JP2002107381A

JP2002107381A - コヒーレント・サンプリング方法と装置

Info

Publication number: JP2002107381A
Application number: JP2000301546A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kimura; 勝木村; Atsushi Minegishi; 篤峯岸; Kensuke Kobayashi; 謙介小林; Haruo Kobayashi; 春夫小林
Original assignee: TERATEKKU KK; Terra Tec Co Ltd
Current assignee: TERATEKKU KK; Terra Tec Co Ltd
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ジッタが小さく波形抜けを発生しないコヒー
レント・サンプリングを実行する。【解決手段】入力トリガ１の周波数が所定値を越えな
いようにトリガ分周器５３で分周してトリガ３を得て、
ホールド信号６のホールド期間が終了してホールドオフ
となる直前と直後の期間をメタステーブル検出窓信号２
３とし、このメタステーブル検出窓信号２３の中にトリ
ガ３が入ったときにはメタステーブル検出２２をし、メ
タステーブル現象を回避するようにホールド信号６の期
間を可変して、同期信号５を発生するようにした。これ
により、メタステーブル現象を回避し、同期信号５の周
期を一定にすることができたから、ジッタが小さな波形
抜けのないコヒーレント・サンプリングが可能になっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は繰り返し入力信号を
高時間分解能でコヒーレント・サンプリングにより測定
する、時間補間機能を有する等価時間サンプリングを用
いたタイム・ドメイン測定器に関し、特にメタステーブ
ル現象によって引き起こされるジッタの低減をヒステリ
シス分周と可変ホールドオフを用いて可能とした方法と
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】等価時間サンプリングはサンプリング周
期より細かな時間分解能で、繰り返し信号の波形データ
収録を可能とする技術であり、次の文献に紹介されてい
る。

【０００３】文献１ Edmund K, Miller, et al. "Time
-Domain Measurements in Electromagnetics," VAN NOS
TRAND REINHOLD, 1986

【０００４】文献２特願平１１−１９８２７２コヒ
ーレント・サンプリング方法と装置小林１９９９年７
月１３日出願

【０００５】文献３特願平１０−２９３１４０ラン
ダム・サンプリングのホールドオフ方法と回路内田
小林１９９７年４月１８日出願

【０００６】文献４特公平７−８５０８９ランダム
・ホールドオフ

【０００７】文献５ R.W. Dover, "Metastability and
the ECLinPS Family" MOTOROLA High Performance ECL
Data, Application Note AN1504, pp4-75-4-7-82, 199
3

【０００８】文献６特公平７−１１１４４４メタス
テーブル検出器

【０００９】文献７ U.S.P.4,694,244 " Apparatus f
or random repetitive sampling."Sep., 1987

【００１０】文献８ Waveform Missing Mechanisms an
d a Countermeasure in a Random Sampling System, IE
EE Instrumentation and Measurement Technology Conf
erence, St. Paul Minnesota, U.S.A. May 18-21, 199
8, K. Uchida et al

【００１１】文献１には、波形データのタイムベースを
実現する手法の１つのランダム・サンプリングが開示さ
れている。ランダム・サンプリングを用いたデジタル・
ストレージ・オシロスコープ（ＤＳＯ）では、入力信号
とサンプリング時刻との時間差（Ｔs ）を測定（時間補
間と呼ばれる）して、サンプリング時刻を決定してい
る。この時間補間データの処理及びデータ収録と転送に
要する期間、同期回路が新たなトリガ入力を受け付けな
いようにする必要があり、禁止期間を確保するための信
号をホールド信号（Ｈold）、その禁止期間をホールド
期間（Ｔhold）と呼んでいる。

【００１２】図３５には、文献２に開示されたストレー
ジ・オシロスコープ（ＤＳＯ）のタイム・チャートが示
されている。（ａ）は被測定信号に同期したトリガ（Ｔ
rig）、（ｂ）にはホールド信号（Ｈold ）、（ｃ）に
はクロック（Ｃlk）、（ｄ）には処理の内容（Ｐroc ）
が示されている。この図を用いてホールド期間（Ｔhol
d）を説明する。

【００１３】プリセットされた数のクロック分だけ後の
トリガ以降の信号をサンプルするポストトリガ・データ
収録期間（Ｔpost）、時間補間に要する期間（Ｔtim
）、データ処理および転送に要する期間（Ｔtran）、
このＴtran終了後プリセットされた数のクロック分信号
をサンプルするプリトリガ・データ収録期間（Ｔpre
）、上記すべての期間が終了した時点でホールド信号
を解除する。

【００１４】時点ｔ１の参照トリガとして用いられるＲ
ef.Ｔrig から最初のクロックの時点ｔ２までの時間差
をＴsn とする。（ｂ）のホールド信号（Ｈold ）がオ
フとなる時点ｔ５に最も近い（ａ）のトリガ（Ｔrig）
入力時点ｔ４又はｔ６との時間差は、以下のＴdpren ま
たはＴdpostn のどちらか小さい方となる。Ｔdpren ＝Ｔhold−Ｍ×Ｔt Ｔdpostn＝（Ｍ+1）×Ｔt−Ｔhold 但しＭ＝Ｆloor［Ｔhold／Ｔt］Ｆloor[X]はX以下で最大の整数０≦Ｔsn＜Ｔc であるからＴdpren とＴdpostnの最大
変化量はクロック周期Ｔc となる。

【００１５】文献２のオシロスコープでは、クロック周
期とホールド期間を制御して、オシロスコープの管面上
に再現された波形の一部が抜けて欠けてしまう、波形抜
け現象を防止している。

【００１６】一般にオシロスコープでは、被測定信号に
同期した（ａ）のトリガ（Ｔrig ）を基準として掃引信
号あるいは時間補間測定用の傾斜波（Ｒamp ）信号を発
生するため、トリガにより状態遷移するラッチ回路が必
要である。このラッチ回路は（ｂ）のホールド信号（Ｈ
old ）を解除（ホールドオフ）している“Ｌ”の期間に
入力する最初のトリガ（Ｒef. Ｔrig ）で（ｂ）のホー
ルド信号（Ｈold ）を“Ｌ”から“Ｈ”に変化するよう
動作する。この出力を同期信号（sync）と呼称してい
る。

【００１７】通常（ｂ）のホールド信号（Ｈold ）は同
期信号（sync）をスタート信号として“Ｌ”から“Ｈ”
に変化し、ホールド期間（Ｔhold）経過後、（ｃ）のク
ロック（Ｃlk）に同期して“Ｈ”から“Ｌ”に変化して
ホールド状態を終了（ホールドオフ）する。

【００１８】同期信号（Ｓync ）の発生に関するトリガ
（Ｔrig ）が参照トリガ（Ｒef. Ｔrig ）であり、
（ｂ）のホールド信号（Ｈold ）も、そのタイミングで
“Ｌ”（ホールドオフ）の状態から“Ｈ”（ホールド）
の状態となって、ホールド状態において印加されるトリ
ガに対しては応答しない。

【００１９】ホールド期間（Ｔhold）経過後、ホールド
オフとなり、その直後に印加されるのが参照トリガ（Ｒ
ef. Ｔrig +1）である。

【００２０】参照トリガ（Ｒef. Ｔrig）とその直後に
印加される（ｃ）のクロック（Ｃlk）との時間差Ｔs が
測定される。この測定に要する期間が時間補間に要する
期間Ｔtim である。この時間差Ｔs は、被測定信号とそ
れをサンプリングするクロック（Ｃlk）の時間位置関係
を表している。ｎ番目のＴs がＴsn 、ｎ＋１番目のＴs
がＴsn+1 である。

【００２１】時間補間に要する期間Ｔtim がポストリガ
・データ収録期間Ｔpostより早く終了する場合には、ホ
ールド期間（Ｔhold）はプリセット・クロック数の計数
時間Ｔps（Ｔpost+Ｔtran+Ｔpre）+Ｔs となって、Ｔs
の変動幅の最大値でクロック１周期（Ｔc ）分の揺らぎ
を持つことになる。この場合ホールド期間（Ｔhold）の
揺らぎによって同期信号（Ｓync ）の周期（Ｔrr）はＴ
t ×ＮまたはＴt ×(Ｎ＋１）の混在した出力となり
（Ｎは整数）、波形抜けの原因となる。

【００２２】この問題を解決する手段として、測定時間
差Ｔs をプリセット・クロック数計数時間Ｔpsに加える
ことで、ホールド期間（Ｔhold）を時間差Ｔs の変化に
影響されず常に一定にする、コンスタント・ホールドオ
フがある。

【００２３】文献３には、このコンスタント・ホールド
オフが開示されている。このコンスタント・ホールドオ
フは同期信号周期がＴt ×ＮまたはＴt ×( Ｎ＋１）に
なるという混在出力を解決しているが、時間差Ｔs 分を
加えるための高速アナログ回路が必要となり、システム
のコストを増加させる。

【００２４】文献４には、ホールド期間（Ｔhold）をラ
ンダムにするランダム・ホールドオフが開示されてい
る。ホールドオフの発生タイミングをクロックに対して
ランダム化している。ランダムにホールド期間を設定す
るための、ふらふらさせるディザ（dizier ）を発生さ
せるためにクロックとは別の信号源を必要とする。その
ため、この信号源とクロック間の干渉による雑音によっ
てジッタが増加する。このジッタの増加については、文
献３にも説明されている。

【００２５】被測定信号に同期したトリガのうちの一部
を参照トリガ（Ｒef・Ｔrig ）として用い、それと同時
にホールド状態にしてトリガを受け付けない。このホー
ルド状態からトリガを受け付けるホールドオフ状態にな
って、その直後に印加されるトリガを参照トリガ（Ｒe
f. Ｔrig +1）として用いている。この参照トリガ（Ｒe
f. Ｔrig +1）によって再びホールド状態に移行する。
この参照トリガ（Ｒef.Ｔrig 又はＲef. Ｔrig +1）に
よってホールドオフ状態からホールド状態に移行するの
は同期信号（Ｓync ）が出された結果である。

【００２６】しかしながら、トリガを受け付けないホー
ルド状態から、トリガを受け付けるホールドオフ状態に
移行する遷移期間（過渡状態）が存在する。この過渡状
態においてトリガが印加されると、再びホールド状態に
移行し同時に同期信号（Ｓync ）が出力されてしまうこ
とがある。

【００２７】この過渡状態において出力される同期信号
は、安定なホールドオフ状態にトリガを印加される場合
に出力される同期信号よりもトリガの印加から若干の遅
れを生じる。これがジッタの原因となる。この過渡状態
をメタステーブル（準安定）状態と呼んでいる。

【００２８】文献５においては、このメタステーブル状
態について詳細な解析がなされている。この文献５によ
れば、一般に同期信号を発生する同期信号発生器には、
フリップフロップが用いられる。フリップフロップで
は、データ入力遷移とクロック入力のタイミングが、要
求される仕様を満足しない場合、データ出力が所定の時
間内に定められた電圧レベルに到達しないいわゆるメタ
ステーブル状態となる可能性がある。

【００２９】通常オシロスコープにおいて、被測定信号
からピックオフされるトリガ信号（Ｔrig ）と、クロッ
クに同期して動作するホールド状態からホールドオフ状
態に移行するタイミングは同期関係にないため、同期信
号がメタステーブル状態で出力され、ジッタの問題が発
生する。

【００３０】メタステーブル状態の発生自体を抑制する
ことは困難なため、従来技術ではメタステーブル現象の
発生確率の低減や、メタステーブル状態の検出を目的と
したものが発表されている。

【００３１】図３６には、文献５に示されたジッタフリ
ー回路または二重同期回路と呼ばれる回路を示してい
る。ここで１は入力トリガであり、Ｄフリップフロップ
１６１のクロック端子と遅延素子ＤＬ１０を介して遅延
トリガ信号１６９を得ている。６はホールド信号であ
り、インバータ１６３を介してホールドオフ信号となっ
て、Ｄフリップ・フロップ１６１のデータ端子（Ｄ）に
印加されている。

【００３２】Ｄフリップフロップ１６１の出力（Ｑ）は
Ｄフリップフロップ１６２のデータ端子（Ｄ）に印加さ
れている。そのクロック端子には遅延トリガ信号１６９
が印加され、出力端子（Ｑ）から同期信号５を得てい
る。

【００３３】ホールド状態からホールドオフ状態に移行
する過渡状態と、トリガ入力のタイミングが一致して、
前段のＤフリップフロップ１６１がメタステーブル状態
となった場合でも、データ出力が遅延素子ＤＬ１０の持
つ遅延時間以内に定められた電圧レベルに達すれば、後
段のＤフリップフロップ１６２の出力である同期信号５
が出力されるタイミングはメタステーブル状態とはなら
ないようにしている。

【００３４】しかし、このジッタフリー回路ではメタス
テーブル発生の確率を低減することは可能だが、初段の
Ｄフリップフロップ１６１の出力が、遅延素子ＤＬ１０
の伝搬遅延時間を越えても所定の電圧レベルに達しない
場合には、メタステーブル現象発生の可能性は無くなら
ない。

【００３５】図３７は、文献６に開示されたメタステー
ブル現象発生の可能性を検出する回路を示している。そ
こではホールド状態からホールドオフ状態に移行する過
渡状態にトリガの入力タイミングが一致してメタステー
ブル状態となる可能性を検出し、その可能性があるか否
かを表す信号を出力することにより、同期信号を選択的
に利用することを目的としている。

【００３６】図３７において、入力トリガ１はラッチ１
７１，１７２のデータ端子（Ｄ）およびＤフリップフロ
ップ１７３のクロック端子に印加されている。ホールド
信号６は、ラッチ１７１のクロック端子に印加されてい
る。

【００３７】ホールド信号６は、反転中間タップを有す
る遅延素子ＤＬ９を介してラッチ１７２のクロック端子
に印加され、反転中間タップの出力は、Ｄフリップフロ
ップ１７３のデータ端子（Ｄ）に印加されている。

【００３８】Ｄフリップフロップ１７１のノット出力
（ＮＱ）とＤフリップフロップ１７２の出力（Ｑ）はア
ンド・ゲート１７５に加えられ、メタステーブルの可能
性を示すメタステーブル検出信号２２を得ている。Ｄフ
リップフロップ１７３の出力（Ｑ）からは、同期信号５
を得ている。

【００３９】ホールド信号６をゲートとする入力トリガ
１のラッチ１７１の反転出力（ＮＱ）と、遅延素子ＤＬ
９による遅延を加えたホールド信号６をゲートとする入
力トリガ信号のラッチ１７２の出力（Ｑ）の論理積（Ａ
ＮＤ）をメタステーブル検出信号（メタステーブル状態
となる可能性があることを示す信号）２２としてアンド
・ゲート１７５から出力する。

【００４０】この遅延素子ＤＬ９の途中から引き出した
信号（タップ出力と呼ばれ、伝搬遅延時間に対して中間
の遅延時間を持つ）をホールドオフ信号として、フリッ
プフロップ１７３を用いて入力トリガ１から同期信号５
を発生した場合、メタステーブル可能性を示すメタステ
ーブル検出信号２２が“Ｈ”のときは同期信号５がメタ
ステーブル状態で出力された可能性があるため、その同
期信号５を基に得られた測定データは信頼できないとす
るものである。

【００４１】メタステーブル可能性を示すメタステーブ
ル検出信号２２はメタステーブル状態発生の可能性を検
出してはいるが、メタステーブル状態の発生確率低減や
回避の効果は持たない。このため完全な被測定信号の再
現と測定データが得られないケースを生ずるという欠点
がある。さらにメタステーブルの可能性を示すメタステ
ーブル検出信号２２がメタステーブル状態となる可能性
があり、その可能性のある期間中はシステムがメタステ
ーブル検出信号２２を参照できないため、余分な待ち時
間をシーケンスに加える必要があるという問題点があ
る。

【００４２】文献７および８には、波形抜けの原因につ
いて詳しく述べられている。それらの文献では、クロッ
クの位相および周期を固定にしたランダム・サンプリン
グではホールド信号の生成方式に起因する波形抜け現象
（波形データの一部が欠落する現象）が発生することが
述べられている。波形抜け現象は、ホールド状態からホ
ールドオフ状態に変化する過渡の時点を基準としたトリ
ガ分布が、その過渡の時点を跨ぐことに起因する。

【００４３】文献７および８に述べられた波形抜け現象
を回避する手法として、文献４のホールド解除の発生タ
イミングをクロックに対してランダム化する方法や、文
献３の時間補間データを基にホールドオフ期間を一定時
間コントロールする方法などが提案されてきた。

