JPH0640109B2 - オシロスコ−プ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オシロスコープ、特に被測定入力信号とトリ
ガレベルの関係を明瞭に表示するとともに、被測定入力
信号波形の任意部分の電圧を測定可能なオシロスコープ
に関する。

［従来技術とその問題点］ オシロスコープは被測定入力信号波形を陰極線管（ＣＲ
Ｔ）スクリーン上に表示してその信号の特性、即ち電
圧、周波数（周期）、波形等を測定する汎用測定器であ
る。上述した入力信号の特性は一般にＣＲＴスクリーン
上の垂直及び水平目盛と単位目盛当たりの校正した電圧
及び時間とによりオペレータが計算して求めている。

表示波形の選択した任意の部分の電圧及び２点間の電圧
差を求めるため、信号サンプリング技法を用い、各点の
入力信号電圧をサンプリングして、デジタル電圧計等に
より測定することが提案されている（特公昭５９−１１
９９７号及び実公昭５７−３０６１９号公報参照）。し
かし、この場合には通常のオシロスコープ回路以外に特
定点を選択する為の選択回路及び高速波形サンプリング
回路を必要とするので、装置が高価となり、サンプリン
グの為のノイズ発生、サンプリング誤差の発生等の問題
があった。

また、オシロスコープの被測定入力信号が印加される垂
直入力回路にデジタル電圧計を直接接続することも提案
されている（例えば特公昭５４−４８６１号及び特公昭
５９−１０５０６号公報）。しかし、斯かる校正では入
力信号の実効値又は平均値が測定できるのみであり、任
意点の瞬時値が求められない。しかも測定範囲が低周波
に限られ、且つオシロスコープの入力に好ましくない負
荷効果を生じる慮れもある。

更にまた、最近のオシロスコープでは表示波形とは別に
カーソル信号発生器を設け、１本又は２本の制御可能な
カーソル線を表示波形と重ねて表示して、入力信号の最
大値、最小値、ピーク・ピーク値又は選択レベルを測定
している（例えば米国特許第４、６２８、２５４号公報
参照）。しかし、この場合には高価なカーソル発生器を
必要とし、しかもドリフト等を生じる垂直軸と完全に校
正する為の定期的な校正作業を必要とするのでマイクロ
プロセッサ等を内蔵する高級オシロスコープに限り採用
されている。

［発明の目的］ 従って、本発明は従来のオシロスコープの回路構成にわ
ずかな変更を加えるだけで、トリガレベルと入力信号波
形を同時に表示可能とするとともに、そのトリガをかけ
た波形の任意の部分の信号電圧を測定可能なオシロスコ
ープを提供することである。

［発明の概要］ 本発明は、まず、被測定入力信号は、緩衝増幅器（１
２）が受ける。可変電圧発生手段（２４）は、トリガレ
ベル用のアナログ電圧を発生させる。このアナログ電圧
は、周知のごとくポテンショメータで発生させてもよ
い。スイッチ手段（１４）は、緩衝増幅器を通過した被
測定入力信号又はアナログ電圧を垂直増幅回路に選択的
に交互に供給する。これによって被測定入力信号とトリ
ガレベルの電圧が同時に表示されるので、被測定入力信
号とトリガレベルの関係が一目瞭然になる。トリガ比較
手段（２６）は、被測定入力信号及びアナログ電圧を比
較し、一致点でトリガパルスを発生させる。掃引回路
（２８）は、このトリガパルスを受けて掃引信号を水平
増幅回路の供給する。電圧測定手段（３２）は、可変電
圧発生手段の出力端に接続されてアナログ電圧を測定す
る。よって、被測定入力信号の掃引を開始した点での電
圧が測定できる。表示手段は、垂直及び水平増幅回路の
出力を受けて被測定入力信号及びアナログ電圧を表示す
る。

［実施例］ 第１図は本発明に依るオシロスコープの好適一実施例の
ブロック図を示す。１０は被測定入力信号が印加される
入力端子であり、その入力信号は緩衝増幅器１２、スイ
ッチング回路１４、入力段増幅器１６、遅延線１８、出
力段増幅器２０を介してＣＲＴ２２の垂直偏向板を駆動
する。

