JP3074594B2 - 波形観測装置 - Google Patents
波形観測装置Info
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Description
クトラムアナライザ等の時間軸波形観測部として用いら
れ、アナログの信号をディジタルデータに変換して、波
形表示する波形観測装置に関する。
では、入力される被観測信号のレベルが予め設定したト
リガレベルをよぎるタイミング(トリガ発生時点とい
う)から時間軸の掃引を開始して、被観測信号と時間軸
の掃引との同期をとり、周期性のある被観測信号に対し
て、その波形が表示器の画面上で静止した状態で表示さ
れるようにしている。
時間軸を掃引するアナログ方式では、被観測信号がトリ
ガレベルをよぎる以前の波形を観測する機能、いわゆる
プリトリガ機能を実現することができない。
リガレベルをよぎる以前からディジタル信号に変換して
メモリ回路に記憶し、トリガ発生以後に、そのトリガ発
生時点のデータより前のデータを初期データとして、メ
モリ回路から順番に読み出して波形表示するディジタル
式の波形観測装置によりプリトリガ機能が実現されてい
る。
形観測装置10の構成を示す図である。図3において、
サンプリング信号発生回路11は、後述する制御装置2
0からのサンプリング開始要求信号を受けてからサンプ
リング停止要求信号を受けるまでの間、所定周期のサン
プリング信号を、A/D変換器12、アドレスカウンタ
13、プリポイントカウンタ14、ポストポイントカウ
ンタ15および書込信号発生回路16に出力する。
号をサンプリング信号の周期でサンプリングしてディジ
タルデータに変換し、後述するRAM回路19に出力す
る。アドレスカウンタ13は、例えば9ビット出力のリ
ング状のバイナリカウンタで構成され、サンプリング信
号が入力する毎にRAM回路19に対するアドレス値を
10進数で0〜511まで一つずつ且つ巡回的に歩進さ
せることによりトリガが発生するまでは時間的に最新の
512個のディジタルデータをRAM回路19に記憶さ
せる。
時点前の表示波形の基になるデータの数として予め設定
されたプリポイント値(例えば100)までサンプリン
グ信号を受けたとき、即ち、RAM回路19にプリポイ
ント値分のディジタルデータが記憶されたとき、トリガ
許可信号を出力する。
号を受けてから、トリガ発生時点以後の表示波形の基に
なるデータの数として予め設定されたポストポイント値
(例えば412=512−プリポイント値)までサンプ
リング信号を受けたとき、サンプリング停止要求信号を
サンプリング信号発生回路11および制御装置20へ出
力する。このポストポイントカウンタ15は、リング状
に構成されたアドレスカウンタ13が、トリガ信号を受
けてから必要数(412個)のデータをRAM回路19
に記憶した後にさらにアドレスを進めて有効な記憶デー
タを書き換え更新しないようにサンプリング信号の発生
を停止させるために設けられている。
号に同期して変化するアドレスカウンタ13の出力とA
/D変換器12から出力されるディジタルデータがとも
に安定したタイミングに書込信号をRAM回路19に出
力してA/D変換器12の出力をRAM回路19へ記憶
させる。
トカウンタ14から出力されるトリガ許可信号を受けた
後に、被観測信号のレベルが、予め設定されたトリガレ
ベルをよぎるときに、トリガ信号をポストポイントカウ
ンタ15およびアドレス記憶器18へ出力する。
たときのアドレスカウンタ13の出力値を記憶する。
2のランダムアクセスメモリであり、書込信号を受ける
毎に、アドレスカウンタ13の出力値で示されるアドレ
スにA/D変換器12から出力されているディジタルデ
ータを記憶させる。
15からサンプリング停止要求信号を受けると、アドレ
ス記憶器18に記憶されたアドレス値Aからプリポイン
ト値分前のデータのアドレス値、即ち、表示すべき波形
の先頭データが記憶されているメモリアドレスを、演算
によって算出し、この算出したアドレス値を読出開始ア
ドレスとして、RAM回路19に記憶されているディジ
タルデータの読出しを開始し、読み出した512個のデ
ータを振幅データに変換して表示器21へ出力する。表
示器21は、制御装置20から出力される一連の振幅デ
ータを波形表示する。
例えば図4に示すように、トリガ発生時点より以前の波
形を含む波形が表示されることになる。
うな構成の従来の波形観測装置には、次のような解決す
べき問題があった。
