【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サンプリング・オシロスコープ等に用いられるサンプリング信号発生回路に関し、特に高速動作が可能なサンプリング信号発生回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】サンプリング・オシロスコープ等では、
高速の繰り返し波形を測定するために基準時間から少しずつ時間をずらして被測定波形をサンプリングすることにより、繰り返し波形を測定している。

【０００３】このようにサンプリング信号発生回路では鋸波信号と外部からの基準電圧を比較してサンプリング信号を発生させ、前記基準電圧を少しずつ変化させることによってサンプリング信号のタイミングを少しずつずらして行く。

【０００４】一般に、前記鋸波信号は急峻に変化させるためファーストランプ電圧と、また前記基準電圧は少しずつゆっくりと変化させるためスローランプとそれぞれ呼ばれている。

【０００５】また、前記鋸波信号を発生させるためにファーストランプ回路等が用いられており、例えば、ファーストランプ回路では容量を充放電することにより鋸波信号を発生させている。

【０００６】図７はこのようなファーストランプ回路を用いた従来のサンプリング信号発生回路の一例を示す回路図である。 図７において１及び２はトランジスタ、３
及び４は定電流源、５は容量、６はダイオード、７は比較器、１００及び１０１はトリガ信号、１０２は鋸波信号、１０３は基準電圧、１０４はサンプリング信号である。

【０００７】トリガ信号１００及び１０１はトランジスタ２及び１のベースに入力され、トランジスタ１及び２
のエミッタはそれぞれ定電流源３の一端に接続される。
トランジスタ２のコレクタは定電流源４の一端、容量５
の一端、ダイオード６のアノード及び比較器７の反転入力端子にそれぞれ接続される。

【０００８】比較器７の非反転入力端子には基準電圧１
０３が入力され、比較器７はサンプリング信号１０４を出力する。 また、トランジスタ１のコレクタ及び定電流源４の他端は第１の正電圧源に、ダイオード６のカソードは第２の正電圧源に、定電流源３の他端は負電圧源に、さらに、容量５の他端はコモン電圧にそれぞれ接続される。

【０００９】ここで、図７に示す従来例の動作を図８を用いて説明する。 図８は図７に示す従来例の動作を示すタイミング図である。 図８において（ａ）はトリガ信号１００、（ｂ）はトリガ信号１０１、（ｃ）は鋸波信号１０２、（ｄ）基準電圧１０３、（ｅ）はサンプリング信号１０４である。

【００１０】トリガ信号１００及び１０１は互いに論理レベルが相反する信号であり基準時間毎に論理レベルが反転する。 このようなトリガ信号１００及び１０１がトランジスタ２及び１のベースに印加されるとトランジスタ１及び２は交互に”ＯＮ”、”ＯＦＦ”することになる。

【００１１】トリガ信号１００及び１０１によってトランジスタ１が”ＯＦＦ”、トランジスタ２が”ＯＮ”になった場合、容量５に充電されていた電荷はトランジスタ２を介して放電され鋸波信号１０２の電圧が図８中”
イ”のように降下する。この降下速度は容量５の容量値、定電流源３及び４の出力電流値によって求まるものである。

【００１２】その後、（ａ）トリガ信号１００及び（ｂ）トリガ信号１０１が図８中の破線のように反転することによってトランジスタ１が”ＯＮ”、トランジスタ２が”ＯＦＦ”になると、定電流源４によって容量５
が充電され鋸波信号１０２の電圧が図８中”ロ”のように上昇する。

【００１３】但し、鋸波信号１０２の電圧がダイオード６のカソードに印加されている電圧、即ち、第２の正電圧源の出力電圧値を越えると図８中”ハ”に示すようにダイオード６が”ＯＮ”になって鋸波信号１０２の電圧上昇は停止して前記出力電圧値と等しくなる。

