JPS633268A - 論理アナライザのプロ−ブの入力回路とプロ−ブおよび論理アナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波における論理信号の伝送に対する論理ア
ナライザ（！ｏｇｉｃ　ａｎａｌｙｓｅｒ）のプローブ
の入力回路に関連しており、これは入力端子と出力端子
の間に、高入力インピータンスと１より小さい増幅度を
有する高周波増幅器を具え、この増幅器は出力端子とア
ースの間に低シンピーダンスで出力信号を供給している
。

さらにそれは論理プローブ（ｌｏｇｉｃ　ｐｒｏｂｅ）
とそのような入力回路を備える論理アナライザにも関連
している。

この種の回路は米国特許第４．４９８．０５８号から知
られており、これはオンロスコープのプローブの形成を
意図している低入力容量を有する増幅器を開示している
。このプローブは負荷インピーダンス５０Ωにおいて±
ＩＯＶの電圧ダイナミックレンジで１ナノ秒オーダの立
上り時間を有する電気信号を分析するのに用いられてい
る。高入力インピーダンス（５！、ｌΩ）と低入力容ｆ
ｆ１（０，５ＰＦ）を得るために、入力トランジスタは
電界効果トランジスタである。

そのような入力回路は固定減衰器と低インピーダンス（
５０Ω）同軸接続を伴なう高入力インピーダンスを有す
る高周波増幅器に、溝成上分解できる。

そのような回路は、そのグイナミンクレンジが例えばＴ
ＴＬ論理回路に対して５ｖ、あるいはＥＣＬ論理回路に
対して０．８ｖであるように非常に異なっている標準化
された論理信号を分析するのに余り適していない固定減
衰係数を有している。他方、これらの論理信号、特にε
ＣＬ信号は、直流成分を有し、そして従前の技術による
回路の場合には、そのようなく低周波をまた有する）直
流成分はそのような回路によって伝送されている。しば
しばもっと高い、直流成分上に重畳された小振幅を有す
る論理信号の検出は、検出に対する困難性をひき起し、
これは誤の原因となっている。これらの低周波／直流が
安定でなく、かつ変動、特に温度の変動を受けると言う
事実によってこの問題はもっと重大になる。

従って本発明の目的は、短い立上り時間を降下時間を有
し、かつさまざまな振幅のダイナミンクレンジに対して
制御できるかまたはプログラムされる論理アナライサ°
１言号の伝送を許容する入力回路を提供することである
。

本発明の池の目的は、直流成分上に重畳された論理信号
の検出の精度が増大されるように論理信号の直流成分を
除くことである。

他の目的は、所与のダイナミックレンジに対して、全偏
倚（ｏｖｅｒａｌｌ　ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）　に存在す
る検出しきい１直が正確に決定でき、従って論理信号の
立上り時間と降下時間に対する表示がそれから導けると
言うことである。

従って、冒頭の記事で規定された本発明は、入力回路が
、 回路の入力端子と増幅器の入力回路との間に配列された
容量と、 入力端子と出力端子のこれら２つの端子に生起する各信
号の低周波／直流成分と、導入素子（ｉｎｊｅｃｔｉｏ
ｎ　ｅｌｅｍｅｎｔ）を用いて増幅器の入力端子におけ
る偏差を補償する目的の補償信号を供給する信号の低周
波／直流成分との間の偏差を比較するところの、入力端
子と出力端子の間に並列な補１貫回路、 を具え、 ごの補１賞回路は直置成分を捕［宜するために所与のオ
フセットを受ける直流信号によって制御された入力を有
すること、 を特徴としている。

論理入力信号の正確な分析は入力容量が非常に低い値を
持たなくてはならぬように高入力インピーダンスを有す
る回路によってのみ実現することができる。ＩＧＨ２の
近傍で必要な精度を保証するために、この値はＩＰＦ程
度の籟であり、これは分析すべき論理信号の最大限を表
わしている。これらの周波数に対して、サンプリングは
２Ｇ１１□近くで実行されている。