緩衝増幅器１２の出力はトリガ回路のトリガ比較器２６
の一方の入力端子に入力信号を印加してポテンショメー
タ２４で表わすトリガレベル用可変電圧発生器からのト
リガレベルと比較する。入力信号がトリガレベルと一致
するときパルス発生器（図示せず）で高速トリガパルス
を発生して掃引（傾斜信号）発生器２８を起動して、選
択された傾斜の掃引信号を発生する。この掃引信号は水
平出力増幅器３０で差動（プッシュプル）出力に変換さ
れてＣＲＴ２２の水平偏向板を駆動する。３２はトリガ
レベル用ポテンショメータの電圧を高精度で測定するデ
ジタル電圧計（ＤＶＭ）であり、測定値はＬＥＤ等で表
示器に表示してもよいが、好ましくはＣＲＴ２２のスク
リーン上の隅に文字発生器で表示する。スイッチ制御回
路３４は、例えばフリップフロップであり、掃引発生器
２８の掃引信号が発生する毎にスイッチング回路１４の
スイッチ状態を切換える。

第１図の回路は従来の内部トリガ式オシロスコープと類
似している。しかし、従来のオシロスコープはトリガ比
較器２６へのトリガ信号と入力端子１０の入力信号との
関係が正確に既知の関係ではなかった。本発明では緩衝
増幅器１２は例えばソースフォロワ増幅器又は特公昭６
１−１９２６号公報或いは特開昭５７−３３８０７号公
報に記載の如き利得が１であって入力信号がそのままの
振幅及びレベルで現われる既知の関係にあることに注目
されたい。

動作を説明する。先ず最初はスイッチング回路１４が図
示の位置にあるとすると、垂直偏向回路には入力信号が
印加され、ＣＲＴ２２の電子ビームをその入力信号レベ
ルに応じて垂直（上下）方向に駆動する。他方、入力信
号がポテンショメータ２４からのトリガレベルを超す
と、トリガ比較器２６の出力によりトリガパルスを発生
し、掃引発生器２８を起動して掃引信号を発生する。こ
の所定傾斜の掃引信号により、ＣＲＴ２２の電子ビーム
を一定速度で水平方向（左から右）に移動（掃引）す
る。この結果、ＣＲＴ２２のスクリーン上には時間の関
数として入力信号波形が表示される。ここで、遅延回路
１８はトリガパルスにより掃引発生器２８からの掃引信
号の起動が遅れ、入力パルス信号の前縁の一部が観測不
可能になるのを避ける為の周知の手段である。掃引が終
わると、スイッチ制御回路３４はスイッチング回路１４
を切換えて、トリガレベルを垂直偏向回路に入力する。
よって、次に掃引回路２８がトリガ起動されると、トリ
ガレベルをＣＲＴ２２のスクリーン上に表示する。即
ち、第２図（Ａ）に示す如く入力信号波形ＷＦの開始部
分（左端）とトリガレベルＴＬとが一致する。以上の動
作を反復する。

ＤＶＭ３２はこのトリガレベルを測定するので、入力表
示波結ＷＦの選択されたトリガ点の電圧をデジタル的に
表示する。入力波形の関心ある部分をトリガ点として選
択することにより、その点の電圧が直ちにＤＶＭ３２で
デジタル的に求められる。従来の如く、高速サンプリン
グ回路を必要とせず、また垂直軸回路に負荷効果を生じ
る別の回路を接続することもない。ＤＶＭ３２は直流レ
ベルを測定するのであるから、安価なものでよく、ＩＣ
化されて市販されているものでもよい。

第３図は本発明によりオシロスコープの他の実施例であ
り、測定範囲を拡大する為に入力端子１０と緩衝増幅器
１２との間に広帯域の多段減衰器１１を挿入したもので
ある。この減衰器１１は周知のＬ字形のＲＣ（抵抗コン
デンサ）減衰器でよい。この減衰器１１の挿入によりト
リガ比較器２６への入力信号が減衰されるので、ポテン
ショメータ２４からのトリガレベルも対応して減衰する
為の減衰器２５を挿入する。減衰器２５は直流電圧の減
衰であるので、簡単な抵抗減衰器でよく、例えば直列厚
膜抵抗をレーザトリミングで高精度を得ると共にマルチ
プレクサで切換選択する型式のものでもよい。勿論、減
衰器２５を省略して、減衰器１１の減衰度に応じてＤＶ
Ｍ３２の測定値を演算処理してもよい。

第４図は本発明によるオシロスコープの更に他の実施例
である。この実施例では、掃引毎にトリガレベルを制御
可能な２つの値に切換える他に第１ポテンショメータ２
４と第２ポテンショメータ２４ｂを有し、マルチプレク
サ（ＭＵＸ）２７で交互に切換えると共に、垂直軸のス
イッチング回路１４も入力信号波形、第１トリガレベル
及び第２トリガレベルと切換えている。また、ＤＶＭ３
２は第１、第２トリガレベルを個別に測定すると共に両
トリガレベル差を求めることができるようにしている。

