JP3407649B2 - オシロスコープ輝度制御装置 - Google Patents
オシロスコープ輝度制御装置Info
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Description
制御装置に関する。具体的には、観測波形の繰り返し周
波数や掃引レンジにかかわらず、高い精度で一定の輝度
にした波形を表示できるオシロスコープを提供せんとす
るものである。
て観測するオシロスコープにおいて、繰り返し周波数が
低く、掃引速度が速い(1回の掃引期間が短い)場合に
は、管面に表示される波形は輝度が十分ではなく、暗い
ために、観測が困難であった。
のではなく、CCD(チャージ・カップルド・デバイ
ス)センサによりビデオ信号化して、それをビデオ表示
することによって明るい波形を観測できるようにしてい
た。
路構成が示されている。陰極線管10の管面に観測波形
が表示される。そのカソードにはZ軸回路8が接続さ
れ、CPU(中央処理ユニット)4からの指示に従った
輝度を発生するように電子ビーム電流を制御している。
観測者は、可変抵抗器、あるいはポテンショメータであ
る輝度指示器2を操作して所望の輝度を輝度指示信号2
1としてCPU4に入力している。この輝度指示信号2
1にもとづいて、CPU4は輝度指示をZ軸回路8に出
している。
1があり、管面上の波形をこれで読みとる。そのCCD
出力28はビデオ回路12において処理され、ビデオ信
号29となる。このビデオ信号29はAD変換器14で
AD変換され、表示部19において、ビデオ表示され
る。
1とその出力が示されている。陰極線管10のカソード
KとグリッドGとの間にZ軸回路8の出力が印加され、
そのZ軸回路8の出力に応じた電子ビームが放射され、
偏向されて、蛍光面9上に輝線を描く。その輝線は、管
面に貼り付けてあるCCDセンサ11によって電気信号
に変換される。
中心位置X0 を中心にした輝度の変化は曲線Sによって
表される。矢印51の方向を見ると、輝線の中心位置X
0 において輝度の最大値を示し、輝線がある程度の幅を
有している。
(b)には、輝度とZ軸出力の関係が示されている。同
図(a)において、曲線Sa は図14の曲線Sに同じで
ある。曲線Sb およびSc において、位置X0 における
輝度Ib ,Ic は曲線Sa の輝度Ia よりも大きく、I
a <Ib <Ic の関係があり、曲線Sb の輝線幅は曲線
Sa のそれよりも太く、曲線Sc の輝線幅はさらに太く
なって、いわゆるハレーションを起こしている。
形の繰り返し周波数によっても大きく影響されることを
示している。その縦軸は輝度Iを、横軸はZ軸出力の値
をとり、曲線Da は波形の繰り返し周波数が低い場合
を、曲線Db は波形の繰り返し周波数が高い場合を示し
ている。
してZa を印加したとき、その波形は輝度Ia で表示さ
れている。繰り返し周波数が高い波形でZ軸出力として
ZbあるいはZc を印加したとき、その波形は輝度Ib
あるいはIc で表示がなされる。Z軸出力Za ,Zb ,
Zc は近似の値であり、Zb <Za <Zc であるにもか
かわらず、その輝度Ia ,Ib ,Ic はIa <Ib <I
c となり、その値の差も大きなものとなっている。繰り
返し周波数によって大きな輝度の差異を生ずる。
直接目視するやり方では、繰り返し周波数の低い波形は
暗くなり観測が困難となる。それを解決するには電子ビ
ームの加速電圧を上げて蛍光体を強く叩く方法がある
が、高圧を要する、偏向感度が下がる、および蛍光体の
焼き付きを生ずるという問題があった。すなわち、電子
ビームの制御だけでは、一定の輝度を得るのには不十分
であった。
14に示したCCDセンサとの組合せで高輝度化する方
法がとられている。しかし、図15で説明したように、
繰り返し周波数によって、表示される波形の輝度が大き
く変動するために、表示される波形の輝線幅も大きく変
動し、ときにはハレーションを生じてしまうという解決
されなければならない課題が残されていた。
は、一定の輝度を得るのには不十分であるという認識に
立って、陰極線管の管面上には波形を読み取るCCDセ
ンサを設け、そのCCD出力をビデオ回路において処理
してビデオ信号を得る。表示波形の輝度を指示する輝度
