JPH0354437Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は高速の繰返し信号をサンプリングに
より時間引伸して低速の信号波形に再形成する場
合のサンプリング時点を得るなどの目的で用いる
ストローブパルス発生器に関するものである。

「従来の技術」 こうしたサンプリングにより高速の繰返し信号
を低速の信号波形に再形成する利用装置の一例と
して、レーザ光パルスを利用した第２図の蛍光分
析装置について説明すると、図において、繰返し
信号発生器１から第３図Ａに示すような一定周期
T_r、例えば20μs、パルス幅6nsという極めて狭い
パルスがレーザ光源２へ駆動パルスとして供給さ
れ、レーザ光源２から第３図Ｂに示すように極め
て狭いパルスのレーザ光が発生され、そのレーザ
光パルスは光ビームスプリツタ３へ入力される。
光ビームスプリツタ３では入射光パルス中の9/10
の光量の光をフイルタ４を通過して、試料の入つ
ているセル５へ入力させ、残りの1/10の光量の光
をフイルタ６を通過させてフオトダイオード７に
入力させる。このことによつてセル５の内部に入
つている試料が螢光を発光することになり、その
螢光はフイルタ８を通過して分析したい波長の蛍
光成分のみがフオトマルチプライヤ９に入力す
る。フオトマルチプライヤ９では入力螢光の光量
を電気信号のレベルに変換し、高周波のパルス状
検出信号が出力される。この検出信号１６は例え
ば第３図Ｃに示すように、各レーザパルスと対応
するもので高周波増幅器１１で増幅されたのち時
間伸張回路１２に入力され、各レーザパルスごと
に、そのパルスに対応して順次位相がずれたスト
ローブパルス１７により１サンプルずつ標本化さ
れる。

一方、フオトダイオード７に入力されたレーザ
光パルスは電気信号に変換され、同期信号発生器
１３で所定周期により繰返される同期信号（第５
図Ａ）が作られる。この同期信号はストローブパ
ルス発生器１４、LPF（低域通過波器）１５、
表示器１８などの時間軸基準のために使用され
る。例えば第３図Ａの同期信号の周期20μ秒に対
して97.6ピコ秒だけ長い周期のストローブパルス
１７で検出信号１６をサンプリングする。検出信
号１６は同一波形の繰返しであり、その同一波形
の検出信号１６は同期信号パルスを基準として順
次97.6ピコ秒だけ遅れたストローブパルスにより
サンプリングされる。第３図では検出信号１６は
レーザパルス（第３図Ｂ）の放射と同時に受信さ
れているが、一般には試料にレーザ光が入力して
から螢光を出すまでに時間遅れがあるので、試料
の種類に対応して遅れて検出される。

このようにしてレーザパルスの発生から例えば
200ナノ秒の間の検出信号が第３図Ｄに示すよう
に2048のサンプルによつて表わされ、200ナノ秒
の信号が40.96ミリ秒の長さに伸張されたものと
なる。このように時間伸張された検出信号は低域
通過波器１５を通じてなめらかな信号に変換さ
れ、更に直流増幅器１９で増幅されて表示器１８
に供給される。

このようにして非常に短い時間の検出信号を時
間伸張して受信表示したり、波形処理したりする
ことができる。

このように時間伸張回路１５においては検出信
号１６の各繰返しごとにその繰返しの基準に対し
順次位相がずれたストローブパルス１７で検出信
号をサンプリングするが、このストローブパルス
１７を得るため従来においては第４図に示すよう
にしていた。即ち入力端子２２から第５図Ａに示
す同期信号と同期してリセツト信号が第５図Ｂに
示すように入力され、そのリセツト信号はその周
期の初めから一定期間T₁の間、つまり検出信号
中の標本化したい期間トランジスタ２３を不導通
とし、それ以外の期間は導通してコンデンサ２４
を短絡してリセツト状態とする。従つてこの期間
T₁の間はトランジスタ２３が不導通で定電流回
路２５からコンデンサ２４に対し定電流で充電が
行われ、鋸歯状波信号がコンデンサ２４に得ら
れ、これが直流増幅器２６で増幅され、第５図Ｃ
に示すような短い鋸歯状波信号２７を得ている。

