JP2009204398A - Waveform measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力信号が与えられるコンタクトピンと、調整電圧で周波数特性が制御されるケーブル損失補償回路と、所定長の接続ケーブルとを有するプローブ部と、このプローブ部の出力信号を入力して演算処理する信号処理部を有する測定部と、よりなる波形測定装置に関するものである。 The present invention calculates a probe part having a contact pin to which an input signal is applied, a cable loss compensation circuit whose frequency characteristics are controlled by an adjustment voltage, and a connection cable of a predetermined length, and an output signal of the probe part. The present invention relates to a waveform measuring apparatus including a measurement unit having a signal processing unit to process.
ディジタルオシロスコープ等で代表される波形測定装置の構成に関しては、特許文献1に技術的な開示がある。図5は、従来の波形測定装置のプローブ部の構成例を示す機能ブロック図である。波形測定装置は、プローブ部10と測定部20よりなる。
Regarding the configuration of a waveform measuring apparatus typified by a digital oscilloscope or the like,
プローブ部10において、入力信号はコンタクトピン11とグランドピン12間に印加され、プローブ先端部13内で分圧器14により分圧された後、増幅器15で増幅され出力される。
In the
出力信号は、コネクタ16を経由し、同軸ケーブル等による接続ケーブル17を介して測定部20とのインターフェースPの入力端子18に接続される。プローブ先端部13と測定部20とを接続する接続ケーブル17には、周波数の平方根に比例する(∝√f) 導体損による損失がある。この損失により、信号経路のゲイン−周波数特性のフラットネスが悪化する。
The output signal passes through the connector 16 and is connected to the
図6は、ケーブル損失補償回路を有する従来のプローブ部の基本構成を示す機能ブロック図である。プローブ先端部13内で分圧器14と増幅器15との間にケーブル損失補償回路19を設け、フラットネスの改善を図っている。
FIG. 6 is a functional block diagram showing a basic configuration of a conventional probe unit having a cable loss compensation circuit. A cable
一方、プローブ先端部13は、測定対象の基板等にハンダ付けして、接触をとるタイプのものもあり、コネクタ16によって接続ケーブル17と分離できる構造になっている。これによって、例えば、測定対象基板の違う箇所に夫々プローブ先端部をハンダ付けしておき、接続ケーブルを繋ぎかえるだけで、複数個所の測定を効率良く行える等のメリットがある。
On the other hand, there is a
図7は、周波数特性の調整機能を備えたケーブル損失補償回路を有する従来のプローブ部の基本構成を示す機能ブロック図である。プローブ先端部13内に設けたケーブル損失補償回路19の周波数特性を、調整電圧Vsで制御することができる。プローブ先端部を交換する際に、ユーザーが調整電圧Vsを手動で変更して周波数特性の修正を実施する。
FIG. 7 is a functional block diagram showing a basic configuration of a conventional probe unit having a cable loss compensation circuit having a function of adjusting frequency characteristics. The frequency characteristic of the cable
図8は、周波数特性の調整機能を備えたケーブル損失補償回路19の一例を示す回路構成図である。入力信号は、利得1の増幅器U1に入力されると共に、ハイパスフィルタHPF1及びHPF2を介して所定利得の増幅器U2及びU3に入力される。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing an example of a cable
これら増幅器U1,U2,U3の出力信号は、調整電圧Vsで利得が制御される可変利得増幅器U4に加算されて入力され、調整電圧Vsで周波数特性が調整された出力信号を得る。 The output signals of these amplifiers U1, U2 and U3 are added and inputted to a variable gain amplifier U4 whose gain is controlled by the adjustment voltage Vs, and an output signal whose frequency characteristics are adjusted by the adjustment voltage Vs is obtained.
従来の波形測定装置では、次のような問題がある。
(1)接続ケーブルの損失にはばらつきがある。従って、図6のように損失の補償が固定の場合には、プローブ先端部と接続ケーブルの組み合わせが変わってしまうと、適切な補償ができない。
The conventional waveform measuring apparatus has the following problems.
