オシロスコープは、時間とともに変化する電子信号を捕捉するテスト機器であり、ユーザーはこれらの信号の周期、周波数、位相、振幅などの特徴を分析できます。非公式には「スコープ」として知られるこのスコープは、世界中の物理学や工学の研究室で広く普及しており、愛好家、学生、専門家によってデバッグ、特性評価、データ収集に同様に使用されています。オシロスコープは多くの場合、複数の信号またはトレースを同時に記録でき、継続的にスイープしたり、特定のトリガ イベントの後にのみトレースを収集するようにプログラムしたりできます。ポータブルで多用途なスコープは、あらゆるレベルの電子テストの基礎となります。 USB オシロスコープは、従来のオシロスコープのこれらの望ましい特性を取り入れ、パフォーマンスを犠牲にすることなくそれらを改善しています。
USB オシロスコープと従来のオシロスコープの違いは何ですか?
上で説明した従来のオシロスコープは、ほとんどの場合、独自の画面とユーザー インターフェイス (UI) を内蔵しており、デバイスのコストと物理的な設置面積の両方が増加します。さらに、ユーザーは LAN 接続またはサムドライブを介してオシロスコープからデータを手動で取得する必要があります。一方、USB オシロスコープは、USB ポートを介してコンピュータに接続するこのデバイスのよりコンパクトなバージョンです。コンピュータはオシロスコープのディスプレイおよび UI として機能するため、メーカーはこれらの追加コストを回避し、ソフトウェアとユーザー エクスペリエンスの向上に集中できます。
USB オシロスコープの利点は何ですか?
可搬性: USB オシロスコープには物理的なディスプレイや UI がないため、ベンチトップ オシロスコープよりもはるかに可搬性が高くなります。そのため、スペースが限られたフィールドワークや実験室環境に最適です。
費用対効果: USB オシロスコープは複雑さが軽減されているため、多くの場合従来のオシロスコープよりも安価です。コストの削減により、予算に余裕のあるユーザーが利用できるようになります。
汎用性: オシロスコープの UI およびディスプレイとして機能するため、付属のソフトウェアにはデータ ロギングやデータを簡単に共有および保存する機能などの機能が含まれることがよくあります。
使いやすさ: USB オシロスコープの UI は、学部生や若手研究者など、従来の実験機器よりもコンピュータに慣れているユーザーにとって、より直感的です。
USB オシロスコープの用途にはどのようなものがありますか?
オシロスコープは、幅広い分野で使用できる非常に多用途な機器です。以下のリストでは、これらのアプリケーションの一部を取り上げていますが、すべてを網羅しているわけではありません。
電子および電源システムの設計: エンジニアはオシロスコープを使用して、電子回路の設計、テスト、およびデバッグを支援します。 AC 電圧と DC 電圧を時間の関数として表示および測定できるため、小規模でも大規模でもコンポーネントが意図したとおりに機能するようになります。大規模な商業生産では、オシロスコープは、電子コンポーネントやシステムが厳格な品質および性能基準を満たしていることを検証するのにも役立ちます。最後に、オシロスコープは、インバータ、コンバータ、電源ユニットなどの電力システムの性能を測定および分析するために使用できます。
自動車診断: 技術者と研究者 自動車産業 オシロスコープを使用して、センサー、アクチュエーター、スイッチなどの多くの自動車コンポーネントの問題をデバッグおよび診断します。オシロスコープは、車両の通信データ ストリームをテストすることもできます。
教育とトレーニング: オシロスコープは、その使いやすさと、物理学と工学のカリキュラムに共通する学部レベルのエレクトロニクス原理を実証するのに役立つため、教育機関で広く普及しています。また、学生が基本的な電子実験実験や回路構築を行うのを支援することもできます。
電気通信: エンジニアはオシロスコープを使用して、通信システムの問題を分析し、トラブルシューティングを行います。技術者は、信号の整合性の問題を診断し、特定の信号の帯域幅をリアルタイムで表示し、データ伝送速度を計算できます。
研究開発: 物理学、工学、生物医学、材料科学を含むがこれらに限定されない、多くの科学分野の研究者がオシロスコープを使用しています。研究室のオシロスコープは、データの収集と分析を目的とした幅広い実験で使用されています。
オーディオと音響: オシロスコープは電磁界に限定されず、デジタル化されたオーディオ信号の分析、音響機器の設計、オーディオ システムの問題のトラブルシューティングに役立ちます。
USB オシロスコープの主な技術仕様は何ですか?
