JPS6020927B2 - 可変減衰装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変減衰装置、特に減衰比を等比関係でステッ
プ状に切換え得る高入力インピーダンスの可変減衰装置
に関する。

オシロスコープ等の入力段に使用する可変減衰装置にお
いて負荷効果の影響を小さくするため入力信号源に対し
て入力インピーダンスが大きく、又使用上その減衰比は
一定比で例えば１：１、１０：１、１００：１の如くス
テップ状に選択できることが望ましい。

これらを満足させるためには、順次一定比で抵抗が増大
した幾くかの高抵抗器と周波数応答補償用コンデンサと
が必要となり、その最大減衰比時における抵抗器の最大
抵抗は非常に高いものとなる。しかし、一般に高抵抗の
抵抗器はＮｉ−Ｃｒ系等の金属薄膜にらせん条の切条を
行なって製造され、抵抗が大きくなるほど切条が多くな
るため抵抗器に並列な浮遊容量が多くなり、その影響で
高周波特性が悪化し、又安定した高抵抗の抵抗器の実現
には限界がある。

又、非常に高抵抗の抵抗器を用いる代わりに、少なくと
も３個の適当な抵抗器から成るＴ字型回路を用いること
で導入カインピーダンスを有し、且つ高広帯域周波数で
使用できる。この可変減衰袋直は非常に小さい入力容量
及び一定の出力インピーダンスを有する。更に抵抗及び
容量素子を基本的減衰装置へ付加し、入力側時定数及び
出力での減衰比を標準化することができる。又斯る減衰
袋贋を個別部品又はハイブリッドの形で実現することが
できる。従って、本発明の目的は、高入力インピーダン
ス、且つ広帯域周波数用の可変減衰装置を提供すること
である。

本発明の他の目的はＮ個の分岐回路を有しＮ個の分圧比
が得られる可変減衰装置を提供することである。本発明
の追加的目的は、すべての減衰位贋で出力インピーダン
スが一定である複数の分岐回路を有する可変減衰装贋を
提供することである。

本発明の他の目的及び利点については、添付図を参照し
て述べる以下の詳細な説明より明らかとなろう。第１図
に示すように、一般的な可変減衰装置の構成は夫々イン
ピーダンス素子を有する複数の分岐回路（以下単にスポ
ークという）１乃至５を含む。

ここでスポーク５はスポーク列の５番目であるが、その
スポークの数は２乃至Ｎの所望の数迄増加することがで
きる。夫々のスポークは斯るスポーク１乃至５へ夫々接
続された双役スイッチ１７乃至２１を介して入力端子１
５又は接地端子へ接続される。斯るスイッチ１７乃至２
１により、これらのスポーク１乃至５のうち１個だけが
常に入力端子１５へ接続され、残りのスポークは共通接
地端子へ援線される。このようなスイッチの切換には種
々の電子−機械的及び電子的スイッチが利用でき、又斯
る技術については当業者にとって周知であるので説明を
省略する。出力端子２３は出力接続点１３へ共通接続さ
れる。第１図に示す如く、スイッチ１７を入力端子１５
へ接続し、スイッチ１８乃至２１を接地端子は接続して
、分圧器を構成する。

故に、インピーダンス素子７は入出力端子１５及２３間
の直列信号経路となり、インピーダンス素子８乃至１１
の並列回路は信号分岐経路となる。同様に、スイッチ１
８を介してスポーク２を入力端子１５へ接続して直列信
号経路とし、残りのスポーク１，３，４及び５を接地端
子へ接続し信号分岐経路とすることもできる。又、スポ
ーク３，４或は５を入力端子１５へ接続して直列信号経
路とし、残りのすべてのスポークを接地端子へ接続して
信号分岐経路とすることもできる。上述したすべての接
続状態において、直列信号経路のインピーダンス及び信
号分岐経路のインピーダンスの和で信号分岐経路のイン
ピーダンスを除することにより分圧比が偽られるという
ことは周知である。従って、この減衰装置の伝達関数は
以下の式で示される。ここで、ｊは直列信号経路とされ
るスポークの番号を意味し自然数０乃至Ｎ−１の値を取
り得る。

