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実習に用いる アナログオシロスコープ

オシロスコープの使い方

測定可能周波数 0 Hz ～ 20 MHz （普及型 ７万円）

Oscillation 【名】 〔物〕振幅,振動.
Oscilloscope 【名】 信号電圧の波形観測装置

２チャンネル（２種類の信号を同時表示可能）

電気信号を目で見る機械。
アナログ オシロスコープ
ブラウン管（CRT）に、信号が点の動きとして表示される。
デジタル オシロスコープ
コンピュータに、信号の波形データがデジタル信号としてAD変換されて取り込まれ、波形データおよびデータ解析波形などが、画面に表示される。

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オシロスコープ用アッテネータ プローブ １本 5800円

アッテネータプローブの電極側

attenuate 【動】 減ずる,弱める.

マイナス電極（ワニぐち クリップ）（ミノムシ クリップ）

Attenuator 【名】 減衰器

probe 【名】 調べるための用具. 〔電気〕電極プローブ.

プラス電極フック

プローブの鞘（sheath; シース）を減衰率切替スイッチ

下げるとプラス電極のケーブルに伝わる信号の電圧を１倍（ｘ１）、０．１倍（ｘ１０）にする。
測定器に過剰な電圧が加わらないように、はじめは x10に設定。
x10 に設定した場合は、測定した値を１０倍する必要がある。

フックが出る。

34オシロスコープの入力端子のフックとアッテネータプローブのプラグのシースの溝の位置を合わせるように押し込み、シースを右回転して固定する。
（ＢＮＣコネクタと呼ぶ形式のプラグ。）

発振器 ファンクション ジェネレータ （関数発生器）
直流電圧信号や、正弦波、矩形波、三角波などの交流電圧信号を発生する装置。
いろいろな電圧や周波数 （実習で使う装置では、2MHzまでの普及型。８万円）の信号を発生できる。

アッテネータプローブのプラグ側には信号雑音を除去するためＣＲ結合回路が入っている。
測定波形が歪む場合には、CR回路の可変コンデンサの容量をドライバーで調節できるようになっている。

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発信器で ５０Hzの交流電圧を発生させる発信器の FREQUENCY（周波数）つまみをゆっくり回すと発信器の OUTPUT端子にプローブを接続する。
正弦波ボタン（ ～ マーク ）を押す。
周波数ボタン 100を押す。（１０～１００Hz を発生するボタン）AMPLITUDEつまみの目印が真上になるように回す。
(出力電圧調節）発生周波数が変化する。 ５０Hzに合わせる。

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２本のプローブ電極をつないで、とりあえず、レバースイッチは全部左側

オシロスコープの CH1 INPUT （チャンネル１）に接続する。

（オートモードでCH1測定） に設定。

つまみを動かしてから数秒後に周波数が変化するのでゆっくり微調整すること。

ボタンスイッチも、全部押されていない状態にする。

発信器側

オシロスコープ側

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波形がブラウン管（CRT）画面に表れない場合は、CH1 の VOLT 調節つまみを回す。（波形の振幅調整）（外側は粗い調整、内側は微調整つまみ）
またはPOSITIONつまみを回す。（波形の上下移動）

CRT表示のFOCUSつまみ （ピント合わせ）とINTENつまみ （明るさ；intensity）を調節する。

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CRTに表示される波の数が １波長程度に（波１個程度に）なるように SWEEP TIMEつまみを調節する。（sweep; 掃引）13表示される波形が止まるように TRIGGER LEVELつまみを調節する。
（ｔｒｉｇｇｅｒ；引き金）
波形が止まりにくい場合は、発振器の FREQUENCYつまみで発生周波数の微調整も行う。

14オシロスコープにおける 掃引（Sweep）の意味

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SLOPEボタンを切り替えると、波形が反転することを確認して下さい。
Trigger level を動かすと波形が動くことを確認して下さい。

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CRT画面上で、５０Hzの正弦波を、振幅３ｃｍ 波長８ｃｍに静止して表示されるように調整してください。

CH1 POSITION 上下方向の微調整
VOLTS
振幅の微調整CRT上の格子目盛りは１ｃｍ。

HORIZONTAL POSITION 左右方向の微調整
VARIABLE 掃引時間の微調整（表示される波長の調整）

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オシロスコープのCRT画面には格子模様が発振器の電源を切って、オシロスコープに接続したあるだけで、目盛りの単位は付いていない。

プローブのプラスおよびマイナス端子を手で触ると、CRT上に、５０Hzの歪んだ正弦波が表示される発振器で、周波数の分かっている信号を使ってことを確かめて下さい。

表示を調整してから、測定したい信号を測る。

この信号は何を測定しているか、考えて下さい。

（調整後には、微調整つまみを触ってはいけない。）
５０Hzの正弦波が静止して波長８ｃｍで表示される
場合は、CRT上の横軸は８ｃｍで 1/50 秒を表しているので、横軸１ｃｍは 1/400 秒を示す。

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発振器の周波数を １００Hzにして、発振器の波形を、三角波、矩形波に切り替えて、CRT上の波形が変化することを確かめて下さい。

表示される波形の波長が４ｃｍに縮むことを確認して下さい。
（１波長が 1/100 秒になっていることを理解して下さい。）

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発振器の周波数を１ｋHzにする。 波形は矩形波にする。
１ｋ ボタンを押して、表示周波数を１（ｋHz）にする。

