JP3255440B2 - 高速遅延パルス発生器 - Google Patents
高速遅延パルス発生器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はトリガ信号に対して遅延
した高速のパルスを発生する高速遅延パルス発生器に関
する。さらに具体的には、時間の基準となるトリガ信号
などに対してジッタおよびドリフトが実質的にない遅延
した立上りおよび立下り時間の極めて速いパルスを発生
する高速遅延パルス発生器を提供せんとするものであ
る。
した高速のパルスを発生する高速遅延パルス発生器に関
する。さらに具体的には、時間の基準となるトリガ信号
などに対してジッタおよびドリフトが実質的にない遅延
した立上りおよび立下り時間の極めて速いパルスを発生
する高速遅延パルス発生器を提供せんとするものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】トランジスタやＩＣなどの高速化によっ
て、高速の信号が扱われ、伝送路は広帯域化されてい
る。このような高速の回路素子や伝送路およびそれらを
用いたシステムを試験するためには、広帯域のサンプリ
ング・オシロスコープが必要となる。この広帯域化のた
めには、極めて幅の狭いサンプリング・パルスが必要で
あり、トリガ・パルスから正確に遅延し、その遅延量は
指示に従って可変されなければならない。
て、高速の信号が扱われ、伝送路は広帯域化されてい
る。このような高速の回路素子や伝送路およびそれらを
用いたシステムを試験するためには、広帯域のサンプリ
ング・オシロスコープが必要となる。この広帯域化のた
めには、極めて幅の狭いサンプリング・パルスが必要で
あり、トリガ・パルスから正確に遅延し、その遅延量は
指示に従って可変されなければならない。
【０００３】従来の高速遅延パルス発生器を回路構成を
示す図８およびその各部の波形を示す図９を用いて説明
する。
示す図８およびその各部の波形を示す図９を用いて説明
する。
【０００４】図８の左方から、図９（ｂ）に示すトリガ
信号がＲ−Ｓフリップフロップ３１のセット端子Ｓに印
加され、（ｃ）に示す出力を得て、これが（ａ）に示す
時間の基準（スタート点）となるクロック信号が印加さ
れているＪ−Ｋフリップフロップ３２に印加される。Ｊ
−Ｋフリップフロップ３２は図９（ｄ）に示す出力によ
ってそれまでオン状態にあったスイッチ３３をオフにす
る。するとコンデンサ３５には定電流源３４から電流が
供給されて、（ｅ）に示すのこぎり波を発生し、コンパ
レータ３６の一方の端子に加えられる。一方、外部から
のラッチ信号と遅延時間を指示する遅延データはラッチ
回路３８に印加され、Ｄ／Ａ変換器３９の出力レベルを
設定し、これがコンパレータ３６の他方の端子に印加さ
れて、（ｅ）に示すのこぎり波と比較される。遅延デー
タＮまたはＯによってレベルＬNあるいはＬO が設定さ
れると、（ｅ）に示すのこぎり波がレベルＬN あるいは
ＬO を越えた瞬間コンパレータ３６は（ｆ）に示す
（ａ）のクロックからの遅延時間ＴN あるいはＴO にお
いて遅延パルス信号を出力する。この遅延パルス信号を
図示していないパルス増幅器および波形整形器で処理し
てサンプリング・パルスを得ている。遅延パルス信号は
遅延回路３７を介してＲ−ＳおよびＪ−Ｋフリップフロ
ップのリセット端子Ｒにも印加され、リセットする。
信号がＲ−Ｓフリップフロップ３１のセット端子Ｓに印
加され、（ｃ）に示す出力を得て、これが（ａ）に示す
時間の基準（スタート点）となるクロック信号が印加さ
れているＪ−Ｋフリップフロップ３２に印加される。Ｊ
−Ｋフリップフロップ３２は図９（ｄ）に示す出力によ
ってそれまでオン状態にあったスイッチ３３をオフにす
る。するとコンデンサ３５には定電流源３４から電流が
供給されて、（ｅ）に示すのこぎり波を発生し、コンパ
レータ３６の一方の端子に加えられる。一方、外部から
のラッチ信号と遅延時間を指示する遅延データはラッチ
回路３８に印加され、Ｄ／Ａ変換器３９の出力レベルを
設定し、これがコンパレータ３６の他方の端子に印加さ
れて、（ｅ）に示すのこぎり波と比較される。遅延デー
タＮまたはＯによってレベルＬNあるいはＬO が設定さ
れると、（ｅ）に示すのこぎり波がレベルＬN あるいは
ＬO を越えた瞬間コンパレータ３６は（ｆ）に示す
（ａ）のクロックからの遅延時間ＴN あるいはＴO にお
いて遅延パルス信号を出力する。この遅延パルス信号を
図示していないパルス増幅器および波形整形器で処理し
てサンプリング・パルスを得ている。遅延パルス信号は
遅延回路３７を介してＲ−ＳおよびＪ−Ｋフリップフロ
ップのリセット端子Ｒにも印加され、リセットする。
【０００５】遅延パルスを得るには、遅延線路や遅延素
子を組合せて用いる方法もある。
子を組合せて用いる方法もある。
【０００６】高速の立上り時間を有するパルスを得るに
はエサキ（トンネル）・ダイオードやステップ・リカバ
リ（スナップオフ）・ダイオードを用いたパルス発生回
