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電気および電子機器 ·交流電流および電力

オシロスコープと波形測定

オシロスコープは、電圧の時間変化を表示します。スケール設定は表示される波形の大きさを変えますが、信号の実際の周波数を変えることはありません。

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オシロスコープ測定
オシロスコープ測定の実験画面 →

概念と仕組み

水平のスケールは1単位の時間、垂直のスケールは1単位の電圧を表します。スケール単位から実際の単位への、波形の繰り返し間隔と波形の高さの変換が必要です。

トリガーは、指定された方向で、あらかじめ設定された電圧で通過する際に、画面の基準点を調整します。信号の物理的なサイクルを作り出すわけではなく、安定した表示を達成するのを助けます。

関係式と成立条件

2つの同一の状態間の時間差はTで表され、f=1/Tが計算される。ピークからピークまでの電圧は、最大値と最小値の差で表される。

実測器は、帯域、サンプリング、プローブ、およびノイズの影響を受けます。トリガーレベルが信号の範囲外にある場合、必要なクロスが存在せず、表示が不安定になる可能性があります。

仮想実験で読み取る変化

横の目盛りは時間、縦の目盛りは電圧です。目盛りを変えても信号の周波数は変わりません。

雑音や帯域制限のない理想信号です。トリガーは立ち上がりで同期します。振幅の外ではトリガーなしと表示します。カーソルは目盛り単位で調整します。 実際の電源やコンセントでは再現せず、画面上で実験しましょう。

重要な関係式と記号

T = Δt · f = 1/T · Vpp = Vmax − Vmin

式で使う記号と単位
記号意味単位
T1周期の時間s
Vpp最大電圧 − 最小電圧V
f振動数Hz

例で確かめる

電圧カーソル間隔4 div・縦軸1 V/divで測定ピーク間電圧はいくら?

4 V

よくある誤解

  • 時間の軸のスケールを変更すると、波形は狭くなるが、信号の実際の周期は変化しない。

この概念を実験で確かめる

参考資料

OpenStax · University Physics Volume 2(英語)