JPH0612639B2

JPH0612639B2 - 信号サンプラ

Info

Publication number: JPH0612639B2
Application number: JP62070157A
Authority: JP
Inventors: アゴストン・アゴストン
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1987-03-24
Publication date: 1994-02-16
Anticipated expiration: 2009-02-16
Also published as: DE3686653T2; US4647795A; EP0462626A1; JPS62232800A; DE3688889T2; JPH0743956B2; EP0238748A2; DE3688889D1; EP0238748B1; EP0462626B1; JPH05266687A; DE3686653D1; EP0238748A3

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、信号サンプラ、特に進行波型のサンプリング
ゲートを使用し高速信号のサンプリングに好適なサンプ
ラに関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

従来より、高速信号をサンプリングするための種々の高
速信号サンプラが提案されている。第２図にその例を示
す。この６ダイオード進行波型サンプラは、例えばデジ
タルオシロスコープのサンプリングヘッド内に使用され
ている。それは、夫々３個の直列ダイオード(2)，(4)，
(6)及び(8)，（10），（12）より成る２つの連鎖部（チ
ェーン）を有し、各チェーンは互いに逆極性で並列接続
され、短い遅延線（14），（16）が夫々ダイオード(4)
−(6)間と（10）−（12）間に接続されている。これら
のダイオードは、ダイオードチェーン（20）−（22）と
バイアス電圧源（28）−（30）によりオフ状態にバイア
スされている。入力端子（24）に現われる信号をサンプ
リングするには、負に向かうストローブパルスと正に向
かうストローブパルスをダイオード(6)のカソードとダ
イオード（12）のアノードに夫々結合コンデンサ（3
2），（34）と伝送線（36），（38）を介して印加す
る。ダイオード(2)−（12）はストローブパルスの前縁
でオンとなり、電荷が信号入力端子（24）からダイオー
ド(2)，(4)，(8)，（10）と伝送線（40），（42）を介
して遅延線（14），（16）へ伝播する。ダイオード(2)
−（12）がオンである限り、電荷はダイオード(2)，
(4)，(8)，（10）及び伝送線（40），（42）を伝播し続
ける。これらのダイオードはストローブパルスの後縁で
オフとなり、遅延線内の電荷はダイオード(4)−(6)間と
（10）−（12）間に夫々トラップされる。サンプラの立
上り時間（即ち信号電荷が遅延線内に累積される時間）
は、信号が遅延線（14），（16）内を往復する時間とほ
ぼ等しく、例えば25psである。遅延線にトラップされた
電荷は、入力信号電圧に関係があるコモンモード成分を
有する。このコモンモード電荷は、ノードＡで加算して
誤差増幅器（26）に入力する。反転増幅器（27）はその
入力端が抵抗器（46）を介して信号入力端子（24）に接
続され、増幅器（27）は入力した電荷を反転し可変コン
デンサ（48）を介してノードＡに注入している。増幅器
（26）の出力端は、メモリゲートを有する積分器（50）
を介してダイオード(2)−（12）のバイアス回路網に接
続し、正帰還を行うようにしている。メモリゲートは、
ストローブパルス発生器（18）からメモリゲートパルス
を受けて、その期間中導通状態になる。メモリゲート
は、メモリゲートパルスの終りに非導通状態になり、正
帰還路を遮断して制御し得ない発振が生じるのを阻止す
る。増幅器（26）による正帰還は、ダイオード(2)−（1
2）のバイアスレベルを調節する。こうして、各ストロ
ーブパルスの直後に、増幅器（26）が前回と今回のサン
プリング時点の入力信号電圧差を表わす電圧を出力する
ようにしている。