一方、端子２２よりのパルスはカウンタ２８で
計数される。例えば先に述べたように検出信号を
2048のサンプルとして得る場合、カウンタ２８が
2048を計数するとトランジスタ２９をそのカウン
タ２８の出力で一定期間導通し、コンデンサ３１
を短絡してその電荷を放電する。その後、次にカ
ウンタ２８が2048を計数する間、トランジスタ２
９は不導通となり、定電流回路３２よりコンデン
サ３１に対する充電が行われ、この場合、その充
電は極めて遅く徐々に行われる。そのコンデンサ
３１の電圧は直流増幅器３３で増幅され、第５図
Ｄに示すような徐々にレベルが上昇する長い鋸歯
状波信号３４が得られる。

直流増幅器２６よりの短い鋸歯状波信号２７と
直流増幅器３３よりの長い鋸歯状波信号３４とが
レベル比較器３５で比較され、短い鋸歯状波信号
２７が長い鋸歯状波信号３４のレベルを越えると
比較器３５の出力は高レベルとなる。比較器３５
の出力における低レベルより高レベルへの立上り
が微分回路３６で検出されて端子３７よりストロ
ーブパルスとして第４図Ｅに示すように得られ
る。

コンデンサ２４、定電流回路２５、増幅器２６
などよりなる短い鋸歯状波信号発生回路３８にお
いて発生する各短い鋸歯状波信号２７の長さT₁
は、検出信号１６中のサンプリングしたい期間、
第２図の例では200ナノ秒の期間と一致しており、
その期間T₁で短い鋸歯状波信号２７はE₁からE₂
まで徐々にレベルが上昇するようにコンデンサ２
４の容量値と定電流回路２５の定電流とが設定さ
れていた。定電流回路２５の定電流の調整は可変
抵抗器３９によつて行つていた。

またコンデンサ３１、定電流回路３２、直流増
幅器３３よりなる長い鋸歯状波回路４１において
は第５図Ｄに示すように必要とするサンプリング
数を得る期間、即ちこの例では2048のストローブ
パルスを得る期間、つまり第５図Ａの同期信号の
周期T_rの2048倍の期間にわたつてその出力レベ
ルがE₁からE₂に徐々に上昇する長い鋸歯状波信
号３４を発生するようにされている。これも定電
流回路３２の定電流とコンデンサ３１の容量値に
よつて決定し、その定電流の調整は可変抵抗器４
２によつて行つていた。

このように長い鋸歯状波信号３４が徐々に上昇
し、短い鋸歯状波信号２７が一定期間T_rごとに
発生し、これら短い鋸歯状波信号２７と長い鋸歯
状波信号３４との一致する時点は基準位相、つま
り繰返し信号に対し順次位相が一定値、前記例に
おいては97.6ピコ秒ずつずれて行き、第５図Ｅま
たは第３図Ｃに示すようなストローブパルスを得
ている。

そして、第５図Ｃのような短い鋸歯状波信号の
傾斜部分と、第５図Ｄのような長い鋸歯状波信号
の傾斜部分との交点を検出し、この交点でパルス
を発生する技術において、鋸歯状波信号をアナロ
グ的な回路、つまり、コンデンサーを充電して得
られる波形にもとづいて発生するものが特公昭40
−5189.特公昭46−25593などにより開示され、ま
た、この鋸歯状波信号をカウンタの計数値をAD
変換して得られる信号にもとづいて発生するもの
が特開昭52−63774・特開昭53−109462などによ
り開示されている。

このほか、鋸歯状波の傾斜部分における交点を
検出してパルスを発生する場合に、傾斜の鈍りが
ない直線部分を用いる技術が特公昭59−34015な
どにより開示されている。

