JPH0772738B2 - 走査型オシロスコープ - Google Patents

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。

ここで「オシロスコープ」とは１本の掃引輝線によって
波形を表示し、かつトリガ信号による起動掃引或いは強
制同期によって波形を静止させて観測する、周知のオシ
ロスコープを意味し、多現象表示や主波形と遅延波形の
多波形表示等の複数掃引も基本的に１本の掃引輝線に対
する観測並びに動作形態であるから、以下においてこれ
らを総称し単に「オシロスコープ」と呼称する。「走
査」とは１回の掃引が終了すると階段波を造形し、次ぎ
の掃引では掃引輝線の垂直位置を造形された階段波で変
更し、順次輝線位置を変更する事によって走査状態にな
る事を意味する。この様な走査によって波形を観測する
波形観測装置を「走査型オシロスコープ」と呼称する。
尚、階段波によって垂直位置を変更するので階段間隔を
変更しても常に横軸に平行となるので、テレビジョン受
像機のような周知の「走査」の意味ではない。「走査
線」とは走査状態となる掃引輝線の１本を「走査線」と
いい、この走査線に波形を表示するので曲線を含む。
「SWEEP」とは起動走査方法の一つで各走査線の掃引が
トリガ信号によって開始し走査する方法をいい、オシロ
スコープ等で使用されている周知の和訳的な「掃引」と
いう意味では無い。「SCAN」とは同じく起動走査方法の
一つで、１本目の走査線の掃引はトリガ信号によって開
始し、以降の走査線の掃引はトリガ信号に関係なく連続
して掃引して走査する方法をいう。従って上述並びに周
知の和訳的な「走査」という意味では無い。本発明で用
いられているこれらの用語は周知の意味との混同を避け
かつ、以下の説明を明瞭にするために、上述の意味とし
て使用する。

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。
尚、トリガ起動による一連経路で連続掃引させて走査さ
せる場合における、走査時間の安定化に関するものは、
特願昭58−25272号で開示されている。斬かる閉径路に
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、抵抗、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、安定度としては不十分であ
る例えば、計数方法において、カウントダウンによる計
数では設定数値からカウントダウンし、零に到達する
と、掃引発生器の掃引を停止させ、同時に計数値を設定
数値に復帰させて繰返えす事によっても上述と同様の動
作を成し得ること等であり、この様な計数方法の変更
は、計数値によって掃引長を制御し、走査時間を制御す
るという上述における要旨を何等逸脱するものではな
い。例えば、掃引周期が1ms＝1kHzでは掃引時間は0.1ms
/divである。ここで走査線数を1,000本に設定した時、
1,000本目の累積ドリフトが1div生じた場合、１本のド
リフトは0.1μｓとなる。従って、1kHzの掃引周期で0.1
Hz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、上述の閉径
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、本発明の好適な実施例である垂直軸が１現象
表示の改良された走査型オシロスコープのブロック図で
ある。被観測波形（1A）は垂直増幅部（１）に入力され
加算部（２）で階段波（12）と合成され合成波形（3A）
を得る、この合成波形は垂直出力部（３）で、ブラウン
管（11）が垂直偏向出来る振幅に増幅される。従ってブ
ラウン管（11）の垂直偏向板には、被観測波形と階段波
の合成波が加えられる。一方被観測波形（1A）はトリガ
成形部（４）にも入力され、ここで掃引部（５）を起動
する為のトリガ信号を形成する。掃引部（５）から出力
される掃引波は、水平出力部（７）で増幅されて、ブラ
ウン管（11）の水平偏向板に加えられ、通常表示面の左
端から右端へ時間に比例して輝点を移動する。この移動
する速度は通常掃引部（５）で測定者が変更出来る様に
なっている。上述は周知のオシロスコープの回路技術で
ある。掃引部（５）から得られる帰線消去信号（13）は
階段波発生部（６）に入力され掃引終了毎に階段波を造
形し階段波（12）を得る。この様にして掃引毎に垂直位
置を変更して掃引するので走査状態が得られる。これは
公知並びに周知の回路技術であるが、以降の第２図によ
る説明でも例示されている。さて掃引部（５）は上記の
トリガ信号によって起動するのであるが、起動し走査す
る方法には前述した様に２つの方法がある。一つはSWEE
Pである。従ってこのNORMAL動作では走査途中でトリガ
信号が入力されなければ走査しない事になる（このNORM
ALはAUTO、SINGLE等オシロスコープで使用されている用
語と同様の意味である）。他の一つの方法は、SCANであ
る。これは走査線の１本目のみがトリガ信号によって掃
引を開始し、この掃引開始によって掃引回路を発振状態
にして、以降この発振によって連続掃引させる、そして
階段数の掃引を終えると元に復帰し、繰返す方法である
