PDS5022SとExcelで高速フーリエ変換

オシロスコープPDS5022SとExcelを用いて、回路の測定結果に対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを求めることができます。
本エントリでは、単電源三角波/方形波発振回路で生成した方形波の周波数スペクトルをもとめました。

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Excelの分析ツール


PDS5022SとExcelでヒステリシス曲線では、PDS5022Sで取得したデータをPC上のExcel編集してグラフを描画する方法を書きました。

今回は同様にして、取得データに対してFFTを行います。
Excelを用いた具体的なFFTの方法は、(有)ゴッドフット企画さんエクセルを用いたフーリエ変換(FFT)の記事で解説しています。窓関数のかかっていない(矩形窓の)フーリエ変換です。

オシロスコープPDS5022Sで取得したデータに対してFFTをする際には、データ点数を4096個とします。
タイムスパンをどのようにとっても、使えるサンプリング数は変わらないので、見たい周波数近辺の分解能を上げるためには少しコツが必要です。
オシロスコープでデータを取得する段階で、長時間データを取るほど低周波側の分解能があがり高周波側の分解能が下がります。

方形波のFFT


実際にPDS5022SとExcel(とgnuplot)で描いた周波数スペクトルをfig.1に示します。


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fig.1: 実測データから作成した周波数スペクトル


測定した方形波は、単電源三角波/方形波発振回路で生成しました。
周波数スペクトルの比較用にLTspiceによるシミュレーション結果をfig.2に示します。


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fig.2: LTspiceによる周波数スペクトルのシミュレーション


シミュレーションモデルは、LTspiceで三角波/方形波発振回路のタイムスパンを一部変更したものをつかいました。


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fig.3: 実測した回路の回路図

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fig.4: LTspiceシミュレーションのスケマティック


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参考文献




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tag: LTspice PDS5022 FFT 

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ウェブ参照ありがとうございます

Excelを用いたフーリエ変換を参照しただきありがとうございます。すごい計算なので驚いています。
Excelを用いた科学技術計算を書籍化しました。
署名:Excelで操る!ここまでできる科学技術計算
丸善 出版事業部
こちらもよろしくお願いします。

Re: ウェブ参照ありがとうございます

神足史人さん、こんにちは。

測定データに対する数値処理を、私もやってみたいな、と思いつつ二の足を踏んでいます。ほとんどプログラム言語と変わらない環境は敷居が高いですし、GUIで操作できる(らしいという)Originとかは、私には少々お値段がお高いです。
Excelでこういったことができてしまうなら万々歳です。機会があれば読ませていただきます。

PDS5022

今さらながら、DCにも使えるオシロスコープが個人的に欲しくなってきました。2チャンネル、トリガ入力別というのが魅力的です。帯域25MHzというのは問題になりませんか?

Re: PDS5022

のりたんさん、こんばんは。

> 帯域25MHzというのは問題になりませんか?
PSoCのアナログブロックで扱える程度の周波数の信号なら問題ないと思います。
とはいえ、デジタル信号、たとえばマイコンのクロックに重畳しているジッタを探すとかいった用途には、帯域不足を感じることがあります。

PDS5022がこの価格帯では最高のオシロであることは確かです。ワンランク上の性能を求めるとなると、新品ならお値段がもう一桁上がってしまいそうです。多少ギャンブルになりますが、使用目的によってはヤフオクで中古品を探すといった手もありだと思います。
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