オシロスコープのタイムゲーティッド高速フーリエ変換によるミックスドドメインでの時間相関解析 | キーサイト
アプリケーションノート
多くの場合、タイムドメインと周波数ドメインの両方でデバッグできる機能があれば便利です。ボード上のさまざまなポイントをデバッグしたい場合、信号間の時間相関が非常に重要になることがありますが、複数のテスト機器を使用してこれを確認するのは困難です。ミックスドドメインの測定中に直面するもう1つの問題は、周波数の時間変化を表示できる機能です。多くのオシロスコープは高速フーリエ変換機能を備えているので、タイムドメインと周波数ドメインの両方を表示する測定ツールとして使用できますが、その中でも、Keysight InfiniiVision 3000T/4000X-シリーズオシロスコープのタイムゲーティッドFFT機能は、タイムドメイン／周波数ドメインの信号を指定した時間で詳細に解析できます。
例として、電圧制御発振器（VCO）を考えてみましょう。VCOは被試験デバイス（DUT）のイベントによってオンにできます。この例では、立ち上がりのクロックエッジにより、周波数を掃引する発振器をオンにします（図1参照）。オシロスコープのディスプレイに表示されているのは、イネーブルクロック（緑）と発振器出力（ピンク）です。この発振器は、デフォルトで、700kHzから3MHzまで周波数を掃引します。発振器波形のカラーグラデーションを確認すると、時間内で少し色が濃くなっていることがわかり、これは周波数が高くなっていることを示しています。この信号を周波数ドメインで検証してみましょう。
3000TX/4000Xオシロスコープでは、静電容量方式タッチパネル上のキーボードにより、簡単にスタート／ストップ周波数を650kHz/3.3MHzに設定できます（図2）。これらのパラメータの他に、スパンや中心周波数も設定できます（図1）。FFTにすべての掃引周波数が確実に含まれるように、適切なスパンを設定することが重要です。これらの設定だけでフルスクリーンデータのFFTが計算されますが、周波数が時間変化しているかどうかは表示されません。確認したいのは周波数の時間変化なので、タイムゲーティッドFFTを使用する必要があります。
図3は、タイムゲーティッドFFTをオンにしたものです。オシロスコープの上半分に表示されているのは捕捉されたタイムドメイン波形と時間ゲートで、解析したい情報に合わせてサイズを変更できます。ここでは、イネーブル信号がアクティブになる時間の周辺にウィンドウが設定されています。下に表示されているのは、タイムドメイン波形の一部とゲート内の発振器波形のFFT結果です。この例では発振器がオンになる瞬間の信号を確認でき、時間相関とタイムゲーティングが非常に役立つことがわかります。周波数は約700kHzで予想どおりです。画面の右側には、周波数ピークを表示するイベントテーブルがあります。この場合は1本の周波数成分しかありませんが、複数のピークがある場合に手軽に使える測定ツールです。
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