「考案が解決しようとする課題」 上記のようなストローブパルス発生器を簡便安
価に構成するために、短い鋸歯状波信号をアナロ
グ的な回路によつて発生させ、長い鋸歯状波信号
をカウンタの計数値にもとづいて発生させるよう
な組み合わせの構成にすることが得策であるが、
こうした各回路はトランジスタなどの能動素子を
用いて形成するため、各鋸歯状波信号の振幅が所
定値どおりの均整なものにすることができないの
で、これを所定値どおりに動作させるための調整
を行う必要がある。

このため、各鋸歯状波信号の発生を安定に保ち
つつ、かつ、上記の調整が満足にを行える回路を
どのように構成して提供するかという課題があ
る。

「課題を解決するための手段」 この考案は、上記のような コンデンサーを定電流回路で充電して得られる
信号にもとづいて、所定周期よりも短い持続時間
をもつ鋸歯状波信号、つまり、短鋸歯状波信号を
作るとともに、上記の所定周期毎の信号をカウン
タで計数した計数値をDA変換して得られる信
号、つまり、AD変換信号にもとづいて、上記の
所定周期の複数倍の持続時間をもつ長い鋸歯状波
信号、つまり、長鋸歯状波信号を作り、上記の短
鋸歯状波信号と長鋸歯状波信号とを比較回路で比
較することにより短鋸歯状波信号の傾斜部分と長
鋸歯状波信号の傾斜部分とが交わる点に対応する
時点を検出して得られる信号にもとづいて上記の
所定周期に対する位相が順次ずれた間隔をもつパ
ルス信号を得るようにしたストローブパルス発生
器であつて、 可変調整部分をもたない鋸歯状波発生回路によ
つて上記の短鋸歯状波信号を発生する無調整短鋸
歯状波発生手段と、 上記の長鋸歯状波信号の振幅を変化させるため
に、上記のDA変換信号を可変抵抗器を介して、
バツフア回路の入力側に与える長鋸歯状波入力手
段と、 上記の長鋸歯状波信号の直流レベルを変化させ
るために、上記の充電とは別個の直流回路により
得られる直流電圧を、可変抵抗器を介して、上記
のバツフア回路の入力側に与える直流レベル入力
手段と、 上記のバツフア回路の出力信号を上記の長鋸歯
状波信号として上記の比較のための比較回路に与
える比較手段と とを設けることにり、上記の課題を解決し得る
ようにしたものである。

「実施例」 以下、第１図により実施例を説明する。

図において、短い鋸歯状波信号発生器４３は定
電流回路４４の定電流をコンデンサ４５に充電
し、そのコンデンサ４５の出力を直流増幅器３６
で増幅して鋸歯状波信号を得る。この場合定電流
回路４４に用いる抵抗器は温度係数が小さく、周
囲温度の変化や経年変化に対して頗る安定な例え
ば金属被膜抵抗が用いられる。またコンデンサ４
５としてはスチロールコンデンサのように極めて
安定性の良いものが用いられる。コンデンサ４５
に対しては周期的に、つまり繰返し信号と同期し
て電荷の放電が行われる。例えば端子６１から第
５図Ａに示した繰返し信号が入力されて遅延回路
４６を通じてインバータ４７に供給される。この
インバータ４７の入力は例えば第５図Ｆに示すよ
うに繰返し信号のある期間は低レベルとなり、そ
の期間T₃はサンプリングを必要とする区間T₁、
前記例では200ナノ秒よりも長く、例えばその２，
３倍程度とされる。従つてこの期間はインバータ
４９の出力は高レベルでそれ以外の期間は低レベ
ルとなつてコンデンサ４５の電荷は放電される。
期間T₃ではコンデンサ４５に対して定電流回路
４４より充電が行われ、第５図Ｇに示すように期
間T₃にレベルがE₃よりもE₆に徐々に上昇する短
い鋸歯状波信号が直流増幅器３６の出力として得
られる。この期間T₃の中央部におけるT₁の期間
はレベルE₄よりE₅に上昇するが、このレベル差
は第５図ＣにおけるE₁とE₂とのレベル差とほゞ
等しくなるようにする。

