JPH0555879A - 階段波発生回路 - Google Patents

階段波発生回路

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JPH0555879A
JPH0555879A JP20960591A JP20960591A JPH0555879A JP H0555879 A JPH0555879 A JP H0555879A JP 20960591 A JP20960591 A JP 20960591A JP 20960591 A JP20960591 A JP 20960591A JP H0555879 A JPH0555879 A JP H0555879A
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照雄 竹下
Kimio Uchiyama
公朗 内山
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聡 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高圧かつ高速で,シンプルな構成,良好な平坦
度をもたせる。 【構成】n個の抵抗R1 〜Rn の直列回路にてVH −V
L 間を分圧する分圧手段が構成され、分圧電圧V1 〜V
n-1 が得られる。また、n個のスイッチ素子S1 ,S2
〜Sn-1 の一端が逆流阻止用のダイオードD1 〜Dn-1
を介してそれぞれ分圧電圧V1 〜Vn-1 に、スイッチ素
子Sn の一端が高レベルの電源VH に接続され、他端が
出力端子OUTに接続されてスイッチ手段が形成されて
いる。ダイオードD1 〜Dn-1 は、スイッチ素子S1
n-1 を通して図の右方向に電流が流れるのを防止する
ものである。出力端子OUTと電源VL の間には抵抗R
0 が接続され、スイッチ素子S1 〜Sn はトリガ手段4
からのトリガ信号TR1 〜TRn によりオンされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は階段波発生回路に関する
もので、例えばフレーミングカメラに好適に使用できる
ものである。
【0002】
【従来の技術】フレーミングカメラは、光学系によるス
トリーク管の光電面上の結像で生じた光電子を、偏向板
に印加された高電圧で偏向させ、電子光学的な螢光面上
の結像を移動させて時間分解画像を得るものである。こ
の偏向板への高電圧は順次螢光面上の結像を移動させる
ものであるので、高圧かつ高速の階段波が適用される必
要がある。高圧階段波発生方法として、のこぎり波とラ
ンプ電圧の合成による方法が知られている(米国特許 N
o.3,887,841 June 3,1975 )。これは、周期の異なる二
つのランプ波を重ね合わせることで階段波を得るもので
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】フレーミングカメラに
用いられる階段波発生回路は、高圧かつ高速の条件を配
慮すると構成がシンプルかつ高耐圧である必要があり、
また、平坦度が良好でなくてはならない。しかしながら
上記従来例による階段波発生回路では、ランプ電圧の精
度(リニアリティ)やのこぎり波の傾斜とランプ電圧の
傾斜を正確に合わせることが困難なため、正確なフレー
ミング像が得られない。他方、シャープに立ち上る階段
波電圧が得られる方法は色々あるが、前述の条件を満た
すものはなかなか見当たらなかった。
【0004】本発明は上記のような問題点を解決するこ
とを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の階段波発生回路
は、互いに電圧レベルが異なる2つの電源の間に直列接
続された複数の分圧要素(抵抗,ツェナーダイオードな
ど)を有するとともに2つの電源間の電位差を複数のレ
ベルに分圧する分圧手段と、一端に分圧手段の分圧出力
が与えられ他端が出力端子に共通に接続された複数のス
イッチ素子(FET,バイポーラトランジスタ,フォト
カプラなど)と、これらスイッチ素子それぞれの分圧出
力の電圧が出力端子電圧よりも低い時にそのスイッチ素
子に電流が流れることを阻止する逆流阻止素子(ダイオ
ードなど)とを有し、出力端子から階段波電圧を出力す
るスイッチ手段と、複数のスイッチ素子を個々にオンさ
せるトリガ手段とを備えることを特徴とする。
【0006】また、グランド電位と分圧手段の分圧出力
