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JPS6363973A - 掃引信号の特性測定装置 - Google Patents

掃引信号の特性測定装置

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Publication number
JPS6363973A
JPS6363973A JP62203956A JP20395687A JPS6363973A JP S6363973 A JPS6363973 A JP S6363973A JP 62203956 A JP62203956 A JP 62203956A JP 20395687 A JP20395687 A JP 20395687A JP S6363973 A JPS6363973 A JP S6363973A
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JP
Japan
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sweep
signal
output
dac
input data
Prior art date
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Pending
Application number
JP62203956A
Other languages
English (en)
Inventor
ダグラス・クリフォード・スチーブンス
ヘンリィ・グレゴリィ・フォックス
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Tektronix Inc
Original Assignee
Tektronix Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Tektronix Inc filed Critical Tektronix Inc
Publication of JPS6363973A publication Critical patent/JPS6363973A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R13/00Arrangements for displaying electric variables or waveforms
    • G01R13/20Cathode-ray oscilloscopes
    • G01R13/22Circuits therefor
    • G01R13/24Time-base deflection circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は時間に比例して一定傾斜の掃引信号を発生する
掃引発生器、特にその掃引信号の特性を測定する装置に
関する。
〔従来の技術とその問題点〕
オシロスコープは少くとも1個の掃引発生器を有し、陰
極線管(CRT )の電子ビームのCRTスクリーン上
での水平方向移動(掃引)を制御する傾斜電圧出力を発
生する。電子ビームの垂直方向移動はオシロスコープに
入力された被測定デバイス又は信号源からの入力信号で
制御され、その結果CRTスクリーン上の表示波形は入
力信号を時間の関数で表わすものとなる。オシロスコー
プの掃引発生器は掃引開始前はチめ定めたー疋レベルに
あり、トリ力信号により掃引発生器が起動(トリガ)さ
れる迄そのレベルにととまる。トリガ起動されると、掃
引信号電圧は一定スルーレート(変化率)で予め定めた
最終レベル迄上昇(又は降下)する。その後、掃引信号
は最初の開始レベルへ戻り、再度起動される迄そのレベ
ルにとどまる。
スクリーン上のビームの水平位置は掃引信号電圧に比例
する。掃引信号の通常の開始及び停止レベルは夫々オシ
ロスコープのCRTスクリーンの目盛の左右両端と市な
る位置に来るよう選定可能である。掃引を開始させるト
リガ信号は、入力信号が選定したトリガレベルに達する
時点に発生するのが普通である。よって、波形のトリガ
点はスクリーンの左端の目盛位置と一致するのが普通で
ある。目盛はCRl”スクリーンの表示領域を均一な垂
直及び水平目盛線で格子状に区切り、波形上の任意の点
の振幅及び時間(目盛左端からの水平位置)をオペレー
タが求めることができるようにしている。トリガ点と波
形上のその後続部分間の遅延時間は電子ビームの掃引速
度(又は掃引率)と左端目盛線からの変移を表わす目盛
数との積で決まる。ここに、掃引速度とは1目盛当り電
子ビームが横切るに要する時間である。
しかし乍ら、遅延時間の決定ネn度はオペレータがスク
リーン上の電子ビームの水平(q置を目盛で読取る精度
のみならず、掃引信号自体の精度によっても決まる。掃
引信号の実際の開始レベルが予め定めた一定値でなけれ
ば、掃引開始点は左端の目盛線と一致せず、よって掃引
には「オフセット感差」が生じる。また、実際の掃引信
号の掃引速度が公称値から外れていると1−掃引速度J
誤差を生じる。これらいずれの誤差も、実際の掃引開始
レベルと掃引速度が共に公称値であることを前提として
測定するので、at=時間の決定に誤差を導入すること
となる。
従来のオシロスコープにおいて、このオフセ。
ト及び掃引速度誤差を低減する一般的な手法は、掃引発
生器を校正して正しいオフセット及び掃引速度を保証す
ることであった。しかし、掃引速度とオフセットの面精
度調整には研究室用(超高精度)の試験m器が必要であ
り、場合によってはオシロスコープを一部分解する必要
