JPS6033059A - 走査型オシロスコ−プ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水晶発振器等による安定な周期のパルス数を
計数して設定した数値で掃引長を制御する事により、走
査時間を高安定に制御する事のできる走査型オシロスコ
ープに関するものである。

走査型オシロスコープは、走査させる方法として、走査
線毎にトリガ掃引して走査する方法と、第１本目の走査
線がトリガ掃引すると、以降の走査線はトリガ入力に関
係なく連続して掃引し、設定した走査線数の掃引を終了
すると停止し、次のトリガ入力で繰り返して走査する方
法とがあり、本発明は、後者に関するものである。連続
走査はトリガ起動による一連径路で連続掃引して走査さ
せるのではなく、閉径路により連続掃引させている。斯
かる閉径路には、トリガ起動部、掃引発生部、掃引長設
定部、ホールドオフ部等があり、Ｊ」（抗、コンデンサ
、半導体等で構成されているので繰り返し周期の安定化
には限度があり、走査型オシロスコープでは、安定度と
し、では不十分である例えば、掃引周期がｉ　’ｍ　ｓ
　＝　ｌ　ｋＨｚでは掃引時間は０．１ｍｓ／ｄｉｖで
ある。ここで走査線数をｉ、ｏｏｏ本に設定した時、１
，０００本目０累積ドリフトが１ｄｉｖ生じた場合、１
本のドリフトは０．１／Ｉｓとなる。従って、ｉ　ｋＨ
ｚの掃引周期で［，１Ｈｚのドリフトが生じても、観測
波形は大きく変動し、安定な観測をする為には安定な走
査が必要で、上述の閉経路の回路素子では安定な波形観
測を要求できない。そこで、本発明では、水晶発振子そ
の他同等以上の高安定・高精度の周波数が得られる発振
回路のパルス数を計数し、設定した数値で掃引長を制御
する事により、掃引周期を高安定にして、高安定で、か
つ高精度な波形観測ができるものである。

従って本発明の一つの目的は、走査時間が水晶発振器の
周波数で、高安定かつ高精度に制御された走査型オシロ
スコープを提供する事にある。

本発明の他の目的は、走査時間を数値設定する事により
、直読する事にある。

本発明の他の目的及び利点は本発明の好適な実施例に関
する以下の詳細な説明により当業者には明らかであろう
。然し、以下の実施例は本発明の全てを開示及び限定を
するものではなく、単に当業者が本発明の原理並びに用
途を十分理解する為のものであり、当業者には適宜種々
の変更及び変形をなし得ることが理解されよう。

第１図は、走査型オシロスコープと、制御ノシルスコー
プを構成する、ブロックダイヤグラムを示す。　観測波
形は、垂直増幅部（１）に入力され、加算部（２）で、
階段波（１２）と合成され、ＣＲＴ（１１）の垂直軸を
駆動する垂直出力部（ろ）に入力される。　一部はトリ
ガ成形部（４）に人力され、掃引部（５）をトリガ起動
する。掃引波は、水平出力部（７）に加えられ、Ｃ１（
Ｔ（１１）の水平軸を掃引する。帰線パルス（１６）は
階段波形変更部（６）に入力され、階段波（１２）を得
る。

斯かる走査型オシロスコープの動作原理につ（・ては公
知技術である。　階段波の造形期間中ステップする造形
パルス（１４）と、帰線パルス（１６）とを制御パルス
抽出部（８）でＯＲ合成し制御パルス（１５）を得る。