指示信号を受けたCPUは、陰極線管の電子ビーム電流
値を決定してZ軸回路に印加し電子ビーム電流を流す。
CPUは同時にビデオ信号の利得値も決定して自動利得
制御補正指示信号を出力する。
動利得制御回路は、CPUからの自動利得制御補正指示
信号にもとづいてビデオ信号に対する自動利得制御を行
う。陰極線管の電子ビーム値を最適に決定して、管面上
に所定値に近い輝度を得る第1次補正をし、さらに、自
動利得制御で、より所定値に近い振幅のビデオ信号を得
る第2次補正をしている。つまり、二重に補正をし高い
精度で輝度の安定化を計っている。
が小さいとき)には大きな利得で増幅し、ビデオ信号が
大きいとき(輝度が大きいとき)には小さな利得で増幅
し、増幅されたビデオ信号の振幅を輝度指示信号にもと
づいた一定値に近づくように制御する。これがAD変換
され、表示されるから、表示された波形の輝度は、その
繰り返し周波数や掃引速度を決める掃引レンジにかかわ
らず、一定値に近づく。
掃引レンジによって表示される輝度が大きく左右され易
いから、この繰り返し周波数と掃引レンジ情報も考慮し
て電子ビーム電流値と自動利得制御補正とを決定するこ
とができるようにもしている。これにより、表示される
波形輝度は、より一層、一定値に近づく。
回路構成図が示されている。ここで図13に示した構成
要素に対応するものについては同じ記号を付した。
る。そのカソードにはZ軸回路8が接続され、CPU
(中央処理ユニット)4からの指示に従った輝度を発生
するように電子ビーム電流を制御している。観測者は、
可変抵抗器、あるいはポテンショメータである輝度指示
器2を操作して所望の輝度を輝度指示信号21としてC
PU4に入力している。この輝度指示信号21にもとづ
いて、CPU4は輝度指示をZ軸回路8に出している。
1があり、管面上の波形をこれで読みとる。そのCCD
出力28はビデオ回路12において処理され、ビデオ信
号29となる。このビデオ信号29は、自動利得制御回
路13で増幅される。この自動利得制御回路13には、
CPU4から輝度指示信号21にもとづく自動利得制御
補正信号27が印加されている。自動利得制御回路13
においては、大きな振幅のビデオ信号29に対しては小
さな利得で増幅し、小さな振幅のビデオ信号29に対し
ては大きな利得で増幅して、増幅されたビデオ信号30
を得る。この増幅されたビデオ信号30はAD変換器1
4でAD変換され、表示部19において、ビデオ表示さ
れる。
Z軸回路8の出力と、同図(b)には輝度指示信号21
に対する自動利得制御回路13の利得の関係が示されて
いる。
なるに従って、Z軸回路8の出力であるZ軸出力(電子
ビームの電流値)Zは増大するが、自動利得制御回路1
3の利得Aは、輝度指示値B1 迄は増大して利得Amax
を示し、それ以上は輝度指示値Bmax になっても増大は
せず利得Amax のままである。輝度指示値B1 を越えた
後は利得Aが一定値となるようにしているのは、たとえ
ば、輝度指示値がBmax に近い値であり、観測波形の繰
り返し周波数が低いときには利得Aが大きくなり過ぎ、
ノイズまでも増幅してしまうことを防止するためであ
る。繰り返し周波数の低い波形の観測時に、ノイズまで
も過度に増幅せずに適当な明るさで波形を観測すること
ができる。
示す特性図が示されている。同図(a)はビデオ信号2
9における波形を表す輝線の中心位置X0 の輝度I1 が
大きい場合を、同図(b)はビデオ信号29における波
形を表す輝線の中心位置X0の輝度I2 が小さい場合を
示している。
信号29が自動利得制御回路13で増幅されたとき、増
幅されたビデオ信号30の輝度は(a)および(b)の
双方の場合にI0 となる。大きな振幅を示す輝度I1 に
対しては、利得A1 =I0 /I1 (図3(a)の場
合)、小さな振幅を示す輝度I2 に対しては、利得A2
=I0 /I2 (図3(b)の場合)となる利得Aを示
す。このようにして増幅されたビデオ信号30の輝度I
は一定のI0 になる。
るビデオ信号29と増幅されたビデオ信号30の輝度I
の関係を示している。観測波形の繰り返し周波数が低い
場合のビデオ信号29−1と、繰り返し周波数が高い場
合のビデオ信号29−2である。
点P2(Z2 ,I2 )がある。Z1,Z2 はそれぞれの
