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測定器/分析装置
波形を観測するオシロスコープから，周波数成分を調べるスペクトラム・アナライザ，周波数特性を調べるネットワーク・アナライザまで，電子システムの診断装置各種の使い方に加え，パソコンとアダプタを利用する計測・制御システムの開発法などを紹介します．
ZEPマガジン
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OPアンプで作る方形波発生器「弛張発振回路」 弛張発振回路は，抵抗とキャパシタを組み合わせて自励信号を生成する回路．OPアンプはコンパレータとして動作し，充放電の繰り返しにより周期的な信号を出力する |
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発振トラブル多し：I-V変換アンプの設計要点 フォトダイオードに光が当たると電流が出力される．この微小電流を電圧に変換するI-V変換アンプは，発振が起きやすい点に注意が必要 |
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抵抗とOPアンプ自体から出る：増幅回路の3つのノイズ源 増幅回路におけるノイズ源は大きく分けて3つある．（1）抵抗器が出す熱ノイズ（2）OPアンプが出す電圧性ノイズ（4）OPアンプが出す電流性ノイズ |
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位相補償容量の最適値探し：電子回路シミュレーションで実験 補償用キャパシタの容量が小さいと安定性の改善は限定的．容量が大きすぎると過補償となり，応答速度が低下したり波形のひずみが発生したりする |
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増幅回路の発振を止める：定石「進み位相補償」 増幅回路の出力信号が入力に逆相で戻る際，十分な位相余裕がないと，信号が自己増幅されて周期的に振動する．この好ましくない現象を抑えるために，位相補償が有効 |
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増幅回路の出力インピーダンス：負帰還による抑圧効果 増幅回路における出力インピーダンスは，回路の出力端から見た内部のインピーダンス．単体のOPアンプは数百Ωから数kΩの値をもつ |
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増幅回路の誤差「オフセット電圧」の設計法 OPアンプの増幅回路におけるオフセット電圧は，入力端子に印加された電圧差がゼロであっても，出力に現れる誤差のこと |
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大振幅と小振幅で全然違う！増幅回路の周波数特性 OPアンプ増幅回路は，周波数が高くなるほど出力信号が縮んでいく性質がある．小さな信号ではゲイン帯域幅GBWで説明できるが，入力振幅が大きい場合は別の制限が支配的になる |
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高域でのゲイン低下に注意！OPアンプ増幅回路の周波数特性 OPアンプ増幅回路は低域では抵抗で設定したゲインとおりの特性が得られるが，周波数が上がるにつれてゲインが低下し始める |
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入力と出力の電圧が等しい…それでもアンプ？絶対使う「ボルテージ・フォロア」 ゲイン1倍のアンプ「ボルテージ・フォロワ」は，高い信号源抵抗をもつセンサなどの電圧信号を低インピーダンスの負荷に正確に伝えることができる |
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USBマルチ測定器ADALM1000用測定アプリ ALICEのPCセットアップ ALICEはADALM1000を操作するための専用GUIソフトウェア．波形表示，直流・交流の信号生成，I-V測定，データ記録などの機能を備える |
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非接触共振カプラによるアレイ・チャネル拡張 mmCon3は，複数のミリ波アップコンバータとダウンコンバータに，マイクロ波帯のPLLシンセサイザが生成するGHz帯LO信号を均等な電力で分配し同期駆動する |
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ソフトウェア制御によるマルチビーム制御の実験 ソフトウェア制御ミリ波通信システムは，動的かつ高精度なマルチビーム制御が可能，スマートシティの通信や自動運転車のレーダ・システム，衛星通信や宇宙分野で応用できる |
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1エレメント1モジュール独立分散型の理由 mmcon3は，複数のアンテナ・エレメントを独立分散して制御し，位相遅延の信号をエレメント内で合成して複数の変調波ビームを異なる方向に発射する |
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6G対応分散型マルチビーム無線システムと従来機 mmcon3は1つのエレメントを1つのアップコンバータ，またはダウンコンバータで制御し，複雑なマルチビーム制御が可能．モジュールを増設し同期駆動することも可能なシステム構成 |
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ソフトウェアLoRaレシーバの制作 低消費電力で長距離通信が可能な無線通信規格LoRa準拠のソフトウェア受信機をオープンソース開発ソフト GNU Radioを使って開発した |