が大きく且つ複雑で、しかも、アドレス信号、およびデ
ータ信号がともに安定にRAM回路に入力されている状
態で書込信号を入力させるという処理をサンプリング信
号の1周期の間に行なわなければならず、サンプリング
周期が短くなるとこのタイミング合わせが非常に困難に
なり、高速なサンプリングに対応できない。
ンタがリング状であることを考慮した演算によって算出
しなくては、RAM回路に記憶されたディジタルデータ
の読出しを開始できないので、次の一画面分のデータの
取込みがすぐにできず、その間の被観測信号の変動を見
過ごす確率が高くなる。
が簡単で高速サンプリングに対応でき、しかも、演算処
理をすることなく有効なデータの読出しをすぐに開始で
きる波形観測装置を提供することを目的としている。
に、本発明の波形観測装置は、所定周期のサンプリング
信号を出力するサンプリング信号発生回路(31)と、
入力される被観測信号を前記サンプリング信号の周期で
サンプリングするとともにディジタルデータに変換する
A/D変換器(32)と、独立した入力ポート、出力ポ
ート、書込クロック端子および読出クロック端子を有
し、前記A/D変換器から前記入力ポートを介して入力
されるディジタルデータを、前記書込クロック端子に前
記サンプリング信号が入力される毎に順番に記憶し、該
記憶したディジタルデータを前記読出クロック端子に読
出信号が入力される毎にその記憶した順に前記出力ポー
トから一つずつ出力するFIFOメモリ(33)と、前
記サンプリング信号発生回路から前記サンプリング信号
が所定数出力されたときトリガ許可信号を出力するトリ
ガ許可回路(34)と、前記トリガ許可回路から前記ト
リガ許可信号が出力された以後にトリガ信号を発生する
トリガ発生回路(35)と、前記トリガ許可信号が出力
されてから前記トリガ信号が発生するまでの間、前記サ
ンプリング信号と同一周期の第1の読出信号を前記FI
FOメモリの前記読出クロック端子に入力する擬似読出
回路(36)と、前記トリガ信号が発生した以後に前記
第1の読出信号に代わって第2の読出信号を前記FIF
Oメモリの前記読出クロック端子に入力し、該FIFO
メモリに記憶されているディジタルデータを前記出力ポ
ートから読み出す読出手段(40)と、前記読出手段に
よって読み出されるディジタルデータを基に、波形表示
する表示手段(40、42)とを備えている。
置では、A/D変換器から出力されるディジタルデータ
は、サンプリング信号に同期してFIFOメモリに順番
に記憶され、所定数のディジタルデータがFIFOメモ
リに記憶されてからトリガ信号が発生するまでの間、書
込み周期と同一周期の第1の読出信号がFIFOメモリ
に入力され、FIFOメモリへのディジタルデータの書
込みと読出しとが並行して行なわれる。即ち、この間は
時間的に最新のディジタルデータをFIFOメモリに書
き込む動作と、FIFOメモリ内に記憶された時間的に
最古のディジタルデータを読み捨てる動作とを並行して
且つ同一周期で行なっていることになり、その結果、F
IFOメモリ内には、常に時間的に新しい所定数のディ
ジタルデータが残されていることになる。
出信号による読出しを停止することにより、FIFOメ
モリ内には、トリガ発生時点以前の所定数のディジタル
データを記憶した状態でトリガ発生時点以後のディジタ
ルデータの書込みが行なわれ、トリガ信号が発生した後
に、第1の読出信号に代わる第2の読出信号がFIFO
メモリに入力されると、FIFOメモリに記憶されてい
るディジタルデータのうち、トリガ発生時点より所定数
前に記憶されたディジタルデータから順番に読み出さ
れ、このデータに基づいて波形表示される。
明する。図1は、一実施例の波形観測装置30の構成を
示している。
路31は、後述する制御装置40から出力されるサンプ
リング開始要求信号を受けると、所定周期(例えば25
nS)のサンプリング信号の出力を、サンプリング停止
要求信号を受けるまで出力する。
号をサンプリング信号が立ち上がる毎にサンプリングし
てディジタルデータに変換し、FIFOメモリ33へ出
力する。
入力ポート33a、出力ポート33b、書込クロック端
子33c、読出クロック端子33dおよびフラグ端子3
3eを有し、書込クロック端子33cへ入力される信号
が立ち下がる毎に入力ポートに入力されているデータを
内部の書込ポインタ値が示す領域に記憶して書込ポイン
タ値を1つ更新し、また、読出クロック端子33dへ入
力される信号が立ち下がる毎に内部の読出ポインタ値が
