JP3207952B2 - Digital oscilloscope - Google Patents

Digital oscilloscope

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JP3207952B2
JP3207952B2 JP33740992A JP33740992A JP3207952B2 JP 3207952 B2 JP3207952 B2 JP 3207952B2 JP 33740992 A JP33740992 A JP 33740992A JP 33740992 A JP33740992 A JP 33740992A JP 3207952 B2 JP3207952 B2 JP 3207952B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、サンプリングオシロス
コープにおける自動設定機能の改善に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in an automatic setting function in a sampling oscilloscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のオシロスコープの自動設定機能
(いわゆるオートセットアップ機能)は、入力信号のピ
ーク値を測定するピークホールド回路と、入力部から分
岐したトリガ信号のレベルサーチと周波数カウンタとに
よって構成されている。この様な構成においては、ピー
クホールド回路によって入力信号の最大値、最小値を求
めて、電圧軸(縦軸)の1目盛りごとの単位を定め、ま
た、周波数カウンタにより入力信号の周波数を求めるこ
とで時間軸(横軸)の1目盛りごとの単位を定め、さら
に、トリガのレベルサーチにより、入力信号に対する適
切なトリガレベルを各々求めている。これらの動作は、
CPUの制御により自動的に行われる。この時の周波数
の求め方としては、カウンタに与える周波数を切り換え
て、入力した信号を繰り返し測定するあるいは、複数カ
ウンタを用意しておき切り換えて入力信号を繰り返し測
定し、ピーク値が得られるまでおこなうといった方法が
採用されている。しかし、高周波測定に用いられるサン
プリングオシロスコープの場合、入力帯域が数GHz以
上であるため、この自動設定のためにピークホールド回
路に入力信号を分岐すると帯域が落ちることになので、
ピークホールド回路を付加することが困難となってい
る。併せて、入力信号を分岐して周波数カウンタに入力
することは入力帯域が低くなる結果を招く。また、事実
上、数GHzの周波数をカウントするカウンタを製作す
る事は非常に困難である。更に、トリガ部は外部トリガ
で別信号(同期信号)を入力するような構成となってい
るため、時間軸の設定値を求めることが問題となってく
る。というのも、周波数カウンタでトリガ信号を単純に
周波数をカウントしてもトリガが別信号であれば、最適
の時間軸設定値を求めることが困難である。
2. Description of the Related Art A conventional oscilloscope automatic setting function (so-called auto setup function) comprises a peak hold circuit for measuring a peak value of an input signal, a level search of a trigger signal branched from an input section, and a frequency counter. ing. In such a configuration, the maximum value and the minimum value of the input signal are obtained by the peak hold circuit, the unit for each scale of the voltage axis (vertical axis) is determined, and the frequency of the input signal is obtained by the frequency counter. , A unit for each scale on the time axis (horizontal axis) is determined, and an appropriate trigger level for the input signal is obtained by a trigger level search. These actions are:
It is performed automatically under the control of the CPU. At this time, the frequency is obtained by switching the frequency given to the counter and repeatedly measuring the input signal, or preparing a plurality of counters and switching and repeatedly measuring the input signal until the peak value is obtained. Such a method is adopted. However, in the case of a sampling oscilloscope used for high frequency measurement, since the input band is several GHz or more, if the input signal is branched to the peak hold circuit for this automatic setting, the band will drop.
It is difficult to add a peak hold circuit. At the same time, splitting the input signal and inputting it to the frequency counter results in a lower input band. In addition, it is very difficult to manufacture a counter that counts a frequency of several GHz. Furthermore, since the trigger section is configured to input another signal (synchronous signal) by an external trigger, obtaining a set value on the time axis poses a problem. This is because, even if the frequency of the trigger signal is simply counted by the frequency counter, if the trigger is a different signal, it is difficult to obtain an optimum time axis set value.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このため、高周波測定
に用いられるサンプリングオシロスコープでは、従来か
らの構成では、自動設定機能を動作することが困難であ
るという問題がある。本発明はこの課題を解決し、高周
波測定に用いられるサンプリングオシロスコープにおい
て入力信号が高周波である場合にも自動設定が行えるデ
ジタルオシロスコープを実現することを目的とする。
Therefore, the sampling oscilloscope used for high frequency measurement has a problem that it is difficult to operate the automatic setting function with the conventional configuration. An object of the present invention is to solve this problem and to realize a digital oscilloscope that can automatically set even when an input signal has a high frequency in a sampling oscilloscope used for high frequency measurement.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力端子から
入力した信号をシーケンシャルサンプリングによりサン
プリングするサンプルホールド回路と、全体の動作の制
御及び値の設定を行うCPUと、前記サンプルホールド
回路からの信号をアナログ/デジタル変換するアナログ
/デジタル変換器と、前記アナログ/デジタル変換器か
らのデジタルデータを入力して格納し、表示系へ出力す
るメモリと、前記CPUからの出力をデジタル/アナロ
グ変換するデジタル/アナログ変換器と、前記デジタル
/アナログ変換器からの出力と前記サンプルホールド回
路からの出力を比較するコンパレータと、前記コンパレ
ータからの出力の時間幅を計測し、その計測結果を前記
CPUに出力するカウンタと、前記アナログ/デジタル
変換器からのデジタルデータを演算し、デジタル的にピ
ーク値を求めるデジタル・ピーク・ホールド回路とを設
け、自動設定のできることを特徴とするデジタルオシロ
スコープである。
According to the present invention, there is provided a sample and hold circuit for sampling a signal input from an input terminal by sequential sampling, a CPU for controlling the overall operation and setting a value, and An analog / digital converter for converting a signal from analog to digital, and the analog / digital converter
These digital data are input and stored, and output to the display system.
A memory that includes a digital / analog converter for digital / analog conversion on the output from the CPU, a comparator for comparing the output from the output and the sample hold circuit from the digital / analog converter, the output from the comparator of the time width is measured, a counter for outputting the measurement result to the CPU, calculates the digital data from the analog / digital converter, digitally provided a digital peak-hold circuit for obtaining the peak value, This is a digital oscilloscope that can be automatically set.

