JP2018189453A - Input signal converter and measuring device using the same - Google Patents

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慎吾 宮川
Shingo Miyagawa
慎吾 宮川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input converter for oscilloscopes which is inexpensive and with which it is possible to change the number of input channels in accordance with a test piece, and a measuring device.SOLUTION: The input converter comprises: a plurality of input channels for latching a plurality of analog input signals; an impedance matching unit for performing impedance matching upon receiving each of analog input signals from the plurality of input channels; a sampling frequency adjusting unit for adjusting a sampling frequency when digitizing each of the analog input signals having undergone the impedance matching to a digital sample; an A/D converter for digitizing each of the analog input signals with the regulated sampling frequency to a digital sample; a data memory access unit for storing the digital sample from the A/D converter; and a data transfer unit for transferring the digital sample stored in the data memory access unit to a display device.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、入力信号を取込みアナログ・デジタル変換(A・D変換)する入力信号変換装置に関し、特に、複数のアナログ入力信号を所定の条件下でAD変換し、表示装置に送出する入力信号変換装置、及びその装置を備えた計測装置に関する。   The present invention relates to an input signal conversion device that takes in an input signal and performs analog-to-digital conversion (A / D conversion), and more particularly to input signal conversion that AD converts a plurality of analog input signals under a predetermined condition and sends them to a display device. The present invention relates to a device and a measuring device including the device.

計測装置には、電圧値、電流値、抵抗等の電気特性を計測する装置の他、温度、湿度、輝度、臭気等の環境を計測する装置などがある。これらの計測装置は、直接あるいは間接的に電流を計測する違いはあるものの、いずれも被試験体にプローブを接触させ、プローブからの入力電気信号を計測している。 Measurement devices include devices that measure electrical characteristics such as voltage value, current value, and resistance, and devices that measure environments such as temperature, humidity, luminance, and odor. Although these measuring apparatuses have a difference in measuring current directly or indirectly, all of them measure the input electric signal from the probe by bringing the probe into contact with the device under test.

計測装置の一つにオシロスコープがある。オシロスコープは波形の観測と信号レベルの測定が行なえることから、企業における研究開発から個人の趣味の領域まで広く利用されている。オシロスコープは、古くからあるブラウン管オシロスコープ、アナログストレージオシロスコープ、そして、アナログ・オシロスコープに代わって、近年ではデジタル・オシロスコープへと変遷してきている。デジタル・オシロスコープは、入力信号をピックアップするプローブと、プローブから入力するアナログ入力信号をアナログ・デジタルに変換し、表示部での使用に適したデータに変換する入力信号変換部と、変換されたデータを表示する表示部とを備える。 One measurement device is an oscilloscope. Oscilloscopes are widely used from research and development in companies to personal hobbies because they can observe waveforms and measure signal levels. In recent years, oscilloscopes have changed to digital oscilloscopes in place of old CRT oscilloscopes, analog storage oscilloscopes, and analog oscilloscopes. The digital oscilloscope has a probe that picks up the input signal, an analog input signal input from the probe, converts the analog input signal into analog / digital data, and converts it into data suitable for use in the display unit, and the converted data The display part which displays.

オシロスコープの利用においては、企業が研究開発や試験測定に求める精度と、個人の利用における精度とは大きく異なる。企業における研究開発では、先ずは測定波形の精度、その再現性等、測定波形に対し厳密な精度が要求される。これに対して、個人利用において求められるレベルは、厳密な波形測定(計測)というよりは、大よその波形の観測が出来れば良い場合が大半である。また、電子機器の保守出張サービスにおいても、その程度の波形観測とレベル測定が出来れば十分である場合が数多く存在する。この様な場合に重用なのは、小型軽量で持ち運びが容易であり、かつ装置の価格が安いことである。   When using an oscilloscope, the accuracy required by companies for R & D and test measurements differs greatly from the accuracy of personal use. In research and development in a company, first, strict accuracy is required for the measurement waveform, such as the accuracy of the measurement waveform and its reproducibility. On the other hand, the level required for personal use is almost always sufficient if the waveform can be observed rather than strict waveform measurement (measurement). In addition, there are many cases where it is sufficient to perform waveform observation and level measurement to such an extent in a maintenance business trip service for electronic devices. What is important in such a case is that it is small and light and easy to carry, and the price of the device is low.