があるので、頻繁に校正して掃引電圧の開始レベルと掃
引速度をオシロスコープの動作状態の変化又はオシロス
コープ部品のエージングによる変化を禎正することは不
司能であった。
(発明の目的〕 従って、本発明の目的は掃引発生器の出力信号のオフセ
ット及び掃引速度が特徴付けられる新規な掃引信号の特
性測定装置を提供することである。
本発明の他の目的はオシロスコープに表示される波形上
の2点間の時間差を商楕度に決定できる新規な装置を提
供することである。
(発明のm要〕 不発明を使用するオシロスコープでは、掃引信号はCR
Tスクリーン上での電子ビームの水平位置を制御し、−
万入力信号は電子ビームの垂直位置を制御する。掃引信
号が例えば入力信号であるイベントによりトリガされる
と、掃引f言号の1辰1陥が好ましくは一定スルーレー
トで開始レベルから終rレベルに向って増加し、電子ビ
ームをCR′rススクリーン上水平方向に一定速度で掃
引する。
帰り1信号徹幅がオシロスコープ内のマイクロコンピュ
ータ又はマイクロプロセッサ(μP)からの入力データ
を受けるデジタルアナロク変ff1W(DAC)の出力
レベルと等しくなると、電子ビームの強度を増加して、
表示波形上に瞬間的に輝点を生じさせる。オペレータが
オシロスコープのフロントパネル上の制御つまみを回転
すると、μPはDACへの入力データを調整し、輝点を
つまみ回転量に応じ゛ζ水平方向に移動させ、オペレー
タが輝度を表示波形上の任2点に移動可能にする。
本発明の位置観点によると、μPが掃引の開始時点(一
般には入力信号のトリガイベントに相当)と輝点で表示
される表示波形上の点間の遅延時間を計算する。この計
算は掃引信号を特徴付ける「描引刊得」 (G)と1−
掃引開始j  (Vo)パラメータの測定値とDACに
供給する入力データ(L))の値に基づいて行う。掃引
開始パラメータVoはDAC単位、即ちDACが掃引信
号の(公称値ではなく)実際の開始レベルと等しい出力
電圧を生じる1)ACの入力データ値で表わすことがで
きる。掃引信号Gは1秒当りのDAC単位で表わすこと
ができる。これにより、実際の掃引信号のスルーレート
と同じ変化率ををするDAC出力信号を生じるのに要す
るDAC入力データの増加率で表わす、掃引開始点及び
輝点間の遅延時間゛rdは次式で表わせる。
′I’d = (D −Vo ) /Gこのようにして
遅延時間を決めると、計算は掃引信号の実際の開始レベ
ル及び掃引速度に関連しており、実際の開始レベル又は
掃引速度と公称値からの偏差は遅延時間の精度に影なか
ない。従って、遅延時間測定上のオフセット及び掃引速
度誤差の影響は排除できる。
本発明の別の観点に依ると、既知周波数の矩形特性信号
を用いて、その信号の最初のパルスの前縁で掃引をトリ
ガ起動して掃引利得Gを正確に測定する。DACの入力
データは、特性信号の半周期中に掃引信号が増加(又は
変化)した後、DACの出力が掃引信号の公称(又は期
待)振幅と等しくなる値に予め設定する。第1比較器で
掃引fオ号がL)ACの出力信号を超すときDフ’J 
7プ・フロップ(1−’ ?’ )をクロックし、第2
比較器は特性信号をトリガレベル信号と比較して特性信
号が同(又は低)のとき出力信号を高(又は低)に駆動
する。第2比較器の出力はQ出力を有するFFのD入力
を駆動してμPに入力する。リセット端子はμPで制御
される。各掃引毎にFFがクロックされた後、μPはD
ACに供給されるデータをI”FのQ出力が高低いずれ
か、即ち掃引信号がL)AC出力レベルに到達した時点
で校正信号が高低いずれであるかに依って増減調整する
。各掃引後にDAC入力データに対して行われる調整は
DAC入力データの最小桁(L S B)以下になる迄
順次小さくする。そのとき、L)AC入力データの最終
調整値はデータ値(V L)であり、これは掃引信号が
特性信号の半周期中、その開始レベルから増加した後、
DAC出力信号が実際の掃引信号1辰幅と実質的に等し
くなるに要するものである。
このプロセスを反復する。但し、今回は特性信号の1.
5周期中に掃引信号が増加(又は変化)した後、DAC
出力信号が掃引信号の公称(又は期待)値となるDAC
入力データをμPがセットする。この場合、L)AC入
力データの最終調整値はデータ値(V H)であり、こ
れは掃引信号が開始レベルから特性信号の1.5周期後
に実際の掃引信号レベルと実質的に等しい振幅のDAC
出力信号を生ずるのに必要な値である。次に、掃引利得
GはVHとV Lの差を特性信号の周期(Pc)で除算
することにより次式で求められる。
G−(VH−VL)/Pc 特性信号の最初のパルスの開始点で掃引は開始し、これ
はVLに対応する掃引信号レベルの半周期前に起きてい
るので、掃引の開始レベルに対応するDAC入力データ
VoO値は次式で求められる。
Vo =VL−GxPc/2 測定したVH及びVLパラメータの精度、よって計算で
求めるGと■0パラメータの精度は特性信号の周期Pc
の精度に負うところが大きい。
本発明の史に他の観点に依ると、高精度の水晶制御型矩
形波発生器をオシロスコープのシャーシ内に取付け、そ
の出力を掃引信号のトリガ信号入力とマルチプレックス
する。そして、μPにより上述した特性化(キャラクタ
ライズ)手順を自動的に実行してオペレータの命令によ
りGとVOの値を頻繁且つ迅速に、しかも別の試験機器
を使用することなく決定できる。VOとGを頻繁に測定
し、これらパラメータを用いて遅延時間を計算すること
により、動作温度又はその他の変化原因に起因する掃引
オフセント又は掃引速度の変化による時間測定への影響
を最小にすることが可能である。
〔実施例〕
第1図はA(通常)及びB(遅延)掃引発生器(10)
 、  (12)を含む本発明によるオシロスコープの