路がある。
はエサキ（トンネル）・ダイオードやステップ・リカバ
リ（スナップオフ）・ダイオードを用いたパルス発生回
路がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】サンプリング・パルス
の幅が狭い程、それを用いたサンプリング回路の帯域幅
は広いものとなるから、サンプリング・オシロスコープ
の時間軸を決定する遅延パルス発生器への要求も厳しい
ものとなる。
の幅が狭い程、それを用いたサンプリング回路の帯域幅
は広いものとなるから、サンプリング・オシロスコープ
の時間軸を決定する遅延パルス発生器への要求も厳しい
ものとなる。
【０００８】すなわち、高速の立上りおよび立下り時間
を持ったパルス信号の遷移をサンプリング・オシロスコ
ープにより観測する場合、高精度で高時間分解能が要求
される。また、高速信号処理システムのタイミング依存
性や位相マージンを観測する場合には、クロック信号
（図９（ａ））と遅延時間（図９（ｆ）のＴN またはＴ
O ）を高分解能で正確に設定できなければならない。
を持ったパルス信号の遷移をサンプリング・オシロスコ
ープにより観測する場合、高精度で高時間分解能が要求
される。また、高速信号処理システムのタイミング依存
性や位相マージンを観測する場合には、クロック信号
（図９（ａ））と遅延時間（図９（ｆ）のＴN またはＴ
O ）を高分解能で正確に設定できなければならない。
【０００９】図８に示した回路では、遅延データにもと
づいて定めたレベルとのこぎり波がコンパレータで比較
されることによって、所定の遅延後に遅延信号を発生さ
せている。ところがコンパレータ内部では熱雑音等の影
響でコンパレート・レベル（図９（ｅ）のＬN あるいは
ＬO ）が揺らいでいる。したがって、この揺らぎにより
遅延信号に時間揺らぎであるジッタおよびドリフトが発
生するという解決されねばならない課題が残されてい
た。
づいて定めたレベルとのこぎり波がコンパレータで比較
されることによって、所定の遅延後に遅延信号を発生さ
せている。ところがコンパレータ内部では熱雑音等の影
響でコンパレート・レベル（図９（ｅ）のＬN あるいは
ＬO ）が揺らいでいる。したがって、この揺らぎにより
遅延信号に時間揺らぎであるジッタおよびドリフトが発
生するという解決されねばならない課題が残されてい
た。
【００１０】遅延線路や遅延素子である受動素子を使っ
て遅延時間を変化せしめるためには、多種多量の遅延線
路あるいはデバイスが必要となり、遅延時間を長くする
と表皮効果等の高周波ロスによる波形歪から、遅延時間
が大きくなるにしたがって出力波形の歪が大きくなり、
遅延時間に誤差が生じるという解決されねばならない課
題が残されていた。
て遅延時間を変化せしめるためには、多種多量の遅延線
路あるいはデバイスが必要となり、遅延時間を長くする
と表皮効果等の高周波ロスによる波形歪から、遅延時間
が大きくなるにしたがって出力波形の歪が大きくなり、
遅延時間に誤差が生じるという解決されねばならない課
題が残されていた。
【００１１】市販のエサキ（トンネル）・ダイオードを
用いたパルス発生器では非常に高速の立上り時間２５ｐ
ｓ（１０-12 秒）以下のパルスを発生することができる
が、振幅電圧が４００ｍＶと他の電子回路を駆動するた
めの信号源としては振幅が十分ではない（たとえば米国
ピコセカンドラボラトリ社製パルス発生器ＴＤ１１０
７）。市販のスッテプ・リカバリ（スナップオフ）ダイ
オードを用いたパルス発生器は１０数ボルトの電圧を発
生することができるが、立上り時間は４５ｐｓとエサキ
（トンネル）・ダイオードを用いたパルス発生器ほど高
速ではない（たとえば米国ピコセカンドラボラトリ社製
パルス発生器４０５０）。
用いたパルス発生器では非常に高速の立上り時間２５ｐ
ｓ（１０-12 秒）以下のパルスを発生することができる
が、振幅電圧が４００ｍＶと他の電子回路を駆動するた
めの信号源としては振幅が十分ではない（たとえば米国
ピコセカンドラボラトリ社製パルス発生器ＴＤ１１０
７）。市販のスッテプ・リカバリ（スナップオフ）ダイ
オードを用いたパルス発生器は１０数ボルトの電圧を発
生することができるが、立上り時間は４５ｐｓとエサキ
（トンネル）・ダイオードを用いたパルス発生器ほど高
速ではない（たとえば米国ピコセカンドラボラトリ社製
パルス発生器４０５０）。
【００１２】本発明はこのような問題点を根本的に解決
し、時間のスタート点となるトリガ信号あるいはクロッ
ク信号に対して所定の遅延時間をもった高速信号の発生
を可能にするものである。
し、時間のスタート点となるトリガ信号あるいはクロッ
ク信号に対して所定の遅延時間をもった高速信号の発生
を可能にするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】時間のスタート点を示す
トリガ信号により立上り時間の速い光パルスを発生する
光パルス発生手段と、この光パルスの光路長を変化せし