Z軸出力を、I1 ,I2 はそれぞれの輝度(ビデオ信号
の振幅)を表している。このような点P1,P2のビデ
オ信号29−1,29−2が自動利得制御回路13で増
幅されると、増幅されたビデオ信号30上の点P3,P
4に示す関係になり、Z軸出力はそれぞれZ1 ,Z2 の
ままであるが、輝度はI3 ,I4 になって、その輝度の
差はほとんどなくなる。すなわち、電子ビームの制御に
よる第1次補正により点P1,P2をCCDセンサ12
とビデオ回路12経由で得て、ビデオ信号の振幅を自動
利得制御回路13で自動利得制御する第2次補正により
輝度差のほとんどない点P3,P4を得ている。
る。ここで図1に示した構成要素に対応するものについ
ては同じ記号を付した。
る。そのカソードにはZ軸回路8が接続され、CPU
(中央処理ユニット)4からの指示に従った輝度を発生
するように電子ビーム電流を制御している。観測者は、
可変抵抗器、あるいはポテンショメータである輝度指示
器2およびオシロスコープの時間軸である掃引速度を指
示する掃引レンジ指示器3を操作して所望の輝度を輝度
指示信号21として、また所望の掃引速度を掃引レンジ
指示信号22として、CPU4に入力している。
ト発生器7に印加されゲート信号24を発生する。この
ゲート発生器7は、オシロスコープの掃引用のこぎり波
を発生するためのゲート発生器である。したがって、多
くの場合において、トリガ信号の繰り返し周波数は観測
波形の繰り返し周波数に一致しており、ゲート信号24
の期間(繰り返し周期)は観測波形の期間(繰り返し周
期)に一致している。
めた間隔でリセット信号25を受けており、ゲート信号
24の数をカウント開始し、次のリセット信号25を受
ける直前のカウント値26をCPU4に送る。この輝度
指示信号21、掃引レンジ指示信号22およびカウント
値26にもとづいて、CPU4は輝度指示をZ軸回路8
に出している。
1があり、管面上の波形をこれで読みとる。そのCCD
出力28はビデオ回路12において処理され、ビデオ信
号29となる。このビデオ信号29は、自動利得制御回
路13で増幅される。この自動利得制御回路13には、
CPU4から輝度指示信号21、掃引レンジ指示信号2
2およびカウント値26にもとづく自動利得制御補正信
号27が印加されている。
振幅のビデオ信号29に対しては小さな利得で増幅し、
小さな振幅のビデオ信号29に対しては大きな利得で増
幅して、増幅されたビデオ信号30を得る。この増幅さ
れたビデオ信号30はAD変換器14でAD変換され、
表示部19において、ビデオ表示される。
6の値Cに対する自動利得制御回路13の利得Aおよび
Z軸出力Zの関係が示されている。カウント値26がC
1 であるときに、利得A1 が設定されZ軸出力Z1 が出
力される。カウント値Cがゼロに近い値であるときに利
得Amax およびZ軸出力Zmax を示している。最大のカ
ウント値Cmax のときに最小の利得Amin および最小の
Z軸出力Zmin を示している。
定動作の流れが示されている。動作を開始すると、掃引
レンジ指示器3および輝度指示器2からの掃引レンジ指
示信号22および輝度指示信号21の入力を確認する
(S1,S2)。ともに指示があったことを確認すると
(S3Y)、リセット信号25を出力する間隔、すなわ
ち、カウンタの計数時間を設定して初期設定を終了する
(S4)。
れが示されている。図7に示した初期設定が終ると、カ
ウンタ5からのカウント値26の入力を所定の時間待っ
て、その値を読む(S11)。そこでリセット信号25
が出されてカウンタ5はリセットされる(S12)。カ
ウント値Cがゼロの場合には(S13Y)、観測される
べき入力信号がなかったと判断される(S14)。カウ
ント値Cがゼロでなかった場合には(S13N)、Z軸
出力の値Zを図6(b)から算出し(S15)、Z軸回
路8から陰極線管10に対して出力される(S16)。
れ(S17)、利得値が設定される(S18)。ここ
で、ステップ13において、カウント値Cがゼロではな
いが、ゼロに近い値であったときは利得Aは図6(a)
のようにAmax を設定する。しかし、ステップ13にお
いて、カウント値Cがゼロと判断されたときには(S1
3Y)、入力信号はないのであるからこのときには利得