記号Ｋは減衰係数を表わし、入力端子１５へ連続的に接
続されるスポーク１乃至５の減衰係数の増加につれて、
夫々の減衰比が増加することが■式より判る。この可変
減衰装置の出力インピーダンスはすべての減衰装燈（或
いは接続状態）で一定値に維持され、以下の式で示され
る。第２図は３個のスポークを有する可変減衰装置の回
路図である。

ここで、インピーダンス素子は抵抗３０，３１及び３２
であり、斯る抵抗に夫々コンデンサ３５，３６及び３７
を夫々並列に接続することにより周波数特性を補償した
分圧器となる。等式■でＫ＝１０とすると、ＤＣ利得０
．９、０．０９ ０．００９（夫々１．１１：１、１１
．１：１及び１１１：夕１の減衰比に対応）が得られる
。又、出力インピーダンスは等式■によって決まり、ス
イッチ１７乃至１９によって選択されるような夫々の減
衰比においてコンデンサＣｏ＝１．１１Ｃによって並列
接続された抵抗戊ｏ＝０．駅となることが判る。周波数
０特性を補償するには、夫々のスポークについて抵抗Ｒ
及びコンデソサＣの積が同じでなければならない。従っ
て、夫々のスポークについて、抵抗値がＫ倍されると共
に、コンデンサの容量値はＫで除される。大きな減衰比
を選択するにつれて、入タカインピーダンスは増大する
。しかし接続点４０及び４１から接地端子へ適当な抵抗
及び容量素子を接続することによって、入力インピーダ
ンスを一定の抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成るインピー
ダンスに標準化することができる。例えばスイッ０チ１
８及び１９が接地端子へ接続される時には、斯る抵抗及
び容量素子は減衰器に何ら影響を及ぼさないが、スイッ
チ１８又は１９のどちらかが入力端子１５へ接続される
と、上述の抵抗及びコンデンサによる接地端子への分岐
経路が入力端子Ｉ５に接続され、すべての減衰位置に於
て入力信号源に対し同一の負梅を与える。但し、このよ
うな付加的構成素子（付加インピーダンス素子）は分圧
比に対して何ら影響を及ぼさない。第３図は２：１及び
５：１の減衰比を有する可変減衰装置の特殊な実施例を
示す。

２０００の抵抗５０及び５０００の抵抗５２の一端は出
力端子５４へ共通接続される。

そね他端は夫々スイッチ５６及び５８へ接続される。故
にスイッチ５６及び６８は入力端子６０又は接地端子の
どちらかに接続される。図示の如く、スイッチ５６を入
力端子６０へ接続し、スイッチ５８を接地様子へ接続す
る。更に、＄３．３０の抵抗値を有する固定分岐抵抗６
２を出力端子５４及び接地端子間に接続する。このよう
な礎成に於て、抵抗５２及び６２の並列合成抵抗値は２
０００であるので、２：１の分圧比が得られる。逆にス
イッチ５８を入力端子６０へ接続し、スイッチ５６を接
地端へ接続すると、抵抗５０及び６２は互いに並列で、
その合成低抗は１２５０となり、５：１の分圧比が得ら
れる。この特殊な実施例は１９７６王１０月２９日に出
願され本出願人に譲渡された米国特許出願第７３６９２
計号明細書に開示された「プログラム可能な減衰装置」
に用いられている。斯る明細書に開示された「プログラ
ム可能な減衰装置」の実施例に於ては、スイッチ５６及
び５８として電界効果トランジスタを用いている。第４
図は第２図に関連して上述した３個のスポーク構成の特
殊な実施例を示す。

