JPS5853865B2 - 多現象オシロスコ−プ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多現象オシロスコープ、特に外部トリガモード
を有するトリガ起動型オシロスコ−７’（７）トリガ信
号観測機能を有するオシロスコープに好適な多現象オシ
ロスコープに関する。

高級オシロスコー１分野にｐいては、付加増幅チャンネ
ルを設けて外部トリガ信号の如き付加信号を観測するこ
とは、「トリガビュー」と呼ばれ一般的になって来てい
る（例えば本件出願人に譲渡されている米国特許第３７
９５８３４号公報参照）。

一般に外部トリガ信号の一部をトリガ前置増幅器又はト
リガ比較器段からサンプリングし、所望レベルに増幅し
て、垂直表示モードスイッチを介してこの外部トリガ信
号を垂直偏向増幅器に供給する。

オシロスコープの垂直及び水平回路は相互に物理的に離
れているので、トリガ観測信号路は不可避的に通常の垂
直増幅器チャンネルよりも物理的に長くなる。

トリガ観測信号のみを表示観測する場合には、このこと
は特段問題とはならないが１通常の垂直チャンネルで処
理された他の信号と同時に時分割表示したいときは問題
となる。

その理由は、トリガ観測信号の信号路が長くなると、ト
リガ観測信号が通常の垂直信号に対して例えば約４ ｎ
ｓ遅延することとなるからである。

例えば掃引速度が１目盛当り２ｎＳ の如き高速の場合
には、この４ ｎｓ の遅延は完全な２目盛の遅延とな
り、これら信号の時間的な比較を無意味にしてし１う。

上述した問題に対する従来の解決策は、いずれも不充分
ないし他の新しい問題を生じた。

例えば。トリガ観測増幅器チャンネルを通常の垂直チャ
ンネルと同一の物理的・電気的配置に設計することは不
必要に高価となり、本来不要な部品を必要として限られ
た回路基板面を占有することとなった。

そこで１通常の垂直増幅器の遅延を長くシトリガ観測チ
ャンネルの遅延と一致させることが提案されたが、この
解決策は全体を大型となし、特に通常垂直増幅器がマツ
チした２個のチャンネルから成る場合にこの問題は顕著
となった。

更に１通常垂直増幅チャンネルの遅延を大きくすること
は。

それに伴って電気的な問題を引き起こした。

代案として、トリガ観測表示の場合に掃引の開始時間を
遅延させると、ジッタ等のタイミング及びトリガ上の問
題を生じる。

「トリガビュー」の概念は１本来オシロスコープの使用
者に便利な補助的機能を与えることであって、この解決
にあたって他の信号処理回路又はオシロスコープの動作
機能を犠牲にした機器設計をするものであってはならな
い。

本発明によると、オシロスコープの通常垂直信号に対す
るトリガ観測信号の見掛は上の遅延を、トリガ観測表示
のみを水平方向に移動することによりゼロとなし、他の
通常垂直表示と一致せしめる。

この為に、トリガ観測信号が表示されるときのみ掃引鋸
歯状波出力増幅器内に予定のオフセット電流を流し込む
。

本発明の好適一実施例にかいては、掃引速度切換スイッ
チと連動して複数のオフセット電流設定抵抗器を設け１
例えば１目盛当り２００ ｎｓ又はそれより速く、信号
遅延時間が無視し得なくなる場合には、各掃引速度に応
じた必要なオフセット電流を供給する。

とのトリガ観測信号を通常垂直信号に対してゼロ遅延と
するのに必要なオフセットを生じさせる為のロジック回
路を使用する。

このゼロ遅延は完全な２チヤンネル、２掃引オシロスコ
ープの場合にも適用できる。

この場合には。トリガ観測チャンネルは、チャンネル１
．チャンネル２又はＡＤＤ（加算）モードを含む数種の
垂直表示モードのいずれにおいてもＡ又はＢ掃引により
選択的に表示できる。

従って１本発明の目的はオシロスコープのすべての掃引
速度に卦いてトリガ観測増幅及び通常垂直増幅チャンネ
ル間の見掛は上のタイミングが完全に一致しているオシ
ロスコープを提供することである。

