特定の立ち上がり時間でデジタル信号を測定するために必要な帯域幅

更新しました Jul 31, 2023

問題

特定の周波数を持った矩形波を集録したいのですが、推奨される計測器の帯域幅やどのデバイスで実現可能か分かりません。

解決策

ナイキスト定理を満たすためには、信号の最大帯域幅の少なくとも2倍のサンプル（波形形状を再現するためには10倍以上）をサンプリングする必要があります。デジタルまたは矩形波の信号は鋭いエッジを持つため、信号の全帯域幅を計算することは容易ではありません。

帯域幅および立ち上がり時間に関しての一般式は、以下の通りです。

BW = 0.35 / Tr

ここで、BWは信号の最高周波数成分でTrは信号の立ち上がり時間です。


例えば、立ち上がり時間が100ナノ秒の矩形波を計測する場合、帯域幅は約3.5 MHz（0.35/100E-9）となります。したがって、少なくとも2倍以上の速さでサンプリングできるディジタイザ、または波形形状を再現する目的で10倍以上高速(35 MS/秒以上)でサンプリングできるデジタイザを選択する必要があります。例として、100 MS/秒のサンプルレートをもつNI 5112もしくはNI 5122が良い選択です。また、計測の際は、計測した信号の最高周波数成分が減少してしまう可能性がある(矩形波が鈍る)ため、アンチエイリアスフィルタやノイズフィルタをデジタイザで使用しないようにしてください。

追加情報

製品についての詳細は下記のリンクから高速デジタイザ製品ページをご覧ください。

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