JP2008170246A - 波形測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のロジック信号のバンドル値と変化点とを表示しても、高速に波形データを取得することができる波形測定装置を実現することにある。
【解決手段】複数回取得された複数のロジック信号を表示部に波形表示する波形測定装置に改良を加えたものである。本装置は、複数のロジック信号の変化点を表示部に表示させる変化点表示手段と、複数のロジック信号のバンドル値を表示部に表示させるバンドル値表示手段とを有する。そして、バンドル値表示手段は、変化点表示手段が変化点を複数回分表示したうち所望回に取得された複数のロジック信号のバンドル値を表示することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数回取得された複数のロジック信号を表示部に波形表示する波形測定装置に関し、詳しくは、複数のロジック信号のバンドル値と変化点とを表示しても、高速に波形データを取得することができる波形測定装置に関するものである。

波形測定装置は、例えば、デジタルオシロスコープ等であり、近年、アナログ／ロジック混在回路の多信号を１台の測定器で観測するため、アナログ入力端子だけでなく、ロジック入力端子も備えたものが製品化されている。

このような装置では、アナログ信号をＡＤ変換してメモリに格納し、２値（”０”（Ｌレベル）または”１”（Ｈレベル））のロジック信号をサンプラでサンプリングしてメモリに格納する。そして、メモリからデータを読み出して表示部の表示画面にロジック信号やアナログ信号を波形表示させる。

また、被測定対象（例えば、電子回路）のバス（複数本からなるパラレルバス）上を流れるロジック信号を同時に測定することができるようにサンプラが複数個設けられる。もちろん、ＡＤ変換器も複数個受けられる。

そして、パラレルバス上を流れるロジック信号を測定する場合、１本分のバスのロジック信号のロジック値だけでなく、複数本分のバスのロジック信号のロジック値をまとめて解析する必要がある。

このような複数個のロジック信号の解析結果を表示することは、バンドル（bundle）表示、バス表示等と呼ばれる。そして、バンドル表示には、バンドル値と変化点との表示が含まれる。ここで、バンドル値とは、同期を図って測定した同時刻における複数本のロジック信号のロジック値を１６進数、８進数、２進数等で表示したものであり、変化点とは、バンドルされた複数のロジック信号のうちのいずれか１個でもレベルが変化した位置（時刻）を示すものである。

図４は、従来の波形測定装置におけるバンドル表示の表示例を示した図である。図４において、一例として、１個のアナログ信号、４個のロジック信号を波形表示し、一番上の波形がアナログ信号の波形表示であり、その他がロジック信号の波形表示である。そしてロジック信号の波形それぞれの変化点およびバンドル値（一番下のロジック信号を最上位ビットとし、１６進数で表示）を求めて表示している。なお、変化点として、図４では、バンドル値と同じ行に縦棒で示している。また、バンドル値は、同じ値となる範囲を枠（横棒と変化点となる縦棒）で囲み、変化点間の中心に図示している。

特開平７−１８１２０４号公報

このように複数個のロジック信号をまとめて解析してバンドル表示するので、ユーザは、表示部に表示される波形を紙等に印刷して個々のロジック信号の波形からレベルを確認し、バンドル値や変化点を求める必要が無く、波形測定・波形解析等を効率よく行なうことができる。

また、効率よく測定等を行なうため、波形測定装置では、所定の条件となる波形（アナログ信号を対象にすることが多い）を検出するとトリガ信号を出力し、このトリガ信号を基準としてアナログ信号、デジタル信号を取り込み、波形表示やバンドル表示を行なっている。

通常、同じトリガ条件でロジック信号を測定した場合、ロジック信号の波形は一定でありバンドル値および変化点もほとんど変化しない。しかし、電子回路やデバイス等の開発を行なっているユーザにとって本当に必要となるのは、単発的に発生する異常波形の補足や、波形が安定せずに変化点がふらつく場合等の測定である。

