JPH0614068B2 - 遅延掃引装置 - Google Patents

遅延掃引装置

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JPH0614068B2
JPH0614068B2 JP16666887A JP16666887A JPH0614068B2 JP H0614068 B2 JPH0614068 B2 JP H0614068B2 JP 16666887 A JP16666887 A JP 16666887A JP 16666887 A JP16666887 A JP 16666887A JP H0614068 B2 JPH0614068 B2 JP H0614068B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高速電気現象の波形を観測するオシロスコープ
の遅延掃引装置に関する。
オシロスコープにおいては、観測波形の時間的に遅れた
2点の部分を精密に観測するために遅延掃引装置が用い
られるが、本発明は改良された遅延掃引装置を提供する
ものである。
[従来の技術] 従来の遅延掃引装置の一例(特公昭54−15503)
を第3図に示し、説明する。
第3図において、11は被観測波形を掃引するための、
のこぎり波を発生する主掃引回路である。この主掃引回
路11は、被観測波形に同期したトリガがトリガ入力端
子12に印加されると、それに同期してのこぎり波であ
る主掃引出力14を主掃引出力端子13に出力する。1
5は分周器で、主掃引回路11の掃引の周期を分周して
分周出力で切換スイッチ22を切換えるための分周器で
ある。17は、切換スイッチ22からの信号で、主掃引
回路の動作のスタートから遅れてのこぎり波である遅延
掃引出力19を遅延掃引出力端子18に出力する遅延掃
引回路である。12Aおよび21Bはそれぞれ第1コン
パレータおよび第2コンパレータで、それぞれの一方の
端子には、主掃引出力14が印加されており、それぞれ
の他方の端子には、ポテンショ・メータ26Aおよび2
6Bからの参照電圧が印加されている。主掃引出力14
の電圧が、それぞれの参照電圧を越えたとき、第1およ
び第2コンパレータ21A,Bはそれぞれ出力する。2
3はポテンショ・メータ26A,Bの2つの参照電圧の
差を読取るためのディジタル・ボルトメータでその出力
は、ディジタル表示回路24において主掃引回路11の
掃引率(のこぎり波14の立上りの傾斜率)を乗算され
て表示される。
このような構成の遅延掃引回路を有するオシロスコープ
において、いま管面上にパルス列が表示されており、た
とえば、そのパルス列のN番目のパルスの立上り部分を
観測する場合には、ポテンショ・メータ26Aを管面上
を観測しながら加減すると、主掃引出力14のN番目の
パルスに対応する点で第1コンパレータ21Aが動作
し、その出力は切換スイッチ22を経て遅延掃引回路1
7を動作せしめて、遅延掃引出力19を得るから、N番
目のパルスの立上り部分を主掃引回路11の動作による
パルス列の表示と同時に表示することができる。同様に
して、パルス列のN+1番目のパルスの立上り部分を観
測しながらポテンショ・メータ26Bを加減すると、主
掃引出力14のN+1番目のパルスに対応する点で第2
コンパレータ21Bが動作し、その出力は切換スイッチ
22を経由して遅延掃引回路17を動作させて、N+1
番目のパルスの立上り部分をN番目のパルスの立上り部
分に重ねて表示することができる。
このように動作せしめることによって主掃引によるパル
ス列と、遅延掃引によるN番目のパルスの立上り部分と
N+1番目のパルスの立上り部分の合計3つの波形を観
測することができる。
この3つの波形は、分周器15からの出力による切換ス
イッチ22の切換の順序にしたがって交互の管面上に掃
引され、表示される。
ここで、N番目のパルスの立上り部分の位置とN+1番
目のパルスの立上り部分の位置とが管面上で一致してい
るときに、ディジタル表示回路24には、ディジタル電
圧計23の出力と、主掃引回路11の掃引率とが乗算さ
れた値が、N番目のパルスとN+1番目のパルスとの時
間間隔として表示される。すなわち、パルス列の周期を
ディジタル表示している。
この第3図に示す従来例においては、第1および第2コ
ンパレータ21A,Bの入力におけるオフセット電圧お
よび2つのオフセット電圧の差や、入出力間の遅延時間
差が周期温度の変化によって変動するために、主掃引と
2つの遅延掃引との間および2つの遅延掃引相互間の遅
延時間が変動し、誤差が発生した。また高速の2つのコ
ンパレータ(21A,B)を必要とするために回路が複
雑となり、ディジタル電圧計23を必要とするところか