【００４４】ホールド期間（Ｔhold）が終了してホール
ドオフになる過渡状態（図３５の時点ｔ５）に、入力ト
リガが一致したときにジッタを生ずる可能性がある。そ
こでその過渡状態付近に入力トリガが印加された場合を
想定する。

【００４５】図３８，図３９および図４０には、ホール
ドオフとなる時点（図３５の時点ｔ５）を基準とした入
力トリガが、ホールド信号の発生の度に如何なる値を取
るかを数値シミュレーションした例を示している。トリ
ガ時刻はＴdpren とＴdpostn（図３５参照）の絶対値の
小さな値を選んでいる。数値計算の条件は、クロック周
期Ｔc ＝１、Ｔs は初期値＝0.99 、クロック数（図３
５参照）Ｎ＝13 であり、トリガ周期は各図においてＴt
＝6.99 と6.51 および0.19 とした。

【００４６】縦軸はトリガの時間位置を、クロック周期
Ｔc を１として示しており、０はホールド信号が終了
し、ホールドオフとなる過渡時点（図３５のｔ５）であ
り、入力トリガの時間位置が１であることは、その過渡
の時点よりクロック周期１個分Ｔc だけ遅れ、−１であ
ることは過渡の時点よりＴc だけ以前に入力トリガが印
加されたことを示している。

【００４７】横軸はホールド信号（図３５（ｂ）Ｈold
）の発生回数であり、多くの小さいドットは入力トリ
ガの分布をＴt の幅にわたり示し、大きな黒点はメタス
テーブル状態の発生を表している。たとえば、図３８の
場合、ホールド信号の発生回数５０および１５０でＴdp
ren = 0 あるいはＴdpostn = 0となって、メタステーブ
ル状態が発生している。

【００４８】入力トリガ時点の分布範囲はトリガ信号周
期Ｔt 、クロック周期Ｔc およびホールド期間Ｔholdの
間に計数されるクロック数Ｎ（図３５参照）により定ま
る。Ｔc ，Ｎ，Ｔholdは通常はシステム固有の値なので
変化せず、被測定信号の周期でもあるＴt が、図４０の
Ｔt = 0.19Ｔc の値になると、メタステーブル状態が繰
り返し発生することになる。

【００４９】メタステーブル状態が繰り返し発生するこ
とを回避するためには、ホールドオフになるタイミング
を入力トリガ時点の分布する範囲外へ移動すればよいこ
とが解る。ホールドオフになるタイミングをコントロー
ルし、ホールド期間Ｔholdを変化させることを以下にお
いて可変ホールドオフと呼称する。

【００５０】最初に入力トリガが、メタステーブル状態
の発生する可能性があるタイミングで印加されたことを
検出する方法を述べる。検出するにはホールドオフとな
った時点を中心として時間窓（Ｔime Ｗindow ）を形成
する検出用パルスを発生させればよい。この時間窓内に
入力トリガがあればメタステーブル状態の発生する可能
性があるとするのである。

【００５１】例えばクロックの同一エッジに同期して簡
便に発生できる１クロック幅の検出用パルスを発生させ
てＤフリップフロップのデータ端子に入力する。このパ
ルスが“１”の期間にＤフリップフロップのクロック端
子に入力トリガのエッジが印加されると、Ｄフリップフ
ロップの出力は“１”に変化するので、時間窓期間にト
リガ入力のあったことが検出できる。

【００５２】次に検出結果が１であった場合、可変ホー
ルドオフでメタステーブル発生を避ける必要がある。こ
のためには、新たなホールドオフとなった時点を中心に
設けられた入力トリガの検出に対して、入力トリガ時点
の分布範囲が重ならないようにする必要がある。

【００５３】図４１には、メタステーブル状態の発生原
因とそれを回避する条件を説明するための可変ホールド
とトリガ周期の関係が示されている。（ａ）と（ｂ）に
はトリガのタイミングが示されている。（ａ）ではＴri
g １が時点ｔ１５とｔ１６の間の斜線の範囲で印加さ
れ、次のＴrig １はそれから４×Ｔc 後に印加される場
合である。同じく（ｂ）ではＴrig ２が時点ｔ１１とｔ
１３の間の斜線の範囲で印加され、次のＴrig ２はそれ
から４×Ｔc 後に印加される場合である。

【００５４】同図（ｃ）はクロック（Ｃlk）を表し、そ
の周期はＴc である。（ｄ）はホールド信号（Ｈold ）
１を表し、時点ｔ１４でホールドオフとなっている。
（ｅ）はメタステーブルの発生の可能性のある範囲（タ
イム・ウインドウ）を時点ｔ１４を中心にして±Ｔc ／
２の期間検出するための検出窓信号ＤＷ１である。

【００５５】同図（ｆ）はホールド信号（Ｈold ）２を
表し、時点ｔ１７でホールドオフとなった場合を示して
いる。（ｄ）のホールド信号（Ｈold ）１のホールドオ
フとなった時点よりも２×Ｔc だけ遅らせた場合であ
る。（ｇ）はメタステーブルの発生の可能性のある範囲
（タイム・ウインドウ）を時点ｔ１７を中心にして±Ｔ
c ／２の期間検出するための検出窓信号ＤＷ２である。

【００５６】いま（ａ）の入力トリガであるＴrig １
が、丁度時点ｔ１５の直前に印加されたとすると、
（ｅ）の検出窓信号ＤＷ１により検出されてしまう。そ
の場合には、（ｄ）のホールド信号（Ｈold ）１のｔ１
４から（ｆ）のホールド信号（Ｈold ）２のｔ１７へと
２×Ｔc だけ遅らせるようにコントロールするならば、
メタステーブル状態に入力トリガが印加されてしまうこ
とを避けることができる。

【００５７】同図（ｅ）および（ｇ）の検出窓信号（Ｄ
Ｗ）１または２に（ｂ）の入力トリガ（Ｔrig ）２が検
出されないためには、（ｂ）の（Ｔrig ）２の周期は４
×Ｔc またはそれ以上でなければならない。

【００５８】すなわち、（１）ホールド信号のコントロ
ール範囲は２×Ｔc またはそれ以上でなければならず、
（２）入力トリガの周期は４×Ｔc またはそれ以上（入
力トリガの周波数では、１／（４×Ｔc ）以下）でなけ
ればならない、ことが解る。

【００５９】そこで、入力トリガの周期は４×Ｔc また
はそれ以上でなければならないから、この条件を満足し
ない４×Ｔc 以下の場合、すなわち、入力トリガ周波数
ｆtが高い場合、これを分周して分周後のトリガを得る
必要がある。その分周後のトリガ周波数をｆdvd とす
る。

【００６０】図４２には、トリガ分周の機能図を示して
いる。入力トリガ１はバイナリ・カウンタ１５０で分周
され、分周後のトリガ３を得ている。そのトリガ３の繰
り返し周波数は周波数カウンタ１５２でモニタしてお
り、トリガ３の繰り返し周波数ｆdvd が、所定の周波数
を越えた時には、バイナリ・カウンタ１５０の分周比を
大にするように制御し、トリガ３の繰り返し周波数ｆdv
d が所定の周波数を越えないように制御する。ここで所
定のトリガ繰り返し周波数とは、図４１で説明した条件
では１／（４×Ｔc ）を意味する。

【００６１】図４３には、図４２の構成における入力ト
リガ１の入力トリガの繰り返し周波数ｆt と分周後のト
リガ３の繰り返し周波数ｆdvd の特性を示している。縦
軸はトリガ３の繰り返し周波数ｆdvd であり、所定のト
リガ繰り返し周波数を１としている。横軸は入力トリガ
の繰り返し周波数ｆt であり、所定のトリガ繰り返し周
波数を１として、その何倍であるかを表している。

【００６２】トリガ３の繰り返し周波数ｆdvd が１を越
えようとすると、周波数カウンタ１５２からの指示でバ
イナリ・カウンタ１５０の分周比が増加し、以下の問題
が発生する。

【００６３】入力トリガ１の繰り返し周波数が低い場合
には、その測定を行うためには、入力トリガ１の１周期
分の測定時間を要する。このため、入力トリガ１が高周
波数（すなわち入力分周比大なる時）から低い周波数に
変化すると、分周後のトリガ３の出力周波数ｆdvd は非
常に低い周波数となっているため、計数に多大の時間を
要する。

【００６４】図４３に示されているように、トリガ３の
繰り返し周波数ｆdvd が設定値（＝１）に達した直後に
0.5 に移行する大きな跳びが生ずる。入力トリガの繰り
返し周波数ｆt がこの跳びの近傍にあると、ノイズや周
波数揺らぎで分周比が常に変動する。

【００６５】

【発明が解決しようとする課題】（１）入力トリガの印
加がホールドオフになるのと同時に行われ、メタステー
ブル状態におけるジッタを発生することを防止するこ
と。（２）入力トリガ（周波数ｆt ）を分周して同期信号を
得る場合に、分周比がＮからＮ＋１に変動したときに同
期信号の周期に跳びを生ずる。この跳びを防止するこ
と。

【００６６】

【課題を解決するための手段】入力トリガの繰り返し周
波数が所定の値を越えた場合には分周して、常に所定の
周波数以下の繰り返し周波数のトリガを得るためのトリ
ガ分周器と、入力トリガを受け付けないホールド期間が
終了しホールドオフ期間が開始する時点の直前および直
後の所定の期間をメタステーブル検出窓とし、このメタ
ステーブル検出窓内にトリガが入ったことを検出するメ
タステーブル検出をし、メタステーブル検出結果によっ
てホールド期間の長さを変化せしめる同期信号を受けて
直ちにホールド期間に入る可変ホールド発生器と、ホー
ルドオフ期間において受けたトリガに同期して同期信号
を発生する同期信号発生器とを備えたコヒーレント・サ
ンプリング手段を構成した。

【００６７】この構成により、分周されたトリガの周期
は、クロック周期Ｔc に対して、例えば４×Ｔc を越え
ることなく、メタステーブル状態において同期信号を発
生することを回避するホールド期間を設定するようにし
た。すなわち、可変分周と可変ホールドを用いてジッタ
の発生を除去した。このようにして、ジッタと波形抜け
の無いコヒーレント・サンプリングが可能になった。

【００６８】

【発明の実施の形態】図１および図２には本発明の実施
の形態を示す回路構成およびその動作を示すタイムチャ
ートが示されている。

【００６９】信号入力端子５２には、測定される被測定
信号２が印加され、サンプラ６１でサンプルされる。こ
のサンプルは、クロック発生器５９で発生された周期Ｔ
c のクロック９（図２（ｅ））によって実行される。サ
ンプルされた被測定信号２の振幅値はデジタル化され
て、サンプル値１１となって出力される。サンプル値１
１は取得メモリ６２に記憶される。

【００７０】タイムベース６４にはタイムベース制御器
６５とカウンタ群６６が含まれている。このタイムベー
ス制御器６５からの書込み信号１５（図２（ｆ））によ
って、サンプル値１１の取得メモリ６２への書込みがな
される。

【００７１】この書込み動作により、トリガ３の以後の
データを収録するポストトリガ・データ収録（図２
（ｇ）の時点ｔ３２〜ｔ３３およびｔ３８〜ｔ３９）と
トリガ３の以前のデータを収録するプリトリガ・データ
収録（図２（ｇ）のｔ３４〜ｔ３５）が実行される。こ
れらデータ収録の実行は、タイムベース６４によって制
御される。

【００７２】取得メモリ６２はタイムベース制御器６５
からのデータ転送指示信号１６を受けて取得データ１２
を波形メモリ６３へ送る。このデータ転送は図２（ｇ）
の時点ｔ３３〜ｔ３４のデータ転送の処理において行わ
れる。

【００７３】波形メモリ６３では、タイムベース制御器
６５からのデータ転送クロック１８を受けて、タイムベ
ース制御器６５からの書込みアドレス信号１７に従っ
て、指示されたアドレスに取得データ１２を収納する。
この波形データ１３は、図示されてはいない表示装置に
印加されて、被測定信号２の波形を表示する。

【００７４】入力トリガ端子５１には、被測定信号２に
同期した入力トリガ１（図２（ａ））が印加され、トリ
ガ分周器５３に入力される。入力トリガ１は、多くの場
合、被測定信号２の一部を分岐することによって得てい
る。クロック９は多くの回路に印加されている。クロッ
ク分周器５８に印加されたクロック９は所定の分周（た
とえば、１６分周）をし、分周クロック２１をトリガ分
周器５３に送出している。

【００７５】トリガ分周器５３は、タイムベース制御器
６５からのリセット信号１４により動作を開始し、分周
クロック２１を受けている。入力トリガ１（図２
（ａ））の周期が所定値（たとえば４×Ｔc ）よりも小
さくなったときには、それを分周して、トリガ３（図２
（ｂ））を得ている。またトリガ３の周期が所定値以上
の状態、すなわち、設定範囲内に入っていることを表す
ステータス信号２０を出力している。

【００７６】可変ホールド発生器５５は、メタステーブ
ル検出器５６とホールド回路５７を含んでいる。メタス
テーブル検出器５６は、トリガ３とステータス信号２０
とホールド回路５７からのメタステーブル検出窓信号２
３を受けている。メタステーブル検出窓信号２３は、図
４１（ｅ）又は（ｇ）の検出窓信号ＤＷ１又はＤＷ２に
同じである。

【００７７】メタステーブル検出器５６では、検出窓信
号２３の示す期間にトリガ３が印加された場合には、メ
タステーブル検出信号２２を“Ｈ”にしてホールド回路
５７に送出する。この動作は、図２（ｄ）のホールド信
号６が時点ｔ３６で終了する直前および直後の（ｇ）の
可変ホールド発生器５５のメタステーブル検出処理の期
間（メタステーブル検出窓信号２３の期間に同じ）に
（ｂ）のトリガ３が印加された場合に行われる。図２に
示した例では、メタステーブル検出処理の期間にトリガ
３は印加されてはいないから、メタステーブル検出信号
２２は出力されない。すなわち、“Ｌ”である。

【００７８】メタステーブル検出信号２２が発生して
“Ｈ”になった場合には、ホールド回路５７では、図２
（ｇ）の時点ｔ３５〜ｔ３６の可変期間の変更（図４１
の（ｄ）Ｈold １から（ｆ）Ｈold ２への変更に相当）
をする。

【００７９】同期信号発生器５４では、図２（ｂ）の時
点ｔ３１においてトリガ３を受けると（ｃ）の同期信号
５を出力する。この同期信号５を出力せしめるトリガ３
を、特に、参照トリガ（リファレンス・トリガ）と呼ん
でいる。この同期信号５はタイムベース６４とホールド
回路５７に印加される。

【００８０】ホールド回路５７は、同期信号５（図２
（ｃ））を時点ｔ３１で受けると、図２（ｄ）のホール
ド信号６を“Ｈ”にして、ホールド信号６によって、同
期信号発生器５４は、（ｂ）のトリガ３を受けてもホー
ルド期間Ｔholdの間は同期信号５を出力することはな
い。

【００８１】図２（ｄ）のホールド信号６が時点ｔ３６
において終了し“Ｌ”となりホールドオフとなって、時
点ｔ３７になる。

【００８２】そこで（ｂ）のトリガ３が印加され、再び
（ｃ）の同期信号５が出力される。それと同時に（ｄ）
のホールド信号６も“Ｈ”になり、以上の動作が繰り返
される。

【００８３】ここで時点ｔ３１〜ｔ３２の時間差Ｔsn
（ｎ番目の時間差）と時点ｔ３７〜ｔ３８の時間差Ｔsn
+ 1（ｎ＋１番目の時間差）は、被測定信号２、あるい
は、それに同期したトリガ３とクロック９との時間差を
表すものである。この時間差Ｔs の測定は、図２（ｇ）
の時点ｔ３１およびｔ３７から始まる時間補間処理にお
いて、タイムベース制御器６５によって実行される。

【００８４】タイムベース制御器６５はカウンタ群６６
との間でカウンタ制御信号２４をやり取りし、時間補
間、ポストトリガ・データ収録、データ転送、プリトリ
ガ・データ収録、可変期間、メタステーブル検出の各処
理のタイミングを制御している。

【００８５】カウンタ群６６では、リセット信号１４で
動作を開始し、同期信号５を図２の時点ｔ３１で受ける
とカウント動作を開始して、プリトリガ・データ収録処
理の終了を通知するために、時点ｔ３５においてプリト
リガ・カウント終了信号１９をホールド回路５７に送出
する。ホールド回路５７では、必要に応じて可変期間
（ｔ３５〜ｔ３６）を付加する。

【００８６】図３には、図１の構成要素であるホールド
回路５７の内部構成が示されている。そこには、ホール
ド生成器７１、検出窓生成器７２、制御信号ラッチ回路
７３、カウンタ・イネーブル生成器７４、タイミング・
カウンタ７５、タイミング選択器７６を含んでいる。

