オシロスコープ関連用語紹介（上）

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この投稿は最終的に、2020年5月8日15時07分にマイコシン計器－小麦によって編集されました。最初に書いておくと、新しいものを学ぶときには、いつも多くの新しい専門用語が出てきます。新しいことを学ぶ前に、まず関連する専門用語を大まかに理解しておくと、学習の効率が上がり、関連記事を読んでも混乱することがありません。学習用オシロスコープも同じです。ここから、オシロスコープのよく使われる用語をいくつかご紹介します。用語の説明は実際には非常に困難で、本来の目的はこの分野を知らない初心者がすぐに入門できるようにすることなのに、用語の説明自体にさまざまな用語が含まれており、学習者を悩ませてしまいます。本稿では、オシロスコープの性能に関する用語を説明する際、できるだけ簡潔かつ分かりやすくし、オシロスコープを初めて学ぶ人が大まかな理解ができるようにし、新人がこれらの用語を素早く習得できるようにしています。 オシロスコープの波形に関する用語では、時空間的に周期的なものを波と呼び、波動とは時間と空間の両方における周期的な運動である。例えば、音波、水波、脳波、電磁波などです。オシロスコープが測定するのは電圧の変動です。波の周期とは、波が何回も繰り返されるうちの1回にかかる時間のことです。波形とは、波の画像的表現モデルです。電圧波形は、電圧（Y軸）が時間（X軸）に伴ってどのように変化するかを示しています。 この波形から、この信号に関する多くの情報を得ることができます。波形の高さの変化から、電圧の変化がわかります。波形のある区間に直線が現れたら、その時間帯に電圧に変化がなかったことがわかります。一直線の斜線は、電圧の上昇または下降の速度が安定していること（電圧加速度が0）を示します。そして、波形上の鋭角は電圧の急変を意味する。以下は、よく見られる電圧波形図と一般的な波形の出所です。一般的な電圧波形の図　一般的な波形の種類　オシロスコープで観測される波形のほとんどは、以下のいくつかのカテゴリーに分類することができます：
l 正弦波
l 方波および矩形波
l 鋸歯波および三角波
l パルス正弦波
正弦波は基本的な波形であり、私たちの家の壁にあるコンセントから出力される電圧波形も正弦波です。また、信号発生器のオッシレーターによって生成されるテスト信号も通常は正弦波です。ほとんどの交流電源は正弦波を生成します。減衰振動波形とは、振動する回路において、電圧が時間の経過とともに徐々に弱まっていく特別な状況です。 方形波と矩形波：矩形波はもう一つの一般的な波形です。簡単に言うと、矩形波とは直流電圧が規則的に断続的にオンとオフを繰り返すものです。これはアンプをテストするための標準波形で、高品質なアンプほど方形波の歪みが少なくなります。テレビ、ラジオ、コンピュータの回路では、タイミング信号として方形波がよく使用されます。矩形波は方形波に似ており、方形波の正負のパルス幅は同じですが、矩形波の場合は任意に設定できます。これはデジタル回路の測定において特に重要です。 サイン波と三角波：サイン波と三角波は、アナログオシロスコープの水平スキャンやテレビのグリッドスキャンなど、電圧を線形的に制御するために設計された回路によって生成される。 これらの波の電圧は一定の速度で変化する。 エッジとパルス：電圧の瞬間的な変化によって波形にエッジが生じ、電圧が低い値から高い値へ変化すると上昇エッジが、例えば電源スイッチを入れるときのように、電圧が高い値から低い値へ変化すると下降エッジが生じます。これは電源スイッチを切るときのような場合です。そして、全体を開いてからしばらくして閉じるという動作によって、パルスが生成される。それはコンピュータ回路の伝送におけるある情報を表している可能性もあれば、回路内の故障や欠陥である可能性もあります。連続した一列のパルスのことをパルスシーケンスといい、コンピュータのデジタル部品はパルスを使って互いに通信します。 パルスはX線や通信機器においてもよく見られます。 オシロスコープの一般的な波形測定項目　周期と周波数：信号が繰り返される場合、それには周波数が存在します。 周波数はヘルツ（Hz）を単位とし、1秒間に信号が何回繰り返されるかを表します。繰り返し性を持つ信号には周期があり、それは信号が何度も繰り返される過程のうち、1回あたりにかかる時間を指す。したがって、周期と周波数は互いに逆数の関係にある。下の例は正弦波で、その周波数は3Hz、周期は1/3秒です。 電圧：電圧とは、回路内の2点間の電位または信号の強度を指します。一般的にはそのうちの1点が接地点（0V）ですが、必ずしもそうとは限りません。波形の最大ピーク値から最小ピーク値までの電圧を測定することを、ピークツーピーク電圧と呼びます。振幅とは、通常、接地点から測定される信号の最大電圧を指します。下の例に示されている波形の振幅は1Vで、ピークトゥピーク電圧は2Vです。 位相：正弦波を観察することで、位相の概念をよく説明することができる。円は360°を持ち、正弦波の電圧は周期的に変動する。ですから、正弦波の周期も360°になり得ます。上図の通りです。波形の周期がどれだけ進んだかを表現したいときは、正弦波の位相角を度で表すことができます。位相遷移は、類似した2つの信号間のタイミング差を表します。下図のように、電圧の波形と電流の波形の位相は90°であり、これは2つの波形が周期内で同じ点に到達する距離が周期の1/4（360°/4=90°）だからである。位相遷移は電子デバイスにおいて非常に一般的です。