オシロスコープの帯域幅の定義
すべてのオシロスコープは、図 1 に示すように、高周波数でロールオフするローパス周波数応答を示します。帯域幅パラメータが 1 GHz 以下のほとんどのオシロスコープは、通常、-3 dB 周波数の約 3 分の 1 から始まる緩やかなロールオフを伴うガウス応答を示します。
意味
1GHz を超える帯域幅仕様のオシロスコープは、通常、図 2 に示すように、最大平坦周波数応答を備えています。この周波数応答は、通常、帯域内応答がより平坦になり、周波数が約 -3dB のときにロールオフが急峻になるという形で現れます。
オシロスコープのこれら 2 つの周波数応答には、それぞれ長所と短所があります。最大平坦周波数応答のオシロスコープは、ガウス周波数応答のオシロスコープよりも帯域内信号の減衰が少なく、つまり前者の方が帯域内信号をより正確に測定できます。ただし、ガウス周波数応答のオシロスコープは、最大平坦周波数応答のオシロスコープよりも帯域外信号の減衰が少なくなります。つまり、同じ帯域幅仕様の場合、ガウス周波数応答のオシロスコープの方が通常は立ち上がり時間が速くなります。ただし、ナイキスト基準 (fMAX < fS) に従って、帯域外信号の減衰がエイリアシングの原因となる可能性のある高周波成分の除去に大いに役立つ場合があります。ナイキスト サンプリング理論の詳細については、Agilent アプリケーション ノート 1587 (Agilent アプリケーション ノート 1587) を参照してください。
お使いのオシロスコープの周波数応答がガウス分布、最大平坦周波数応答、またはその中間のいずれであっても、オシロスコープを通過した後に入力信号が 3dB 減衰する最低周波数をオシロスコープの帯域幅と見なします。オシロスコープの帯域幅と周波数応答は、正弦波信号発生器をスイープすることで測定できます。オシロスコープの -3dB 周波数での信号の減衰は、変換後に約 -30% の振幅誤差として表すことができます。したがって、主要な周波数成分がオシロスコープの帯域幅に近い信号の正確な測定は期待できません。
オシロスコープの帯域幅仕様と密接に関連しているのは、立ち上がり時間のパラメータです。ガウス周波数応答を持つオシロスコープの立ち上がり時間は、10% ～ 90% の標準に基づいて、約 {{0}}.35/fBW です。最も平坦な周波数応答を持つオシロスコープの立ち上がり時間仕様は、通常 0.4/fBW の範囲で、オシロスコープの周波数ロールオフ特性の急峻さに応じて変化します。ただし、覚えておかなければならないのは、オシロスコープの立ち上がり時間は、オシロスコープが正確に測定できる最速のエッジ速度ではなく、入力信号の立ち上がり時間が理論的に無限に速い (0ps) 場合にオシロスコープが取得できる最速のエッジ速度であるということです。 パルス発生器は無限に速いエッジを持つパルスを出力することはできないため、この理論的なパラメータを測定することは実際には不可能ですが、オシロスコープの立ち上がり時間仕様の 3 ～ 5 倍のエッジ速度を持つパルスを入力することで、オシロスコープの立ち上がり時間を測定できます。
