FET（アクティブ）プローブとは？高周波測定に強い理由

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測定・計測の技術＞ プローブの完全攻略

第3章 - 第9回 / 全12回シリーズ全体： 24 / 69記事

進捗 35%

こんなことで困っていませんか？

「FETプローブ」「アクティブプローブ」という言葉は聞くけど、普通のプローブと何が違うのかわからない
速い信号を測ったら波形がなまって（鈍って）しまい、本当の姿が見えない
高いプローブを買う前に、自分の測定に本当に必要なのか判断したい

○ この記事でわかること

FET（アクティブ）プローブとは何か、を一言で言えるようになる
なぜ高周波・低容量の測定にFETプローブが必要なのか（受動プローブとの違い）
FETプローブのメリット・デメリットと、いつ使うべきかの判断基準

○ 結論（30秒で答え）

FET（アクティブ）プローブとは、先端にFET（電界効果トランジスタ）を使った増幅回路を内蔵し、入力容量を1pF前後まで小さくしたプローブです。受動プローブは入力容量が10〜20pFあり、速い信号を測ると波形を鈍らせてしまいます。FETプローブは容量が小さく回路への負荷が少ないため、高周波信号を歪ませずに測れます。ただし測れる電圧範囲が狭く、電源が必要で高価という弱点があります。

FET（アクティブ）プローブとは？

FETプローブとは、プローブの先端にFET（電界効果トランジスタ）を使った小さな増幅回路を内蔵したプローブです。この内蔵回路が信号を一度受け止めてから送り出すため、「アクティブ（能動的）プローブ」とも呼ばれます。

対して、私たちが普段使う付属のプローブは「受動（パッシブ）プローブ」といい、抵抗とコンデンサだけでできた電源のいらないシンプルなものです。FETプローブはここに能動部品（FET）を加えることで、受動プローブにはできない測定を可能にしています。

名前の整理
「FETプローブ」「アクティブプローブ」「能動プローブ」はほぼ同じものを指します。先端にFETを使った能動回路を持つプローブ、と覚えればOKです。

そもそも受動プローブの仕組みや限界については受動プローブの構造と補償調整で解説しています。両者を比べると違いがよくわかります。

なぜFETプローブが必要？「プローブが波形を壊す」問題

実は、プローブを当てるだけで、測りたい波形が変わってしまうことがあります。これを「プローブローディング（プローブによる負荷）」といいます。FETプローブが必要になる最大の理由がこれです。

犯人は「入力容量」

どんなプローブにも、先端に小さな「入力容量（コンデンサ成分）」があります。受動プローブはこれが10〜20pFあります。たった十数pFですが、速い信号（高周波）になるほど、この容量が信号の足を引っ張ります。

イメージは「シャープな立ち上がりの信号に、おもり（容量）をぶら下げる」感じです。おもりが重い（容量が大きい）と、信号がキビキビ動けず、立ち上がりがなまって（鈍って）しまいます。ゆっくりした信号なら問題ありませんが、高速な信号ほど影響が大きくなります。

実際に起きること
高速なクロック信号を受動プローブで測ったら、立ち上がりが鈍ってリンギングが消えてしまったことがあります。FETプローブに替えた途端、本来のシャープな波形とリンギングがはっきり見えました。波形が「きれいすぎる」とき、それはプローブが真実を隠している可能性があります。

FETプローブは「おもり」が極めて軽い

FETプローブの入力容量は1pF前後（製品によっては1pF以下）と、受動プローブの10分の1以下です（出典：T&Mコーポレーション「プローブの種類と特徴」）。おもりが極めて軽いので、速い信号でも足を引っ張らず、本来の波形をそのまま測れます。これが「高周波・低容量測定にFETプローブが必要」と言われる核心です。

プローブローディングの図。プローブの入力容量10〜20pFが回路に加わり、方形波の立ち上がりと立ち下がりがなまる — プローブの入力容量で方形波の立ち上がりがなまる

FETプローブの仕組み｜なぜ容量を小さくできるのか

受動プローブは、長いケーブル自体が信号の通り道です。このケーブルにも容量があり、それがプローブ全体の容量を大きくしてしまいます。一方FETプローブは、先端のFET回路で信号を一度受け止めてから、改めてオシロへ送り出します。

ポイントは、信号を測る部分とケーブルを切り離していること。測定対象から見えるのは小さなFETの入力だけなので、ケーブルの容量が測定に悪さをしません。だから入力容量を1pF前後まで小さくできるのです。

また、FETは入力抵抗（入力インピーダンス）が非常に高いため、測定対象から電流をほとんど奪いません。電圧も電流も乱さない、つまり「そっと触れて、本来の波形を見る」のが得意なプローブです。

FETプローブの強みの理由
先端のFET回路でケーブルを切り離す → 入力容量が極小（約1pF）→ 高速信号を鈍らせない → 本来の波形が見える

FETがなぜ高入力インピーダンスなのか、その原理は FET（電界効果トランジスタ）の種類と動作原理で詳しく解説しています。

FETプローブの構成と信号の流れの図。先端にFET回路を入れ、入力容量を約1pFに抑える — FETプローブの構成:先端のFETで入力容量を約1pFに

受動プローブとアクティブプローブの違い

両者の違いを一覧でまとめます。「どちらが優れている」ではなく、用途が違うと理解するのが正解です。

受動（パッシブ）プローブ

抵抗・コンデンサだけ／電源不要
入力容量大（10〜20pF）
測れる電圧範囲広い（数百V）
安価・頑丈・付属品
高速信号には弱い

FET（アクティブ）プローブ

FET回路を内蔵／電源が必要
入力容量極小（約1pF）
測れる電圧範囲狭い（数V〜数十V）
高価・繊細
高周波信号に強い

比較項目	受動プローブ	FETプローブ
入力容量	10〜20pF	約1pF（10分の1以下）
電源	不要	必要（オシロから供給）
電圧範囲	広い（数百V）	狭い（数V〜数十V）
価格	安い	高い
得意な信号	一般的な信号・高電圧	高速・高周波・微小容量