AをAmax とせずにAmin あるいはそれよりも小さな値
に設定して、ノイズの発生を抑制するようにしてもよ
い。
る。ここで図5に示した構成要素に対応するものについ
ては同じ記号を付した。
る。そのカソードにはZ軸回路8が接続され、CPU
(中央処理ユニット)4からの指示に従った輝度を発生
するように電子ビーム電流を制御している。観測者は、
可変抵抗器、あるいはポテンショメータである輝度指示
器2およびオシロスコープの時間軸である掃引速度を指
示する掃引レンジ指示器3を操作して所望の輝度を輝度
指示信号21として、また所望の掃引速度を掃引レンジ
指示信号22として、CPU4に入力している。
ト発生器7に印加されゲート信号24を発生する。この
ゲート発生器7は、オシロスコープの掃引用のこぎり波
を発生するためのゲート発生器である。このゲート信号
が1個発生される毎に、図示されてはいない掃引回路で
は、ゲート信号24の時間幅の掃引用のこぎり波(掃引
信号)を1個発生し、1回掃引して波形表示する。した
がって、多くの場合において、トリガ信号の繰り返し周
波数は観測波形の繰り返し周波数に一致している。
め定めた間隔でリセット信号25を受けており、ゲート
信号24の数に応じて出力レベルアップを開始し、次の
リセット信号25を受ける直前のカウント値26をCP
U4に送る。この輝度指示信号21、掃引レンジ指示信
号22およびカウント値26にもとづいて、CPU4は
輝度指示をZ軸回路8に出している。
1があり、管面上の波形をこれで読みとる。そのCCD
出力28はビデオ回路12において処理され、ビデオ信
号29となる。このビデオ信号29は、自動利得制御回
路13で増幅される。この自動利得制御回路13には、
CPU4から輝度指示信号21、掃引レンジ指示信号2
2およびカウント値26にもとづく自動利得制御補正信
号27が印加されている。
振幅のビデオ信号29に対しては小さな利得で増幅し、
小さな振幅のビデオ信号29に対しては大きな利得で増
幅して、増幅されたビデオ信号30を得る。この増幅さ
れたビデオ信号30はAD変換器14でAD変換され、
表示部19において、ビデオ表示される。
されている。ここでゲート信号24を受ける毎に1段の
階段を進めて階段波49を階段波発生器41が発生す
る。この階段波49はリセット・スイッチ42により、
リセット信号25のタイミングでリセットされる。リセ
ットの直前の階段波49の値はAD変換器43でAD変
換され、周波数値31としてCPU4に送出される。
の動作を示すタイムチャートが示されている。図11は
ゲート信号24の繰り返し周波数の低い場合が図12は
ゲート信号24の繰り返し周波数の高い場合が示されて
いる。(a)のゲート信号24が1個印加される毎に、
(b)の階段波49は1段階段を進める。この階段は、
(c)のリセット信号25が印加されることによりリセ
ットされる。そのリセット直前の階段波49の振幅VC
の値はAD変換器43でAD変換され、カウント値26
としてCPU4に送出される。ここで、カウント値26
はゲート信号24の周波数を正確に表しているものでは
ない。ゲート信号24の周波数値にたとえば、比例関係
(あるいは対数関係)のある数値を表すものであればよ
い。
よるならば、オシロスコープを使用する場合に、観測波
形の繰り返し周波数や掃引レンジの変動にもかかわら
ず、陰極線管のビーム電流を制御する第1次補正と、ビ
デオ信号の振幅を制御する第2次補正により、いつも高
い精度で一定にした輝度により測定することが可能にな
った。
波形表示の際の輝度を決定する場合の条件に、観測波形
の繰り返し周波数の要素をも取り入れるようにしたか
ら、より一層、一定の輝度で波形観測することができる
ようになった。したがって、本発明の効果は極めて大き
い。
利得制御を示す特性図である。
の動作を示す特性図である。
特性を示す図である。
性図である。
である。
る。
回路構成図である。
波数が低い場合の波形図である。
波数が高い場合の波形図である。
す概念図である。
性図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 観測すべき波形を電子ビームによって蛍
光面(9)に描くための陰極線管(10)と、 前記電子ビームを得るためのZ軸出力を前記陰極線管