それぞれとの間にコンデンサをさらに備えることをこと
を特徴としてもよい。
【0007】そして、スイッチ手段は、出力端子と2つ
の電源のうち一方に接続されてトリガ手段の出力により
オン、オフされる復帰用スイッチ素子を更に備えても良
い。
【0008】
【作用】本発明によれば、電源電圧が分圧手段によって
複数レベルの電圧に分圧され、複数のスイッチ素子を順
次にオンさせることにより複数レベルの分圧電圧が順次
出力される。
【0009】ここで、コンデンサをさらに備える場合、
分圧電圧発生用の回路の出力インピーダンスを小さくす
る事ができる。
【0010】復帰用スイッチ素子を更に有する場合、復
帰用スイッチ素子をオンにすることで、出力端子からの
出力は2つの電源のうち一方に直ちにリセットされる。
【0011】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。
【0012】図1は実施例の回路の基本構成を示してい
る。図示の通り、n個の抵抗R1 ,〜Rn の直列回路に
よって分圧手段が構成され、これは高レベルの電源VH
と低レベルの電源VL の間に接続される。この間の電位
差VH −VL は各抵抗R1〜Rn により分圧され、分圧
電圧V1 〜Vn-1が得られる。また、例えばFETやバ
イポーラトランジスタからなるスイッチ素子S1 〜S
n-1 の一端が、逆流阻止用のダイオードD1 〜Dn-1
介してそれぞれ分圧電圧V1 〜Vn-1 に接続される。ス
イッチ素子Sn の一端が、高レベルの電源VH に接続さ
れる。また、スイッチ素子S1 〜Sn の他端が出力端子
OUTに接続され、これらでスイッチ手段が形成されて
いる。ダイオードD1 〜Dn-1 は、分圧電圧V1 〜V
n-1 それぞれが出力端子OUTよりも低くなった場合
に、スイッチ素子S1 〜Sn-1 を通して分圧電圧V1
n-1 に電流が流れるのを防止するものである。出力端
子OUTと電源VL の間には抵抗R0 が接続されてい
る。トリガ手段4は、ECLやTTLで構成され、スイ
ッチ素子S1 〜Sn をトリガ信号TR1 〜TRn により
オンするものである。
【0013】上記の階段波発生回路については、n=4
として図2のタイミングチャートを用いて動作を説明す
る。
【0014】まず、スイッチ素子S1 〜Sn は全部で4
個であるので、従って得られる電圧レベルは電源VH
電源VL の2つのレベルの他に、分圧電圧V1 〜V3
合計5種類のレベルである。図2(a)左側のように、
全てのスイッチ素子S1 〜S4 がオフのとき(図2
(a)のt0 の状態)には、出力端子OUTは抵抗R0
で電源VL に短絡しているので、出力レベルはVOUT
L となる。トリガ信号TR1 によってスイッチ素子S
1 のみがONになると、出力レベルVOUT はV1 となる
(図2(a)のt1 の状態)。スイッチ素子S1 に加え
てスイッチ素子S2 がトリガ信号TR2 によりONとな
ると、出力レベルVOUT はV2 となる(図2(a)のt
2 の状態)。このとき、レベルV2 はレベルV1 よりも
高くなっているので、ダイオードD1 は逆バイアスとな
ってレベルV1 への電流が阻止される。さらに、スイッ
チ素子S1 ,S2 に加えてスイッチ素子S3 がトリガ信
号TR3 でONになると、出力レベルVOUT はV3 とな
る(図2(a)のt3 の状態)。更にスイッチ素子S4
もトリガ信号TR4 でONになると、出力レベルVOUT
は電源VH と同電位になる(図2(a)のt4 の状
態)。最後に、スイッチ素子S1 〜S4 がOFFになる
と、直ちにVL とはならず、出力端子OUTにつながれ
た負荷の浮遊容量などの放電により、その立ち下がりは
ややなだらかなものになる(図2(a)のt5 以降の状
態)。ここで、点線で示すようにスイッチ素子SL が設
けられ、このスイッチ素子SL をオンにすると、出力端
子OUTは電源VL は短絡されて直ちに出力レベルV
OUT =VL となる。
【0015】一方、図2(b)のように、スイッチ素子
2 ,S4 を順次ONにすると、出力レベルVOUT は電
源VL のレベルからV2 に上り、続けてスイッチ素子S
4 がONになると、出力レベルVOUT はV2 から電源V
H のレベルに上る。従って、この場合には、上記図2
(a)とは段幅および段差が共に異なる2段階の階段波
電圧が得られる。
【0016】ここで、複数のスイッチ素子のオン動作に
よって、一つの電圧変化となるようにして階段波電圧を