めて伝搬時間を可変して遅延した光パルスを得るための
光パルス可変遅延手段と、遅延した光パルスを受けて電
気伝導度を変化して電気パルスを得るためのフォト・コ
ンダクタ手段と、伝送される電気パルスの振幅の小さな
部分に対しては大きな遅延時間を示し、振幅の大きな部
分に対しては小さな遅延時間を示して印加された電気パ
ルスの立上り時間よりも高速の立上り時間を示す高速パ
ルス信号を得るための非線形伝送手段と、高速パルス信
号を波形整形して幅の狭い高速遅延パルスを得るための
波形整形手段とを設けた。
トリガ信号により立上り時間の速い光パルスを発生する
光パルス発生手段と、この光パルスの光路長を変化せし
めて伝搬時間を可変して遅延した光パルスを得るための
光パルス可変遅延手段と、遅延した光パルスを受けて電
気伝導度を変化して電気パルスを得るためのフォト・コ
ンダクタ手段と、伝送される電気パルスの振幅の小さな
部分に対しては大きな遅延時間を示し、振幅の大きな部
分に対しては小さな遅延時間を示して印加された電気パ
ルスの立上り時間よりも高速の立上り時間を示す高速パ
ルス信号を得るための非線形伝送手段と、高速パルス信
号を波形整形して幅の狭い高速遅延パルスを得るための
波形整形手段とを設けた。
【００１４】
【作用】高速遅延パルスの遅延は、光パルスの光路長を
可変することにより得ているから、遅延時間におけるジ
ッタやドリフトは全く生じない。遅延した光パルスはフ
ォトコンダクタ手段において電気パルスに変換される
が、この電気パルスの立上り時間は十分に小さなもので
はない。これが非線形伝送手段により、十分に小さな立
上り時間の高速パルス信号に変換され、波形整形手段に
おいて十分に幅の狭い高速遅延パルスに整形されるか
ら、ジッタやドリフトのない正確に所定時間可変遅延さ
れた高速遅延パルスを得ることが可能となった。
可変することにより得ているから、遅延時間におけるジ
ッタやドリフトは全く生じない。遅延した光パルスはフ
ォトコンダクタ手段において電気パルスに変換される
が、この電気パルスの立上り時間は十分に小さなもので
はない。これが非線形伝送手段により、十分に小さな立
上り時間の高速パルス信号に変換され、波形整形手段に
おいて十分に幅の狭い高速遅延パルスに整形されるか
ら、ジッタやドリフトのない正確に所定時間可変遅延さ
れた高速遅延パルスを得ることが可能となった。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例を図１にその各部の波形を
図２に示し説明する。
図２に示し説明する。
【００１６】図１において、時間のスタートとなる基準
を示すトリガ信号（図２（ａ））がトリガ入力端子１０
に印加されると、パルス発生器１１においては所定のパ
ルス幅のパルス（図２（ｂ））を発生する。このパルス
はパルス増幅器１２において増幅され、その出力（図２
（ｃ））はレーザ・ダイオード１３に印加される。
を示すトリガ信号（図２（ａ））がトリガ入力端子１０
に印加されると、パルス発生器１１においては所定のパ
ルス幅のパルス（図２（ｂ））を発生する。このパルス
はパルス増幅器１２において増幅され、その出力（図２
（ｃ））はレーザ・ダイオード１３に印加される。
【００１７】レーザ・ダイオード１３はパルス電流の印
加により、立上り時間が数１０ｐｓ程度の光パルスを発
生する（図２（ｄ））。
加により、立上り時間が数１０ｐｓ程度の光パルスを発
生する（図２（ｄ））。
【００１８】光パルスは光ファイバ１５ａに導かれてレ
ンズ１６ａにより平行光になり空間平行光１７が光学固
定端１８を通過し、空間平行光２２として移動プリズム
２５で折り返し空間平行光２３として光学固定端１８に
含まれたミラー１９で反射されて空間遅延光パルス２４
が得られる。
ンズ１６ａにより平行光になり空間平行光１７が光学固
定端１８を通過し、空間平行光２２として移動プリズム
２５で折り返し空間平行光２３として光学固定端１８に
含まれたミラー１９で反射されて空間遅延光パルス２４
が得られる。
【００１９】移動プリズム２５はスライド・ステージ２
６に取り付けられており、ステージ制御部２７からの制
御信号により移動して、移動プリズム２５を矢印２８の
ように左右に移動せしめる。このスライド・ステージ２
６は、たとえば駿河精機（株）製のＪ１６−１００Ｘ軸
ステージであり、２μｍピッチで１００ｍｍの移動距離
が得られる。１ピッチ２μｍの移動プリズム２５の移動
により、空間平行光２２，２３の光路長は４μｍ変化す
る。この距離を遅延時間に換算すると、光速を３×１０
8 ｍ／ｓとし、１３．３ｆｓ（１０-15 ｓ）に相当す
る。１００ｍｍの移動によって、６６７ｐｓの遅延時間
を得ることができる。
６に取り付けられており、ステージ制御部２７からの制
御信号により移動して、移動プリズム２５を矢印２８の
ように左右に移動せしめる。このスライド・ステージ２
６は、たとえば駿河精機（株）製のＪ１６−１００Ｘ軸
ステージであり、２μｍピッチで１００ｍｍの移動距離