−Hl5分のブしドック図である。両掃引発生器共に傾
象1′屯圧(掃引(,1号)を発生し、水平増幅回路に
入力してCRTの電子ビームをスクリーン上で水平方向
(左から右方向)への移動、即ち掃引を制θ11する。
電子ビームの水平掃引速度は掃引信号のスルーレートに
比例する。電子ビームのCR”I”スクリーン上での垂
直位置はオシロスコープへ入力される被側定入力信号の
振幅で制御されるので、スクリーン上の表ボ波形は入力
信号の時間関数振幅となる。八及びB掃引発生器(10
) 、  (12)は独立したスルーシ・−トを有し、
オシロスコープに別個のトレースを生じさせることがで
きる。
A掃引発生器(10)は初期掃引信号出力を予定の開始
レベルに維持し、トリガレベル比較器(16)からの出
力が高レベルとなるとき、掃引開始信号を発生するAゲ
ート回路(14)からの掃引開始信号を受けると掃引を
開始する。この掃引開始は、マルチプレクサ(MtJX
)  (18)を介して比較器(16)の非反転入力に
送られるトリガ信号の振幅がデジタル・アナログ変換器
(1)AC)  (20)により作られ比較器(16)
の反転入力に印加するトリガレベル信号振幅を超すとき
生じる。MtJX(18)のトリガ信号出力はMUX(
18)の入力に接続された各種外部及び内部トリガ信号
源から選択される。また、MLIX(18)はその制御
端子に入力されるμP(22)が出力する制御信号によ
りこれら多くのトリガ(W @f源から所耀のものを選
)尺する。 DAC(20)の出力信号1辰幅はμP(
22)から供給される入力データにより制御される。
一度比較器(16)が出力信号を高レベルに駆動し、ト
リ916号入力がトリガレベル入力を超えたことを示す
と、Aゲート回路(14)は掃引開始信号をA掃引発生
回路(lO)へ送る。その後、その掃引信号出力電圧は
μP (22)からのレンジ制御信号で設定された実質
的に一定のスルーレートで上昇する。掃引信号はAゲー
ト回路(14)に帰還して、掃引信号が1度起動される
と掃引信号が予定の上限値に達する迄比較器(16)の
出力を無視する。上限に達した時点で、Aゲート回路(
14)は掃引開始信号を終了させ「掃引終了」信号をμ
P(22)に送り、その後比較器(16)が次のトリガ
信号の発生を示すまで待機し、次のトリガ信号が発生す
ると掃引開始(4号を再始動する。掃引開始信号が(掃
引終了時に)終了すると、A掃引発生器(10)は掃引
信号を開始レベルにリセットし、掃引信号を、その後掃
引開始4g号が再始動されるまでそのレベルに維持する
B掃引発へ[−器(12)に関連するB掃引回路はBゲ
ート回路(15)、比較5 (17) 、 MIJX 
(19)及びL)AC(21)を有し、μP(22)で
制御され、これら素子はすべてA掃引回路のゲート回路
(14)。
比較a (16) 、 MUX (1B>及びDAC(
20)と同様に動作してB掃引信号を発生する。
八及びB fi1引回路の各部品は周知であるが、本発
明の理解の為にもう少し詳しく説明することとする。第
2図はA掃引発生器(lO)の簡単な回路図であり、出
力端子から掃引信号を出す演算増幅器(24) 、演算
増幅器(24)の出力と反転入力間を結合するコンデン
サ(26)、演算増幅器(24)の反転及び非反転入力
端に夫々接続された電流源(28)及びオフセント電圧
源(29)及びコンデンサ両端間に接続されたスイッチ
(30)を含んでいる。スイッチ(30)を閉じると、
コンデンサ(26)が放電して、演算増幅器(24)の
出力電圧をオフセット電圧#(29)のオフセット電圧
Voffに保持する。第1図のAゲート回路(14)か
らの掃引開始信号によりスイッチ(30)を開くと、増
幅器(24)とコンデンサ(26)は周知のミラー積分
器として動作し、コンデンサ(26)が電i’ta (
28)の電流で充電するにつれて開始レベルVoffか
ら掃引出力電圧が線形に増加する。掃引開始信号が終了
すると、スイッチ(30)が閉じ、コンデンサ(26)
の電荷を急速に放電して増幅器(24)の掃引出力信号
を開始レベル(Vof【)に戻し、掃引開始信号が再度
起動されるまでそのレベルにとどまる。
掃引信号の実際の開始レベルは、電圧219i(29)
の出力電圧の不正確さ及び増幅器(24)に不可避的に
存するオフセット電圧及びドリフト等の為に、公称開始
レベルから変化し得る。掃引信号のスル−レートはTt
1流a(28)の電流をコンデンサ(26)の容量で除
した値に等しい。尚、第2図にはl(固のコンデンサ(
26)と1個の電流源(28)を示すのみであるが、μ
P制御型のオシロスコープでは数個の異なるコンデンサ
と異なる電流源を増幅器(24)に接続し、これらコン
デンサ及び電流源をμPで制御されるスイッチング回路
で適宜選択する。多くのコンデンサと電流源の組合せを
第1図のμP (22)で選択することにより、掃引信
号として多数の公称スルーレートから選択する。しかし
、コンデンサ(26)の容量又は電fR源(28)の出
力電流の公称値からの変動により、実際のスルーレート
が掃引(fi号の公称スルーレートから異なることとな
る。
第3図は波形表示領域(27) 、 その上下のデータ
、メニュ及びその他の情報表示領域(23)。
(25)を含むスクリーンを有するオシロスコープの正
面図(フロントパネル)を示す。波形測定用目盛線(3
6)が波形表示領域(27)に形成され、表示領域り2
7)を多数の小さい正(又は長)方形に区切り、オペし
・−夕が表示波形(40)の1点(38)の大きさく振
幅)及び水平位置を測定できるようにする。オシロスコ
ープのスクリーン上でのビームの水平位置は掃引信号電
圧に比例し、掃引信号の公称開始及び(3)化レベルは
