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電子回路において、前段回路(または信号源)の出力信号を後段回路(または負荷)に送ることを結合と呼ぶ。結合作用とは、ある回路のエネルギーを他の回路へ送信(または変換)することです。 オシロスコープには2種類のカップリング設定があります。1つはチャンネルのカップリング方式で、もう1つはトリガーのカップリング方式です。今日は、これら2つのカップリング設定の機能と違いについて詳しく説明していきます。 まずオシロスコープのチャネルのカップリング方式について説明します。通常、オシロスコープのチャネルメニューを開くと、直流カップリング、交流カップリング、グラウンドという3つのチャネルカップリング方式の設定が表示されます。オシロスコープには、周波数1KHz、振幅100V、バイアス50Vの正弦波信号を入力します(つまり、この信号には50Vの直流成分が含まれています)。 直流結合はDCカップリングとも呼ばれ、このオプションを選択すると、信号は配線を通じて直接フロントエンドアンプに送られます。測定対象の信号に含まれる直流成分と交流成分の両方が通過でき、0Hzまでの波形でかつ大きなDCオフセットがないものを確認するのに利用できます。この時の信号の表示は図の通りです。交流結合はAC結合とも呼ばれ、このオプションを選択すると、信号はコンデンサを介してフロントエンドアンプに結合されます。測定対象の信号の直流成分は遮断され、交流成分のみが通過できるため、大きな直流オフセットを持つ波形を確認するのに利用できます。この時の信号の表示は図の通りです。信号がゼロ点(左側の黄色い五角形の中に「1」と書かれているのがゼロ点)から下に移動しているのがわかります。上の図ではゼロ点が波形の下側にありましたが、今は信号の直流成分が除去されたため、ゼロ点は波形の中央に位置しています。オシロスコープの垂直分解能は20V/divで、信号を2.5段下げると、ちょうど50Vになります。 結合方式がグラウンドの場合、内部入力をグラウンドに接続し、外部入力を切断することを意味します。この時の信号の表示は図の通りです。グラウンド結合の役割は、外部からの切断が困難な場合や外部ノイズが大きい場合に、ゼロ点を正確に見つけるのを助けることです。 チャネル結合とは、オシロスコープのフロントエンドアンプへの信号のエネルギー供給を制御するための方法です。トリガー結合とは、オシロスコープのトリガー回路へ信号のエネルギー供給方法を制御するためのものです。 一般的なトリガー結合には、直流、交流、高周波抑制、低周波抑制、ノイズ抑制がある。チャネル結合に類似して、直流結合を選択すると、直流成分と交流成分の両方がトリガーを通過できます。交流結合を選択すると、オシロスコープはトリガ信号の直流成分を除去します。高周波抑制はトリガ信号内の50KHzを超える信号を抑圧し、低周波抑制は50KHz未満の信号を抑圧します。一方、ノイズ抑制は、低感度の直流結合を用いてトリガ信号内の高周波ノイズを抑圧するものです。 次の信号を見てみましょう。この信号はACカップリングが採用されており、トリガーレベルが波形を超えても、信号は依然としてスキャン同期が可能です。この信号は2Vの方形波であり、その中に1Vの直流成分が含まれているからです。したがって、結合方式が交流の場合、信号は実際に1V下がるはずであり、そのためトリガーレベルが-500mVでもトリガーされ続ける。 次に、下の信号を見てみましょう。この信号では低周波抑制が適用されており、トリガーレベルは信号範囲内にあるものの、トリガー信号の中で50KHz未満の成分が抑制されるため、信号は依然としてスキャン同期できず、信号が不安定になる現象が起こります。