また近年、被測定対象の信号のビットレートの高速化によって、ＡＤ変換器、サンプラ共にサンプリング周波数が非常に高速化（例えば、数百［ＭＨｚ］〜数十［ＧＨｚ］）している。

しかしながら、従来の波形測定装置では、トリガ信号が発生して１画面分の波形データを取得すると、取得した１画面分の波形データからバンドル値および変化点を求め、波形表示と共にバンドル表示を行なう。従って、波形表示、バンドル値、変化点等の更新は、表示部の表示画面の更新レート（一般的には６０［Ｈｚ］で固定）が最大になり、そのため、性能的には表示画面の更新レートに対し数万回分の波形データを取得することが可能であっても、表示画面の更新レートの関係から１画面に対して１波形データとなっており、単発的に発生する異常波形や変化点のばらつき等を補足できず、異常波形等を見逃すという問題があった。

そこで本発明の目的は、複数のロジック信号のバンドル値と変化点とを表示しても、高速に波形データを取得することができる波形測定装置を実現することにある。

請求項１記載の発明は、
複数回取得された複数のロジック信号を表示部に波形表示する波形測定装置において、
前記複数のロジック信号の変化点を前記表示部に表示させる変化点表示手段と、
前記複数のロジック信号のバンドル値を前記表示部に表示させるバンドル値表示手段と
を有し、このバンドル値表示手段は、前記変化点表示手段が変化点を複数回分表示したうち所望回に取得された前記複数のロジック信号のバンドル値を表示することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
変化点表示手段は、前記複数のロジック信号のなかから所望の組み合わせによるロジック信号の変化点を表示し、
バンドル値表示手段は、前記組み合わせたロジック信号のバンドル値を表示することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
変化点表示手段は、変化点を複数回分重ねて表示することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
前記表示部の表示画面が更新される間に、前記複数のロジック信号の取得が複数回行なわれることを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、
前記複数のロジック信号をサンプリングして２値化データを出力する複数のサンプラと、
このサンプラそれぞれからの所定数の２値化データを１回分の波形データとし、複数回分の波形データを記憶する記憶部と、
この記憶部から波形データを複数回分読み出して各回それぞれの変化点を求め、前記変化点表示手段に出力する変化点検出手段と、
この変化点検出手段が読み出した複数回分の波形データのうち、所望回に取得された波形データからバンドル値を求め、前記バンドル値表示手段に出力するバンドル値演算手段と
を設けたことを特徴とするものである。

バンドル値表示手段が、バンドル値を表示するのを、変化点表示手段が変化点を表示したもののうちで、所望の回に取得されたものだけとするので、負荷の大きいバンドル値の演算処理回数が少なくなる。これにより、複数のロジック信号のバンドル値と変化点とを表示しても、高速に波形データを取得することができる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例を示した構成図である。
図１において、アナログ信号用の入力端子Ａｉｎが複数個（図１では一例として４チャネル）設けられ、２値化されたロジック信号用の入力端子Ｄｉｎが複数個（例えば、３２ビット）設けられる。なお、入力端子Ａｉｎ，Ｄｉｎには、被測定対象から信号を取得するプローブ（図示せず）が接続される。また、ロジック入力端子Ｄｉｎに接続されるプローブ内にはコンパレータが設けられ、被測定対象からの信号を２値化してロジック入力端子Ｄｉｎに出力する。また、説明上、アナログ信号を測定する個数の単位として”チャネル”、ロジック信号を測定する個数の単位として”ビット”を用いて説明する。

ＡＤ変換器１は、入力端子Ａｉｎごとに設けられ、入力端子Ａｉｎからのアナログ信号をアナログ・デジタル変換し、変換したデジタルデータを出力する。

サンプラ２は、入力端子Ｄｉｎごとに設けられ、入力端子Ｄｉｎからのロジック信号をサンプリングして２値化データを出力する。

トリガ回路３は、所望の入力端子Ａｉｎからのアナログ信号が入力され、所定の条件となる波形を検出するとトリガ信号を出力する。

なお、ＡＤ変換器１、サンプラ２は、同じクロック信号（必要に応じてクロック信号を周波数変換した信号）が供給され、各チャネル間、各ビット間だけでなく、アナログ信号とロジック信号間の時間的な関係が確保される