波形表示領域(27)の目盛線(36)の左右両端で決
まる位置と一致するように選定する。第1図のMIJX
(18)から送られるトリガ信号は電子ビームの垂直位
置を決める被測定信号と同じでもよく、この場合には表
示波形のトリガ点(即ち、掃引開始信号を起υ)する入
力信号上の点に対応する波形上の点)は、目盛線(36
)の左端(42)にあるのが普通である。
l・リガ点と表示波形(40)上の点(38)間の遅延
時間は目盛線(36)の左端から点(38)までの水、
=l’目盛数に電子ビームの公称掃引速度をnトけた値
と略等しい。掃引速度は掃引発生器の出力信号の公称ス
ルーレートに比例し、これは電子ビームがスクリーンを
横IJJる公称速度の目安であり、目盛/単位時間で表
示する。
しかし、この手動による遅延時間の決定ネh度は掃引発
生器(lO)が掃引信号の開始レベルとスルーレートを
制御する精度に一部依存する。掃引発生器の出力信号が
「オフセット誤差」 (即ち掃引の実際の開始レベルと
公称又は期待開始レベルとの不一致)があると、表示波
形の開始位置は目盛(36)の左端からオフセットして
、点(38)を含む全表示波形は目盛(36)に対して
左右に移動する。また、掃引信号には「掃引速度誤差」
を含み、掃引信号の実際の掃引速度が公称値と一致しな
い。
オフセット及び掃引速度誤差が存在するのが普通である
ので、トリガ点と点(38)間の遅延時間は目盛(36
)で読取った点(38)の読取り位置と電子ビームの公
称掃引速度で計算すると誤差を生じ得る。
次に、再度第1図を参照する。A掃引発生器(10)の
掃引出力信号は、オシロスコープの水平前置増幅器に入
力して水平ビーム位置を制御することに加えて、比較器
(44)の反転入力にも入力される。他方、基準DAC
(46)の出力信号が比較器(44)の非反転入力に入
力される。この基準1)AC(46)の出力信号振幅は
μPからLIACへ入力されるデジタルデータに比例す
る。比較器(44)の出力は電子ビームの強さく輝度)
を制御するオシロスコープの「Z軸」回路に入力する。
A掃引発生器(lO)の掃引出力信号が基準L)AC(
46)の出力信号レベルを超すと、比較器(44)の出
力は低レベルとなり、Z軸回路をして第3図の表示波形
(40)上に点(38)として示す如く、波形上に小さ
く明るい点を生じるべく電子ビーム輝度を一時的に上昇
する。(説明の都合上、第3図中では点(38)の点を
表示波形全体との関係で誇張して図示している。)従っ
て、基準DAC(46)に供給する入力データの値はス
クリーン上の輝点く38)の位置を制御する。オペレー
タがオシロスコープのフロントパネル上に取付けた基準
制御つまみ(48)を回転して、つまみインターフェー
ス(1/F)回路(50)からμP(22)に入力を与
えると、μ)’(22)は基準DAC(46)に供給す
るデータを調節して、輝点をつまみ(48)の回転に比
例して移動するようにする。よって、オペレータはつま
み(48)を用いて輝点(38)を波形上の任怠点に移
動することができる。
上述したとおり、μP (22)はA掃引発生器(10
)の掃引発生器へのレンジ制御信号を介してその掃引速
度をセントするべく第2図の増幅器(24)に接続され
るコンデンサと電流源の組合せを選択する。またオペレ
ータはオシロスコープのフロントパネル上に取付けられ
ている掃引レンジ制御つまみ(52)を用いてA掃引発
生器の掃引速度の選択16号をつまみI/F回路(53
)を介してμP(22)に入力する。μP(22)は基
準L)AC(46)に供給するデータに基づき目盛の左
端から輝点の公称変移を決定することができ、またμP
(22)は掃引レンジの設定値から公称掃引速度を知る
ことができるので、μP(22)は公称移動を公称掃引
速度で除して掃引を起動したトリガ点と表示波形の高輝
度点(38)に対応する入力波形の関心ある点間の概略
遅延時間を決定するようプログラムされている。しかし
、μP(22)で計算した遅延時間は掃引信号にオフセ
ット及び掃引速度誤差がある限りip、 Mを生じ得る
本発明に依ると、μP (22)は入力信号の実際のト
リガ点と入力波形に沿う輝点(38)に対応する点間の
実際の時間を測定する。この輝点(38)は掃引信号を
特徴付ける「掃引開始J  (Vo)及び「掃引ゲイン
」 (G)パラメータの測定値と基準1)AC(46)
への入力として供給され輝点(38)の現在位置をセッ
トするデータ値(D)とにより表わされる。掃引開始パ
ラメータVoはDAC単位で表わされ、これはL)AC
(46)が掃引信号の実際の(公称値でなく)開始レベ
ルと等しい出力電圧を生じさせるDAC(46)への入
力データ値である。掃引ゲインGはL)AC単位/秒で
表わされ、DAC出力信号が掃引信号のスルーレートと
同じ割合で増加するのに必要なりAC(46)の入力デ
ータ増加率を示す。輝点(38)と掃引信号開始間のi
!!!延時間’l’ dは次式で与えられる。
Td = (D−Vo) /G 計算した遅延時間はオペレータに例えばオシロスコープ
のスクリーン上への表示として与えられる。よって、本
発明に依ると、掃引信号は開始DAC入力データ値(■
0)とDACをして実際の掃引信号の開始レベルとスル
ーレートと類似の開始レベル及びスルーレートを有する
出力信号を生じさせるDAC入力データ値(G)の変化
速度により特徴付けられる。(掃引の公称開始位置及び
掃引速度や目盛線に対する輝点位置でなく)Vo。
G及びDパラメータがTdの計算に使用される。
遅延時間がこのようにして計算されると、計算は掃引信
号の実際の開始レベル及びスルーレートと掃引の実際の
開始位置又は掃引速度のずれは遅延時間の決定精度に影
響がない。よって、遅延時間測定へのオフセント及び掃