一方長い鋸歯状波信号発生回路４８においては
端子４５よりのクロツクがカウンタ４９で計数さ
れる。カウンタ４９に供給されるクロツクは例え
ば水晶発振器のような安定な発振器の出力を分周
したものから得られる。このカウンタ４９は必要
とする標本化数、先の例では2048を計数するとフ
ルカウントになるように設定されている。必要に
応じてそのフルカウントの値を変更できるように
することが好ましい。このカウンタ４９で計数さ
れた計数値はDA変換器５１でアナログ信号に変
換される。従つてDA変換器５１の出力は順次そ
のレベルが段階的に僅かずつ上昇するものとな
り、例えば2048の計数値でそのレベルが第５図Ｈ
に示すようにほゞE₄からE₅に変化するようにさ
れる。

このDA変換器５１の出力は調整回路５２へ供
給される。調整回路５２において利得調整用可変
抵抗器５３を通じてDA変換器５１の出力が加算
を兼るバツフア回路５４へ供給され、レベル設定
回路５５よりの設定レベルがバツフア回路５４へ
供給される。即ちレベル設定回路５５においては
電源端子間に直列にレベル設定用の可変抵抗器５
６が設けられ、その可変抵抗器５６の可動子の出
力より設定したレベルが得られ、その設定したレ
ベルは抵抗器５７を通じ、更に抵抗器５８を通じ
てバツフア回路５４の非反転入力側に供給され
る。抵抗器５７，５８の接続点は抵抗器５９を通
じて接地される。レベル調整用可変抵抗器５６で
設定したレベルが抵抗器５７，５９により分圧さ
れて抵抗器５８を通じてバツフア回路５４に供給
される。またこの調整回路５２は利得調整するこ
とができるものであり、利得調整を可変抵抗器５
３を調整してDA変換器５１の出力の振幅が制御
される。即ち可変抵抗器５６を調整することによ
つて第５図において基準電位E₀に対し直流レベ
ルE_dを調整することができ、また利得調整用可
変抵抗器５３を調整することによつて鋸歯状波の
変化振幅E₄乃至E₅の差ΔEを調整することができ
る。

このような短い鋸歯状波信号発生回路４３より
の短い鋸歯状波信号６１と長い鋸歯状波信号発生
回路４８よりの長い鋸歯状波信号６２とを比較器
３５で比較し、短い鋸歯状波信号６１のレベルが
長い鋸歯状波信号６２のレベルを越えると、比較
器３５の出力が高レベルに反転し、その高レベル
の立上りが微分回路３６からストローブパルスと
して端子３７より出力される。短い鋸歯状波信号
発生回路４３においては短い鋸歯状波信号６１に
対し無調整とされている。従つてそのレベルE₃
乃至E₆間の傾斜が一定のものとならず、それぞ
れ設定値から僅かずれていることがある。しかし
短い鋸歯状波信号６１のほゞ中央において長い鋸
歯状波信号６２が交差するように重畳する直流レ
ベルE₀をレベル調整用可変抵抗器５６で調整し、
かつまた必要なサンプリング数、この例では2048
が期間T₁で得られるように長い鋸歯状波信号６
２の利得、つまり振幅ΔEを利得調整用可変抵抗
器５３で調整する。このようにして目的とするス
トローブパルスを得ることができる。

なおDA変換器５１においてカウンタ４９の計
数値が変る時にその出力にひげ状の雑音が重畳
し、いわゆるグリツジが発生したりし、これによ
り誤動作するのを避けるため、カウンタ４９にお
ける計数は短い鋸歯状波信号６１の終りと次の短
い鋸歯状波信号６１の始めとの間において変化す
るように遅延回路４６の遅延量などを設定してお
く。また基準の繰返し信号の前縁を基準に置いて
最初のストローブパルスが得られるようにレベル
調整を行う。従つてこの短い鋸歯状波信号のリセ
ツト用信号、つまり遅延回路４６の出力（第５図
Ｆ）はそれと対応して繰返し信号より位相がずら
されて作られている。

