オシロスコープの帯域幅とサンプルレート｜関係・エイリアシングを解説

「帯域幅が広ければいい」は半分正解——サンプルレートとの関係を理解して失敗しない選び方

オシロスコープの帯域幅は「どの周波数成分までアナログ入力部が通せるか」、サンプルレートは「1秒間に何点デジタル化するか」を示します。両方が十分でなければ、波形の振幅やエッジを正しく再現できません。

帯域幅とサンプルレートの違い

帯域幅は通常−3dB点で定義され、入力信号の高周波成分をどこまで通せるかを示します。サンプルレートはADCが1秒間に取得する点数です。

帯域幅が不足すると、高周波成分が減衰してエッジが鈍ります。サンプルレートが不足すると、入力帯域に信号が入っていてもデジタル化が粗くなり、誤った波形を表示することがあります。

サンプリング定理とエイリアシング

ナイキストの考え方では、ある周波数成分を一意に表現するには少なくともその2倍を超えるサンプルレートが必要です。ただしオシロスコープで波形形状や立上りを再現するには理論上の最低値だけでは不十分です。

Keysightは実用上、波形のディテールやタイミング精度を保つため、サンプルレートをオシロスコープ帯域幅の3〜5倍以上とすることが多いと説明しています。

サンプルレートが不足するとエイリアシングが起こり、Tektronixは本来より低い周波数の波形や別の形に見える場合があると説明しています。時間軸を変えたときに波形形状が大きく変わる場合は、アンダーサンプリングを疑います。

実機選定での関係性

そのため、帯域幅とサンプルレートは別々の数字ではなく、記録長・使用チャネル数も含めて確認します。機種によっては複数チャネル使用時にサンプルレートが下がるため、仕様表の条件も重要です。

チャネル数・用途・インターフェースまで含めた総合的な選び方はオシロスコープの選び方入門に分けています。本記事は帯域幅とサンプルレートの関係に限定しています。

よくある質問

まとめ

帯域幅はアナログ入力の周波数特性、サンプルレートはデジタル化の細かさです。オシロスコープでは両方を満たし、さらにメモリ深度やチャネル使用条件まで確認することで波形を正しく捉えやすくなります。

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