引速度誤差の影響は排除される。
VoとGの値は第1図に示す如(オシロスコープ回路内
のDFF(54)とプログラマブルクロフタ(56)を
用いて決定される。比較器(44)の出力は)’F(5
4)のクロック入力を駆動し、μP(22)はリセット
入力Rを制御し、B掃引比較器(17)の出力は0入力
を制御する。FF(54)のQ出力はμP(22)に送
られる。μ)’ (22)はクロック(56)が作る矩
形特性信号の周期を制御し、この特性信号はMLIX 
(18) 、  (19)の双方への付加トリガ源とな
る。
μP(22)はMUX (1B) 、  (19)によ
りクロック(56)の特性信号出力を比較器(16) 
、  (17)の非反転入力に接続し、DAC(20)
 、  (21)のトリガレベル出力を、クロック(5
6)が作る矩形信号が比較器(16) 、  (17)
をそのパルスの前縁で高、復縁で低に駆動するようセッ
トすることにより、掃引ゲイン及び掃引開始パラメータ
G及びVoの測定を始める。また1、IJP(22)は
DAC(46)の入力データをセットして、特性信号パ
ルスの前縁による掃引トリガの後、特性信号の半周帰P
 c / 2で掃引18号が上昇する公称振幅値付亡の
出力信号をDAC(46)が出力するよ・)にする。
第4図はA掃引信号(60)と特性信号(66)の振幅
を共に時間の関数で表わした図である。特性14号(6
6)の振幅はボルトで表しているが、掃引信−士の振幅
はボルトでなく等価L)AC単位で表している。DAC
(46)の出力電圧はその入力データの大きさに比例す
るので、A掃引発生器(10)の出力電圧を特定のDA
C(46)の入力データ(DAC単位)即ちDAC(4
6)が特定電圧を生じるDAC(46)への入力データ
で表わすのが便利である。第1図及び第4図を参照して
、掃引信号(60)が特性信号(66)の最初のパルス
(64)の前縁で時刻′r1にトリガされると、掃引信
号(60)の振幅はVoから上昇を開始し、掃引信号(
60)が1)AC(46)の出力振幅に到達すると、比
較′1jI(44)の(立下がり)出力によりFF(5
4)をクロックする。ところで、B掃引回路の比較器(
17)はクロック(56)の特性信号出力をl) A 
C(21)のトリガレベル信号出力と比較して、特性信
号が高(又は低)のとき、その出力を高(又は低)に駆
動する。比較器(44)の出力の後縁で1・’ F (
54)がクロックされたとき比較器(17)の出力が高
レベルであれば、FF(54)はセフ1−される。もし
、FF(54)がセットされたとき比較器(17)の出
力が低であれば、FF(54)はりセフI・される、各
掃引の後に、Aゲート回路(14)による掃引信号の終
りに示す如く、μP(22)はl・’)”(54)の状
態を読んでそれをリセットする。
各掃引の起動後に比較5(44)の出力によりFF(5
4)がクロックされた後、l−’ I−” (54)の
Q出力が^低いずれであるか、即ち掃引474号がDA
C(46)の出力レベルに到達したとき(時刻゛r2)
迄に、最初の特性信号パルス(64)のt&縁が起った
か否かに依って、μP(22)はL)AC<46)へ入
力する入力データを増減調節する。μP(22)は各掃
引後に順次小さい変化量で1)AC(46)の分解能限
界に到達するまで、L)AC(46)の入力データを調
節し続ける。この調節が終ると、L)AC(46)のM
終調整した入力データはL)AC<46)の出力lit
号が第4図の時刻′l゛2におけるf111引信号0実
際振幅、即ち掃引信ぢ・が開始レベルから特性flj号
(66)の半周期中に上昇した振幅と等しくなるに要す
るデータ値(VL)である。
次にμP(22)はL)AC(46)の入力端子を調節
して、掃引のトリガ後、時刻′I゛3即ち2番目の特性
信号パルス(68)の後縁で起る公称掃引信号レベル付
近の出力レベルをDAC(46)が出力するようにする
。そして、DAC(46)の入力データの反復調節プロ
セスを繰り返えす。この際、1;’F(54)のクロッ
キングはDAC(46)の入力データが順次小i[節さ
れるにつれて、時刻T3に近付く、2番目の反復調整プ
ロセスの終りに、L)AC(46)の入力データ値は、
掃引信号がその開始レベルからスタートして特性信号の
1.5周期中増加した後の掃引信号の実際の振幅と実質
的に等しい振幅となるDAC(46)の出力信号を出す
データ値(VH)とする。
次に、μP (22)はvHとVLO差を特性信号の周
期(Pc)で除して掃引ゲインGをDAC入力入力デー
タ単位/針算する。これは次式で表わされる。
G= (VH−VL)/Pc 掃引の開始点は特性信号(66)の最初のパルス(64
)の前縁、即ち掃引信号レベルがVLに対応するよりも
特性信号の半周期(Pc/2)前で起るので、μl’ 
(22)は掃引信号の開始レベルに対応するDAC(4
6)の入力データ値Voを次式で計算する。
Vo”VL  (G*Pc/2)  又はVo =VL
−(VH−VL)/2 測定したVH及びVLパラメータのネi′7度、即ち計
算したG及びVOパラメータの精度は特性信号の周期の
精度に依存する。従って、クロック(56)は好ましく
は水晶その他高精度且つ高安定発S器で構成するのが好
ましい。クロック(56)とドF(54)をオシロスコ
ープのシャーシ内に取付け、且ツ、uP(22)が自動
的ニV H及びvL?jIIJ定を行い、計算したG及
びVoパラメータ値を関節するので、G及びVoパラメ
ータを容易且つ+IJi繁に調節して、掃引オフセット
及び掃引速度が動作温度その他の要因の変動により変化
して遅延時間測定に影響するのを排除ないし軽減するこ
とができる。
別の回路を設けることにより、B掃引発生器(12)で
