オシロスコープの波形のひずみについて

こんにちは。オシロスコープについて質問があります。
プローブの調整をオシロスコープのCAL信号にて行っているのですが、実際に5kHzの方形波を測定すると波形がひずみます。
これにはどのような原因があるのでしょうか
「CAL信号」が重要なポイントではないかと思っているのですが…
今ひとつよく分かりません。
ぜひ教えてください。よろしくお願いします。

No.4 ベストアンサー 回答者： info22 回答日時： 2007/05/16 22:18

通常オシロのプローブには10：１用と１：１用とがあります。

普通のプローブは10：1用が普通で、プローブの等価回路は＜R1=9MΩ//C1の並列回路＞がぷr-ブに直列に、オシロの入力に並列に＜R2＝1MΩ//C2＞が入っています。つまり10Vの電圧振幅がオシロのアース（鰐口クリップ）とプローブ先端フックの間に入力されると、直流的にはプローブ入力電圧v1、オシロ入力電圧v2とすると
v2(t)=v1(t)*(R2/(R1+R2))=v1(t)*(1/10)
高い周波数成分に対しては
v2(t)=v1(t)*(1/C2)/{(1/C1)+(1/C2)]=v1(t)*C1/(C1+C2)
となります。
C2はオシロの入力部の浮遊容量を含みます。C1はプローブのオシロに近い部分に半固定容量のトリマーコンデンサーの容量C1を変化させるためのネジの頭部分のマイナスネジの頭のようなものが穴（直径約5mm前後）の中に覗いていますので小さな専用ねじ回しで調整してやります。
プローブのフックをCAL端子に接続して矩形波の水平部分が水平になるように調整してやります。矩形波が正しく表示される条件は
C1/(C1+C2)＝R2/(R1+R2)＝1/10
です。
逆数をとり両辺から１を引けば
C2/C1＝R1/R2＝9/1＝9
の関係が成り立つようにトリマーコンデンサー容量を調整してやると、
高い周波数成分も低い周波数成分も入力電圧波形は1/10に減衰されてオシロの入力端子に入力されることになり、ひずまない矩形波が観察できることになります。

この回答へのお礼

詳細な回答、どうもありがとうございます！
参考にさせていただきます。

お礼日時：2007/05/27 15:29

No.3 回答者： endlessriver 回答日時： 2007/05/16 21:58

オシロスコープの入力部は抵抗とコンデンサの並列回路と等価です。

通常、プローブは分圧しますので、これも抵抗とコンデンサが並列に
なっています。抵抗はほぼ１／１０とかになるように設定されて
いますが、コンデンサのほうはオシロもプローブもばらついて
いますので（ぴつたりにするのは困難）プローブのバリコンで
調整して抵抗と同じ分圧になるようにするのです。

コンデンサの分圧比があっていないと高周波の分圧比が合わなく
なり波形が歪むのです。

すなわち、オシロとプローブは一体のものであり、調整もしない
プローブをあちこちのオシロで使うことはとんでもない行為です
（低周波数なら良いかも）。

蛇足ですが、原則、分圧しないプローブ？では波形歪みはありません。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！
参考にさせていただきます。

お礼日時：2007/05/27 15:30

No.2 回答者： ymmasayan 回答日時： 2007/05/16 20:11

方形波と言うのは正弦波から見ればもっとも歪んだ波形と言えます。

基本波の他に無数の高調波が含まれています。
従って回路やオシロスコープが平坦でない周波数特性を持つと
高調波が減衰し途端に歪んでしまいます。

普通プローブには周波数特性補償用の調整ネジが有るはずですが。
これを調整して方形波になるようにします。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！
参考にさせていただきます。

お礼日時：2007/05/27 15:31

No.1 回答者： fjnobu 回答日時： 2007/05/16 20:10

通常は、プローブに調整用のコンデンサーが付いています。

それを回転させて調整すると歪がなくなります。ただしCAL信号が異常なら無理ですが、普通はCAL信号は正常です。もう一台のオシロで観測すれば分かります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！
参考にさせていただきます。

お礼日時：2007/05/27 15:31