示す領域に記憶されているデータを出力ポート33bか
ら出力して読出ポインタ値を1つずつ更新するように構
成された先入れ先出し方式のメモリであり、ここでは、
内部のデータ記憶領域数、即ち、書込ポインタ値および
読出ポインタ値の最大値が512とする。
ンタ値が読出ポインタ値を追い越すことができないよう
に内部で規制されており、書込ポインタ値が読出ポイン
タ値に追いつくと、フラグ端子33eが例えばH(ハ
イ)レベルに立ち上がる。このフラグ端子の立ち上がり
出力は、サンプリング停止要求信号としてサンプリング
信号発生回路31および制御装置40へ出力されてい
る。
3cにはサンプリング信号が入力されており、入力ポー
ト33aにはA/D変換器32から出力されるディジタ
ルデータが入力されている。したがって、A/D変換器
32から出力されるディジタルデータは、サンプリング
信号の立ち下がりに同期してFIFOメモリ33に順番
に記憶される。
のトリガ許可回路を構成するプリセット型のカウンタで
あり、サンプリング信号発生回路31から出力されるサ
ンプリング信号の出力回数、即ち、サンプリング開始時
からFIFOメモリ33に記憶されたディジタルデータ
の数を計数し、その計数値が、予め設定されたプリポイ
ント値(例えば100)になったときに例えばHレベル
のトリガ許可信号を出力する。このトリガ許可信号は、
サンプリング開始時から、トリガ発生前の表示波形の基
になる所定数(プリポイント値)のデータがFIFOメ
モリ33に記憶されるまでの間、後述するトリガ発生回
路35のトリガ発生を規制して、トリガ発生以前の表示
波形のデータの数が不足しないようするための信号であ
る。なお、このプリポイント値は制御装置40によって
プリセットされる。
時からトリガ許可信号を受けるまでの間は、入力される
被観測信号のレベルがトリガレベルをよぎってもこれを
無視し、トリガ許可信号を受けた以後に、被観測信号の
レベルがトリガレベルをよぎると、例えばHレベルのト
リガ信号を発生する。
タ34からトリガ許可信号が出力されてからトリガ発生
回路35からトリガ信号が発生するまでの間、即ち、F
IFOメモリ33に所定数(プリポイント値)以上のデ
ータが記憶済みで且つトリガ信号が未発生の間、サンプ
リング信号と同一周期の第1の読出信号を、スイッチ3
8を介してFIFOメモリ33の読出クロック端子33
dに入力する。スイッチ38は、制御装置40によって
切り換え制御される。
で構成されており、操作部41の操作によって操作者が
希望する値に入力指定されるプリホイント値をプリポイ
ントカウンタ34にセットし、同様に入力指定されるト
リガレベルをトリガ発生回路35にセットし、所定のタ
イミングにサンプリング開始要求信号をサンプリング信
号発生回路31へ出力し、そのサンプリング開始要求信
号の出力後にFIFOメモリ33のフラグ端子33eの
出力(サンプリング停止要求信号)がHレベルになる
と、スイッチ38を擬似読出回路36側から制御装置4
0側に切り換えて、FIFOメモリ33の読出クロック
端子33dに第2の読出信号を、表示すべき波形のデー
タ数分連続して出力する。そして、この第2の読出信号
によって読み出したディジタルデータを振幅データに変
換して、表示器42に波形として出力する。
方向に1ポイントずつずらしながら、制御装置40から
出力される振幅データに対応する高さ位置にドットを表
示して、ディジタルデータに対応する波形を表示する。
タイミングチャートに基づいて説明する。なお、予めF
IFOメモリ33の内部の書込みポインタ値と読出ポイ
ンタ値とは同一値(例えば初期値1)になっており、ス
イッチ38は擬似読出回路36側に接続されているもの
とする。
れている状態で、制御装置40からサンプリング開始要
求信号が図2の(b)のようにt1時に入力されると、
サンプリング信号発生回路31からは、図2の(c)に
示すように周期が25nS(周波数40MHz)のサン
プリング信号が出力される。
2およびFIFOメモリ33の書込クロック端子33c
に入力されるため、FIFOメモリ33の入力ポート3
3aには、このサンプリング信号の周期で被観測信号を
サンプリングして得たディジタルデータD(1)、D
(2)、D(3)……が、図2の(d)に示すように順
次入力され、サンプリング信号が立ち下がる毎に内部に
記憶されていく。なお、図2ではディジタルデータD
(1)、D(2)、……、D(N+412)を単に1、