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USRPのラインナップと開発環境 USRPは，オープンソースのソフトウェア・ドライバ UHDを利用できる．UHDは，GNU RadioやMATLAB/Simulinkなどのモデルベース開発環境と連携してソフトウェア無線機を開発できる |
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オープンソフト＆ハードのモデルベース開発環境で始める Ettus Research社が開発したUSBソフトウェア無線機 USRP（Universal Software Radio Peripheral）を活用すれば，ローカル5G通信システムを実験的に構築することが可能 |
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間違いだらけのプローブ使用法 プローブの減衰率を×10に設定するとプローブ内部の高抵抗ネットワークが働き，周波数帯域が広がるため，高速信号の波形を正確に捉えることができる |
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480MSPS 差動シリアル・インターフェースを評価 USBソフトウェア計測器ADP5250は，480MSPS USB2.0の高速差動信号を評価するパフォーマンスを備えるが，正確な波形観測には伝送路インピーダンス整合や遅延差の調整が必要 |
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I/Qベースバンド信号観測によるLoRa受信機の評価 USBソフトウェア測定器 USBADP5250は設計業務に利用できるスペックをもつ．ソフトウェア無線機のI/Qベースバンド信号やSPIシリアル信号，USB高速信号の評価に利用してみた |
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1GSPS×100MHz！USBソフトウェア測定器 ADP5250レポート 業務にも使える？USBソフトウェア測定器 ADP5250を使ってみた．A-D変換1GSPS，帯域100MHz，ロジアナ 1GSPS，DMM分解能 300V/10A/5-1/2桁，プログラマブル電源搭載 |
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コプレーナ/FET/BPFをQucsStudioに実装 ロスの小さい高周波信号用伝送路「コプレーナ・ウェーブ・ガイド」を用いて，伝達係数S21と反射係数S11のための評価低雑音アンプをQucsシミュレータ上で設計 |
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値を連続可変させて最適解を手早く探し出す AC解析やSパラメータ解析が可能な回路シミュレータ QucsStudioは，部品の定数を連続的に変化させながら，回路の応答を解析できる設計支援機能「スイープ」を備える |
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ベタ・グラウンドへの熱拡散に留意 時間をかけて確実に 高周波回路のはんだ付け作業をするときは，ルーペや拡大鏡を使って接続を詳細に確認することを怠ってはいけはい．LNAの入力端子の接触状態によっては雑音指数やSNRが低下する |
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NanoVNA実測 vs Qucsシミュレーション 数千円で買える3GHzネットワーク・アナライザNanoVNAと，DC解析，AC解析，Sパラメータ解析など多彩な機能を備えるQucsStudioは，高周波回路や無線回路の開発者の必需品 |
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校正?基板?測定器自体? S11は高域で波打つ どんなネットワーク・アナライザでも，S11を測ると高域で波打つ．原因は受信回路の整合度や校正の不正確さ，ケーブルの反射，測定器自体のインピーダンス変動などさまざまだ |
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PN符号を生成＆BPSK変調波を出力＆ループバック解析 LabVIEWはグラフィカルな開発環境を備えた計測制御用ソフトウェア．Analog Discovery Proと連携させてディジタル変調システム評価してみた |
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広帯域無線機開発に！ウォータフォール測定 USBソフトウェア測定器 Analog Discovery Proが備えるOscilloscopeモードやScope-Spectrogramモードを利用すれば，広帯域なソフトウェア無線機の評価も可能 |
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USBソフトウェア測定器 Analog Discovery Pro入門 Analog Discovery Pro 3000は，USBを介してPCと連携するソフトウェア測定器．Linux OS搭載で，イーサネットを通じたリモート制御や自動計測，LabVIEW連携も可能 |
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マイクロストリップ？それともコプレーナ？ 標準的な厚さ1.6mmのFR4基板で，Z0=50Ωのマイクロストリップ線路の導体幅は3 mm．幅0.8mmの1608チップ部品と接続すると不整合が生じて数GHz帯域で大きな反射が発生する |
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精巧で繊細！コネクタはトルク・レンチでケーブルと接続 ネットワーク・アナライザにSMAコネクタを接続する際は，レンチを使って指定されたトルクで締め付けることが常識．無視すれば測定性能が低下し，1000万円を超える機器が使用不能になる |