　この制御パルス（１５）は、トリガ掃引と同時にステ
ップし、最終走査線の掃引終了時に復帰するので、走査
期間検出パルスとして使用できる。掃引長制御部（９）
と時間設定部（１０）を外部の附属装置とする場合には
、トリガパルス（１６）を混合して、外部接続端子１個
に、２種類の制御信号を取り出せる様にして、接続線を
少くする。掃引長制御部（９）には、常時発振をしてい
る水晶発振器と、計数器とがあり、時間設定部（１０）
で設定した計数器でリセットが繰り返され、設定時間毎
に掃引長制御パルスが得られる。斯かるパルスには、同
期性がない為、制御パルス（１５）の立ち上り部を取り
出して計数器をリセットする。従って掃引開始と同時に
計数を開始し、設定時間毎に制御パルスが出力されて掃
引長が、設定時間に制御される。　制御パルス（１５）
は、ＡＬＴ方式の多現象切換制御パルスとしても使用で
きる。例えば、現象切換器の同期と切換信号を、１本の
接続線で得る事等である。　第２図及び第６図は、本発
明の路線的回路図例である。　コンデンサ（２３）（２
４）及び抵抗（２６）及びダイオード（２５）で、微分
型の負のトリガパルスを得て、増幅器（６０）及び抵抗
（２９）（ろ１）から成るシュミット回路に入力し、負
のステップ電圧を得る。インバータ（６２）及び抵抗（
６ろ）（ろ４）（３６）及びトランジスタ（６５）から
成るゲート電圧で、コンデンサ（ろ９）及び抵抗（４０
）及び増幅器（４１）及びダイオード（３７）　（３８
）から成るミラー積分回路か起動し、掃引する。掃引前
は、可変抵抗（５６）及びダイオード（５５）　（２７
）及び抵抗（２８）で適当にノくイアスされている。　
抵抗（４２）　（４４）　（４５）（５０）及びトラン
ジスタ（４ろ）（５１）及び可変抵抗（４６）で掃引長
が設定される。ホールドオフはコンデンサ（１２５）で
設定され、抵抗（５ろ）（５４）及びダイオード（５２
）から掃引波が入力される。掃引波は端子（２０）から
取り出し、必要に応じて水平回路に入力する。　トラン
ジスタ（６６）（６７）（７３）（７７）及び抵抗＜６
２）＜６４）（６５’）＜６６）＜６８）＜６９）Ｃ７
１）（７２）（７４）（７６）笈びコンデンサ（７０）
（７７）から成るフリーラン回路により、端子（１７）
から入力されるトリガパルスの負の転位期間で、ダイオ
ード（１２０）のカソード電位が零に近づき、非導通と
なり、掃引回路はトリガ掃引する。トリガ入力が無くな
ると、約ｉｏｏ　ｍｓでダイオード（１２０）のカソー
ド電位は負になり、導通状態になり、抵抗（１２６）を
通り、ダイオード（５５）のアノードが負にバイアスさ
れ、掃引回路は自励発振する。

斯かる発振動作は、閉回路の中で、順次直列的に動作さ
せている為、周期の安定性を要求する事は困難である。

本発明では、掃引終了時間すなわち掃引長を制御する事
により、安定な周期を得るものである。　帰線パルスは
、ダイオード（１０５）及びインバータ（７９）を通り
、定電圧ダイオード（８２）及び抵抗（８１）で振幅を
安定にし、抵抗（８５）及びコンデンサ（８３）及びダ
イオード（８４）で負の微分パルスを作り、ダイオード
（８６）及び増幅器（８９）及びコンデンサ（８７）で
階段波を造形する。　抵抗（９０）（９２）（９３）（
９４）（９６）（９７）（９９）（’９８）及び増幅器
（９５）及びダイオード（８８）により、階段波が一定
の振幅になると、元の電位に復帰する。抵抗（８０）（
１０３）コンデンサ（１０２）及びＡＮＤ　回路（１０
１）　テ、帰ｍパルス毎にＦＦ（１００）の片方の入力
に幅のせまいパルスが入力される。他方には、抵抗（１
２７）からリセット信号が入力されている。従って、紅
路（１２８）には、第１木目の走査線に対する掃引が終
了すると、正にステップし、最終走査線に対する掃引が
終了すると零にステップして保持する様な、波形が現れ
る。このパルスは、階段波の造形期間を表すので、以下
、階段波造形パルスという。コンデンサ（９１）は、階
段波のステップ時に短時間で振動のないオーバーシュー
トを作り、シュミット回路の動作を安定にし、走査期間
中に動作をさせない様にする為のもので、シュミ７１・
回路のヒステリシスを利用する。従って階段波は、走査
途中でリセ７）されず、オーバーシュートの期間で働く
ので、安定に走査線数が設定できる。

掃引終了時のホールドオフはコンデンサ（１２５）で行
うが、走査終了時のホールドオフは、−コンデンサ（６
１）　（１１５）及び抵抗（１１６）（５８）（５９）
及びダイオード（５７）で行う。走査線毎にトリガ掃引
をさせる場合にはスイッチ（１２１）は（１２３）の位
置にあり又、トリガ掃引走査を開始すると、設定した走
査線数の掃引を終了するまで、連続して掃引させる場合
には、スイッチ（１２１）は（１２２）の位、置にし、
抵抗（１０８）（１０９）（１１１）及びトランジスタ
（１１０）及びダイオード（６０）とにより、階段波の
造形期間中、掃引回路は発振状態となり、連続走査をす
る。コンデンサ（６１）はホールドオフ用である。スイ
ッチ（１２４）は、オート掃引を使用しない場合にはＯ
ＦＦにする。　帰線パルスは抵抗（１０４）及びコンデ
ンサ（１０７）及び、ＮＡＮＤ　（１０６）とにより、
階段波造形パルスと合成され、トリガ掃引開始から、最
終掃引終了まで零電位に保持するパルスが得られ、抵抗
（１１２）及、びコンデンサ（１１３）及び、インバー
タ（１１４）で反転し、抵抗（１１７）（１１８）（１
１９）とにより、帰線微分パルスと合成され、端子（１
９）には波形（１２９）を得る。端子（１８）には、階
段波が出力され、階段波変更回路に入力される。端子（
２１）は掃引長制御信号の入力端子で、抵抗（４８）及
びコンデンサ（４７）を通る。掃引長は抵抗（７８）で
微調整ができ、端子（２２）と（２１）を接続する。

