【デジタル測定の基礎】サンプリング誤差とエイリアシング

デジタルオシロスコープでは、信号を連続的に測定しているわけではありません。
一定間隔で信号を取り込むため、条件によっては誤った波形が表示されることがあります。

■ サンプリングとは
サンプリングとは、アナログ信号を一定時間ごとに数値化することです。
この時間間隔をサンプリング間隔と呼びます。
デジタル測定の基本となる仕組みです。

■ サンプリング誤差
サンプリング間隔が粗いと、信号の変化を正しく捉えられません。
実際とは異なる振幅や周期に見えることがあります。
高速信号ほど影響が大きくなります。

■ エイリアシング
エイリアシングは、実際の信号とは異なる周波数として表示される現象です。
サンプリングレートが不足していると発生します。
低い周波数の波形として誤って観測されることがあります。

■ エイリアシングの原因
測定対象の周波数が高すぎる場合
サンプリングレートが十分でない場合
不要な高周波成分が含まれている場合に発生します。

■ ナイキスト条件
正しく測定するためには、
信号の最高周波数の2倍以上のサンプリングレートが必要です。
これをナイキスト条件と呼びます。
実際には、さらに余裕を持った設定が推奨されます。

■ エイリアシング対策
サンプリングレートを十分に高く設定します。
帯域制限やアナログフィルタを使用します。
観測したい周波数成分を明確にします。

■ 測定時の注意点
表示されている波形が正しいとは限りません。
設定を変えても波形が変わらない場合は注意が必要です。
疑問があれば、サンプリング条件を見直します。