--- title: 計測機器とツール url: https://doc.liz6.com/ja/hardware/10-practices-and-tools/01-measurement-instruments-and-tools locale: ja area: hardware tags: - hardware - practices-and-tools date: 2026-06-30 modified: 2026-07-16 description: 計測機器とツール マルチメータ (Multimeter) 基本的な機能 使用上の注意 --- オシロスコープ (Oscilloscope) 主要パラメータ プロブ 基本的な操作 一般的な測定シナリオ --- ロジックアナライザ (Logic Analyzer) 典型的な使用例 --- DC電源 (Bench Power… --- # 計測機器とツール ## マルチメータ (Multimeter) ### 基本的な機能 ``` 電圧測定 (V): 直流 (DCV): 測定点の両端に並列接続 交流 (ACV): 並列接続、実効値を表示（真実効値計は高価） 電流測定 (A): 直列接続必須！テスターを A/mA 端子に差し替える 測定後は必ず V 端子に戻すこと（そうしないと、次の電圧測定で短絡する！） 抵抗測定 (Ω): 電源を切って測定！回路基板のまま（オンサーキット）では測定不可 導通テスト（ビープ音モード）: R < ~50Ω でビープ音 → 接続や短絡の迅速チェック ``` ### 使用上の注意 ``` 1. 電流測定後は、必ずテスターを V/Ω 端子に戻すこと！ 戻し忘れると → 次の電圧測定で直接短絡 → ヒューズ切れやテータの破損 2. 高電圧 (>30V) 測定時は片手で操作（もう片方の手はポケットに入れる） 心臓を通過する電流を防ぐため 3. 高電圧の大容量コンデンサは、接触前に放電すること 4. 高インピーダンスのデジタルマルチメータは「虚電圧」を検出することがある 浮遊した導線が周囲の電界を誘導 → 数値が表示されるが、実際に電圧があるわけではない ``` --- ## オシロスコープ (Oscilloscope) ### 主要パラメータ ``` 帯域幅 (Bandwidth): 観測可能な最高周波数を決定 経験則: 帯域幅 ≥ 被測定信号周波数の 5 倍（方形波の場合） 帯域幅 ≥ 被測定信号周波数の 3 倍（正弦波の場合） 例: 20MHz の方形波を観測する場合 → 最低でも 100MHz の帯域幅が必要 （3次/5次高調波を正しく表示するため） サンプリングレート (Sample Rate): 時間分解能を決定 経験則: サンプリングレート ≥ 帯域幅の 2.5 倍（ナイキスト周波数だけでは不十分） 例: 100MHz の帯域幅 → 最低 250MSa/s、推奨 1GSa/s メモリ深度: 一度に記録できる時間を決定 記録時間 = メモリ深度 / サンプリングレート 1Mpts @ 1GSa/s = 1ms ``` ### プロブ ``` 1x プロブ: シグナルをそのまま通過（1:1） 帯域幅が制限される（~20MHz程度）、入力容量が大きい 10x プロブ: シグナルを 10 分の 1 に減衰 帯域幅が広く、入力容量が小さい → **デフォルトでこれを使用！** キャリブレーション必須（プロブ上の補償コンデンサを調整） 高電圧測定 (>40V) → 差動プロブまたは絶縁型プロブを使用 電流測定 → クランプオンプロブ（電流プローブ）を使用 ``` ### 基本的な操作 ``` トリガ (Trigger): 波形の表示開始タイミングを決定 一般的: 立ち上がりエッジトリガ、レベルトリガ トリガが不安定 → 波形が画面内で暴れる 結合 (Coupling): DC: シグナルの全体（AC+DC）を表示 AC: DC成分を除去し、AC成分のみを表示 電源のリプル測定には AC 結合必須！ シングルキャプチャ (Single): 1回キャプチャ後に停止。偶発イベントやパワーオンシーケンスの取得に使用 プロブのグランドリングは小さいほど良い！ 