\section{考察}

\subsection{実験1}

\subsubsection{トリマとアッテネーション}

オシロスコープのプローブにはトリマとアッテネーションがある．それぞれ測定の精度を左右する重要なパラメータである．

トリマは\cref{fig:probe-equiv-circuit}のようにプローブ内部で並列接続された可変コンデンサのキャパシタンスを変える効果がある．
これによりプローブのインピーダンスを変化させ交流電圧を正しく計測できるようになる\supercite{probe-comp:tester-and-os-usage-for-electronic-works}．

\begin{figure}[tbh]
    \centering
    \begin{circuitikz}
        \draw (0, 1) to [short,o-] ++(2,0) to [R, l={$R_{\text{in}}$}] ++(0,-2);
        \draw (2, 1) to [short,*-] ++(2,0) to [C, l={$C_{\text{in}}$}] ++(0,-1) to [vC, l={$C_{\text{comp}}$}] ++(0,-1);

        %\draw (2, 1) to [short,*-] ++(2,0) to [C, l={$C_{\text{in}}$}] ++(0,-2);
        %\draw (4, 1) to [short,*-] ++(2,0) to [vC, l={$C_{\text{comp}}$}] ++(0,-2);
        %\draw (6,-1) to [short,-*] ++(-2,0);

        \draw (4,-1) to [short,-*] ++(-2,0) to [short,-o] ++(-2,0);
    \end{circuitikz}
    \caption{Equivalent Circuit Diagram of Oscilloscope Probe}
    \label{fig:probe-equiv-circuit}
\end{figure}

アッテネーションは測定範囲を変更できるもので，プローブの最低電圧レンジ：オシロスコープの最低電圧レンジの比で表示されている．
例えば10：1のプローブを使いオシロスコープでの最低電圧レンジが10 mV/divの場合，プローブの最低電圧レンジは100 mV/divとなる．この設定では50 mV/divのような低電圧の測定に向かないので1：1での測定が必要となる\supercite{probe-atten:tester-and-os-usage-for-electronic-works}．

\subsubsection{マルチテスタの測定結果の変化}

\cref{fig:bode-line}より，10 kHzを境に振幅が大きくなっていく様子が分かる．
これはマルチメータの定格測定周波数レンジ(15 \textasciitilde{} 10 kHz)を超えたためと思われる\supercite{multi-m-ds}．

\subsubsection{トリガ}

画面上で流れている波形はトリガレベルを調節することで止めることで観察しやすくする，これがトリガの効果である．オシロスコープは連続的に電圧を波形として表示する特性上，表示タイミングが合わないと波形表示が乱れたり，左右に動いてしまう．

デジタルオシロスコープとアナログオシロスコープでは回路が異なるが，どちらもトリガレベルと測定波形を比較し，測定電圧がトリガレベル以上(立上がり)または以下(立下がり)になった時にトリガ(実行)し，トリガ前後波形を表示するようになっている．トリガによる測定開始タイミングの一致が安定した波形表示に寄与している\supercite{os-trig-video}．

トリガにも様々な種類があり，特定のパルス幅・ロジックレベル・一定期間以上電圧レベルを維持した時などがある\supercite{os-trig-video}．

\subsection{実験2}

実験手順1で得た値を\cref{equ:rms-to-pp}に代入して計算すると$V_{\text{pp}}$は1.923 Vとなった．
これは2 $\text{V}_{\text{pp}}$から-3.833 \%の誤差率となる．

実験手順2の実効値を同様に代入・計算すると$V_{\text{rms}}$は0.163 Vとなり，0.15 Vからの誤差率は+8.423 \%となった．

この誤差はマルチメータでの小電圧の測定に向いた交流mV モードではなく誤差の大きい交流V モードで測定したことに起因すると考えられている\supercite{multi-m-ds}．

\subsection{実験3}

\Cref{tb:v-btwn-diff-r}では一見オームの法則に反しているように見える．
しかし，調査するとFGの内部抵抗による分圧回路の出力であると判明した．