入力信号の立上り時間と下降時間を決定するために、ア
ナログ対ディジタル変換は２ビット以上で起る。これは
ＧａＡｓ比較器によって実現できる。

通過帯域ＩＧｌ＋２を有する入力回路は約３００Ｐｓに
等しいかあるいはそれより少ない立上り時間を示し、こ
れは接続ケーブルの伝送遅延の問題を生起しよう。この
目的で、本発明は多重ケーブルにおける伝ばん分散を除
ける単一ケーブルに類似な１つの接続を１５号毎に利用
して４）ろ。アナログ対ディジタル変換が論理アナライ
ザそれ自体で実行されている。

これはさらにプローブの容量が接続ケーブルの数より減
少によって減らせると言う利点を持っている。

各高周波増幅器の入力に配列された容量は入力信号の高
周波成分（最大約ｌＧ１１２）を通過させる。

補償回路は入力信号の低周波／直流成分を入力端子で直
接溝いている。同様に、補償回路は出力端子に接続され
、かつまた出力端子でこの信号の低周波／＠直流成分導
いている。補償回路はこれらのタイプの成分を比較し、
かつ補償信号を発生し、これはこれら２つのタイプの成
分間の偏差ができる限り小さいことを保証するように高
周波増幅器の入力端子に導入される。さらに補償回路は
直流オフセット信号が印加てきる入力を有し、それは分
析すべき論理信号の直流成分を補償することを意図して
いる。

このように負帰還ループが得られ、これはその補訂出力
とその入力のｌ　−）を通して高周波増幅器および補償
回路によって形成されている。

この制御ループは安定度を制御し、かつ高周波増幅器の
すべての変動、非線形性および安定度を調節する。直流
安定度は１ｍＶ程度である。

本発明はいろいろなダイナミックレンジを有する論理信
号の分析を許容することをその目的としている。この目
的で、高周波増幅器の出力において、プログラマブルな
態様で減衰制御信号によって制（卸できる減衰器が配列
されている。この減衰器は増幅器の出力と出力端子の間
の抵抗器に並列に配列された電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）によって構成されている。例えばＧ　ａ　Ａ　Ｓ
からなるこのεＥＴのゲートは減衰制御信号によって制
御され、これはｊ）られた補償が同じ程度に減衰される
ように補償回路に同時に作用する。このようにして、５
ｖのダイナミックレンジを有する論理入力信号は０．５
ｖに減衰でき、これは「エミッタフォロア」回路によっ
て供給されたインピーダンス５０Ωの出力電流を実質的
に減少することを許容している。

この入力回路は、アナログ対ディジタル変換が実行され
るように例えば論理アナライザそれ自身に首かれた比較
器に５０Ωの同軸接続を通して接続されている。この入
力回路によって、比較器は所与のしきい値に高い精度で
論理することができる。

このことはまず論理アナライザに非常に高い検出信頼性
を保証することを許容し、かつさらに例えば最大偏倚の
２０％、５０％、８０％に存在するしきい値に対するト
リガ時点の検出、ふよび単一接続を用いて論理信号の立
上り時間と降下時間の決定を許容する。

低周波／直流成分を処理する補償回路は演算増幅器によ
って構成されている。

入力回路はプローブを形成するために使用されている。

後者（プローブ）は容量と高周波増幅器および導入素子
によって構成された非常に小さい寸法の可動部分を具え
ている。それはまた可変減衰段を具えることができる。

この可動部分は５０Ωの同軸接続を通してプローブの固
定部分に接続され、それは論理アナライザ中に配列でき
るか、あるいは論理アナライザを収容するハウジングを
構成できるかのいずれかである。

このプローブは信号をアナログ形式で送り、アナログ対
ディジタル変換は１ビツトあるいは２ビツト以上でアナ
ライザ自身で実行される。このことはプローブの容積の
減少を許容し、従って接続線の数はアナログ対ディジタ
ル変換が信号の導かれている領域で実行される構成に対
して可成り減少されている。これはその設計が多重動作
による論理アナライザの問題に適用され、従前の技術に
対して簡単化された構造の入力回路である。従ってこの
論理プローブは価格を減少している。

本発明を容易に実行するために、添付図面を参照し、実
例によってさらに充分説明する。

第１図は従前の技術（米国特許第４．４９８．０５８号
）による入力回路の回路図を示している。高入力インピ
ーダンスを有する高周波増幅器１０が入力端子２と出力
端子４の間で固定減衰器１２に直列に配列されている。

