オシロスコープの波形の読み方

オシロスコープは、電子信号をリアルタイムで可視化するための測定器であり、その中心となるのが「波形表示」です。波形の読み方を理解することで、電子回路の挙動や不具合の原因を把握しやすくなります。本稿では、基本的な波形の読み取り方と、よく使われる解析手法について解説します。

■ 表示画面の基本構成
オシロスコープの画面には、時間軸（横軸）と電圧軸（縦軸）が表示され、波形がその上にプロットされます。

・横軸：時間（Time/Div）
・縦軸：電圧（Volt/Div）
・中央の基準線：ゼロボルト基準
・グリッド（格子）：時間・電圧の目盛り単位を表す

■ 波形の主要な読み取りポイント
波形の形状を観察することで、信号の性質を評価できます。

・振幅（Amplitude）：波の高さ。信号の最大値・最小値を確認
・周期（Period）：1波長の長さ。時間軸で波の繰り返し間隔を見る
・周波数（Frequency）：1秒あたりの波の繰り返し数（f = 1/T）
・立ち上がり時間／立ち下がり時間：信号が変化する速度
・オフセット：信号が基準線からどれだけずれているか
・ノイズ：波形の微小なゆらぎ。回路の安定性に影響する

■ 典型的な波形例と読み取り方
・正弦波：なめらかな波。周波数やひずみをチェック
・方形波：デジタル信号に多い。立ち上がり・立ち下がりとデューティ比が重要
・三角波／鋸歯波：一定速度で上昇／下降する信号。タイミング制御などで使用
・スパイク／グリッチ：瞬間的な異常信号。ノイズや回路誤動作の兆候

■ Time/Div と Volt/Div の設定方法
画面のスケーリングを調整することで、波形を見やすくします。

・Time/Div（時間軸）：信号が1～2周期表示される範囲に調整
・Volt/Div（電圧軸）：波形が画面内に収まるように設定
・波形が小さすぎる／大きすぎる場合はスケールを変更して再調整

■ トリガ機能による安定した表示
波形が流れてしまう場合、トリガを正しく設定することで固定表示が可能になります。

・エッジトリガ：上昇／下降エッジで同期
・レベルトリガ：指定した電圧で検出
・オート／ノーマル／シングル：波形更新のタイミングを選択

■ 測定機能の活用
多くのデジタルオシロスコープには自動測定機能があり、画面上の波形から数値を自動算出できます。

・Peak-to-Peak（ピーク間電圧）
・RMS値（実効値）
・平均値
・周波数／周期
・Rise Time / Fall Time

■ 波形読み取りの実用例
・スイッチング電源の確認：リップル電圧の大きさと周波数を観察
・UARTなどの通信波形：ビット幅と電圧レベルを読み取る
・センサー出力：信号の変動とノイズをチェック
・回路異常時の診断：波形の崩れやノイズ、遅延を比較して原因を特定

■ OWON製品を使った読み取りのポイント
OWONの12ビットオシロスコープ（例：ADS800Aシリーズ、HDS200シリーズなど）では、高分解能による精細な波形表示が可能で、微小なノイズや信号の歪みも視覚的に確認しやすくなっています。また、FFT解析機能を併用すれば、時間軸波形と周波数成分を同時に確認することもできます。

■ まとめ
オシロスコープの波形を正しく読むには、基本となる軸の理解、スケーリング調整、トリガ設定、測定機能の活用が鍵となります。波形を読む力はトラブルシューティングや製品開発の現場で非常に重要です。実際の測定を繰り返しながら、各波形の特徴とその背後にある回路動作を読み解く力を養いましょう。