オシロスコープの基礎知識

電子機器を設計、製造、修理する技術エンジニアにとって、欠かすことのできない計測器、オシロスコープについて。用途や原理、測定できるもの、使い方などの基礎知識をまとめています。

オシロスコープとは？

オシロスコープとは、電気信号（電圧）の時間経過に対する変動を測ってグラフにし、波形として画面に表示して観測する測定器のこと。通常、目で見ることができない電気信号の変化を、波形として視覚的に確認できます。

オシロスコープの画面では、画面の水平軸（横軸）が時間の経過を、垂直軸（縦軸）が観測する信号の電圧を表しています。一般的に、高周波信号まで観測できるものが多く、波形の分析や高速現象の観測、過度現象の観測など、電気計測の分野で多く用いられています。

オシロスコープを使用することで、電子回路内の信号波形を確認し、きちんと動作しているかを検証したり、故障箇所を突き止めたりできます。このほか、学校の授業における波形観測や、DIYで電子工作した回路の電圧測定などにも用いられています。

目に見えない電気信号の変化を波形として表示できるオシロスコープは、いわば、エンジニアにとっての目でもあり、電子機器を設計、製造、修理する技術者にとって欠かすことのできない計測器であるといえます。

オシロスコープの原理

ブラウン管の電子銃から放出した電子ビームを、前方にある二組の偏向板に加える電圧を加減しながら、水平方向や垂直方向に進路を曲げて、スクリーンに衝突させて波形を描いていきます。

波形を静止させて見やすくすることを「同期」といいますが、同期をとるための方法には「同期掃引方式」と「トリガ掃引方式」があります。

同期掃引方式は、掃引用のノコギリ波を発生させて、スクリーンの波形を見ながら周波数を手で調整する方法です。トリガ掃引方式は、観測信号がないときにはノコギリ波が発生せず、信号があるとノコギリ波が自動的に発生してスクリーンに波形を描いていくため、手動で静止させる必要はありません。

オシロスコープで測定できるもの

オシロスコープで測定できる項目は、基本的には以下の3つです。

電圧…交流電圧、直流電圧、微少交流電圧を含む直流電圧を測定する。電圧（V）＝振幅（div）×偏向感度（V／div）で求められます。
時間…周期の測定や周波数を測定。時間（s）＝距離（div）×掃引時間（s／div）で求められます。
リサジュー図形…リサジュー図形は、2つの単振動を合成して得られる平面図形。2つの信号の振幅比較や位相差測定、周波数比などの測定が可能です。例えば振幅比の場合、振幅比＝信号Bの最大振幅（div）÷信号Aの最大振幅（div）＝X（div）÷Y（div）で求められます。

オシロスコープを使った位相差合わせをしている方必見！

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オシロスコープの使い方

一般的なオシロスコープの操作方法を紹介します。

電源スイッチを入れる前に、あらかじめノブやスイッチを基本ポジションにセットしておく。
電源を入れる
輝度を上げる
輝点を出す
焦点を合わせる
輝線を水平に修正する
目盛照明を明るくする
輝線がスクリーンに表示されたら、信号発生器を準備する
オシロスコープに信号を入力する
表示された波形を観測しやすい状態に調整する（波形が静止しない場合は、入力電圧を上げるか、TRIGGERING LEVELノブを右または左に少しずつ回して調整する）