から、走査途中のトリガ信号の入力の有無に関係なく１
回の走査を完了する。これらも公知であるが第２図によ
って説明されている。尚、このSCAN/SWEEPの切換は後述
の第２図ではスイッチ（121）、そしてAUTO/NORMALの切
換はスイッチ（124）で示されている。前述した様に本
発明はSCANに関するものであるから、第１図に関する以
下の説明はSCANの動作をしているものとする。階段波の
造形開始から終了までの造形期間中のパルスは（14）
で、帰線消去信号（13）とOR合成して走査期間中のパル
ス（15）を得る。このパルスは掃引開始から最終の走査
線の掃引が終了する迄の期間ステップしている事になる
（第２図には実施例が明示されている）。掃引長制御部
（９）には常時発振している水晶発振器と計数器を含
み、時間設定部（10）で設定した数値の時間で連続して
計数パルスが出力され、この計数パルスで掃引波の発生
を停止し復帰させる。即ちオシロスコープにおいて掃引
波が一定電位迄上昇すると電圧コンパレータによって復
帰する事は周知であり、この動作において電圧コンパレ
ータの比較電圧は通常ブラウン管の右端迄掃引する電位
に固定されていて、固定された右端を越えて掃引しよう
とすると電圧コンパレータによって復帰する事になる。
そして被比較電圧は掃引波であるから右端の掃引終了点
は一定である。第２図の実施例ではこの被比較電圧であ
る掃引波に上記計数パルスを重畳することによって、計
数パルスで復帰させている。従って計数パルスが重畳さ
れていない時、即ち掃引長を計数値で制御しない時、掃
引長の右端は前述の通り表示幅の右端で固定される。こ
の実施回路が第２図で例示され説明されている。この様
にして計数パルスで掃引長が制御されるのであるが、こ
のままでは、計数パルスと掃引が繰返す周期に同期性が
ないので１本目の掃引輝線の長さ（掃引長）即ち走査線
の長さがランダム（不規則）となる、そして１本目の制
御が実行されると掃引周期と計数パルスの周期が同期化
し、２本目以降の走査線の長さが等しく制御される。し
かし１本目の走査線の長さが不規則であるから、この状
態で波形を観測すると、１本目の走査線の掃引はトリガ
信号によって起動しているので、観測波形は静止できる
が、２本目以降は時間が継続しているので１本目の走査
線の長さの変化によって２本目以降の走査線の観測波形
が静止出来ない事となる。そこで前述の走査期間中のパ
ルス（15）の立上がりで計数器をクリアして１本目の掃
引開始と同時に計数を開始させる。これによって、観測
波形と、掃引と、計数パルスが同期化し本発明の動作が
達成される。これ等の実施回路例は第２図並びにに第３
図に例示されている。又、掃引長制御部（９）と時間設
定部（10）を外部の付属装置とする場合には走査期間中
のパルス（15）に帰線消去パルス（13）の立上りから得
られる掃引開始パルス（16）を加算合成し波形（16A）
を得る。これによって１本の接続線で上記２種類のパル
スを出力できる様になる。この実施回路例は第２図で例
示されている。但し数値制御に必要なパルスは走査期間
中のパルス（15）のみである。パルス（16）は別に設置
された一般のオシロスコープをこの走査と同様の動作を
させるために使用される。又波形（16A）は走査線の１
本に１チャンネルを対応させてALTによる多現象表示を
する時のチャンネル切換信号としても使用される。尚走
査線の１本に１チャンネルを対応させる多現象表示につ
いては特願昭57−221359号で開示されている。第２図及
び第３図は本発明の略線的回路図例であり、第２図には
掃引部、掃引起動部、ホールドオフ部、AUTO掃引検出
部、掃引長制御部、階段波発生部及び上述の波形（16
A）を得る回路等で構成している。従って、これらに垂
直部、水平部、トリガ成形部、輝度変調部並びにブラウ
ン管等周知のオシロスコープ回路を補足すると、走査型
オシロスコープの構成となる。又、第３図には掃引周期
より十分短いパルス発生器（水晶発振器）、測定者によ
って設定する数値設定部、設定された数値の計数パルス
を出力する計数部、上述の波形（16A）を分離する分離
回路、掃引長制御信号抽出部、別に設置された一般のオ
シロスコープのこの走査型オシロスコープと同様の動作
をさせる為のトリガ信号抽出部等で構成し、付属装置と
して使用出来るようになっている。まず第２図から説明
する。端子（17）には第１図で説明したトリガ成形部
（４）と接続し、被観測波形から得られるトリガパルス
が入力されている。端子（18）は第１図で説明した加算
部（２）と接続し、ここから出力される階段波によって
掃引毎に垂直位置が変更される。端子（20）は第１図で
説明した水平出力部（７）と接続し、ここから出力され
る掃引波によって水平偏向される。コンデンサ（23）
（24）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（30）及び抵抗（2
9）（31）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（32）及び抵抗（33）（3
4）（36）及びトランジスタ（35）から成るゲート電圧
で、コンデンサ（39）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が