2、……、N+412と数字のみで示している。
数がプリポイント値(100)に達する、即ち、FIF
Oメモリ33に100個のディジタルデータD(1)〜
D(100)が記憶されると、プリプイントカウンタ3
4から図2の(e)のように、Hレベルのトリガ許可信
号が出力される。
36は、図2の(f)に示すように、FIFOメモリ3
3の読出クロック端子33dに、サンプリング信号と同
一周期の第1の読出信号を入力する。
2の(g)に示すように、D(1)から順番にディジタ
ルデータが読み出される。以後、書込みポインタ値と読
出ポインタ値の差がプリポイント値分(100)に一致
した状態を維持したままで、FIFOメモリ33に対す
るディジタルデータの書込みと読出しとが並行して行な
われる。この第1の読出信号によって読み出されるディ
ジタルデータは表示対象外の無効なデータであるため、
制御装置40はこのディジタルデータを受け付けない。
ータD(N)がFIFOメモリ33に書き込まれた直後
のt3時に、被観測信号が、予め設定されているトリガ
レベルに達すると、トリガ発生回路35からは、図2の
(h)に示すように、Hレベルに立ち上がるトリガ信号
が出力される。
は、FIFOメモリ33に対する第1の読出信号の出力
を停止する。
に示すように、FIFOメモリ33に対してディジタル
データD(N+1)、D(N+2)、……の書込みだけ
が行なわれる。
00)個のディジタルデータがFIFOメモリ33に記
憶されて、FIFOメモリ33内の書込みポインタ値が
FIFOメモリ33内のアドレスを一巡して読出ポイン
タ値に追いついたt4時には、図2の(i)のように、
FIFOメモリ33のフラグ端子33eの出力(サンプ
リング停止要求信号)がLレベルからHレベルに変化す
る。
は、サンプリング信号の出力を次のサンプリング開始要
求信号を受けるまで停止する。
3eの出力のHレベルへの変化を検出した制御装置40
は、図2の(j)に示すように、第2の読出信号をFI
FOメモリ33の読出クロック端子33dに512回連
続して入力する。
2の(g)のように、トリガ発生時点よりプリポイント
値分(100)だけ前に記憶されたディジタルデータD
(N−99)から、D(N−98)、……、D(N−
1)、D(N)、D(N+1)、……、D(N+41
2)までの512個の連続したディジタルデータが順番
に読み出され、それぞれ振幅データに変換されて表示器
42に出力される。
の(a)の被観測信号のうち、ディジタルデータD(N
−99)がサンプリングされたときからディジタルデー
タD(N+412)がサンプリングされるまでの範囲P
が波形表示される。
トリガ信号が発生するまでは、FIFOメモリ33に対
するディジタルデータの書込みと読出しとを並行して行
なうことにより、書込みポインタ値と読出ポインタ値と
の差をプリポイント値に常に一致させた状態を維持し、
トリガ発生後に正規の読出信号を与えて、トリガ発生時
点よりプリポイント値分前のデータから読出しができる
ようにしているため、アドレス演算をすることなく、す
ぐに表示すべき波形の1画面分のデータの読出しが行な
える。
より、アドレスカウンタ、ポストポイントカウンタ、書
込信号発生回路、アドレス記憶器が不要となり、メモリ
周辺のハードウエア構成が非常に簡単になり、しかも、
A/D変換器32からのデータとサンプリング信号との
間のタイミングさえ合わせておけば、ディジタルデータ
の書込みを確実に行なえるので、前記のように周期が2
5nSの高速サンプリングにも容易に対応することがで
きる。
ラグ端子33eの出力を利用して、FIFOメモリ33
に対するディジタルデータの読出しを開始するようにし
ていたが、制御装置40の読出信号の出力を、図2の
(j′)のようにトリガ発生時(t3時)直後に開始し
てもよい。このようにすれば、トリガ発生時点後のディ
ジタルデータの書込みとトリガ発生時点以前に記憶され
たデータの読出しとを並行して行なうことができ、次の
一画面分のデータの取込みをさらに効率的に行なうこと
ができる。
観測信号のレベルがトリガレベルをよぎるタイミングに
トリガ信号を発生するように構成されていたが、被観測
信号と別の信号(例えば、内部で発生した周期的な信号
や外部から入力する信号あるいは手動操作で単発的に入
力した信号)から抽出したトリガ信号を出力するように
ようにしてもよい。この場合でも、トリガ信号の出力タ
イミングは、サンプリング信号が所定数以上出力された
以後に規制する。