(1) There is variation in the loss of connection cables. Therefore, when the loss compensation is fixed as shown in FIG. 6, if the combination of the probe tip and the connection cable is changed, appropriate compensation cannot be performed.
(2)また、損失の補償を固定とした場合にフラットネスを確保しようとすると、接続ケーブルの損失ばらつきを抑える必要がある。そのためには、接続ケーブルを選別する必要があり、コスト増となる。 (2) Also, if loss compensation is fixed and an attempt is made to secure flatness, it is necessary to suppress the loss variation of the connection cable. For this purpose, it is necessary to select connection cables, which increases costs.
(3)それらを解消するために、図7のようにプローブ側に周波数特性を調整できるしくみを設け、対象のケーブル毎に、ユーザー側で調整を実施する手法があるが、別途高周波信号源を必要とするため、ユーザー側にとってのコスト増となる。 (3) In order to solve these problems, there is a method to adjust the frequency characteristics on the probe side as shown in FIG. 7, and there is a method to adjust on the user side for each target cable. This increases the cost for the user.
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、接続ケーブルの選別をせずとも、使用の都度フラットネスの確保を自動的に実行可能な波形測定装置の実現を目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a waveform measuring apparatus capable of automatically ensuring flatness every time it is used without selecting connection cables. .
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
(1)入力信号が与えられるコンタクトピンと、調整電圧で周波数特性が制御されるケーブル損失補償回路と、所定長の接続ケーブルとを有するプローブ部と、
このプローブ部の出力信号を入力して演算処理する信号処理部を有する測定部と、
よりなる波形測定装置において、
前記信号処理部は、
前記コンタクトピンに与えられる、前記ケーブルによる損失が無視できる第1信号に対する利得を保持する第1利得保持手段と、
前記コンタクトピンに与えられる、高周波の第2信号に対する利得を保持する第2利得保持手段と、
第2信号に対する利得が、前記第1信号に対する利得の規定範囲内となる前記調整電圧を、前記ケーブル損失補償回路に与えるケーブル損失補償手段と、
を備えることを特徴とする波形測定装置。
In order to achieve such a subject, the present invention has the following configuration.
(1) a probe unit having a contact pin to which an input signal is applied, a cable loss compensation circuit whose frequency characteristics are controlled by an adjustment voltage, and a connection cable having a predetermined length;
A measurement unit having a signal processing unit for inputting and processing the output signal of the probe unit;
In the waveform measuring apparatus comprising
The signal processing unit
First gain holding means for holding a gain with respect to a first signal, which is given to the contact pin and in which loss due to the cable is negligible;
Second gain holding means for holding a gain for a high-frequency second signal applied to the contact pin;
Cable loss compensation means for applying to the cable loss compensation circuit the adjustment voltage that a gain for the second signal is within a specified range of the gain for the first signal;
A waveform measuring apparatus comprising:
(2)前記信号処理部は、前記プローブ部の出力信号を入力するA/D変換器と、変換されたディジタルデータを保持するアクイジションメモリと、保持されたディジタルデータを取得する演算処理手段と、この演算処理手段が使用するメモリとを備え、前記第1信号に対する利得及び前記第2信号に対する利得が前記メモリ内に保持されることを特徴とする(1)に記載の波形測定装置。 (2) The signal processing unit includes an A / D converter that inputs an output signal of the probe unit, an acquisition memory that holds the converted digital data, an arithmetic processing unit that acquires the held digital data, The waveform measuring device according to (1), further comprising a memory used by the arithmetic processing means, wherein the gain for the first signal and the gain for the second signal are held in the memory.
(3)前記信号処理部は、前記第1信号及び前記第2信号を、コンタクトピン接続端子を介して前記コンタクトピンに選択的に与えるスイッチ手段に、切り換え制御信号を出力することを特徴とする(1)または(2)に記載の波形測定装置。 (3) The signal processing unit outputs a switching control signal to switch means for selectively giving the first signal and the second signal to the contact pin through a contact pin connection terminal. The waveform measuring apparatus according to (1) or (2).