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）で適当にバイアスさ
れている。抵抗（42）（44）（45）（50）及びトランジ
スタ（43）（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（53）（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（63）（67）
（73）（77）及び抵抗（62）（64）（65）（66）（68）
（69）（71）（72）（74）（76）及びコンデンサ（70）
（75）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100ms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）（9
9）（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
（101）で、帰線パルス毎に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（127）
からリセット信号が入力されている。従って、経路（12
8）には、第１本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
れは第４図の波形（210）で、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、シュミット回路のヒステリシスを利用する。
従って階段波は、走査途中でリセットされず、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（12
1）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、負電圧がバイアスされ掃引回
路は発振状態となり、連続掃引する。即ち可変抵抗器
（56）はオシロスコープにおいてSTABと呼称されている
掃引安定用調整器で、同AUTO掃引の時スイッチ（124）
を閉じ負電圧を供給して発振状態にする事は周知であ
る。そこで走査期間中発振状態にすれば連続掃引するの
で、同様の動作をトランジスタ（110）から供給されて
来る走査期間中のパルス（110A）によって、走査期間中
のみ負電圧を供給して、連続掃引させる様になってい
る。コンデンサ（61）は階段波の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OFF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）（119）とにより、帰線微分パルスと
合成され、端子（19）には波形（129）を得る。端子（1
8）には、階段波が出力され、垂直部に入力される。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。波
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（21
1）を得、インバータ（114）の出力に現れる。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）と波形（212）を合成し波形（213）
を得、端子（131）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）から
成る回路は、波形（213）の合成波から、波形（211）の
成分を取り出す回路で、コンデンサ（205）（156）イン
バータ（154）、NAND（157）及び抵抗（155）により、
波形（211）を得る。波形（221）は、OR（162）を通
り、10進計数器（170）〜（177）及びFF（195）のリセ
ット信号として働く。抵抗（197）（198）（199）（20
0）及び、NAND（203）（204）及び、水晶発振子（202）
は発振回路を構成し、20MHzの安定な発振をする。抵抗
（201）の微調整をする為にあり、強制的に周波数を変
えるので、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測
は、例えば観測波形が矩形波の場合、掃引周期と観測波
形の周期が同一又は倍数の時、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（196）を通り、FF（195）で10MHzに逓減され
る。（186）〜（193）は４ビット10進スイッチで、０か
ら９まで設定できる。（178）〜（185）は４ビットの比
較器で比較入力が合致した時、合致検出入力がＨレベル
の場合には、合致検出出力はＨレベルになる。従って最
上位ケタから下位ケタへ合致出力のＨレベルが移項し、
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Ｈレベルでインバータ（163）及びOR（162）を通し
て、10進計数器を零にクリアする。従って、経路（22
9）のクリア信号は、波形（215）の様に、計数値の合致
（クリア）パルスと（157）のNAND出力からのトリガ信