このため、個人を対象としたポケットデジタルオシロスコープなる名称の小型低価格のオシロスコープが、最近インターネット上で販売されはじめている。例えば下記非特許文献1に記載の超小型オシロスコープMINI・NANOである。この超小型オシロスコープは、フルカラーのTFT液晶画面を備え、Maxサンプリング72MHz、分解能8ビット、2又は4の入力チャネルであり、重量も80g(電池を除く)と軽く、価格は1万円前後と低価格である。 For this reason, small, low-priced oscilloscopes, called pocket digital oscilloscopes for individuals, have recently begun to be sold on the Internet. For example, it is an ultra-small oscilloscope MINI / NANO described in Non-Patent Document 1 below. This ultra-small oscilloscope is equipped with a full-color TFT LCD screen, is a Max sampling 72MHz, resolution 8bit, 2 or 4 input channel, weighs as low as 80g (excluding batteries), and costs as low as around 10,000 yen. Price.

しかし、下記非特許文献1の超小型オシロスコープは、入力チャネル数が機種により制限されている(DS202は2チャネル、D203は4チャネル)。このため、被試験体の状況に応じたチャネル数の入力信号を並列的に把握することができないという問題がある。また、TFTに表示されている波形の表示方法を変更するには、タッチ/スライド部という限定されたタッチパネル機能を備えたエリアのみでしか操作することができない。このため操作性が必ずしも良くないという問題がある。 However, in the ultra-small oscilloscope of Non-Patent Document 1 below, the number of input channels is limited depending on the model (DS202 is 2 channels, D203 is 4 channels). For this reason, there is a problem that input signals having the number of channels corresponding to the state of the device under test cannot be grasped in parallel. Further, in order to change the display method of the waveform displayed on the TFT, it can be operated only in an area having a limited touch panel function such as a touch / slide part. For this reason, there exists a problem that operativity is not necessarily good.

下記非特許文献2には、スマートフォンに表示機能を持たせた携帯タイプのオシロスコープが開示されている。非特許文献1のオシロスコープが、表示部まで備えた一体型の小型オシロスコープであるのに対し、非特許文献2は、登録商標iPhone、登録商標iPad、登録商標iPod touchのドックコネクターに専用のアダプターを接続することで、携帯タイプのオシロスコープキットに仕上げている。このオシロスコープキットの基本機能はアナログ1チャネル、デジタル4チャネルのミックスドシグナルタイプであり、5MHzの帯域に12MHzのサンプリング・レートの性能を有する。 Non-Patent Document 2 below discloses a portable oscilloscope in which a smartphone has a display function. While the oscilloscope of Non-Patent Document 1 is an integrated compact oscilloscope with a display unit, Non-Patent Document 2 has a dedicated adapter for the dock connector of registered trademark iPhone, registered trademark iPad, and registered trademark iPod touch. By connecting, it is finished in a portable oscilloscope kit. The basic function of this oscilloscope kit is a mixed signal type of analog 1 channel and digital 4 channel, and has a performance of a sampling rate of 12 MHz in a band of 5 MHz.

しかし、非特許文献2が開示する携帯タイプのオシロスコープに接続するプローブは、スマートフォンとの接続に不可欠となるインピーダンスマッチング部を備えた、いわゆる通常のプローブでなければ使えないという問題がある。このため被測定対象物の形状等に応じて、自在にプローブの形状を変えて測定することができない、という問題がある。また、アナログ入力チャネルは1チャネルであるため、複数の入力信号を同時に観測できない、という問題もある。 However, the probe connected to the portable oscilloscope disclosed in Non-Patent Document 2 has a problem that it can be used only for a so-called normal probe provided with an impedance matching unit that is indispensable for connection with a smartphone. For this reason, there is a problem that measurement cannot be performed by freely changing the shape of the probe according to the shape of the object to be measured. In addition, since the analog input channel is one channel, there is a problem that a plurality of input signals cannot be observed simultaneously.

最新のテクノロジー:超小型オシロスコープ MINI NANO(ミニ・ナノ)「平成29年4月10日検索」、インターネット<URL:http://www.ktek.jp/sub-pocket-dso.html>Latest Technology: Ultra-Small Oscilloscope MINI NANO “Search April 10, 2017”, Internet <URL: http://www.ktek.jp/sub-pocket-dso.html> Phone、iPad(いずれも登録商標)をオシロスコープにしちゃうキット登場「平成29年4月10日検索」、http://weekly.ascii.jp/elem/000/000/041/41646/Phone and iPad (both are registered trademarks) make an oscilloscope kit appearance "Search April 10, 2017", http://weekly.ascii.jp/elem/000/000/041/41646/

そこで本発明の課題は、複数のチャンネル入力を可能とし、被試験体に応じて入力チャネル数が変更可能であり、かつ低価格の計測装置、例えばオシロスコープ用入力変換装置、及び計測装置を提供することにある。また、被試験体の形状等に応じて、自在にプローブの形状が変更可能な計測装置用の入力変換装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-priced measurement device, for example, an input conversion device for an oscilloscope, and a measurement device, which can input a plurality of channels, change the number of input channels according to the device under test. There is. Another object of the present invention is to provide an input conversion device for a measuring device that can freely change the shape of the probe according to the shape of the device under test.