本発明の他の目的は、遅延した表示信号の表示位置を非
遅延位置１で水平方向に移動することにより遅延を排除
したゼロ遅延トリガ観測回路な提供することである。

本発明の更に他の目的は、２現象、２掃引オシロスコー
プにも適用できるゼロ遅延トリガ観測回路を提供するこ
とである。

本発明の付加目的は、オシロスコープの回路及び動作機
能を犠牲にすることのない簡単且つ安価なトリガ観測機
能を有するオシロスコープを提供することである。

本発明の他の目的及び作用効果については、添付図面を
参照して行なう以下の詳細な説明を読めば当業者には充
分理解できるであろう。

第１図は１本発明によるオシロスコープの一実施例のブ
ロック図である。

尚、第１図は２現象２掃引（２時間軸）オシロスコープ
の例を示すが。

本発明は単一現象のオシロスコープであってもよいこと
言う迄もない。

入力信号はチャンネル１（ＣＨｌ ）又はチャンネル２
（ＣＨ２）の垂直入力端子１０．１２に印加してもよい
。

入力回路１４又は１６は正確な減衰度の減衰器及び入力
結合回路（ＡＣ，ＤＣ又は接地等）を有し、それからの
出力信号は垂直前置増幅器１８又は２０によりブツシュ
・プル即ち差動信号に変換される。

前置増幅器１８．２０は一般に利得切換回路を含み。

複数の垂直偏向感度を得る。

垂直モード選択兼マルチプレクサ２２は表示観測動作モ
ードを確立し。

表示されるチャンネルを選択する。

この垂直信号を、内部トリガモードの場合に垂直信号を
所定量遅延させることにより掃引の起動にタイミングを
合わせる為の遅延線２４を通すことにより１表示情報の
１部分を見逃さないようにする。

この信号は垂直偏向増幅器２６により最終増幅を受けて
ＣＲＴ（陰極線管）３０の垂直偏向板に供給される。

代表的な掃引回路は、内部、外部信号源又は電源周波数
でトリガされるが、この説明にかいてはトリガ観測モー
ド時には外部トリガであるので。

外部トリガ状態であると仮定する。

外部トリガ石号は入力端子４０及び信号源・結合スイッ
チ４２を介してトリガ前置増幅器４４へ供給される。

般に、トリガ前置増幅器４４は比較器であって、トリガ
信号が予定の基準レベルを越すとき掃引のトリガパルス
を発生する。

トリガ信号の一部をサンプリングしてトリガ観測増幅器
４６に供給してそこで所望レベルに増幅される。

トリガ観測増幅器４６の出力はケーブル４８を介して垂
直モード選択兼マルチプレクサ２２に入力され、そこで
選択されて表示される。

トリガ前置増幅器４４から掃引トリガを受けると、Ａ掃
引ゲート回路５０がゲート信号を発生してＡ掃引発生器
５２をオンとなしＡ掃引鋸歯状波信号を発生する。

この鋸歯状波信号はＡ掃引増幅器５４で増幅され掃引モ
ード選択回路５６に入力される。

Ａ掃引発生器５２からのＡ掃引鋸歯状波信号はまた遅延
トリガ比較器６０にも入力され。

そこで選択可能な正確な基準レベルと比較されＡ掃引の
開始後正確な遅延時間を卦いてＢ掃引トリガパルスを発
生する。

Ｂ掃引トリガパルスを受けると直ちにＢ掃引ゲート回路
６２はゲート信号を発生しＢ掃引発生器６４をオンとし
てＢ掃引鋸歯状波を発生する。

このＢ掃引鋸歯状波はＢ掃引増幅器６６により増幅され
て掃引モード選択回路５６に入力される。

大部分のオシロスコープでは。掃引ゲート５０及び６２
は双安定マルチバイブレータであり、掃引発生器５２及
び６４はミラー積分器である。

いわゆる遅延掃引モードでは、Ｂ掃引は一般にＡ掃引よ
りも速い掃引速度で動作し、操作者がＡ掃引による表示
波形中の関心ある一部分を選択してＢ掃引によりこの領
域を拡大することができるようにする。

Ａ及びＢ掃引発生器共に複数の選択可能なタイミング回
路を有し、掃引速度を複数の値に選択できるようにして
いる。

掃弓モード選択回路５６はＡ又はＢ掃引信号を選択し水
平偏向増幅器７０によって差動信号に変換すると共に所
望レベルに増幅して水平偏向板７２を直線状に駆動する
。

Ａ及びＢ掃引ゲート信号は表示ロジック制御回路７４に
も入力され、そこで複数の制御信号を発生し垂直及び水
平偏向信号を各種表示モードに整合させる。

制御信号は従来方法により掃引ゲートから得る。

表示論理回路７４は捷たＺ軸増幅器７６にゲート信号を
供給し、ＣＲＴの制御グリッド７８を制御して掃引の帰
線期間中表示をブランキングする。

勿論掃引期間中は表示輝度を増してアンブランキングし
、特に従来の”Ａ ＩＮＴＥＮＢＹ Ｂ”モードでは
Ａ掃引表示中のＢ掃引期間相当部分の輝度を増加する。

次に、本発明によるゼロ遅延トリガ観測の原理につき、
実例をもって説明する。

ここで１００ＭＨ２の周波数（周期Ｉｏｎｓ）の特定の
反復信号がＣＨｌの通常入力端子１０及び外部トリガ入
力端子４０に印加されたと仮定する。

更に、垂直モード選択回路２２はＣＨｌ とトリガ観測
増幅器４６とのＡＬＴ（交互）モードに設定していると
仮定する。

更にまた１選択されたＡ掃引速度は１目盛当り２０ｎｓ
（掃引長が１０目盛のとき１目盛当り２サイクル）であ
り、Ｂ掃引は掃引モード選択回路５６により１目盛当り
２ｎｓであり単に入力信号の２サイクル分のみが表示さ
れるよう選択されていると仮定する。