が得られる。１ピッチ２μｍの移動プリズム２５の移動
により、空間平行光２２，２３の光路長は４μｍ変化す
る。この距離を遅延時間に換算すると、光速を３×１０
8 ｍ／ｓとし、１３．３ｆｓ（１０-15 ｓ）に相当す
る。１００ｍｍの移動によって、６６７ｐｓの遅延時間
を得ることができる。
【００２０】このようにして得られた空間遅延光パルス
２４は、レンズ１６ｂによって集光されて光ファイバ１
５ｂに導かれ、レンズ１６ｃによって集光されて、照射
光２９を得る。この照射光２９は図２（ｅ）に示され、
遅延時間が小さい場合（図１の矢印２８の右側に移動プ
リズム２５がある場合）を実線で、大きい場合（図１の
矢印２８の左側に移動プリズム２５がある場合）を破線
で示している。この照射光２９は高速パルス発生器４０
に含まれたフォト・コンダクタを照射する。
２４は、レンズ１６ｂによって集光されて光ファイバ１
５ｂに導かれ、レンズ１６ｃによって集光されて、照射
光２９を得る。この照射光２９は図２（ｅ）に示され、
遅延時間が小さい場合（図１の矢印２８の右側に移動プ
リズム２５がある場合）を実線で、大きい場合（図１の
矢印２８の左側に移動プリズム２５がある場合）を破線
で示している。この照射光２９は高速パルス発生器４０
に含まれたフォト・コンダクタを照射する。
【００２１】高速パルス発生器４０の一実施例の回路図
が図３に、その半導体基板上の配置図が図４に示されて
いる。光パルスである照射光２９が照射されるフォト・
コンダクタ５２は、各素子を集積化するための、ガリウ
ム砒素あるいはインジウム燐の基板４１上に構成されて
いる。フォト・コンダクタ５２の光照射時のコンダクタ
ンスの遷移（コンダクタンスの変化の立上り時間）は非
常に高速である。フォト・コンダクタ５２にはバイアス
電圧源５１からのバイアスが印加されているために照射
光２９が印加されると、電気パルス（図２（ｆ））を発
生する。
が図３に、その半導体基板上の配置図が図４に示されて
いる。光パルスである照射光２９が照射されるフォト・
コンダクタ５２は、各素子を集積化するための、ガリウ
ム砒素あるいはインジウム燐の基板４１上に構成されて
いる。フォト・コンダクタ５２の光照射時のコンダクタ
ンスの遷移（コンダクタンスの変化の立上り時間）は非
常に高速である。フォト・コンダクタ５２にはバイアス
電圧源５１からのバイアスが印加されているために照射
光２９が印加されると、電気パルス（図２（ｆ））を発
生する。
【００２２】この電気パルスのピーク電流は５０〜６０
ｍＡ（５０Ω負荷に対して２．５〜３Ｖ）に達する。高
速動作をするフォト・ダイオードの場合には、ピーク電
流は１ｍＡ程度しか得られないから、フォト・コンダク
タ５２に代えてフォト・ダイオードを使用することはで
きない。
ｍＡ（５０Ω負荷に対して２．５〜３Ｖ）に達する。高
速動作をするフォト・ダイオードの場合には、ピーク電
流は１ｍＡ程度しか得られないから、フォト・コンダク
タ５２に代えてフォト・ダイオードを使用することはで
きない。
【００２３】このフォト・コンダクタ５２の出力である
電気パルスはセンタ・コンダクタ５９上を伝搬して非線
形伝送路５５を通過する。
電気パルスはセンタ・コンダクタ５９上を伝搬して非線
形伝送路５５を通過する。
【００２４】非線形伝送路５５は、基板４１上に形成さ
れたセンタ・コンダクタ５９と、周辺のグランド・パタ
ーン９７とによって構成されたコプレーナ伝送路に沿っ
て最適間隔で最適数のダイオード部Ｄがバイアス電圧に
対して逆バイアスされる向きに配置されている（参考文
献 Appl. Phy. Lett. 54(11),13 March 1989 ）。この
非線形伝送路５５のダイオード部Ｄの端子間の逆電圧が
変化すると、その端子間の容量は図５に示すように変化
する。すなわち、端子間の逆電圧が大きくなるにしたが
ってその静電容量は減少する。
れたセンタ・コンダクタ５９と、周辺のグランド・パタ
ーン９７とによって構成されたコプレーナ伝送路に沿っ
て最適間隔で最適数のダイオード部Ｄがバイアス電圧に
対して逆バイアスされる向きに配置されている（参考文
献 Appl. Phy. Lett. 54(11),13 March 1989 ）。この
非線形伝送路５５のダイオード部Ｄの端子間の逆電圧が
変化すると、その端子間の容量は図５に示すように変化
する。すなわち、端子間の逆電圧が大きくなるにしたが
ってその静電容量は減少する。
【００２５】伝送路の単位長あたりのインダクタンスを
Ｌ，キャパシタンスをＣとすると、その伝送路の伝搬速
度は、（ＬＣ）-1/2で表わされる。ここで、この キャ
パシタンスＣはダイオード部Ｄの接合容量（図５の端子
間容量）と伝送路そのものの容量の和である。したがっ
て、小さな振幅の信号に対しては、非線形伝送路５５の
伝搬速度は遅く、大きな振幅の信号に対しては伝搬速度
は速くなる。フォト・コンダクタ５２からの正の電気パ
ルスの立上り近辺においては、たとえばショトキ・バリ