請求項1に記載の発明は、 複数のアナログ入力信号を取込む複数の入力チャンネルと、前記複数の入力チャンネルからアナログ入力信号を夫々受けて、インピーダンスマッチングを行うインピーダンスマッチング部と、
前記アナログ入力信号の入力チャネル数に応じて、前記インピーダンスマッチングされたアナログ入力信号を夫々、デジタル・サンプルにデジタル化する際のサンプリング周波数を調節するサンプリング周波数調節部と、
前記サンプリング周波数調整部により規定されたサンプリング周波数で、前記アナログ入力信号を夫々、デジタル・サンプルにデジタル化するA/Dコンバータと、
前記A/Dコンバータに結合され、前記A/Dコンバータからの前記デジタル・サンプルを記憶するデータメモリアクセス部と、
前記データメモリアクセス部に記憶されているデジタル・サンプルを表示装置に転送するデータ転送部とを備えたことを特徴とする入力データ変換装置である。
The invention according to claim 1 includes: a plurality of input channels that take in a plurality of analog input signals; an impedance matching unit that receives the analog input signals from the plurality of input channels and performs impedance matching;
According to the number of input channels of the analog input signal, a sampling frequency adjusting unit that adjusts a sampling frequency when the impedance-matched analog input signal is digitized into digital samples,
An A / D converter that digitizes each of the analog input signals into digital samples at a sampling frequency defined by the sampling frequency adjustment unit;
A data memory access unit coupled to the A / D converter for storing the digital samples from the A / D converter;
An input data conversion device comprising: a data transfer unit for transferring a digital sample stored in the data memory access unit to a display device.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の入力データ変換装置であって、前記サンプリング周波数調節部は、1チャネル入力時のサンプリング周波数をAとしたときに、Nチャネルのサンプリング周波数をA/Nに調整する手段を備えたことを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the input data conversion apparatus according to the first aspect, wherein the sampling frequency adjusting unit sets the sampling frequency of the N channel when the sampling frequency at the time of one channel input is A. A means for adjusting to A / N is provided.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の入力データ変換装置であって、前記入力チャネルに接続するプローブは、導電性を備え、被試験体の形状に応じて自在に形状変形が可能な探針であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the input data conversion device according to claim 1 or 2, wherein the probe connected to the input channel has conductivity, and can be freely shaped according to the shape of the device under test. It is a probe that can be deformed.

請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載の入力データ変換装置と、請求項3に記載のプローブと、前記入力データ変換装置に接続し、前記入力データ変換装置からのデータを処理しグラフィカルに表示するデータ表示装置とを備えたことを特徴とするオシロスコープ。   The invention described in claim 4 is connected to the input data converter according to claim 1 or 2, the probe according to claim 3, and the input data converter, and the data from the input data converter is received. An oscilloscope comprising a data display device for processing and displaying graphically.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のオシロスコープであって、前記データ表示装置がスマートフォンであり、前記入力データ変換装置とUSB(Universal Serial Bus)又は無線接続されていることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the oscilloscope according to claim 4, wherein the data display device is a smartphone, and is connected to the input data conversion device by USB (Universal Serial Bus) or wirelessly. And

請求項6に記載の発明は、請求項1又は2に記載の入力データ変換装置と、請求項3に記載のプローブと、前記入力データ変換装置に接続し、前記入力データ変換装置からのデータを処理しグラフィカルに表示するデータ表示装置とを備えたことを特徴とするオシロスコープである。   The invention according to claim 6 is connected to the input data converter according to claim 1 or 2, the probe according to claim 3, and the input data converter, and the data from the input data converter is received. An oscilloscope comprising a data display device for processing and displaying graphically.

本発明によれば、少なくとも4チャンネル以上の入力を可能とし、被試験体の計測条件に応じて入力チャネルの変更が可能であり、かつ低価格の計測装置用入力変換装置、及び計測装置を提供することができる。また、本入力装置に用いるプローブは単に導電性を有するのみで良いことから、被試験体の形状等に応じて、計測現場において自在にプローブの形状を変更することができる。かかる形状変更可能なプローブを用いることが可能な計測装置、例えばオシロスコープ用の入力変換装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide at least four channels or more, change the input channel according to the measurement condition of the device under test, and provide an inexpensive input conversion device for a measuring device and a measuring device. can do. In addition, since the probe used in this input device need only have conductivity, the shape of the probe can be freely changed at the measurement site in accordance with the shape of the device under test. It is possible to provide an input conversion device for a measurement device, for example, an oscilloscope, which can use such a shape-changeable probe.