発生させている場合、制御タイミングの微妙なずれによ
ってスイッチ素子のON抵抗ノイズが生じ、あまりいい
波形にはならない。しかし、前述した階段波発生回路で
は、単一のスイッチ素子の動作によって出力レベルV
OUT を変化させているので、制御が簡単になり、また、
制御タイミングのずれが原理的に生じないためこのよう
なノイズは発生しない。
【0017】このため本発明によれば、FETやバイポ
ーラトランジスタのような、高速スイッチング素子をス
イッチ素子Sに用いることにより、10ns以下の高速階
段波電圧が得られる。そのうえ、スイッチ素子Sをトリ
ガするタイミングを変えるだけで、その段幅を容易に変
更できる。また、各段の出力電圧は分圧手段による分圧
電圧となっているため、平坦度を極めて良好になし得
る。更に、本発明の階段波発生回路は1kV程度以上の
高耐圧が可能なFET、ダイオード、抵抗などの素子で
回路が構成されているので、高圧の階段波電圧が容易に
得られる。
【0018】図3は本発明の第2実施例に係る階段波発
生回路を示している。
【0019】この実施例では、スイッチ素子S1 〜S4
をFETで構成すると共に、そのゲート・ソース間にダ
イオードD11〜D14を接続し、逆電圧からスイッチ素子
1 〜S4 を保護している。更に、スイッチ素子S1
4 とトリガ手段4の間はパルストランスT1 〜T4
接続され、電源に対しアイソレーションをとっている。
そして、トリガ手段4からのトリガ信号TR1 〜TR4
は、バッファB1 〜B4 とコンデンサC1 〜C4 を介し
てスイッチ素子S1 〜S4 に入力されている。また、電
源VH 及び分圧電圧V1 〜V3 にはそれぞれコンデンサ
11〜C14が接続され、これらのコンデンサの他端はグ
ランドラインに接続されている。
【0020】この回路では、トリガ手段4とスイッチ素
子Sを構成するFETの間がトランス結合となっていて
交流成分しか伝送できないるため、周期の長い方形波即
ち階段波電圧の段幅が長い場合ではサグが生じ、FET
がON状態から徐々にOFF状態となる可能性がある。
そこで、このFET(スイッチ素子S)のON状態を長
くするように、階段波電圧の段幅の期間、FETのゲー
トにバーストパルスを加えるようにする。図4は、この
図3の回路を図2のタイムチャートと同様の動作をさせ
る場合の一例である。この図には、トリガ信号TR1
TR4 と、階段波電圧の波形と、バーストパルスの関係
が示されている。
【0021】図5は本発明の第3実施例に係る階段波発
生回路の要部を示している。
【0022】この実施例では、スイッチ素子S1 〜S4
をフォトカプラで構成している。このようにすれば、ト
リガ手段4と高圧階段波電圧発生のためのスイッチ素子
Sとの間を絶縁できるため、パルストランスを用いた第
2実施例と同様に、電源に対するアイソレーションが容
易になる。
【0023】次に、本発明の階段波発生回路を適用した
フレーミングカメラの具体例を説明する。
【0024】図6はその具体例構成図であり、図7は動
作を示すタイムチャートである。図示の通り、ストリー
ク管20の垂直偏向電極26には垂直偏向電圧発生回路
13からの高圧階段波電圧(図7(b)図示)が印加さ
れ、水平偏向電極27には水平偏向電圧発生回路14か
らの高圧方形波電圧(図7(d)図示)が印加される。
また、MCP(マイクロチャンネルプレート)28には
ゲート電圧発生回路15からのMCPゲート電圧(図7
(c)図示)が印加される。なお、図7(a)の波形
は、図6のロジック回路61に入力されるトリガパルス
TRIG.INを示す。
【0025】上記のように構成されるフレーミングカメ
ラでは、被測定光(画像)がストリーク管20の光電面
22に入射されと、光電面22からは光電子が放出さ
れ、電子光学系によってMCP28に結像される。この
とき、垂直偏向電極26には階段波電圧が印加されてい
るので、電子ビームはこの電圧変化に応じて4段階に垂
直方向に偏向される。また、水平偏向電極27には方形
波が印加されているので、垂直方向に偏向された電子ビ
ームは更に水平方向の2段階に偏向される。従って、M
CP28には8フレームの像が異なる位置に形成され
る。更に、MCP28にはゲート電圧が印加されている
ので、これがシャッタとして機能し、従って螢光面30
に形成される像は図6および図7(e)に(1),
(2),(3),… (7),(8)として示すよう
に、8枚の並んだ像となる。そして、この8フレームの
像は図7(d)の期間(1),(2),…(7),