【0005】[0005]

【作用】シーケンシャルサンプリングによりサンプル
し、測定した結果を用いて、自動設定するから、無理な
カウンタ動作をすることなしに、高速に時間軸等の自動
設定を行なうことが可能となる。
Since sampling is performed by sequential sampling and the result is automatically set using the measurement result, it is possible to automatically set the time axis and the like at a high speed without performing an excessive counter operation.

【0006】[0006]

【実施例】図1に本発明の基本的構成図を示す。図にお
いて、1は入力端子で測定対象たるアナログの入力信号
を入力する。2はサンプルホールド回路で、入力端子か
ら入力した信号をサンプリングする。3はアナログ/デ
ジタル変換器(以下「ADC」と呼ぶ)で、サンプルホ
ールド回路2からの信号をアナログ/デジタル変換す
る。4はメモリで、ADC3からのデジタルデータを格
納し、表示系に出力する。5はコンパレータで、ADC
3からの出力とサンプルホールド回路2からの出力の電
圧値を比較し、その結果を出力する。6はカウンタで、
コンパレータ5の出力信号の時間幅を計測し、その計測
結果をCPU9に出力する。7はデジタル/アナログ変
換器で、CPU9からの出力をデジタル/アナログ変換
する。8はデジタルピークホールド回路で、ADC3か
らのデジタルデータを演算し、デジタル的にピーク値を
求める。9はCPUで、全体の動作の制御及び値の設定
を行う。
FIG. 1 shows a basic configuration diagram of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an input terminal for inputting an analog input signal to be measured. Reference numeral 2 denotes a sample and hold circuit which samples a signal input from an input terminal. Reference numeral 3 denotes an analog / digital converter (hereinafter, referred to as “ADC”), which performs analog / digital conversion of a signal from the sample hold circuit 2. A memory 4 stores digital data from the ADC 3 and outputs the digital data to a display system. 5 is a comparator, ADC
3 and the output of the sample-and-hold circuit 2 are compared with each other, and the result is output. 6 is a counter,
The time width of the output signal of the comparator 5 is measured, and the measurement result is output to the CPU 9. Reference numeral 7 denotes a digital / analog converter which performs digital / analog conversion on the output from the CPU 9. Reference numeral 8 denotes a digital peak hold circuit that calculates digital data from the ADC 3 and digitally obtains a peak value. A CPU 9 controls the entire operation and sets values.