本発明の一実施の形態である入力データ変換装置を用いた計測装置の一例であるオシロスコープの構成の全体図である。1 is an overall view of a configuration of an oscilloscope that is an example of a measurement apparatus using an input data conversion apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態である入力データ変換装置のブロック図である。It is a block diagram of the input data converter which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である入力データ変換装置が備えるCPUのブロック図である。It is a block diagram of CPU with which the input data converter which is one embodiment of this invention is provided. 本発明の一実施の形態である入力データを変換するフローチャートの全体図である。It is the whole flowchart of the input data which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態である入力データを変換する場合のオートモードのフローチャートである。It is a flowchart of the auto mode in the case of converting the input data which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態である入力データを変換する場合のトリガモードのフローチャートであるIt is a flowchart of the trigger mode in the case of converting the input data which is one embodiment of the present invention 本発明の一実施の形態である入力データ変換装置に接続したスマートフォンのタッチパネル機能を使って表示波形の変更を示した図である。It is the figure which showed the change of a display waveform using the touchscreen function of the smart phone connected to the input data converter which is one embodiment of this invention.

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図1は本発明の一実施の形態である入力データ変換装置1を用いた計測装置の一例であるオシロスコープの構成の全体図である。
を示した図である。図1に示すように入力データ変換装置1を用いたオシロスコープは、入力データ変換装置1に接続し、被試験体4に接触し被試験体から電気信号を取り出す探針3、入力データ変換装置からのデータを表示装置であるスマートフォン2に送るUSBケーブル5とから構成される。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 is an overall view of a configuration of an oscilloscope that is an example of a measuring apparatus using an input data conversion apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. As shown in FIG. 1, an oscilloscope using an input data conversion device 1 is connected to the input data conversion device 1 and comes from the probe 3 that touches the device under test 4 and extracts an electrical signal from the device under test. And a USB cable 5 for sending the data to the smartphone 2 as a display device.

図2は本発明の一実施の形態である入力データ変換装置1の構成を示したブロック図である。入力データ変換装置1は、プローブ3と接続する入力コネクター10、インピーダンスマッチング部20、レベルシフト部30、CPU40、USBコネクター50とを備える。なお、本実施の形態では入力チャネルを4チャネルとしているが、入力チャネル数は、被試験体の計測条件により1チャネルでも、また4チャネル以上であっても良い。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the input data conversion apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. The input data converter 1 includes an input connector 10 connected to the probe 3, an impedance matching unit 20, a level shift unit 30, a CPU 40, and a USB connector 50. In this embodiment, the number of input channels is four. However, the number of input channels may be one channel or four or more channels depending on the measurement conditions of the device under test.

インピーダンスマッチング20は、入力データ変換装置1の回路のインピーダンスと、プローブ3に接続する被試験体4とのインピーダンスを等しくするためのものである。これにより、入力データ変換装置1の回路において得られる電力を最大にすることができる。   The impedance matching 20 is for equalizing the impedance of the circuit of the input data converter 1 and the impedance of the device under test 4 connected to the probe 3. Thereby, the electric power obtained in the circuit of the input data converter 1 can be maximized.

具体的な回路としては、測定する帯域が狭帯域でのみ整合が取れれば十分な場合には、コイルとコンデンサの組み合わせによる整合回路で良く、コンデンサとコイルの比率を調整することでインピーダンスマッチングを図れば良い。測定する帯域が高帯域を含む場合は、虚部のインピーダンス(リアクタンス成分)の整合が必要となるので、容量成分や誘導成分などのリアクタンス成分を持たせることが好ましい。   As a specific circuit, if it is sufficient if the band to be measured is matched only in a narrow band, a matching circuit using a combination of a coil and a capacitor may be used, and impedance matching can be achieved by adjusting the ratio of the capacitor and the coil. It ’s fine. When the band to be measured includes a high band, it is necessary to match the impedance (reactance component) of the imaginary part. Therefore, it is preferable to have a reactance component such as a capacitive component or an inductive component.

レベルシフト部30は、インピーダンスマッチング部20からの入力データを、そのまま(1対1)で出力するためのOPアンプ(バッファ高入力インピーダンス)を備える。また、インピーダンスマッチング部20への入力電圧のレベルが±1.5Vであるので、これをCPU40の電圧(0〜3V)にあわせるレベルシフト回路部32を備える。   The level shift unit 30 includes an OP amplifier (buffer high input impedance) for outputting the input data from the impedance matching unit 20 as it is (one to one). Further, since the level of the input voltage to the impedance matching unit 20 is ± 1.5 V, a level shift circuit unit 32 is provided to adjust this to the voltage (0 to 3 V) of the CPU 40.

