比較的高速なロジック回路等の波形観測に、オシロスコープとパッシブプローブを使用する場合において、 信号源側に直列終端抵抗 Rd を付加することにより、より正確に波形観測を行える場合があります。< パッシブプローブのキャリブレーションを、パッシブプローブの特性に合わせた直列終端抵抗がある状態で行い、 被測定回路側にも直列終端抵抗を付加することにより、波形ひずみが少ない状態で観測できるようになります。 また、Rd により副次的に被測定回路へのプローブの影響が軽減されます。

シミュレーション回路

波形観測の説明用に以前私が作った、パッシブプローブの SPICE モデル例です。
パッシブプローブの抵抗線ケーブルのモデルには、損失のある伝送線路モデル LTRA を使用しています。
各定数は特定のプローブの定数というわけでありません。

Download passive-probe.asc, the schematic file for the LTspice XVII.

過渡応答特性シミュレーション

被測定箇所 in において Rd = 200 Ω の場合にプローブの反射によるリンギングが低減されているのが見て取れます。
また、プローブが Rd = 200 Ω でキャリブレートされた状態では オシロスコープの入力端 out での波形ひずみが少ないのがわかります。

群遅延特性シミュレーション

実践は振幅の周波数特性を、点線波形は群遅延特性を示しています。
また、プローブが Rd = 200 Ω でキャリブレートされた状態では オシロスコープの入力端 out での群遅延特性が平坦なのがわかります。

まとめ

1:10 のパッシブプローブにおいてキャリブレーションをするということは、低周波的にはその伝達関数を定数 1/10 にすることですが、 高速な波形観測における波形観測用プローブのキャリブレーションの要点は群遅延特性を平坦にするということに尽きます。 伝送波形ひずみが少ないというのは、とりもなおさず群遅延特性が平坦であるということなのです。

See also

• LTspice — 周波数特性シミュレーション例 (4 kHz, フリーゲ型 BEF）
• LTspice — .include ディレクティブとトランスの使用例（Ni-MH 1-cell, LED 点灯回路）
• LTspice — 回路図中での関数と式の使用例の使用例（容量分割整合）
• LTspice — パラメータスイープの使用例（音声用バンドパスフィルタ）
• LTspice — 信号源のパルス幅の変更例（PWM 可変負電圧バイアス生成回路）
• LTspice — パラメータ中の式の使用例（セラミックはんだごてブースター）
• LTspice — パルス電圧源中での数式の使用例（低電圧 CMOS ロジック用レベルシフタ）
• LTspice — メーカー製ライブラリの使用例（汎用フォトカプラの応答速度）
• LTspice — メーカー製ライブラリの使用例（基準電圧 IC 用プリレギュレータ）
• LTspice — 群遅延シミュレーション例（シングル MOS-FET ３次 LPF）
• LTspice — 群遅延シミュレーション例 (800 Hz, 直線位相, 3 次対 BPF）
• LTspice — フーリエ解析の使用例（バイポーラトランジスタ 4 石、電流帰還型アンプ）
• LTspice — フーリエ解析の使用例（バイポーラトランジスタ 4 石、多重帰還型差動出力アンプ）
• LTspice — 差動信号のフーリエ解析の例（多重帰還差動出力アンプ）
• LTspice — 高精度 DFT の使用例（JFET + Op.Amp. + Buffer 構成の低雑音アンプ）
• LTspice — 高精度 DFT 解析例（超低歪プリアンプ）
• LTspice — 過渡特性・周波数特性シミュレーション例（電圧帰還型オペアンプ）
• LTspice — 損失のある伝送線路の使用例（パッシブプローブ）
• LTspice — 伝送線路の使用例 (LV-CMOS の直列終端)
• LTspice — 極座標フォーマット (db,deg) のテキストを CSV に変換する方法

External link

• LTspice
• MT-034: Current Feedback (CFB) Op Amps [pdf]