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■特別企画：カーエレクトロニクス計測技術
−先端企業12社の製品紹介−
ミックスド・シグナル・オシロスコープ
MSO4000シリーズ
日本テクトロニクス株式会社
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今日のカーエレクトロニクスは大きく３つの分野に分けられる。
1, 高性能化するECUと車載ネットワーク
2, 電気を使った駆動（モーターとインバータ）
3, 走行安全装置
中でも（1）のECUとそれらを結ぶネットワークは（2）、（3）とも深い係わり合いをもっており、自動車の性能、信頼性を高めるキーといえる。 |
ミックスド・シグナル・オシロスコープ MSO4000シリーズ
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車載ネットワークといえば、従来からCAN/LINが広く使われている。最近ではより高速、高信頼性を実現できるFlexRayが注目されており、一部採用する車種が登場し始めたところである。FlexRayの最高伝送レートは10Mbpsと高速なため、従来では目立たなかった反射などによる波形伝送歪を考慮しなければならない。
自動車専用のバスではないが、電子機器内部の通信に広く使用されているSPIがボディ機器、たとえばメーターコンソール内部の速度計やタコメータを駆動するモーターの制御に使われることがある。
さらにリアシート・エンターテイメントに代表されるカーAV機器は、情報のデジタル化が進んでいる。実用化されている伝送速度の点から音声データの伝送が主であるが、50Mbps程度が実用化されている。今後HDTVのデジタル画像がどのようなバス・形態で伝送されるのかは大いに興味がもたれるところである。
このように、従来にも増してオシロスコープなどによる波形観測の機会が増えてくるわけであるが、どのような計測器を選択すれば良いのだろうか。
一つ目は『波形取込み能力に優れ』、『多くのネットワークを同時に解析できる』オシロスコープ、二つ目は『耐ノイズ性能の高い』プローブである。
アナログ4チャンネル、デジタル16チャンネルの入力をもつミックスド・シグナル・オシロスコープ MSO4000シリーズは、最高周波数帯域1GHz、最高サンプル・レート 5GS/s（全チャンネル）、波形のレコード長 10Mポイント（全チャンネル）という、基本性能に優れた計測器である。
最高毎秒5万波形を取り込め、発生頻度の低いノイズも簡単に取り込みが可能だ。またFlexRay、CAN、LINに加えて、I2C、SPI、UARTなどのシリアル信号から任意の4つのバスを同時に解析することができる高いネットワーク対応能力も持ち合わせている。
さらにMSO4000シリーズで使用可能な高性能差動プローブ TCP1000/0500型は、入力容量1pF未満と、回路への影響を最小限に抑えながら、差動入力電圧±42Vを実現した車載ネットワークに最適な差動プローブである。
一本でLINからFlexRay、さらにMOSTなどの情報系バスに対応できる。
さて、自動車という閉鎖された環境を考えると、伝送速度がkHzオーダーの制御信号から数100Mbpsにもなる画像信号が、温度・振動・ノイズ条件の厳しい環境下に同居していることになる。
このため、信号の波形品質の維持・管理という面からは非常に厳しい環境にあるといえる。ワイヤー・ハーネスの中に制御用の中低速のバス・ライン、情報伝送用の高速バス・ラインが含まれるわけであるから、外部ノイズによる通信妨害は想像以上に深刻である。
たとえば50MbpsのMOST50の場合を考えてみよう。50Mbpsという伝送速度であるから1ビットの幅はわずか20nsである。もし持続時間の長いノイズ、たとえばスイッチやリレー、モーターのオン・オフによるサージが混入した場合、デジタル・データは長時間にわたって損傷を受け、もはやデータ列を回復することは困難になる。
また、ステアリング、ブレーキなど運転操作にリアルタイムに直結する制御バスでの誤動作は絶対に許されない。
このように、今日の自動車ではネットワークの耐ノイズ性能が極めて重要になってきている。
ノイズ計測で広く用いられている計測器がスペクトラム・アナライザである。古くはラジオ・ノイズの計測から最近では誤動作の原因追究にも使われている。しかしスペクトラム・アナライザは、観測している周波数領域を同時に取り込むことはできない。そのため定常的なノイズは捕らまえられても、単発ノイズを捕らえることはできない。
まったく新しい概念で作られたテクトロニクスのリアルタイム・スペクトラム・アナライザRSAシリーズは、周波数領域でトリガをかけながら、すべての周波数を同時に取り込めるため、めったに起きない単発ノイズ計測に最適な計測器として注目されている。
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リアル・スペクトラム・アナライザ RSA3408A
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