CPU40は、レベルシフト部30からのアナログデータをデジタルデータに変換等するAD部410、AD変換部410からのデジタルデータを格納するデータメモリアクセス部411、入力チャネル数に応じたサンプリング周波数を生成するサンプリング周波数調整部412、トリガモードにおけるトリガレベルを検知するトリガレベル検知部413、設定されたトリガの値が検知されなかった場合、トリガモードをキャンセルさせるトリガタイムアウトタイマ415、スマートフォン2へのデータ転送のレベルを合わせるレベルシフト部416、個体差の補正値を保存する補正値保存部417、USBによるデータ送受信を行うUSBコントローラ部418、そしてこられの制御を行う制御プログラム部414とを備える。   The CPU 40 generates an AD unit 410 that converts analog data from the level shift unit 30 into digital data, a data memory access unit 411 that stores digital data from the AD conversion unit 410, and a sampling frequency corresponding to the number of input channels. Sampling frequency adjustment unit 412, trigger level detection unit 413 for detecting the trigger level in the trigger mode, trigger time-out timer 415 for canceling the trigger mode when the set trigger value is not detected, data transfer to the smartphone 2 A level shift unit 416 that matches levels, a correction value storage unit 417 that stores correction values for individual differences, a USB controller unit 418 that performs data transmission / reception via USB, and a control program unit 414 that performs these controls.

データメモリアクセス部411のデータは、オートモードの場合にはデータメモリアクセス部411に格納されているデータをそのまま転送する。これに対してトリガモードは、例えば被試験体4の電圧波形観測する場合において、ある電圧値以上(閾値)以上になったら観測を開始したい、という場合には、その電圧値(レベル)を検知するのがトリガレベル検知部であり、そのような閾値を設けて観測を行うモードがトリガモードである。 In the case of the auto mode, the data stored in the data memory access unit 411 is transferred as it is as the data in the data memory access unit 411. On the other hand, the trigger mode, for example, when observing the voltage waveform of the DUT 4 detects the voltage value (level) if you want to start observation when it exceeds a certain voltage value (threshold). The trigger level detection unit performs the observation by providing such a threshold value.

補正値保存部417は、入力データ変換装置(個体)ごとに基準電圧にばらつきが生じる。そのばらつきを補正するためのものである。例えば、10メガオームで1%の誤差が生じるのが一般的であるとした場合、その入力データ変換装置1では1.5%の誤差を生じる。かかる場合にはその値で誤差を修正する必要があるので、そのための補正値を保存しているのが補正値保存部417である。 The correction value storage unit 417 has variations in the reference voltage for each input data converter (individual). This is to correct the variation. For example, when it is common that an error of 1% occurs at 10 megaohms, the input data conversion apparatus 1 generates an error of 1.5%. In such a case, since it is necessary to correct the error with the value, the correction value storage unit 417 stores the correction value for that purpose.

上述した通り、レベルシフト部30は被試験体4からの入力電圧が±1.5Vであったのをレベルシフト部30で0〜3Vにレベルシフトさせているが、レベルシフト電圧部416は、スマートフォン2に送るときの送信データが0から30Vの値となるように変換する。即ち、データを表示する装置のレベル(電圧)にあわせるのがレベルシフト電圧部416である。 As described above, the level shift unit 30 shifts the input voltage from the DUT 4 from ± 1.5 V to 0 to 3 V by the level shift unit 30, but the level shift voltage unit 416 The transmission data when sending to the smartphone 2 is converted so as to have a value of 0 to 30V. That is, the level shift voltage unit 416 matches the level (voltage) of the device that displays data.

入力チャネル数に応じたサンプリング周波数でAD変換されたデータは、USBコントローラ部418により、USBコネクター50を介して、スマートフォン2にデータ転送される。なお、USBコントローラ部418はデータ転送部ともいう。   Data subjected to AD conversion at a sampling frequency corresponding to the number of input channels is transferred to the smartphone 2 by the USB controller unit 418 via the USB connector 50. The USB controller unit 418 is also referred to as a data transfer unit.