ダイオードサンプラに付随する問題の１つに、ブローバ
イ（blowby）歪と呼ばれるものがある。ブローバイと
は、オフ状態のダイオードを介して電荷が出力側に伝送
されることである。信号波型サンプラでは、このブロー
バイは、ダイオードがオン状態のとき遅延線に捕えられ
る電荷の量に影響を与えるので、誤差増幅器で発生する
誤差信号値を歪ませ、それがバイアス回路網に帰還され
てしまう。第２図のサンプラでは、抵抗器（46）とコン
デンサ（48）とによりブローバイを補償している。これ
らは、増幅器（26）の入力に、ダイオード(2)，(4)，
(8)，（10）、抵抗器（52），（54）及び結合コンデン
サ（56）を介してダイオードがオフ状態のとき増幅器
（26）に与えられる入力とほぼ等振幅で逆極性の電荷を
入力する。これにより、ダイオードを介して伝送された
電荷を効果的に相殺している。入力端子（24）から増幅
器（26）への各回路分枝の抵抗器及びコンデンサの直列
接続は、高域通過フィルタとして作用し、増幅器へ伝送
される電荷の低周波成分を阻止する。ダイオード(2)と
(8)は、ダイオード(4)と（10）に夫々直列接続され、各
回路分枝の静電容量を減少して高域通過フィルタ遮断周
波数を増加する。コンデンサ（48）は可変であり、コン
デンサ（48）を通過する電荷をダイオード(2)及び(8)の
静電容量を通して伝送される電荷と等振幅になるように
調整する。しかし、このブローバイ補償方法には、特に
サンプラの動作中における調整が容易でないという欠点
がある。

本発明の目的は、上述のブローバイ歪を効果的に補償で
きる信号サンプラを提供することである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本発明の信号サンプラは、夫々一端が信号入力端(24)に
互いに異なる極性で接続された１対のサンプリングダイ
オード(4)及び（10）と、上記信号入力端及び基準電位
源間に直列接続された容量性分圧器（68）及び（70）
と、この容量性分圧器の分圧出力電圧を一方の入力端に
受け、上記１対のサンプリングダイオード（4）及び（1
0）の夫々他端の電圧を他方の入力端に受け、これら入
力端間の電位差を増幅する差動増幅器（86）とで構成さ
れている。

１対のサンプリングダイオードにローブパルスが供給さ
れないオフ状態の期間中にサンプリングダイオードの固
有の容量を介して伝送されるブローバイ歪と容量性分圧
器の分圧出力との電位差を差動増幅器で増幅することに
よりブローバイ歪が補償される。また、容量性分圧器
は、可変容量素子を含んでもよく、その可変容量素子を
調整することによりブローバイ歪を最小にしてもよい。

〔実施例〕

第１図は、本発明による信号サンプラの好適な実施例を
示す。ショットキダイオードを可とする拘束のサンプリ
ングダイオード(4)及び（10）は、夫々バイアス電源（2
8）と（30）により抵抗器（60）−（62）及び（64）−
（66）を介して逆バイアスされる。ショットキダイオー
ドを可とする電荷トラップ用ダイオード(6)及び（12）
は、夫々抵抗器（62），（66）と並列接続してダイナミ
ック（可動）バイアスを行う。即ち、両ダイオード
(6)，（12）は、ストローブパルスの直前に０バイアス
状態で、ストローブパルス中に順バイアスされ（併せて
コンデンサ（82），（84）を充電し）、ストローブパル
ス後の短期間中ストローブコンデンサ（82），（84）に
蓄えた電荷により逆バイアスされ、次のストローブパル
スが発生する前に、コンデンサ（82），（84）が夫々抵
抗器（60），（64）を介して放電し再び０バイアスとな
る。

遅延線（14）（16）にトラップし（閉じ込め）たコモン
モードの電荷は、差動増幅器（86）の非反転入力端に加
える。その出力端に現われる誤差信号は積分器（50）に
印加し、積分器（50）の出力信号はバイアス電源（28）
及び（30）の接続点に帰還する。従って、各ストローブ
パルスの直前では、ダイオード(6)のカソードはそのア
ノード電位とほぼ等しく、ダイオード(6)のカソード電
位の対地絶対値は、前のストローブパルスの終りの時点
におけるそのダイオードのアノード電位と等しい。同様
に、ダイオード（12）の場合も、ストローブパルスの直
前に０バイアスとなると、そのアノード電位の絶対値
は、前回のストローブパルスの終了時点のそのカソード
電位に等しくなる。従って、ストローブ発生器の出力端
子の電圧変化は、サンプラの各分枝の１個のダイオード
(4)及び（10）の逆バイアスを越せれば足りる。よっ
て、一定ストローブパルス振増で正確にサンプリングで
きる入力信号のダイナミックレンジは、第２図の場合に
比べて増加する。