大きなグランドリング → アンテナ効果 → 高周波ノイズの混入 ``` ### 一般的な測定シナリオ ``` 1. 電源リプル: AC結合、20MHz帯域幅制限、短いグランドスプリングを使用 2. クロック/クリスタル: 10x プロブ、クリスタルのピンに接続（負荷コンデンサ上には接続しないこと） 3. シリアル信号: デコード機能: UART/I2C/SPI の自動デコード 4. MOSFET スイッチング: 差動プローブで Vgs と Vds を同時に測定 → スイッチング損失の確認 ``` --- ## ロジックアナライザ (Logic Analyzer) ``` オシロスコープとの違い: オシロスコープ: アナログ波形（時間に対する電圧）を見る ロジックアナライザ: デジタルタイミング（時間に対する 0/1）を見る 利点: チャンネル数が多い（8/16/32ch）、プロトコルデコード、長時間記録 欠点: 0/1 のみ表示され、信号品質は確認できない 廉価版: Saleae クローン（24MHz/8ch）$10 推奨: DSLogic Plus / Saleae Logic ``` ### 典型的な使用例 ``` SPI（4線）+ I2C（2線）+ UART（2線）を同時にキャプチャ → 各バス間のタイミング関係を確認 トリガ条件: 特定のプロトコルデータパケット / 特定の入力レベルシーケンス ``` --- ## DC電源 (Bench Power Supply) ``` 定電圧 (CV): 電圧は固定、電流は自動調整 定電流 (CC): 電流は固定、電圧は自動調整 初回通電時: 1. 電圧を設定 → 電流制限を設定 → 出力を OFF 2. 配線 → 短絡がないことを確認 3. 出力を ON → 電流が正常か確認 電流制限は「貧者の保護神」！ 最初は低い電流制限に設定し、正常を確認してから高く調整する ``` --- ## 信号発生器 (Function Generator) ``` 一般的な波形: 正弦波、方形波、三角波、鋸歯状波、任意波形 用途: - テスト信号の注入 - センサ出力の模擬 - 周波数応答テスト 注意: 出力インピーダンスは通常 50Ω 高インピーダンス負荷に接続すると → 出力電圧は表示値の 2 倍になる！ ``` --- ## 半田付けツール ### はんだごて ``` 温度: 鉛入りはんだ 300~330°C、鉛フリーはんだ 350~380°C 定温はんだごて台（T12/C245）>> 一般的なはんだごて はんだごて先のメンテナンス: はんだを付けた状態（挂锡）を保ち、銅スポンジで清掃 紙やすりでの研磨は禁止！ ``` ### はんだ ``` 鉛入り（63/37 SnPb）: 融点 183°C、半田付けしやすいが有毒 鉛フリー（SAC305）: 融点 217°C、環境に優しいが半田付けが難しい フラックス: ロジンまたはフラックスレス用（追加のフラックスは非常に有効） ``` ### 半田付けのコツ ``` 1. はんだを塗る → パッドを予熱 → はんだを追加 → はんだを移動 → はんだごてを離す 一連の動作は 1〜3 秒以内 2. はんだごてで「はんだ」を加熱するのではなく、「パッドとピン」を加熱する 3. QFP/QFP パッケージ: ドラッグはんだ: フラックスを多めに使用し、ナイフ型チップでドラッグ 熱風ガン: BGA/QFP に必須 4. 半田付け後の点検: 拡大鏡で各ピンを確認、マルチメータで短絡を測定 ``` --- ## ESD 対策 ``` リストバンド: 必ず接地すること！（1MΩ 抵抗を介して） 作業机: 静電気防止マット 保管: IC は静電気防止バッグまたは導電性スポンジに入れる MOSFET/CMOS IC は静電気に極めて弱い！ （人間が感じない程度の静電気でも、ゲート酸化膜を破壊する可能性がある） 黄金律: - 半田付けする前に、接地された物体に触れる - IC を持つときは端のみを持ち、ピンには触れない - 乾燥した季節は特に注意 ``` --- *キーワード: マルチメータ, オシロスコープ, プロブ, トリガ, ロジックアナライザ, 半田付け, ESD, DC電源*