図4は本発明の一実施の形態であるデータ入力変換装置1で行われるデータ変換の全体フローチャートである。先ず、入力データ変換装置1の初期設定として、CPU初期設定(S1)、タイマ設定(S2)、ハードウェア設定(S3)を行う。CPU初期設定(S1)は、CPUのクロック設定、入出力ピンの設定、メモリ領域の設定である。タイマ設定(S2)は、トリガモードにおけるタイムアウト時間の設定を、ハイスピードサンプリングの場合、ロースピードサンプリングの場合にわけて、そのタイムアウト時間を設定するものである。ハードウェア設定(S3)は、メモリ領域の割り当て、アナログ・デジタル変換時の基準電圧の設定等を行うものである。   FIG. 4 is an overall flowchart of data conversion performed by the data input conversion device 1 according to the embodiment of the present invention. First, as an initial setting of the input data converter 1, CPU initial setting (S1), timer setting (S2), and hardware setting (S3) are performed. The CPU initial setting (S1) includes CPU clock setting, input / output pin setting, and memory area setting. In the timer setting (S2), the timeout time is set in the trigger mode in the case of high-speed sampling and in the case of low-speed sampling. In the hardware setting (S3), memory areas are allocated, a reference voltage is set for analog / digital conversion, and the like.

これらの初期設定の後、USBの転送規格の初期設定を行ったのちUSBコネクターにケーブルを接続する(S4,S5)。次に入力データ変換装置1ごとの個体差の補正係数を読み込み(S6)、スマートフォンからの命令であるS9からS14のいずれかステップを実行する(S7〜S14)。   After these initial settings, after initial setting of the USB transfer standard, a cable is connected to the USB connector (S4, S5). Next, the correction coefficient of the individual difference for each input data converter 1 is read (S6), and any one of steps S9 to S14, which are commands from the smartphone, is executed (S7 to S14).

図5はオートモードにおけるデータ処理のフローチャートである。入力チャネル数に応じたサンプリングクロックを設定し(S91)、サンプリングタイマをスタートさせる(S92)。S91において設定されたサンプリングクロックによりアナログデータをデジタルデータに変換し、データメモリアクセス(DMA)に転送する(S93)。初期設定されたデータ取得件数が2000件になるまでデータの取得し、2000件に到達したらDMA転送を停止し、計測を終了する(S94〜S97)。   FIG. 5 is a flowchart of data processing in the auto mode. A sampling clock corresponding to the number of input channels is set (S91), and a sampling timer is started (S92). The analog data is converted into digital data by the sampling clock set in S91 and transferred to data memory access (DMA) (S93). Data acquisition is performed until the initially set number of data acquisitions reaches 2000. When the data acquisition reaches 2000, DMA transfer is stopped and measurement is terminated (S94 to S97).

図6はデータ入力装置1でトリガモードにおけるデータ処理のフローチャートである。入力チャネル数に応じたサンプリングクロックを設定し(S101)、トリガレベル(閾値)を設定 し、トリガタイムアウトを設定し、トリガタイムアウトタイマをスタートして計測を開始する(S102〜S105)。   FIG. 6 is a flowchart of data processing in the trigger mode by the data input device 1. A sampling clock corresponding to the number of input channels is set (S101), a trigger level (threshold) is set, a trigger timeout is set, a trigger timeout timer is started, and measurement is started (S102 to S105).

入力チャネル数に応じたサンプリング周波数でアナログデータをAD変換し、DMAに転送する(S106)。これをデータ数が2000件に達するまで繰り返し、トリガ検出前のデータ2000件をDMAに転送する(S107)。なお、本実施の形態では4チャネル入力としているため、各チャネルの入力データは500件である。   Analog data is AD converted at a sampling frequency corresponding to the number of input channels and transferred to the DMA (S106). This is repeated until the number of data reaches 2000, and 2000 data before trigger detection is transferred to the DMA (S107). In the present embodiment, since four-channel input is used, there are 500 input data for each channel.

トリガモードのうち、ライジングエッジを測定したい場合は、入力データがトリガ電圧値よりも小さい場合は(S109)、ライジングエッジ(最大値)を待ち(S110)、ライジングエッジが検出されたら、そのデータをDMAに転送し、これを2000件のデータが得られるまで行い(S111)、計測を終了する(S114)。S109、S110における条件が、トリガタイムアウト時間内に得られない場合は、計測を終了する(S114)。なお、ライジングエッジとは波形が上昇しはじめるポイントを計測することであり、フォーリングエッジは波形が下降しはじめるポイントを計測することをいう。   In the trigger mode, when the rising edge is to be measured, if the input data is smaller than the trigger voltage value (S109), the rising edge (maximum value) is waited (S110). The data is transferred to the DMA, this is performed until 2000 pieces of data are obtained (S111), and the measurement is terminated (S114). If the conditions in S109 and S110 are not obtained within the trigger timeout period, the measurement is terminated (S114). The rising edge is to measure a point at which the waveform starts to rise, and the falling edge is to measure the point at which the waveform starts to fall.