ら、高価格となるのを避けることができなかった。
このような問題点を解決するために第4図に示されるよ
うな遅延掃引装置が用いられている。第4図において、
31Aおよび31Bはそれぞれ第1D/A変換器および
第2D/A変換器である。32Aおよび32Bはデータ
が入力されると、それをそれぞれ第1および第2遅延デ
ータ35A,Bとして第1および第2D/A変換器31
A,Bに印加するための第1シフト・レジスタおよび第
2シフト・レジスタである。
第4図に示す例においては、第3図にポテンショ・メー
タ26A,Bに換えて、データにより第1および第2D
/A変換器31A,Bで参照電圧を発生し、これを切換
スイッチ22で切換て、コンパレータ21に印加してい
る。
第4図においては、コンパレータを1個にしたために、
コンパレータによる変動要因は除去され、さらに、高価
であったディジタル電圧計23(第3図)を用いずに、
第1,第2シフト・レジスタ32A,Bへのデータか
ら、2つの遅延掃引の時間差を計算し表示することとし
た(第4図においてはディジタル表示回路24は省略さ
れている)。
[発明が解決しようとする問題点] 第4図において示された従来例は、第3図に示された従
来例の問題点をいくつかを解決するものであった。しか
しながら、重要な未解決の問題点が残されている。
この問題点は、第4図において、第1および第2D/A
変換器31A,Bの特性の差である。この第1および第
2D/A変換器31A,Bには、12ビット〜16ビッ
トの分解能が要求され、周囲温度の変化に対して特性の
揃ったものを揃えることは極めて困難であり、高価なも
のとなる大きな要因でもあった。
このような特性の差について、第5図により説明する。
同図のX軸は入力データの値を示し、Y軸はD/A変換
器の出力電圧によって決定される2つの遅延掃引の遅延
時間をあらわしている。
線50は、D/A変換器のオフセット電圧が零で、デー
タの入力に対して、忠実に遅延時間を生ずるような出力
電圧を発生していることを示している。
これに対して線51および線52はそれぞれ負および正
のオフセット電圧を生じている場合を示している。
点線53はオフセット電圧は零であるがD/A変換器の
利得に誤差がある場合を示している。
ここで、たとえば、第1シフト・レジスタ32Aの出力
を受けた第1D/A変換器31Aの出力特性は線51で
あらわされ、4(mS)のデータが入力されており、第
2シフト・レジスタ32Bの出力を受けた第2D/A変
換器31Bの出力特性は線52であらわされ、5(m
S)のデータが入力されているとすると、第5図のA点
およびB点に示すように、入力されたデータの差の値は
1(mS)であるにもかかわらず、第1および第2D/
A変換器31A,31Bの出力電圧のオフセットに起因
して、遅延時間の差は2(mS)になってしまう。
第5図から明らかなように第1および第2D/A変換器
31A,31Bのオフセット電圧の遅延時間の誤差の比
率は、データの値が小さいほど大きい。
しかしながら、第1および第2D/A変換器31A,3
1Bのいずれか、または双方の利得に誤差がある場合に
は、誤差の比率は点線53が示すように一定(傾斜が一
定)であるから、オフセット電圧によってもたらされる
程の問題はない。
第4図に示した従来例においては、2つのD/A変換器
を用いるために、その特性の差異が誤差原因となり、ま
た、その特性をできるだけ揃ったものを2個使用するた
めに、高価なものとなった。
この特性の差異およびD/A変換の誤差は、両D/A変
換器の温度特性によっても生ずるものであり、温度特性
のよく揃ったものはさらに高価なものになるという問題
点があった。
[問題点を解決するための手段] 本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために
なされたものである。
そこで本発明では、第4図に示した回路において、第1
D/A変換器の出力と第2D/A変換器の出力とを比較
する較正用コンパレータと、この較正用コンパレータの
出力を受けて、計算処理して、この較正用コンパレータ
の出力が零となるような第1遅延データおよび第2遅延
データと第1シフト・レジスタおよび第2シフト・レジ
スタに印加して、このプロット点におけるデータを処理
するための計算処理回路と、このようなデータを複数の
プロット点において求めて記憶するランダム・アクセス
・メモリ(RAM)とを設けた。
[作用] 遅延掃引装置を用いての測定に先立ち、較正用コンパレ
ータの出力が零となるような第1遅延データおよび第2
遅延データを、第1および第2D/A変換器のダイナミ
ック・レンジ中の複数のプロット点で求め、これを計算
処理して補正係数を求めRAMに記憶し、 主掃引波形のスタート点から第1D/A変換器の出力に
