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- 高速オシロスコープ(こうそくおしろすこーぷ)
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(high speed oscilloscope、broadband oscilloscope) 従来のオシロスコープ(オシロ)と、2005年以降に発売された広帯域オシロスコープを区別するために、(従来の)一般的なオシロを汎用オシロ、広帯域オシロを高速オシロと便宜的に呼ぶ。周波数帯域2GHz未満を汎用オシロ(OSはメーカ独自が多い)、2GHz以上を高速オシロ(OSはwindowsが多い)とするメーカが多い。正式には広帯域オシロだが、高速デジタル回路の評価用途のため、高速オシロスコープとも呼ばれる(以下の参考記事「オシロスコープの動向と、最新1GHz帯域モデルの各社比較」に周波数帯域別の主要モデルを掲載)。以前は500MHzまでが汎用オシロ、1GHz以上が高速オシロだったが、組込みシステムの普及で電子回路の動作周波数が高くなり、ミドルクラスの汎用オシロでも1GHzモデルが標準になりつつあるので、汎用オシロと高速オシロの周波数帯域の堺は時代とともに変化している(周波数での明確な定義はない)。 2000年代初頭のオシロのボリュームゾーンは周波数帯域100MHz~500MHz(いわゆるエントリー~ミドルクラスと呼称されるモデル)で、1GHzモデルは高級器、最高機種は4GHzモデルだった。技術の進歩によってシリアル通信の規格は高速化し、勃興する新情報家電の製品群に搭載されていった。これらの高速伝送インタフェース(高速デジタルなどと呼称された)の評価向けに、キーサイト・テクノロジーが新しいコンセプトの6GHz帯域のモデル 54855Aを2005年に発売した。これが広帯域オシロ(高速伝送評価用アナライザ)で、以降テクトロニクス、レクロイ(現テレダイン・レクロイ )の3社による、最高周波数モデルの開発競争が激化し、周波数帯域は10GHz、30GHzと高くなっていった。2018年にはキーサイト・テクノロジーから110GHzのモデル(価格約1億円)が発売されている(以下の参考記事「キーサイト・ワールド2018」で、世界初公開を取材)。 2018年にローデ・シュワルツが高速オシロに参入し、現在は海外の4社がラインアップしている。国産では唯一、岩崎通信機が1GHzのDS-8000シリーズを販売している。DLシリーズでデジタルオシロに参入して、日本市場ではテクトロニクスに次ぐシェアの横河計測は500MHzまでしかラインアップがなく、高速オシロはつくっていない。つまり、高速オシロは海外メーカの独壇場である。RFなどの高周波の測定器の要素技術があるメーカにしかつくれない高周波の計測器といえる。たとえば国産のアンリツには高周波技術があるが、同社は自動車市場を新しいターゲットにして高砂製作所を2022年に傘下にするなど、汎用計測の分野を広げていて、更なる通信分野(高速オシロ)に参入する意向は感じられない。 高速オシロは、構造がオシロなので機種群(カテゴリー) オシロに分類されているが、汎用オシロ(いわゆる従来の一般的なオシロ、電気技術者が1台/人持っている普段使いのオシロ)とは用途が全く異なる。汎用オシロの上位機種ということではなく、スペクトラムアナライザ(スペアナ)のような高周波のアナライザである。オシロという名前なので誤解されるが、特定用途向けの通信アナライザである(サンプリングオシロスコープが周波数帯域が広いために、アイパターン測定で通信の伝送品質の評価に使われたのに似ている)。 オプションとして各種の規格の解析ソフトウェアや増設メモリが用意されている。次々と規定される新しい規格の評価をすることが主眼である点は移動体通信用の測定器やプロトコルアナライザと同様で、製品寿命が長くない専用器である。ユーザはオプションを適切に選択しないと目的にあう仕様にはならない。そのため、良く使う解析ソフトウェアやメモリ増設などをバンドルしたアナライザタイプが用意されている(DSAオシロスコープ)。 オシロの形名は頭のアルファベット3文字と次の数字がシリーズを表し、下3桁の数字が周波数と入力チャンネル数を示していることが多いが(以下の参考記事「計測器の形名が詳しい)、以前のアナライザタイプは頭のアルファベットがシリーズのアルファベットと全く違い、同じシリーズだと判別しにくかったが、現在はわかりやすいように改善された。