【トラブル事例で学ぶ】よくある帯域選定ミスとその落とし穴

【トラブル事例で学ぶ】よくあるサンプリングレートの疑問

実例：波形を測定したところ、おかしな波形が表示された

実例：波形を測定したところ、おかしな波形が表示された

原因は「サンプリングレート不足によるエイリアシング」でした！

サンプリングレートとは？

サンプリングレートとは、アナログ信号をデジタル信号へ変換する際の1秒間のサンプル数（標本化）の事で、S/s（Sample per second）として表します。

エイリアシングとは？

サンプリングレートが不足していると、元波形とは異なった波形が再現されてしまう エイリアシング（Aliasing） が発生します。

エイリアシングが発生してしまうと正しい評価ができず、不具合の誤判定につながる恐れがあります。

基本的なサンプリングレートの考え方

ナイキストの定理から、少なくとも測定したい波形の2倍以上の速さでサンプリングする必要があります。 しかし、それではサンプリングレートが不足し、エイリアシングが発生してしまう事に繋がります。 そのため多くのメーカーは、 周波数帯域の4～5倍のサンプリングレート を推奨しています。

サンプリングレートとレコード長

サンプリングレートとレコード長の関係も、波形測定には重要です。

波形を測定できる時間の長さはレコード長とサンプリングレートによって決まり、 サンプリングレートが高速になるほど、使用するメモリが増え測定時間は短くなります。

このため、必要以上にサンプリングレートを高くすると、 本来測定したい波形の一部分しか測定できなくなります。

サンプリングレートは高ければ良いというものではなく、 レコード長とのバランスが大切です。

サンプリングレートと一緒に理解すべき「レコード長」

レコード長とは、オシロスコープがサンプリングした波形を記録できる サンプル数のことで、メーカーによっては メモリ長と表記される場合もあります。

オシロスコープはサンプリングしたデータを内蔵メモリに記録するため、 レコード長が長いモデルほど高価になる傾向があります。

また、レコード長（メモリ長）はオプションで増設できるメーカーもあります。

では、サンプリングレートと測定時間の関係を、 実際の設定例で見てみましょう。

測定チャンネル数とサンプリングレートの落とし穴

一般的なオシロスコープはインターリーブ方式（複数のA/Dコンバーターを組み合わせた方式）の回路構成を取っているものも多くあります。

例えば、1chで測定している際にはオシロスコープの最高サンプリングレートを設定出来ますが、 複数chで測定している場合にはサンプリングレートが低下する機種もある ので注意が必要です。

※「1chでは最高、複数chでは低下」の仕様は機種によって異なります。

時間軸（Time/Div）とサンプリングレートの落とし穴

一般的なオシロスコープは、時間軸（Time/Div）の設定でサンプリングレートは変わってしまいます。

そのため時間軸を長く設定して測定すると、 オシロスコープのサンプリングレートを高く維持出来ないことがある ので注意が必要です。

まとめ：オシロスコープのサンプリングレートは高ければいいとは限らない

まとめ：オシロスコープのサンプリングレートは高ければいいとは限らない