データ処理部４は、トリガ回路３からのトリガ信号に従って、ＡＤ変換器１からのデジタルデータ、サンプラ２からの２値化データを波形データとしてアクイジョンメモリ５に格納する。ここで、波形データとは、トリガ信号を基準とし、この基準となるトリガ信号前後の所望時間分のデータから構成されるものである。図１に示す装置では、トリガ信号ごとに最大で４チャネル分のアナログ信号の波形データ、３２ビット分のロジック信号の波形データが取得される。このように１回のトリガ信号によって各チャネル、各ビットの波形データを取得する動作を１アクイジョンと呼ぶ。

アクイジョンメモリ５は、記憶部であり、トリガ信号ごとに取得された各チャネル、各ビットそれぞれの波形データを記憶する。また、アクイジョンメモリ５は、複数アクイジョン分の波形データを記憶し、何回目のトリガ信号で取得された波形データであるかを関連付けて記憶される。

バンドル処理部６は、変化点検出手段６１、バンドル値演算手段６２を有し、メモリ５から所望数のアクイジョン分の波形データ（ロジック信号の波形データ）を読み出し、３２ビットの波形データのなかから所望のビット同士を組み合わせてバンドルしたロジック信号の波形からレベルの変化点、バンドル値を求め、求めた変化点およびバンドル値を出力する。

変化点検出手段６１は、組み合わせたロジック信号それぞれの波形データのなかからレベルが変化した位置（時刻）を検出する。

バンドル値演算手段６２は、組み合わせたロジック信号のバンドル値を変化点検出手段６１の変化点に基づいて求める。

表示処理部７は、波形表示手段７１、変化点表示手段７２、バンドル値表示手段７３を有し、アクイジョンメモリ５から各チャネルの波形データ、各ビットの波形データを読み出し、バンドル処理部６から変化点、バンドル値が入力される。また、表示処理部７は、表示メモリ８と相互に接続され、波形データ、バンドル値、変化点から画像データを作成して表示メモリ８に書き込み、表示部９の表示画面の所定の更新レートに従ってメモリ８の画像データを読み出し、表示部９の表示画面に表示する。

波形表示手段７１は、波形データから波形の画像データを生成する。変化点表示手段７２は、変化点検出手段６１の変化点から、変化点を示す画像データを生成する。バンドル表示手段７３は、バンドル値演算手段６３の演算結果から、バンドル値を示す画像データを生成する。

表示メモリ８は、画像データを格納する。表示部９は、表示画面を有し、表示メモリ８の画像データを表示する。

このような装置の動作を説明する。
図２は、図１に示す装置の動作を示したフローチャートである。図３は、図１に示す装置の表示部の表示画面例を示した図である。ここで、図４と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。

ここで、説明を簡単にするため、表示部９の表示更新レートを６０［Ｈｚ］（≒１６．７「ｍｓ」）とし、表示画面を１回更新する間、言い換えると１６．７［ｍｓ］の間に１，０００回のトリガ信号が発生するものとする。従って、表示画面の更新レートごとに表示画面１，０００枚分を生成できる波形データが取得される。また、表示画面が更新されたのを基準とし、アクイジョン順に１回目、２回目、…、１，０００回目と数える。そして、波形データを構成するデジタルデータ、２値化データの個数を２，５００点とし、バンドルするロジック信号の組み合わせをビット１〜４とする。

ＡＤ変換器１が、入力端子Ａｉｎに入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換してデータ処理部４に出力すると共に、サンプラ２が、入力端子Ｄｉｎに入力されたロジック信号を２値化データにしてデータ処理部４に出力する。一方、トリガ回路３が、所定のトリガ条件となる波形を検出するとトリガ信号をデータ処理部４に出力する（Ｓ１０）。

