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やノートページでの議論にご協力ください。オシロスコープ は、入力した信号の電圧の変化を時間の関数として視覚的に表示する電気計器。表示される波形から、振幅・周波数・立ち上がり時間(英語版)・時間間隔などの値を得ることができる。昔のオシロスコープでは、これらの値を得るには画面に組み込まれた目盛りを使って波形を手動で読み取って計算する必要があった[1]が、現在のオシロスコープはこれらの値を自動で計算して表示する。
文献によっては、オッシロスコープという表記も見られる。 オシロスコープはオシログラフの一種であり、電位(電位差)の周期的変化を波形(2次元のグラフ)として画面上に表示するものである。 通常、画面表示の水平軸は時間を表し、垂直軸は電圧を表し、周期的な信号の表示に適している。もともとは陰極線管を用いて表示するタイプがきわめて一般的であったが、近年は様々な表示方式がある。 高周波信号まで観測できるものが一般的であり、波形の分析、高速現象の観測、過渡現象の観測など、電気計測の様々な分野で用いられている。 ブラウン管オシロスコープは最も古くからあるタイプのオシロスコープであり、「ブラウン管オシログラフ」「陰極線管オシログラフ」などとも呼ばれ、まれに略して「ブラウン管」とも。また近年ではデジタル式のオシロスコープと区別する意味で「アナログオシロスコープ」とも呼ばれる。 ブラウン管オシロスコープは、ブラウン管、垂直増幅器、時間軸発生器、水平増幅器、電源から構成される。オシロスコープのブラウン管 ブラウン管オシロスコープが現在の形となる前、ブラウン管はすでに測定器として使われていた。オシロスコープのブラウン管も、白黒テレビ受像機のものと同じように真空のガラス容器で作られ、平らな面には蛍光物質が塗られている[注 1]。 画面表示は、スクリーンを左から右に周期的に掃引(そういん)される輝点によってなされる。 ブラウン管の首の部分は電子銃になっていて、加熱した金属板の前に網(格子)がある構造になっている。加熱した板(陰極)にマイナス、格子(または陽極)にプラスの電荷が掛かるよう、数百ボルトの電圧が掛けられる。電界が陰極から電子を流れ出させ、弾丸のように加速して陽極を通過し、スクリーンに向かう。スクリーンに焼き付けてある蛍光体に電子ビームが当たると発光し、スクリーン上に輝点を生成する。電源投入直後のブラウン管は、スクリーン中央に1つ輝点があるのみだが、この輝点は静電的に、または磁気的に動かすことができる。オシロスコープのブラウン管では静電偏向
概説
分類
ブラウン管オシロスコープブラウン管オシロスコープ (Tektronix 475A)
構成要素
原理とメカニズム
ブラウン管オシロスコープのおおまかな構造と描画の原理。ブラウン管の首の部分が電子銃になっており、電子が弾丸のようにスクリーンに向かって放たれ、スクリーンに当たるとその箇所が点状に発光する。(時間軸発生器の)鋸歯状波が左右一対の偏向板に与えられ、電子ビームが一定の速度で左から右に、そして周期的に、スクリーン上を掃引する。探針(プローブ)からの電位(入力信号)が(増幅などされた上で)上下一対の偏向板に与えられ、電子ビームが上下に振れる。
電子銃とスクリーンの間には、偏向板と呼ばれる相対する2組の金属板がある。垂直増幅器は電極の1組に電位差を発生させ、電子ビームが通過する位置に垂直の電界を与える。電界が0であれば、ビームは影響を受けない。電界が正であればビームは上向きに偏向され、負であれば下向きに偏向される。水平増幅器はもう一方の組の偏向板に同様の働きをし、ビームを左や右に動かす。
この偏向方式は、静電偏向とよばれ、テレビのブラウン管に使われる電磁偏向とは異なっている。静電偏向は安価で軽いが、小さな管にしか向いていない[注 2]。
時間軸発生器は鋸歯状波を生成する電子回路である。これは、ひとつからもうひとつの値に繰り返し変化する電圧で、時間に対してリニアである。2つ目の値になったら、素早く最初の値に戻り、再び2つ目の値に近づいてゆく。時間軸の電圧は水平増幅器を駆動する。この働きで、電子ビームを一定の速度で左から右にスクリーン上を掃引し、それから次の掃引の始まりに間に合うようにビームを左に素早く戻す。時間軸発生器は、信号の期間に合わせて掃引時間を調節できるようになっている。
一方、垂直増幅器は、測定対象から取られた外部電圧(垂直入力)によって駆動される。この増幅器は、MΩまたはGΩ台のとても高い入力インピーダンスで、信号源からはごくわずかな電流しか取り出さない。