【００８７】図４には、図１の構成要素である同期信号
発生器５４の回路が示されている。ここで１０１はイン
バータ、１０２はＤフリップフロップである。Ｄフリッ
プフロップ１０２のリセット端子Ｒにはホールド信号６
が印加されている。このホールド信号６はインバータ１
０１を介して反転され、Ｄフリップフロップ１０２のデ
ータ端子Ｄに印加される。その出力端子Ｑからは同期信
号５が出力されている。

【００８８】図５には図１の構成要素であるカウンタ群
６６の内部構成が示されている。そこにはポストトリガ
・カウンタ９１、データ転送シーケンサ９２、プリトリ
ガ・カウンタ９３が含まれている。ポストトリガ・カウ
ンタ９１、データ転送シーケンサ９２、プリトリガ・カ
ウンタ９３はクロック９を受けて、カウンタ制御信号２
４を用いてタイムベース制御器６５との間でやりとりし
ている。

【００８９】図６および図７には、図３、図４および図
５に示したホールド回路５７、同期信号発生器５４およ
びカウンタ群６６の動作を説明するためのタイムチャー
トが示されている。

【００９０】図６（ａ）のクロック９が、カウンタ群６
６のプリトリガ・カウンタ９３に時点ｔ５１で印加され
ると、（ｂ）のプリトリガ・カウント終了信号１９を
“Ｈ”にし、次のクロック９の時点ｔ５２で“Ｌ”にな
る。このプリトリガ・カウンタのカウント動作が終了し
たことを１クロック間“Ｈ”にして、カウンタ・イネー
ブル生成器７４に対して出力する。

【００９１】カウンタ・イネーブル生成器７４では、図
６（ｂ）のプリトリガ・カウント終了信号１９が“Ｈ”
のとき、時点ｔ５２において（ａ）のクロック９のポジ
ティブ・エッジで“Ｈ”となる（ｃ）のイネーブル信号
８１を出力する。イネーブル信号８１はタイミング・カ
ウンタ７５と制御信号ラッチ回路７３に入力される。タ
イミング・カウンタ７５から出力される（ｅ）のキャリ
ー８２が“Ｈ”（ｔ５７〜ｔ５８）のとき、次の時点ｔ
５８のクロック９で（ｃ）のイネーブル信号８１を“Ｌ
“にする。

【００９２】タイミング・カウンタ７５は、（ｃ）のイ
ネーブル信号８１が“Ｈ”の期間（ｔ５２〜ｔ５８）、
クロック９のポジティブ・エッジ（ｔ５３，ｔ５５，ｔ
５７）でインクリメントする２ビットカウンタである。
（ｄ）のカウンタ出力８３が３を示したとき、（ｅ）の
キャリー８２を時点ｔ５７〜ｔ５８において出力する。
（ｅ）のキャリー８２はカウンタ・イネーブル生成器７
４に入力され、（ｃ）のイネーブル信号８１を“Ｌ”に
する。

【００９３】タイミング選択器７６では、（ｋ）の選択
指示信号８５が“Ｌ”のときは、カウンタ出力８３が１
（ｔ５３〜ｔ５５）のとき“Ｈ”となる（ｆ）の選択信
号８４を出力する。選択指示信号８５が“Ｈ”（図７の
ｔ６２以降）のときは、カウンタ出力８３が３（図７の
ｔ６５〜ｔ６７）のとき“Ｈ”となる（ｆ）の選択信号
８４を出力する。選択信号８４は検出窓生成器７２に印
加される。

【００９４】制御信号ラッチ回路７３は、メタステーブ
ル状態においてトリガ３を印加された可能性のあること
を検出したことを示す（ｊ）のメタステーブル検出信号
２２が“Ｌ”のときは選択指示信号８５を、メタステー
ブル検出信号２２が“Ｈ”のときは選択指示信号８５の
反転を（ｃ）のイネーブル信号８１の時点ｔ６２（図
７）のポジティブ・エッジでラッチして、（ｋ）の選択
指示信号８５として出力する。選択指示信号８５はタイ
ミング選択器７６に入力される。

【００９５】メタステーブル検出信号２２が“Ｈ”のと
きには（時点ｔ５９以後）には、イネーブル信号８１の
ポジティブ・エッジの印加の前後において、選択指示信
号８５はそのレベルを反転する（“Ｈ”→“Ｌ”また
は、“Ｌ”→“Ｈ”）。また、メタステーブル検出信号
２２が“Ｌ”のときには（時点ｔ５９以前）には、イネ
ーブル信号８１の印加によって、選択指示信号８５はそ
のレベルを反転することはない。

【００９６】検出窓生成器７２は、（ｇ）のメタステー
ブル検出窓信号２３を生成している。（ｆ）の選択信号
８４を時点ｔ５４（図６）のクロック９のネガティブ・
エッジでラッチし、（ｇ）のメタステーブル検出窓信号
２３をｔ５４〜ｔ５６で出力している。（ｇ）のメタス
テーブル検出窓信号２３はメタステーブル検出器５６
（図１）およびホールド生成器７１に入力される。

【００９７】メタステーブル検出器５６では、（ｇ）の
メタステーブル検出窓信号２３の期間中（ｔ５４〜ｔ５
６）の時点ｔ５９においてトリガ３の印加があったとき
は、（ｊ）のメタステーブル検出信号２２を“Ｈ”にし
てホールド回路５７（図１）に知らせる。（ｇ）のメタ
ステーブル検出窓信号２３（ｔ５４〜ｔ５６）は、
（ｈ）のホールド信号６がホールドオフとなる時点ｔ５
５に対して±Ｔc ／２の幅の窓となっている。

【００９８】ホールド生成器７１は（ｈ）のホールド信
号６を生成している。（ｌ）の同期信号５を受けたと
き、（ｈ）のホールド信号６が“Ｌ”（ｔ５５〜ｔ６
０）であれば、（ｈ）のホールド信号６は“Ｈ”になる
（ｔ６０）。その後は（ｈ）のホールド信号６が“Ｈ”
である期間中は同期信号発生器５４において同期信号５
を発生することはない。

【００９９】タイミング・カウンタ７５のカウント動作
が時点ｔ５２（図６）で開始されたとき、（ｊ）のメタ
ステーブル検出信号２２は“Ｌ“であり、メタステーブ
ル現象の発生の可能性は無いものと判断され、ホールド
信号６を可変する必要は無いから、（ｄ）のカウンタ出
力８３が時点ｔ５３で１にインクリメントされると、直
ちに（ｆ）の選択信号８４を出力し（ｔ５３〜ｔ５
５）、そこで（ｈ）のホールド信号６は終了してホール
ドオフとなっている。

【０１００】これに対して、タイミング・カウンタ７５
のカウント動作が時点ｔ６２（図７）で開始されたとき
（ｊ）のメタステーブル検出信号は“Ｈ“であり、メタ
ステーブル現象の発生の可能性があるものと判断され、
（ｄ）のカウンタ出力８３が時点ｔ６３でインクリメン
トされて１になっても、（ｆ）の選択信号８４は出力さ
れず、（ｄ）のカウンタ８３が、所定の値である３に達
したとき（ｔ６５）、（ｆ）の選択信号８４を出力し
（ｔ６５〜ｔ６７）、そこで（ｈ）のホールド信号６は
終了してホールドオフとなっている。

【０１０１】このホールドオフとなった時点ｔ６７（図
７）は、ｔ５５（図６）でホールドオフとなった場合に
比べて、メタステーブル現象の発生を回避するために、
（ｄ）のカウンタ出力８３で２カウント分（２Ｔc ）だ
け遅れている。すなわち、図７の場合の方が図６の場合
に比べてホールド期間Ｔholdが２Ｔc だけ長くなってい
る。これが図２の時点ｔ３５〜ｔ３６に示した可変期間
である。

【０１０２】ホールド期間Ｔholdが２Ｔc だけすでに長
くなっている図７の時点ｔ６７以降においてメタステー
ブル現象が発生せずメタステーブル検出信号２２が
“Ｈ”から“Ｌ”になり、再びメタステーブル検出信号
２２が発生した（“Ｌ”から“Ｈ”になった）場合、あ
るいは、メタステーブル検出信号２２が時点ｔ６７にお
いて“Ｈ”であり、その後も“Ｈ”の状態を続ける場合
がある。

【０１０３】このような場合には、（ｃ）のイネーブル
信号８１の直後の（ｄ）のカウンタ出力８３が１にイン
クリメントされた時点（この場合は図示されてはいない
が、図６の時点ｔ５３に対応）で（ｆ）の選択信号８４
が出力され、Ｔc の２分の１遅れて（ｇ）のメタステー
ブル検出窓信号２３が出力され、更にＴc の２分の１遅
れた時点（ｔ５５に対応）で（ｈ）のホールド信号６は
終了する。

【０１０４】この場合はホールド期間Ｔholdには可変期
間（図２のｔ３５〜ｔ３６）は追加されず、図７の時点
ｔ６７で終る（ｈ）のホールド信号６のホールド期間Ｔ
holdよりは２Ｔc だけ短いものとなる。

【０１０５】図８には、図１の構成要素であるトリガ分
周器５３の内部構成が示されている。そこには可変分周
回路１００、シフト・レジスタ１０１、トリガ・カウン
タ１０２、上限比較器１０３、下限比較器１０４、ステ
ータス信号器１０５、シフトクロック生成器１０６、シ
ーケンス・カウンタ１０７、時間窓作成器１０８および
カウンタ・クリア生成器１０９を含んでいる。

【０１０６】このトリガ分周器５３では、所定の期間で
ある時間窓を設け、その時間窓の期間中に、分周器５３
の出力であるトリガ３が発生した回数をカウントし、そ
のカウント値が上限設定値より大きいときには、入力ト
リガ１を分周してトリガ３を得る分周比を大きくして、
上限設定値に入るようにする。逆にそのカウント値が下
限設定値より小さい時には入力トリガ１を分周してトリ
ガ３を得る分周比を小さくして設定値以上に入るように
している。

【０１０７】図９には図８の構成要素の１つである可変
分周回路１００の内部の回路構成が示されている。１１
１〜１１４は入力を２分の１に分周する分周器であり、
Ｄ２，Ｄ４，Ｄ８，Ｄ１６は分周指示信号である。入力
トリガ１は各分周器で分周され、分周された分周信号Ｄ
Ｖ２、ＤＶ４、ＤＶ８、ＤＶ１６を出力する。

【０１０８】分周信号ＤＶ２は入力トリガ１を２分の１
に分周、分周信号ＤＶ４は入力トリガ１を４分の１に分
周、分周信号ＤＶ８は入力トリガ１を８分の１に分周、
分周信号ＤＶ１６は入力トリガ１を１６分の１に分周し
た信号である。分周指示信号Ｄ２、Ｄ４、Ｄ８、Ｄ１６
により各分周動作をオンまたはオフすることができる。
入力トリガ１および各分周信号ＤＶ２、ＤＶ４、ＤＶ
８、ＤＶ１６は、オア回路１１５に入力され、トリガ３
を出力する。

【０１０９】図１０、１１および１２には図８および図
９に示したトリガ分周器５３の動作を示すタイムチャー
トが示されている。このタイムチャートを用いてトリガ
分周器５３の動作を説明する。

【０１１０】シーケンス・カウンタ１０７は、たとえば
３ビットのカウンタで、分周クロック２１に同期してイ
ンクリメントし、０〜７の値を示すシーケンス・データ
１２４を出力する。リセット信号１４が“Ｈ”のときは
シーケンス・カウンタ１０７の出力をすべて“Ｌ“にす
る。シーケンス・データ１２４は時間窓作成器１０８、
カウンタ・クリア生成器１０９、シフト・クロック生成
器１０６、ステータス信号器１０５に入力される。

【０１１１】時間窓作成器１０８は、所定の期間だけ
“Ｈ”となる（ｂ）の時間窓信号１２５を発生する。
（ｄ）のシーケンス・データ１２４が１の時、次の時点
ｔ７１における（ｃ）の分周クロック２１で（ｂ）の時
間窓信号１２５を“Ｈ“にする。（ｄ）のシーケンス・
データ１２４が時間窓設定値Ｎw ＋１と一致した時、時
点ｔ７２の分周クロック２１で時間窓信号１２５を“Ｌ
“にする。（ｂ）の時間窓信号１２５の“Ｈ”の期間
（ｔ７１〜ｔ７２）は分周クロック周期×分周クロック
個数（Ｎw ）となる。時間窓信号１２５はトリガ・カウ
ンタ１０２のカウント・イネーブル端子（ＥＮ）に入力
される。

【０１１２】カウンタ・クリア生成器１０９は、トリガ
・カウンタ１０２をクリアするための分周クロック２１
の１周期分のパルス幅のカウンタ・クリア信号１２６を
生成している。シーケンス・データ１２４が（Ｎw ＋Ｎ
c ＋２）の時、分周クロック２１で時点ｔ７４において
（ｅ）のカウンタ・クリア信号１２６を“Ｈ”（ｔ７４
〜ｔ７５）にする。このカウンタ・クリア信号１２６
は、トリガ・カウンタ１０２のリセット端子（ＲＣ）に
入力される。

【０１１３】ここでＮc は、上限比較器１０３および下
限比較器１０４の出力である上限比較結果１２２および
下限比較結果１２３を確定するために要する時間を分周
クロック２１の周期で表したものであり、図示の例で
は、Ｎc ＝１として描いている。時間窓設定値Ｎw は、
図示の例ではＮw ＝４として描いている。

【０１１４】トリガ・カウンタ１０２は、（ｂ）の時間
窓信号１２５が“Ｈ”の期間（ｔ７１〜ｔ７２）に入力
される（ａ）のトリガ３のパルス数をカウントしてい
る。トリガ・カウンタ１０２は、時間窓信号１２５が
“Ｈ”である期間においてのみクロック入力端子（Ｃ
Ｋ）に入力される（ａ）のトリガ３のポジティブ・エッ
ジでインクリメントするアップカウンタである。

【０１１５】リセット端子（ＲＣ）に印加される（ｅ）
のカウンタ・クリア信号１２６が“Ｈ”のとき（ｔ７４
〜ｔ７５）は、トリガ・カウンタ１０２の出力（８ビッ
トとする）である（ｆ）のトリガ・パルス数１２１をす
べて“Ｌ”に初期化（clear）する。（ｆ）の時間窓信
号１２５をカウント・イネーブル端子ＥＮに、（ａ）の
トリガ３をクロック端子ＣＫに、（ｅ）のカウンタ・ク
リア信号１２６をリセット端子ＲＣに入力している。

【０１１６】トリガ・カウンタ１０２のデータ出力であ
るトリガ・パルス数１２１は上限比較器１０３および下
限比較器１０４に入力される。（ｆ）のトリガ・パルス
数１２１において、時点ｔ７１〜ｔ７２の期間は入力ト
リガ１を分周して得たトリガ３の（Ｔdvd ）パルス数を
カウントしている。

【０１１７】上限比較器１０３は、上限設定値Ｎu と
（ｆ）のトリガ・パルス数１２１を受けて、予め設定さ
れた時間窓の上限設定値Ｎu の値を（ｆ）のトリガ・パ
ルス数１２１の値と比較し、トリガ・パルス数１２１の
値が上限設定値Ｎu の値を越えている時には、（ｇ）の
上限比較結果１２２（Ｒesult ）において時点ｔ７２〜
ｔ７４で“Ｈ”を出力する。

【０１１８】下限比較器１０４は、下限設定値Ｎl と
（ｆ）のトリガ・パルス数１２１を受けて、予め設定さ
れた時間窓の下限設定値Ｎl の値を（ｆ）のトリガ・パ
ルス数１２１の値と比較し、トリガ・パルス数１２１の
値が下限設定値Ｎl の値より大きい時には、（ｈ）の下
限比較結果１２３（Ｒesult ）において時点ｔ７２〜ｔ
７４で“Ｌ”を出力する。

【０１１９】シフト・クロック生成器１０６は、シーケ
ンス・データ１２４から、シフト・レジスタをシフトす
るための（ｊ）のシフト・クロック１２７を出力してい
る。（ｄ）のシーケンス・データ１２４が（Ｎw ＋Ｎc
＋１）の時、分周クロック２１（ｔ７３〜ｔ７４）でシ
フト・クロック１２７を“Ｈ”にする。