FGのデータシートによると内部抵抗は$50 \Omega$であると分かった\supercite{fg-ds}．なので，実験3の回路図は\cref{fig:actual-cd-exp3}となった．

\begin{figure}[tbh]
    \centering
    \begin{circuitikz}
        \draw (0,0) to [sV={$E$}] (0,2) to [R=$R_{\textrm{internal}}$] (0,4);
        \draw (0,4) to [short, -*] ++(2,0) to [R=$R$] ++(0,-4) to [short, *-] ++(-2,0);
        \draw[dashed] (-2,-0.25) rectangle (1, 4.25);
        \draw (-2,-0.25) node[above right] {FG};
        \draw (2,4) to [short, -o] ++(1,0) node[right]{Probe};
        \draw (2,0) to [short, -o] ++(1,0) node[right]{Probe GND};
    \end{circuitikz}
    \caption{Actual Circuit Diagram for Experiment \#3}
    \label{fig:actual-cd-exp3}
\end{figure}

\Cref{fig:actual-cd-exp3}の回路図より，抵抗にかかる電圧$V_R$は以下の式で表せる：

\begin{equation}
    \label{equ:exp3-vr}
    V_{R} = \frac{R}{R + R_{\textrm{internal}}}E \qquad \text{[V]}
\end{equation}
ここで$R$を被測定抵抗器の抵抗値[$\Omega$]，$R_{\text{internal}}$をFGの内部抵抗の抵抗値[$\Omega$]，$E$をFGの出力ピークツ\\ピーク電圧[V]とする．

\Cref{equ:exp3-vr}の$E$に1を，$R_{internal}$に50を，そして$R$に47と10kを代入して計算を行うとそれぞれ0.485，0.995となり，実験値と近い値となった．

\subsection{実験4}

オシロスコープのプローブのグラウンドは内部で接続されている．
なので\cref{fig:bad-ex-probing}のようにプローブを接続するとオシロスコープ内で短絡し，測定回路またはオシロスコープを破損・故障させる恐れがある\supercite{probe-gnd:tester-and-os-usage-for-electronic-works}．

\begin{figure}[tbh]
    \centering
    \begin{circuitikz}
        \draw (0,0) to [short, o-] ++(1,0) to [R] ++(2,0) -- ++(2,0) to [D] ++(2,0) to [short, -o] ++(1,0);
        \draw (1,0) to [short, *-o] ++(0,-1) node[below] {CH1};
        \draw (3,0) to [short, *-o] ++(0,-1) node[below] {CH1 GND};
        \draw (5,0) to [short, *-o] ++(0,-1) node[below] {CH2};
        \draw (7,0) to [short, *-o] ++(0,-1) node[below] {CH2 GND};
        \draw (3,-1.5) -- ++(0,-0.5) -- ++(4,0) -- ++(0,0.5);
        \draw (5,-2) node[below] {Short circuit across diode};
    \end{circuitikz}
    \caption{Bad Example of Oscilloscope Probing}
    \label{fig:bad-ex-probing}
\end{figure}

2チャンネルによる同時測定ではオシロスコープの演算機能を駆使した差動測定が可能である．
\cref{fig:diff-probing}のようにプローブを接続し，演算機能でCH1 - CH2の波形を表示すればダイオードにかかる電圧をCH2で，抵抗器にかかる電圧をCH1 - CH2で確認できる．
またグラウンドを気にせずに任意の2点間の電位差を測定できる差動プローブというものでも同じ結果が得られる．

\begin{figure}[tbh]
    \centering
    \begin{circuitikz}
        \draw (0,0) to [short, o-] ++(1,0) to [R] ++(2,0) to [D] ++(2,0) to [short, -o] ++(2,0);
        \draw (1,0) to [short, *-o] ++(0,-1) node[below] {CH1};
        \draw (3,0) to [short, *-o] ++(0,-1) node[below] {CH2};
        \draw (6,0) to [short, *-o] ++(0,-1) node[below] {CH1 GND \& CH2 GND};
    \end{circuitikz}
    \caption{Example of Differential Probing with Passive Probes}
    \label{fig:diff-probing}
\end{figure}