トリガモードのうち、ライジングエッジを測定したい場合には、入力データとトリガ電圧値とを比較し、入力データがトリガ電圧値よりも小さい場合は(S109)、ライジングエッジ(電圧最大値)となるのを待ち(S110)、ライジングエッジが検出されたら、そのデータをDMAに転送し、これを2000件のデータが得られるまで行い(S111)、計測を終了する(S114)。S109、S110における条件が、トリガタイムアウトの時間内に得られない場合は、その時間で計測は終了する(S114)。 In the trigger mode, when the rising edge is to be measured, the input data is compared with the trigger voltage value. When the input data is smaller than the trigger voltage value (S109), the rising edge (maximum voltage value) is obtained. (S110), when the rising edge is detected, the data is transferred to the DMA, this is performed until 2000 pieces of data are obtained (S111), and the measurement is terminated (S114). If the conditions in S109 and S110 are not obtained within the trigger time-out time, the measurement ends at that time (S114).

トリガモードのうち、フォーリングエッジを測定したい場合には、入力データとトリガ電圧値とを比較し、入力データがトリガ電圧値よりも大きい場合は(S112)、フォーリングエッジ(電圧最小値)となるのを待ち(S113)、フォーリングエッジが検出されたら、そのデータをDMAに転送し、これを2000件のデータが得られるまで行い(S111)、計測を終了する(S114)。S109、S110における条件が、トリガタイムアウトの時間内に得られない場合は、その時間で計測を終了する(S114)。   In the trigger mode, when it is desired to measure the falling edge, the input data is compared with the trigger voltage value. When the input data is larger than the trigger voltage value (S112), the falling edge (minimum voltage value) is When the falling edge is detected, the data is transferred to the DMA, this is performed until 2000 pieces of data are obtained (S111), and the measurement is terminated (S114). If the conditions in S109 and S110 are not obtained within the time of the trigger timeout, the measurement ends at that time (S114).

図7はスマートフォン2に表示された観測波形をスマートフォンのタッチパネルを使って操作する方法の一例を示した図である。従来のオシロスコープでは、ダイヤル式のつまみで表示波形の拡大、縮小や、基準電圧値の設定、あるいはチャネル1とチャネル2との波形の比較等の操作を行っていた。しかし、本発明の一実施の形態によれば、スマートフォンのタッチパネルを使ったアプリケーションにより図7に示すような操作を行うことができる。これにより、より直感的に操作を行うことができる。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method of operating the observation waveform displayed on the smartphone 2 using the touch panel of the smartphone. In a conventional oscilloscope, operations such as enlargement and reduction of a display waveform, setting of a reference voltage value, or comparison of waveforms of channel 1 and channel 2 are performed with a dial-type knob. However, according to one embodiment of the present invention, an operation as shown in FIG. 7 can be performed by an application using a touch panel of a smartphone. Thereby, operation can be performed more intuitively.

図7(a)は観測されているチャネル1、チャネル2のBaseライン(0V)を上下に移動したい場合の操作方法を示す。移動したいチャネルのBaseラインをドラッグすることにより、Baseラインを移動することができる。また、トリガレベル(閾値)を変動した場合も、同様に閾値を上下にドラッグすることで変えることができる。さらに、表示部分の拡大・縮小はフリック操作による行うことができる。   FIG. 7A shows an operation method for moving up and down the observed Base 1 and Channel 2 Base lines (0 V). You can move the Base line by dragging the Base line of the channel you want to move. Further, when the trigger level (threshold value) is changed, the threshold value can be similarly changed by dragging up and down. Furthermore, the display portion can be enlarged or reduced by a flick operation.

図7(b)は、表示されている波形の測定を行う場合の操作を示した図である。測定モード(Measure Line)に切り替えるには、左上にある窓を長押し(LONGタッチ)することで測定モードに切り替えられる。例えばチャネル1のX1のポイントと、チャネル2のX2とのポイント間の時間を測定するには、X1からX2までドラッグすることでその時間を知ることができる。同様に、例えばチャネル2のY1からY2までの電圧を知りたければ、Y1からY2までドラッグすることで、その値を知ることができる。表示部分の拡大・縮小はフリック操作による行うことができる。   FIG. 7B is a diagram showing an operation when measuring the displayed waveform. In order to switch to the measurement mode (Measure Line), it is possible to switch to the measurement mode by long-pressing (LONG touch) the window in the upper left. For example, in order to measure the time between the X1 point of channel 1 and the X2 point of channel 2, the time can be known by dragging from X1 to X2. Similarly, for example, if it is desired to know the voltage from Y1 to Y2 of channel 2, the value can be obtained by dragging from Y1 to Y2. The display portion can be enlarged or reduced by a flick operation.