【０１２０】Ｎc は上限比較器１０３および下限比較器
１０４の上限および下限比較結果１２２と１２３の出力
が確定する迄に要する時間から決定する。図示した例で
は、分周クロック２１の周期を単位にして、Ｎc ＝１で
描いている。時間窓設定値Ｎw は、図示の例ではＮw ＝
４となっている。シフト・クロック１２７はシフト・レ
ジスタ１０１のクロック入力端子（ＣＫ）に入力されて
いる。

【０１２１】ステータス信号器１０５では、（ｃ）の分
周クロック２１と、（ｄ）のシーケンス・データ１２４
と、（ｇ）の上限および（ｈ）の下限比較結果１２２お
よび１２３を受けて、（ｌ）のステータス信号２０を出
力している。このステータス信号２０は、分周して得ら
れたトリガ３の周期が設定範囲内に入ったことを示して
いる。

【０１２２】（ｇ）の上限比較結果１２２が“Ｌ”で、
かつ（ｈ）の下限比較結果１２３が“Ｌ”の時（図１１
のｔ７７〜ｔ７９）、かつ、（ｄ）のシーケンス・デー
タ１２４が（Ｎw ＋Ｎc ＋２）の時、分周クロック２１
で（ｌ）のステータス信号２０を、時点ｔ７９において
“Ｈ“にする。図示した例では、Ｎw ＝４、Ｎc ＝１と
している。

【０１２３】（ｇ）および（ｈ）の上限および下限比較
結果１２２と１２３のどちらかが“Ｈ”の時は（ｔ７２
〜ｔ７４の場合）、（ｄ）のシーケンス・データ１２４
が（Ｎw ＋Ｎc ＋２）の時、分周クロック２１で、時点
ｔ７４において（ｌ）のステータス信号２０を“Ｌ”に
する。図示の時点ｔ７４以前において、（ｌ）のステー
タス信号２０は“Ｌ”であったから、時点ｔ７４になっ
ても、“Ｌ”のままである。

【０１２４】シフト・レジスタ１０１には、上限および
下限比較結果１２２および１２３がシフト方向選択端子
Ｓ２およびＳ１に印加されている。シフト・レジスタ１
０１のＤＲ端子には“０”を入力している。これにより
右シフト時に出力端子Ｑ３に出力されるデータは“０
“となる。ＤＬ端子には“１”を入力している。これに
より左シフト時に出力端子Ｄ０に出力されるデータには
“１”を出力する。

【０１２５】クロック端子ＣＫにはシフト・クロック１
２７が印加されている。リセット端子ＲＳにはリセット
信号１４が印加されている。出力端子Ｑ３、Ｑ２、Ｑ
１、Ｑ０からは、それぞれ、分周指示信号Ｄ２、Ｄ４、
Ｄ８、Ｄ１６が出力されている。

【０１２６】シフト・レジスタ１０１のシフト方向は、
シフト方向選択端子Ｓ１およびＳ２により、次のように
決まる。Ｓ１が“Ｈ”かつＳ２が“Ｌ”の時、左へシフ
ト。Ｓ１が“Ｌ”かつＳ２が“Ｈ”の時、右シフト。Ｓ
１が“Ｌ”かつＳ２が“Ｌ”の時、シフト停止となる。
リセット端子ＲＳに印加されているリセット信号１４が
“Ｈ”の時、シフト・レジスタ１０１の出力端子Ｑ０〜
Ｑ３は、すべて“１”に初期化される。

【０１２７】シフトレジスタ１０１の出力Ｑ３、Ｑ２、
Ｑ１、Ｑ０の状態は図１０〜１２の（ｉ）にバイナリコ
ード（bin ）で示されている。時点ｔ７３以前において
は（ｉ）のシフト・レジスタ１０１は“１１１１”であ
り、これはＱ３、Ｑ２、Ｑ１、Ｑ０の各出力が“１”で
あることを意味し、このときは、分周器１１１〜１１４
（図９）は分周動作をしないから、入力トリガ１がオア
回路１１５に印加され、時点ｔ７４までは入力トリガ１
がそのままトリガ３として出力される。

【０１２８】時点ｔ７３以降は、（ｉ）のシフト・レジ
スタ１０１の出力Ｑ３、Ｑ２、Ｑ１、Ｑ０の各出力は、
バイナリ表示で“０１１１”になっている。Ｑ３が
“０”であり、Ｑ２〜Ｑ０はすべて“１”である。そこ
で分周器１１１は分周動作をして入力トリガ１を２分の
１に分周した分周信号ＤＶ２を出力するが、他の分周器
１１２〜１１４は動作をしない。この時はオア回路１１
５には入力トリガ１と分周信号ＤＶ２が印加される。

【０１２９】図示されてはいないが、（ｉ）のシフト・
レジスタ１０１の出力Ｑ３、Ｑ２、Ｑ１、Ｑ０の各出力
が“００１１”のときには、分周器１１１および１１２
からそれぞれ入力トリガ１を２分の１および４分の１に
それぞれ分周した分周信号ＤＶ２、ＤＶ４を出力する。
この場合には、オア回路１１５には、入力トリガ１、分
周信号ＤＶ２とＤＶ４が印加される。分周器１１３と１
１４は動作をしない。

【０１３０】同様に図示されてはいないが、（ｉ）のシ
フト・レジスタ１０１の出力Ｑ３、Ｑ２、Ｑ１、Ｑ０の
各出力が“０００１”のときには、分周器１１１，１１
２および１１３から、それぞれ入力トリガ１を２分の１
に、４分の１に、および８分の１にそれぞれ分周した分
周信号ＤＶ２、ＤＶ４、ＤＶ８を出力する。この場合に
は、オア回路１１５には入力トリガ１、分周信号ＤＶ
２、ＤＶ４、ＤＶ８が印加される。

【０１３１】同様に図示されてはいないが、（ｉ）のシ
フト・レジスタ１０１の出力Ｑ３、Ｑ２、Ｑ１、Ｑ０の
各出力が“００００”のときには、分周器１１１，１１
２，１１３および１１４からそれぞれ入力トリガを２分
の１に、４分の１に、８分の１におよび１６分の１にそ
れぞれ分周した分周信号ＤＶ２、ＤＶ４、ＤＶ８、ＤＶ
１６を出力する。この場合には、オア回路１１５には入
力トリガ１、分周信号ＤＶ２、ＤＶ４、ＤＶ８、ＤＶ１
６が印加される。

【０１３２】図１３には、図９に示した可変分周回路１
００の分周器１１１，１１２，１１３および１１４の出
力を表すタイム・チャートが示されている。（ａ）には
入力トリガ１が、（ｂ）には入力トリガ１を２分の１に
分周した分周信号ＤＶ２が、（ｃ）には入力トリガが１
を４分の１に分周した分周信号ＤＶ４が、（ｄ）には入
力トリガ１を８分の１に分周した分周信号ＤＶ８が、
（ｅ）には入力トリガ１を１６分の１に分周した分周信
号ＤＶ１６が示されている。

【０１３３】ここで（ｂ）の分周信号ＤＶ２の立上り
は、（ａ）の入力トリガ１の立上りエッジである時点ｔ
９１に対して、分周器１１１における図示できない程度
の僅かな遅延を生ずる。（ｃ）の分周信号ＤＶ４は
（ｂ）の分周信号ＤＶ２に対して、分周器１１２におけ
る図示できない程度の僅かな遅延を生ずる。（ｄ）の分
周信号ＤＶ８は（ｃ）の分周信号ＤＶ４に対して、分周
器１１３における図示できない程度の僅かな遅延を生ず
る。（ｅ）の分周信号ＤＶ１６は（ｄ）の分周信号ＤＶ
８に対して、分周器１１４における図示できない程度の
僅かな遅延を生ずる。

【０１３４】ところが、オア回路１１５の出力である
（ｆ）のトリガ３は、（ａ）の入力トリガ１の立上り時
点ｔ９１で立上るから、分周信号ＤＶ２、ＤＶ４、ＤＶ
８、ＤＶ１６の立上りの僅かな遅れは、（ｆ）のトリガ
３には現れない。したがって、図９の可変分周回路１０
０によるならば、分周比を変えても、出力である（ｆ）
のトリガ３の立上りエッジは、常に（ａ）の入力トリガ
１の立上りエッジによって決定されている。

【０１３５】一般に、従来のフリップフロップで分周さ
れた信号出力と、分周比が１（スルー）である場合の信
号出力では、信号入力時刻から出力時刻までの遅延時間
が異なる。トリガの遅延時間が異なると、参照トリガ
（Ｒef．Ｔrig ）とクロックの時間差を測定する時間補
間測定結果が分周比によって変化し、正確な波形表示が
得られない（図３５参照）。

【０１３６】そのような従来例に対して図９の可変分周
回路１００は分周比の変化によって入力トリガ１と分周
された出力のトリガ３の立上りエッジは全く影響を受け
ないという特徴を有している。

【０１３７】図１４には、図８に示したトリガ分周器５
３とは異なる構成のトリガ分周器５３Ｂを示している。
このトリガ分周器５３Ｂも図１のトリガ分周器５３とし
て使用することができる。図８に示したトリガ分周器５
３との相違点はシフト・レジスタ１０１に替えて分周比
選択信号生成器１１０と、可変分周回路１００に替えて
可変分周回路１００Ｂを用いている点である。分周信号
ＤＶ２、ＤＶ４、ＤＶ８、ＤＶ１６を一括してＤＶとし
て表示している。したがって、以下においては、その相
違点について説明する。

【０１３８】図１５には、図１４の可変分周回路１００
Ｂの内部構成が示されている。１３１はマルチプレク
サ、１３２と１３３はオア・ゲート、１３４はアンド・
ゲート、１３５はインバータ、１３７と１３８はＤフリ
ップフロップである。

【０１３９】図１６には、図１５の可変分周回路１００
Ｂの入力（Ｉnput）である分周比選択信号ＳＬ２、ＳＬ
１、ＳＬ０と出力（Ｏutput）であるトリガ（Ｔrig）３
の関係を示している。

【０１４０】図１７には、図１４〜１６に示した構成の
動作を説明するためのタイム・チャートを示している。
ここでは、分周信号ＤＶ２、ＤＶ４、ＤＶ８、ＤＶ１６
のうち、ＤＶ４を用いた場合を説明している。

【０１４１】図１６のデータ選択信号図によると、分周
比選択信号生成器１１０の出力である分周比選択信号Ｓ
Ｌ０が“１”であればＳＬ２とＳＬ１にかかわらず（Ｄ
on'tcare ）可変分周回路１００Ｂの入力トリガ（Ｉnpu
t Ｔrig）１がそのまま分周されずにトリガ（Ｔrig ）
３となって出力される。すなわち、図１０〜１２の
（ｉ）１０１のデータが“１１１１”となっている場合
に相当する。

【０１４２】分周比選択信号ＳＬ２、ＳＬ１、ＳＬ０が
“０００”の場合は、入力トリガ１を２分の１分周した
分周信号ＤＶ２が、同じく“０１０”では４分の１分周
した分周信号ＤＶ４が、同じく“１００”では８分の１
分周した分周信号ＤＶ８が、同じく“１１０”では１６
分の１分周した分周信号ＤＶ１６がトリガ（Ｔrig ）３
として出力される。

【０１４３】図１５を参照しながら図１７を説明する。
（ａ）のトリガ１はＤフリップフロップ１３７、１３８
のクロック端子およびオア・ゲート１３３に入力されて
いる。

【０１４４】入力トリガ１を分周器１１１で２分の１に
分周した分周信号ＤＶ２はマルチプレクサ１３１のデー
タ端子Ｄ０に、同じく入力トリガ１を分周器１１２で４
分の１に分周した分周信号ＤＶ４はマルチプレクサ１３
１のデータ端子Ｄ１に、同じく入力トリガ１分周器１１
３でを８分の１に分周した分周信号ＤＶ８はマルチプレ
クサ１３１のデータ端子Ｄ２に、同じく入力トリガ１を
分周器１１４で１６分の１に分周した分周信号ＤＶ１６
はマルチプレクサ１３１のデータ端子Ｄ１６に印加され
ている。

【０１４５】分周比選択信号ＳＬ２、ＳＬ１で選択され
た信号をマルチプレクサ１３１の出力端子から（ｃ）の
信号１４１として出力される。（ｂ）の分周信号ＤＶ４
が選択されている場合（ＳＬ２＝０、ＳＬ１＝１、ＳＬ
＝０）は（ｃ）の信号１４１には、（ｂ）の分周信号Ｄ
Ｖ４が得られる。

【０１４６】Ｄフリップフロップ１３７の出力端子Ｑか
らは、（ｄ）の信号１４２が得られる。信号１４２は、
（ｃ）の信号１４１に対して入力トリガ１の１周期分遅
れて得られる。（ｅ）の信号１４３は、（ｄ）の信号１
４２のノット信号である。Ｄフリップフロップ１３８の
出力端子Ｑからは（ｆ）の信号１４４が得られる。この
信号は、（ｄ）の信号１４２に対して入力トリガ１の１
周期分遅れて得られる。

【０１４７】かくして、（ａ）の入力トリガ１、（ｅ）
の信号１４３、（ｆ）の信号１４４を印加されたオア・
ゲート１３３は、（ｇ）のトリガ３を出力する。ここで
（ｇ）のトリガ３のネガティブ・エッジは時点ｔ９４の
入力トリガ１のネガティブ・エッジに一致しており、ト
リガ３のポジティブ・エッジは、時点ｔ９５の入力トリ
ガ１のポジティブ・エッジに一致している。

【０１４８】（ｂ）の分周信号ＤＶ４や、（ｅ）の信号
１４３、（ｆ）の信号１４４の入力トリガ１のポジティ
ブ・エッジ（ｔ９５）からの図示されてはいない僅かな
遅延時間は、（ｇ）のトリガ３のポジティブ・エッジ
（ｔ９５）には現われない。

【０１４９】この可変分周回路１００Ｂの場合も、図９
および図１３で説明した可変分周回路１００の場合と同
様に、分周比を変化させても、入力トリガ１と分周して
得られたトリガ３のポジティブ・エッジのタイミングは
変化しないことが解る。

【０１５０】図１８には、図８および図１４に示したト
リガ分周器５３および５３Ｂの動作の流れを示してい
る。動作が開始すると、入力トリガ１の周期は未知であ
るから、分周比は１として可変分周回路１００（および
１００Ｂ）の出力であるトリガ３を出力する（Ｓ１）。

【０１５１】トリガ・カウンタ１０２では、設定した時
間窓に入るトリガ３のパルス数を計数する（Ｓ２）。そ
のパルス数が上限値Ｎu 以上であれば（Ｓ３Ｙ）、ステ
ータス信号２０を“Ｌ”にし（Ｓ４）、いま最大分周比
に設定されていないことを確認し（Ｓ５Ｎ）、分周比を
現在の分周比の２倍として（Ｓ６）、ステップＳ２へも
どる。いま、最大分周比に設定されている場合には（Ｓ
５Ｙ）、ステップＳ２にもどる。

【０１５２】トリガ・カウンタ１０２の計数値が上限値
以上でない場合は（Ｓ３Ｎ）、下限値以下であれば（Ｓ
７Ｙ）、ステータス信号２０を“Ｌ”にし（Ｓ８）、現
在の分周比が１でなければ（Ｓ９Ｎ）、分周比を現在の
分周比の２分の１にする。現在の分周比が１であれば
（Ｓ９Ｙ）、ステータス信号２０を“Ｈ”にし、ステッ
プＳ２にもどる。トリガ・カウンタ１０２の計数値が下
限値以下でなければ（Ｓ７Ｎ）、ステータス信号２０を
“Ｈ”にし（Ｓ１１）、ステップＳ２にもどる。

【０１５３】図１９には、図８および図１４に示したト
リガ分周器５３および５３Ｂの機能図を示している。こ
こでバイナリ・カウンタ１５０は、図８および図１４の
可変分周回路１００および１００Ｂの機能に対応し、時
間窓発生器１５１は、図８および図１４の可変分周回路
１００および１００Ｂを除いたすべての回路の機能に対
応している。バイナリ・カウンタ１５０には入力トリガ
１が印加されトリガ３が出力される。

【０１５４】時間窓発生器１５１において予め設定した
期間である時間窓Ｔw を発生し、この時間窓Ｔw の間に
発生するトリガ３の数を計数する。その計数値が設定値
より大きいときは分周比を増加し、逆に設定値より小さ
いときには分周比を減少するようバイナリ・カウンタ１
５０に制御信号を送出する。

【０１５５】この構成では、１回の時間窓Ｔw の測定に
ついて、分周比を現在の２倍、あるいは、２分の１にす
るように変化するので、分周比を設定するのに必要な時
間は、最大で、Ｔw の発生周期×log₂（最大分周比）となる。