入力端子（24）と接地間に直列接続されたコンデンサと
可変容量ダイオード（70）は容量性分圧器を構成し、そ
の分圧比は、抵抗器（72）を介してダイオード（70）に
印加されるブローバイ制御電圧により制御される。この
ブローバイ制御電圧の値は、入力端子（24）に被測定素
子（ＤＵＴ）又は被測定信号源が接続されていないと
き、自己校正シーケンスにより調節できる。次に、校正
回路の構成及び動作について説明する。

校正信号発生器（74）は、第３図(a)に示す如き矩形波
信号を抵抗器（78）を介して入力端子（24）に印加す
る。この校正信号波形は、メモリゲートパルスの後縁と
ほぼ一致する正方向の前縁、即ち立上り部を有する矩形
波である。校正信号波形の前縁は、ストローバパルスの
前縁ほど鋭い（高速）である必要はないが、その立上り
時間はメモリゲート巾（積分器（50）のメモリゲートが
ストローブ発生器（18）により導通させられる期間）よ
りは十分短い必要がある。

メモリゲートが導通状態になる時点Ｔ_１まで、第３図
(b)に示すように、サンプラの出力端子電圧は一定であ
る。ブローバイ制御電圧がブローバイを完全に補償して
いない場合は、第３図(b)に点（90）で示す如く、メモ
リゲートが導通すると出力電圧は増加する。そして、出
力電圧は、オーバーシュート（92）が生じた後減衰振動
し、メモリゲートが非導通状態になるとき適当なレベル
（94）に復帰する。ブローバイ電圧制御回路では、出力
信号を時点Ｔ_０（メモリゲートが導通する直前）とＴ_２
（メモリゲートが再度非導通になる直前）にアナログ・
デジタル変換器（ＡＤＣ）（96）を用いてサンプリング
する。マイクロコンピュータ（μＣ）（98）は、両サン
プル値を比較してデジタル信号をデジタル・アナログ変
換器（ＤＡＣ）（100）に印加し、このデジタル信号を
電圧に変換して最終的に第２サンプル値が第１サンプル
値と等しくなるようにする。これにより、出力信号の波
形は校正信号の波形と同じになり、ブローバイ歪は補償
される（第３図(b)の右端の波形参照）。

以上、本発明の信号サンプラを一実施例に基づき説明し
たが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形、変
更が可能であること当業者には明らかであろう。例え
ば、電荷トラップ用ダイオードのダイナミックバイアス
手法は、電子制御ブローバイ補償をしないサンプラにも
使用できる。また、ブローバイ補償の電子制御は、従来
の２ダイオード又は４ダイオード型サンプラにも応用で
きる。ブローバイ電圧制御回路の（ＡＣＤ）（96）、
（μＣ）（98）及び（ＤＡＣ）（100）の作用は、この
サンプラを使用するデジタルストレージ型オシロスコー
プにそのまま応用できる。

〔発明の効果〕

本発明の信号サンプラによると、入力端に接続した１対
のサンプリングダイオードの出力と容量性分圧器の出力
との電位差を差動増幅器で増幅するので、オフ状態のサ
ンプリングダイオードを介して信号が漏れるブローバイ
歪が低減できる。また、分圧器を可変容量ダイオード等
の可変素子を用いて構成することにより、使用するデバ
イス毎に、又は使用条件毎に最適補償が容易に、また必
要に応じて自動的に行うことができるので、高精度のサ
ンプラが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による信号サンプラの好適な実施例を示
す一部ブロック図、第２図は従来の信号サンプラの例を
示す一部ブロック図、第３図は第１図の回路動作説明図
である。（24）……入力端、(4)，（10）……サンプリングダイ
オード、(6)，（12）……他のダイオード、（14），（1
6）……遅延線、（68，70）……容量性分圧器、（86）
……差動増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】夫々一端が信号入力端に互いに異なる極性
で接続された１対のサンプリングダイオードと、上記信号入力端及び基準電位源間に直列接続された可変
容量性分圧器と、該可変容量性分圧器の分圧出力電圧を第１入力端に受
け、上記１対のサンプリングダイオードの夫々他端の電
圧を第２入力端に受け、これら第１及び第２入力端の電
位差を増幅する差動増幅器とを具え、上記可変容量性分圧器の容量を制御して上記サンプリン
グダイオードのブローバイ歪を低減することを特徴とす
る信号サンプラ。