ア・ダイオードであるダイオード部Ｄの逆電圧は小さく
伝搬速度は遅いが、正の電気パルスが立上るにつれて端
子間容量が減少して伝搬速度は速くなり、電圧の低い部
分に対して電圧の高い部分が追いついて、非線形伝送路
５５の出力においてはその立上り時間は数ｐｓになる
（図２（ｇ））。
Ｌ，キャパシタンスをＣとすると、その伝送路の伝搬速
度は、（ＬＣ）-1/2で表わされる。ここで、この キャ
パシタンスＣはダイオード部Ｄの接合容量（図５の端子
間容量）と伝送路そのものの容量の和である。したがっ
て、小さな振幅の信号に対しては、非線形伝送路５５の
伝搬速度は遅く、大きな振幅の信号に対しては伝搬速度
は速くなる。フォト・コンダクタ５２からの正の電気パ
ルスの立上り近辺においては、たとえばショトキ・バリ
ア・ダイオードであるダイオード部Ｄの逆電圧は小さく
伝搬速度は遅いが、正の電気パルスが立上るにつれて端
子間容量が減少して伝搬速度は速くなり、電圧の低い部
分に対して電圧の高い部分が追いついて、非線形伝送路
５５の出力においてはその立上り時間は数ｐｓになる
（図２（ｇ））。
【００２６】非線形伝送路５５の出力である高速パルス
信号は、特性インピーダンス５０Ωのセンタ・コンダク
タ５９により方向性結合器７１へ導かれる。ここには結
合線路７２，７３が並行しており、センタ・コンダクタ
５９に接続された結合線路７２の他端側の端子７９には
５０Ωの終端器７８が接続される。他方の結合線路７３
の近端は出力端子９９に接続され、ここから高速遅延パ
ルスが得られる。結合線路７３の他端は５０Ωの終端器
７７（図４では斜線部）で終端されている。
信号は、特性インピーダンス５０Ωのセンタ・コンダク
タ５９により方向性結合器７１へ導かれる。ここには結
合線路７２，７３が並行しており、センタ・コンダクタ
５９に接続された結合線路７２の他端側の端子７９には
５０Ωの終端器７８が接続される。他方の結合線路７３
の近端は出力端子９９に接続され、ここから高速遅延パ
ルスが得られる。結合線路７３の他端は５０Ωの終端器
７７（図４では斜線部）で終端されている。
【００２７】非線形伝送路５５側からセンタ・コンダク
タ５９を介して印加される高速パルス信号の幅は、方向
性結合器７１の伝搬時間である結合時間よりは大きく、
これが方向性結合器７１に印加されて、出力端子９９に
得られる高速遅延パルスのパルス幅は方向性結合器７１
の伝搬時間である結合時間に等しく、高速遅延パルスの
前縁および後縁ともにその遷移時間は非線形伝送路５５
からの高速パルス信号の前縁部の遷移時間（立上り時
間）に等しくなるように波形整形されて、出力端子９９
には高速遅延パルス（図２（ｈ））が得られる。ここで
図２（ｆ），（ｇ），（ｈ）の破線で示した波形は、そ
れぞれ実線で示した波形よりも大きな遅延時間を移動プ
リズム２５の移動により与えられたときの波形である。
図４のボンディング・ワイヤ７４，７５はコプレーナ線
路の奇モードの発生を抑制するために効果があり、出力
端子９９に得られる高速遅延パルスの波形の乱れを少な
くするのに役立つ。
タ５９を介して印加される高速パルス信号の幅は、方向
性結合器７１の伝搬時間である結合時間よりは大きく、
これが方向性結合器７１に印加されて、出力端子９９に
得られる高速遅延パルスのパルス幅は方向性結合器７１
の伝搬時間である結合時間に等しく、高速遅延パルスの
前縁および後縁ともにその遷移時間は非線形伝送路５５
からの高速パルス信号の前縁部の遷移時間（立上り時
間）に等しくなるように波形整形されて、出力端子９９
には高速遅延パルス（図２（ｈ））が得られる。ここで
図２（ｆ），（ｇ），（ｈ）の破線で示した波形は、そ
れぞれ実線で示した波形よりも大きな遅延時間を移動プ
リズム２５の移動により与えられたときの波形である。
図４のボンディング・ワイヤ７４，７５はコプレーナ線
路の奇モードの発生を抑制するために効果があり、出力
端子９９に得られる高速遅延パルスの波形の乱れを少な
くするのに役立つ。
【００２８】図６は高速パルス発生器４０の他の実施例
の回路図が、図７にはその回路の要部を形成した半導体
基板上の配置図が示されている。図６および図７におい
ては、図３および図４に示した構成要素に対応したもの
には同じ記号を付した。図６の要部の各構成要素は図７
の基板４２上に形成されており、ここでは非線形伝送路
５５からセンタ・コンダクタ５９を介して印加される高
速パルス信号を波形整形するためのショータ８０が用い
られ、ショータ８０からの反射パルスを吸収するための
終端器５３（図７の斜線部で示した５３）がフォト・コ
ンダクタ５２の出力部のセンタ・コンダクタ５９とグラ
ンド・パターン９７との間に設けられている。
の回路図が、図７にはその回路の要部を形成した半導体
基板上の配置図が示されている。図６および図７におい
ては、図３および図４に示した構成要素に対応したもの
には同じ記号を付した。図６の要部の各構成要素は図７
の基板４２上に形成されており、ここでは非線形伝送路
５５からセンタ・コンダクタ５９を介して印加される高