【００１４】比較器７ではこのように発生した鋸波信号１０２と基準電圧１０３を比較して図８（ｅ）に示すようなサンプリング信号１０４を発生させる。

【００１５】従って、基準電圧１０３を少しずつ変化させ、例えば、基準電圧１０３を少しずつ低下させることにより、発生するサンプリング信号１０４のタイミングが少しずつ遅れて行くことになる。

【００１６】この結果、サンプリングのタイミングを少しずつずらしながら繰り返し波形をサンプリングすることによりＧＨｚ程度の高速波形の観測が可能になる。

【００１７】特に、被測定波形にノイズ成分が多く含まれ、信号成分が小さい場合にはサンプリング回数を多くして平均をすることによりＳ／Ｎを向上させることができる。 例えば、サンプリングされた測定データを”Ｎ
個”とするとノイズ成分を”１／Ｎ ^1/2 ”に抑えることができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示す従来例ではサンプリング回数を多くして平均をする場合には測定時間が長くなってしまう。 この測定時間を短縮するためにはサンプリング周波数を高速にすれば良いが、
鋸波信号１０２は前述のように容量５の充放電によって発生させるため繰り返し周波数を１００ＭＨｚ以上にすることは実用上困難であると言った問題点がある。 従って本発明の目的は、サンプリング周波数を高速することが可能なサンプリング信号発生回路を実現することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成するために、本発明では、基準電圧を変化させ少しずつタイミングをずらしたサンプリング信号を発生させるサンプリング信号発生回路において、コレクタが第１の電圧源に接続され、トリガ信号によりオンオフするトランジスタと、アノードが第２の電圧源に接続されたステップリカバリー・ダイオードと、前記トランジスタのエミッタと前記ステップリカバリー・ダイオードのカソードとの間を接続する第１の抵抗と、前記ステップリカバリー・ダイオードのカソードと前記基準電圧との間を接続する第２の抵抗とを備えたことを特徴とするものである。

【００２０】

【作用】基準電圧を少しずつ変化させてステップリカバリー・ダイオードの順方向電流と逆方向電流との比を少しずつ変化させることにより、サンプリング信号の発生タイミングを少しずつ変化させ、サンプリング周波数を高速にすることができる。

【００２１】

【実施例】以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明に係るサンプリング信号発生回路の第１の実施例を示す回路図である。 図１において８はトランジスタ、９及び１０は抵抗、１１はステップリカバリー・
ダイオード（Step Recovery Diode ：以下、ＳＲＤと呼ぶ。）、１０５はトリガ信号、１０６は基準電圧、１０
７はサンプリング信号である。

【００２２】トリガ信号１０５はトランジスタ８のベースに入力され、トランジスタ８のエミッタは抵抗９の一端に接続される。 抵抗９の他端は抵抗１０の一端及びＳ
ＲＤ１１のカソードに接続されると共にサンプリング信号１０７を出力する。

【００２３】また、抵抗１０の他端には基準電圧１０６
が入力され、トランジスタ８のコレクタは第１の電圧源に、ＳＲＤ１１のアノードは第２の電圧源にそれぞれ接続される。

【００２４】ここで、図１に示す第１の実施例を図２及び図３を用いて説明する。 図２は図１に示す第１の実施例の動作を示すタイミング図であり、図３はＳＲＤの蓄積時間とＳＤＲに流れる電流との関係を示す特性曲線図である。

【００２５】第１及び第２の電圧源の出力電圧を”Ｖ
１”及び”Ｖ２”、基準電圧１０６を”Ｖｓ”とした場合、それぞれ以下に示す関係を有するように設定する。 Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖｓ (1)

【００２６】さらに、トリガ信号１０５がローレベルの時にトランジスタ８が”ＯＦＦ”になり、トリガ信号１
０５がハイレベルの時にトランジスタ８が”ＯＮ”になると共に、トランジスタ８からＳＲＤ１１のカソードにＳＲＤ１１の順方向電流以上の電流が供給されるように第１及び第２の電圧源の出力電圧及び基準電圧１０６をそれぞれ設定する。