出力端子は一般に５０Ωである低い値の抵抗器１４を通
してアースに接続されている。そのような入力回路の全
増幅度は固定されており、かつ、例えば増幅度０．１で
は、ＴＴＬ信号に対して０．５ｖの信号出力、ＥＣＬ信
号に対しては０．８Ｖの信号出力となる。しかし、低周
波／直流成分がこの入力回路を通過し、かつどんなオフ
セット修正（例えば）温度と共に変り得る直流成分を抑
制することは不可能である。正確なしきい値はそのよう
な回路で直接決定できず、従って立上り時間および降下
時間はアナログ対ディジタル変換のあとで決定できない
。

第２図は本発明による入力回路７の電気回路図を示して
いる。入力端子２と出力端子４の間に容量２０と高周波
増幅器２２が直列に配列されている。

低周１／直流成分の補償回路２４が入力端子２と出力端
子に生起する低周１直流成分を導いている。

２つの端子の信号の間の偏差をキャンセルするために回
路２４は出力２３に補償信号を発生する。この補償信号
は導入朱子２７を通して高周波増幅器２２の入力に導入
されている。補１賞回路２４は入力信号の直流成分を補
償するために決められたところの、端子６から発生され
る直流オフセット信号を入力２５で受信する。出力端子
４は例えば５０Ωである低いインピーダンスの抵抗器２
６に接続されている。

プローブの可動部分２１は容量２０と、増幅器２２およ
び素子２７を具えている。

第３図は第２図に示されたものに類似の入力回路の電気
回路図を示し、ここで同じ素子には同じ参照記号が与え
られているが、しかしこれは分析すべき信号のプログラ
ミングあるいは適用と、高周波増幅器によって供給され
た電流を制限する減衰器（これは出力ダイナミックレン
ジの制限を許容する）を具えている。

この目的で、抵抗器３０と電界効果トランジスタ３１の
並列結合が増幅器２２と出力端子４との間に配列されて
いる。このトランジスタのゲート３２は制御され、かつ
このトランジスタは補償回路２４の端子３４にまた導か
れる端子５から発生する減衰信号によって導通にされた
り、あるいは非導通にされる。高周波通路と直流電流に
対する低周波通路を同時に減衰することもまた可能であ
る。

プローブの可動部分２１は上記の素子のほかに可変減衰
段を具えている。

第４図は補償回路２４の電気回路図を非常に詳しく示し
ている。増幅度−１を有する反転増幅器４０が減衰器３
０．３１の出力、および抵抗器４１と断続器４３の接合
点に接続されている。断続器４３の他端は抵抗器４２に
接続され、これはまた点Ａで抵抗器４１と接続されてい
る。このように断続器の位置に依存して、等価抵抗器は
高い（直の抵抗器４１＜例えば５にΩ）に等しいか、あ
るいは低い値の抵抗器４２と並列になった抵抗器４１の
値（例えば１にΩ）に等しい。

点Ａは演算増幅器４４の入力に接続され、その別の入力
はアースに接続されている。増幅器４４の出力は反転増
幅器４５の入力に接続され、これは補償信号を素子２７
を通して高周波増幅器２２の入力に導入する。この素子
２７は抵抗器であってもよいが、電流補償を行なうため
にはトランジスタからで゛きていることが好ましい。補
償回路２４は値Ｒを有する抵抗器４６を用いて入力信号
を導いている。同様に、端子６から発生するオフセット
信号は抵抗器４７を通して点Ａに印加される。

低周波／直流成分に対する負帰還ループは、高周波増幅
器の入力端子、すなわち入力容量のあとで、信号の再導
入のために備えられている。補償のために要求されるダ
イナミックレンジは入力信”号のダイナミックレンジに
等しい。このループの入力インピーダンスの実数部は低
周波における１直Ｒから、Ｚｃ〈もしＺｃが高周波増幅
器２２の入力インピーダンスＺ８の抵抗部分ならンサ並
列な値Ｒまで変化する。