(4)前記信号処理部は、前記第1信号として直流電圧信号を前記コンタクトピンに与えることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の波形測定装置。 (4) The waveform measuring apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the signal processing unit applies a DC voltage signal to the contact pin as the first signal.
(5)前記信号処理部は、予め前記第1信号及び前記第2信号の出力レベルを夫々測定してこれを前記メモリに保持し、前記第1信号及び前記第2信号を入力する前記プローブ部の出力レベルの測定値との差に基づいて、前記第1信号に対する利得及び前記第2信号に対する利得を演算することを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の波形測定装置。 (5) The probe unit that measures the output levels of the first signal and the second signal in advance, holds them in the memory, and inputs the first signal and the second signal. The waveform measuring apparatus according to any one of (1) to (4), wherein a gain for the first signal and a gain for the second signal are calculated based on a difference between the output level and the measured value of the output level .
(6)前記信号処理部は、制御信号で連続して出力周波数を広域に変更できる信号発生手段を制御して、前記第1信号及び前記第2信号を前記コンタクトピンに選択的に与えることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれかに記載の波形測定装置。 (6) The signal processing unit controls a signal generating unit capable of continuously changing the output frequency in a wide range by a control signal, and selectively gives the first signal and the second signal to the contact pins. The waveform measuring apparatus according to any one of (1) to (5), which is characterized.
本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
(1)調整の際に第1信号源及び第2信号源の振幅を測定するようにすれば、高精度な高周波信号源を必要としない。
According to the configuration of the present invention, the following effects can be expected.
(1) If the amplitudes of the first signal source and the second signal source are measured during adjustment, a high-precision high-frequency signal source is not required.
(2)調整の自動実行機能は、オシロスコープ等の波形測定が元々持っている資源を用いることができるので、振幅の測定のためのスイッチ手段以外に特別な仕組みを必要としないので、低コストで装置を実現できる。 (2) Since the automatic execution function of adjustment can use resources originally possessed by waveform measurement, such as an oscilloscope, no special mechanism other than the switch means for measuring the amplitude is required. A device can be realized.
(3)接続ケーブルのばらつきに合わせた調整を測定部側から自動的に実行するので、接続ケーブルの特性をそろえるための選別をする必要がない。 (3) Since the adjustment according to the variation of the connection cable is automatically executed from the measurement unit side, it is not necessary to select for matching the characteristics of the connection cable.
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は、本発明を適用した波形測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図5〜図8で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a waveform measuring apparatus to which the present invention is applied. The same elements as those of the conventional apparatus described with reference to FIGS.
プローブ部10と測定部20のインターフェースPには、本発明特有のコンタクトピン接続端子T1及び調整電圧出力端子T2が設けられている。コンタクトピン接続端子T1は、調整時にはコンタクトピン11を接触させる。調整電圧出力端子T2に測定部20から与えられる調整電圧Vsが、ケーブル損失補償回路19に接続される。
The interface P between the
測定部20において、プローブ部10の出力信号を受ける入力端子18には、信号処理部100が(破線囲みの部分)接続される。この信号処理部は、通常のディジタルオシロスコープの構成要素と同一である。
In the measurement unit 20, the signal processing unit 100 (a portion surrounded by a broken line) is connected to the
この信号処理部100は、プローブ部10の出力信号を入力するA/D変換器101と、変換されたディジタルデータを保持するアクイジションメモリ102と、保持されたディジタルデータを取得する演算処理手段103と、この演算処理手段103が使用するメモリ104とを備えている。
The
測定部20における本発明特有の構成要素は、直流電圧源で実現される第1信号源200と、高周波信号源で実現される第2信号源300と、これら信号源の電圧を制御信号C1により切り換えてコンタクトピン接続端子T1に与えるスイッチ手段SW1と、D/A変換器400である。D/A変換器400は、演算処理手段103から与えられる調整電圧のディジタル設定値Dsをアナログ値Vsに変換して調整電圧出力端子T2に出力する。
The components unique to the present invention in the measurement unit 20 include a first signal source 200 realized by a DC voltage source, a second signal source 300 realized by a high-frequency signal source, and the voltage of these signal sources by a control signal C1. The switch means SW1 which is switched and applied to the contact pin connection terminal T1 and the D /
この実施形態では、第1信号源200の出力振幅VDC1及第2信号源300の出力振幅VAC1は既知であり、安定しているものとし、これらの値は予めメモリ104にパラメータとして保持されているものとする。 In this embodiment, it is assumed that the output amplitude VDC1 of the first signal source 200 and the output amplitude VAC1 of the second signal source 300 are known and stable, and these values are stored in the memory 104 as parameters in advance. Shall.