【００２７】従って、トリガ信号１０５がローレベルであるとトランジスタ８は”ＯＦＦ”になり、ＳＲＤ１１
には図１中”イ”に示すような順方向電流が流れてＳＲ
Ｄ１１が”ＯＮ”になる。 この時、サンプリング信号１
０７は電圧”Ｖ２”と電圧”Ｖｓ”との間の値となり、
図２中”ハ”に示すようになる。

【００２８】一方、トリガ信号１０５がハイレベルになるとトランジスタ８が”ＯＮ”になると共にＳＲＤ１１
には逆方向電流が流れ出す。 但し、ＳＲＤ１１はすぐに”ＯＦＦ”にはならないので、ＳＲＤ１１の端子間電圧はほとんど変化せずサンプリング電圧１０７は図２
中”ニ”に示すようになる。

【００２９】そして、図２中”ニ”に示す状態が一定時間経過するとＳＲＤ１１は”ＯＦＦ”となり、サンプリング信号１０７は電圧”Ｖ１”と電圧”Ｖ２”との間の値となり、図２中”ホ”に示すようになる。

【００３０】すなわち、トリガ信号１０５がハイレベルになってからＳＲＤ１１が”ＯＦＦ”に遷移するまで、
図２中”ヘ”に示すような遅延が生じることになる。 この遅延時間を”ｔ _S ”、ＳＲＤ１１固有のキャリアのライフタイムを”τ”、前記順方向電流及び逆方向電流をそれぞれ”Ｉ _F ”及び”Ｉ _R ”とすると、 ｔ _S ／τ＝ln(１＋Ｉ _F ／Ｉ _R ) (2) となる。

【００３１】前記遅延時間”ｔ _S ”は蓄積時間と呼ばれており、前記”ｔ _S ／τ”を縦軸に、前記”Ｉ _F ／Ｉ
_R ”を横軸にとると図３に示すような関係になる。従って、基準電圧１０６を少しずつ変化させて”Ｉ _F ／Ｉ
_R ”の比を少しずつ変化させることにより、サンプリング信号１０７の発生タイミングを少しずつ変化させることが可能になる。

【００３２】但し、図３に示す特性曲線図では直線状に変化するのではなく曲線を描いているため、発生タイミングは基準電圧１０６に対して直線的に変化せず誤差が生じてしまい補正が必要になる。

【００３３】補正の方法としては、例えば、マイクロプロセッサ等を用いる場合には補正テーブル等を用いて予め補正した基準電圧１０６を発生させたり、アナログ的に補正する補正回路を基準電圧１０６と抵抗１０の他端との間に設けたりする。

【００３４】また、本サンプリング信号発生回路をサンプリング・オシロスコープに用いる場合には画面にサンプリング・データを表示する際に補正をする方法もある。

【００３５】さらに、”Ｉ _F ／Ｉ _R ”の変化量が小さい場合、例えば”０．０１〜０．１”の範囲で用いれば補正量は小さくすることができる。

【００３６】この結果、従来例のように容量の充放電が不要になるので、サンプリング周波数を高速することが可能になる。

【００３７】なお、図４は本発明に係るサンプリング信号発生回路の第２の実施例を示す回路図である。 ここで、８，９，１０及び１１は図１と同一符号を付してある。 図４において１２は容量、１３は伝送線路、１０５
ａはトリガ信号、１０６ａは基準信号、１０７ａはサンプリング信号である。

【００３８】接続関係については図１に示す第１の実施例とほぼ同様であり異なる点は、抵抗９及び１０の接続点とＳＲＤ１１のカソードとの間に伝送線路１３を設け、抵抗９及び１０の接続点とコモン電圧の間に容量１
２を設けた点である。

【００３９】ここで、図４に示す第２の実施例の動作を図５を用いて説明する。 ここで、図５は図４に示す第２
の実施例の動作を示すタイミング図であり、図５において（ａ）はトリガ信号１０５ａ、（ｂ）はサンプリング信号１０７ａである。