ＺＰが点２において測定されたプローブの入力インピー
ダンスを表わし、 Ｚｅが高周波増幅器の入力インピーダンスを表わし、 Ｚｓが論理信号源の出力インピーダンスを表わし、かつ Ｒが抵抗器４６の値を表わし、 Ｇが出力４と入力２における信号の間で得られた増幅度
である、 とした場合、 低周波と高周波の間の増幅度Ｇの増幅度変動ＤＧは によって得られ、プローブの入力インピーダンスの変動
が Ｚ、　　　Ｒ＋２ｅ なら、電源インピーダンスの関数として増幅度の変動に
よって次式が得られる。

これらの相対変動はトランジスタ３１と抵抗器３０によ
って構成された減衰器の状態にかかわらず同じである。

ｒｌ　＝　ＩＯｋΩ、Ｚ、−ＩＫΩおよびＺＥが１００
にΩより高いところの好ましい実施例によると、増幅度
の最大変化は１％である。

通常の設計の高周波増幅器は共通のコレクタを持つ２つ
のトランジスタを有し、かつその出力電流を負荷インピ
ーダンス１００　Ω（２Ｘ５０Ω）ニ供給るす出力段を
具えている。直流および低周波に対する負帰還ループの
制限された通過帯域による安定度問題を避けるためにこ
の増幅器の低域遮断周波数は約２００　Ｈｚである。抵
抗器２６と同じ値を有する抵抗器４９（例えば５ｏΩ）
は、電界効果トランジスタ３１が導通している場合に１
００　Ωの負荷インピーダンスを形成するために高周波
増幅器２２の出力に配列されている。その抵抗器は約６
Ω以下の値を持ち、その寄生素子は非常に小さい。この
場合、抵抗器３０は例えば４００　Ωである。このよう
にしてダイナミックレンジ５ｖを有するＴＴＬ　（ｇ号
と減衰率１０によって、０．５ｖのダイナミックレンジ
が出力で得られる。同様に、ダイナミックレンジ１ｖと
減衰率２を有するＩＥｃＬ信号によって０．５Ｖのダイ
ナミックレンジがその出力で得られている。

第５図は本発明によるいくつかの入力回路を具える論理
プローブの電気回路図を示し、その１っのみが図面に示
されている。プローブの可動部分は論理アナライザに取
付けられた固定部分５６に接続されたケーブルによって
構成された５０Ωの同軸ライン５２を通して伝送された
信号をその出力４に有している。負荷抵抗２６が５０Ω
の接続のあとに配列されるのが好ましい。固定部分は比
較器を具え、その数は変換の所望の精度に依存している
。

例えばＧａＡｓによって構成され、かつ５３．５４．５
５と番号の付けられている比較器は、例えば最大偏倚の
２０％、５０％、８０％の所与のしきい値に各々調整さ
れている。５０％に調整された比較器の使用は１ビツト
のアナログ対ディジタル変換の実行を許容する。２０％
および８０％に調整された比較器の使用は２ビア）以上
のアナログ対ディジタル変換の実行、およびそこから論
理アナライザで実行された処理から信号の立上り時間と
降下時間の導出を許容する。

第５図の回路図は取扱うべき各論理入力信号に対して使
用されている。例えば、取扱うべき８つの信号が存在す
る場合には、８つの入力回路７が出力１５号に対ずろ８
つのｉｉ続、−）いて入力活号を導く接続、減衰のため
の接続、そしてオフセｙ）電圧のための接続を持つプロ
ーブに配列されている。増幅器の供給電圧はそれに限定
的に加えられねばならない。そのようなプローブは論理
アナライザに接続され、これは分析された信号の解釈を
変える。

（要　約） 直流成分に重畳されたかあるいは重畳されない高速論理
信号を分析する論理アナライザのプローブの入力回路（
７）が種々のタイプの論理回路に適応された。各通路に
対して、高周波増幅器（２２）を伴ない、かつ入力端子
（２）と出力端子（４）に現われる低周波直／流成分間
の偏差を比較し、それから高周波増幅器（２２）の入力
に信号を再導入（ｒｅｉｎ−ｉｅｃｔｉｏｎ）すること
（こよりこの偏差をｐ甫償するλ甫１賞回路＜２４）を
伴なう入力容量　（２０）が具えられている。