たとえば2008年発売のキーサイト・テクノロジーDSO90000AシリーズのアナライザタイプはDSA90000Aだった。DSOはDigital Storage Oscilloscopeが由来の形名、DSAは「DSOのアナライザモデル」というネーミングである。 計測器メーカは高速オシロや汎用オシロという分類(表現)をしていない。下位モデルから、ハンドヘルド、ベンチトップのローエンド(エントリークラス)とミドルクラス(通常はこの2つが汎用オシロに相当)、ハイエンド(これが高速オシロに相当)などの分類である。広帯域オシロという呼称も各オシロスコープメーカの品名にはほとんど使われていないが、「広帯域オシロスコープ入門」(2015年出版、CQ出版社、トランジスタ技術の増刊、RFワールドNo.29)では高速オシロで最高周波数帯域の競争をした前述3社が記事を満載している。そのため広帯域オシロという呼称は各社に認知されている公式な用語といえる。汎用オシロという名称については用語の「汎用オシロスコープ」に解説しているので、興味がある方は参照されたい。 [オシロの分類(種類の表記)の例] ローデ・シュワルツはベンチ、高性能などである。 高速オシロに本格参入 (R&S RTP ハイパフォーマンス・オシロスコープ発表会) キーサイト・テクノロジーの6000Xシリーズは十分に高速オシロの周波数帯域だが、下のモデル(InfiniiVisionシリーズ)に分類されている。 キーサイト・テクノロジーの“見える”オシロ InfiniiVision 3000T Xシリーズ
- 高速デジタル(こうそくでじたる)
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(high speed digital) 「高速デジタル信号」、「高速デジタル伝送」、「高速デジタル信号伝送」などの略記。NTT東/西日本とNTTコミュニケーションズが提供する64k~6Mビット/秒のデジタル信号を伝送する専用回線を「高速デジタル専用線」、この回線の使用プランの名称を「高速デジタル伝送サービス」という。 オシロスコープ(オシロ)のトップベンダであるテクトロニクスはオシロの解説書などで「高速デジタル信号の解析には広帯域オシロスコープを使い」などの表現がある。キーサイト・テクノロジーが2023年に開催したKeysight World(プライベートショー)の2日目のタイトルは「高速デジタル 光電融合トラック」で、高速デジタルに該当する展示コーナは「PCI Expressのプロトコル試験」、「Rx試験 ケーブル試験」、「Tx試験 電源ノイズ評価」、「送信波形評価」、「BER特性評価」、「高分解能TDR測定環境」などがあった。展示された計測器は高速オシロスコープ(周波数帯域33G~110GHz)、サンプリングオシロスコープ、BERT(PAM4/64G baud)、AWG(256G S/s)などである。すべて高速デジタル信号の評価に関係するモデルである。 このように、大手計測器メーカのキーワードに「高速デジタル」は頻繁に使われる用語である。 高速デジタル信号とは具体的な数値で、何bpsの信号速度を指すのか、は説明が難しい(時代とともに、現在のホットな最先端の高速デジタルの仕様が話題となる)。高周波とは何Hz以上の周波数を指すのかを示すのが困難(説明者や内容によって「高周波」と表現している周波数の値が異なる)ことと似ている。技術用語は、あるレベル以上の知識がある人たちで共有され、理解されているので、まったくの素人に説明することが難しい。
- 広帯域オシロスコープ(こうたいいきおしろすこーぷ)
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(wideband oscilloscope/broadband oscilloscope) 2000年代に登場した周波数帯域がGHzのオシロスコープ。それ以前にも4GHzのモデルはテクトロニクスやhp(現キーサイト・テクノロジー)も発売していたが、高速シリアル通信などの評価をするアナライザとして2000年代中頃から登場したキーサイト・テクノロジーの54855AやテクトロニクスのTDS7000シリーズ以降の6GHz以上の帯域の機種群が代表的なモデルである。 