ケーブル４８により約４ｎｓの遅延がトリガ観測増幅信
号と通常垂直信号との間に生じるので１画情号をＡＬＴ
モードで表示すると１画情号は一致しない、即ちトリガ
観測信号表示は通常垂直信号の右側へ約２目盛移動して
し１う。

そこでトリガ観測表示を水平方向に最適量（上述例では
左方向へ約２目盛）移動することにより希望する信号の
一致、即ちゼロ遅延が得られる。

これは以下のようにして実現する。表示論理回路７４は
更にいずれの掃引が選択されていても、との掃引と一致
してトリガ観測信号の表示用にトリガ観測ゲートを発生
し、とのトリガ観測ゲートを用いてオフセット電流発生
器８０を付活する。

このオフセット電流発生器８０は予定のオフセット電流
をトリガ観測ゲート期間中ニ所定の掃引増幅器５４又は
６６に注入し掃引鋸歯状波電圧をシフ）−Ｊせてトリガ
観測波形全体を水平方向に移動させることにより見掛は
上のトリガ観測信号の遅延をゼロにする。

ゼロ遅延トリガ観測回路の簡単な回路を第２図に示す。

Ａ掃引発生器８８は時点ｔ１ で開始し時点ｔ２で終了
する所定振幅の負方向の鋸歯状波電流を発生する。

この掃引鋸歯状波をペーストランジスタ９０のエミッタ
に供給する。

トリガ観測ゲート発生器９２は前縁及び後縁が夫々ｔ１
及びｔ２ と一致するゲート信号を発生する。

このゲート信号はスイッチ９３に供給され、電流源９４
をトランジスタ９０のエミッタ回路に選択的に接続する
。

トランジスタ９０の出力は水平出力増幅器９６で反転増
幅され出力端子９８に正方向の鋸歯状波を発生する。

トリガ観測ゲート信号がなければ、出力鋸歯状波はその
基線（ベースライン）から増加し第２図中破線で示す如
く増加する。

しかし、電流源９４からトランジスタ９０のエミッタに
電流が注入されると１時点ｔ１ に出力電圧が下方向ヘ
シフトし全体の鋸歯状波が第２図中実線で示す如く移動
する。

時点ｔ２で電流源９４はスイッチ９３によりオフとされ
、その結果出力電圧はその静止基線位置へ復帰して次の
掃引を待ち受ける。

出力鋸歯状電圧がシフトすると、表示波形は左方向へ移
動することとなる。

水平方向への移動量は電流源９４からの電流の大きさに
より決する。

ゼロ遅延トリガ観測回路を２掃引型オシロスコープに応
用した回路図を第３図に示す。

ここでＡ掃引発生器は増幅器１００．帰還タイミングコ
ンデンサ１０２及びＡ掃引速度切換スイッチ１０６Ａ〜
１０６Ｅにより選択される複数のタイミング抵抗器１０
４Ａ〜１０４Ｃより成るミラー積分回路である。

ポテンショメータ１０８は正電源と接地間に接続され可
変タイミング電流をタイミング抵抗器１０４Ａ〜１０４
Ｃに流すが、校正された掃引速度の場合には、抵抗器１
０４Ａ〜１０４Ｃは正電源に接続する。

この人掃引発生器の出力は抵抗器１１０を介してトラン
ジスタ１１２のエミッタに入力される。

同様に、Ｂ掃引発生器は増幅器１２０．帰還タイミング
コンデンサ１２２及びＢ掃引速度切換スイッチ１２６Ａ
〜１２６Ｅで選択できる複数個のタイミング抵抗器１２
４Ａ〜１２４Ｃより成るミラー積分回路である。

抵抗器１２４Ａ〜１２４Ｃの一端は正電源に接続され、
スイッチ１２６Ａ〜１２６Ｃの選択により校正された掃
引速度が選択できる。

Ｂ掃引発生器の出力は抵抗器１３０を介してトランジス
タ１３２のエミッタに入力される。

簡単の為に掃引ゲート発生器は図示していないが。

実際のオシロスコープには、第１図に示す如きゲート発
生器があること言う１でもない。

トランジスタ１１２及び１３２のベースにエネーブル・
ディスニーフル論理信号を供給して掃引モードの選択を
行なう、これら信号は掃引ゲート回路又はスイッチ論理
回路から得てもよい。

