JP3396106B2 - オシロスコープ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オシロスコープ本体お
よび組合せて使用するプローブを改良したオシロスコー
プに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のオシロスコープは、周知のよう
に、オシロスコープ本体に、ＬＣＤ、ＣＲＴ等表示部の
垂直軸への信号を入力するためのコネクタを備えてお
り、このコネクタにケーブルを接続して信号を入力する
こともあるが、一般的には、この信号入力コネクタにプ
ローブを接続して信号を入力している。このプローブ
は、その入力端子を観測したい回路に接触させ、信号を
取り込んで使用するが、接触させる回路に与える影響を
極力少なくし、かつ、オシロスコープ本体に取り込んだ
信号波形を忠実に伝送しなければならない。そのため、
プローブは高入力インピーダンスで、しかも入力容量が
小さい必要があり、プローブからオシロスコープ本体ま
でのケーブル長が長い場合、ケーブル自身が持つ分布静
電容量等により、測定可能な周波数帯域の制約ができ、
信号の遅延が大きなものとなるため、ケーブル長に制約
が出てくる。

【０００３】図５は、一般的なプローブの概略構造と等
価回路を示す図である。プローブ５０は、先端部５１、
ケーブル部５２、コネクタ部５３で構成されており、先
端部５１は、信号波形を観測したい回路に接触させる例
えば鉤状の接触子５４に、並列接続とした高入力インピ
ーダンスとするための高抵抗値の抵抗と周波数補正のた
めの可変コンデンサとが接続され、使用者による影響を
無くすためにシールドされたケースに収納されている。
ケーブル部５２は、測定可能な周波数帯域を極力高める
ため、低分布静電容量のケーブルを使用するとともに実
用上差し支え無い長さとし、同様に、コネクタ部５３も
高周波損失の少ないコネクタを使用している。

【０００４】図６は、従来のオシロスコープおよびその
使用状態を説明する図である。図６に示した従来のオシ
ロスコープは、オシロスコープ本体６１に操作部６２、
ＣＲＴ等表示部６３、４個の信号入力コネクタ６４ａ〜
ｄを備えている。（信号入力コネクタは、オシロスコー
プの用途に応じて１個以上を備えている。） ４個の信号入力コネクタ６４ａ〜ｄには、４本のプロー
ブ６５ａ〜ｄを接続することができ、図６に示すよう
に、例えば回路基板６６のＡ点〜Ｄ点の４ヵ所に４本の
プローブ６５ａ〜ｄを接触させ、回路基板６６のＡ点〜
Ｄ点の信号波形を表示部６３で観測することができる。
しかし、回路基板６６のＥ点の信号波形を観測する場合
は、手段として、例えば回路基板６６のＤ点に接触さ
せているプローブ６５ｄをはずし、回路基板６６のＥ点
に接触させ信号波形を観測するか、あるいは手段とし
て、回路基板６６のＥ点にプローブ６５ｅを接触させて
おき、例えば信号入力コネクタ６４ｄに接続させてある
プローブ６５ｄをはずし、プローブ６５ｅを接続して信
号波形を観測することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術によるオシロ
スコープにおいては、下記の問題点がある。 １．プローブのケーブル部の長さによる使用範囲の制限
があり、信号波形を観測したい被測定物の近くにオシロ
スコープ本体を設置しなければならない。 ２．プローブのケーブルが邪魔になり、観測の妨げとな
ることがある。 ３．オシロスコープが備える信号入力コネクタの数（入
力チャンネル数）を超える個所の信号波形の観測を行な
う場合、オシロスコープ本体の信号入力コネクタに接続
されているプローブを接続しなおすか、接触されている
プローブを他の観測個所に接触しなおす必要がある。 ４．収納の際は、オシロスコープ本体の信号入力コネク
タに接続されているプローブの接続を外し、保管しなけ
ればならない。 本発明は、前記問題点を解決し、オシロスコープ本体と
プローブとが、コネクタによる構造的な接続を使用せず
に接続し、さらに、複数のプローブの中の、観測に必要
なプローブを選択できるようにしたオシロスコープを提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のオシロスコープは、観測したい信号を取り
込むプローブと、操作部と表示部とを備えたオシロスコ
ープ本体とを有し、前記プローブと前記オシロスコープ
本体とを組合せて信号の観測に使用するオシロスコープ
において、取り込んだ信号の波形表示に関する信号波形
データを送信する送信手段と、波形表示に関する操作、
制御等の測定条件等のデータを受信する受信手段とを備
えた少なくとも１個の前記プローブと、波形表示に関す
る操作、制御等の測定条件等のデータを送信する送信手
段と、取り込んだ信号の波形表示に関する信号波形デー
タを受信する受信手段とを備えた前記オシロスコープ本
体とを有し、少なくとも１個の前記プローブと前記オシ
ロスコープ本体とを電波、光、超音波等によるワイヤレ
ス伝送手段で接続するものである。