第４図の実施例では、例えば第２図（Ｂ）の如き表示波
形が得られる。これにより、例えば入力信号の波形の重
要パラメータである最小値、最大値及びピーク・ピーク
値が容易に求められることが理解できよう。

尚、第４図では２つのトリガレベルを個別に制御する構
成としているが、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示す如く両ト
リガレベルを関連付け、又はトラッキングさせることが
実際上好ましい。第５図（Ａ）の場合には、両ポテンシ
ョメータ２４ａ−２４ｂの出力を夫々電圧ホロワ回路４
０ａ−４０ｂを介して第１及び第２出力端４４ａ、４４
ｃとする。更に、等しい抵抗Ｒ１−Ｒ２を介して２倍の
増幅度を有する（Ｒ３＝Ｒ４）増幅器４２の出力端４４
ｂから出力する。出力端子４４ｂの出力電圧は夫々出力
端子４４ａと４４ｃの出力和になる。よつて、第１トリ
ガレベルＴＬ１は出力端子４４ａから、第２トリガレベ
ルＴＬ２は出力端子４４ｂから得る。出力端子４４ｃの
電圧はＴＬ１とＬＴ２の差、即ち（ＴＬ２−ＴＬ１）で
ある。

第５図（Ｂ）の回路構成では、両ポテンショメータ又は
可変抵抗器２４ａ−２４ｂを直列接続して電流源４０の
電流を流す。各接続点の電圧を緩衝増幅器４８ａ−４８
ｂを介して第１、第２トリガレベルＴＬ１、ＴＬ２とす
ると共に、差動増幅器５０を介して出力端子５２ｃから
差電圧（ＴＬ２〜ＴＬ１）を得る。

［変形変更］ 以上、本発明のオシロスコープを好適実施例に基づき説
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、ＤＶＭ３２はトリガレベルを一端から他端へ連続的
に可変して行き、トリガ比較器２６が一致を検出した時
点のトリガレベルをホールドすることにより入力信号の
最小値又は最大値を迅速且つ半自動的に検出するように
してもよい。また、入力信号が既知レベルの信号、例え
ばＴＴＬ、ＥＣＬ等の理論信号の場合には、予めトリガ
レベルを所定レベルに設定する為にＤＶＭ３２を使用し
てもよい。更に、掃引信号が低速の場合には、スイッチ
ング回路１４は掃引毎でなく、一定周期で動作させても
よい。また入力信号波形とトリガレベルとを例えば交互
に切換えて同時表示する代わりに、入力信号波形のトリ
ガレベル対応部分を周知のＺ軸回路で輝度変調すること
により表示波形上に輝点で表示することもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来あるオシロスコープにわずかな変
更を加えるだけであるため、簡単且つ安価に実施でき
る。一方で、トリガレベルの電圧を入力信号波形と同時
に表示可能となり、被測定入力信号とトリガレベルの関
係が一目瞭然となる。また、トリガレベルは任意に変更
可能であるが、本発明では、トリガレベルのアナログ電
圧を電圧測定手段で測定することができるので、トリガ
をかけた被測定入力信号の任意の部分の電圧をサンプリ
ングをしなくとも測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第４図は本発明の異なる実施例のブ
ロック図、第２図は本発明のオシロスコープの表示例、
第５図は第４図の実施例に使用するのに好都合なトリガ
レベル用可変電圧発生器の回路図である。 図中、１２は緩衝増幅器、１４はスイッチ手段、２２は
表示手段、２４は可変電圧発生手段、２６はトリガ比較
手段、２８は掃引回路、３２は電圧測定手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定入力信号を受ける緩衝増幅器と、 トリガレベル用のアナログ電圧を発生させる可変電圧発
   生手段と、 上記緩衝増幅器を通過した上記被測定入力信号又は上記
   アナログ電圧を垂直増幅回路に選択的に交互に供給する
   スイッチ手段と、 上記被測定入力信号及び上記アナログ電圧を比較してト
   リガパルスを発生させるトリガ比較手段と、 上記トリガパルスを受けて水平増幅回路に掃引信号を供
   給する掃引回路と、 上記可変電圧発生手段の出力端に接続されて上記アナロ
   グ電圧を測定する電圧測定手段と、 上記垂直及び水平増幅回路の出力を受ける表示手段とを
   具えことを特徴とするオシロスコープ。