速パルス信号を波形整形するためのショータ８０が用い
られ、ショータ８０からの反射パルスを吸収するための
終端器５３（図７の斜線部で示した５３）がフォト・コ
ンダクタ５２の出力部のセンタ・コンダクタ５９とグラ
ンド・パターン９７との間に設けられている。
【００２９】ショータ８０には、ショート・スタブ８
１，８２が含まれ、その先端はそれぞれコンデンサ８
５，８６でグランド・パターン９７に接続されている。
この各ショート・スタブ８１，８２をパルス信号が往復
する時間が、出力端子９９に得られる高速遅延パルスの
パルス幅（図２（ｈ））となる。ここでコンデンサ８
５，８６はパルス信号に対しては完全にショート・スタ
ブ８１，８２をグランドし、多くのダイオード部Ｄの直
流バイアス電圧を接地から防ぐようにしている。これに
よってダイオード部Ｄの特性を検査することもできる。
ボンディング・ワイヤ８７，８８はコプレーナ線路の奇
モードの発生を抑制するのに効果があり、出力端子９９
に得られる高速遅延パルスの波形の乱れを少なくするの
に役立つ。
１，８２が含まれ、その先端はそれぞれコンデンサ８
５，８６でグランド・パターン９７に接続されている。
この各ショート・スタブ８１，８２をパルス信号が往復
する時間が、出力端子９９に得られる高速遅延パルスの
パルス幅（図２（ｈ））となる。ここでコンデンサ８
５，８６はパルス信号に対しては完全にショート・スタ
ブ８１，８２をグランドし、多くのダイオード部Ｄの直
流バイアス電圧を接地から防ぐようにしている。これに
よってダイオード部Ｄの特性を検査することもできる。
ボンディング・ワイヤ８７，８８はコプレーナ線路の奇
モードの発生を抑制するのに効果があり、出力端子９９
に得られる高速遅延パルスの波形の乱れを少なくするの
に役立つ。
【００３０】図４および図７の非線形伝送路５５に含ま
れた多くのダイオード部Ｄの構造は図７の一点鎖線の円
のダイオード部Ｄ１あるいは楕円のダイオード部Ｄ２に
示されている。
れた多くのダイオード部Ｄの構造は図７の一点鎖線の円
のダイオード部Ｄ１あるいは楕円のダイオード部Ｄ２に
示されている。
【００３１】ダイオード部Ｄ１においては、センタ・コ
ンダクタ５９とグランド・パターン９７との間にダイオ
ード９１，９２が設けられている。ダイオード部Ｄ２に
おいては、基板４１または４２の断面が示されており、
センタ・コンダクタ５９の下部にダイオード９３が設け
られ、その両側のグランド・パターン９７の下部にオー
ミック・コンタクトされている様子が抵抗９５，９６と
して表わされている。ここでオーミック・コンタクトを
用いない場合には、両側のグランド・パターン９７の下
部にもダイオードが形成されてしまい、好ましくないか
らである。
ンダクタ５９とグランド・パターン９７との間にダイオ
ード９１，９２が設けられている。ダイオード部Ｄ２に
おいては、基板４１または４２の断面が示されており、
センタ・コンダクタ５９の下部にダイオード９３が設け
られ、その両側のグランド・パターン９７の下部にオー
ミック・コンタクトされている様子が抵抗９５，９６と
して表わされている。ここでオーミック・コンタクトを
用いない場合には、両側のグランド・パターン９７の下
部にもダイオードが形成されてしまい、好ましくないか
らである。
【００３２】以上の説明においては、遅延時間の可変は
図１の移動プリズム２５を移動することにより実現する
場合を説明したが、光ファイバ１５ａあるいは１５ｂの
長さの異なるものを光スイッチを用いて切替えて、遅延
時間の大きなレンジ切替えを併用することができること
も当業者にとって明らかであろう。
図１の移動プリズム２５を移動することにより実現する
場合を説明したが、光ファイバ１５ａあるいは１５ｂの
長さの異なるものを光スイッチを用いて切替えて、遅延
時間の大きなレンジ切替えを併用することができること
も当業者にとって明らかであろう。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、パルス
信号の時間遅延を光学系によって行なうのでジッタおよ
びドリフトが実質的に全くなく、波形の劣化が起こら
ず、時間遅延を高分解能で行なうことができる。
信号の時間遅延を光学系によって行なうのでジッタおよ
びドリフトが実質的に全くなく、波形の劣化が起こら
ず、時間遅延を高分解能で行なうことができる。
【００３４】フォト・コンダクタと非線形伝送路と波形
整形手段である方向性結合器あるいはショータを同一基
板上に集積化しているために回路間に多くのコネクタあ
るいは多くのボンディング・ワイヤを使う必要がないの
で、多重反射や波形の劣化を起こさずにすみ、高速な遷
移時間をもった遅延パルス信号を得ることができる。ま
た、光パルス源としてレーザ・ダイオードを使うことが
できるので、任意のパルス間隔でパルス発生でき、小型
化かつ安定に動作することができる。このような特徴か
らサンプリング・オシロスコープなどのサンプリング・
