必要な帯域幅は？

図1：帯域幅により異なる50MHz方形波

ディジタル回路において、オシロスコープの帯域幅が、アプリケーションに十分対応できるかどうかを確認するには、実際に表示したい信号の帯域幅を考慮する必要があります。

帯域幅はオシロスコープの最も重要な特性です。帯域幅が決まれば、表示される信号の範囲はもちろん、装置の価格もほぼ決まります。帯域幅を決める際には、予算や開発部門におけるオシロスコープの使用目的を考慮して判断します。

今日のディジタル回路では、通常、オシロスコープが表示する最も周波数の高い信号は、システム・クロックです。
このような信号の形状を適切に表示するには、少なくともこの周波数の3倍以上の帯域幅が必要です。

オシロスコープの帯域幅条件の決め手となるもう1つの信号の特性は、信号の立上がり時間です。観察するのは純粋な正弦波とは限りません。信号には、基本波周波数以上の高調波が含まれる場合もあります。例えば、方形波の場合は、信号の基本周波数の少なくとも10倍の周波数が信号に含まれています。方形波などの信号を観察する場合、適切なオシロスコープ帯域幅が得られなければ、ディスプレイに表示されるのは、期待どおりの鮮明で急峻なエッジではなく、丸みのあるエッジが表示され、測定の確度にも影響を与えます。

信号の特性を考慮した、適切なオシロスコープ帯域幅を決定する際に役立つ簡単な式を以下に示します。

適切なオシロスコープ帯域幅が決まれば、同時に使用したいチャネルのサンプリング・レートを考慮します。
上記の式3から分かるように、チャネルでオシロスコープの仕様帯域幅がフル・サポートされるには、各チャネルのサンプリング・レートをオシロスコープ帯域幅の4倍にする必要があります。これについては後で詳細に説明します。