【０１５６】トリガ３の繰り返し周波数をｆdvd 、入力
トリガ１の繰り返し周波数をｆt とする。そこで、ｆdv
d を５０ＭＨｚ、最大のｆt を３．２ＧＨｚとすれば最
大分周比は６４である。時間窓Ｔw は１００〜２００ｎ
ｓ程度、また時間窓Ｔw の発生周期は１μｓ以下に設定
できるので、入力トリガ１が１ＧＨｚから数ＭＨｚ以下
に変化しても６μｓで分周比を確定できる。

【０１５７】図２０には、図１９のバイナリ・カウンタ
１５０の入力である入力トリガ１の繰り返し周波数ｆt
を横軸に、バイナリ・カウンタ１５０の出力であるトリ
ガ３の繰り返し周波数ｆdvd を縦軸にとり、シミュレー
ションした結果を示している。

【０１５８】特定の入力トリガ１の周波数ｆt ＝１とし
たとき、時間窓Ｔw ＝４にし、分周比を２倍あるいは２
分の１倍に変えるか否かを判定する。１つの入力トリガ
１の周波数ｆt あたり１０回計算している。出力周波数
ｆdvd が２値間で変動している。

【０１５９】時間窓Ｔw の期間に計測されるトリガ３
（周波数ｆdvd、周期Ｔdvd）の数Ｎtは、時間窓Ｔw の
発生時におけるトリガ３の入力位相φ（タイミング）の
影響を次ぎの式で示すように受けるからである。Ｎt ＝Ｃeiling ［ｘ］ｘ＝［ＴW −（φ／２π）×Ｔdvd ］／Ｔdvd また、Ｃeiling ［ｘ］はｘ以上で最小の整数である。

【０１６０】入力位相φは０から２π迄の乱数（ばらつ
き）となるので、Ｎt は量子化誤差１を有する。図２０
では、出力周波数ｆdvd は大きな跳びを生じている。ｆ
dvdがこの跳びを生ずる周波数の近傍にあると、ノイズ
や入力トリガ１の周波数の揺らぎによって、分周比が常
に変動する。

【０１６１】この分周比の変動による出力周波数ｆdvd
の跳びを抑制するために、図８および図１４の構成例で
は、上限および下限設定値Ｎu およびＮl の比をＮu ／Ｎl ＞２に設定している。これによってヒステリシス特性が得ら
れ、出力周波数ｆdvd の跳びが防止される。

【０１６２】図２１には、Ｔw ＝４、Ｎu ＝７、Ｎl ＝
３すなわち、Ｎu ／Ｎl ＝７／３＞２の場合が例示されている。これにより入力トリガ１の周
波数ｆt が変動しても、その変動幅が大きく変動しなけ
れば、安定に分周した出力周波数ｆdvd を得ることがで
きる。

【０１６３】図２２には、特定の出力されるトリガ３の
繰り返し周波数ｆdvd を１として、図８あるいは図１４
に示したトリガ分周器５３あるいは５３Ｂにおいて上限
設定値Ｎu を下限設定値Ｎl の２倍より大きな値とする
ことの必要性を示すため、Ｎu がＮl の２倍より小さい
場合の数値シミュレーションを行っている。下限設定値
Ｎl 、上限設定値Ｎu 以外すべて図２１と同じ条件で、
Ｎl ＝３、Ｎu ＝５としている。

【０１６４】図２２では図２１に見られていたヒステリ
シスが無くなって、分周比が２値間で変動を繰り返して
いる。このことから、分周比が２値間で変動を繰り返す
動作を避けたい場合には、Ｎu ＞２Ｎl に設定して図２
１に示すように、ヒステリシス特性をもたせればよいこ
とが解る。

【０１６５】本発明によるトリガ分周器５３および５３
Ｂにおいて、上限設定値Ｎu とＮlの関係をＮu ＞２Ｎl
に設定すれば、図２１に示すようにヒステリシス特性
を示す。そこで、このヒステリシス特性は入力トリガ１
の繰り返し周波数ｆt によってどのような影響を受ける
のか検討する。

【０１６６】図２１において、ヒステリシスの横軸（周
波数軸）方向の高い周波数ｆH と低い周波数ｆL 、その
幅をヒステリシス量ｆH −ｆL とし、時間窓Ｔw 、分周
比Ｎdvd 、上限設定値Ｎu 、下限設定値Ｎl 、横軸にお
けるヒステリシス中心周波数ｆcnt を用いると次の関係
がある。

【０１６７】ｆL ＝（Ｎl ／Ｔw ）２^Ndvd×２ｆH ＝（Ｎu ／Ｔw ）２^Ndvd ｆH −ｆL ＝（Ｎu −２Ｎl ）２^Ndvd／Ｔw ｆcnt ＝（ｆH ＋ｆL ）／２

【０１６８】入力トリガ１の周波数ｆt の揺らぎ（変
動）が、ヒステリシス量（ｆH −ｆL）の範囲内にある
限りは、トリガ分周器５３または５３Ｂの分周後の出力
であるトリガ３の周波数ｆdvd は、２値間で変動を繰り
返すことなく、安定した動作が得られる。

【０１６９】トリガ分周器５３または５３Ｂがその出力
周波数ｆdvd を２値間で変動することなく、安定に動作
し得る入力トリガ周波数ｆt の揺らぎ（変動）の最大値
maxｆdt は、次式で示される。

【０１７０】maxｆdt ＝（ｆH −ｆL ）／ｆcnt これを書き換えると、 maxｆdt ＝（Ｎu −２Ｎl ）／（Ｎu ／２＋Ｎl ）となる。

【０１７１】Ｎl ＝３、Ｎu ＝８の場合、 maxｆdt ＝(8-2×3)/(8/2+3)＝2/7 であるからヒステリシス中心周波数ｆcntに対して入力
トリガ１の周波数ｆt の揺らぎ（変動）幅が28.57 ％以
下であれば安定動作をする。

【０１７２】図２３には、図１の主要な構成要素である
トリガ分周器５３（または５３Ｂ）可変ホールド発生器
５５および同期信号発生器５４の機能すなわち、メタス
テーブル状態を回避してジッタを低減する機能を確認す
るための測定用の構成が示されている。ここで分周機能
と可変ホールド機能を個別に確認できるよう、それぞれ
の機能を無効にできる機能無効（disable ）信号２８と
２９を追加した。

【０１７３】信号発生器１９０には周期可変発振器ＯＳ
Ｃ（ＨＰ８１３１Ａ：ヒューレット・パッカード社製）
があり、その出力は２分されて、ＨＰ８１３１Ａに内蔵
の２つの可変遅延器ＶＤＬ１およびＶＤＬ２に印加され
る。

【０１７４】可変遅延器ＶＤＬ２の出力はバッファ１９
１とインバータ１９２を介して出力される。バッファ１
９１を介した出力は、クロック９となる。インバータ１
９２を介した出力は、セミリジツド同軸ケーブルである
遅延素子ＤＬ１を通ってオシロスコープ１９５（ＨＰ５
４７５０：ヒューレット・パッカード社製）のチャンネ
ルＣＨ１に印加される。

【０１７５】可変遅延器ＶＤＬ１の出力は、微調整可能
な可変遅延器ＶＤＬ３（機械式）を介して入力トリガ１
となり、トリガ分周器５３に印加される。トリガ分周器
５３から出力されたトリガ３は、可変ホールド発生器５
５と同期信号発生器５４に印加される。トリガ分周器５
３から出力されたステータス信号２０は可変ホールド発
生器５５に加えられる。

【０１７６】可変ホールド発生器５５は、ホールド信号
６を出力し、同期信号発生器５４に印加している。トリ
ガ３とホールド信号６を受けた同期信号発生器５４で
は、トリガ３に同期した同期信号５を出力する。同期信
号５は、シグナルＴ（ＳＴ）で同期信号５のパワーの大
部分はオシロスコープのトリガ端子Ｔrig に入力し、同
期信号５のパワーの一部を取り出して遅延素子ＤＬ２を
介してオシロスコープ１９５のチャンネルＣＨ２に印加
される。

【０１７７】このような構成で、可変遅延器ＶＤＬ１お
よびＶＤＬ３を調整してメタステーブル現象を発生し易
い条件にすることができる。ホールド信号６が終了し、
ホールドオフになろうとする時点の近傍でトリガ３が同
期信号発生器５４に印加されると、メタステーブル現象
が発生し、同期信号５はトリガ３に対してジッタを生ず
る。このジッタの増大する様子はオシロスコープ１９５
の管面上で観察できる。

【０１７８】トリガ分周器５３（又は５３Ｂ）に機能無
効信号２８が印加されたときには、可変分周回路１００
（又は１００Ｂ）は入力トリガ１を分周せずにそのまま
トリガ３として出力する。

【０１７９】可変ホールド発生器５５に機能無効信号２
９が印加されたときには、メタステーブル検出信号２２
はホールド回路５７に印加されず、ホールド回路５７に
おけるホールド期間Ｔhold（図２のｔ３１〜ｔ３６）の
変更（図２のｔ３５〜ｔ３６）は行われない。

【０１８０】図２４には、機能無効信号２８および２９
を印加して、入力トリガ１に対する分周機能をオフに、
ホールド期間Ｔholdを変更するための可変ホールド機能
をオフにした場合の、大きなジッタの発生を示してい
る。これは、メタステーブル状態を回避できないためで
ある。

【０１８１】図２５には、機能無効信号２９を印加し
て、入力トリガ１に対する分周機能はオンにしたまま、
ホールド期間Ｔholdを変更するための可変ホールド機能
をオフにした場合の、大きなジッタの発生を示してい
る。入力トリガ１に対する分周機能だけでは、メタステ
ーブル現象を十分に回避できないことを示している。

【０１８２】図２６には、機能無効信号２８および２９
をともに印加しないで入力トリガ１に対する分周機能お
よびホールド期間Ｔholdを変更するための可変ホールド
機能をともに活かした場合、すなわち、本発明による装
置の機能を十分に発揮した場合のジッタ発生状況を示し
ている。図２４および図２５の場合と異なり、メタステ
ーブル現象を回避してジッタを低減している様子を確認
できる。さらに可変遅延器ＶＤＬ１とＶＤＬ３を可変し
てもジッタの発生量は増加せず、メタステーブル現象を
回避できることを確認した。

【０１８３】本発明によれば、入力トリガ１の周期が一
定である限り、同期信号５の周期は一定値が得られる。
このことは文献２の「コヒーレント・サンプリング方法
と装置」のように、同期信号の周期を測定し、測定した
値を基にクロック周期をコントロールするシステムにお
いては不可欠の機能である。本発明は文献２の装置にも
適用することができる。

【０１８４】従来例として、図３８、図３９および図４
０を用いて、トリガ時間位置とホールド信号発生回数の
関係を説明した。これらの図においては、トリガ時間位
置が０の時に、大きな黒点で示すメタステーブル現象を
発生していた。そこで本願の装置の機能を、入力トリガ
１の周期Ｔt＝6.88 とし、その他の条件、すなわち、Ｔ
c＝1、Ｔs[0]＝0.99 、Ｔhold＝13＋Ｔs[N] は、従来例
の図３８、図３９および図４０と同じにして数値シミュ
レーションした。

【０１８５】図２７には、このトリガ時間位置とホール
ド信号発生回数との関係が示されている。ホールド信号
の発生回数が１００回に達するまでは、可変ホールド機
能および入力トリガの分周機能をオフにしている。即
ち、従来と同じ動作をしている。トリガ時間位置は、０
の周辺にある。このことは、トリガ時間位置が０となっ
たときにはメタステーブル現象が発生するから、大きな
ジッタの発生が生じていることを意味している。

【０１８６】ホールド信号の発生回数が１００回を越え
る時点で、入力トリガの分周機能と可変ホールド機能を
オンにして、コントロールを開始している。すなわち、
本願発明の機能を発揮する状態にしている。すると、ホ
ールド期間Ｔholdがコントロールされて、変更された結
果、トリガ時間位置が０となることは全く生じない。す
なわち、メタステーブル現象の発生が無くなっている。

【０１８７】図２８には、図２７のデータを得る最中に
おける同期信号５の周期の変動を表している。すなわ
ち、入力トリガの分周機能と可変ホールド機能のコント
ロールを開始するまでのホールド信号発生回数１００回
までは、同期信号５の周期は、Ｔt で規格化して、２と
３の間で変動を繰り返している。しかし、コントロール
開始以降のホールド信号発生回数１００回以上では、同
期信号５の周期は３で固定化されて一定となって本発明
の効果が発揮されている。

【０１８８】図２９には、図２３に示した測定系を用い
て、同期信号５を観測した場合のオシロスコープ１９５
の管面上の波形を示している。図２９の測定において
は、図２３の機能無効信号２８をオフにし、機能無効信
号２９をオンにして、トリガ分周機能をオン、可変ホー
ルド機能をオフにしている。

【０１８９】観測している同期信号５の周期が変動して
いるため、最左端のパルス（同期信号５）を基準にし、
左から２番目のグループには２つの、３番目のグループ
には３つの、４番目のグループには４つの異なるタイミ
ングのパルスが観測される。

【０１９０】図３０には、図２３に示した測定系を用い
て、同期信号５を観測した場合のオシロスコープ１９５
の管面上の波形を示している。図３０の測定において
は、図２３の機能無効信号２８をオフにし、機能無効信
号２９をオフにして、トリガ分周機能をオン、可変ホー
ルド機能もオンにしている。

【０１９１】観測している同期信号５の周期の変動がな
いため、最左端のパルス（同期信号５）を基準にし、左
から２番目、３番目、４番目のパルスともに各１個のパ
ルスが観測される。これは、同期信号５の周期が変動せ
ず、一定となっていることを示している。

【０１９２】トリガ３を受け付けないホールド期間が終
り、トリガ３を受け付けるホールドオフに移行する過渡
期にトリガ３が印加されると、直ちに同期信号５を発生
することができず、遅れて発生してジッタの原因とな
る。これがメタステーブル（準安定）状態である。メタ
ステーブル状態で可変ホールド発生器５５が、その機能
を十分に発揮できない状況が生ずる可能性がある。これ
を図１を参照しながら説明する。

【０１９３】ケース１：同期信号５がメタステーブル状
態において発生しているにもかかわらず、メタステーブ
ル検出器５６が、トリガ３をメタステーブル検出窓信号
２３の期間中に検出せず、メタステーブル検出信号２２
をホールド回路５７に対して出力しない可能性があり得
る。

【０１９４】ケース２：メタステーブル状態となる可能
性がないタイミングで同期信号５が発生しているにもか
かわらず、メタステーブル検出器５６が、トリガ３をメ
タステーブル検出窓２３の期間中に検出し、メタステー
ブル検出信号２２をホールド回路５７に対して出力して
しまう可能性があり得る。

【０１９５】ケース１および２の問題が生ずるのは、メ
タステーブル検出器５６においてメタステーブル検出信
号２２を発生する際にも、トリガ３がメタステーブル検
出窓信号２３の立上りあるいは立下りエッジ付近の過渡
状態で印加される可能性があるからである。

【０１９６】図３１には、メタステーブル検出器５６お
よびホールド回路５７における過渡状態における問題点
を説明するためのタイムチャートが示されている。
（ａ）のホールド信号６が、時点ｔ１０５において、
“Ｈ”から“Ｌ”のホールドオフに遷移している。
（ｂ）のメタステーブル検出窓信号２３は時点ｔ１０２
で“Ｌ”から“Ｈ”になり、時点ｔ１０８で“Ｈ“から
“Ｌ”に遷移している。

【０１９７】（ｂ）のメタステーブル検出窓信号２３が
時点ｔ１０２において印加されても、その前後に誤って
（ｃ）のトリガ３を検出するあるいは検出しない期間が
存在する。この前後の誤りを生ずる可能性のある検出期
間をホールド・タイムｔhdおよびセット・アップ・タイ
ムｔsuと呼んでいる。

【０１９８】すなわち、時点ｔ１０２の前後にｔhd２と
ｔsu２、時点ｔ１０５の前後にｔhd１とｔsu１、時点ｔ
１０８の前後にｔhd２とｔsu２が存在する。

【０１９９】たとえば、時点ｔ１０１〜ｔ１０２のｔhd
２において、メタステーブル検出器５６にトリガ３が印
加されると、誤ってトリガ３を検出し、メタステーブル
検出信号２２を出力してしまうことがある。また、時点
ｔ１０２〜ｔ１０３において、メタステーブル検出器５
６にトリガ３が印加されると、トリガ３を検出せずにメ
タステーブル検出信号２２を出力しないという誤った動
作をしてしまう可能性がある。