【0007】このような構成の動作を図2に示すタイム
チャートを用いて説明する。aは入力信号を示し、bは
サンプルホールド回路5の出力信号を示し、cはコンパ
レータ5の出力である。シーケンシャルサンプリングに
よると、入力信号aはでサンプルホールド回路2によ
り、bに示すように時間軸方向にのばされた信号とな
り、これがADC3に出力される。なお、シーケンシャ
ルサンプリングとは、サンプリングオシロにおいて、通
常行われているサンプリング方法としての一つである。
具体的には、1回出力されたトリガ信号に対して、1個
のデータを採取し、このデータを採取する時間をトリガ
信号が発っせられた時間から微小時間ずらしてゆくこと
で、波形を等価的に再生するものである。従って、トリ
ガ信号が発生する周期すなわちサンプリング周波数と上
記にて説明したずらし時間によって数GHzを越える入
力信号であっても、サンプルホールド回路2により、b
に示す時間軸方向に拡大された信号となる。
The operation of such a configuration will be described with reference to a time chart shown in FIG. a indicates an input signal, b indicates an output signal of the sample-and-hold circuit 5, and c indicates an output of the comparator 5. According to the sequential sampling, the input signal a becomes a signal extended in the time axis direction by the sample-and-hold circuit 2 as shown in b, and this is output to the ADC 3. Note that the sequential sampling is one of the sampling methods usually performed in a sampling oscilloscope.
Specifically, one waveform is collected for one trigger signal that is output once, and the time at which this data is collected is shifted from the time at which the trigger signal is generated by a small amount of time. It is equivalently reproduced. Therefore, even if the input signal exceeds several GHz due to the cycle in which the trigger signal is generated, that is, the sampling frequency and the shift time described above, the sample-and-hold circuit 2 sets
Is a signal enlarged in the time axis direction.

【0008】デジタルピークホールド回路8によってこ
のアクイジション間にデジタルデータのPEAK値α、
βが測定され、その結果からCPU9はレベルAをDA
C7に設定する。ここで、アクイジション間とは、サン
プリングデータ(入力信号をサンプリングしたもの)の
データ数が予定サンプリング数になるまでの期間をい
う。例えば、画面表示に十分な数と判断した期間をい
う。
A digital peak hold circuit 8 sets a PEAK value α of digital data between the acquisitions.
β was measured, and the CPU 9 determined the level A as DA
Set to C7. Here, between acquisitions refers to a period until the number of data of sampling data (sampled input signal) reaches a predetermined sampling number. For example, it refers to a period in which the number is determined to be sufficient for screen display.

【0009】コンパレータ5の出力であるcは、デジタ
ルピークホールド回路8からの信号と電圧レベルAを比
較した結果である。デジタルピークホールド回路8から
の信号が電圧レベルAよりも大きい場合にはHレベルの
信号を出力し、逆の場合にはLレベルの信号を出力す
る。サンプルホールド回路2の出力は前述のように入力
信号は時間的に遅くなっている。従って、高周波用の高
価なコンパレータを用いることなしに入力信号が高速な
場合であっても、正確な動作で信号cを出力できる。例
えば、ずらし時間を上述のサンプリング周期を1/2に
した場合のサンプルホールド回路2の出力をb’とする
とコンパレータ5の出力はc’に示すとなるのでカウン
タ数は2倍となることが図2よっても理解に示される。
The output c of the comparator 5 is the result of comparing the signal from the digital peak hold circuit 8 with the voltage level A. When the signal from the digital peak hold circuit 8 is higher than the voltage level A, an H level signal is output, and when the signal is opposite, an L level signal is output. As described above, the input signal of the output of the sample and hold circuit 2 is delayed in time. Therefore, even if the input signal is high-speed without using an expensive high-frequency comparator, the signal c can be output with an accurate operation. For example, assuming that the output of the sample and hold circuit 2 is b 'when the shift time is set to 1/2 the sampling period, the output of the comparator 5 is indicated by c', so that the number of counters is doubled. 2 is also shown in the understanding.

【0010】周波数は、カウンタ6によって得られたカ
ウント結果と、サンプリングトリガ用信号と表示の時間
軸との関係から入力信号の周波数を計算することができ
る。ここで念のため、自動設定とは最初に電源を立ち上
げた状態での表示における時間軸等の設定のことをいう
のではなく、信号を入力した状態で本発明に示すような
自動設定の機能を働かせることにより、その入力信号を
測定するにあたっての最適時間軸等を設定することをい
う。
The frequency of the input signal can be calculated from the count result obtained by the counter 6 and the relationship between the sampling trigger signal and the display time axis. Here, just in case, the automatic setting does not refer to the setting of the time axis or the like in the display when the power is first turned on, but the automatic setting as shown in the present invention in the state where the signal is input. Activating the function means setting the optimal time axis for measuring the input signal.

