memory depth(メモリ長)

オシロスコープ測定の翻訳で、memory depth(メモリ長)という言葉がよく出てくる(例えば、InfiniiVision 1000 Xシリーズ オシロスコープのp17)。

デジタル・オシロスコープの波形表示プロセスでは、アナログ波形を高速なA/Dコンバーターで、一定の時間間隔毎にサンプリング(デジタイズ)して、(ディスプレイに表示するためのデジタル処理に時間がかかるので)一時的に高速な波形メモリに記録しておく。

メモリ長(レコード長とも呼ばれる)とは、この高速波形メモリに記録できる波形のポイント数(サンプル数)のことである。連続して記録できる波形の時間長は、サンプリング間隔(1/サンプリング・レート)とメモリ長の積なので、例えば、最高サンプリング・レートが1Gサンプル/秒、メモリ長が10Kポイントのオシロスコープの場合は、波形を10μsの時間だけ連続してディスプレイに表示できる。このようなメモリ長の小さいオシロスコープでは、時間軸の設定を遅くすると、ディスプレイ全体に波形が表示されなくなるので、時間軸の設定が遅い場合は、サンプリング・レートを自動的に低く設定して、波形をディスプレイ全体に表示するようになっている。しかし、サンプリング・レートが低くなるとエリアシング誤差が発生しやすくなる。

逆に、大容量メモリを搭載したオシロスコープでは、時間軸設定を遅くしても最高サンプリング・レートでディスプレイに表示できるので、エリアシング誤差が発生せず、長い時間範囲にわたって波形を詳細に観測できる。

オシロスコープのメモリ長については、以下を参照。

組み込みエンジニア必須のスキル – オシロの基本を身に着ける > 第5回 観測する波形からオシロスコープを選ぼう – その1

direct digital synthesis(ダイレクト・デジタル・シンセシス)

波形発生器に関する翻訳に、direct digital synthesis(ダイレクト・デジタル・シンセシス)という言葉がよく出てくる(例えば、33500Bシリーズ波形発生器)。direct digital synthesis(ダイレクト・デジタル・シンセシス)は、略してDDSと呼ばれる。

DDSは、基準クロックから、直接デジタル的に、周波数が可変の任意の波形を発生させる方式である。PLLと1/n分周器を用いた間接的な発生方式に対するものとして、ダイレクト・デジタル・シンセシスと呼ばれる。

DDSは、加算器とラッチ(レジスタ)を組み合わせた累積加算器(積算器、アキュムレータ)、1サイクルの波形データが記録されているROM、デジタル信号をアナログ信号に変換するD/Aコンバーターから構成されている。

正弦波を出力するDDSでは、ROMには、先頭アドレスから最終アドレスまでのアドレスビット幅に、正弦波の位相ゼロに対応する振幅値から正弦波の位相2πに対応する振幅値が書き込まれている。アキュムレータは、基準クロックに同期して積算設定ステップで積算していく(積算設定ステップが1の場合は積算値は0、1、2、・・・、積算設定ステップが2の場合は積算値は0、2、4、・・・などとなる)。この積算値がROMのアドレスになり、このROMのアドレスの振幅値がD/Aコンバーターに送られ、アナログ出力となる。これは、積算設定ステップをn、ROMのアドレスビット幅をmビット、基準クロックの周波数をf_referenceとすると、DDSのアナログ出力の周波数f_outが、

f_out=(n/2^m)×f_reference

となることを表している。nを変化させると、瞬時に出力周波数が変化し、位相連続な波形を容易に発生できる。また、ROMに正弦波以外の任意の波形を1サイクル分書き込んでおけば、任意の周波数の任意の波形を発生でき、PLLと1/n分周器を用いた方式に比べて、回路が簡単で安価である。

ダイレクト・デジタル・シンセシスについては以下を参照。

DDS について

高品質の波形を簡単、効率的かつ柔軟に生成するDDSデバイス

additive noise(相加性雑音)

ノイズ信号の発生/測定に関する翻訳で、additive noise(相加性雑音)という言葉がよく出てくる(例えば、Keysight 81150A/81160Aパルス・パターン/ファンクション/任意波形/ノイズ発生器のp3)。

additive noise(相加性雑音)は、加法性雑音とも呼ばれ、信号をs(t)、雑音をn(t)として、観測(測定)した信号をy(t)とすると、

y(t)=s(t)+n(t)

と表されるものであり、信号s(t)が存在しない場合(s(t)=0の場合)でもy(t)=n(t)が観測される。

一方、multiplicative noise(相乗性雑音)は、乗法性雑音とも呼ばれ、

y(t)=s(t)×n(t)

と表されるものであり、信号s(t)が存在しない場合(s(t)=0の場合)は、y(t)=0となって雑音は観測されない。

相加性雑音の代表的なものとして、熱雑音(絶対零度以外のすべての物質に存在)がある。相乗性雑音の代表的なものとして、マルチパスフェージングや音の残響(直接波が存在しないと間接波は存在しない)、位相雑音(搬送波が存在しないと搬送波近傍の位相雑音は存在しない)などがある。