パッシブプローブ概要メーカー11社一覧

概要メーカー11社一覧

【2021年版】パッシブプローブメーカー11社一覧

パッシブプローブのメーカー11社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。

パッシブプローブとは？
パッシブプローブのメーカー11社一覧

パッシブプローブとは

パッシブプローブは、電気信号をオシロスコープで計測しやすくするために、オシロスコープの入力端子に取り付ける装置になります。受動プローブとも呼ばれています。オシロスコープを購入したときに、付属品として搭載されていることが多い装置です。プローブの中でも安価な製品が多く、最も広く使用されているプローブになります。オシロスコープの入力抵抗の9倍の内部抵抗に設定されているパッシブプローブが多く、パッシブプローブを通じて入力信号を受信する場合は、入力電圧が10分の1になり、オシロスコープ内の回路を保護する機能もあります。

パッシブプローブの使用用途

パッシブプローブは、オシロスコープと同時に使用することで、電気信号の変化を観測に使用されます。電気信号を観測することで、電圧以外に、温度や湿度、速度、圧力などの測定にも対応しているオシロスコープも多く発売されており、それらの測定の精度を高めるためや、オシロスコープの回路の保護のために、パッシブプローブが使用されます。また、電気信号を調べることによって、回路の故障原因や誤動作のチェック、磁気ヘッドの位置決め、信号の調整、ノイズの検出などでも使用されます。選定の際には、使用しているオシロスコープと同じ製造会社のパッシブプローブを購入すれば、互換性がよいのでおすすめです。

パッシブプローブの原理

パッシブプローブは、周波数特性を調整するためのコンデンサと、内部抵抗で構成されており、並列で接続されています。内部抵抗は9MΩに設定されている場合が多く、これはオシロスコープの入力抵抗が1MΩと設定されていることが多く、合わせて入力抵抗を10MΩにすることができます。

パッシブプローブの動作原理を、電気信号が高周波の場合と低周波の場合に分けて説明します。電気信号が高周波の場合は、周波数特性を調整するためのコンデンサのインピーダンスが低くなり、電気信号はコンデンサを通過して、オシロスコープ内部のコンデンサで観測されます。電気信号が低周波や直流電流の場合は、コンデンサのインピーダンスが大きくなり、電気信号は内部抵抗を流れてオシロスコープの入力抵抗に流れ、観測されます。

パッシブプローブの使い方

パッシブ・プローブとはオシロスコープを用いた一般的な測定に利用されるもので、内蔵される減衰器により、1：1、1：10、1：100 の3種類から被測定回路の特徴から選択します。

1：1 では、減衰器を持たず信号が直接オシロスコープの入力端子に印加されるので、オシロスコープの入力インピーダンスである1MΩが被測定回路に接続されることになります。被測定回路が高インピーダンスの場合には、測定回路に影響を及ぼす可能性がありますので注意が必要です。一方微小信号を観測する場合は、オシロスコープの入力感度がそのまま活用できますので、減衰器を内蔵するプローブより有利です。

10：1は最も汎用的なプローブです。入力インピーダンスが10MΩになりますので、被測定回路に与える影響も少なく使い易いものです。

100：1は、減衰率が1/100ですので、主に信号電圧が100Vを超えるような場合に利用されます。また入力インピーダンスが100MΩと極めて高いので、被測定回路に与える影響が特に少ないことも特徴です。

所謂高電圧プローブもパッシブ・プローブの一種ですが、大型の特殊な形態で、全く異なる注意点があります。

パッシブ・プローブの使い方で特に注意すべきものは、グランド・リードの接続や処理方法です。
多チャンネルのオシロスコープにて複数のポイントを同時に観測する場合、各チャンネルのプローブのグランド・リードは共通の一か所（一点アースが望ましい）に接続することが基本です。異なるグランドラインに接続すると、オシロスコープの回路上にグランドループが発生し、微小な信号を測定する際に悪影響を与えます。

また、グランド・リードが長い方がプロービングが容易になりますが、高い周波数の信号を観測するとリンギングや信号振幅の大きな変動など、不具合現象が発生します。
これは、グランド・リードのインダクタンス成分とプローブの入力端子容量とが共振して、その共振周波数付近で振幅が極端に大きくなることが原因です。従って、周波数が10MHz以上の高周波信号を観測する場合は、グランド・リードの代わりにグランド・スプリングなどを使用することも考慮して下さい。

パッシブプローブの周波数特性

波形観測用の測定器はオシロスコープ本体とプローブで構成されていて、両者を組み合わせた測定系の周波数帯域並びに立上り時間によって主要な測定性能が決まります。従ってオシロスコープ本体とそれに組合されるプローブ毎に周波数帯域や立上り時間がスペックとして公表されています。

波形測定の周波数特性にプローブが大きく影響を及ぼすのは、その入力容量です。周波数が高くなるほど容量性リアクタンスは小さくなり被測定回路の負荷が大きくなります。更に、プローブ自体の周波数帯域幅を狭める、立上り時間が遅くなる等、測定性能に悪影響を及ぼします。

周波数特性において重要なことは、定格周波数付近における被測定波形の振幅は3dB低下していることです。即ち周波数帯域の上限では、振幅が30%小さくなります。

それ故正確な振幅測定を行うためには、オシロスコープとプローブに必要な周波数帯域は、測定する波形の周波数の5倍程度が目安とされています。この目安に従えば、方形波のような高周波数成分を含む信号に対しても十分な周波数帯域が確保され、信号波形に歪が生じることを避けられます。

また測定系の立上り時間に関しても着目する必要があります。パルスの立上り時間や立下り時間を十分な精度で測定するには、オシロスコープとプローブは被測定対象のパルスの立上り時間に対して、1/5以下の立ち上がり時間であることが望ましいものです。

【2021年版】パッシブプローブ メーカー11社一覧

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