デュアルトレースオシロスコープとは何ですか 定義、動作原理およびモードの説明

デュアルトレースオシロスコープとは何ですか？

定義

デュアルトレースオシロスコープは、単一の電子ビームを使用して2つの独立したトレースを生成します。これらの2つのトレースは、それぞれ独立した入力源によって偏向されます。これらの2つのトレースを生成するために、主に代替モードとチョッピングモードという2つの動作モードがスイッチで制御されます。

デュアルトレースオシロスコープの目的

複数の電子回路を分析または研究する際、それらの電圧特性を比較することがしばしば重要です。このような比較のために複数のオシロスコープを使用することができますが、各装置のスイープトリガ同期は非常に困難です。デュアルトレースオシロスコープは、単一の電子ビームを使用して2つのトレースを生成することで、この問題を解決し、便利かつ正確な同時分析を可能にします。

デュアルトレースオシロスコープのブロック図と動作原理

以下の図にデュアルトレースオシロスコープのブロック図を示します：

上記の図に示すように、オシロスコープにはAとBと呼ばれる2つの独立した垂直入力チャネルがあります。各入力は個別にプリアンプおよびアテンュエータステージに供給されます。これらの2つのステージからの出力は、電子スイッチに送られ、その時点でどちらか一方のチャネルの入力のみが垂直アンプを通じて通過できます。この回路にはトリガセレクタースイッチも含まれており、チャネルA、チャネルB、または外部から適用された信号によるトリガリングが可能です。

水平アンプは電子スイッチに信号を供給し、ソースはスイッチS0とS2によって決定されます—スウィープジェネレータまたはチャネルBのいずれかです。この設定により、チャネルAからの垂直信号とチャネルBからの水平信号がCRTに送られ、X-Yモードでの正確なX-Y測定が可能になります。

オシロスコープの動作モードはフロントパネルコントロールで選択され、ユーザーはチャネルAのみ、チャネルBのみ、または両チャネルのトレースを同時に表示できます。前述のように、デュアルトレースオシロスコープは2つの主要なモードで動作します：

代替モード

代替モードがアクティブになると、電子スイッチは2つのチャネル間で切り替わります。各新しいスウィープの開始時に切り替えられます。切り替え率はスウィープレートと同期しており、各チャネルのトレースが別々のスウィープで表示されます：最初のスウィープではチャネルAのトレースが表示され、次のスウィープではチャネルBのトレースが表示されます。

チャネル間の切り替えは、電子ビームが見えないスウィープフライバック期間中に行われるので、トレースへの可視的な中断はありません。これにより、一つの垂直チャネルからの完全なスウィープ信号が表示され、次のサイクルでは別のチャネルからの完全なスウィープが表示されます。

代替モードで動作するオシロスコープの波形出力は以下の図に示されています：

このモードは、チャネルAとBの信号間の正しい位相関係を維持します。ただし、欠点もあります：表示は2つの信号が異なる時間に発生しているように示しますが、実際には同時に発生しています。また、代替モードは低周波信号の表示には適していません。

チョッピングモード

チョッピングモードでは、電子スイッチが単一のスウィープ中に高速に2つのチャネル間を複数回切り替わります。切り替えは非常に速いため、各信号の微小な部分が表示され、両チャネルの連続的なトレースであるかのような錯覚を作り出します。チョッピングモードでの波形表示は以下の図に示されています：

チョッピングモードでは、電子スイッチは高周波（通常100 kHz〜500 kHz）で自由走行状態で動作し、スウィープジェネレータの周波数とは独立しています。この高速切り替えにより、両チャネルからの信号の小さな部分が継続的にアンプに供給されます。

チョッピングレートが水平スウィープレートを超えると、切断されたセグメントはCRT画面で無縫に結合し、チャネルAとBの元の波形を再構築します。逆に、チョッピングレートがスウィープレートよりも低い場合、表示には不連続性が現れます—そのような場合、代替モードの方が適しています。デュアルトレースオシロスコープでは、ユーザーはフロントパネルコントロールで希望の動作モードを選択できます。