号による掃引開始パルスが現れ（215A）が掃引開始パル
スでそれ以外が合致或いはクリアパルス即ち同期化した
計数パルスでもある）、計数器は掃引開始によってもク
リアし、零から計数を開始する。波形（214）の水晶発
振周波には、50ns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但しこのジ
ッタはトリガ信号による掃引開始の時に生じるもので
（水晶発振器は常時パルスを発生しており、トリガ信号
によって掃引が開始した時に計数するパルスがあるとは
限らず、最初に計数するパルスが到来するまで計数を待
機する事になり、この間にも時間が経過しているので、
結局トリガ起動時からみるこの待期時間がジッタとな
る）、上記計数パルスは、合致によってクリアを繰返す
ので当然ジッタは無い。尚、（214A）は拡大した詳細波
形である。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、0.1μｓの時間を設定し、同じく計数器（17
1）及び比較器（179）及び数置設定スイッチ（187）は
１μｓの時間を設定し、以下、10μｓ、100μｓ、1ms、
10ms、100ms、を設定し、最終位ケタの計数器（177）及
び比較器（185）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（178）からの合致信号（2
16A）は掃引長を制御する為の信号として、取り出し、N
AND（136）（140）及び抵抗（144）及びコンデンサ（14
3）（138）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、掃引長設定部において掃引波を復帰す
る時の、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）
（193）が０以外の数置を設定した時を、AND（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（141）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制定され
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）に出力される、端子（130）は第２図の端子（2
1）と接続しているので上記のリセットパルス（216）が
抵抗（48）及びコンデンサ（47）を通り、可変抵抗器
（46）で掃引長か固定されている電位に加算し、経路
（50A）の電位が瞬時に上昇し、抵抗（42）から供給さ
れてくる掃引波の電位が掃引長の到達電位まで上昇した
時と同一の動作をし、掃引波が復帰する。この様にオシ
ロスコープにおいて周知の掃引長制御部に上記のリセッ
トパルス（216）を混合し疑似的の掃引波が掃引長の到
達電位に到達した様にして掃引発生を停止し復帰させて
いる。従って掃引長を制御しないとき、或いは第３図で
示した構成を付属装置とし、端子（130）と端子（21）
とが接続されていない時には、掃引波は（217A）の掃引
長の到達電位迄上昇し、掃引長は通常の長さとなる。こ
の様に上記のリセットパルス（216）によって掃引長が
制御されるので以下においてこれを単に「制御信号」と
いう。上述のようにして掃引長が制御されるのであるか
ら、混合する制御信号の振幅によって、掃引長の制御さ
れる範囲が決定される。即ち振幅が小さい時、掃引波が
ある程度上昇しなければ、掃引長の到達電位に届かず数
値制御されなくなり（この利用例が第６図で述べられて
いる）、振幅を大きくすると掃引波の上昇に関係無く掃
引長の到達電位に届き数値制御される様になる。しか
し、いずれにおいても制御信号の到来前に掃引波が掃引
長の到達電位に達したとき、数値制御出来ず次ぎの掃引
に繰越されるので、計数設定値の時間は掃引周期よりも
短く設定する必要がある。尚第２図の実施例は第３図を
付属装置とし、この接続によって何らかの切換操作をす
ることなく動作するようにしたものであるから、付属装
置とせず走査型オシロスコープに組込んだ時には、数値
制御をONにするスイッチ等によって抵抗（42）の経路を
遮断すれば、設定する数値に制限が無くなることは明ら
かである。ここで制御信号の振幅を、掃引長の到達電位
より表示面で１目盛り程度少ない所まで掃引波が上昇し
た時に制御信号による電位上昇で到達電位に届く様な振
幅に設定していると、その時の操作は、おおむね次ぎの
様になる。操作１、第３図の電源をOFFにする（その
他、端子（130）の接続を外す或いは、インバータ（13
5）をNANDゲートに代え、その一端にスイッチを接続す
る等によって）。これによって走査型オシロスコープは
掃引長が制御されない状態となるので、走査線の長さの
時間を、掃引レンジの設定時間と目盛りによって読取
る。操作２、読取った時間を数値設定する。操作３、掃
引長を可変抵抗器（46）で約１目盛り長くする（掃引時
間を微調整器で変えても良いが、目盛りを直読出来なく
なる）。操作４、第３図の電源をONにする。これによっ
て操作３で掃引長を約１目盛り長くした分が短くなり数
値制御される。又、例えば1KHz等と設定数値が既知の場
合には、設定数値を1.000msと設定し、上述の操作順序
