JPH0648427Y2 - オシロスコープのプローブ容量校正回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は，オシロスコープに使用するプローブの容量校
正回路に関するものである。

〔考案の概要〕

オシロスコープに使用するプローブのうち，例えば10:1
減衰比のプローブは，高インピーダンスであるため，高
周波においては，容量比によって減衰比が決定される。
この容量比はプローブの終端回路の可変容量コンデンサ
を調整し，測定の前に合わせる必要がある。しかし，こ
の作業は低容量のドライバを使用し，校正用方形波を観
測しながら，方形波特性が平坦になるように調整しなけ
ればならない。この作業は手間がかかる。そこで本考案
はこの作業を自動的に行なうため，オシロスコープ本体
側の入力容量をマイクロコンピュタの制御下に置き，プ
ローブにオシロスコープの入力容量を合わせるようにし
たものである。

〔従来の技術〕

従来，プローブは第３図に示すようにプローブヘッド1,
同軸ケーブル2,終端回路３の３つから構成され，このう
ち高周波での減衰比はコンデンサC1とケーブルの容量，
コンデンサC2,オシロスコープ本体の入力容量で決ま
る。減衰比はコンデンサC1に対し，ケーブルの容量，コ
ンデンサC2,オシロスコープの入力容量を加えた容量の
比で決まり,1:9であれば減衰比10:1（1/10）プローブと
なる。ここでプローブ容量の調整は校正用方形波信号13
をプローブに入力し,CRT管面にて方形波特性が平坦にな
るように可変コンデンサC2を調整していた。

〔考案が解決しようとする課題〕

前述の従来技術には，可変コンデンサC2を調整する時
に，専用のドライバを使用する必要があり，その専用ド
ライバを常に備えて置く必要があるため，余分な管理を
しなければならないという欠点がある。また，プローブ
を取付けたりはずしたりする機会は多く，その度校正信
号で確認し，再調整するのは手間がかかる。本考案は，
これらの問題を解決するため，オシロスコープ本体側入
力容量を自動的にプローブ側の容量に合わせる手段を設
け，前述した調整作業を簡略化することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記の目的を達成するため，オシロスコープ本
体の入力部に並列に可変容量ダイオードを設け，その制
御電圧を本体内蔵のマイクロコンピュータにて制御可能
にしたものである。マイクロコンピュータは増幅器を経
た入力信号をAD変換し，そのデータを処理し最適な制御
電圧を前記可変容量ダイオードに供給するようにしたも
のである。

〔作用〕

その結果，プローブを取り付けたときに，プローブを校
正用方形波発振器に接続し，マイクロコンピュータの最
適補正電圧検出のプログラムを起動させれば，自動的に
プローブ容量補正を行なうことが可能となる。

〔実施例〕

以下，本考案の一実施例を第１図により説明する。従来
可変容量コンデンサであったプローブ終端回路２内のコ
ンデンサC2を固定とし，オシロスコープ本体３内に可変
容量ダイオード７として代りに設ける。ここで，可変容
量ダイオードと直列に挿入されているスイッチS1は，本
考案のプローブを接続したときのみONとなるリレーの接
点で，これは10:1プローブを使用しないときは，オシロ
スコープの入力容量を変化しないようにするために設け
る。また，もう一つ同じく直列に挿入されているコンデ
ンサC3は直流分をカットするためのもので，大きな容量
値のものを使用する。可変容量ダイオード７はマイクロ
コンピュータ11から制御されたDA変換器９から制御電圧
を受けて適当な容量値となる。一方，この容量値を最適
にする検出手段としてアッテネータ５と初段増幅器６を
経た信号をAD変換するAD変換器10を設けた。変換データ
はマイクロコンピュータ11に供給される。通常,DA変換
器９は前回校正を行なったときの制御電圧を出力するだ
けであるが，校正時にはAD変換器10のデータに応じ，制
御電圧を変化させ量的な値を求める。

次にこの校正のアルゴリズムの一例を説明する。校正時
にはプローブを校正用方形波発振器（通常オシロスコー
プに装備されているCAL端子）に接続し，校正起動スイ
ッチS2をONとする。するとマイクロコンピュータ11は校
正プログラムの実行に入いり,AD変換器10を起動させ
る。AD変換器は約1Mサンプル／秒の速度で1KHZ校正用方
形波信号を10周期分程度AD変換する。第２図に示すよう
に変換データのうち，立上り直後のデータD1と立下り直
前のデータD2を抽出し，それぞれ平均値を算出，一致し
たかどうかを比較する。一致しなければDA変換器９のデ
ータを1LSB増加あるいは減少させ，一致するまで前記処
理を繰り返えす。一方，データD1,D2の平均値が一致し
たときは，可変容量ダイオード７の制御電圧が最適値に
なったことを意味し，校正を終了する。このとき，制御
電圧が適当でない場合の例を，第２図データDmax,Dmin
で示す。ここまで説明した処理のアルゴルズムは初歩的
な一例であり，終了するまでに時間を要することは明ら
かであるが，高等な手法により速く終了させる方法は数
多く考えられる。

これまで述べた校正手段は，例えば10:1プローブを接続
した時のみ有効となる。接続しないときは，前述したよ
うにスイッチS1をOFFとし，オシロスコープ本体３の所
定の入力容量になるようにしなければならない。10:1プ
ローブを接続したかどうか検出手段として，プローブセ
ンサ付のBNCコネクタJ1を使用する。コネクタJ1の接触
子が10:1プローブのコネクタに設けられた突起でアース
にショートされる構造のものを流用する。10:1プローブ
を接続すると，リレー駆動回路８がONとなりリレーコイ
ルK1に電流が流れ，スイッチS1がONとなる。これにより
10:1プローブを接続したときは自動的に，可変容量ダイ
オード７が有効になる。なお，当然のことながら，プロ
ーブの交換時に，そのプローブに応じて，スイッチS1を
手動で操作する構造であっても良いことは言うまでもな
い。

〔考案の効果〕

本考案によれば，プローブの校正時に校正用の低容量ド
ライバを使用することなく，また管面の校正信号波形を
観測することなく，校正端子にプローブを接続し，校正
スタートボタンを押すだけで校正を終了させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成を示すブロック図，第２
図は校正用方形波信号を入力したときのAD可変データの
例を示す波形図。第３図は従来例のブロック図。 1:プローブヘンド,2:プローブ終端回路,3:オシロスコー
プ本体,5:アッテネータ,6:初段増幅器,7:可変容量ダイ
オード,12:垂直信号,S2:校正起動スイッチ,K1,S1:リレ
ー,14:アースクリップ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】オシロスコープ本体内の被測定信号の信号
   路とアースとの間に設けた可変容量ダイオードと、前記
   被測定信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、該
   デジタル信号により前記可変容量ダイオードの最適バイ
   アス値を求める信号処理回路と、該信号処理回路からの
   バイアス値をバイアス電圧に変換し前記可変容量ダイオ
   ードに供給するD/A変換器と、前記可変容量ダイオード
   と直列に接続したスイッチと、被校正プローブをオシロ
   スコープ本体の前期被測定信号の入力接栓に接続したこ
   とを検出する検出手段と、該検出手段からの被校正プロ
   ーブ検出信号により前記スイッチを閉じるように制御す
   る制御手段とを有することを特徴とするオシロスコープ
   のプローブ容量校正回路。