駆動されるトレース上の輝点位置を制御し、B掃引発生
器に関連するVL及びVHパラメ−夕を測定できるが(
第1図中には示さず)、このB掃引発生器の掃引出力信
号を特徴付けるV。
及びGパラメータの測定回路及び求め方はA掃引発生器
(10)に関連する上述の説明から容易に理解できよう
史にまた、G及びVoパラメータ値は同じ掃引発生器(
10)内に使用するコンデンサと電流源の組合せを変え
ることにより変化することが理解できよう、従って、V
H,VL及びG、Voの測定はコンデンサと電流源の組
合せが異なる毎に行い、求めたG及びVoパラメータを
ストアして後で遅延時間を計算するのに使用できるよう
にする。測定プロセス中、特性信号の周期Pcは、各コ
ンデンサと電tPL源の組合せ毎に、掃引信号が開始レ
ベルから終了レベルに増加するに要する時間が少くとも
特性信号の1.5サイクル以上の按さになるよう十分小
さく調メしなければならない、よって、例えば、もし掃
引にl0IISを要する場合には、特性信号周期はその
2/3である6、66a+sを超えてはならない。他方
、VLとVHの差が大きければ太きい程、測定精度は高
くなる。よって、特性(校正)信号の周期Pcは各コン
デンサと電流源の組合せにつき、最大期待掃引時間の2
/3より小さく且つこれにできる限り近いことが好まし
い。
第4図を参照すると、μP(22)がVHを求めるDA
C入力データのレンジは十分広く、2番目の特性信号パ
ルス(68)の後縁はDAC(46)の選択したレンジ
に応じて生じる掃引信号がDAC出力電圧レンジ内にあ
るとき、常に起るようにすべきである。しかし、L)A
C入力データの捜査範囲は十分狭く、掃引信号が1)A
C出力電圧の対応レンジ内のとき第2及び第3特性パル
スの前縁が起らないことが必要である。従って、DAC
入力データはVHの最小及び最大期待値であるVH(m
tn)からVH(wax)にまたがる範囲に制限すべき
であり、次式で与えられる。
VH(win ) =Vo  (+win ) +G 
(main )  3Pc /2  及びV)((+a
ax ) ”Vc (&IX ) +G (wax )
 3Pc /2上式でVo (sin)とVo(+ma
x)は掃引開始パラメータVoの最小及び最大期待値で
あり、G(+in)及びG(wax)は掃引ゲインパラ
メータGの最小及び最大期待値である。これら期待値は
掃引発生器(10)とDAC(46)の許容誤差に基づ
き推定できよう、VHOがレンジの中心とすると、V 
Hの捜査範囲は次式で与えられる。
VHO土(VH(wax) −VH(sin) ) /
2RV−(VH(wax) −VH(akin) ) 
/2とすると、上式の捜査範囲はVHO±RVと表すこ
トカテきる。一方、VLのDAC(46)入力データ捜
査範囲についてもその公称期待値VLOの前後の同様範
囲(±kV)に制限できよう。
本発明の好適実施例では、掃引発生器(10)は3個の
コンデンサ(例えばC1,C2,C3)と9個の電流源
(例えば11.12.・・・・、1s)から選択して所
望の掃引速度を確立することが可能である。この場合、
可能な組合せは3X9=27であるので、オシロスコー
プが各組合せにつきVH及びVLをαj定してVOとG
を求めるには相当長時間を宏する。しかし、第2図の掃
引発生回路でコンデンサ(26)の値を変化する影響は
掃引信号出力のスルーレートに現われるのみであり、開
始レベルには現われないという事実を勘案すれば、必要
とする測定数は低減可能である0面、スルーレートの変
化はコンデンサ(26)の容量に反比例すること前述し
たとおりである。よ−2て、本発明の好適実施例では各
電流源11〜lうにつき最初にVHとVLの値を例えば
コンデンサC2との組合せで測定する。VHとVLの9
つの測定値の各々につき■0とGパラメータを上述した
とおり計算してその結果をμP(22)内のランダムア
クセスメモリ (RAM)にストアする0次に、VHと
VLパラメータを例えばI5とCL及び15とC3の組
合せで2回測定し、夫々のGパラメータを求める。最後
に[ゲイン補正係数JGc(X)を次式に基づき各コン
デンサにつき計算する。ここで、Xはコンデンサ01〜
C3の番号を示す。
Gc  (X)=G (X、5)/G (2,5)上式
で、G (X、5)はコンデンサCxと電流線I5の組
合せにつき計算した掃引ゲインパラメータであり、G 
(2,5)はコンデンサC2と電流諒1 sの組合せに
つき計算した掃引ゲインパラメータである。Gc  (
X)は無単位量であり、15と共に02の代りにCxを
使用した場合の掃引ゲインの増減変化を示す。コンデン
サの切換えにより生じる掃引ゲインの増減は掃引発生器
のどの電流源を使用するかに関係なく同じであることに
υ7怠されたい。また、Gc(21はlである。よって
、任愈のコンデンサCxと電流1)JA 1 yの組合
せの掃引ゲインG (X、 Y)はc、(2,Y)とG
c  (X)の積に等しい。1度Gc  (X)を各コ
ンデンサCxにつき計算してメモリにストアすると、そ
の後にCxとIYの組合せで掃引速度を決定するとき遅
延時間゛1゛dの計算は次式で表わされる。
’I’d = (D−Vo (2,Y) ) / (G
 (2,Y) Gc (X) )ここでDはL)AC(
46)の入力データ値であり、Vo  (2,Y)とG
 (2,Y)は02及びIYの組合せで測定したVo及
びGパラメータである。
用途に依ってはμ)’(22)で掃引の開始から輝点(
38)の変移を、その変移が表わす遅延時間でなく C
Rスクリーン上の目盛を計算する方が好ましい場合があ
る。その場合には、Cxとlvの組合せについての計算
した掃引ゲインG (X、Y)は、1秒当りの水平目盛