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リターン・ロスS11と通過ゲインS21の実測 無線機の送信回路からアンテナまでのインピーダンスが整合していない場合，信号の一部が反射し，送信効率が低下する．この問題の原因はリターン・ロスを測ることで特定できる |
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LabVIEW入門 Arduinoで作るUSB I/O回路 ポテンショスタットは，反応性溶液の特性評価に利用する電気化学分析装置．作動電極と基準電極の間に精密な電圧を加えて電流を計測して，溶液のインピーダンスや化学反応速度を測る |
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事前シミュレーションで周波数範囲を絞り込み 高周波信号をロスなく伝送するために欠かせない作業がスミス・チャートを利用したインピーダンス・マッチング．忘れてはいけないのは事前シミュレーションによる周波数範囲の絞り込み |
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壊す理由No1 一瞬の直流入力が命取り スペアナやネットアナなど，繊細なRF測定器を使って高周波回路を評価するときは，直流成分や大電力による入力回路の破損リスクを低減する「DCブロック」が有効 |
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Tinyネットアナ入門 LiteVNA 64のキャリブレーション ネットワーク・アナライザの測定精度を上げるにはレンチを使った締め付けトルク管理が重要．ショート/オープン/ロード/スルーのキャリブレーション用基準器の扱い方を解説 |
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ポケット・スペアナ Tiny入門 位相ノイズの測定 位相ノイズは，信号の位相が時間とともにランダムに変動することで生じる．揺らぎが多いと，ディジタル通信でのビット・エラー率が増し，アナログ通信では音声や映像の品質が劣化する |
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スペアナ入門 RBWとVBW ノイズの影響を抑えながら正確にスペクトラムを観測するためには，ターゲットの周波数成分に合わせて“RBW”と“VBW”の適切な設定が欠かせない |
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測定器入門 スペアナの測定限界「ダイナミック・レンジ」 スペアナが正確に測定できるレベル範囲「ダイナミック・レンジ」は，測定レベルの最大値と，測定器の2次歪みがノイズ・レベルと一致する最小値の差分 |
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LabVIEW×Arduinoで作る溶液インピーダンス計測器 計測制御ソフトウェア LabVIEWとビギナ向けマイコン・ボード Arduinoを組み合わせて，珈琲に三角波電圧を印加し，その電流応答を分析するボルタンメトリを制作 |
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Sonnet Lite無料版をお試し！初めての電磁界シミュレータ 無線通信やRF設計用の定番ツール電磁界シミュレータ Sonnet Lite（評価版）を使って，パッチ・アンテナの電流密度分布（3.7GHz帯）を解析してみた |
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自宅がRF実験室に！1万円3GHzネットアナでSパラ測定 NanoVNAは約1万円と，デスクトップ型の数百分の1で買えるポケット型ネットワーク・アナライザ．無料シミュレータも活用して，自宅でRF回路の実験や開発が可能な時代だ |
VOD教材［視聴無制限］
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［VOD/Full KIT/data］USBマルチ測定器付き！実測とシミュレーションで学ぶアナログ回路設計 OPアンプの基本/周波数特性から発振/雑音対策まで，全13の実習で完全マスタ |
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［VOD/KIT/data］実験キットで学ぶ 初歩の電子回路設計 1石のトランジスタからアナログ技術の基本を学びとる |
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［VOD/KIT］Tinyスペアナ×Tinyネットアナで作る6GHz My実験ベンチ 何でも測れる！高調波/P1dB/変調ひずみからインピーダンス/ゲイン/反射まで |
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［VOD/KIT］LabVIEW×Arduino！初めてのパソコン計測＆制御【改訂版】 研究・開発の2大定番ツール LabVIEWとArduinoを使ったパソコン計測入門 |
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［VOD］Linux搭載USBマルチ測定器 Analog Discovery Proで作る私の実験室 単独＆遠隔操作が可能なLInux搭載USB測定器を使って電子回路の評価技術を学ぶ |
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［VOD/KIT］ポケット・スペアナで手軽に！基板と回路のEMCノイズ対策 10の定石 「どこでもEMC対策パーツセット」で現場で役立つノイズ対策の基本を学ぶ |