PDF of the lab

ArduinoFFTSpectrum -- Overview
目標
このラボ実習では、次のことができるようになることを目指します。
• 信号（正弦波、方形波、PWM など）を生成するように Arduino ボードをプロ
グラミングし、それを実験の DUT として使用する
• 特定の被測定装置（DUT）からの信号を取り込んで表示する
• 特定の信号の FFT を評価する
• さまざまなウィンドウ・メソッドがスペクトラムに及ぼす影響を解析する
• 周波数ズームを使用してスペクトラムの詳細を解析する
機器
この実験を行うには、次のものが必要です。
• TBS1KB - 当社のデジタル・オシロスコープ
• Arduino Duemilanove ボードまたは Uno ボード
• 電圧プローブ（オシロスコープに付属）／BNC ケーブル
• ブレッドボード、接続線
• 簡単な回路部品 - レジスタ／コンデンサ
理論
• 高速フーリエ変換（FFT）は、時系列／信号の離散フーリエ変換を高速に計
算するためのアルゴリズムです。
• FFT は、時間変化する信号を周波数領域で表現する場合に使用します。
すべての時間領域信号は、基本周波数とその高調波の組み合わせによって周
波数領域で表現できます。FFT は、時間領域信号を周波数成分に解決して
視覚化するために役立ちます。
• 1 秒あたり fS サンプルの速度でサンプリングされた信号の N ポイントの FFT
は、fS/N Hz の周波数分解能で 0 Hz ～ fS/2 Hz の周波数成分が得られま
す。
• 純粋な正弦波には、FFT スペクトラムに単一の周波数成分があります。
• 複合波（たとえば方形波）には、基本周波数以外に複数の（高調波と呼ば
れる）周波数成分があります。
ArduinoFFTSpectrum -- Procedures
Step 1
DUT／ソースの準備
• Arduino IDE（Arduino ボードのプログラミング用ソフトウェア）をコンピュータに
インストールします。
• USB ケーブルを使用して Arduino ボードを PC に接続します。
• 関連するコードでプログラミングします。
• 記載のプローブ・ポイントから出力を取得します。
Step 2
実験の準備
• オシロスコープの電源をオンにします。
• オシロスコープのチャンネル 1 のプローブを Vout-1 に接続します。
• チャンネル 2 のプローブを Vout-2 に接続します。
• 回路からの信号をオシロスコープで取り込みます。
Step 3
• オシロスコープでオートセットを行って、信号の取り込みと表示を調整します。
• オートセット機能が有効でない場合は、水平軸と垂直軸のスケールおよびト
リガ条件を手動で設定して、3 ～ 4 サイクルの波形がクリッピングせずに表示さ
れるようにします。
Step 4
• フロント・パネルから FFT ボタンを押して、信号のスペクトラムを表示します。
• "Source WFM（ソース WFM）" を ON にして、FFT とともに時間領域信号
を表示します。
Step 5
• FFT ソースが CH2 - 方形波であることを確認します。
• 基本周波数および奇数高調波が表示されます。
Step 6
• FFT ソースを CH1 - 正弦波に変更します。
• 基本周波数の単一のスパイクが表示されます。
Step 7
• ウィンドウを修正してスペクトラムに及ぼす影響を表示します。
• FFT ズームを使用して、周波数を拡大表示できます。
• "水平位置" ノブを使用して FFT スペクトラムをパンできます。