スポーク１乃至３、入力端子１５及びスイッチ１７乃至
１９は前述の通りである。図示の如く減衰装置の出力は
電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴという）７０のゲー
トへ接続されている。このＦＥＴのゲート・ソース間容
量をコンデンサ７２で表わし、この減衰装置の説明に於
てはそのコンデンサは４ｐＦの容量を有するものとする
。スポーク１はＩＭＯ及び１のＦの値を夫々有する抵抗
３０及びコンデンサ３５を含む。スポーク２は皿ＭＯ及
びｌｐＦの値を夫々有する抵抗３１及びコンデンサ３６
を含む。スポーク３は実現可能な抵抗及びコンデンサを
使用し得るよう変更されたＴ字形構成であり、この構成
により、非常に高に抵抗を有する抵抗器を使用すること
なく、所望の高入力インピーダンスを有し且つ減衰比が
等比関係でステップ状に選択できる可変減衰装置を得る
ことができる。このＴ字形回路はｌｐＦのコンデンサ７
８及び８０が夫々並列接続されれた皿け○の抵抗７４，
７６及び接地端へ接続された８ｐＦのコンデンサ８４が
並列接続された１．２８ＭＱの抵抗８２を含み、これら
のコンデンサの接続により各ステップの入力側の時定数
を一定にすることができる。表−１は第４図の減衰菱直
に於て公称減衰比を１：１、１０：１及び１００：１に
設定した時の減衰特性を示す。表−Ｉ第２及び第４図の
場合、設定した公称減衰比は相対的なものであるので、
出力端に接続した増中器回路又は表示装置が正確な信号
振中を示すように校正すべきである。

上述したすべての減衰装置の構成に於て、減衰装置を構
成する抵抗の接地端への浮遊容量については考慮しない
。しかしこの浮遊容量はほゞ無視し得る値である。更に
、すべてのスポークは閉状態のスイッチを介して接続さ
れ回路を切り離さないので、従釆の減衰装置に見られる
開状態のスイッチ両端間の浮遊容量による悪影響が本発
明の如き構成の減衰装置には表われない。上記説明より
明らかな如く本発明による可変減衰装置によれば第１、
第２及び第３信号路の有するインピーダンス素子のうち
最大インピーダンスを有するインピーダンス素子を少な
くとも直列接続された２個の高抵抗器と、この２個の抵
抗器の接続点及び基準電位間に接続された分路抵抗器と
で構成することによって、実現可能な高抵抗を有する抵
抗器を用いて所望の高入力インピーダンスを形成するこ
とができ、更に、所望の高入力インピーダンスを形成す
るに必要な抵抗器の抵抗を低くすることができるので浮
遊容量の影響を少なくし広帯域で使用できる。

又実現可能な範囲の容量を有するコンデンサを抵抗器に
並列援続して入力側の時定数を一定にすることができる
。又従来の減衰装置に於て問題となった開状態のスイッ
チ両端間の浮遊容量による影響が排除できる等の種々の
顕著な効果が得られる。上記説明は本発明の好適な実施
例についてのみ行なったが、本発明の要旨を逸脱するこ
となく種々の変更、変形を成し得ることが当業者には明
らかであるので、本発明は前記した特許請求の範囲にの
み限定されるべきものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一般的な可変減衰菱贋の構成図、
第２図は抵抗及び容量素子を有する本発明による基本的
な可変減衰装置の回路図、第３図は２：１及び５：１の
減衰比を有する本発明による可変減衰装置の特殊な実施
例の回路図、第４図は１：１、１０：１及び１００：１
の１０進型公称減衰比を有する本発明による可変減衰装
置の特殊な実施例を示す。 図中、１乃至３は第１乃至第３信号路、１５は入力端子
、１７乃至１９は双技スイッチ、２３は出力端子、３０
，３１，７８，８０，８２は高抵抗の抵抗器を示す。 多１図 多２図 多３図 繁り図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 出力端子に一端が共通接続された第１、第２及び第
   ３信号路と、夫々可動接点が上記信号路の各他端に接続
   され、一方の固定接点が入力端子に接続され、他方の固
   定接点が基準電位源に接続され、上記可動接点は上記信
   号路を択一的に上記入力端子に接続し、他の上記信号路
   を上記基準電位源に接続する複数の双投スイツチとを具
   え、上記第１及び第２信号路は夫々上記一端及び上記可
   動接点間に接続された異なる高抵抗の抵抗器を有し、上
   記第３信号路は少なくとも上記一端及び上記可動接点間
   に直列接続された２個の抵抗器と、該２個の抵抗器の接
   続点及び上記基準電位源間に接続された抵抗器を有し、
   等比減衰比を得ることを特徴とする高入力インピーダン
   スの可変減衰装置。