もとづき出力される第1遅延掃引波形のスタート点まで
の第1遅延時間および、主掃引波形のスタート点から第
2D/A変換器の出力にもとづき出力される第2遅延掃
引波形のスタート点までの第2遅延時間を求める場合に
は、補正係数にもとづいて第1,第2レジスタを介して
第1,第2D/A変換器に誤差を発生しない補正された
データを印加するようにした。
この補正係数を第1および第2D/A変換器のダイナミ
ック・レンジ中の多くの点でプロットするならば、補正
の精度はいくらでも向上せしめることが可能となる。
したがって、特性の揃った高価なD/A変換器を2個用
いる必要もなく、しかも、高精度な遅延掃引装置を実現
することが可能となった。
[実施例] 本発明の一実施例を第1図に示し、説明する。ここにお
いて、第3図および第4図に示されたものに対応するも
のには、同じ番号または記号を用いて示した。また第1
図に示したものの動作を説明するための波形図を第2A
図および第2B図に、動作の流れを示すフローチャート
を第2C図に示している。
第1図において、主掃引回路11はトリガ入力端子12
に印加されたトリガ(第2A図(a))に同期して、主
掃引出力端子13に主掃引出力14(第2A図(b))
を得る。
主掃引回路11の内部では、主掃引出力14を発生する
ための主掃引ゲート41(第2A図(e))がつくられ
ており、これが分周器15に印加されている。主掃引ゲ
ート41(e)は分周器15で1/4に分周されて、分
周出力42(第2図(f))を出力する。
主掃引出力41(b)のスタート点から遅延せしめる時
間である第1遅延時間T(第2A図(b)参照)およ
び第2遅延時間T(第2A図(b)参照)が、マイク
ロプロセッサなどを含む計算処理回路36から、たとえ
ば24ビットのシリアル・データで出力されると、その
上位12ビットは、シフト・レジスタ32Aに、下位1
2ビットはシフト・レジスタ32Bに、それぞれ格納さ
れる。シフト・レジスタ32Aおよび32Bは、それぞ
れ第1遅延データ35Aおよび第2遅延データ35Bと
して、それぞれ第1および第2D/A変換器31A,3
1Bに送出される。第1遅延データ35Aが印加された
ときには、第1D/A変換器31Aは第1遅延電圧V
を、第2遅延データ35Bが印加されたときには、第2
D/A変換器31Bは第2遅延電圧Vを、第2A図
(d)に示す第1,第2D/A出力43A,43B(第
2A図(d)には単にD/A出力43と記載)として較
正用コンパレータ28に出力すると同時に切換えスイッ
チ22を介して遅延掃引用コンパレータ27にも印加す
る。
コンパレータ27はその一方の端子に主掃引出力14
(b)が印加され、他方の端子には第1,第2D/A出
力43A,B(d)である第1遅延電圧Vまたは第2
遅延電圧Vが印加されているから、主掃引出力14
(b)の電圧が第1遅延電圧Vまたは第2遅延電圧V
を越えたとき、遅延掃引用コンパレータ27が動作し
て遅延掃引回路17を動作せしめ、第1または第2遅延
電圧VまたはVに対応して、第1遅延掃引出力19
Aまたは第2遅延掃引出力19B(第2A図(c))を
遅延掃引出力端子18に出力する。
このようにして得られた主掃引出力14および第1遅延
掃引出力19Aと第2遅延掃引出力19Bは、図示され
てはいない掃引増幅器に印加されてスイッチにより選択
されて、第2A図(g)に示す掃引波形として増幅され
たものがブラウン管のX軸に印加される。
第2A図に示した例では、分周器15は主掃引ゲート4
1(e)を1/4に分周しており、分周器15の出力で
ある分周出力42(f)が変化したのち、最初に掃引波
形(g)として選択されるのは主掃引出力14であり、
そのつぎに選択されるのは第1または第2遅延掃引出力
19A、または19Bである。このようにすることによ
って、第1または第2D/A変換器31Aまたは31B
の第1,第2D/A出力43A,43Bが安定した状態
において発生した第1または第2遅延掃引出力19A,
19Bを、掃引波形(g)として選択することができる
からである。
このような状態は高速の掃引時に問題となるが、それに
ついて、第2B図により説明する。
第2B図(b)に主掃引出力14がピークに達したと
き、第1,第2D/A出力43A,B(d)は、たとえ
ば第1遅延電圧Vから第2遅延電圧Vに移行する
が、その移行に要するセットリング時間は、実施例に用
いられる程度の高精度のD/A変換器においては1μS
程度であり、そのあとにも、第2B図(d)に示すよう
なリンギングがつづく場合があるが、第1,第2D/A
出力43A,Bが切換った直後の第1または第2遅延掃
引出力19A,19Bは、そのリンギングなどの影響を
受けて誤差を生ずる可能性があるために、掃引波形とし