広義には1GHz以上の帯域のモデルを指しているとする文献もあるが、各オシロスコープメーカのシリーズを見ると、2GHzあたりを境にしているので、筆者は2GHz以上が広帯域オシロスコープ(通称:高速オシロスコープ)と考えている(以下の参考記事「オシロスコープの動向と、最新1GHz帯域モデルの各社比較」に主要メーカのモデルを分類)。広帯域オシロスコープは単に周波数帯域が高いだけでなく、半導体デバイスなどに採用される、各種の通信規格の評価ができることが特長(たとえばDDRや、高速なシリアル通信のバス解析など)。そのため解析ソフトウェアや大きなメモリをオプションで用意している(以下の参考記事「計測器の形名・・・第3回 オシロスコープPart2 ~ DSO、DPO、DSA、MSO」が詳しい)。 また、広帯域オシロスコープが登場する以前は、高い周波数はサンプリングオシロスコープで測定を行ったが、広帯域オシロスコープが普及するとサンプリングオシロスコープの主要な目的の1つであるアイパターン測定は、広帯域オシロスコープのマスクパターン(オプション)などで行われるようになっている。 2010年代初頭にはオシロ3大メーカのテクトロ、キーサイト、レクロイ(現テレダイン・レクロイ)が周波数帯域30GHzのモデルを発売して、最高機種を競っている。2018年にはキーサイト・テクノロジーが110GHzモデルを発表している(以下の参考記事「キーサイト・ワールド2018」で世界初公開を取材)。同じく2010年代に、分解能(ADコンバータのビット数)を向上させる方向に各社が製品開発を進め、高分解能オシロスコープが発表されている。2023年には多チャンネルオシロスコープを売りにしてきた横河計測も12ビットモデルを発売し、内外の主要なメーカ(テクトロニクス、キーサイト・テクノロジー、テレダイン・レクロイ、ローデ・シュワルツ、岩崎通信機 、横河計測)がラインアップした。中華系オシロスコープも続々と追従している(リゴルやSiglent Technologiesなど)。 広帯域オシロスコープは薄型TVやデジタルカメラ、携帯端末、などの情報家電機器に高速な通信インタフェース規格が搭載されるに従い、それを実現する半導体デバイスメーカや家電メーカの旺盛な需要によって2000年代以降に普及した。同時にWi-FiやMIMOなどの高周波の無線通信の評価にも不可欠となった。400Gbpsなどの高速な光コヒーレント通信の開発にも使われる。 上記のアプリケーションはすべて通信である。つまり広帯域オシロスコープは、電気技術者が1台/1人で使う(普段使いの)基本測定器ではなく、通信の専用器(アナライザ)である。
- 高電圧差動プローブ(こうでんあつさどうぷろーぶ)
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(high voltage differential probe) オシロスコープで高い電圧を測定する時に使用する差動入力型の電圧プローブ。能動素子を使っているのでアクティブプローブの1種だが、この呼称は差動プローブにはあまり使われない。差動ではなくシングルエンドのプローブは「シングルエンドプローブ」以外に、「シングルエンドアクティブプローブ」と呼んでいるメーカもある。つまり、パッシブプローブはすべてシングルエンドなので、アクティブプローブで(差動ではなく)シングルエンドである、ということをいいたい為と推測される。 オシロスコープの世界的トップベンダであるテクトロニクスはP5202A、P5205A、P5210A、THDP0200、TDP1000などラインアップが多い。キーサイト・テクノロジー、テレダイン・レクロイ、横河計測など、主要な大手オシロスコープメーカがつくっている。岩崎通信機は400MHz広帯域のモデル、BumbleBee(PMK社製)を取り扱っている。日置電機はレコーダのアクセサリとして高電圧に対応した「差動プローブP9000」がある。 能動素子は電源供給が必要なため、プローブ・インタフェースによってオシロスコープの入力コネクタから電源を得ることが多くなっているが、モデルによってはオシロスコープに電源用のケーブルで接続したり、別途プローブ用の電源ユニットを併用したりしている。 高電圧測定用にはパッシブ型の「高電圧プローブもあるが、パワーエレクトロニクス分野では差動伝送が多いため、高電圧差動プローブが大変よく使用される。パワー半導体で近年普及してきたSiC(エスアイシー)やGaN(ガン)の評価には差動プローブよりもCMRR(コモンモード除去比)が優れた光絶縁プローブが使われている。