で表わした公称掃引レンジR(X、Y)と目盛数とをI
ま)けてノーマライズして、ノーマライズした1)AC
車位/目盛で表示されたノーマライズ(標準化)掃引ゲ
インパラメータGs  (X、Y)を得る。次に、この
パラメータを用いてL)AC(46)への入力データD
の大きさと掃引開始点からの輝点の変位(目+Δ車位)
を次式で関係付ける。
変位= (1)−Vo  (2,Y) l /Gs  
(2,Y) Gc第5図は第1図につき上述したμP 
(22)がVH及びVLを測定し、C2と11乃至19
の組合せ及びCx乃至C3と15の組合せにっきV。
(X、Y)及びG (X、Y)を計算し、且ッci乃至
C3につきGc(x)を計算するプログラムのフローチ
ャート(流れ線図)である。ブロック(72)から始め
ると、μP (22)は第[図のMUX (18) 、
  (19)をセットし、比較器り16)及び(17)
へのトリガ入力として特性借りを選択する。
次に、ブロック(74)へ進み、μP(22)はコンデ
ンサCxのXとして2を(C2) 、電流源IYのYと
して1(11)を選択する。ブロック(76)では、μ
P (22)は掃引発生器(10)へのレンジイバ号を
セットし、第2図の増幅器(24)に02及び11を接
続する。ブロック(78)では、特性信号の周期Pcを
適当な値Pc  (X、Y)にセットし、次にVL (
X、Y)パラメータをCXIIYの組合せの公称値VL
O(X、Y)にセットする。
2つのインデックスN及びJを共に0にセットする。J
インデックスは、μP(22)が現にVLを求めている
とき0であり、VHを求めているときlである。Nイン
デックスはDAC(4(i)入力データを各掃引サイク
ル後に増減すべきときに、その変化敬を決定するのに使
用する。Jは最初0であるので、L)AC(46)の入
力データはVL(X。
Y)の現在値にセントする(ブロック(80))。
L)AC(46)の入力データは掃引中にブロック(8
0)で変化されているかも知れないので、μP(22)
は掃引が2回終了したことをAゲート回路(14)が指
示するまで待ち(ブロック(82))、DAC(46)
の入力データが完全な1掃引中変化しないことを保証す
る。その後ブロック(84)では、μP(22)はJイ
ンデックスが0を超すか否かチェックし、もし超さなけ
ればl’F(54)のQ出力が高レベルか否かをチェッ
クする(ブロック(86))。もしQが高レベルである
と、VL (X。
Y)を)<V/2Nだけ増加しくブロック(8B))、
もし低レベルであるとVL (X、Y)はRV/2Nだ
け減少する(ブロック(90))。ここで、RVは上述
した捜査範囲である。その後、ブロック(98)で、F
F(54)はリセットしてNの値を順次増加する。もし
RV/2Nが1未満でなければ(ブロック(100) 
)、即ちVL (X、Y)が最後に変化した量がDAC
(46)の1入力単位未満でなければ、プログラムの流
れはブロック(80)に戻す。ここでμP(22)はD
AC(46)の入力データをVL (X、Y)の新しい
値にセントする。
上述したプロセスはブロック(80) 、  (82)
 。
(84) 、  (8G) 、  (88)  (又は
(90) ) 、  (98)及び(100)を含むル
ープで反復!lI統して、VL(X、Y)(7)値がブ
C1−/り(88)及び/又は(90)でDAC(46
)の分解能限界まで調整され、RV/2’が1未満にな
ると停止する(ブロック(100) )。
その後、ブロック(102)で、Nの値を0.Jの値を
順次増加する。もしJの値が2以上でなければ(ブロッ
ク(104) ’) 、VH(X、  Y)の値をCx
及びIYの現在の組合せ用DAC(46)入力データの
公称、期待値VHO(X、Y)にセントする(ブロック
(105))。次に、μPはブロック(80)に戻り、
DAC入力データをVH(X。
Y)の初期値にリセットし、掃引信号が2回終了するの
を待つ(ブロック(82))。今Jは1以上であるので
(ブロック(84) )、μPはF)’(54)のQ出
力をチェックしくブロック(92) ) 、Qが高レベ
ルであればVH(X、Y)をRV/2Nたけ増加しくブ
ロック(94) ) 、tJが低レベルであればRV/
2NだけVH(X、Y)を減少する(ブロック (96
) )。FF(54)をリセットしくブロック(98)
で)Nを1だけ増加し、もしHV/2Nが1未満でなけ
れば(ブロック(100) )、μPはブロック(80
)に戻る。μPはブロック(80) 、  (82) 
、  (84) 、  (92) 、  (94)  
(又は(96) ) 、  (9B)及び(100)よ
り成るループを反復してブロック(94)及び/又は(
96)でVH(X、 Y)の値がDAC(46)の分解
能限界まで調節されRV/2’が1未満になると終了す
る(ブロック(100) ) 、次に、ブロック(10
2)で、Nの値をOにリセットし、Jの値を2に増加す
る。ここでJの値はlを超すので(ブロック(104)
 ) 、μPは上述した関係に従ってVL(X、Y)及
びVH(X、Y) の値を最t& ニflii fi”
)した値から02と11の組合せのVo  (X、Y)
及びG (X、Y)の値を計算する。
Xの値が1でなく (ブロック(108))また3でな
く (ブロック(112) ) 、LかもYの値が8を
超さないと(ブロック(114))、Yは1だけ増加し
て(ブロック(11B ) )プログラムをブ1コック
(76)に戻し、ここでA掃引発生器へのレンジ信号を
x、Y共に2とし、C2及び12を選択するようセット
する。ブロック(78)では、特性信号の周期Pcを変
化してVL (X、Y)パラメータをC2,12の組合
