オシロスコープのトリガー方式について

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まず、オシロスコープのトリガーとは何かを簡単に振り返ってみましょう。信号は絶えず変化しているため、すべてをオシロスコープに表示しようとすると混乱してしまい、何が何だか全く見えなくなってしまいます。その結果、問題を解決するために信号を観察することもできなくなります。信号はほとんどの場合、何らかの規則性を持って周期的に現れるため、その繰り返しのパターンを見つけ出し、各繰り返しをオシロスコープ上に重ねて表示すれば、信号を安定して観察することができます。信号を安定して表示することがトリガーであり、同期スキャンとも呼ばれる。そして、信号の繰り返しパターンを見つけることが、トリガー方式を選択する過程なのである。では、オシロスコープでよく使われるトリガー方式とは何か、そしてそれがどのようにして信号の繰り返しパターンを見つけるのに役立つのかを見てみましょう。オシロスコープで最も一般的で、最もよく使われるトリガー方式はエッジトリガーです。ほとんどの信号は、上昇と下降を周期的に繰り返すからです。エッジトリガーとは、信号のエッジがある設定されたトリガーレベルに達し、さらに上昇または下降し続けると、オシロスコープがトリガーされてその時点の信号を表示することです。エッジトリガーでは、トリガーポイントを立上りエッジ、立下りエッジ、または両方のエッジに設定できることがわかります。一般的には立上りエッジまたは立下りエッジが選ばれます。なぜなら、両方のエッジがある場合、信号の立上りと立下りの両方でトリガーされ、結果として信号が不安定に揺れ動くことになるからです。次にパルス幅トリガーを見てみましょう。その名の通り、パルス幅トリガーとは、信号のパルス幅がある条件に達したときにオシロスコープがトリガーされる仕組みです。正極性パルスでトリガーされた場合、制限条件が真のとき、トリガーはパルスが高から低へ反転する際に発生する；負の極性パルスでトリガーされた場合、制限条件が真であれば、トリガーはパルスが低から高へと反転する際に発生します。上図の方形波信号のように、タイミングベースの大きさからパルス幅は約500μs程度であることがわかり、パルス幅を515μs未満に設定すれば安定した波形の条件を満たすことができる。設定された極性は正であるため、トリガー位置はパルスが高から低へ移行する地点にある。それでは、ロジックトリガーを見てみましょう。論理トリガーとは、アナログチャネル間のレベルが特定の論理演算（AND、OR、NAND、NOR）の結果を満たし、かつ信号電圧が設定されたトリガーレベルおよびトリガーロジック幅に達したときに、トリガーが発生することです。上図の最初の図では、CH1が2.92V未満のトリガーレベルであり、かつ（AND）CH2が-320mV以上のトリガーレベルである場合にトリガーが発生し、信号のパルス幅は考慮されない。 信号から見て、この条件を満たしているため、信号は安定している。一方、2番目の図は正反対で、CH1が2.92Vを超えるトリガーレベルであり、かつ（AND）CH2が-320mV未満のトリガーレベルである場合にのみトリガーされ、信号のパルス幅の大きさは考慮されない。 CHIとCH2は明らかに同一の信号であるため、2.92Vより大きくかつ-320mVより小さいという電圧値は存在し得ない。このとき、信号がトリガー条件を満たしていないため、不安定になっていることがわかります。次に、Nエッジトリガーを見てみましょう。このトリガー方式は理解しやすく、トリガー信号が指定されたアイドル時間の後のN番目のエッジでトリガーされる場合、それをN番目のエッジトリガーという。上図のように、信号は5番目の立ち上がりエッジでトリガーされます。次はオーバーアンプトリガーです。高低のレベル閾値を設定することで、あるレベル閾値を超えたが別のレベル閾値は超えなかったパルスをトリガーする。上の2つの信号図を見て、理解を深めましょう。最初の図の最初のパルスは、トリガーレベルの下限を超えましたが、上限は超えていないため、条件を満たし、最初のパルスからトリガーがかかります。2番目の図において、1番目のパルスはトリガーレベルの下限を超えるだけでなく、上限も超えてしまうため条件を満たさないが、2番目のパルスは条件を満たすため、2番目のパルスからトリガーがかかる。オフセットトリガーにおける「大きい」「小さい」「等しくない」という条件はパルス幅を指し、上の図では設定していません。それでは、スロープトリガーを見てみましょう。傾きトリガーとは、信号があるレベルから別のレベルへ移行する際の傾きの時間が設定された時間条件を満たしたときに、トリガーが発生することを指します。上図の信号において、立ち上がりエッジの傾き時間を250μsから5msの範囲に設定するとトリガーされ、トリガー開始点はトリガーレベルの上限上になる。この信号の傾きの時間はおよそ1スケール、つまり4ms程度であり、トリガ条件を満たしているため、波形は安定する。タイムアウトトリガーは、ある程度スロープトリガーに似ており、信号がトリガーレベルと交差する点から、トリガーレベルより上（または下）で設定された時間だけ継続した場合にトリガーが発生するものです。極性がプラスの場合は、入力信号の立上りエッジがトリガーレベルに達した時点で計時を開始し、極性がマイナスの場合は、入力信号の立下りエッジがトリガーレベルに達した時点で計時を開始します。上図の信号では、信号の立ち上がりエッジがトリガーレベルを通過してから9msでトリガーされるように設定されており、信号が移動した距離は2マス強となっている。タイムベースは4msで、ちょうど9ms前後に相当する。ビデオトリガーは、ビデオ信号専用のトリガー方式であり、ビデオの規格によって異なります。一般的にはPAL/625、SECAM、NTSC/525、720P、1080I、1080Pなどの規格があります。ビデオトリガーは異なる電圧レベルで作動し、波形を観察するために必要に応じて適切な電圧レベルを調整できます。ビデオ信号の波形の詳細をよりよく観察するために、まず記憶深度を大きく設定しておくとよい。ビデオ信号のトリガー調整を行う際、デジタルオシロスコープには多段階のグレースケール表示機能があるため、異なる明るさが信号の異なる部分の周波数を反映する。経験豊富なユーザーは、デバッグの過程で迅速に信号の品質を判断し、異常を発見することができる。