- 高電圧プローブ(こうでんあつぷろーぶ)
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(high voltage probe) オシロスコープのプローブの1種。高い電圧を測定する時に使用する電圧プローブ。オシロスコープに標準で付属しているプローブは10:1分圧のパッシブプローブが多く、最大入力電圧は数百V程度。1kV~数十kVを測定できるプローブを一般に高電圧プローブと呼んでいる。代表的なモデルであるテクトロニクス P6015Aは、減衰比が1000:1(以下の参考記事に写真を掲載)。100:1と1000:1の切替スイッチが付いたモデルもある。別名、「高圧プローブ」や「高耐圧プローブ」と呼称するモデルもある。 高電圧プローブにはパッシブ(受動)型とアクティブ(能動)型があり、前者は「高電圧プローブ」、後者は「高電圧差動プローブ」や「高電圧シングルエンドプローブ」と呼ばれることが多いが、後者の能動型でも単に「高電圧プローブ」という名称もあり、品名から単純に判断することが難しい。 クランプセンサなどの電流・電力測定器を多くラインアップする日置電機は、テスタの低電圧レンジで高電圧を測定するためのプローブを「高圧プローブ」と呼んでいる。オシロスコープ用の高電圧プローブ(受動型)と名称は異なるが同等のプローブといえる。
- 高分解能オシロスコープ(こうぶんかいのうおしろすこーぷ)
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(high definition oscilloscope) オシロスコープ(オシロ)の分解能であるAD変換器が8ビット以上のモデルを指す。 オシロの歴史は周波数帯域を高くすることだった。2018年7月のキーサイト・テクノロジーの自社イベント 、Keysight World 2018で110GHzの広帯域オシロスコープが世界初公開されている(TechEyesOnlineは取材して、展示会レポートを公開)。オシロは横軸(時間)の精度が良い波形観測器(スコープ)であり、電圧測定器ではない。1980年代にデジタルオシロスコープが登場して以降、ADコンバータは(数万円のローエンドから1億円のハイエンドまですべて)8ビットだった。8ビットだと、256分割でサンプリングしてアナログ信号をデジタル化する。1/256=0.4%のため、電圧の有効桁数は2桁までで、3桁めはほとんど信頼できない数値となる。驚くべきことだが、表示桁数の少ない可搬型(ハンドヘルド)のデジタルマルチメータ(DMM)の分解能に比べても明らかに精度が悪い。 デジタルオシロの歴史の中で、ADコンバータは8ビットであることは変わらない常識だった。ところが自動車などのパワーエレクトロニクス分野で、時間波形だけでなく電圧も精度良く測定したいという需要に、10ビットの高分解能モデルをレクロイ(現テレダイン・レクロイ)が2011年に発売した(モデル HRO : 400/600MHz)。2018年以降はテクトロニクスやキーサイト・テクノロジーという大手オシロメーカも高分解能モデルを発売したことで、高分解能対応はミドルクラス(1GHzモデル)の主要な仕様になった。2023年8月にはリゴルがエントリーモデルで12ビットを発売(DHO800/900 : 70MHz~250MHz、約5万円~13万円/台)、また同年9月にはテレダイン・レクロイがWaveMaster 8000HD(6GHz ~ 65GHz) を発売し、同社はエントリー(200MHz)から広帯域オシロ(65GHz)まで高分解能化が完了した。つまり小型のローエンドから高周波のハイエンドまで12ビットモデルがラインアップされ、「デジタルオシロスコープは高分解能モデルが標準」といえるような状況になった。 アナログオシロスコープで国内No.1だった岩崎通信機は、2020年に高分解能でかつ多チャンネル(8ch)に対応したDS-8000シリーズを発売した。周波数帯域350MHz~1GHzで、分解能は12ビットである。2023年現在、1GHzモデルの売れ行きは好調だという。つまり、当初はパワエレ向けで登場した高分解能モデルも、現在ではGHz帯域の信号の測定に使われるようになった。 