せに適合する新しい初期値ニセフトし、N及びJインデ
ックスを再度イニシャライズする。ブロック(80)乃
至(106)で示す反復プロセスを反復して、このコン
デンサと′tf1流源との組合せでVo  (X、Y)
とG (X、Y)を計算する。その後、ブロック(11
8)で再度Yを順次増加してプログラムの流れをフロッ
ク(76)に戻す。そしてYが9になると、Vo  (
X、Y)とG (X、Y)を02と11乃至19の組合
せで計算し、このとき(ブロック(114) )Yが8
を超すのでブロック(116)によりXを1.Yを5に
セットする。プログラム動作は再度ブロック(76)に
戻り、C1と15を選択する。反復的なVL (X、Y
)及びVH(X、Y)al定ブoセスを行い、Vo  
(X、 Y)とG (X、 Y)をCLと15の組合せ
で計算する(ブロック(106))。
X=1であるので、ブロック(108)はブロック(1
10)に行き、ここでX−3,Y=5にセットする0次
にブロック(76)に戻ると、C3とi5が選択される
0反復測定を再度行い、C〕と15の組合せについてv
O(x、Y)及びG (X、Y)を計算する(ブロック
(106) ) 、 Xは3であるので、ブロック(1
12)はブロック(120)へ導き、ここでGc (1
)、 Gc (21及びG c (3)の値をブ1コッ
ク(106)で求めたVo  (X、Y)及びG (X
Y)の測定値に基づいて前述した関係式により貧1算す
る。これで計算プロセスは終了する。
〔発明の効果〕
上述の説明から明らかな如く、本発明に依ると、オシロ
スコープは掃引信号の開始から表示波形に沿った選択点
までの遅延時間を、掃引信号を特徴付ける掃引ゲイン(
G)と掃引開始(■0)の測定値とDAC(46)に供
給し出力電圧制御点の選択を行うデータ値(D)とに基
づき計算する。開始パラメータVoはDACの出力が掃
引信号の実際の開始レベルと等しい電圧を生じる入力デ
ータであり、掃引ゲインパラメータGは掃引信号と同じ
スルーレートのDAC出力を得る為に必要なりAC入力
データの増加率を示す。掃引ゲインGと掃引開始Voパ
ラメータは既知の周期であって掃引をトリガ起動する矩
形波を用い、DACの入力データを反復的に調節し、且
つ掃引信号をDAC出力信号と比較して矩形波信号の2
つの異なるパルス縁での掃引信号振幅と一致させること
により正確に決定する。次に、パラメータG及びVOを
矩形波信号の既知周期PcとVL及びVHとから計算す
る。従って、本発明によると、水晶発振器等の極めて安
定した特性ないし校正信号を用いて、掃引発生器のすべ
ての掃引速度につき、周囲温度変化、使用するデバイス
の経年変化、電源電圧変化等により変化する掃引信号の
各パラメータを求めることができるので、斯るパラメー
タに基づき後に入力信号波形の各種パラメータを高精度
で求められるという実用上の顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を使用するオシロスコープの要部ブロッ
ク図、第2図は典型的な掃引発生器の回路図、第3図は
本発明を使用するオシロスコープの1例の正面図、第4
図は本発明の動作説明図、第5図は本発明の掃引信号誤
差測定手順を示す流れ線図を示す。 (10) 、  (12)は掃引発振器、(14) 、
  (15)はゲート回路、(16) 、  <17)
は比較器、<18)。 (19)はマルチプレクサ、(20) 、  (21)
はデジタル・アナログ変換器、(22)はマイクロプロ
セッサ、(23) 、  (25)は表示領域、(24
)は演算増幅回路、(26)はコンデンサ、(28)は
電流源、(29)はオフセット電圧源、(30)はスイ
ッチ、(46)は基準DAC1(60)は掃引信号、(
6/l) 。 (68)は特性信号パルス、(66)は特性信号である

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、開始レベルから略一定傾斜で変化する掃引信号の特
    性を求める装置であって、入力データに対応する出力信
    号を生じる第1手段と、該第1手段の入力データを変化
    して上記掃引信号の傾斜と対応する出力を発生させて掃
    引傾斜パラメータを求める第2手段と、上記第1手段の
    入力データを変化して上記掃引信号の開始レベルに対応
    する出力を発生させ上記開始レベルパラメータを求める
    第3手段とを具える掃引信号の特性測定装置。 2、上記第2手段は既知周期の特性信号を用い、上記掃
    引信号をトリガ起動すると共に上記特性信号の周期に関
    連する2点での上記掃引信号振幅差を求めることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の掃引信号の特性測定
    装置。 3、上記掃引信号は異なる複数の掃引速度に切換選択で
    き、上記第2及び第3手段により求めた傾斜及び開始レ
    ベルパラメータは夫々メモリに記憶されるようにした特
    許請求の範囲第1項記載の掃引信号の特性測定装置。
JP62203956A 1986-08-29 1987-08-17 掃引信号の特性測定装置 Pending JPS6363973A (ja)

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US06/902,363 US4868465A (en) 1986-08-29 1986-08-29 Sweep generator error characterization

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