オシロスコープとは？できることや波形の種類

波形の種類

ほとんどの波は、以下の種類に分けられます。

• 正弦波
• 方形波と矩形波
• のこぎり波と三角波
• ステップとパルス
• 周期的な信号と非周期的な信号
• 同期信号と非同期信号
• 複雑な波形

次にそれぞれの波形を見ていきます。

正弦波

「正弦波」は、いくつかの理由で基本的な波と言えます。正弦波は、 数学的に調和のとれた性質を備えています。高校の三角法の授業 で学んだsinグラフの形と同じです。.

ACコンセントの電圧波形も正弦波です。シグナル・ジェネレータのオシレータ回路で生成される テスト信号も、その多くが正弦波です。

ほとんどのAC電源は正弦 波です。（ACはAlternating Current、つまり交流のことで、そ の電圧も交互に反転する電流という意味です。DCはDirect Current、つまり直流のことで、電池のような安定した電流、電圧 を意味します。）「減衰正弦波」は、時間とともに振幅が減少する特別な正弦波です。

方形波と矩形波

「方形波」もなじみの深い波です。方形波は、基本的には規則的な 間隔でオン、オフする（または高低を繰返す）電圧です。方形波は、 増幅器の標準的なテスト信号として使用されます。高性能のいい増 幅器は、方形波を少ない歪みで増幅します。

テレビ、ラジオ、コン ピュータなどの回路では、タイミング信号として方形波がよく使 用されます。 「矩形波」は、高低の時間間隔が1 ： 1でないことを除けば、方形波と似ています。これは、デジタル回路を解析するときに特に重 要になります。

のこぎり波と三角波

「三角波」と「のこぎり波」は、アナログ・オシロスコープの水平掃引やテレビのラスタ・スキャンのように、電圧を直線的に制御する回路などから発生します。

電圧は一定の割合で変化します。 この変化を「ランプ」と呼びます。

ステップとパルス

ステップやパルスのようにめったに発生しない波形や、定期的には 発生しない波形を、「単発信号」または「トランジェント信号」と 呼びます。

ステップ波形は、電源スイッチを入れたときなどに見られる電圧の急激な変化を示します。

パルス波形は、電源スイッチをオンにしてすぐにオフにしたとき などに見られる、急激な電圧の変化の際に得られます。 パルスは コンピュータ回路内を移動する1ビットの情報であることもあり、 また回路内のグリッチ（欠陥）である場合もあります。多くのパルスが たくさん連続すると、パルス列になります。コンピュータのデジ タル・コンポーネント間の通信は、パルスを使用して行われます。 パルスは、シリアル・データ・ストリームの形式やになったり、複 数の信号線によりが集まって特定の値をとるパラレル・データ・バスの形式になります。 なったりします。このほか、パルスはX線装置、レーダ、通信機器 でも使用されています。

周期信号と非周期信号

波形が同じ間隔で繰返す信号を「周期信号」、常に波形間隔が変わる信号を「非周期信号」といいます。周期信号は静止画に、動画 は非周期信号にたとえることができます。

同期信号と非同期信号

2つの信号のタイミングが一致しているとき、その2つの信号は「同期」しているといいます。コンピュータ内部のクロック、データ、 アドレス信号は、同期信号の例です。.

互いのタイミングに関係がない2信号の関係を、「非同期」といい ます。コンピュータのキーボードを打つ動作と、コンピュータ内 部のクロックには時間的な関係がないので、これらは非同期とみ なされます。

複雑な波形

信号の中には、正弦波、方形波、ステップ、パルスなどが混在した波形もあります。信号情報には、振幅、位相、ときには周波数 の変化も含まれています。

例えば、図6は通常のコンポジット・ビ デオ信号ですが、低周波の「エンベロープ（包絡線）」の上に高周 波成分の信号が重畳されています。

このような波形では、ステップ間の相対的なレベルとタイミング の関係を理解することが非常に重要です。このような信号を観測 するには、低周波のエンベロープと高周波の波形をミックスし、 低周波と高周波の違いを、輝度の濃淡として表現できるオシロス コープが必要です。

図6に示すようなビデオ信号などの複雑な波形の観測には、デジタル・フォスファ・オシロスコープが適してい ます。デジタル・フォスファ・オシロスコープには、頻度情報を、輝度の階調で表現できる機能があるため、真実の波形を理解する上で、非常に重要です。

オシロスコープによっては、特定の複雑な波形を、特殊な方法で 表示するものもあります。例えば、テレコム通信用のデータは、 アイ・パターンまたはコンスタレーション・ダイアグラムとして 表示されます。