この場合、抵抗（４９）を通り、トランジスタ（４３）
のエミッタ電圧を微調整する。　端子（１３１）と端子
（１９）を接続し、端子（１３０）は端子（２１）を接
続する。以下第４図の、波形図を用いて説明する垂直入
力波形が矩形波（２０５）であると、トリガパルスとし
て（２０６）が得られた場合、（２２０）の時間でトリ
ガ掃引し波形（２０７）を得る。斯かる（２０７）の掃
引波形は端子（２０）に現れる。本発明は、掃引回路を
発振状態にした場合の、周期の安定化に関するものであ
るので、スイッチ（１２１）は、（１２２）側にある。

階段波（２０８）は端子（１８）に゛出力される。線形
（２０９）は帰線パルスで、波形（２１０）は階段波造
形パルスである。波形（２０９）と（２１０）をＯＲ合
成し波形（２１１）を得、インバ−タ（１１４）の出方
に現れる。帰線パルス波形（２０９）の立ち上りの微分
パルスが波形（２１２）である。　波形（２１１，１と
波形（２１２）を合成し波形（２１３）を得、端子（１
３１）に入力される。

ダイオード（１４５）及び抵抗（１４７）（１５２）及
び、トランジスタ（１５１）がら成る回路は、波形（２
１ろの合成波がら、波形（２１１）の成分を取り出す回
路で、コンデンサ（２，０５）　（１５６）インバータ
（，１５４）　（１５７）及び抵抗（１５５）により、
波形（２２１）ヲ得ル。波形（２２１）　ハ、ＯＲ（１
６２）　ヲ通り、１０進計数器（１７０）　〜（１７７
）及ヒＦ　Ｆ（１９５）のりセント信号として働く。　
抵抗（１９７）（１９８）（１９９）（２００）　及ヒ
、ＮＡＮＤ　（２０３）（ン０４）及び、水晶発振子（
２０２）は発振回路を構るので、安定性が少し悪くなる
が、連続的に周波数の微変化をできると、視斜面観測に
好適である視斜面観側は、例えは観測波形が矩形波の場
合、掃引周期と観測波形の周期が同−又は倍数の時、ブ
ラウン管面上の表示波形の立ち上り又は下りがＹ軸と平
行になり、重なり合うため、微少な変化が観測できない
。そこで、掃引周期を少しずらせると、立ち上り又は下
りが、傾き、少しずれて観測され、視感としてななめ横
から観測した状態に）　なるので、視斜面観測という。

　上記発振は矩形波で、インバータ（１９＜））を通り
、Ｆ　Ｉ”　（１９５）で１０ＭＨｚに逓減される。（
１８／Ｓ）　〜（１９５）は４ビツト１０進スイツチで
、０がら９まで設定できる。（１７８）〜（１８５）は
４ビツトの比較器で比較入力が合致した時、合致検出久
方が１ルベルの場合には、合致検出出方は１４レベルに
なる。従って最上位ケタから下位ケタへ合致出方の１ル
ベルが移項し、最下位ケタが合致した時に、全ケタが合
致した場合で、その１ルベルでインパーク（１６３）及
ヒＯＩＬ　（１６２）ヲｍ　Ｌ−ｃ、１０ｆｆｌｆｉ泪
数器ヲ零にクリアする０従って、経路（２２９）のリセ
ット信号は、波形（２１５）の様に、計数器の合致パル
スと掃引開始パルスが現れ、掃引開始から、零から計数
を開始する。波形（２１４）の水晶発振周波には、５Ｑ
　ｎｓの周期の間隔があるので、計数開始の誤差となり
、観測波形のジッタとして現れる発振周波数を高くすれ
ば、ジッタも少くなる。

