Analog Discoveryのスペクトル・アナライザのBasicな使い方 (1)
Analog Discoveryは、オシロスコープだけではなく、
- 実験用電源
- 発振器
- スペクトル・アナライザ
- ネットワーク・アナライザ
など、多機能な測定ツールです。2016年9月現在、アプリケーションのWaveForms2015はバージョン3.3.7です。立ち上げると、NIカラーがデフォルトになっています。
スペクトル・アナライザが動作するときは、オシロスコープのアプリケーションは動作を停止します。中級以上のオシロスコープは、オシロスコープとスペクトル・アナライザを同時に動かして、特定な信号を解析しやすくしたモデルが増えています。将来そのようなソフトウェアが出てくるとよいですね。
スペクトル・アナライザはオシロスコープと同じく、プローブを測定したい場所につなぎます。Analog Discoveryは2本の入力を同時に表示できます。プローブは100MHz以上のスペックが望ましいです。
●スペクトル・アナライザのスペック
スペクトル・アナライザは、周波数に対する入力信号の大きさを測定します。表示する周波数範囲（Freq. Range）は、デフォルトはAutoです。プルダウンで選ぶこともできます。StartとStopでも設定できます。Stopは50MHzが選べるので、0Hzから50MHzが測定範囲です。
縦軸は入力信号の大きさで、単位はdBVです。リアルな電圧Vrmsも選べます。信号発生器で約10kHz 10Vrmsを入力していますが、10Vrmsに足りていないことがわかります。
dBVは1Vを0dBVとした対数表記です。負荷のインピーダンスは無関係です。10Vrmsは20dBVですから、上記の二つの画面はその通りになっています。
| dBV | Vrms |
|---|---|
| 20 | 10 |
| 10 | 3.162 |
| 0 | 1 |
| -10 | 0.3162 |
| -20 | 0.1 |
| -30 | 31.62m |
| -40 | 10m |
| -50 | 3.162m |
| -60 | 1m |
| -70 | 316.2u |
| -80 | 100u |
| -90 | 31.62u |
| -100 | 10u |
| -110 | 3.162u |
| -120 | 1u |
| -130 | 0.3162u |
| -140 | 0.1u |
ほかにも単位を選べます。
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●スケールの変更
マウスのドラッグやホイールの回転で、値を変更できます。
●トレースするときのタイプ
常にデータを見たいときはデフォルトのsample、ランダムなノイズを軽減するAverage（平均）など、観測したい信号によって使い分けます。
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Countは平均化するときのサンプル数として使われます。デフォルトは100です。
Sample時の波形です。100kHzの正弦波を入力しています。高調波はどのあたりに出ているかがわかりません。
Linear RMS Averageを選ぶと、ノイズが消え、高調波などがはっきり見えてきます。
●窓関数
スペクトル・アナライザで使われるFFTは、過去から未来に向けて連続する信号を扱いますが、取り出せる信号数は有限です。なので、初めと終わりが波形の途中だとスペクトル漏れという現象が生じ、間違った結果になることがあります。そのため、初めと終わりの信号を減衰させてできるだけ、連続した信号を正しく見るための窓関数が何種類か用意されています。使い分けをします。通常、ハン（Hann(ing)）かブラック・ハリス（Blackman-Harris）を使うことが多いようです。
変更は、Trace1の右にあるギア・アイコンから行えます。
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100kHzの方形波を入力しました。Rectangular＝窓関数をかけていない状態です。
Blackman-Harrisを選ぶと、波形のすそ野がシャープになり、隣接した信号が浮かび上がってきます。