トランジスタ１１２及び１３２のコレクタは共に緩衝増
幅器１４０の入力端に接続され１選択された掃引鋸歯状
波をそこへ入力する。

オフセット電流発生器及びトリガ観測ゲート回路網をト
ランジスタ１１２及び１３２のエミッタに接続している
。

抵抗器１４２Ａ及び１４２Ｂは選択し得る予定電流をト
ランジスタ１１２のエミッタに注入し、抵抗器１４４Ａ
及び１４４Ｂは選択し得る予定電流をトランジスタ１３
２のエミッタに注入する。

抵抗器１４２及び１４４は夫々Ａ及びＢ掃引速度切換ス
イッチと連動され、夫々予定のスイッチ位置のみで選択
挿入される。

ダイオード１４６乃至１５２は、トリガ観測モード時の
みにオフセット電流が夫々のトランジスタのエミッタに
確実に注入されるようにする為に設けられている。

所望正負電源間に接続された抵抗器１５４〜１５６及び
ダイオード１５８より成る分圧器は通常ダイオード１４
６及び１５２を逆バイアス状態に維持する。

抵抗器１５４とダイオード１５８との共通接続点に正方
向のトリガ観測ゲート信号が印加されると、ダイオード
１４８及び１５０は逆バイアスされ、ダイオード１４６
及び１５２を順バイアスする。

勿論ダイオード１４６及び１５２の順方向バイアスは前
述した通り、抵抗器１４２又は１４４を回路に挿入する
か否かに依存する。

若しトリガ観測信号の遅延時間が肉眼で識別できない程
に充分低速の掃引速度を選択した場合には１時間軸の補
正は全く不要であるので。

トリガ観測ゲート信号が入力されてもオフセット電流が
発生することはない。

以上を要約すると、ゼロ遅延トリガ観測機能を有するオ
シロスコープを図示し説明した。

即ち、本発明のオシロスコープによると、オシロスコー
プの通常垂直信号に対するトリガ観測信号の見掛は上の
遅延時間は、トリガ観測表示波形を通常垂直信号表示波
形と一致するよう水平方向に移動することによりゼロに
することができる。

それ故に。従来必要であった長い遅延線路を使用する必
要なく小型且つ安価に高精度のタイミング測定が可能に
なるという実用上極めて顕著な効果が達成できる。

尚、上述は本発明の好適実施例のみについて行ったもの
であるが、当業者には本発明の要旨を逸脱することなく
各種変更変形が可能であること明らかである。

例えば、オフセット電流はミラー積分回路のタイミング
回路に注入して掃引開始電圧をシフトサせてもよい。

また上述実施例では、トリガ観測モードの際に、その表
示用掃引鋸歯状波信号の開始と同時に鋸歯状波のＤＣレ
ベルをシフトして表示波形を水平方向へ移動しているが
１通常垂直信号とトリガ観測との表示順序、即ちタイミ
ンクが予め判っている場合には、トリガ観測用掃引鋸歯
状波の発生前に予め所定のレベルシフトを行なうことも
可能である。

更にまた、本発明は外部トリガ信号を通常垂直信号とゼ
ロ遅延時間で表示する場合について説明したが、本発明
は伺ら斯る場合のみに限定するものではなく、時分割で
表示される複数の信号間に波形処理上の物理的又は電気
的理由により遅延時間差がある場合に斯る遅延時間を正
確に一致される一般的な用途に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるオシロスコープの一実施例のブロ
ック図、第２図は本発明の要部原理図、第３図は本発明
の要部の一実施例の回路図を示す。 図中、５２，６４，８８は掃引発生器、８０゜９４は制
御信号発生器、７４．９３は制御手段。 ５４．６６．９６．１４０は掃引増幅器、１０２．１２
２はタイミング回路を構成するコンデンサ、１０４ 、
１２４はタイミング回路を構成する抵抗器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相互に時間差のある第１及び第２信号波形を時間割
   で同時に表示する多現象オシロスコープにかいて、上記
   第２信号波形の表示時の掃引信号の直流レベルを上記第
   １信号波形の表示時の直流レベルに対してシフトする制
   御信号発生手段と、上記直流レベルのシフト量を上記掃
   引信号の掃引速度に応じて制御する制御手段とを具え、
   上記第１及び第２信号波形の時間的に対応する部分を、
   上記掃引信号の掃引速度に無関係に略同一時間軸上に表
   示することを特徴とする多現象オシロスコープ。 ２ 上記多現象オシロスコープは第１及び第２掃引回路
   を有する遅延掃引型であり、上記制御信号発生手段は夫
   々上記第１及び第２掃引回路の掃弓速度に応答する可変
   制御信号を発生する特許請求の範囲第１項記載の多現象
   オシロスコープ。