【０００７】また、本発明のオシロスコープは、送信手
段と受信手段とを備えたプローブが、該プローブに指定
された番号あるいは記号データを検出する検出手段を備
え、オシロスコープ本体から送信された測定条件等のデ
ータ内の指定された番号あるいは記号データを検出した
場合のみ、オシロスコープ本体とのデータの送受信を行
なうものである。また、本発明のオシロスコープは、送
信手段と受信手段とを備えたオシロスコープ本体が、複
数のプローブの指定された異なる番号あるいは記号を設
定する設定手段を備え、前記送信手段から送信する測定
条件等のデータ内に前記プローブを指定する番号あるい
は記号データを含ませて送信し、指定した前記プローブ
とのみデータの送受信を行なうものである。

【０００８】また、本発明のオシロスコープは、送信手
段と受信手段とを備えたプローブが、取り込んだ信号を
増幅する増幅器と、増幅した信号をディジタル信号に変
換するＡＤ変換器とを備え、変換されたディジタル信号
を信号波形データとして前記送信手段からオシロスコー
プ本体へ送信するものである。また、本発明のオシロス
コープは、送信手段と受信手段とを備えたプローブが、
前記受信手段で受信した測定条件等のデータ内のトリガ
レベル情報をアナログ信号に変換するＤＡ変換器と、変
換されたアナログ信号および取り込んだ信号が増幅器で
増幅された信号を比較する比較器とを備え、比較により
トリガ点を決定したトリガ点情報をトリガ位置情報ビッ
トとして信号波形データに付加して前記送信手段からオ
シロスコープ本体へ送信するものである。

【０００９】また、本発明のオシロスコープは、送信手
段と受信手段とを備えたプローブが、変換されたアナロ
グ信号および取り込んだ信号が増幅された信号を比較器
で比較し出力したトリガ位置情報ビットを切換えるスイ
ッチを備え、該スイッチを前記受信手段で受信した測定
条件等のデータ内の制御信号で制御して前記トリガ位置
情報ビットを複数のプローブに伝送することにより、複
数のプローブの同期を一致させるようにしたものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明のオシロスコープは、観測したい信号を
取り込むプローブと、操作部と表示部とを備えたオシロ
スコープ本体とを有し、前記プローブと前記オシロスコ
ープ本体とを組合せて信号の観測に使用するオシロスコ
ープであって、少なくとも１個の前記プローブが備え
た、送信手段は取り込んだ信号の波形表示に関する信号
波形データを送信し、受信手段は波形表示に関する操
作、制御等の測定条件等のデータを受信し、前記オシロ
スコープ本体が備えた、送信手段は波形表示に関する操
作、制御等の測定条件等のデータを送信し、受信手段は
取り込んだ信号の波形表示に関する信号波形データを受
信し、少なくとも１個の前記プローブと前記オシロスコ
ープ本体とがワイヤレス伝送手段で接続される。

【００１１】

【実施例】まず、図１に示す本発明によるオシロスコー
プの基本的回路ブロック図を使用して、本発明によるオ
シロスコープの基本的な説明をする。図１において、本
発明によるオシロスコープは、オシロスコープ本体１と
少なくとも１個のプローブ６とを組合せて使用するもの
である。操作部２とＣＲＴ等表示部３を備えるオシロス
コープ本体１に送信部４と受信部５とを設け、プローブ
６にも受信部９と送信部１０とを設け、例えば電波によ
り、操作部２で設定した測定条件等のデータ１１とプロ
ーブ６を接触させた回路の信号波形データ１２とを相互
に送受信するようにしたオシロスコープである。したが
って、オシロスコープ本体１には、従来のオシロスコー
プ本体にあった信号入力コネクタは無く（信号入力コネ
クタを設け、従来のプローブも併用可能とすることもで
きる）、プローブ６にはケーブルとコネクタが無い。

