オシロスコープ:大容量メモリが重要な理由

大容量捕捉メモリを備えたオシロスコープの2つの大きな利点

捕捉メモリ容量は、各捕捉によって保存されるサンプル数に等しくなり、メモリ容量は、ポイント数(Mポイント)またはサンプル数(Mサンプル)で表されます。

オシロスコープ(例) 標準メモリ容量
R&S®RTB2000 20 Mサンプル
R&S®RTM3000 80 Mサンプル
R&S®RTA4000 200 Mサンプル

大容量メモリを備えたオシロスコープは大きな利点が2つあり、常に大容量メモリのオシロスコープを使用することをお勧めします。

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より長時間の捕捉

大容量捕捉メモリの明らかな利点は、より長い時間データを捕捉できることです。大容量メモリは、原因と不具合が時間的に離れている場合に効果的で、発生頻度の低いイベントを表示する際にも重要な役割を果たします。では、オシロスコープは、最大サンプリングレートでどのくらいの時間データを捕捉できるのでしょうか?これは、式で求めることができます。

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最大帯域幅を維持しながら長時間のデータを捕捉可能

2つ目の利点は見落としがちなものですので、再度確認しましょう。

オシロスコープは、可能な限り高速なサンプリングレートを維持するため、捕捉時間が長いほどより多くのメモリが使用されます。捕捉時間長が長くなると、オシロスコープはメモリを使い果たし、その結果、オシロスコープのサンプリングレートが低下してしまいます。例えば、捕捉時間が2倍になると、サンプリングレートは2倍低下するということです。

通常、オシロスコープは最大サンプリングレートで必要な最大アナログ帯域幅に対応できるように設計されています。サンプリングレートが低下すると、サンプリングレートが不十分で正確に信号を再構成できないという望ましくない結果になります。また、エリアジングが発生する可能性もあります。

メモリが10 Mサンプルでサンプリングレートが5 GSa/sの場合、オシロスコープは2 msの時間データを捕捉します。

メモリが200 Mサンプルでサンプリングレートが同じ5 GSa/sの場合、オシロスコープは40 msの時間データを捕捉します。

メモリが大きければ、オシロスコープは捕捉時間長が増加した時でも最大サンプリングレートを維持できますが、メモリ容量が小さいオシロスコープはすぐにサンプリングレートを低下させる必要があるため、比較的遅いタイムベースで帯域幅が減少します。これに対してメモリ容量が大きいオシロスコープは、フル帯域幅を維持できます。

メモリが十分な場合は、オシロスコープは最大サンプリングレート(および仕様帯域幅)を維持して正確に信号を表示できます。

メモリが不十分な場合は、オシロスコープはより長い時間データを捕捉するためにサンプリングレートを低下させます。これにより、サンプリングレートが不十分になって正確に信号を表示できなくなります。

大容量メモリの欠点は?

メモリが大きいと、処理速度と更新レートが低下します。これによりオシロスコープの応答性が低下し、次の捕捉開始までのデッドタイムが増加します。しかし、メモリ容量が大きい場合、ユーザーは与えられた時間に対してメモリのうちどのくらいを使用するのかを選択できます。

セグメントメモリとは?

多くの場合、オシロスコープは、メモリを小さいセグメントに分割するモードを備えています。例えば、ローデ・シュワルツのオシロスコープが内蔵しているヒストリーモードは、セグメントメモリを使用しています。ユーザーは、メモリを分割するセグメント数を指定します。各セグメントは同じ長さです。オシロスコープが最初のトリガイベントを検出すると、捕捉メモリの最初のセグメントがフルになるまでサンプルポイントが保存されます。次にトリガが再アームされると、次のトリガイベント発生の探索が開始されます。このトリガイベントが発生すると、メモリの次のセグメントにサンプルが保存されます。プロセスは、すべてのセグメントが一杯になるまで繰り返されます。

セグメントモードは、特に、長時間のデッドタイムの前後に生じるようなバースト動作を捕捉する場合に便利です。多くのシリアルバスや通信信号がこのような信号に相当します。セグメントメモリを使用すれば、オシロスコープは高速サンプリングレートを維持して、数秒、数時間、数日にわたる時間データを捕捉できます。

セグメントメモリを使用して、R&S®RTA4004は87秒を超える複数のCANバスのバースト信号を捕捉できます。

大容量メモリによってセグメントメモリを拡張する方法

メモリを追加すれば、ユーザーは特定の容量により増えた分のセグメントを捕捉できます。各セグメントのメモリ容量を増やすことができるため、各トリガポイント前後でより多くの信号の振る舞いを確認できるようになります。R&S®RTA4000 オシロスコープは、1チャネルあたり最大87,380個のセグメントと最大1 Gサンプルのメモリをサポートし、R&S®RTM3000 オシロスコープは、1チャネルあたり最大34,952個のセグメントと最大400 Mサンプルのメモリをサポートしています。