そして、データ処理部４が、トリガ信号を基準とし、この基準となるトリガ信号前後の所望時間分（２，５００点分）の各チャネルのデジタルデータおよび各ビットの２値化データそれぞれを波形データとしてメモリ５に格納する。すなわち、１アクイジョンによって、アナログ信号の４チャネルの波形データ（２，５００点×４チャネル）、ロジック信号の３２ビットの波形データ（２，５００点×３２ビット）がメモリ５に書き込まれる。また、表示画面が更新されてから何回目のトリガ信号で取得されたかを示すインデックスを付与する（Ｓ１０、Ｓ１１）。

さらに、バンドル処理部６の変化点検出手段６１が、新たに取得されたビット１〜４のロジック信号の波形データをアクイジョンメモリ５から読み出して変化点を検出し、変化点表示手段７２に出力する。そして、波形表示手段７１が、表示を行なうチャネル、ビットの波形データをメモリ５から読み出して所定の形式に従って画像データを生成し、変化点表示手段７２が、変化点を示す画像データを生成し、表示メモリ８に書き込む。この際、既に書き込まれている波形および変化点に重ね書きするように描画する（Ｓ１２）。

そして、バンドル値を演算する場合（１，０００回目のアクイジョンの場合）、バンドル値演算手段６３が、１，０００回目のアクイジョンによるビット１〜４のロジック信号の波形データおよび検出手段６１の変化点に基づいて、バンドル値を求め、バンドル値表示手段に出力し、バンドル値表示手段７３が、バンドル値を示す画像データを生成する（Ｓ１３、Ｓ１４）。

さらに、表示部９の表示画面の更新をする場合（１，０００回目のアクイジョンの場合）、表示処理部７が、表示メモリ８から画像データを読み出し、表示部９の表示画面に波形、変化点、バンドル値等を表示する。（Ｓ１５、Ｓ１６）。そして、画像メモリ８のクリア、アクイジョン回数をクリア（１回目に設定）し、次のトリガ信号が入力されるのを待機する（Ｓ１７、Ｓ１０）。

一方、表示を更新しない場合（Ｓ１５）、次のトリガ信号が発生するごとに、アクイジョンを行なって各チャネル、各ビットの波形データをメモリ５に順次格納する。もちろん、表示部９の表示画面の更新レートとは独立して、複数チャネル、複数ビットの波形データをトリガ信号ごとにメモリ５に格納し、既に書き込まれている波形および変化点に重ね書きするように描画する。つまり、各チャネル、各ビットごとに１，０００回分の波形と変化点とが重ねて描画されることとなる（Ｓ１０〜Ｓ１５）。

なお、ユーザによって、測定が中止されたり表示画面の更新が中止された場合、バンドル値演算手段６２が、中止直前にアクイジョンされた波形データ（つまり、最も新らしく取得された波形データ）と、この波形データの変化点とからバンドル値を求め、表示手段７３がバンドル値の画像データをメモリ８に書き込む。そして、表示処理部７が、画像データを読み出して、表示部９の表示画面に表示させる。

ここで、例えば、図３（ａ）が定常的に取得される波形であり、図３（ｂ）に示す波形が１，０００回中１回だけ発生する場合であっても、図３（ｃ）に示すように波形および変化点が重ねて１，０００回分表示され、バンドル値のみは１，０００回目のアクイジョンに基づいて１回分だけ表示される。もちろん、変化点を含む枠の色と、この枠内のバンドル値の色とを変えて表示させてもよい。また、アナログ信号の波形表示の図示は省略している。