チャネル数: 同時に測定できるトレースの数。従来のオシロスコープと USB オシロスコープはどちらも、通常 2 ～ 4 つのチャネルを提供します。データに対して数学演算を実行する機能は、通常、別個のチャネルとしてカウントされません。
帯域幅: オシロスコープが正確に測定できる周波数の範囲。指定された帯域幅の外では、測定された信号のパワーは急速に減少し始めます。より高速な信号を観測するには、より高い帯域幅が必要です。低価格から中価格のオシロスコープの範囲は数十メガヘルツから数百メガヘルツですが、ハイエンドモデルでは 1 GHz を超える場合があります。
サンプリング レート: オシロスコープが信号をサンプリングする速度。サンプリング レートは少なくともオシロスコープの指定帯域幅の 2 倍でなければならないため、これは帯域幅に関連します (「 ナイキストの定理）。ただし、取得した信号の忠実度を向上させるために、サンプリング レートはナイキスト周波数よりもはるかに高いことがよくあります。サンプリング レートが高いと、エイリアシングが減少し、信号のプロットと処理の時間分解能が向上します。
分解能: 測定可能な最小の電圧変化。この数は、入力電圧範囲とビット数の両方によって決まります。ほとんどのオシロスコープは通常 8 ビットまたは 12 ビットで、電圧範囲は次のとおりです。 ± 50mV～ ± 50V以上。 解像度が高くなると信号をより詳細に分析できますが、ビット解像度が高くなるとサンプリング速度が犠牲になることがよくあります。
FPGA ベースのデジタル USB オシロスコープで柔軟性とパフォーマンスを最大化
もくオシロスコープ FPGAベースのすべてのモデルで利用可能な13のソフトウェア定義計測器のうちのXNUMXつです。 モク家。単一の機器として使用する場合、インターフェイスと設定は もく：アプリオシロスコープには、信号収集用の 4 つのチャネルと、加算、乗算、フーリエ解析、XY プロットなど、トレース データに対してさまざまな演算を実行できる演算チャネルが用意されています。ユーザーは、4 つのチャネルのいずれかの間で相対的な位相、周波数、デューティ サイクルをリアルタイムで測定することもできます。オシロスコープは内部トリガと外部トリガの両方をサポートしており、Moku が組み込まれています。 波形発生器。図 1 は、シングル機器モードで使用されているオシロスコープを示しており、各チャネルの設定が右側に表示されています。オシロスコープからのトレースと設定は、.csv 形式で簡単にエクスポートできます。 もく：アプリ、LAN、USB-C、または Wi-Fi 経由で PC または Mac を Moku デバイスに接続できます。
図 1: 単一計測器モードでのデジタル オシロスコープの使用。 Moku オシロスコープは、演算チャネルだけでなく、最大 XNUMX つの入力を同時にプロットできます。
さらに、Moku オシロスコープは 2 つの入力チャンネルでも機能します。 マルチ機器モード。マルチ計測器モードは、複数の計測器が同時に機能できるように Moku デバイスの FPGA を分割します。これにより、スコープを他の Moku 機器と簡単に統合できます。 ロジックアナライザー、 波形発生器、または位相計。この方法でオシロスコープを実行し、機器間のすべてをデジタル接続すると、アナログ設定の特徴である挿入損失と位相ドリフトが排除されます。
使用例を図 2 に示します。 Moku:Pro マルチ計測器モードで設定されている 位相ロックループ。この設定では、モク 位相計 スロット 2 では、波形発生器によって生成された単純な正弦波を測定し、位相ロック出力を生成します。オシロスコープは、波形発生器と位相計の両方の出力を監視し、位相ロックが機能していることを確認するために使用されます。
図 2: マルチ計測器モードでのデジタル オシロスコープの使用。チャンネル 3 のオシロスコープは、波形発生器と位相計からの出力を同時に測定します。
適切な USB オシロスコープの選択
Moku オシロスコープなどのデジタル USB オシロスコープは、信号分析に便利でコスト効率の高いソリューションを提供します。デバイス上で利用可能な複数の機器、機器間のデジタル接続、小型フォームファクターにより、Moku は物理的なスペースと予算が限られている状況で特に役立ちます。従来のスタンドアロン オシロスコープのすべての機能を保持しながら、多用途性と使いやすさの点で大きな利点ももたらします。
Moku オシロスコープの詳細については、次のリソースをご覧ください。
ケーススタディ： Moku:Go と Chalmers Solar Team とともに持続可能で競争力のあるソーラーカーを構築する
ケーススタディ： Moku:Go を使用した光共振器システムの自動調整
オンラインセミナー： デジタル位相ロックループを使用した光学アプリケーションでの正確な位相制御の実現
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