テクトロニクスは1GHz帯域の高性能モデル(4シリーズMSO、5シリーズMSO、200MHz~2GHzをカバー)と、広帯域モデルの6シリーズMSO(高速デジタル回路の評価用、1GHz~10GHzをカバー)は標準で分解能12ビットである(※)。つまり、同社は4/5シリーズというボリュームゾーン(売れ筋)モデルは、実はすでに高分解能オシロなのである(同社は品名にあえて「高分解能」とは付けていない)。ミドルクラスの高級器から10GHzの広帯域オシロスコープ(高速デジタル回路の評価用途)は高分解能が標準、という同社の見解が伺える。 2011年に高分解能モデルを開発したテレダイン・レクロイはその後次々と従来のデルの更新(高分解能化)を進め、2023年9月にハイエンドの65GHzまで高分解能オシロをラインアップしたので、高分解能モデルの先駆者といえる。 (※)オシロを用途別に分類し、一般的な回路基板評価用途(~2GHzまで)を1G帯域のモデル、広帯域モデルの中で1GHz~10GHzに対応したモデルを高速デジタル回路の評価用と称している。TechEyesOnlineが2022年11月に公開した記事「オシロスコープの動向と、最新1GHz帯域モデルの各社比較」の表1が詳しい。 2023年1月にTechEyesOnlineが実施したアンケート調査で、「オシロで使っている他の計測器の機能は?」という質問に、マルチメータという回答が28%あった。この数字は「オシロ使用者の約3人に1人はDMMのように電圧値を見ている」と解釈でき、高分解能モデルの利用率を伺わせる結果となった。 みんなの投票 第2弾 オシロスコープの使用状況&主要メーカ比較記事[投票結果] (Question 7 で「オシロ以外の機能」を質問) 横河計測は分解能が12~16ビットのスコープコーダ(DL950などのレコーダオシロ)が主力製品の1つなので、ここで解説している高分解能オシロスコープに該当するモデルはラインアップになかった(スコープコーダは日置電機のメモリハイコーダなどと競合するメモリレコーダなので、オシロではないのだが)。ただし2023年5月に初めての8ビット以上のモデルDL5000HD(12ビット分解能)を発売した。8chモデルの5代目モデルとして2020年5月に発売したDL5000の高分解能改良版(エンハンスド・モデル)である。同社の主力モデルDLM3000も2024年9月にDLM3000HDに更新した。 2010年にミドルクラスのモデルでオシロ市場に参入し、いまやハンドヘルド から広帯域モデルまでラインアップしたローデ・シュワルツは、2023年11月に多チャンネルオシロスコープMXO5を発売した。周波数帯域は100MHz~2GHzで、4chと8chモデルがあるが、ADCは標準で12ビット、高分解能モードで18ビット、と高分解能オシロである。前述の岩通のDS-8000のラインアップをカバーし、かつ上位の仕様になっている。同社は以前からオシロにスペアナ機能を付けているので、当然MXO5のRF測定機能も進化している。テレダイン・レクロイやテクトロニクスに続く、最新の高分解能モデルをエントリーからミドルクラスの高級器まで揃えたといえる(2023年12月現在)。 high definition oscilloscopeは高精細度オシロスコープだが、日本語では高分解能オシロスコープと呼ばれている。レクロイが2012年に発売したモデルはHDO4000/6000である。2025年現在、形名にHDが付くオシロはメーカを問わずADコンバータが8ビット以上の高分解能モデルである。 テクトロニクスやキーサイト・テクノロジーのモデルは、品名には「高分解能」の記載がないので、仕様を確認しないと該当機種はわからない。ただし2024年9月にキーサイト・テクノロジーはInfiniiVision 3000G Xシリーズ(200MHz~1GHz)の後継器として14ビットモデル、InfiniiVision HD3シリーズを発売した。なんと形名がそのものずばりHDである(同社のオシロスコープの形名は今後どうなっていくのか? 筆者は心配と期待の両方を持つファンの1人である)。
- コンプライアンステスト(こんぷらいあんすてすと)