このように、表示部９の画面表示の更新レートとは独立して、更新期間内に複数回のアクイジョンを行なって波形データを取得し、メモリ５に格納する。そして、アクイジョンごとに変化点検出手段６１が変化点を検出し、表示手段７１、７２が、１，０００回分のアクイジョンの波形および変化点を重ねて表示部９に表示させる。さらに、バンドル値演算手段６３が、所望回のアクイジョン（１，０００回目）のみバンドル値を求め、表示手段７３が、バンドル値を表示する。これにより、表示画面の更新レートに依存しなくなり、従来の波形測定装置のような１アクイジョンづつバンドル表示する必要が無くなる。これにより、バンドル値と変化点とを表示しても、高速に波形データを取得することができる。従って、単発的な異常波形や波形のふらつき等などを確実に補足でき、効率的に測定を行なうことができる。

また、全てのアクイジョンに対してバンドル値を求めることはバンドル処理部６に大きな負荷がかかる。例えば、４ビットのロジック信号をバンドルしてバンドル値を求めるとともに、各アクイジョンごとにもバンドル値を求める場合、ロジック信号のレベル変化にもよるが、２，５００点×４ビット×１，０００アクイジョン＝１０，０００，０００点の２値化データを演算することとなり、アクイジョンに要する時間よりも、演算にかかる時間が長くなり、ＡＤ変換器１、サンプラ２の高速なサンプリング速度をいかしきれず、波形データの取りこぼしが発生する。しかし、バンドル値演算手段６２が、１，０００回目のアクイジョンのみバンドル値を求めて表示するので、バンドル処理部６の負荷を減らし、波形データの取りこぼしを抑えることができる。これにより、複数のロジック信号のバンドル値と変化点とを表示しても、高速に波形データを取得することができる。

また、ユーザが開発などにおいて重要となるのは、単発の異常波形や、ロジック波形のレベルのふらつきを示す変化点であり、バンドル値そのものはそれほど重要でない。そもそも、波形を観測するユーザは、人間の視覚の特性上、変化点を示す記号（縦棒）がある／無いといった程度の判別に対しては応答性がよいが、数字の値（つまり、バンドル値）までも認識するには数百［ｍｓ］は必要とされている。従って、表示更新レートが６０［Ｈｚ］程度であっても、少なくとも１波形データ分のバンドル値が表示されたり、測定や表示更新の中止時にバンドル値を表示すれば、ユーザの視覚の特性から考えても十分である。仮に、１，０００回分のバンドル値を求め、表示したとしても、バンドル値や変化点がばらつく場合、値と変化点が重なり互いに潰れてしまい認識できないといった問題点が発生するが、１回分のバンドル値しか表示しないので認識が困難になるという問題も回避できる。

また、表示部９の表示に関する設定が変更されたとしても、バンドル値は表示更新期間の一番最後に取得されたものに対して行なうのみなので、設定の変更に伴ってアクイジョンの処理等が中断されることがない。ここで、設定の変更とは、例えば、縦軸や横軸の目盛（v/div, t/div）の変更、波形の表示位置の変更等である。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
（１）複数のロジック信号からバンドル値を求めて表示する構成を示したが、ＤＲＡＭへのパラレルバスや、ＰＣＩバスの場合、アドレスのみならずコマンドも伝送される。そして、これらのコマンドは、コード化して伝送されている。そこで、バンドル値とコマンド名との対応を示したテーブルを第２の記憶部にあらかじめ記憶させ、バンドル値演算手段６２が、求めたバンドル値を第２の記憶部のテーブルを参照してデコード化し、コマンド名をバンドル値の代わりに表示させてもよい。

（２）表示画面の更新レートを６０［Ｈｚ］とし、画面を１回更新する間に１，０００回分アクイジョンする構成を示したが、表示画面の更新レートはどのような周期でもよく、画面を１回更新する間のアクイジョン回数も何回でもよい。

（３）波形表示手段７１、変化点表示手段７２が、波形、変化点を１０００回分重ねて表示し、バンドル値を最後に取得した１，０００回目のみ表示する構成を示したが、バンドル値を表示するのは何回目のものであってもよい。

