アナログオシロを再評価：Wired, Weird（2/3 ページ）
アナログオシロスコープは、1機種の使い方を覚えれば他機種も同じように扱うことができる。これがデジタルオシロスコープとの違いだ。波形の同期の取り方やX-Y表示などを題材に、使い方を紹介する。
X-Y表示
図1のような回路の周波数特性を観測する際、信号発生器（発振器）からの信号の振幅が周波数によって変化してしまうことがある。周波数を連続で変化させたいとき、入力信号の振幅をチェックするのは大変だ。そのような場合には、オシロスコープのX-Y表示が便利である。入力をX軸、出力をY軸になるようにして、写真4のように表示させるのだ。
入力信号の振幅が変化すると、線の長さは変わるが、傾きは変化しない。増幅度が変わると、傾きが変化する。実際には、直線のまま傾きが変化することはなく、振幅が変化する前に位相が変化するので、表示結果は楕円になる。
図1の回路で実験したところ140Hz以上で楕円になり、位相がずれ始めた。その後、Y軸の振幅も小さくなり、5kHzで写真5のようになった。
X-Y表示で注意が必要なのは、X軸の周波数特性が意外に低いことだ。筆者のオシロスコープの帯域は100MHzなのだが、X-Y表示におけるX軸の帯域は3MHzである。しかも、実際には3MHzまで問題なく使えるというわけではない。X軸、Y軸に同じ信号を入力して試してみると、60kHz以上で楕円になってしまう。つまり、60kHz以下でないと、X-Y表示として使い物にならないということである。
ここで、X-Y表示の機能をわかりやすく示す例として移相回路を紹介する（図2）。これは周波数が変化しても、振幅は変化せずに位相だけが変化するというものである。低い周波数では反転回路となり、高い周波数では非反転回路となる。
入力と出力のベクトル図を描くと、周波数の変化に伴いベクトル間の角度が変わる。片方のベクトルを固定して考えれば、周波数の変化に伴いもう片方のベクトルが回転することになる。
十分に低い周波数で入出力の位相が180度異なると、オシロスコープの画面には左上がりの直線が表示される。周波数を上げて160Hzになると、線が膨らんで写真6のような楕円になる。このときの位相のずれは、180度より小さい。もう少し周波数を上げて1.6kHzになると、位相の差が90度になり写真7のような円になる。さらに周波数を上げると円が右に傾き、16kHzでは写真8のようになる。
このように、周波数を変化させていくと位相が変化するのが観測できる。
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