【０２００】このような誤作動を発生する可能性のある
期間がＴ２３ａである。また時点ｔ１０５やｔ１０８を
中心にしてそのような誤作動を発生する可能性のある期
間Ｔ６やＴ２３ｂが存在する。これらの期間Ｔ２３ａと
Ｔ６の間隔（ｔ１０３〜ｔ１０４）およびＴ６とＴ２３
ｂの間隔（ｔ１０６〜ｔ１０７）が０にならないように
（ｂ）のメタステーブル検出窓信号２３のパルス幅（ｔ
１０２〜ｔ１０８）が設定されなければならない。

【０２０１】そこで、前記ケース１を避けるためには、
（ａ）のホールド信号６がホールドオフになる時点ｔ１
０５以前の（ｂ）のメタステーブル検出窓信号２３のパ
ルス幅ｔda（ｔ１０２〜ｔ１０５）は、ｔsu２（ｔ１０
２〜ｔ１０３）とｔhd１（ｔ１０４〜ｔ１０５）の和よ
りも大でなければならない。ｔda＞ｔsu２＋ｔhd１

【０２０２】（ａ）のホールド信号６がホールドオフに
なる時点ｔ１０５以後の（ｂ）のメタステーブル検出窓
信号２３のパルス幅ｔdb（ｔ１０５〜ｔ１０８）は、ｔ
su１（ｔ１０５〜ｔ１０６）とｔhd２（ｔ１０７〜ｔ１
０８）の和よりも大でなければならない。ｔdb＞ｔsu１＋ｔhd２

【０２０３】したがって、（ｂ）のメタステーブル検出
窓信号２３のパルス幅ｔda＋ｔdbは、ｔda＋ｔdb＞ｔsu２＋ｔhd１＋ｔsu１＋ｔhd２でなければならない。

【０２０４】前記のケース２を避けるための、ホールド
信号６の最小可変期間Ｔshtminおよびトリガ３の最小周
期Ｔtminが求められる。

【０２０５】最小可変期間Ｔshtminは、（ｂ）のメタス
テーブル検出窓信号２３の幅（ｔ１０２〜ｔ１０８）を
最小（ｔ１０３〜ｔ１０４を０、ｔ１０６〜ｔ１０７を
０）にしたときの幅にクロック９の１クロック周期Ｔc
を加えた値、Ｔ23a ＋Ｔ6 ＋Ｔ23b ＋Ｔc となる。

【０２０６】そこで（ｃ）のトリガ３の最小の周期Ｔtm
in＝２Ｔshtminとなる。

【０２０７】ここで、ｔsu１（ｔ１０５〜ｔ１０６）、
ｔhd１（ｔ１０４〜ｔ１０５）、ｔsu２（ｔ１０２〜ｔ
１０３またはｔ１０８〜ｔ１０９）とｔhd２（ｔ１０１
〜ｔ１０２またはｔ１０７〜ｔ１０８）のすべてが、そ
れぞれ、Ｔc ／４と仮定すると、Ｔshtmin＝（５／２）
Ｔc となるので、Ｔtmin≧５Ｔc とすれば、ケース２の事態は避けられる。

【０２０８】ここで通常は、（ａ）のホールド信号６や
（ｂ）のメタステーブル検出窓信号２３の制御は、クロ
ック９の同一エッジで行うのが容易であるから、Ｔshtmin＝３Ｔc Ｔtmin ＝６Ｔc として実施することができる。

【０２０９】図３２は、可変ホールド発生器５５とトリ
ガ分周器５３において決定される図３１を用いて説明し
たホールド信号６の最小可変期間Ｔshtminとトリガ３の
最小周期Ｔtminの発生状況を示すタイムチャートであ
る。

【０２１０】図３２（ａ）の時点ｔ１２４における周期
Ｔc のクロック９に制御されて（ｂ）のホールド信号６
は“Ｈ”から“Ｌ”になりホールドオフとなる。（ｃ）
のメタステーブル検出窓信号２３は、ホールドオフにな
った時点ｔ１２４を中心にして±Ｔc ／２の幅を有して
いる。

【０２１１】（ｃ）のメタステーブル検出窓信号２３の
後縁の時点ｔ１２５から、すくなくとも、（１／４）Ｔ
c 離れた時点ｔ１２６〜ｔ１２７で、（ｆ）のトリガ３
が印加されればメタステーブル現象の発生はなく、ジッ
タも発生しない。ここでは（ｆ）のトリガ３の発生範囲
は斜線のＴc の期間にあると仮定している。

【０２１２】そこでホールド信号９の可変期間が変更さ
れて、（ｄ）のホールド信号９のように、時点ｔ１２９
でホールドオフになった場合（ｅ）のメタステーブル検
出窓信号２３ｃも時点ｔ１２９を中心にした時点ｔ１２
８〜ｔ１３０に移行して、（ｆ）のトリガ３の分布の後
縁である時点ｔ１２７と、（ｅ）のメタステーブル検出
窓信号２３ｃの前縁の時点ｔ１２８の時間間隔は（１／
４）Ｔc となる。

【０２１３】このときのホールド信号９のホールドオフ
への移行時点ｔ１２４からｔ１２９へのシフト量は、2.
5Ｔcであり、これが、ホールド信号９のシフト量最小可
変期間Ｔshtminであることを示している。

【０２１４】（ｃ）のメタステーブル検出窓信号２３に
対して時点ｔ１２１〜ｔ１２２の範囲に（ｈ）のトリガ
３ｃが分布してもメタステーブル検出はされない。この
（ｈ）の時点ｔ１２１〜ｔ１２２のトリガ３ｃに対し、
ホールド信号９が（ｄ）のホールド信号９ｃにシフト
し、（ｅ）のメタステーブル検出窓信号２３ｃになった
とき、メタステーブル検出がされないようにコントロー
ルしなければならない。

【０２１５】そのためには、たとえば、時点ｔ１２１に
トリガ３ｃがあったとき、次のトリガ３ｃは時点ｔ１２
１からすくなくとも５Ｔc 離れた時点ｔ１３１〜ｔ１３
２で発生するならば、メタステーブル検出はなされな
い。この５Ｔc がトリガ３の最小周期Ｔtminである。

【０２１６】図３３および図３４には、タイムベース制
御器６５に含まれた時間補間器の回路とその動作を示す
タイムチャートを示している。この図３３の回路は、デ
ュアル・スロープ方式と呼ばれる公知の回路であるが、
本発明の目的を達成するためのコントロールが必要とな
るので、それについて説明する。

【０２１７】定電流源１８１は、たとえば、1000Ｉの定
電流を、スイッチ１８５が同期信号５によってオンにな
っている期間、たとえば、時間差Ｔs （図２のｔ３１〜
ｔ３２またはｔ３７〜ｔ３８）の間に容量Ｃを充電す
る。

【０２１８】時間差Ｔs の期間が終ると放電期間（Ｔdi
s）がスタートし、その間、スイッチ１８６はオンとな
って定電流Ｉを流す定電流源１８２により容量Ｃの電荷
を放電する。全電荷が放電されると、放電期間Ｔdis は
終了する。この放電期間Ｔdisは、その期間のクロック
９の数をカウントすることによって計数される。すなわ
ち、Ｔdis＝1000Ｔs となる。

【０２１９】図２のホールド期間Ｔholdは、Ｔhold＝Ｔs ＋Ｔdis＋Ｔtran＋Ｔpre＝1001Ｔs＋Ｔtra
n＋Ｔpre となる。ここで、Ｔtranは図３５のデータ処理および転
送の期間（図２のｔ３３〜ｔ３４）、Ｔpreは図３５の
プリトリガデータ収録の期間（図２のｔ３４〜ｔ３５）
である。この放電期間Ｔdis はクロック周期Ｔc のクロ
ック９でカウントされるから、Ｔdis の値は、クロック
９の１個分（Ｔc ）の揺らぎを誤差として持つ。

【０２２０】Ｔc ≦Ｔs ≦ ２Ｔc の場合は、ホールド期間Ｔhold の変動幅（揺らぎ）
は、Ｔs の変動を無視して1000Ｔc となる。ホールド信
号６の必要な変動幅、すなわち、最小可変期間Ｔshtmin
は、2000 Ｔc となる。そこでトリガ分周器５３が出力
すべきトリガ３の最小周期Ｔtminは２Ｔshtmin 、すな
わち、4000 Ｔc となる。

【０２２１】図３３および図３４の例示においは、充電
用の定電流源１８１の電流値を1000Ｉ放電用の定電流源
１８２の電流値をＩとした場合、すなわち、その電流比
Ｎi＝1000 の場合であった。このＮi は他の値であって
も同様であるから、Ｔshtmin＝２ＮiＴc Ｔtmin ＝４ＮiＴc とするならば、メタステーブル現象を避けることができ
る。

【０２２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、ホール
ド信号が終ってホールドオフとなる時点をトリガの分布
範囲外へシフトするように可変期間を設け、この要件を
満足するトリガの繰り返し周波数となるように入力トリ
ガを分周するようにした。

【０２２３】したがって、ホールド信号がホールドオフ
になる時点でトリガが印加されることがなくなり、同期
信号の発生周期も一定となるため、メタステーブル現象
の発生を回避し、ジッタの極めて小さなコヒーレント・
サンプリングが可能になった。したがって、本発明の効
果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す回路構成図である。

【図２】図１の回路の動作を示すタイムチャートであ
る。

【図３】図１の構成要素であるホールド回路の内部の回
路構成図である。

【図４】図１の構成要素である同期信号発生器の内部の
回路構成図である。

【図５】図１の構成要素であるカウンタ群の内部の回路
構成図である。

【図６】図３〜図５の回路の動作を示すタイムチャート
である。

【図７】図６とともに、図３〜図５の回路の動作を示す
タイムチャートである。

【図８】図１の構成要素であるトリガ分周器の内部の回
路構成図である。

【図９】図８の構成要素である可変分周回路の内部の回
路構成図である。

【図１０】図８および図９に示したトリガ分周器の動作
を示すためのタイムチャートである。

【図１１】図１０とともに、図８および図９に示したト
リガ分周器の動作を示すためのタイムチャートである。

【図１２】図１０，図１１とともに、図８および図９に
示したトリガ分周器の動作を示すためのタイムチャート
である。

【図１３】図９に示した可変分周回路の動作を示すタイ
ムチャートである。

【図１４】図１の構成要素であるトリガ分周器の他の実
施例の内部の回路構成図である。

【図１５】図１４の回路構成要素である可変分周回路の
実施例を示す内部の構成図である。

【図１６】図１５の可変分周回路のデータ選択信号図で
ある。

【図１７】図１５の回路の動作を示すタイムチャートで
ある。

【図１８】図８および図１４に示したトリガ分周器の動
作の流れを示すフローチャートであるる

【図１９】図１の構成要素の１つであるトリガ分周器の
機能を説明するための機能図である。

【図２０】図１９のトリガ分周器の機能のシミュレーシ
ョン図である。

【図２１】図１９のトリガ分周器にヒステリシス特性を
持たせた場合のシミュレーション図である。

【図２２】図１９のトリガ分周器にヒステリシス特性を
持たせない場合のシミュレーション図である。

【図２３】図１の主要な構成要素であるトリガ分周器、
可変ホールド発生器および同期信号発生器の機能を確認
するための測定構成図である。

【図２４】図２３の測定系において、トリガ分周器の機
能をオフ、可変ホールド発生器の機能をオフにした場合
に観測した信号のジッタ発生状況を示すオシロスコープ
の観測波形図である。

【図２５】図２３の測定系において、トリガ分周器の機
能をオン、可変ホールド発生器の機能をオフにした場合
に観測した信号のジッタ発生状況を示すオシロスコープ
の観測波形図である。

【図２６】図２３の測定系において、トリガ分周器の機
能をオン、可変ホールド発生器の機能をオンにして、本
発明の機能を発揮した場合に観測した信号のジッタ発生
状況を示すオシロスコープの観測波形図である。

【図２７】図１の回路構成において可変ホールド発生器
の機能をオフまたはオンした場合のトリガ時間位置とホ
ールド信号の発生回数の分布を示すシミュレーション図
である。

【図２８】図１の回路構成において同期信号の周期とホ
ールド信号の発生回数の関係を示す図２７に対応したシ
ミュレーション図である。

【図２９】図２３の測定系においてトリガ分周器の機能
をオン、可変ホールド発生器の機能をオフにした場合の
オシロスコープに観測される信号波形図である。

【図３０】図２３の測定系においてトリガ分周器の機能
をオン、可変ホールド発生器の機能をオンにした場合の
オシロスコープに観測される信号波形図である。

【図３１】図１の構成要素である可変ホールド発生器に
含まれたメタステーブル検出器とホールド信号の関係を
示すメタステーブル状態図である。

【図３２】図１の構成要素である可変ホールド発生器と
トリガ分周器のメタステーブル発生状況における動作を
示すタイムチャートである。

【図３３】図１の構成要素であるタイムベース制御器に
含まれた時間補間器の回路構成図である。

【図３４】図３３の時間補間器の動作を説明するための
タイムチャートである。

【図３５】従来のサンプリング・オシロスコープのホー
ルド期間を説明するためのタイムチャートである。

【図３６】従来の同期信号発生器の回路図である。

【図３７】従来のメタステーブル発生の可能性を検出す
る検出回路図である。

【図３８】従来のトリガ時間位置とホールド信号の発生
回数の変化を示すシミュレーション図である。

【図３９】従来の図３８の場合とは異なるトリガ周期に
よるトリガ時間位置とホールド信号の発生回数の変化を
示すシミュレーション図である。

【図４０】従来の図３８および図３９の場合とは異なる
トリガ周期によるトリガ時間位置とホールド信号の発生
回数の変化を示すシミュレーション図である。

【図４１】従来のメタステーブル状態の発生原因とそれ
を回避する条件を説明するための可変ホールドとトリガ
周期の関係を示すタイムチャートである。

【図４２】従来のトリガ分周の機能を説明するための機
能構成図である。

【図４３】従来の図４２に示した構成によるトリガ分周
機能を説明するための分周機能特性図である。

【符号の説明】

１入力トリガ２被測定信号３トリガ５同期信号６ホールド信号９クロック１１サンプル値１２取得データ１３波形データ１４リセット信号１５書込み信号１６データ転送指示信号１７書込みアドレス信号１８データ転送クロック１９プリトリガ・カウント終了信号２０ステータス信号２１分周クロック２２メタステーブル検出信号２３メタステーブル検出窓信号２４カウンタ制御信号２８，２９機能無効信号５１入力トリガ端子５２信号入力端子５３トリガ分周器５４同期信号発生器５５可変ホールド発生器５６メタステーブル検出器５７ホールド回路５８クロック分周器５９クロック発生器６１サンプラ６２取得メモリ６３波形メモリ６４タイムベース６５タイムベース制御器６６カウンタ群７１ホールド生成器７２検出窓生成器７３制御信号ラッチ回路７４カウンタ・イネーブル生成器７５タイミング・カウンタ７６タイミング選択器８１イネーブル信号８２キャリー８３カウンタ出力８４選択信号８５選択指示信号９１ポストトリガ・カウンタ９２データ転送シーケンサ９３プリトリガ・カウンタ１００，１００Ｂ可変分周回路１０１シフト・レジスタ１０２トリガ・カウンタ１０３上限比較器１０４下限比較器１０５ステータス信号器１０６シフト・クロック生成器１０７シーケンス・カウンタ１０８時間窓作成器１０９カウンタ・クリア生成器１１０分周比選択信号生成器１１１〜１１４分周器１１５オア回路１２１トリガ・パルス数１２２上限比較結果１２３下限比較結果１２４シーケンス・データ１２５時間窓信号１２６カウンタ・クリア信号１２７シフト・クロック１３１マルチプレクサ１３２，１３３オア・ゲート１３４アンド・ゲート１３５インバータ１３７，１３８Ｄフリップフロップ１４１〜１４４信号１５０バイナリ・カウンタ１５１時間窓発生器１５２周波数カウンタ１６１，１６２Ｄフリップフロップ１６３インバータ１６９遅延トリガ信号１７１，１７２ラッチ１７３Ｄフリップフロップ１７５アンド・ゲート１８１，１８２定電流源１８３キャパシタ１８５，１８６スイッチ１９０信号発生器１９１バッファ１９２インバータ１９５オシロスコープＤ２，Ｄ４，Ｄ８，Ｄ１６分周指示信号ＤＬ遅延素子ＤＶ２，ＤＶ４，ＤＶ８，ＤＶ１６分周信号ＤＷ検出窓信号ｆdvd トリガ周波数ｆt 入力トリガ周波数Ｎl 下限設定値Ｎu 上限設定値Ｎw 時間窓設定値ＯＳＣ周期可変発振器Ｒef. Ｔrig 参照トリガＳＬ０，ＳＬ１，ＳＬ２分周比選択信号ＳＴシグナルＴＴdis 放電期間Ｔhold ホールド期間Ｔs 時間差Ｔshtmin 最小可変期間Ｔtmin 最小周期Ｔtim 時間補間期間Ｔw 時間窓ｔ時点ＶＤＬ可変遅延器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林謙介東京都武蔵野市中町二丁目11番13号株式会社テラテック内 (72)発明者小林春夫群馬県桐生市相生町２丁目620番地12号相生住宅１−202