計数器（１７０）及び比較器（１７８）及び数置設定ス
イッチ（１８６）は、０．ｉ、ｐｓの時間を設定し、同
じく計数器（１７１）及び比較器（１７９）及び数置設
定スイッチ（１８７）は１／ｌＳの時間を設定し、以下
、１０／ｌｓ　、　ｉＱＱ　７！３．１　ｍ５１１Ｑ　
ｍｓ、　１００１ｎＳ１を設定し、最終位ケタの計数器
（１７７）及び比較器（１８５ン及び数置設定スイッチ
（１９３）は１ｓｅｃの位の時間を設定する。比較器の
合致信号（２１５）は掃引長制御信号として、取り出し
、ＮＡＮＤ（１３６）（１４０）及び抵抗（１４４）及
びコンデンサ（１４３）（１６８）の単安定マルチによ
りパルス幅を固定する。このパルス幅は、掃引長設定回
路のリセット時間となり、最小限に設定する。従って、
低速掃引になると、このリセット時間では十分にリセッ
トできないので、数置設定スイッチ（１９１）（１９２
）（１９５）がＯ以外の数置を設定した時を、ＡＮＩ）
　（１９４）で検出し、ＮＡＮＤ　（１３６）（１３９
）、及びコンデンサ（１３７）及び抵抗（１４２）から
成る、パルス幅の時間が少し長い単安定マルチにインバ
ータ（１４Ｎ）で切換える。斯かる方法により、掃引時
間に対して適度のパルス幅に設定されたリセットパルス
（２１６）が、インバータ（１３５）及び抵抗（１３３
）（１３４）及びコンデンサ（１３２）を通して端子（
１３０）に出力され、掃引長に対する時間な数置設定す
る時間より約１ｄｉｖ長い時間に調整した時、約１ｄｉ
ｙ長く設定した掃引長が、数値設定置の正確な時間に制
御され、安定で高精度な走査をする。　斯かる方法によ
って得られる掃引波は、波形（２１７）である。（２２
０）の時間でトリガ掃引が開始し、（２２８）の時間に
掃引長が制御され、掃引波は元の電位に復帰する。続い
て第２回目の掃引が始り、（２３０）の時間になると掃
引長が制御され、同様に掃引波は元の電位に復帰する以
下の掃引は同様に繰り返され、設定した走査線数の掃引
をする。（２３１）と（２３２）の時間は、数値制御さ
れた時間であるので同じであるが１、ブラウン管面上に
表示される輝線の長さは、帰線期間（２３３）の為、２
本目以降の走査線の輝線の長さは帰線期間分が短かくな
り、観測波形も２本目以降が、第５図の表示波形（２３
４）の様に左にずれ、時間が進んだ様になる。本発明は
、設定した数値の時間で、掃引波の発生を強制的に停止
させて、高精度な走査をする方法であるので、第５図の
掃引輝線の右端の位置で制御される。同様に左端の位置
で制御する方法として、設定した数値の時間でトリガ掃
引走査をさせる方法があり、斯かる公知の方法では、各
走査線がトリガ掃引する為、第５図の様に観測波形はず
れない。　第６図は、１回の掃引時間内に多数の制御信
号を混在させて数値設定の操作を省く方法を示している
。掃引波形は第４図の（２４０）の部分を拡大して示し
たもので、掃引時間が、数値設定値の時間より１０倍長
くした波形例である。　制御信号（２４１）を混在させ
ない時の掃引時間は（２３５）で、この掃引時間は不安
定な為、走査線数を多（設定して走査をさせると、最終
走査線では、微小な周期ドリフトが加算され、観測波形
は大きく変動する。　前述の様に１回の掃引時間に１個
の制御信号を対応させる場合には、混在させる制御信号
の大きさには制限がなく或いは、一対の場合の掃引を停
止させる方法は、公知のオシロスコープ技術で各種の方
法で変形される。　掃引長の設定レベルは（２４２）で
電圧比較器により、掃引波の電圧電位が設定レベル＜　
２４．２　）を通過した時掃引長がリセットされる。