パルスに応用すれば、従来に比較して非常に高速な遷移
時間をもつ信号を観測することができる。また、高速信
号処理システムにおいても高分解能でタイミング依存性
や位相マージンを精度良く知ることができる。したがっ
て、本発明の効果は極めて大きい。
整形手段である方向性結合器あるいはショータを同一基
板上に集積化しているために回路間に多くのコネクタあ
るいは多くのボンディング・ワイヤを使う必要がないの
で、多重反射や波形の劣化を起こさずにすみ、高速な遷
移時間をもった遅延パルス信号を得ることができる。ま
た、光パルス源としてレーザ・ダイオードを使うことが
できるので、任意のパルス間隔でパルス発生でき、小型
化かつ安定に動作することができる。このような特徴か
らサンプリング・オシロスコープなどのサンプリング・
パルスに応用すれば、従来に比較して非常に高速な遷移
時間をもつ信号を観測することができる。また、高速信
号処理システムにおいても高分解能でタイミング依存性
や位相マージンを精度良く知ることができる。したがっ
て、本発明の効果は極めて大きい。
【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図である。
【図２】図１の各部の波形を示す波形図である。
【図３】図１の構成要素である高速パルス発生器の一実
施例の回路図である。
施例の回路図である。
【図４】図３の高速パルス発生器の要部を形成した半導
体基板上の配置図である。
体基板上の配置図である。
【図５】図３および図４の構成要素である非線形伝送路
に含まれたダイオードの端子間の逆電圧に対する端子間
容量の変化を示す静電容量特性図である。
に含まれたダイオードの端子間の逆電圧に対する端子間
容量の変化を示す静電容量特性図である。
【図６】図１の構成要素である高速パルス発生器の他の
実施例の回路図である。
実施例の回路図である。
【図７】図６の高速パルス発生器の要部を形成した半導
体基板上の配置図およびそこに含まれたダイオードの構
造図である。
体基板上の配置図およびそこに含まれたダイオードの構
造図である。
【図８】従来例を示す回路構成図である。
【図９】図８の回路各部の波形を示す波形図である。
１０ トリガ入力端子 １１ パルス発生器 １２ パルス増幅器 １３ レーザ・ダイオード １５ａ，１５ｂ 光ファイバ １６ａ，１６ｂ，１６ｃ レンズ １７ 空間平行光 １８ 光学固定端 １９ ミラー ２２，２３ 空間平行光 ２４ 空間遅延光パルス ２５ 移動プリズム ２６ スライド・ステージ ２７ ステージ制御部 ２８ 矢印 ２９ 照射光 ３１ Ｒ−Ｓフリツプフロップ ３２ Ｊ−Ｋフリツプフロップ ３３ スイッチ ３４ 定電流源 ３５ コンデンサ ３６ コンパレータ ３７ 遅延回路 ３８ ラッチ回路 ３９ Ｄ／Ａ変換器 ４０ 高速パルス発生器 ４１，４２ 基板 ５１ バイアス電圧源 ５２ フォト・コンダクタ ５３ 終端器 ５５ 非線形伝送路 ５９ センタ・コンダクタ ７１ 方向性結合器 ７２，７３ 結合線路 ７４，７５ ボンディング・ワイヤ ７７，７８ 終端器 ７９ 端子 ８０ ショータ ８１，８２ ショート・スタブ ８５，８６ コンデンサ ８７，８８ ボンディング・ワイヤ ９１，９２，９３ ダイオード ９５，９６ 抵抗 ９７ グランド・パターン ９９ 出力端子 Ｄ ダイオード部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 武志 東京都杉並区宮前１丁目11番地４号 (56)参考文献 特開 平３−221929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−80921（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−244601（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−272201（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03K 5/00 G01R 13/34 H01P 1/00 H01P 9/00 G02B 6/00
Claims (7)
- 【請求項１】トリガ信号を印加されて立上り時間の速い
光パルスを発生する光パルス発生手段（１１，１２，１
３）と、 前記光パルスの光路長を変化せしめて伝搬時間を可変し
て遅延した光パルスを得るための光パルス可変遅延手段
（１８，２５）と、 前記遅延した光パルスを受けて電気伝導度を変化して電
気パルスを得るためのフォト・コンダクタ手段（５２）
と、伝送路に沿ってグランドとの間に設けられた、端子間の
逆電圧が小さい時には大きな静電容量を示し前記逆電圧
が大きい時には小さな静電容量を示すダイオード手段
（Ｄ）を含み、前記伝送路を 伝送される前記電気パルス
の振幅の小さな部分に対しては大きな遅延時間を示し、
振幅の大きな部分に対しては小さな遅延時間を示して、
