オシロスコープとプローブシステムの組合せによる利用可能最大帯域幅｜用語集

オシロスコープを使用して正確な測定を行う際、システム全体の利用可能最大帯域幅（合成帯域幅）は、オシロスコープ本体の帯域幅とプローブの帯域幅の組み合わせによって決まります。

重要なのは、システム全体の帯域幅は「数値が低い方（遅い方）の機器よりもさらに低くなる」という点です。

1. 合成帯域幅の計算式

オシロスコープとプローブの応答特性がガウス型（一般的な立ち上がり特性）であると仮定すると、合成帯域幅 $BW_{system}$ は以下の公式で近似的に求められます。

このように、同じ帯域幅を組み合わせても、システムとしては元の約70%程度まで低下してしまいます。

2. 立ち上がり時間（Rise Time）との関係

デジタル信号の測定では、帯域幅よりも「立ち上がり時間」が重要になることが多いです。システム全体の立ち上がり時間 $t_{system}$ も同様の考え方で計算されます。

正確な測定のためには、測定対象の信号の立ち上がり時間よりも、システム全体の立ち上がり時間が十分に速い（一般的に3〜5倍速い）必要があります。

3. 実用的な選択の目安

測定誤差を最小限に抑えるためには、以下のバランスで機器を選定するのが理想的です。

目的	推奨される組み合わせ
余裕を持った測定	プローブとスコープの帯域幅を、測定したい信号の周波数の3〜5倍にする。
プローブの選定	プローブの帯域幅は、可能な限りオシロスコープの帯域幅と同等かそれ以上のものを選ぶ。
高速信号の測定	1GHzを超えるような高速信号では、公式よりも複雑な周波数特性（フラット応答など）が影響するため、メーカーが指定する「システム帯域幅」のデータシートを確認する。

4. 注意すべき落とし穴

グランドリードの影響: プローブ自体の帯域幅が性能を満たしていても、長いグランドリード（ワニ口クリップなど）を使用すると、インダクタンスによって帯域幅が劇的に低下し、波形にリンギングが発生します。
入力容量: 高周波になればなるほど、プローブの入力容量が回路に負荷をかけ、信号そのものを鈍らせる原因になります。

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	SDS8000Aシリーズオシロスコープ特長と利点 4チャンネル + 外部トリガーチャンネルアナログチャンネル帯域幅：最大16GHz(8/13/16GHz) リアルタイムサンプリングレート：最大40GSa/s（全チャンネル同時） 12ビットADC 低ノイズフロア：16GHz帯域幅で176μVrms SPOテクノロジー・波形キャプチャレート：最大200,000フレーム/秒・ 256段階の波形輝度と色温度表示をサポート・最大2Gポイント/チャンネルのストレージ容量・デジタルトリガー
	SSG6M80Aシリーズマルチチャネル・コヒーレント・マイクロ波信号発生器主な特長・最大周波数 13.6 GHz/20 GHz ・出力周波数分解能最大0.001 Hz ・位相ノイズ < -136 dBc/Hz @ 1 GHz、オフセット 10 kHz（測定値）・コヒーレントモード、搬送周波数 = 10 GHz、周囲温度変動 ±2℃、観測時間 5時間、位相変動 < 1.5° ・チャンネル間の周波数、振幅、位相を個別に調整可能。単一デバイスチャンネル同期および複数デバイスチャンネル位相同期をサポート。位相メモリ機能搭載・アナログ変調、パルス変調（オプション）

	SSA6000A Series Signal Analyzer Main Features ・Measurement Frequency Range: 2 Hz ~ 50 GHz ・IQ Analysis Bandwidth: 1.2 GHz ・Real-time Spectrum Analysis Bandwidth: 400 MHz ・Phase Noise: -123 dBc/Hz @ 1 GHz, 10 kHz offset ・DANL: Less than -165 dBm/Hz ・Demodulation and analysis of signals from multiple mobile communication standards including 5G NR, LTE/LTE-A, WLAN, and IoT, as well as wireless connections.
	SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches.

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オシロスコープとプローブシステムの組合せによる利用可能最大帯域幅

1. 合成帯域幅の計算式

2. 立ち上がり時間（Rise Time）との関係

3. 実用的な選択の目安

4. 注意すべき落とし穴

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