この回路（７）はさらに遠隔的に制御できる可変減衰器
（３０，３１）を具えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従前の技術による入力回路図を、第２図は本発
明による入力回路の電気回路図を、第３図は第２図に類
似しているが、さらに減衰のプログラム化を有する入力
回路の電位回路図を、第４図は補償回路をもっと詳細に
表わしている第３図に類似の電気回路図を、 第５図は論理アナライザの比較器に接続された回路を含
む論理プローブの電気回路図を示している。 ２・・・入力端子　　　　　４・・・出力端子５．６・
・・端子　　　　　　７・・・入力回路ｌＯ・・高周波
増幅器　　　１２・・・固定減衰器１４・・・抵抗器　
　　　　　２０・・容量２１・・・プローブの可動部分 ２２・・・高周波増幅器　　　２３・・・出力２４・・
・補償回路　　　　　２５・・入力２６・・・抵抗器　
　　　　　２７・・・導入素子３０・・・抵抗器　　　
　　　３１・・・ＦＥＴ３２・・・ゲート　　　　　　
３４・・・端子４０・・・反転増幅器　　　　４１．４
２・・・抵抗器４３・・・断続器　　　　　　４４・・
・演算増幅器４５・・・反転増幅器　　　　４６．４７
．４９・・・抵抗器５２・・・同軸ライン　　　　５３
．５４．５５・・・比較器５６・・・固定部分 特許出願人　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高入力インピーダンスと１より小さい増幅度を有し
   、出力端子とアースの間に配列された低インピーダンス
   で出力信号を供給する高周波増幅器を入力端子と出力端
   子の間に具えるたとろの、高周波で論理信号を伝送する
   論理アナライザのプローブの入力回路において、入力回
   路は、 回路の入力端子と増幅器の入力との間に配列された容量
   と、 入力端子と出力端子のこれら２つの端子に生起する各信
   号の低周波／直流成分と、導入素子を用いて増幅器の入
   力端子における偏差の補償を意図する補償信号を供給す
   る信号の低周波／直流成分との間の偏差を比較するとこ
   ろの、入力端子と出力端子の間に並列な補償回路、 を具え、 該補償回路は直流成分を補償するために所与のオフセッ
   トを受ける直流信号によって制御された入力を有するこ
   と、 を特徴とする入力回路。 ２、増幅器の出力と出力端子の間に電界効果トランジス
   タと並列な直列抵抗器によって構成された可変減衰段を
   具え、そのゲート電位は減衰信号によって制御され、こ
   れはまた高周波通路および低周波／直流電流通路で同じ
   減衰を得るため補償回路を制御することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の入力回路。 ３、電界効果トランジスタがガリウムひ素からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の入力回路。 ４、特許請求の範囲第１項に記載の少なくとも１つの入
   力回路を具え、 入力回路は容量、高周波増幅器および導入素子によって
   構成された可動部分に分解され、可動部分は論理アナラ
   イザと一体となった補償回路を具える固定部分に同軸接
   続を通して接続されていること、 を特徴とする論理アナライザのプローブ。 ５、特許請求の範囲第２項あるいは第３項のいずれか１
   つに記載の少なくとも１つの入力回路を具え、 入力回路は容量と、高周波増幅器と、導入素子および可
   変減衰段によって構成された可動部分に分解され。 可動部分は論理アナライザと一体となった補償回路を具
   える固定部分に同軸接続を通して接続されること、 を特徴とする論理アナライザのプローブ。 ６、各入力回路が固定部分に配列され、所与のレベルを
   検出し、かつ比較信号を供給する少なくとも１つの比較
   器を具えることを特徴とする特許請求の範囲第４項ある
   いは第５項に記載のプローブ。 ７、論理信号の立上り時間および下降時間を決定するた
   めに入力回路の少なくとも１つの出力がいくつかの比較
   器に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項に記載のプローブ。 ８、３つの比較器が存在し、論理信号の立上り時間およ
   び下降時間を決定するために所与の各レベルが最大偏倚
   の約２０％、５０％および８０％であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項に記載のプローブ。 ９、比較器がガリウムひ素からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項ないし第８項のいずれか１つに記載
   のプローブ。 １０、特許請求の範囲第４項ないし第９項のいずれか１
   つの記載の少なくとも１つのプローブを具えることを特
   徴とする論理アナライザ。