ては用いず、この第1,第2D/A出力43A,Bの切
換えとは何の関係もない主掃引出力14を、その切換え
直後の掃引波形(第2A図(g)参照)として用いてい
る。第2A図から明らかなように、分周器15の分周比
を変えるらば、同図(g)において、主掃引14のつぎ
に第1遅延掃引出力19Aを2度続け、つぎに主掃引1
4を出力し、そのつぎに第2遅延掃引出力19Bを2度
続けるというように、各掃引出力のくり返し回数を任意
に変えることができることも明でかであろう。
つぎに、第1シフト・レジスタ32Aを介して第1D/
A変換器31Aに印加する第1遅延データ35A、およ
び第2シフト・レジスタ32Bを介して第2D/A変換
器31Bに印加する第2遅延データ35Bについて、第
2C図のフローチャートを参照しながら説明する。
第1および第2D/A変換器31A,31Bは、同一の
データを入力されても、第5図において説明したよう
に、その特性の差から同じ出力電圧を出力するとは限ら
ず、たとえ同じ出力電圧が得られたとしても、温度特性
の差から周囲温度が変化すると両出力電圧に差を生じ
る。そこで遅延掃引装置を用いての測定に先立ち、つぎ
のような誤差を補正するための補正係数を得る作業を行
うようにした。
最初に第1D/A変換器31Aに対して第1遅延データ
35Aを計算処理回路36が設定し、送出する(第2C
図、S81)。
つぎに、第2D/A変換器31Bに対して、第2遅延デ
ータ35Bを計算処理回路36が設定し、送出する(S
82)。この第1,第2遅延データ35A,35Bにも
とづき、第1,第2D/A変換器31A,31Bは、そ
れぞれ第1,第2D/A出力43A,43Bを出力し、
較正用コンパレータ28に印加するから、第1,第2D
/A出力43A,43Bの間に差電圧があるならば、較
正用コンパレータ28には出力がある(S83Y)。
この出力の電圧の極性から第1D/A出力43Aに対し
て第2D/A出力43Bが大きいか小さいか判断できる
から、計算処理回路36では、この差電圧を縮小するよ
うな第2遅延データを発生する動作の準備に入る(S8
4)。そこで、第1遅延データ35Aの値は変更せずに
前回と同じ値に設定し(S81)、第2遅延データ35
Bのみ差電圧を縮小するように変更したデータを与え
(S82)、差電圧の有無を調べる(S83)。このよ
うな動作をくり返して、較正用コンパレータ28の出力
に差電圧が実質的に得られなくなると、2つの第1,第
2D/A出力43A,43Bの値は一致する(S83
N)。そこで、このときの第1,第2遅延データをRA
M37に格納する。
つぎに、異なった点をプロットするために(S85
Y)、新たな第1遅延データ35Aを設定し、第1D/
A変換器31Aに送出する(S81)。そこで新たな第
1遅延データ35Aに等しいデータを第2遅延データ3
5Bとして設定し、第2D/A変換器31Bに送出する
(S82)。このときの較正用コンパレータ28の出力
である差電圧がある場合には(S83Y)、第2遅延デ
ータ35Bの変更動作の準備に入り(S84)、第1遅
延データ35Aは変更せずにそのまま送出し(S8
1)、第2遅延データ35Bのみ差電圧が縮小する方向
に変更する(S82)。
このようにして差電圧が実質的に零になると(S83
N)、このときに得られた第1,第2遅延データ35
A,35BをRAM37に格納する。
複数の点をプロットすることにより、第1,第2D/A
変換器31A,31Bの第1、第2遅延データ35A,
35Bの入力値に対する第1,第2D/A出力43A,
43Bの値の比、すなわち第5図におけるたとえば線5
1および52の傾斜を算出し(S86)、このプロット
した点の間の補正係数を算出してRAM37に格納する
(S87)。
以上は、第1,第2D/A変換器31A,31B間の差
電圧がある場合に、第2遅延データ35Bを変更して差
電圧が零となるデータを求めたが、これに逆にして、第
1遅延データ35Aを変更して差電圧が零となるデータ
を求めてもよいことは明らかであろう。
また、たとえば第2D/A出力43Bが零となるような
遅延データ35Bを印加して、第1D/A変換器31A
に種々の第1遅延データ35Aを与えるならば、較正用
コンパレータ28の出力値は第1D/A変換器の直線性
を示すものとなる。同様にしてD/A変換器31Bの直
線性を算出することも可能である。
以上のような動作により補正係数を求めて、第2A図お
よび第2Bを用いて説明した遅延掃引を用いた測定に入
る。この測定において用いられる第1,第2遅延データ
35A,35Bは、補正係数によって補正されたもので
ある。この補正係数を求める動作は測定ごとに行われる
から温度変化の影響を受けることもなく、測定すること