比較器３５の入力が高レベルになり過ぎると正
しく動作しなくなる。このようなおそれになると
ダイオード７１が導通し、比較器７２の出力が低
レベルになり、トランジスタ７３が不導通とな
り、高い電圧がコンデンサ７４に吸収される。

「考案の効果」 この考案によれば、上記のように、短い鋸歯状
波信号の鋸歯状波信号発生回路４３を無調整の回
路にしているので、回路が簡単で安価に構成で
き、回路素子も簡単なため、安定に動作させるも
のが得やすく、また、回路素子の不均整によつて
短い鋸歯状波信号の振幅が不均整になつても、長
い鋸歯状波信号発生回路４８に設けた利得調整用
可変抵抗器５３により長い鋸歯状波信号の振幅が
調整して、各鋸歯状波信号の振幅関係を所定の関
係に調整し得るとともに、レベル調整用可変抵抗
器５６によつて長い鋸歯状波信号の位置を、短い
鋸歯状波信号の傾斜部分の途中にある直線性のよ
い部分に合わせるように調整し得るので、長い鋸
歯状波信号発生回路側にのみ調整手段を設けるだ
けの簡単安価な構成でストローブパルスの発生動
作を目的値に均整化したものを提供し得るなどの
特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案によるストローブパルス発生
器の一例を示す接続図、第２図はストローブパル
ス発生器が用いられるパルスレーザ螢光分析器の
一例を示すブロツク図、第３図は第２図の動作を
説明するためのタイムチヤート、第４図は従来の
ストローブパルス発生器を示す接続図、第５図は
第１図及び第４図のストローブパルス発生器の動
作の説明に供するためのタイムチヤートである。 ３５：比較器、３６：微分回路、４３：短い鋸
歯状波信号発生回路、４４：定電流回路、４５：
クロツク入力端子、４６：積分用コンデンサ、４
８：長い鋸歯状波信号発生回路、４９：カウン
タ、５１：DA変換器、５２：調整回路、５３：
利得調整用可変抵抗器、５５：レベル設定回路、
５６：レベル調整用可変抵抗器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 コンデンサーを充電して得られる信号にもとづ
   いて、所定周期よりも短い持続時間をもつ鋸歯状
   波信号（以下、短鋸歯状波信号という）を作ると
   ともに、前記所定周期毎の信号をカウンタで計数
   した計数値をDA変換して得られる信号（以下、
   AD変換信号という）にもとづいて、前記所定周
   期の複数倍の持続時間をもつ長い鋸歯状波信号
   （以下、長鋸歯状波信号という）を作り、前記短
   鋸歯状波信号と前記長鋸歯状波信号とを比較回路
   で比較することにより前記短鋸歯状波信号の傾斜
   部分と前記長鋸歯状波信号の傾斜部分とが交わる
   点に対応する時点を検出して得られる信号にもと
   づいて前記所定周期に対する位相が順次ずれた間
   隔をもつパルス信号を得るようにしたストローブ
   パルス発生器であつて、 ａ 可変調整部分をもたない鋸歯状波発生回路に
   よつて前記短鋸歯状波信号を発生する無調整短
   鋸歯状波発生手段と、 ｂ 前記長鋸歯状波信号の振幅を変化させるため
   に、前記DA変換信号を可変抵抗器を介して、
   バツフア回路の入力側に与える長鋸歯状波入力
   手段と、 ｃ 前記長鋸歯状波信号の直流レベルを変化させ
   るために、前記充電とは別個の直流回路により
   得られる直流電圧を、可変抵抗器を介して、前
   記入力側に与える直流レベル入力手段と、 ｄ 前記バツフア回路の出力信号を前記長鋸歯状
   波信号として前記比較のための比較回路に与え
   る比較手段と とを具備することを特徴とするストローブパルス
   発生器。