【0011】上記のサンプリングの間隔は表示画面の時
間軸によって決定されるので、通常のカウンタのゲート
時間を変化させて、入力信号の周波数を求めて行く方式
と比較し、直接的に(一端演算し直すことなしに)最適
時間軸設定を行うことができる。このような、本発明に
示す方式に基づき時間軸が設定され、αとβの値から電
圧軸が設定される。このため高速に自動設定が可能とな
る。
Since the above-mentioned sampling interval is determined by the time axis of the display screen, it is compared with a system in which the gate time of a normal counter is changed to obtain the frequency of the input signal, and directly (calculated once). Optimal time axis settings can be made (without re-doing). The time axis is set based on such a method shown in the present invention, and the voltage axis is set from the values of α and β. Therefore, automatic setting can be performed at high speed.

【0012】また、デジタルピークホールド回路8によ
るPEAK値と、カウンタ6によるカウンタ数はアクイ
ジション毎に更新されるので、その表示画面に対し高速
に最適な電圧軸と時間軸を自動設定することが可能とな
る。さらに、このサンプリング方式については、サンプ
リング後の信号をカウントするためエリアジングによる
カウントミスが発生する場合ある。この場合に対して
は、アクイジション時間をCPUで計測することによっ
て、エリアジングの確認を行い、カウント値が有効か否
かの判断を行っている。
Further, since the PEAK value by the digital peak hold circuit 8 and the number of counters by the counter 6 are updated every acquisition, the optimal voltage axis and time axis can be automatically set at high speed on the display screen. Becomes Furthermore, this sampling method uses aliasing to count the signal after sampling.
Count errors may occur. In this case, the acquisition time is measured by the CPU to confirm the aliasing and determine whether or not the count value is valid.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果があるシーケンシャル
サンプリングによりサンプルし、測定した結果を用い
て、自動設定することにより、入力信号が高速な場合で
あっても、高速なカウンタ等を用意することなく、表示
画面に対し適格にかつ人間の思考に即した形で自動設定
を行うことが可能となる。
As is apparent from the above description,
According to the present invention, the following effects can be obtained . sequential
Sample by sampling and use the measured result
By automatically setting, even if the input signal is high-speed, it is possible to automatically set the display screen appropriately and in accordance with human thinking without preparing a high-speed counter. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の基本的構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of the present invention.

【図2】本発明の動作を示すタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart showing the operation of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2 サンプルホールド回路 3 ADC 4 メモリ 5 コンパレータ 6 カウンタ 7 DAC 8 デジタルピークホールド回路 9 CPU 1 input terminal 2 sample and hold circuit 3 ADC 4 memory 5 comparator 6 counter 7 DAC 8 digital peak hold circuit 9 CPU

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力端子から入力した信号をシーケンシャ
ルサンプリングによりサンプリングするサンプルホール
ド回路と、 全体の動作の制御及び値の設定を行うCPUと、 前記サンプルホールド回路からの信号をアナログ/デジ
タル変換するアナログ/デジタル変換器と、前記アナログ/デジタル変換器からのデジタルデータを
入力して格納し、表示系へ出力するメモリと、 前記CPUからの出力をデジタル/アナログ変換するデ
ジタル/アナログ変換器と、 前記デジタル/アナログ変換器からの出力と前記サンプ
ルホールド回路からの出力を比較するコンパレータと、 前記コンパレータからの出力の時間幅を計測し、その計
測結果を前記CPUに出力するカウンタと、 前記アナログ/デジタル変換器からのデジタルデータを
演算し、デジタル的にピーク値を求めるデジタル・ピー
ク・ホールド回路とを設け、自動設定のできることを特
徴とするデジタルオシロスコープ。
1. A sample and hold circuit for sampling a signal input from an input terminal by sequential sampling, a CPU for controlling the overall operation and setting a value, and an analog for converting a signal from the sample and hold circuit into an analog / digital signal / Digital converter and digital data from the analog / digital converter.
Input and stored, the memory for output to the display system, and a digital / analog converter for digital / analog conversion on the output from the CPU, an output from the digital / analog converter the sump <br/> Ruhorudo circuit a comparator for comparing the output from the time width of the output from the comparator measures, calculates a counter for outputting the measurement result to the CPU, and the digital data from the analog / digital converter, digitally A digital oscilloscope which is provided with a digital peak hold circuit for obtaining a peak value and can be automatically set.
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ディジタルオシロスコープ入門、古市善教、オーム社、23頁、1990年7月30日

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