(8)の被測定光画像に対応することになる。
【0026】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々の変更が可能である。
【0027】例えば、本発明の回路による階段波電圧は
低圧から高圧に変るものに限らず、素子や電源の極性を
反転させれば高圧から低圧に変るものとすることもでき
る。また、実施例ではフレーミングカメラへの適用のみ
を示したが、CRTなどに広く応用することも可能であ
り、このようにすれば高速高分解能の連続撮像が可能に
なる。
【0028】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明によれ
ば、電源電圧が分圧手段によって複数レベルの電圧に分
圧され、複数のスイッチ素子を順次にオンさせることに
より複数レベルの分圧電圧が順次出力される。このた
め、高圧かつ高速でありながら立ち上り又は立ち下りが
極めてシャープで、しかも平坦度の高い階段波電圧が得
られる。また、コンデンサをさらに備えることで、分圧
電圧発生用の回路の出力インピーダンスを下げる事がで
きるので、出力の立上がりをより急峻に、平坦度をより
良好にすることができる。そして、復帰用スイッチ素子
を更に有することで、出力は2つの電源のうち一方に直
ちにリセットされるため、繰り返し動作の周期を短くす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る階段波発生回路の基本構
成図。
【図2】発明の実施例に係る階段波発生回路の動作を説
明するタイムチャート。
【図3】第2実施例に係る階段波発生回路の構成図。
【図4】第2実施例の動作を説明するタイムチャート。
【図5】第3実施例に係る階段波発生回路の要部構成
図。
【図6】本発明を適用したフレーミングカメラの構成
図。
【図7】本発明を適用したフレーミングカメラの動作を
説明するタイムチャート。
【符号の説明】
4…トリガ手段 14…水平偏向電圧発生回路 15…ゲート電圧発生回路 20…ストリーク管 21…受光面板 22…光電面 23…グリッド 24…電子レンズ 25…アノード電極 26…垂直偏向電極 27…水平偏向電極 28…マイクロチャンネルプレート(MCP) 29…出力面板 30…螢光面 S1 〜Sn …スイッチ素子 V1 〜Vn-2 …分圧電圧 D1 〜Dn-2 …逆流阻止用ダイオード R2 〜Rn …分圧用抵抗 OUT…出力端子。 61…ロジック回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに電圧レベルが異なる2つの電源の
    間に直列接続された複数の分圧要素を有するとともに前
    記2つの電源間の電位差を複数のレベルに分圧する分圧
    手段と、 一端に前記分圧手段の各々の分圧出力が与えられ他端が
    出力端子に共通に接続された複数のスイッチ素子と、こ
    れらスイッチ素子それぞれの前記分圧出力の電圧が前記
    出力端子電圧よりも低い時にそのスイッチ素子に電流が
    流れることを阻止する逆流阻止素子とを有し、前記出力
    端子から階段波電圧を出力するスイッチ手段と、 前記複数のスイッチ素子を個々にオンさせるトリガ手段
    とを備えることを特徴とする階段波発生回路。
  2. 【請求項2】 グランド電位と前記分圧手段の分圧出力
    それぞれとの間にコンデンサをさらに備えることをこと
    を特徴とする請求項1記載の階段波発生回路。
  3. 【請求項3】 前記スイッチ手段は、前記出力端子と前
    記2つの電源のうち一方に接続されて前記トリガ手段の
    出力によりオン、オフされる復帰用スイッチ素子を更に
    有する請求項1または2記載の階段波発生回路。
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JP2002022798A (ja) * 2000-07-04 2002-01-23 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体試験装置のノイズ波形を伴うドライバ入力発生方法
KR20140127212A (ko) * 2011-12-31 2014-11-03 눅테크 컴퍼니 리미티드 펄스 출력 제어용 설비 및 방법

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