オシロスコープでプローブを2本使う理由

質問

オシロスコープのことについて質問があります。
同一時間軸で波形を測定するためには、プローブを2本用いるように、
という説明を受けたのですが、
プローブ1本でも、オシロスコープの画面の中心軸を基準として波形を測定すれば
同一時間軸の波形が測定できそうな気がします。
どうして、プローブを2本用いなければいけないのでしょうか。

回答No.4

FT56F001 · ベストアンサー

例えば，
電圧がe(t)=Em*sin(ωt)
電流がi(t)=Im*sin(ωt+θ)
として「電圧と電流の位相差θを読み取りたい」
とします。
このときプローブを2本使って，電圧と電流を同時に観測するのが，
普通のやり方です。

電流信号i(t)=Im*sin(ωt+θ)を入れれば，
位相がθだけずれた波形が見えるはずでしょ!，
という疑問でしょうか?

オシロスコープの時間軸は，入力信号に合わせて時間の原点を決めています。
オシロスコープの中に，絶対的な時間tの原点を持っているわけではありません。
これは「トリガ」といわれる機構です。
例えば「信号が負から正になった瞬間を時間t=０と決める」という具合に，
入力信号を元にオシロスコープが勝手に時間の原点t=0を決めています。

このため，プローブを１本しか使わずに，
二つの信号を別々に観測した場合，
それらの時間原点を揃えるのは，ほとんど不可能です。

「二つの波形の位相差を知りたいなら，プローブを二本使い，
　時間原点を合わせて二つの波形を同時に観測する」
という方法が，二つの信号の位相差を読むための基本的かつ確実な測定法です。

お礼

回答ありがとうございました。
オシロスコープが勝手に原点を決めているなら
1本のプローブではうまく測定できるはずもありませんね…
とても参考になりました。ありがとうございました。

回答No.6

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

プローブの使い方はわかりますか？原理はわかっていますか？

オシロスコープ内のグラウンド(この意味もわかりますか？)と入力チャンネルの各々のグラウンドがつながっています(アイソレーション機能があるオシロを除く)。チャンネル間のグラウンドに電位差(時間的に変化するものを含め)が生じていると正しく測定できません。

プローブを用いず、BNCコネクタ付き同軸ケーブルを使って四苦八苦するといい勉強になると思います。(私もこっちの類いでした)

お礼

お礼遅くなって申し訳ありません。
回答ありがとうございました。

私の知らないことがたくさんあることがわかりました…
使い方はわかってきたものの、原理がわからないことがたくさんあります。
これから勉強していこうと思います。

回答No.5

tadys

測定対象の波形が一つだけでしたらプローブを２本使用する積極的理由は無いです。
ですから、質問者の質問内容には何かの前提条件が不足しています。

不十分な質問には不十分な答えが返ります。

お礼

回答ありがとうございました。
そうですね…説明不足でした。
今回、トランジスタを使った無安定マルチバイブレータの、
トランジスタのコレクタ電圧、ベース電圧を測定する、ということをしたのですが、
プローブ1本を用いて観測した結果が理論的におかしい
(コレクタとベースの電圧が交互に出るはずなのに、そうならないうえ、
2つのトランジスタの波形はちょうど逆になるはずなのに、まったく同じ波形になった)
ので、質問させていただきました。
どうやら、2本使わないといけなかったようだとわかったので、2本でやってみます。
質問するうえでの参考になりました。ありがとうございます。

回答No.3

fjnobu

繰り返し波形なら、何度でも測定は可能で１本でも可能です。
ところが、単一現象なら２本はおろか１０本有っても足らない場合があります。

お礼

回答ありがとうございました。
10本！それをどうやってつなげるのか、まだ経験が浅い私にはわかりませんが
すごいですね…
参考になりました。ありがとうございます。

回答No.2

fujiyama32

単純な例を示しますと、交流の(1)電圧波形と(2)電流波形を同時に
観測して、双方の位相差や波形の形状がどのようになっているのか
を測定したい場合に、電圧プローブの1本と電流プローブの1本の
2本のプローブが必要になります。

この他にもいろいろあります。今後、測定作業をより進めて行くと
経験して納得されると思います。

お礼

回答ありがとうございます。
やはり2本必要なのですね。
参考になりました。ありがとうございました。

回答No.1

aokii

波形が変化した場合に測定できないからです。同一時間軸で波形を測定するためには、同期が必要です。

お礼

回答ありがとうございます。
波形が変化する、というのは、測定途中でいきなり波形が変化する、ということでしょうか。
そのようなこともあるのですね…
参考になりました。ありがとうございました。