タルデータの書込みと読出しが可能なFIFOメモリを
用いたが、FIFOメモリの容量は、一画面に表示する
波形のデータ数以上あればよい。
の書込みポインタ値が読出ポインタ値に追いついたこと
を示すフラグ端子の出力によって、サンプリング信号の
発生を停止するようにしていたが、これは本発明を限定
するものではない。
の代わりに、書込みポインタ値がメモリを一巡して読出
ポインタ値に追いついた以後のデータの書込みを受け付
けないFIFOメモリを使用することもできる。このよ
うなFIFOメモリを用いた場合には、書込みポインタ
値が読出ポインタ値に追いついた時点でサンプリング信
号の発生を停止させる必要がないので、例えば、波形と
して表示するための有効なデータをこのFIFOメモリ
から読み出す前の任意のタイミングに制御装置等によっ
てサンプリング信号の発生を停止するように制御すれば
よい。
から出力される第1の読出信号と制御装置40から出力
される第2の読出信号とを、スイッチ38を介してFI
FOメモリ33の読出クロック端子に入力していたが、
第1の読出信号と第2の読出信号は同時に発生しないの
で、スイッチ38を用いずに、第1の読出信号と第2の
読出信号をオア回路等を介してFIFOメモリの読出ク
ロック端子に入力するようにしてもよい。
装置は、被観測信号をサンプリング信号に同期してディ
ジタルデータに変換してFIFOメモリの入力ポートに
出力するとともに、サンプリング信号を書込クロック端
子に入力することによってディジタルデータをFIFO
メモリ内に順番に記憶して、その記憶したデータ数が所
定値になってからトリガ信号が発生するまでの間、FI
FOメモリに対してサンプリング信号と同一周期の第1
の読出信号による読出しを行ない、トリガ発生時点より
所定数前のディジタルデータからの読出しが第2の読出
信号の入力だけですぐに開始できる状態を維持しつつ、
ディジタルデータの書込みを行なっている。
ディジタルデータの記憶アドレスを指定するためのカウ
ンタ、トリガ発生後の書込みデータの数を計数するため
のカウンタ、アドレス記憶器等が不要となり、メモリ周
辺のハードウエア構成が格段に簡単になり、しかも、サ
ンプリングの1周期内において、FIFOメモリの入力
ポートに入力されるディジタルデータとサンプリング信
号とのタイミングだけ合わせておけば確実にディジタル
データの書込みが行なえるので、高速サンプリングに容
易に対応できる。
出開始アドレスの演算処理を全くすることなく、トリガ
発生時点の後であれば、トリガ発生時点より所定数前の
ディジタルデータからの読出しがすぐに行なえるので、
次の一画面分のデータの取込みがすぐに開始でき、被観
測信号の変動を見過ごす確率が少なくなる。
ャート
Claims (1)
- 【請求項1】所定周期のサンプリング信号を出力するサ
ンプリング信号発生回路(31)と、 入力される被観測信号を前記サンプリング信号の周期で
サンプリングするとともにディジタルデータに変換する
A/D変換器(32)と、 独立した入力ポート、出力ポート、書込クロック端子お
よび読出クロック端子を有し、前記A/D変換器から前
記入力ポートを介して入力されるディジタルデータを、
前記書込クロック端子に前記サンプリング信号が入力さ
れる毎に順番に記憶し、該記憶したディジタルデータを
前記読出クロック端子に読出信号が入力される毎にその
記憶した順に前記出力ポートから一つずつ出力するFI
FOメモリ(33)と、 前記サンプリング信号発生回路から前記サンプリング信
号が所定数出力されたときトリガ許可信号を出力するト
リガ許可回路(34)と、 前記トリガ許可回路から前記トリガ許可信号が出力され
た以後にトリガ信号を発生するトリガ発生回路(35)
と、 前記トリガ許可信号が出力されてから前記トリガ信号が
発生するまでの間、前記サンプリング信号と同一周期の
第1の読出信号を前記FIFOメモリの前記読出クロッ
ク端子に入力する擬似読出回路(36)と、 前記トリガ信号が発生した以後に前記第1の読出信号に
代わって第2の読出信号を前記FIFOメモリの前記読
出クロック端子に入力し、該FIFOメモリに記憶され
ているディジタルデータを前記出力ポートから読み出す
読出手段(40)と、 前記読出手段によって読み出されるディジタルデータを
基に、波形表示する表示手段(40、42)とを備えた
波形観測装置。
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