり時間」t_r、すなわち信号の最も高速／急峻なエッジを考慮する必要があります。この場合、必要な最小オシロスコープ帯域幅f_BWは、f_BW = 0.5 / f_rによって近似されます。

サンプリングレートとは、デジタル・オシロスコープが1秒間に捕捉できるサンプル（不連続値）の数です。サンプリングレートは、収集した波形の水平分解能を決定します。すなわち、これによって信号の細部がどの程度記録されるかが決まります。サンプリングレートが低い場合、高速に変化する信号のすべての細部を測定することはできません。

オシロスコープのトリガ設定は、オシロスコープが信号の収集を開始するタイミングを決定します。オシロスコープトリガ機能を実現する基本的な方式は、入力信号をコンパレーター回路に供給することです。波形の電圧があらかじめ定義されたトリガ条件（しきい値レベルの超過など）を満たした場合、データ収集が開始されます。オシロスコープトリガ機能は、繰り返し信号を正弦波などの一定の波形として画面上に表示する役割も果たします。

デジタルトリガの場合、この処理はA/Dコンバーターの後ろで、デジタイズした後のデータに対して行われます。これにより、トリガジッタがきわめて小さくなり、トリガ機能を常にオシロスコープの帯域幅全体で使用できます。さらに、調整可能なトリガヒステリシスといった強力なトリガ機能も利用できます。

決定のための最も重要な要因は、測定する信号の周波数です。測定可能な最大周波数は、オシロスコープの帯域幅によって決まります。経験則として、測定する周波数の3倍から5倍の帯域幅が必要です。さらに、測定シナリオも適切なオシロスコープの判定に重要な役割を果たします。ローデ・シュワルツのオシロスコープポートフォリオには、汎用測定と特定の業界標準の両方に対応したソリューションが含まれています。具体的には次の種類があります。

• エントリーレベルのオシロスコープ。帯域幅は50 MHz～1 GHzで、教育用からプロフェッショナル用までの予算に対応し、包括的なアップデート機能を備えています。例：R&S®RTC1000。
• 汎用ベンチオシロスコープ。大容量メモリと、ボード線図プロットによる周波数応答解析などのスマート解析オプションを備えています。例：R&S®RTB2000。
• ハイパフォーマンス・オシロスコープ。帯域幅は最大16 GHzで、リアルタイムのディエンベディング、高速な更新速度、低ノイズ、独自の高性能デジタルトリガといった特長を備えています。例：R&S®RTP。