を変更する。この様にして設定した数値の時間に掃引長
が制御される。この様な方法によって得られる掃引波
は、波形（217）である。（220）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、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（234）の様に左にずれ、時間が進んだ様
になる。即ち第１回目の掃引は（231）の期間であるか
ら掃引波は（217B）迄上昇して数値制御されるが、第２
回目以降の掃引は帰線期間を差引いた（232A）の期間で
あるから掃引波は（217C）迄しか上昇出来ない事にな
り、走査線の２本目以降の長さは１本目より短くなる。
又この走査状態で、波形（205）を観測すると、２回目
以降の掃引は帰線期間分遅れて開始するのであるが、走
査線の表示開始位置が左端にあるから遅れた波形が左に
移動し、１本目の波形に対して、２本目以降の波形は左
の位置に表示される。波形が左側にある事は、時間が進
んだ事であるから、観測波形の状態として時間が進んだ
様になる。従って観測波形は第５図のようになる（遅れ
た掃引開始による観測波形が左の位置にズレて表示され
ただけである）。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走査
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（24
1）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、走査線数を多く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。尚，「１回の掃引時間に１
個の制御信号を対応させる」とは、制御信号である波形
（216）の周期を掃引周期（231）と等しくなるように数
値設定をして（操作方法例えは前述）、波形（217）の
様に制御されている時、１回の掃引に１個の制御信号が
対応している状態といい、又上記の「一対」とは掃引長
を停止し復帰させる時、オシロスコープでは通常、前述
した様に掃引波が、掃引長の到達電位に達する事によっ
て掃引長が一定になるように制御されている。この様に
１回の掃引に対して、制御される時が１回であるから一
対という。本発明は前述の通り、この掃引波を制御信号
に代えて或いは掃引波に重畳して掃引長を制御するもの
であるから、重畳させた時には第６図のように１回の掃
引に掃引周期より短い時間の制御信号を複数個重畳出来
る事になる（この様な状態を一対ではないとする）。掃
引長が制御される時の、掃引波の到達電位を以下におい
て掃引長の設定レベルともいう。尚このレベルは（46）
の可変抵抗器で変更出来る。掃引長の設定レベルは（24
2）で電圧比較器により、掃引波の電圧電位が設定レベ
ル（242）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（235）の変動
要因となる。制御信号の電圧レベルを（238）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（30）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、（239）の掃引時間は、数値設定
された時間に制御される。この場合数値設定した時間は
（237）であるので、掃引時間の直読には混入した制御
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）の数値設定値も掃引時
間に対応して切換え、一回の掃引周期の中に制御信号を
常に100点程混入される様にすれば、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、ブラウン管の表示面の目盛10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即ち数値設定時間を（23
7）に設定し、これより10倍長い掃引周期（時間）の時
には、経路（50A）の波形は第６図のように制御信号が
掃引波に重畳され、10個目の制御信号が掃引波よりも先
に（242）の設定レベルに到達して制御信号で制御され
る。この時には掃引波に制御信号が10個重畳されてい
る。さて、ここで掃引時間の切換スイッチによって掃引
時間を２倍の速度に変更すると波形（250）のようにな
り、この時には５個目の制御信号が設定レベル（242）
に到達し制御される様になる。又制御される周期（時
間）も２倍の速さになっている。しかしこのとき数値設
定値の変更操作をしていないので、数値設定の操作が省
略出来た事になる。数値設定値の微調整をする方法とし
て、走査線数が多い場合や、高速掃引の場合には、微小
な変化でよいため、第３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。第７図は前
述した視斜面観測の観測波形例と、（201）の周波数微
調整と数値設定の調整（設定値の変更）による観測波形
の関係を示している。この観測波形例は走査線は上から
下へ走査しているので上１本目の走査線は前述の通りズ
レが生じるので、これを除外する。前述によって掃引周