【００４０】また、基本動作は第１の実施例と同様であるので説明は省略する。

【００４１】ＳＲＤ１１が”ＯＦＦ”になると蓄積時間経過後に電圧が極めて急峻に立ち上がり、その波形が伝送線路１３を伝播して容量１２に到達する。 容量１２では伝播してきた波形が逆特性で反射されてＳＲＤ１１に戻ってくる。

【００４２】従って、図５中”イ”に示す部分は前記反射波によって相殺され、図５中”ロ”に示す幅を有するパルスがサンプリング信号１０７ａとして出力される。
ここで、図５中”ロ”は伝送線路１３の往復時間に相当する。

【００４３】さらに、図６は本発明に係るサンプリング信号発生回路の第３の実施例を示す回路図である。 図６
において８ａはトランジスタ、１１ａはＳＲＤ、１２
ａ，１８及び１９は容量、１３ａ及び１３ｂは伝送線路、１４，１５，１６及び１７は抵抗である。 また、１
０５ｂはトリガ回路、１０６ｂは基準電圧、１０７ｂ及び１０７ｃはサンプリング信号である。

【００４４】トリガ信号１０５ｂはトランジスタ８ａのベースに入力され、トランジスタ８ａのコレクタは抵抗１４の一端及び容量１８の一端に接続される。 一方、トランジスタ８ａのエミッタは抵抗１５の一端及び容量１
９の一端に接続される。

【００４５】容量１８の他端は容量１２ａの一端、伝送線路１３ａの一端及び抵抗１６の一端にそれぞれ接続され、容量１９の他端は容量１２ａの他端、伝送線路１３
ｂの一端及び抵抗１７の一端にそれぞれ接続される。

【００４６】伝送線路１３ａの他端はＳＲＤ１１ａのアノードに接続されると共にサンプリング信号１０７ｂを出力する。 また、伝送線路１３ｂの他端はＳＲＤ１１ａ
のカソードに接続されると共にサンプリング信号１０７
ｃを出力する。

【００４７】また、抵抗１４の他端は電圧源に接続され、抵抗１６の他端には基準電圧１０６ｂが入力され、
抵抗１５及び１７の他端はコモンに接続される。

【００４８】図６に示すような回路を用いることによって図６中”イ”及び”ロ”に示すような差動のサンプリング信号１０７ｂ及び１０７ｃを得ることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。 基準電圧を少しずつ変化させてＳＲＤの順方向電流と逆方向電流との比を変化させＳＲＤの蓄積時間を変化させることにより、
サンプリング周波数を高速することが可能なサンプリング信号発生回路が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサンプリング信号発生回路の第１
の実施例を示す回路図である。

【図２】第１の実施例の動作を示すタイミング図である。

【図３】蓄積時間とＳＤＲに流れる電流との関係を示す特性曲線図である。

【図４】本発明に係るサンプリング信号発生回路の第２
の実施例を示す回路図である。

【図５】第２の実施例の動作を示すタイミング図である。

【図６】本発明に係るサンプリング信号発生回路の第３
の実施例を示す回路図である。

【図７】ファーストランプ回路を用いた従来のサンプリング信号発生回路の一例を示す回路図である。

【図８】従来例の動作を示すタイミング図である。

【符号の説明】

１，２，８，８ａ トランジスタ ３，４ 定電流源 ５，１２，１２ａ，１８，１９ 容量 ６ ダイオード ７ 比較器 ９，１０，１４，１５，１６，１７ 抵抗 １１，１１ａ ステップリカバリー・ダイオード １３，１３ａ，１３ｂ 伝送線路 １００，１０１，１０５，１０５ａ，１０５ｂ トリガ信号 １０２ 鋸波信号 １０３，１０６，１０６ａ，１０６ｂ 基準電圧 １０４，１０７，１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ サンプリング信号