が可能となる。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、遅延時間差の誤差の主
要因であるD/A変換器を測定の直前に自動的に補正す
るから温度変化の影響を受けることもなく、安価なD/
A変換器で高精度なオシロスコープの遅延掃引装置を実
現することができる。したがって、その効果は極めて大
きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第2A図
および第2B図は第1図に示した回路構成の動作を説明
するための波形図、 第2C図は補正係数を算出する動作の流れを示すフロー
チャート、 第3図および第4図は従来例を示すための回路構成図、 第5図は第4図に示した回路構成の誤差要因を説明する
ための特性図である。 11…主掃引回路、12…トリガ入力端子 13…主掃引出力端子、4…主掃引出力 15…分周器、17…遅延掃引回路 18…遅延掃引出力端子 19…遅延掃引出力 19A…第1遅延掃引出力 19B…第2遅延掃引出力 21…コンパレータ 21A…第1コンパレータ 21B…第2コンパレータ 22…切換スイッチ、23……ディジタル電圧計 24…ディジタル表示回路 26A,B…ポテンショ・メータ 31…D/A変換器 31A…第1D/A変換器 31B…第2D/A変換器 32A…第1シフト・レジスタ 32B…第2シフト・レジスタ 35A…第1遅延データ 35B…第2遅延データ 41…主掃引ゲート、42…分周出力 43…D/A出力 43A…第1D/A出力 43B…第2D/A出力 50〜52…線、53…点線 T…第1遅延時間、T…第2遅延時間 V…第1遅延電圧、V…第2遅延電圧。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被観測波形に同期した主掃引ゲートをつく
    り、この主掃引ゲートにより主掃引出力を発生するため
    の主掃引回路と、 前記主掃引出力を一方の入力端子に、前記主掃引出力の
    開始時間から遅れた時間である遅延時間を設定するため
    の遅延電圧を他方の入力端子に印加されて、前記一方の
    入力端子に印加された前記主掃引出力が前記他方の入力
    端子に印加された遅延電圧を越える瞬間に出力を発生す
    る遅延掃引用コンパレータと、 前記コンパレータの出力を受けて、前記主掃引出力のス
    タートから前記遅延時間だけ遅れてスタートを開始して
    前記主掃引出力の発生時間内で遅延掃引出力を発生する
    ための遅延掃引回路とを含み、前記遅延時間に関するデ
    ータを処理して数値表示するためのオシロスコープの遅
    延掃引装置において、 前記主掃引ゲートを分周して所定の分周比を有する分周
    出力を得るための分周手段と、 前記遅延時間として、2種の値の遅延時間を指示するた
    めの第1および第2遅延データをそれぞれ受けて、前記
    遅延時間を指示するための第1および第2遅延データの
    それぞれに対応する第1D/A出力および第2D/A出
    力をそれぞれ出力するための第1D/A変換手段と、第
    2D/A変換手段と、 前記第1D/A出力および第2D/A出力を前記分周出
    力によって選択して前記遅延電圧として前記掃引用コン
    パレータの他方の入力端子に印加するための切換えスイ
    ッチ手段と、 前記第1D/A出力および前記第2D/A出力を比較す
    るための較正用コンパレータと、 前記遅延掃引出力を発生するのに先立って、前記第1遅
    延データを第1の値として前記第2遅延データを変えて
    前記較正用コンパレータの出力が実質的に零となる第1
    の点をプロットし、このときの前記第1および第2遅延
    データを記憶しておき、すくなくとも第2の点をプロッ
    トするために前記固定した第1遅延データの第1の値か
    ら第2の値に変更して、前記第2遅延データを変えて前
    記較正用コンパレータの出力が実質的に零となるときの
    前記第1および第2遅延データを記憶しておき、前記プ
    ロットした第1の点およびすくなくとも第2の点におけ
    る前記記憶した第1および第2遅延データから、前記第
    1および第2D/A出力値を等しくするための前記第1
    および第2遅延データを算出するための補正係数を算出
    するための計算処理手段と を含むことを特徴とする遅延掃引装置。
JP16666887A 1987-07-03 1987-07-03 遅延掃引装置 Expired - Fee Related JPH0614068B2 (ja)

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