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定信号（２）をクロック（９）でサ
ンプリングしてサンプル値（１１）を得るためのサンプ
リング処理（６１）をし、前記サンプリング処理（６１）において取得した前記サ
ンプル値（１１）を記憶して取得データ（１２）を得る
ための取得メモリ処理（６２）をし、前記取得メモリ処理（６２）において記憶した取得デー
タ（１２）を、書込みアドレス信号（１７）により波形
を再現したときのアドレスに書込み、再現した波形デー
タ（１３）を読出すための波形メモリ処理（６３）を
し、前記被測定信号（２）と同期した入力トリガ（１）の繰
り返し周波数が所定の周波数を越えた場合に分周した所
定の周波数以下の繰り返し周波数のトリガ（３）を得る
ためのトリガ分周処理（５３）をし、ホールド信号（６）がホールド期間（Ｔhold）を終了し
て（ｔ３６）ホールドオフ（ｔ３６〜ｔ３７）になった
ときに最初に印加された（ｔ３７）前記トリガ（３）に
同期して同期信号（５）を発生するための同期信号発生
処理（５４）をし、前記ホールドオフになる時点（ｔ３６）の直前および直
後の期間において前記トリガ（３）が印加されたことを
検出してメタステーブル検出信号（２２）を出力し、こ
のメタステーブル検出信号（２２）が発生したときには
前記ホールド期間（Ｔhold）を所定の範囲で可変する可
変期間（ｔ３５〜ｔ３６）を設けて前記メタステーブル
検出信号（２２）が発生しないようにした前記ホールド
信号（６）を発生する可変ホールド発生処理（５５）を
し、前記同期信号（５）を受けて（ｔ３７）、その直後（ｔ
３８）に印加された前記クロック９との間の時間差（Ｔ
s ）を測定し、前記書込みアドレス信号（１７）を発生
し、前記同期信号（５）の発生に係わる前記トリガ
（３）以後に取得した前記取得データ（１２）を前記波
形メモリ処理（６３）をするためのポストトリガ・デー
タ収録期間（ｔ３２〜ｔ３３）と、前記取得データ（１
２）を前記波形メモリ処理（６３）のために転送するデ
ータ転送期間（ｔ３３〜ｔ３４）と、前記同期信号
（５）の発生に係わる前記トリガ（３）以前に取得した
前記取得データ（１２）を前記波形メモリ処理（６３）
をするためのプリトリガ・データ収録期間（ｔ３４〜ｔ
３５）の一連の期間（ｔ３２〜ｔ３５）を制御して前記
一連の期間の終了を示すプリトリガ・カウント終了信号
（１９）を出力するためのタイムベース処理（６４）を
するコヒーレント・サンプリング方法。
【請求項２】前記可変ホールド発生処理（５５）にお
いて、前記ホールド信号（６）が前記ホールドオフになる時点
（ｔ５５）の直前（ｔ５４）および直後（ｔ５６）の期
間を示すメタステーブル検出窓信号（２３）を受けて、
前記メタステーブル検出窓信号（２３）の期間に前記ト
リガ（３）を受けたときには前記メタステーブル検出信
号（２２）を送出（ｔ５９）するためのメタステーブル
検出処理（５６）をし、前記ホールドオフ状態において前記同期信号（５）を受
けると、前記ホールド信号（６）を前記ホールド期間
（Ｔhold）において発生（ｔ６０〜ｔ６７）し、前記ホ
ールド期間（Ｔhold）の終了（ｔ６７）の直前（ｔ６
６）および直後（ｔ６８）の期間において前記メタステ
ーブル検出窓信号（２３）を送出するホールド処理（５
７）をする請求項１のコヒーレント・サンプリング方
法。
【請求項３】前記ホールド処理（５７）において、前記タイムベース処理（６４）における前記一連の期間
（ｔ３２〜ｔ３５）の終了を示すカウント終了信号（１
９）を受けて（ｔ５２）、キャリー（８２）を印加され
る（ｔ５８）までの期間（ｔ５２〜ｔ５８）イネーブル
信号（８１）を生成するカウンタ・イネーブル生成処理
（７４）をし、前記イネーブル信号（８１）を受けて前記クロック９を
カウントしながらカウント数をカウンタ出力（８３）と
して出力し、このカウンタ出力（８３）が所定の数に達
したとき（ｔ５７）前記キャリー（８２）を出力する
（ｔ５７〜ｔ５８）タイミング・カウンタ処理（７５）
をし、前記メタステーブル検出信号（２２）をすでに印加され
ており前記イネーブル信号（８１）を受けたときには
（ｔ６２）、前記メタステーブル検出信号（２２）の示
している検出状況をラッチしてホールド信号（６）を制
御するためにホールド期間（Ｔhold）の可変の選択を指
示する選択指示信号（８５）を出力する（ｔ６２）ため
の制御信号ラッチ処理（８５）をし、前記選択指示信号（８５）をまだ受けていないときには
前記カウンタ出力（８３）が１カウントしたとき（ｔ５
３）選択信号（８４）を出力し（ｔ５３〜ｔ５５）、す
でに前記選択指示信号（８５）を受けているときには前
記カウンタ出力（８３）が前記可変期間（ｔ３５〜ｔ３
６）を設けるために所定値に達するのを待って（ｔ６
５）選択信号（８４）を出力する（ｔ６５〜ｔ６７）た
めのタイミング選択処理（７６）をし、前記選択信号（８４）の指示により前記メタステーブル
検出窓信号（２３）を生成する（ｔ５４〜ｔ５６、又
は、ｔ６６〜ｔ６８）ための検出窓生成処理（７２）を
し、前記同期信号（５）を受けて（ｔ６０、又は、ｔ６
９）、ホールド信号（６）を発生し、前記メタステーブ
ル検出窓信号（２３）の幅の中央（ｔ５５、又は、ｔ６
７）において、前記ホールド信号（６）を終了せしめる
ように前記ホールド信号（６）を生成するホールド生成
処理（７１）をする請求項２のコヒーレント・サンプリ
ング方法。
【請求項４】前記トリガ分周処理（５３）において、前記入力トリガ（１）を受けて、分周指示信号（Ｄ２〜
１６）の指示により分周したトリガ（３）を出力するた
めの可変分周処理（１００）をし、前記クロック（９）を所定の分周比で分周して得た分周
クロック（２１）をカウントしてそのカウント数をシー
ケンス・データ（１２４）とするためのシーケンス・カ
ウンタ処理（１０７）をし、前記シーケンス・データ（１２４）が所定の時間窓設定
値（Ｎw ）を示している期間（ｔ７１〜ｔ７２）を時間
窓信号（１２５）として作成するための時間窓作成処理
（１０８）をし、前記シーケンス・データ（１２４）が、最高値を示した
ことを確認したとき（ｔ７４）、カウンタ・クリア信号
（１２６）を出力（ｔ７４〜ｔ７５）するためのカウン
タ・クリア生成処理（１０９）をし、前記時間窓信号（１２５）の期間中（ｔ７１〜ｔ７２）
に受けた前記トリガ（３）の数をカウントして、その値
をトリガ・パルス数（１２１）として出力し（ｔ７１〜
ｔ７２）、前記カウンタ・クリア信号（１２６）を受け
て前記トリガ・パルス数（１２１）をクリアする（ｔ７
４〜ｔ７５）ためのトリガ・カウンタ処理（１０２）を
し、前記トリガ・パルス数（１２１）が所定の上限設定値
（Ｎu ）よりも大きいことを示す上限比較結果（１２
２）を出力する（ｔ７２〜ｔ７４）ための上限比較処理
（１０３）をし、前記トリガ・パルス数（１２１）が所定の下限設定値
（Ｎl ）よりも小さいことを示す下限比較結果（１２
３）を出力する（ｔ７２〜ｔ７４）ための下限比較処理
（１０４）をし、前記上限比較結果（１２２）および前記下限比較結果
（１２３）を受けていないときには、前記トリガ（３）
の周期がトリガ周期の許容範囲内にあるという状態を示
すステータス信号（２０）を出力するためのステータス
信号処理（１０５）をし、前記シーケンス・データ（１２４）が最高値に達したと
き（ｔ７３）、シフト・クロック（１２７）を生成する
（ｔ７３〜ｔ７４）ためのシフト・クロック生成処理
（１０６）をし、前記上限比較結果（１２２）および前記下限比較結果
（１２３）にしたがって、前記トリガ（３）の周期が前
記トリガ周期の許容範囲内となるように、前記分周指示
信号（Ｄ２〜１６）をシフトするためのシフト・レジス
タ処理（１０１）をする請求項１のコヒーレント・サン
プリング方法。
【請求項５】前記可変分周処理（１００）において、前記分周指示信号（Ｄ２〜１６）の指示により、前記入力トリガ（１）を分周して第１分周信号（ＤＶ
２）を得るための第１分周処理（１１１）をし、前記第１分周信号（ＤＶ２）を分周して第２分周信号
（ＤＶ４）を得るための第２分周処理（１１２）をし、これらの分周を繰り返して、第ｎ−１分周信号（ＤＶ
８）を分周して第ｎ分周信号（ＤＶ１６）を得るための
第ｎ分周処理（１１４）をし、前記入力トリガ（１）と、前記第１ないし第ｎ分周信号
（ＤＶ２〜１６）とのオアをとって前記トリガ３を得る
ためのオア処理（１１５）をする請求項４のコヒーレン
ト・サンプリング方法。
【請求項６】前記トリガ分周処理（５３Ｂ）におい
て、前記入力トリガ（１）を受けて、小さな分周比から大き
な分周比までの複数の分周比選択信号（ＳＬ０〜２）の
指示により分周指示信号（Ｄ２〜１６）を選択して分周
したトリガ（３）を出力するための可変分周処理（１０
０Ｂ）をし、前記クロック（９）を所定の分周比で分周して得た分周
クロック（２１）をカウントしてそのカウント数をシー
ケンス・データ（１２４）とするためのシーケンス・カ
ウンタ処理（１０７）をし、前記シーケンス・データ（１２４）が所定の時間窓設定
値（Ｎw ）を示している期間（ｔ７１〜ｔ７２）を時間
窓信号（１２５）として作成するための時間窓作成処理
（１０８）をし、前記シーケンス・データ（１２４）が、最高値を示した
ことを確認したとき（ｔ７４）、カウンタ・クリア信号
（１２６）を出力（ｔ７４〜ｔ７５）するためのカウン
タ・クリア生成処理（１０９）をし、前記時間窓信号（１２５）の期間中（ｔ７１〜ｔ７２）
に受けた前記トリガ（３）の数をカウントして、その値
をトリガ・パルス数（１２１）として出力し（ｔ７１〜
ｔ７２）、前記カウンタ・クリア信号（１２６）を受け
て前記トリガ・パルス数（１２１）をクリアする（ｔ７
４〜ｔ７５）ためのトリガ・カウンタ処理（１０２）を
し、前記トリガ・パルス数（１２１）が所定の上限設定値
（Ｎu ）よりも大きいことを示す上限比較結果（１２
２）を出力する（ｔ７２〜ｔ７４）ための上限比較処理
（１０３）をし、前記トリガ・パルス数（１２１）が所定の下限設定値
（Ｎl ）よりも小さいことを示す下限比較結果（１２
３）を出力する（ｔ７２〜ｔ７４）ための下限比較処理
（１０４）をし、前記上限比較結果（１２２）および前記下限比較結果
（１２３）を受けていないときには、前記トリガ（３）
の周期がトリガ周期の許容範囲内にあるという状態を示
すステータス信号（２０）を出力するためのステータス
信号処理（１０５）をし、前記シーケンス・データ（１２４）が最高値に達したと
き（ｔ７３）、シフト・クロック（１２７）を生成する
（ｔ７３〜ｔ７４）ためのシフト・クロック生成処理
（１０６）をし、前記上限比較結果（１２２）および前記下限比較結果
（１２３）にしたがって、前記トリガ（３）の周期が前
記トリガ周期の許容範囲内となるように、前記分周指示
信号（Ｄ２〜１６）をシフトし、前記分周比選択信号
（ＳＬ０〜２）を生成するための分周比選択信号生成処
理（１１０）をする請求項１のコヒーレント・サンプリ
ング方法。
【請求項７】前記上限設定値（Ｎu ）が、前記下限設
定値（Ｎl ）の２倍よりも大きな値となるように設定さ
れている請求項４または６のコヒーレント・サンプリン
グ方法。
【請求項８】前記可変分周処理（１００Ｂ）におい
て、前記分周比選択信号（ＳＬ０〜２）のうちの最小の分周
比を示す分周比選択信号（ＳＬ０）以外の分周比選択信
号（ＳＬ１，２）により前記分周指示信号（Ｄ２〜１
６）により指示されて分周を重ねて、分周毎に得た各分
周信号（ＤＶ２〜１６）のうちから１つを選択して選択
された信号（１４１）を得るための選択処理（１３１）
をし、前記最小の分周比を示す分周比選択信号（ＳＬ０）と前
記選択された信号（１４１）とのオアをとって前記入力
トリガ（１）の１周期分遅延せしめた選択遅延信号（１
４２）を得るための選択遅延処理（１３２、１３７）を
し、前記選択遅延信号（１４２）と、前記最小の分周比を示
す分周比選択信号（ＳＬ０）の反転信号とのアンドをと
り、前記トリガ（１）の１周期分遅延せしめた遅延信号
（１４４）を得るための遅延処理（１３５、１３４、１
３８）をし、前記遅延信号（１４４）と前記選択遅延信号（１４２）
の反転信号（１４３）と、前記入力トリガ（１）とのオ
アをとって、前記トリガ（３）を得るためのオア処理
（１３３）をする請求項６のコヒーレント・サンプリン
グ方法。
【請求項９】前記同期信号発生処理（５４）におい
て、前記ホールド信号（６）をリセット信号とし、その反転
信号（１０１）をデータ入力（Ｄ）とし、前記トリガ
（３）をクロック入力として出力に前記同期信号（５）
を得るＤフリップフロップ処理（１０２）をする請求項
１のコヒーレント・サンプリング方法。
【請求項１０】前記タイムベース処理（６４）におい
て、前記時間差（Ｔs ）を測定するための時間差測定処理
（１８１〜１８３、１８５、１８６）を含んだタイムベ
ース処理（６５）をし、前記一連の期間を前記クロック（９）をカウントしなが
ら制御するためのカウンタ処理（６６）をする請求項１
のコヒーレント・サンプリング方法。
【請求項１１】前記カウンタ処理（６６）において、前記一連の期間（ｔ３２〜ｔ３５）に含まれた前記ポス
トトリガ・データ収録期間（ｔ３２〜ｔ３３）をカウン
トするためのポストトリガ・カウンタ処理（９１）を
し、前記データ転送期間（ｔ３３〜ｔ３４）を制御するため
のデータ転送処理（９２）をし、前記プリトリガ・データ収録期間（ｔ３４〜ｔ３５）を
カウントして、前記プリトリガ・カウント終了信号（１
９）を出力するためのプリトリガ・カウンタ処理（９
３）をする請求項１０のコヒーレント・サンプリング方
法。
【請求項１２】前記時間差測定処理（１８１〜１８
３、１８５、１８６）において、大きな定電流（1000×Ｉ、１８１）を前記同期信号
（５）の印加時点から前記時間差（Ｔs ）の期間静電容
量（１８３）に充電し、小さな定電流（Ｉ、１８２）で
放電し、前記放電した電圧が前記充電の開始電圧に達す
るまでの放電期間（Ｔdis ）を得て、この放電期間（Ｔ
dis ）を前記クロック（９）を用いてカウントすること
により、前記時間差（Ｔs ）をデジタル値として得るよ
うにした請求項１０のコヒーレント・サンプリング方
法。
【請求項１３】前記可変ホールド発生処理（５５）にお
いて、前記可変期間（ｔ３５〜ｔ３６）の最も短い期間である
最小可変期間（Ｔshtmin、ｔ１２４〜ｔ１２９）が前記
クロック（９）の周期（Ｔc ）の２．５倍以上である請
求項１のコヒーレント・サンプリング方法。
【請求項１４】前記トリガ分周処理（５３）におい
て、前記トリガ（３）の最小周期（Ｔtmin、ｔ１２１〜ｔ１
３１）が、前記クロック（９）の周期（Ｔc ）の５倍以