この設定レベル（２４２）にも変動があり、周期（２３
５）の変動要因となる。　制御信号の電圧レベルを（２
３８）の大きさにして掃引波に混在させて掃引長が、数
値設定された時間（２４１）で断続的に制御される様に
する。第２図では、増幅器（ろ０）の入力レベルが断続
的に変化する。　制御信号の電圧レベルを（２３８）に
設定した時、（２４３）の周期変動が吸収され、（２３
９）の掃引時間は、数値だ制御信号数を乗じなければな
らない。　走査型オシロスコープの掃引時間の切換は、
スイッチにより広範囲に設定できる様になっているので
、（２３７）様にすれば、掃引長或いは掃引時間の調整
で、各点の制御信号で断続的に制御される。　数値設定
は計数により設定される為、掃引時間を切換えても、フ
ラウン管の表示面の目盛　１ｏ目盛の１目盛或いは　０
，５目盛に一制御信号を対応させる事は容易に可能ある
。これにより、複数にわたる走査線上の時間も正確に読
み取る事ができる様になる数値設定値の微調整をする方
法として、走査紗数が多い場合や、高速掃引の場合には
、微小な変化でよいため、第６図の抵抗（２０１）で行
えるが、走査線数が少い場合や、低速掃引で観測してい
る場合には、変化量が少すぎるので、計数量を変化する
等、適宜最適の方法が取れる様、各種の調整ツマミ例え
ば掃引時間切換器或いは掃引長調整器等と連動して操作
を成し得る事は、周知の技術で容易に可能であろう。　
コンデンサ（１４６）及び抵抗（１４８）（１４９）（
１５３）及びトランジスタ（１５０）から成る回路で、
Ｍ（２１３）から波形（２１２）の成分を取り出す。こ
のパルスは、各走査線の掃引開始パルスであるので、こ
のパルスで別のオシロスコープの掃引回路を起動させる
と、波形（２１７）の掃引波と同期する。従って同じ別
のオシロスコープの垂直軸に、階段波（２０８）を入力
すると、走査型オシロスコープと同じ走査動作をする。

波形（２１２）のパルスを一回の走査期間のみ出力でき
る様にすれば、別のオシロスコープは単一動作をする。

　スイッチＣ１６０）は単動作用で、使用しない時はＯ
Ｎの状態にある。スイッチ（１６１）はりセット用であ
る。ＮＡＮＤ　（２２２）（２２３）（２２６）及び抵
抗（２２４）及びコンデンサ（２２５）で、波形（２２
７）を取り出す。ＦＩｉ’　（１５９）でＮＡＮＩ）　
（１５８）を制御し単一トリガ走査信号を得る。このト
リガパルスの立ち上りに傾斜を持たせると、ｉ・リガレ
ベルの調整で、遅延トリ−ガパルス（２１９）が得られ
る。従って、インバータ（１６４）及びダイオード（１
６５）及び抵抗（１６７）及びコンデンサ（１６６）及
び増幅器（１６８）で端子（１６９）に傾斜波が出力さ
れる様にする。このトリガ出力信号も水晶発振周波数で
数値制御された安定な周期が得られる。

従って本発明の走査型オシロスコープ或いは、本発明の
方式による回路を外部装置として附加する事により、高
安定かつ高精度な走査をさせる事ができる様になるので
、複数にわたる走査線上の波形でも直読でき又、回転体
やＶＴＲの回転ジッタ観測では、微少なジッタでも時間
拡大をして正確な観測ができるようになる。その他、長
時間の走査で波形観測をしても、高安定な走査ができ、
走査時間も設定した数値で読み取る事ができる等、顕著
な観測効果を得る事ができる。

尚、上述は本発明の好適な実施例を示し且つ、記載した
ものであるが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の
変更及び変形をなし得ることは当業者に明らかであろう
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による走査型オシロスコーグの好適な一
実施例のブロック線図、第２図は本発明に使用する制御
信号抽出部及び制御部を含む掃引部と階段波発生部の路
線的回路図、第３図は本発明に使用する数値設定部及び
計数部及び掃引長制御入出力部の一実施例の路線的回路
図、第４図及び第６図は本発明の詳細な説明するだめの
波形図第５図は本発明による走査型オシロスコープの代
表的な表示波形図である。 特許出願人 シ　１　目 ’　２２０ 〆 −ｙｒ−＋ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トリガによって掃引が開始できる掃引発生器と、掃引周
   期より十分短かい安定なパルス発生器と、第１本目の走
   査線の掃引開始と同時に上記パルス発生器のパルス数の
   計数を零から計数する計数器と、上記計数器の計数値と
   任意に設定できる設定値とを比較できる比較器と、上記
   計数器の計数値と」１記比較器で設定した数値とが合致
   した時、上記計数器の計数値を零に戻し、同時に上記掃
   引発生器の掃引を停止して直ちに第２本目の掃引を開始
   させて、以降の走査線を上記比較器で設定した数値で掃
   引長を制御する掃引長制御器とを含み、トリガ掃引と同
   時に周期が安定なパルス数を計数し、任意に設定した数
   値で掃引長を制御する事により走査時間を安定にする方
   法を含み、斯かる方法により測定者が設定した時間数値
   で安定に走査できるところに特長をもつ走査型オシロス
   コープ又は附属装置。