高速デジタイザを使用した差動測定

正確な差動測定を行うには、キャリブレーション済みの測定システムが必要です。差動測定を行う前に、以下のタスクを実行してNIオシロスコープのキャリブレーションを行ってください。

同軸ケーブルを使用した差動測定や、ほとんどの自動テストシステムで使用されているテスト装置では、テスト環境とテストケーブルによって発生するゲイン誤差とオフセット誤差を校正することが重要です。このような場合は、以下の方法でオシロスコープの差動測定のキャリブレーションを行います。

1. ハードウェアセルフキャリブレーション (内部キャリブレーション)
2. ゲインおよびオフセットキャリブレーション

減衰プローブを使用した差動測定では、以下の方法でオシロスコープのキャリブレーションを行います。

1. ハードウェアセルフキャリブレーション (内部キャリブレーション)
   
2. プローブ補正
   
3. ゲインおよびオフセットキャリブレーション

ハードウェアセルフキャリブレーション

すべての精密計測器は、時間と温度によって確度が変化するため、測定ドリフトが発生します。セルフキャリブレーションにより、NIオシロスコープはこのドリフトをオンボードEEPROMに保存されたキャリブレーション定数のセットとして特性化できます。オシロスコープは、これらのキャリブレーション定数を使用して測定ドリフトを自動的に補正し、高精度のキャリブレーションデータを返します。

NIでは、キャリブレーション定数を更新し、可能な限り最高の測定確度を確保するために、セルフキャリブレーションを頻繁に実行することを推奨しています。セルフキャリブレーションを実行するには、NI-SCOPEで「Calセルフキャリブレーション」を呼び出すか、NI-SCOPEソフトフロントパネル（SFP）でユーティリティ→セルフキャリブレーションを選択します。呼び出された後、セルフキャリブレーションはユーザの介入を必要としません。推奨セルフキャリブレーション間隔については、オシロスコープの仕様書を参照してください。

外部キャリブレーションは、セルフキャリブレーションよりも頻度が低く、高精度オシロスコープキャリブレータなどの正確な外部電圧ソースを必要とします。高精度電圧ソースとキャリブレーション装置はコストがかかるため、外部キャリブレーションは通常、計測器試験所またはナショナルインスツルメンツによって行われます。推奨される外部キャリブレーション間隔については、オシロスコープの仕様書を参照してください。

以下の図は、NIオシロスコープのセルフキャリブレーションのプログラミングフローを示します。

^{図1:キャリブレーションのコーディングフローには、ハードウェアへのセッションの開始、オシロスコープのキャリブレーション、計測器セッションの終了が含まれます。}

ゲインおよびオフセットキャリブレーション

差動測定では、2つのテストリード線のゲインとオフセットを一致させる必要があります。以下の方法を使用して、テストリード線のキャリブレーションを自動化できます。

1.以下の図に示すように、両方のプローブまたはBNCケーブルをPFI 1のプローブ補正信号に接続します。

^{図2:2つの入力チャンネルの差動測定を補正するには、複数のBNCアダプタを使用する必要があります。}

2.ni.comからダウンロード可能なプローブキャリブレーションVIを実行します。プローブキャリブレーションVIは、チャンネル0のゲインおよびオフセット調整に必要なキャリブレーション定数を返します。NI-SCOPEの配列ゲインおよび配列オフセット設定を手動で調整して、チャンネル0とチャンネル1を最も一致させることもできます。

メモ:プローブキャリブレーションVIは、チャンネル1の信号に最も一致するチャンネル0のゲインおよびオフセットキャリブレーションデータを返します。キャリブレーションルーチンを実行する前に、両方のチャンネルを同じ信号に接続することが重要です。

以下の方法を使用して、2つのテストリード線のゲインとオフセットの差を手動でキャリブレーションできます。

1. PFI 1からのプローブ補正信号など、デジタイザの両方のチャンネルで同じ信号を集録します。
   
2. 必要なゲイン調整を計算するには、NI-SCOPEでチャンネル0およびチャンネル1の電圧ヒストグラム標準偏差（VHSD）測定を直接使用します。
   
3. 必要なチャンネルの配列ゲイン属性/プロパティにゲイン調整を適用します。
   
4. 必要なオフセット調整を計算するには、NI-SCOPEでチャンネル0およびチャンネル1の電圧平均（VA）測定を直接使用します。
   
5. 必要なチャンネルの配列オフセット属性/プロパティにオフセット調整を適用します。

たとえば、チャンネル0のゲイン調整は(VHSDチャンネル1)/(VHSDチャンネル0)と等しくなります。適切なゲイン調整が適用された後のチャンネル0のオフセット調整は、(VAチャンネル1) - (VAチャンネル0)と等しくなります。

NI-SCOPEでは、比較的簡単に差動測定を行うことができます。NI-SCOPEには、差動測定の結果を素早く返す測定関数が含まれています。

メモ:差動測定を行う前に、高速デジタイザハードウェアのキャリブレーションを行う必要があります（上記の測定キャリブレーションセクションを参照）。

差動測定用に高速デジタイザを構成するには、アクティブおよびその他のチャンネル属性/プロパティを設定します。次に、配列測定値を減算チャンネルに設定して「NI-SCOPE配列測定をフェッチ」関数を呼び出し、差動測定値を直接取得します。

差動測定値を集録するには、以下のLabVIEWサンプルプログラムを参照してください。

• 高速デジタイザを使用した差動測定
• 複数チャンネル差動スコープ集録

メモ:NI 5112を使用して20 MHzを大幅に下回る個々の成分を含む差動信号を測定する場合、NIでは帯域幅制限フィルタを有効にして、信号に存在する高周波ノイズを除去することを推奨します。

上記の方法を使用して差動測定を行う場合、以下の制限に注意することが重要です。

差動トリガなし

高速デジタイザは、使用中の2つのチャンネル、別のシングルエンドアナログ信号、またはデジタルパルスのいずれか1つによってのみトリガできます。したがって、オシロスコープは真の差動レベルをトリガできません。

垂直レンジ設定

垂直レンジ設定が不適切な場合、差動測定が無効になる可能性があります。チャンネル減算は、A/D変換後に集録されたデータに対して行われるため、いずれかのチャンネルの信号が垂直レンジを超えると、データは不完全になり、処理操作の結果が無効になります。オシロスコープの各チャンネルで集録する信号が、そのチャンネルの垂直レンジ設定を超えないようにしてください。したがって、入力チャンネルの垂直レンジは、差動結果ではなく、差動信号の個々のコンポーネントに基づいて設定します。

• 製品とサービス:オシロスコーププローブ
• NI PXI-5922オシロスコープ用NI PXI-5900差動プリアンプ
• 仕様の説明:NIオシロスコープ/デジタイザ