上である請求項１のコヒーレント・サンプリング方法。
【請求項１５】被測定信号（２）をクロック（９）で
サンプリングしてサンプル値（１１）を得るためのサン
プリング手段（６１）と、前記サンプリング手段（６１）において取得した前記サ
ンプル値（１１）を記憶して取得データ（１２）を得る
ための取得メモリ手段（６２）と、前記取得メモリ手段（６２）において記憶した取得デー
タ（１２）を、書込みアドレス信号（１７）により波形
を再現したときのアドレスに書込み、再現した波形デー
タ（１３）を読出すための波形メモリ手段（６３）と、前記被測定信号（２）と同期した入力トリガ（１）の繰
り返し周波数が所定の周波数を越えた場合に分周した所
定の周波数以下の繰り返し周波数のトリガ（３）を得る
ためのトリガ分周手段（５３）と、ホールド信号（６）がホールド期間（Ｔhold）を終了し
て（ｔ３６）ホールドオフ（ｔ３６〜ｔ３７）になった
ときに最初に印加された（ｔ３７）前記トリガ（３）に
同期して同期信号（５）を発生するための同期信号発生
手段（５４）と、前記ホールドオフになる時点（ｔ３６）の直前および直
後の期間において前記トリガ（３）が印加されたことを
検出してメタステーブル検出信号（２２）を出力し、こ
のメタステーブル検出信号（２２）が発生したときには
前記ホールド期間（Ｔhold）を所定の範囲で可変する可
変期間（ｔ３５〜ｔ３６）を設けて前記メタステーブル
検出信号（２２）が発生しないようにした前記ホールド
信号（６）を発生する可変ホールド発生手段（５５）
と、前記同期信号（５）を受けて（ｔ３７）、その直後（ｔ
３８）に印加された前記クロック９との間の時間差（Ｔ
s ）を測定し、前記書込みアドレス信号（１７）を発生
し、前記同期信号（５）の発生に係わる前記トリガ
（３）以後に取得した前記取得データ（１２）を前記波
形メモリ手段（６３）において処理するためのポストト
リガ・データ収録期間（ｔ３２〜ｔ３３）と、前記取得
データ（１２）を前記波形メモリ手段（６３）に転送す
るデータ転送期間（ｔ３３〜ｔ３４）と、前記同期信号
（５）の発生に係わる前記トリガ（３）以前に取得した
前記取得データ（１２）を前記波形メモリ手段（６３）
において処理するためのプリトリガ・データ収録期間
（ｔ３４〜ｔ３５）の一連の期間（ｔ３２〜ｔ３５）を
制御して前記一連の期間の終了を示すプリトリガ・カウ
ント終了信号（１９）を出力するためのタイムベース手
段（６４）とを含んでいるコヒーレント・サンプリング
装置。
【請求項１６】前記可変ホールド発生手段（５５）
が、前記ホールド信号（６）が前記ホールドオフになる時点
（ｔ５５）の直前（ｔ５４）および直後（ｔ５６）の期
間を示すメタステーブル検出窓信号（２３）を受けて、
前記メタステーブル検出窓信号（２３）の期間に前記ト
リガ（３）を受けたときには前記メタステーブル検出信
号（２２）を送出（ｔ５９）するためのメタステーブル
検出手段（５６）と、前記ホールドオフ状態において前記同期信号（５）を受
けると、前記ホールド信号（６）を前記ホールド期間
（Ｔhold）において発生（ｔ６０〜ｔ６７）し、前記ホ
ールド期間（Ｔhold）の終了（ｔ６７）の直前（ｔ６
６）および直後（ｔ６８）の期間において前記メタステ
ーブル検出窓信号（２３）を送出するホールド手段（５
７）とを含んでいる請求項１５のコヒーレント・サンプ
リング装置。
【請求項１７】前記ホールド手段（５７）が、前記タイムベース手段（６４）における前記一連の期間
（ｔ３２〜ｔ３５）の終了を示すカウント終了信号（１
９）を受けて（ｔ５２）、キャリー（８２）を印加され
る（ｔ５８）までの期間（ｔ５２〜ｔ５８）イネーブル
信号（８１）を生成するカウンタ・イネーブル生成手段
（７４）と、前記イネーブル信号（８１）を受けて前記クロック９を
カウントしながらカウント数をカウンタ出力（８３）と
して出力し、このカウンタ出力（８３）が所定の数に達
したとき（ｔ５７）前記キャリー（８２）を出力する
（ｔ５７〜ｔ５８）タイミング・カウンタ手段（７５）
と、前記メタステーブル検出信号（２２）をすでに印加され
ており前記イネーブル信号（８１）を受けたときには
（ｔ６２）、前記メタステーブル検出信号（２２）の示
している検出状況をラッチしてホールド信号（６）を制
御するためにホールド期間（Ｔhold）の可変の選択を指
示する選択指示信号（８５）を出力する（ｔ６２）ため
の制御信号ラッチ手段（８５）と、前記選択指示信号（８５）をまだ受けていないときには
前記カウンタ出力（８３）が１カウントしたとき（ｔ５
３）選択信号（８４）を出力し（ｔ５３〜ｔ５５）、す
でに前記選択指示信号（８５）を受けているときには前
記カウンタ出力（８３）が前記可変期間（ｔ３５〜ｔ３
６）を設けるために所定値に達するのを待って（ｔ６
５）選択信号（８４）を出力する（ｔ６５〜ｔ６７）た
めのタイミング選択手段（７６）と、前記選択信号（８４）の指示により前記メタステーブル
検出窓信号（２３）を生成する（ｔ５４〜ｔ５６、又
は、ｔ６６〜ｔ６８）ための検出窓生成手段（７２）
と、前記同期信号（５）を受けて（ｔ６０、又は、ｔ６
９）、ホールド信号（６）を発生し、前記メタステーブ
ル検出窓信号（２３）の幅の中央（ｔ５５、又は、ｔ６
７）において、前記ホールド信号（６）を終了せしめる
ように前記ホールド信号（６）を生成するホールド生成
手段（７１）とを含んでいる請求項１６のコヒーレント
・サンプリング装置。
【請求項１８】前記トリガ分周手段（５３）が、前記入力トリガ（１）を受けて、分周指示信号（Ｄ２〜
１６）の指示により分周したトリガ（３）を出力するた
めの可変分周手段（１００）と、前記クロック（９）を所定の分周比で分周して得た分周
クロック（２１）をカウントしてそのカウント数をシー
ケンス・データ（１２４）とするためのシーケンス・カ
ウンタ手段（１０７）と、前記シーケンス・データ（１２４）が所定の時間窓設定
値（Ｎw ）を示している期間（ｔ７１〜ｔ７２）を時間
窓信号（１２５）として作成するための時間窓作成手段
（１０８）と、前記シーケンス・データ（１２４）が、最高値を示した
ことを確認したとき（ｔ７４）、カウンタ・クリア信号
（１２６）を出力（ｔ７４〜ｔ７５）するためのカウン
タ・クリア生成手段（１０９）と、前記時間窓信号（１２５）の期間中（ｔ７１〜ｔ７２）
に受けた前記トリガ（３）の数をカウントして、その値
をトリガ・パルス数（１２１）として出力し（ｔ７１〜
ｔ７２）、前記カウンタ・クリア信号（１２６）を受け
て前記トリガ・パルス数（１２１）をクリアする（ｔ７
４〜ｔ７５）ためのトリガ・カウンタ手段（１０２）
と、前記トリガ・パルス数（１２１）が所定の上限設定値
（Ｎu ）よりも大きいことを示す上限比較結果（１２
２）を出力する（ｔ７２〜ｔ７４）ための上限比較手段
（１０３）と、前記トリガ・パルス数（１２１）が所定の下限設定値
（Ｎl ）よりも小さいことを示す下限比較結果（１２
３）を出力する（ｔ７２〜ｔ７４）ための下限比較手段
（１０４）と、前記上限比較結果（１２２）および前記下限比較結果
（１２３）を受けていないときには、前記トリガ（３）
の周期がトリガ周期の許容範囲内にあるという状態を示
すステータス信号（２０）を出力するためのステータス
信号手段（１０５）と、前記シーケンス・データ（１２４）が最高値に達したと
き（ｔ７３）、シフト・クロック（１２７）を生成する
（ｔ７３〜ｔ７４）ためのシフト・クロック生成手段
（１０６）と、前記上限比較結果（１２２）および前記下限比較結果
（１２３）にしたがって、前記トリガ（３）の周期が前
記トリガ周期の許容範囲内となるように、前記分周指示
信号（Ｄ２〜１６）をシフトするためのシフト・レジス
タ手段（１０１）とを含んでいる請求項１５のコヒーレ
ント・サンプリング装置。
【請求項１９】前記可変分周手段（１００）が、前記分周指示信号（Ｄ２〜１６）の指示により、前記入力トリガ（１）を分周して第１分周信号（ＤＶ
２）を得るための第１分周手段（１１１）と、前記第１分周信号（ＤＶ２）を分周して第２分周信号
（ＤＶ４）を得るための第２分周手段（１１２）と、これらの分周を繰り返して、第ｎ−１分周信号（ＤＶ
８）を分周して第ｎ分周信号（ＤＶ１６）を得るための
第ｎ分周手段（１１４）と、前記入力トリガ（１）と、前記第１ないし第ｎ分周信号
（ＤＶ２〜１６）とのオアをとって前記トリガ３を得る
ためのオア手段（１１５）とを含んでいる請求項１８の
コヒーレント・サンプリング装置。
【請求項２０】前記トリガ分周手段（５３Ｂ）が、前記入力トリガ（１）を受けて、小さな分周比から大き
な分周比までの複数の分周比選択信号（ＳＬ０〜２）の
指示により分周指示信号（Ｄ２〜１６）を選択して分周
したトリガ（３）を出力するための可変分周手段（１０
０Ｂ）と、前記クロック（９）を所定の分周比で分周して得た分周
クロック（２１）をカウントしてそのカウント数をシー
ケンス・データ（１２４）とするためのシーケンス・カ
ウンタ手段（１０７）と、前記シーケンス・データ（１２４）が所定の時間窓設定
値（Ｎw ）を示している期間（ｔ７１〜ｔ７２）を時間
窓信号（１２５）として作成するための時間窓作成手段
（１０８）と、前記シーケンス・データ（１２４）が、最高値を示した
ことを確認したとき（ｔ７４）、カウンタ・クリア信号
（１２６）を出力（ｔ７４〜ｔ７５）するためのカウン
タ・クリア生成手段（１０９）と、前記時間窓信号（１２５）の期間中（ｔ７１〜ｔ７２）
に受けた前記トリガ（３）の数をカウントして、その値
をトリガ・パルス数（１２１）として出力し（ｔ７１〜
ｔ７２）、前記カウンタ・クリア信号（１２６）を受け
て前記トリガ・パルス数（１２１）をクリアする（ｔ７
４〜ｔ７５）ためのトリガ・カウンタ手段（１０２）
と、前記トリガ・パルス数（１２１）が所定の上限設定値
（Ｎu ）よりも大きいことを示す上限比較結果（１２
２）を出力する（ｔ７２〜ｔ７４）ための上限比較手段
（１０３）と、前記トリガ・パルス数（１２１）が所定の下限設定値
（Ｎl ）よりも小さいことを示す下限比較結果（１２
３）を出力する（ｔ７２〜ｔ７４）ための下限比較手段
（１０４）と、前記上限比較結果（１２２）および前記下限比較結果
（１２３）を受けていないときには、前記トリガ（３）
の周期がトリガ周期の許容範囲内にあるという状態を示
すステータス信号（２０）を出力するためのステータス
信号手段（１０５）と、前記シーケンス・データ（１２４）が最高値に達したと
き（ｔ７３）、シフト・クロック（１２７）を生成する
（ｔ７３〜ｔ７４）ためのシフト・クロック生成手段
（１０６）と、前記上限比較結果（１２２）および前記下限比較結果
（１２３）にしたがって、前記トリガ（３）の周期が前
記トリガ周期の許容範囲内となるように、前記分周指示
信号（Ｄ２〜１６）をシフトし、前記分周比選択信号
（ＳＬ０〜２）を生成するための分周比選択信号生成手
段（１１０）とを含んでいる請求項１５のコヒーレント
・サンプリング装置。
【請求項２１】前記上限設定値（Ｎu ）が、前記下限
設定値（Ｎl ）の２倍よりも大きな値となるように設定
されている請求項１８または２０のコヒーレント・サン
プリング装置。
【請求項２２】前記可変分周手段（１００Ｂ）が、前記分周比選択信号（ＳＬ０〜２）のうちの最小の分周
比を示す分周比選択信号（ＳＬ０）以外の分周比選択信
号（ＳＬ１，２）により前記分周指示信号（Ｄ２〜１
６）により指示されて分周を重ねて、分周毎に得た各分
周信号（ＤＶ２〜１６）のうちから１つを選択して選択
された信号（１４１）を得るための選択手段（１３１）
と、前記最小の分周比を示す分周比選択信号（ＳＬ０）と前
記選択された信号（１４１）とのオアをとって前記入力
トリガ（１）の１周期分遅延せしめた選択遅延信号（１
４２）を得るための選択遅延手段（１３２、１３７）
と、前記選択遅延信号（１４２）と、前記最小の分周比を示
す分周比選択信号（ＳＬ０）の反転信号とのアンドをと
り、前記トリガ（１）の１周期分遅延せしめた遅延信号
（１４４）を得るための遅延処理（１３５、１３４、１
３８）をし、前記遅延信号（１４４）と前記選択遅延信号（１４２）
の反転信号（１４３）と、前記入力トリガ（１）とのオ
アをとって、前記トリガ（３）を得るためのオア手段
（１３３）とを含んでいる請求項２０のコヒーレント・
サンプリング装置。
【請求項２３】前記同期信号発生手段（５４）が、前記ホールド信号（６）をリセット信号とし、その反転
信号（１０１）をデータ入力（Ｄ）とし、前記トリガ
（３）をクロック入力として出力に前記同期信号（５）
を得るＤフリップフロップ手段（１０２）を含んでいる
請求項１５のコヒーレント・サンプリング装置。
【請求項２４】前記タイムベース手段（６４）が、前記時間差（Ｔs ）を測定するための時間差測定手段
（１８１〜１８３、１８５、１８６）を含んだタイムベ
ース手段（６５）と、前記一連の期間を前記クロック（９）をカウントしなが
ら制御するためのカウンタ手段（６６）とを含んでいる
請求項１５のコヒーレント・サンプリング装置。
【請求項２５】前記カウンタ手段（６６）が、前記一連の期間（ｔ３２〜ｔ３５）に含まれた前記ポス
トトリガ・データ収録期間（ｔ３２〜ｔ３３）をカウン
トするためのポストトリガ・カウンタ手段（９１）と、前記データ転送期間（ｔ３３〜ｔ３４）を制御するため
のデータ転送手段（９２）と、前記プリトリガ・データ収録期間（ｔ３４〜ｔ３５）を
カウントして、前記プリトリガ・カウント終了信号（１
９）を出力するためのプリトリガ・カウンタ手段（９
３）とを含んでいる請求項２４のコヒーレント・サンプ
リング装置。
【請求項２６】前記時間差測定手段（１８１〜１８
３、１８５、１８６）が、大きな定電流（1000×Ｉ、１８１）を前記同期信号
（５）の印加時点から前記時間差（Ｔs ）の期間静電容
量（１８３）に充電し、小さな定電流（Ｉ、１８２）で
放電し、前記放電した電圧が前記充電の開始電圧に達す
るまでの放電期間（Ｔdis ）を得て、この放電期間（Ｔ
dis ）を前記クロック（９）を用いてカウントすること
により、前記時間差（Ｔs ）をデジタル値として得るよ
うに動作する請求項２４のコヒーレント・サンプリング
装置。
【請求項２７】前記可変ホールド発生手段（５５）にお
いて、前記可変期間（ｔ３５〜ｔ３６）の最も短い期間である
最小可変期間（Ｔshtmin、ｔ１２４〜ｔ１２９）が前記
クロック（９）の周期（Ｔc ）の２．５倍以上である請
求項１５のコヒーレント・サンプリング装置。
【請求項２８】前記トリガ分周手段（５３）におい
て、前記トリガ（３）の最小周期（Ｔtmin、ｔ１２１〜ｔ１
３１）が、前記クロック（９）の周期（Ｔc ）の５倍以
上である請求項１５のコヒーレント・サンプリング装
置。