小型オシロスコープDSO Quadを使ってみる

「DSO Quad」という小型のオシロスコープを購入しました。

「DSO Quad」は、ホビーユースの、小型4チャネルデジタルストレージオシロスコープです。
私はこれまでオシロスコープを使ったことがありませんでしたので、今回、初めて使うことになります。

このような箱に入っています。

中はこのような感じです。

付属品は以下のとおりです。

• 本体
• 英文マニュアル
• オシロスコーププローブ（x2）
• デジタルプローブ（x2）
• 六角レンチ

本体の電源を入れると、このような画面が表示されます。

Web上に、英文のマニュアルが掲載されています（こちら）。本体に付属しているマニュアルとは違うものです。

まずは、このWeb上のマニュアルに記載されている使用例（Example One : Measure simple signals）に従って、操作してみます。

• ひとつめのプローブを「WAVE OUT」ソケットに挿入します。
• もうひとつのプローブを「CH_B」ソケットに挿入します。
• これらの2つのプローブをつなぎます。
• Gフィールドで出力波形を「方形波」、Hフィールドで周波数を「20KHz」、Iフィールドでデューティサイクルを「50%」に設定します。
• Cフィールドの上部でCH_Bについて「DC」を選択し、Cフィールドの下部で「2V」を選択します。
• Fフィールドの上部で「AUTO」を選択し、Fフィールドの下部でサンプリング時間を「20uS」に調整します。
• Jフィールドで「negative pulse widrh」を選択します。カーソルが黄色になっていることを確認します。
• KフィールドのトリガレベルTHRを調整して、安定したトレースを表示します。こちらも黄色になっていることを確認します。

このような画面が表示されました。

なお、表示画面の構成は以下のようになっています（上記のマニュアルより）。

画面上部左に入力エリア（Aフィールド〜Fフィールド）、画面上部右に出力エリア（Gフィールド〜Iフィールド）、画面右部に測定エリア（Jフィールド〜Tフィールド）があります。

フィールド間の移動や各値の設定には、「Jump(▲)ボタン」、「Select(−・＋)スイッチ」、「Navigate(＜・＞)スイッチ」を使います。

• Jump(▲)ボタンを押すと、「入力エリア」⇔「測定エリア」の移動ができます。
• Navigate(＜・＞)スイッチをスクロールすると、各エリア内でフィールドの移動ができます。なお、入力エリア内のフィールド移動では、出力エリアの「Gフィールド」まで移動できます。
• Gフィールドに移動してから、Select(−・＋)スイッチを押すと、出力エリア内を移動できます。
• 各フィールドでSelect(−・＋)スイッチをスクロールして、値を変更できます。

さて、それでは実際に、信号を測定してみたいと思います。

ずっと測りたかったのは、M5Stackの電源です。

外付けセンサをつけた時など、たまに挙動がおかしい時があり、電源が不安定なのではないかと疑っています。

M5Stackから、ジャンパー線で「3V3」と「G」を取り出し、プローブとつなぎます。
M5Stackに空のスケッチ（Arduino IDEで「新規ファイル」を選んだ時に開くもの）を書き込みます。

オシロスコープで測ると、以下のとおり、電源はそれなりに安定しています。

次に、このスケッチの先頭に「#include <M5Stack.h>」を、setup内に「M5.begin();」だけを追加して、M5Stackに書き込みます。

オシロスコープで測ると、以下のとおり、電源は先ほどに比べて大きくゆれています。

「M5.begin();」は、M5Stackを使う限りは、どんなスケッチでもまず間違いなく使うものですが、これにより、電源が不安定になっているようです。

ちなみに、「5V」-「G」間を測ったところ、「M5.begin();」があっても、それなりに安定していました。

2020/3/1追記

M5Stackの電源ノイズが気になったので、もう少し調べてみることにしました。

M5Stackから、ジャンパー線で「3V3」と「G」の信号を取り出し、プローブとつなぎます。
M5Stackにスケッチを書き込んで、「3V3」-「G」間の電位差を測りました。

なお、電源はPCから給電しています。

空のスケッチ →22mV

setupに「M5.begin();」を追加 →114mV

setupにてLCDに文字列表示を追加 →118mV

setupにてWi-Fi接続の処理を追加 →118mV

setupに「M5.begin();」を追加することによって、ノイズが大幅に増大しました。

次に、「5V」-「G」間についても、同様に調査しました。

空のスケッチ →12mV

setupに「M5.begin();」を追加 →10mV

setupにてLCDに文字列表示を追加 →10mV

setupにてWi-Fi接続の処理を追加 →26mV

setupにてWi-Fi接続の処理を追加することによって、以下のようなスパイクノイズが発生するようになりました。

上記はPCから給電したときの結果ですが、5V電源については、電源供給方法の違いによっても差がでると思われるので、同じスケッチで、供給電源だけを変更して測定しました。

内蔵バッテリーで駆動 →46mV、スパイクノイズなし

ACアダプターで駆動 →78mV、スパイクノイズなし

電源供給方法の違いによって、電源ノイズは全く異なる形状になりました。

2台のM5Stackで調査しましたが、概ね同じ結果になりました。

私がM5Stackを使う時には、ほとんどの場合はWi-Fi接続を使っているので、5V、3V3ともに、結構大きなノイズが発生していることになります。
外付けセンサをつなぐ場合は、あまり電源電圧に敏感な使い方はしないよう、注意しなければいけなさそうです。