1 入力データ変換装置
2 スマートフォン
3 プローブ
4 被試験体
5 USBケーブル
10 入力コネクター
20 インピーダンスマッチング部
30 レベルシフト部
40 CPU
50 USBコネクター
51 回路電源
410 AD変換部
411 データメモリアクセス部(DMA)
412 サンプリング周波数調整部
413 トリガレベル検知部
414 制御プログラム部
415 トリガタイムアウトタイマ
416 レベルシフト電圧
417 補正値保存部
418 USBコントローラ部
1 Input data conversion device 2 Smartphone 3 Probe 4 DUT 5 USB cable 10 Input connector 20 Impedance matching unit 30 Level shift unit 40 CPU
50 USB connector 51 Circuit power supply 410 AD conversion unit 411 Data memory access unit (DMA)
412 Sampling frequency adjustment unit 413 Trigger level detection unit 414 Control program unit 415 Trigger timeout timer 416 Level shift voltage 417 Correction value storage unit 418 USB controller unit

Claims (6)

複数のアナログ入力信号を取込む複数の入力チャンネルと、前記複数の入力チャンネルからアナログ入力信号を夫々受けて、インピーダンスマッチングを行うインピーダンスマッチング部と
前記アナログ入力信号の入力チャネル数に応じて、前記インピーダンスマッチングされたアナログ入力信号を夫々、デジタル・サンプルにデジタル化する際のサンプリング周波数を調節するサンプリング周波数調節部と、
前記サンプリング周波数調整部により規定されたサンプリング周波数で、前記アナログ入力信号を夫々、デジタル・サンプルにデジタル化するA/Dコンバータと、
前記複数のA/Dコンバータに結合され、前記A/Dコンバータからの前記デジタル・サンプルを記憶するデータメモリアクセス部と、
前記データメモリアクセス部に記憶されているデジタル・サンプルを表示装置に転送するデータ転送部
とを備えたことを特徴とする入力データ変換装置。
A plurality of input channels that take in a plurality of analog input signals, an impedance matching unit that receives the analog input signals from the plurality of input channels, and performs impedance matching, and the impedance according to the number of input channels of the analog input signals A sampling frequency adjusting unit that adjusts a sampling frequency when digitizing each of the matched analog input signals into a digital sample;
An A / D converter that digitizes each of the analog input signals into digital samples at a sampling frequency defined by the sampling frequency adjustment unit;
A data memory access unit coupled to the plurality of A / D converters for storing the digital samples from the A / D converters;
An input data conversion device comprising: a data transfer unit that transfers a digital sample stored in the data memory access unit to a display device.
前記サンプリング周波数調節部は、1チャネル入力時のサンプリング周波数をAとしたときに、Nチャネルのサンプリング周波数をA/Nに調整する手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の入力データ変換装置。 2. The input data according to claim 1, wherein the sampling frequency adjustment unit includes means for adjusting the sampling frequency of the N channel to A / N when the sampling frequency at the time of inputting one channel is A. 3. Conversion device. 前記入力チャネルに接続するプローブは、導電性を備え、被試験体の形状に応じて自在に形状変形が可能な探針であることを特徴とする前請求項1又は2に記載の入力データ変換装置。 3. The input data conversion according to claim 1, wherein the probe connected to the input channel is a probe having conductivity and capable of freely deforming the shape according to the shape of the device under test. apparatus. 請求項1又は2に記載の入力データ変換装置と、請求項3に記載のプローブと、前記入力データ変換装置に接続し、前記入力データ変換装置からのデータを処理しグラフィカルに表示するデータ表示装置とを備えたことを特徴とする計測装置。   A data display device connected to the input data conversion device according to claim 1, the probe according to claim 3, and the input data conversion device for processing data from the input data conversion device and displaying it graphically And a measuring device. 前記データ表示装置がスマートフォンであり、前記入力データ変換装置はUSB(Universal Serial Bus)又は無線により前記スマートフォンに接続されていることを特徴とする請求項4に記載の計測装置。   The measurement apparatus according to claim 4, wherein the data display device is a smartphone, and the input data conversion device is connected to the smartphone by USB (Universal Serial Bus) or wirelessly. 請求項1又は2に記載の入力データ変換装置と、請求項3に記載のプローブと、前記入力データ変換装置に接続し、前記入力データ変換装置からのデータを処理しグラフィカルに表示するデータ表示装置とを備えたことを特徴とするオシロスコープ。

A data display device connected to the input data conversion device according to claim 1, the probe according to claim 3, and the input data conversion device for processing data from the input data conversion device and displaying it graphically An oscilloscope characterized by comprising:

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