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(compliance test) 規格に適合しているかチェックするための認証試験のこと。規格の要件に適合しているか確認するための試験なので、規格認証試験や規格適合試験、認証試験、規格試験などの呼称があるが、コンプライアンステストやコンフォーマンステストという表現が良く使われる。近年、デジタル通信は伝送速度の高速化、信号の低電圧化(省エネ)が進み、日々、多くの規格が誕生している。高速な電気信号は品質が悪いと誤動作の原因となるため、規格で定められた複数の試験項目により、適合性を判断する必要がある。各規格によって規格作成機関があるように、規格の認証試験をする機関がある。 たとえばアリオン株式会社はコンプライアンステストの会社として有名。30年以上の歴史があり(日本法人は2002年設立)、電子機器の包括的なテスト、設計品質の検証、技術コンサルティングなどを行っている(同社ブランドの計測器もある)。 PCI Express(PCIe)やHDMI、100BASE-T1など、高速デジタルに注力している計測器メーカがコンプライアンステストの評価機材(具体的な計測器)を提案している。キーサイト・テクノロジーやテクトロニクスが毎年開催する自社イベント(Keysight Worldやテクトロニクス・イノベーション・フォーラム)には、これらメーカの機材を使い事業をするコンプライアンステストの会社としてアリオンも出展していることが多い。アンリツも2023年のテクトロニクスのイベントには機材提供と説明員派遣をしている。 コンプライアンスは法令順守など、企業の倫理規定、行動規範として使用される用語だが、complianceを翻訳すると、「追従」、「応諾」である。「認証」の英語はcertification(サーティフィケーション)なので、コンプライアンステストは単に認証だけではない範疇の用語といえる。「コンプライアンス・テスト」という表記もある。コンプライアンスは「法律・規制の遵守」、コンフォーマンスは「準拠」、「即応」、「適合性」なので、適合性試験はコンフォーマンステストの方が適当と思われるが、計測器メーカはどちらか、または両方を使用している。
- コンフォーマンステスト(こんふぉーまんすてすと)
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(conformance test) 日本語では「適合性試験」や「適合性評価」。製品やシステム(サービスを含む)が業界で定められた規格(技術基準)の要求事項を満たしている(適合している)ことを計測器によるデータ測定で検証する。製品の安全性や品質の保証、規格への合致を証明する目的で行われる。 conformanceは「準拠」や「即応」、「適合性」の意味。別名、コンプライアンステストといういい方もされる。コンプライアンスは「法律・規制の遵守」の意味である。 計測器もコンフォーマンステストに対応した機能や測定オプションが用意されているモデルがある。たとえば高速のシリアル伝送の規格に合致する(適合する)か、広帯域オシロスコープを使ったコンフォーマンステストが行われる。各種の通信規格に対応した試験ソフトウェアがオプションで用意されている。2002年にキーサイト・テクノロジーが発売した周波数帯域 6GHzの高速オシロスコープ 54855Aは、情報家電製品に普及し始めた高速シリアル通信の規格試験を行うアナライザで、電気技術者が普段使いする汎用オシロスコープではなかった。PCI Express(PCIe、PCI-E)はオシロスコープとBERT(バート)を併用した適合性試験が規定されていて、テクトロニクス、テレダイン・レクロイ、アンリツなどが提案をしている(機材1式の価格は概算で約5千万円~1億円)。テクトロニクスはPCI-Eの評価機材を「コンプライアンスパッケージ」とも呼んでいる。 アリオン株式会社 (Allion Japan Inc.)は「ハードウェア・ソフトウェア製品全般に関する品質保証テスト」を事業にしている。電気・電子メーカは認証機関で承認を得る以前に、アリオンでコンフォーマンステストを行い、試作品や新製品の品質評価を行う。このような受託試験機関が世界中にある。グラナイトリバーラボ・ジャパン株式会社(GRL)は通信規格のコンフォーマンステストが得意で、計測器もつくって販売している。 PCI-Eの評価機材。テクトロニクス・イノベーション・フォーラム 2023とPCI Express6.0セミナー(2026年2月)
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