期即ちこれが本発明によって数値制御されているので設
定数値と、被観測波形の周期が合致しているとき、走査
線の一本に時間のズレなく１周期が表示されるので（25
2）の様に立上がり部が縦軸に平行となる。設定数値の
時間を短くすると、短かくなった分が走査線の１本に表
示出来なくなり次ぎの走査線に繰越され順次累積され
（250）の様な観測波形となる。逆に設定数値の時間を
長くすると、長くした分が走査線の１本に次ぎの被観測
波形の周期の一部が表示され、これが順次累積され（25
1）の様な観測波形となる。この様に設定数値の変更に
よって（250）や（251）の様な観測が高安定に出来る様
になる。この様に（250）、（251）は視覚的にななめ方
向から観る様な観測であるから視斜面観測という。数値
設定は時間を数値によって区切るので数値の変更をする
と観測波形は（255）（256）（258）（259）の様に断続
的に立上がりの波形が移動する。又（201）の周波数微
調整は周波数を連続的に変化出来るのでその観測波形は
（257）の矢印で示した様に連続して変化出来る様にな
る。（201）の周波数微調整は前述した様に、この様な
微調整に用いられる。第８図は本発明の効果を更に明瞭
にする為に一例を示すものである。（260）は矩形波で
（261）の部分で立上がりムラがある。これをオシロス
コープで観測すると（263）の様に交錯して観測される
事は周知である。遅延掃引等による拡大観測でも同じで
ある。又走査型オシロスコープでは（262）の様に観測
出来る事も公知である（但し走査線の１本目のズレは無
い）。しかし走査線数を多くすると走査線１本毎の微小
な変動が走査線毎に累積されるので安定に表示させる事
が出来なくなり、かつこの様な視斜面観測が出来る状態
に調整することも困難となる。更に（262）の様に走査
線数が少ない場合でも、立上がりムラが微小な時には遅
延掃引等による拡大観測をしなければならず同様の事が
生じる。本発明は掃引周期を数値制御することによって
これらを解消するものである。従って走査線数を多くし
ても、拡大をしても安定かつ高精度に観測出来かつ簡単
にこの様な視斜面観測等が出来る状態に調整すること出
来る様になる。コンデンサ（146）及び抵抗（148）（14
9）（153）及びトランジスタ（150）から成る回路で、
波形（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（21
2）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
（160）は単動作用で、使用しない時はONの状態にあ
る。スイッチ（161）はリセット用である。NAND（222）
（223）（226）及び抵抗（224）及びコンデンサ（225）
で、波形（227）を取り出す。FF（159）でNAND（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、トリガレベルの調整
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（165）及び抵抗（16
7）及びコンデンサ（166）及び増幅器（268）で端子（1
69）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プの好適な一
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略
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略線的回路
図、第４図及び第６図は本発明の動作を説明するための
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。第７図は本発明による設定数
値と観測波形の関係を説明する為のもの。第８図は本発
明が必要な理由を説明する為の観測波形例。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掃引輝線の垂直位置を変更する為の階段波
   を、掃引終了毎に一段ずつ造形する階段波発生回路と、
   この階段波が未だ造形されていない時の階段位に対応す
   る掃引はトリガ入力によって掃引を開始し、以降に造形
   される階段位に対応する掃引はトリガ入力に関係無く連
   続して掃引出来る掃引波発生回路と、掃引時間より十分
   短いパルス発生回路と、トリガ入力による掃引開始と同
   時に、上記パルス発生器からのパルスの計数を開始し、
   任意に設定できる数値の計数パルスを、トリガ入力によ
   る掃引開始から上記階段位の最終段位に対応する掃引が
   終了するまで、トリガ入力に関係無く連続して発生出来
   る計数回路と、この計数パルスで上記掃引波発生回路の
   掃引発生を停止即ち掃引長を制御できる掃引長制御回路
   とからなる構成を含み、上記計数パルスで掃引長を制御
   する事によって、上記掃引波発生回路の掃引波が、上記
   トリガ入力による掃引開始から上記階段位の最終段位に
   対応する掃引が終了するまで、連続して発生する掃引周
   期を高精度かつ高安定にしたところに特徴をもつ走査型
   オシロスコープ。