ケーブル損失補償回路19は、k√f(kは比例定数)の減衰特性を補償できるものとし、kのばらつきに対して、測定部20側から与えられる調整電圧Vsを変えることで対応できるものとする。
The cable
以下、調整の手順を説明する。調整を実行する場合には、プローブ部10のコンタクトピン11をインターフェースPのコンタクトピン接続端子T1に接触させる。
The adjustment procedure will be described below. When the adjustment is performed, the contact pin 11 of the
制御信号C1により、スイッチ手段SW1を接点Aに接続し、第1信号源200の対するプローブ10の出力振幅を信号処理部100が測定し、その測定値VDC2と既知の値VDC1より、プローブ部10の第1信号源200に対する利得G1を計算し、メモリ104に保持する。
The switch means SW1 is connected to the contact A by the control signal C1, and the
次に、制御信号C1により、スイッチ手段SW1を接点Bに接続し、第2信号源300の対するプローブ10の出力振幅を信号処理部100が測定し、その測定値VAC2と既知の値VAC1より、プローブ部10の第2信号源300に対する利得G2を計算し、メモリ104に保持する。
Next, the switch means SW1 is connected to the contact B according to the control signal C1, and the
演算手段103は、G2がG1に対してフラットネスの規定範囲内であれば調整を終了する。規定範囲外であればD/A変換器400の設定値Dsを所定量変更してプローブ部10の出力振幅を測定し、第2信号源の利得G2が規定範囲内に入るまで繰り返す。以上の動作により、ケーブル損失の補償をおこない、フラットネスの確保を実現する。
The calculating means 103 ends the adjustment if G2 is within the specified flatness range with respect to G1. If it is outside the specified range, the set value Ds of the D /
図2は、本発明を適用した波形測定装置の他の実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態では、第1信号源200及び第2信号源300として安定な信号源を測定部10内に確保できない場合の対応を示している。
FIG. 2 is a functional block diagram showing another embodiment of the waveform measuring apparatus to which the present invention is applied. In this embodiment, a case where a stable signal source cannot be secured in the
A/D変換器101の入力に、演算処理手段103からの制御信号C2で切り換え操作されるスイッチ手段SW2を接続し、接点Aを介して入力端子18からのプローブ部10の出力信号又は接点Bを介してコンタクトピン接続端子T1に与えられるスイッチ手段SW1の出力信号の振幅を選択的に測定する。
The switch means SW2 which is switched by the control signal C2 from the arithmetic processing means 103 is connected to the input of the A / D converter 101, and the output signal of the
まずスイッチ手段SW2を接点Bに操作した状態で、スイッチ手段SW1を接点Aに操作して第1信号源200の振幅を測定し、この値VDC1を保持する。更に、スイッチ手段SW1を接点Bに操作して第2信号源200の振幅を測定し、この値VAC1をメモリ104に保持する。 First, in a state where the switch means SW2 is operated to the contact B, the switch means SW1 is operated to the contact A to measure the amplitude of the first signal source 200, and this value VDC1 is held. Further, the switch means SW1 is operated to the contact point B to measure the amplitude of the second signal source 200, and this value VAC1 is held in the memory 104.