印加された前記電気パルスの立上り時間よりも高速の立
上り時間を示す高速パルス信号を得るための非線形伝送
手段（５５）と、 前記高速パルス信号の波形を整形して幅の狭い高速遅延
パルスを得るための波形整形手段（７１，８０）とを含
む高速遅延パルス発生器。 - 【請求項２】前記光パルス発生手段が、 前記トリガ信号を印加されて所定のパルス幅および振幅
のパルスを発生するパルス発生手段（１１）と、 前記パルス発生手段からのパルスを受けて増幅するため
のパルス増幅手段（１２）と、 前記パルス増幅手段からの増幅されたパルスにより駆動
されて前記光パルスを発生するためのレーザ・ダイオー
ド（１３）とを含む請求項１記載の高速遅延パルス発生
器。 - 【請求項３】前記光パルス可変遅延手段が、 前記光パルスの光路長を変化せしめるための光学系（１
８，２５）と、 前記光学系を所定の位置関係に移動せしめるためのスラ
イド・ステージ（２６）とを含む請求項１記載の高速遅
延パルス発生器。 - 【請求項４】前記波形整形手段が、方向性結合器（７
１）を含んでいる請求項１記載の高速遅延パルス発生
器。 - 【請求項５】前記波形整形手段が、ショータ（８０）で
あり、前記フォト・コンダクタ手段の出力側が特性イン
ピーダンスで終端（５３）されている請求項１記載の高
速遅延パルス発生器。 - 【請求項６】前記フォト・コンダクタ手段と、前記非線
形伝送手段と、前記波形整形手段とが同一の半導体基板
（４１，４２）上に集積されている請求項１記載の高速
遅延パルス発生器。 - 【請求項７】前記非線形伝送手段が、平面伝送路である
コプレーナ線路のセンタ・コンダクタ（５９）とグラン
ド・パターン（９７）との間に最適の間隔で最適の個数
のダイオードが前記電気パルスの印加によって逆バイア
ス電圧が大きくなるように配置されている請求項１記載
の高速遅延パルス発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32254191A JP3255440B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 高速遅延パルス発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32254191A JP3255440B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 高速遅延パルス発生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142972A JPH07142972A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3255440B2 true JP3255440B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18144823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32254191A Expired - Fee Related JP3255440B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 高速遅延パルス発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255440B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005093895A1 (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Nec Corporation | データ伝送装置、データ伝送用線路及びデータ伝送方法 |
| JP4809266B2 (ja) * | 2007-02-26 | 2011-11-09 | 富士通株式会社 | 非線形伝送線路を利用したインパルス発生器 |
| CN112596166B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-10-11 | 中国科学院半导体研究所 | 一种基于时间-模式交错复用的光学信号采样脉冲发生器 |
| JP7176030B2 (ja) * | 2021-03-16 | 2022-11-21 | アンリツ株式会社 | 短パルス発生回路及び短パルス発生方法、並びにそれを用いたサンプリングオシロスコープ |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP32254191A patent/JP3255440B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07142972A (ja) | 1995-06-02 |
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