（４）画面を１回更新する間に１，０００回分アクイジョンする構成を示したが、画面を１回更新する間に、１回分しかアクイジョンしないような場合でも、例えば、波形および変化点は画面を更新するごと（つまり、アクイジョンするごとに）更新し、バンドル値の更新を画面の更新よりも遅くしてもよい（例えば、人間がバンドル値を認識できる程度（１秒間に数回程度））としてもよい。

（５）チャネル数、ビット数は何個でもよく、波形データを構成するデータ数も２，５００点でなく何点でもよい。また、ビット１〜４のロジック信号を組み合わせたが、どのようなビット同士を組み合わせてもよく、組み合わせのビット数も何ビットでもよい。さらに、組み合わせを複数組とし、各組それぞれで変化点、バンドル値を求め、表示画面に複数行にわたって各組のバンドル表示をしてもよい。

（６）ＡＤ変換器１、サンプラ２、トリガ回路３、データ処理部４、メモリ５を有する構成を示したが、波形測定装置としては、バンドル処理部６、表示処理部７、表示メモリ８、表示部９を少なくとも有していればよく、例えば、各部６〜９を、パソコンや他の測定器上で構成し、メモリ５の１，０００回分の波形データを通信や取り外し可能なメディアで転送し、バンドル表示、波形表示させてもよい。

（７）変化点検出手段６１は、例えば、フリップフロップ、論理回路、マルチプレクサ等を用いてハードウェアで構成してもよく、ＤＳＰやＣＰＵ上でプログラムを動作させソフトウェアで実現してもよい。

（８）トリガ回路３は、１番目のチャネルのアナログ信号を入力する構成を示したが、何チャネル目のアナログ信号でもよく、複数チャネルのアナログ信号を組み合わせてもよい。また、ロジック信号や、入力端子Ａｉｎに入力されていない外部信号でもよい。

本発明の一実施例を示した構成図である。 図１に示す装置の動作例を示したフローチャートである。 図１に示す装置の表示例を示した図である。 従来の波形測定装置における表示例を示した図である。

符号の説明

２ サンプラ
５ アクイジョンメモリ（記憶部）
９ 表示部
６１ 変化点検出手段
６２ バンドル値演算手段
７２ 変化点表示手段
７３ バンドル値表示手段

Claims (5)

1. 複数回取得された複数のロジック信号を表示部に波形表示する波形測定装置において、
   前記複数のロジック信号の変化点を前記表示部に表示させる変化点表示手段と、
   前記複数のロジック信号のバンドル値を前記表示部に表示させるバンドル値表示手段と
   を有し、このバンドル値表示手段は、前記変化点表示手段が変化点を複数回分表示したうち所望回に取得された前記複数のロジック信号のバンドル値を表示することを特徴とする波形測定装置。
2. 変化点表示手段は、前記複数のロジック信号のなかから所望の組み合わせによるロジック信号の変化点を表示し、
   バンドル値表示手段は、前記組み合わせたロジック信号のバンドル値を表示することを特徴とする請求項１記載の波形測定装置。
3. 変化点表示手段は、変化点を複数回分重ねて表示することを特徴とする請求項１または２記載の波形測定装置。
4. 前記表示部の表示画面が更新される間に、前記複数のロジック信号の取得が複数回行なわれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の波形測定装置。
5. 前記複数のロジック信号をサンプリングして２値化データを出力する複数のサンプラと、
   このサンプラそれぞれからの所定数の２値化データを１回分の波形データとし、複数回分の波形データを記憶する記憶部と、
   この記憶部から波形データを複数回分読み出して各回それぞれの変化点を求め、前記変化点表示手段に出力する変化点検出手段と、
   この変化点検出手段が読み出した複数回分の波形データのうち、所望回に取得された波形データからバンドル値を求め、前記バンドル値表示手段に出力するバンドル値演算手段と
   を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の波形測定装置。

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