次に、スイッチ手段SW2を接点Aに操作した状態で、スイッチ手段SW1を接点Aに操作して第1信号源200を入力するプローブ部10の出力振幅を測定し、この値VDC2を保持する。更に、スイッチ手段SW1を接点Bに操作して第2信号源300を入力するプローブ部10の出力振幅を測定し、この値VAC2をメモリ104に保持する。
Next, in a state where the switch means SW2 is operated to the contact A, the switch means SW1 is operated to the contact A to measure the output amplitude of the
演算処理手段103は、保持されたVDC1とVDC2の値よりプローブ部10の第1信号源200に対する利得G1を計算し、メモリ104に保持する。同様に、演算処理手段103は、保持されたVAC1とVAC2の値よりプローブ部10の第2信号源300に対する利得G2を計算し、メモリ104に保持する。
The arithmetic processing means 103 calculates a gain G1 for the first signal source 200 of the
図3は、本発明を適用した波形測定装置の更に他の実施形態を示す機能ブロック図である。図1、図2の実施形態では、第1信号源200として直流電源を例示したが、図3では第1信号源として、接続ケーブル17のケーブル損失が無視できる程度の低い周波数の信号源500とした構成を特徴としている。 FIG. 3 is a functional block diagram showing still another embodiment of the waveform measuring apparatus to which the present invention is applied. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, a DC power source is illustrated as the first signal source 200. However, in FIG. 3, a signal source 500 having a low frequency such that the cable loss of the connection cable 17 can be ignored is used as the first signal source. It is characterized by the configuration.
図4は、本発明を適用した波形測定装置の更に他の実施形態を示す機能ブロック図である。図1乃至図3の実施形態では、スイッチ手段SW1により第1信号源と第2信号源を切り換えてコンタクトピン接続端子T1に与える構成を取っているが、図4では連続して出力周波数を広域に変更できる信号発生手段600の出力周波数を、演算処理手段103の制御信号C3で変更操作する構成を特徴としている。 FIG. 4 is a functional block diagram showing still another embodiment of the waveform measuring apparatus to which the present invention is applied. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the switch means SW1 switches between the first signal source and the second signal source and supplies them to the contact pin connection terminal T1, but in FIG. The output frequency of the signal generating means 600 that can be changed to the above is changed by the control signal C3 of the arithmetic processing means 103.
10 プローブ部
11 コンタクトピン
12 グランドピン
13 プローブ先端部
14 分圧器
15 増幅器
16 コネクタ
17 接続ケーブル
18 入力端子
19 ケーブル損失補償回路
20 測定部
100 信号処理部
101 A/D変換器
102 アクイジションメモリ
103 演算処理手段
104 メモリ
200 第1信号源
300 第2信号源
400 D/A変換器
SW1 スイッチ手段
DESCRIPTION OF
Claims (6)
このプローブ部の出力信号を入力して演算処理する信号処理部を有する測定部と、
よりなる波形測定装置において、
前記信号処理部は、
前記コンタクトピンに与えられる、前記ケーブルによる損失が無視できる第1信号に対する利得を保持する第1利得保持手段と、
前記コンタクトピンに与えられる、高周波の第2信号に対する利得を保持する第2利得保持手段と、
第2信号に対する利得が、前記第1信号に対する利得の規定範囲内となる前記調整電圧を、前記ケーブル損失補償回路に与えるケーブル損失補償手段と、
を備えることを特徴とする波形測定装置。 A probe unit having a contact pin to which an input signal is applied, a connection cable of a predetermined length, and a cable loss compensation circuit whose frequency characteristics are controlled by an adjustment voltage;
A measurement unit having a signal processing unit for inputting and processing the output signal of the probe unit;
In the waveform measuring apparatus comprising
The signal processing unit
First gain holding means for holding a gain with respect to a first signal, which is given to the contact pin and in which loss due to the cable is negligible;
Second gain holding means for holding a gain for a high-frequency second signal applied to the contact pin;
Cable loss compensation means for applying to the cable loss compensation circuit the adjustment voltage that a gain for the second signal is within a specified range of the gain for the first signal;
A waveform measuring apparatus comprising:
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