リサージュ図形（波形） Lissajous' curve
互いに直角方向に振動する二つの単振動（正弦波）を合成して得られる曲線図形。
1855年にフランスの科学者J.A. Lissajousが考案。
x = sin ( 2πa t )y = sin ( 2πb t + δ)

掃引時間を短くする（右に回す）。
微調整つまみは触らないように。

a : X軸正弦波の周波数b : Y軸正弦波の周波数t : 時間δ： 位相差2526

オシロスコープをX-Y入力モードに設定して、各入力に異なる交流信号を入力するとリサージュ波形を観測することができる。

再度、CRT画面上で、５０Hzの正弦波を、オシロスコープ上のリサージュ曲線は、周波数の測定に用いられる。

Y軸に沿った直線が出現する。 これは何か。

振幅３ｃｍ 波長８ｃｍで表示するように調整。
次に、X-Y ボタンを ON にする。

基準波と被測定波を 横軸、縦軸に入力すると、上下に描かれた山の数と、左右に描かれた山の数が、基準波と被測定波の周波数比となって現れる。
これを基に周波数を測定することが出来る。
この周波数測定法を、比較法という。
また、お互いの信号の位相が異なると、曲線の形状が変化する為、波形の位相のずれを測定できる。

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発信器で １Hzの正弦波を発生させる。

Y軸に沿って１秒で１往復する

周波数ボタン 10 を押す。（１～１０Hz を発生するボタン）
FREQUENCYつまみを調整して １Hz を表示させる。

単振動の点の動きが出現する。
発生周波数を上げて、２０Hz程度以上は、目では直線に見えることを確認して下さい。
オシロスコープの X-Y ボタンは、CH1の信号をY軸に射影 （CH2の信号はX軸に射影）する。
入力信号を矩形波にした場合に出現する射影像を観察し、理解して下さい。

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50Hz正弦波信号を、チャンネル２ （CH2）に接続。
VERT MODE を 右端のCH2 に切り替える。
SOURCE を CH2 に切り替える。 X-Y ボタンをOFFに戻す。
CRT上の正弦波の位置を CH2のPOSITIONつまみで調整。

CRT画面上で、５０Hzの正弦波を、振幅３ｃｍ 波長８ｃｍで表示するように調整。

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次に、X-Y ボタンを ON にする。
X軸に沿った直線が出現する。

CH1にも別の発振器から、５０Hzの正弦波を入力する。

周波数を 1Hz にして、正弦波の射影であることを確認して下さい。

CH2 の波形の上下位置、振幅調整は、VERT MODE を CH2 にしてCH2 or X のパネルのつまみで調整。

CH1、CH2 ともにCRT画面上で、５０Hzの正弦波を、振幅３ｃｍ 波長８ｃｍで表示するように調整。
CH１、CH2 信号表示の切替は、SOURCE スイッチで行う。
可能な限り CH1、CH2 ともに同じ波形、位相になるよう調整して下さい。
位相調整は、発振器のFREQUENCYつまみで微調整する。

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X-Y ボタンを押すと、リサージュ曲線が CRTに描画される。

SOURCEスイッチはCH2に設定する。

曲線の位置を、CH1 or Y POSITION つまみ、ときどき X-YボタンをOFFにしてHORIZONTAL POSITION つまみ で調整する。

CH2の波形、位相を観察しながらリサージュ曲線を確かめる。
（X は CH2信号、 Y は CH1信号。）
CH1とCH2の波形と位相が一致すると
Y = X の直線が描画される。
CH2の波形の位相が 45°進むと右上と左下を長軸にした楕円が描画される。

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CH2 の波形の振幅を半分にして、リサージュ曲線の変化を観察する。
CH2の波形の位相が 90°進むとX-Y ボタンを OFF にする。

円が描画される。

SOURCE を CH2 に切り替える。
VERT MODE を CH2 にして、CH2 の 振幅を １.５ｃｍ に調整。
POSITION の微調整も行う。

CH1とCH2の位相が 180°進むとY = - X の直線が描画される。
リサージュ曲線の形状で、同じ周波数の２つの信号の位相差が測定できることを理解して下さい.

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X-Y ボタンを押すと、X は CH2信号、X軸の長さが、Y軸の長さに比べて半分の楕円が描画される。

Y は CH1信号 （５０Hz）。

基準信号（ Y軸の CH1 信号 ） に比べて、X軸の信号（CH2）の電圧がどのくらいの値かを、リサージュ曲線のCH2 の周波数を 25Hz にすると、長径／短径 比 から測定できることを理解して下さい。

X方向に １往復する間にY方向に 2往復するリサージュ曲線が描画される。 （ Xの周波数がYの半分）

CH2 の電圧を、振幅 3cm に戻して、次の実験を行う。

CH2 の周波数を 100Hz にすると、Y方向に 1往復する間にX方向に ２往復するリサージュ曲線が描画される。 （Xの周波数がYの２倍 ）3940

X は CH2信号、Y は CH1信号 （５０Hz）。
CH2 の周波数を 150Hz にすると、Y方向に １往復する間にX方向に 3往復するリサージュ曲線が描画される。 （ Xの周波数がYの3倍）
CH2 の周波数を 200Hz にすると、Y方向に 1往復する間にX方向に 4往復するリサージュ曲線が描画される。 （Xの周波数がYの４倍 ）417