(10)に印加するZ軸回路(8)と、 輝度指示信号(21)を受けて、それに対応する前記電
子ビームを得るためのZ軸出力の値を前記Z軸回路
(8)に印加し、同時に、自動利得制御補正指示信号
(27)を出力するためのCPU手段(4)と、 前記蛍光面(9)に描かれた波形を読み取るためのセン
サ手段(11)と、 前記センサ手段(11)が読み取った信号(28)を処
理してビデオ信号(29)を得るためのビデオ回路(1
2)と、 前記自動利得制御補正指示信号(27)の指示により、
前記ビデオ信号(29)の振幅が所定値になるように利
得を制御して増幅されたビデオ信号(30)を得るため
の自動利得制御回路(13)と、 前記増幅されたビデオ信号(30)の振幅に応じた輝度
で波形を表示するための表示手段(14,19)とを含
むオシロスコープ輝度制御装置。 - 【請求項2】 前記CPU手段(4)が、 前記輝度指示信号(21)の値が所定値(B1 )を越え
た場合には、一定の利得(Amax )を指示する自動利得
制御補正指示信号(27)を出力するように動作する請
求項1のオシロスコープ輝度制御装置。 - 【請求項3】 観測すべき波形を電子ビームによって蛍
光面(9)に描くための陰極線管(10)と、 前記電子ビームを得るためのZ軸出力を前記陰極線管
(10)に印加するZ軸回路(8)と、 輝度指示信号(21),掃引速度を指示する掃引レンジ
指示信号(22)および前記観測すべき波形の繰り返し
周波数に対応したカウント値(26)を受けて、それら
に対応する前記電子ビームを得るためのZ軸出力の値を
前記Z軸回路(8)に印加し、同時に、自動利得制御補
正指示信号(27)および前記カウント値(26)を得
るためのリセット信号(25)を出力するためのCPU
手段(4)と、 前記蛍光面(9)に描かれた波形を読み取るためのセン
サ手段(11)と、 前記センサ手段(11)が読み取った信号(28)を処
理してビデオ信号(29)を得るためのビデオ回路(1
2)と、 前記自動利得制御補正指示信号(27)の指示により、
前記ビデオ信号(29)の振幅が所定値になるように利
得を制御して増幅されたビデオ信号(30)を得るため
の自動利得制御回路(13)と、 前記増幅されたビデオ信号(30)の振幅に応じた輝度
で波形を表示するための表示手段(14,19)とを含
むオシロスコープ輝度制御装置。 - 【請求項4】 前記観測すべき波形の期間を表すゲート
信号(24)の数を前記リセット信号(25)を受ける
までカウントして前記カウント値(26)として出力す
るためのカウンタ(5)を含んでいる請求項3のオシロ
スコープ輝度制御装置。 - 【請求項5】 前記観測すべき波形の期間を表すゲート
信号(24)を受ける毎に階段を進めて、前記リセット
信号(25)を受けた時の階段の高さ(VC)に応じた
値を前記カウント値(26)として出力するためのゲー
ト信号(24)の周波数を測定する周波数測定手段
(6)を含んでいる請求項3のオシロスコープ輝度制御
装置。 - 【請求項6】 前記CPU手段(4)が、 前記カウント値(26)としてゼロを受けたときに、最
小の利得を指示する自動利得制御補正指示信号(27)
を出力する(S14,S18)ように動作する請求項3
のオシロスコープ輝度制御装置。 - 【請求項7】 前記周波数測定手段(6)が、 前記ゲート信号(24)を受ける毎に進む階段波(4
9)を出力する階段波発生器(41)と、 前記リセット信号(25)を受けたときに前記階段波
(49)をリセットするためのリセット手段(42)
と、 前記リセット信号(25)を受けたときの前記階段波
(49)の振幅(VC )をAD変換して前記カウント値
(26)を得るAD変換器(43)とを含んでいる請求
項5のオシロスコープ輝度制御装置。
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JPH11271362A JPH11271362A (ja) | 1999-10-08 |
JP3407649B2 true JP3407649B2 (ja) | 2003-05-19 |
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