【００１２】プローブ６には、プローブ６を接触させた
回路から取り込んだ被測定信号を増幅する増幅部７と、
増幅部７から出力された信号をディジタル信号に変換す
るＡＤ変換部８を設けており、取り込んだ被測定信号を
ディジタル信号とし、信号波形データ１２として送信部
１０からオシロスコープ本体の受信部５へ送信する。さ
らに、信号波形表示におけるトリガ点を決定するため、
オシロスコープ本体１の送信部４から送信されてきた測
定条件等のデータ１１内に含まれているトリガレベル情
報をもとにトリガ点を検出し、トリガ点情報を信号波形
データ１２にトリガ位置情報ビットとして付加し、送信
部１０から送信する。

【００１３】図１には１個のプローブ６のみ図示されて
いるが、複数のプローブ６を使用する場合は、複数のプ
ローブ６のそれぞれに異なる番号あるいは記号を付し、
送信部４より送信する測定条件等のデータ１１内にプロ
ーブ６の指定を行なうデータを含ませ、指定された番号
あるいは記号のプローブ６とオシロスコープ本体１との
間でのみデータの送受信を行なう。その結果、オシロス
コープ本体１の操作部２で設定された測定条件等のデー
タは送信部４から送信され、プローブ６の受信部９で受
信される。プローブ６の送信部１０からは、トリガ位置
情報ビットの付加された信号波形データ１２が送信さ
れ、オシロスコープ本体１の受信部５で受信され、ＣＲ
Ｔ等表示部３に表示される。このような構成により、オ
シロスコープ本体１とプローブ６が構造的な接続なし
に、信号波形観測の機能を果たすことができる。このオ
シロスコープ本体１とプローブ６とをそれぞれ複数の組
合せで使用することも可能であり、複数の組合せで使用
することにより、オシロスコープの用途が拡大される。

【００１４】本発明の実施例においては、取り込んだ被
測定信号をディジタル信号として送受信を行なうものと
して説明をしているが、もちろんアナログ信号のまま送
受信を行なうことができる。しかし、アナログ信号のま
ま送受信する場合は、非常に高い周波数の信号波形を忠
実に、そして高速で、しかもリアルタイムで送受信しな
ければならない。ディジタル信号の場合は、一旦ＡＤ変
換してしまえば、ディジタル信号としてメモリ等に記憶
しておくことも可能であり、被測定信号とは時間的に独
立して送受信することができる。

【００１５】以下、本発明の実施例のオシロスコープブ
ロック図を図２、被測定波形と信号波形データのトリガ
点を説明する図を図３、プローブ間トリガ情報の接続を
説明する図を図４に示し、さらに実施例の具体的な説明
をする。図２において、１はオシロスコープ本体、６は
プローブであり、オシロスコープ本体１に設けた２は操
作部、３はＣＲＴ等表示部、４は送信部、５は受信部、
１３は各部を制御する制御部であり、プローブ６に設け
た７は増幅部、８はＡＤ変換部、９は受信部、１０は送
信部、１４はＤＡ変換部、１５は比較器を示す。

【００１６】オシロスコープ本体１の操作部２で設定さ
れた掃引レンジ（ｔｉｍｅ／ｄｉｖ）、電圧感度（ｖｏ
ｌｔ／ｄｉｖ）および入力カップリング（ＡＣ、ＤＣ、
ＧＮＤ）などの測定条件は、制御部１３により、それぞ
れＡＤ変換速度、増幅度、入力カップリング切換え情報
に変換され、測定条件等のデータ１１として送信部４か
ら、プローブ６の受信部９に送信される。ここで測定条
件等のデータ１１には、使用されている複数のプローブ
６の中の指定されたプローブ６の番号あるいは記号、ト
リガレベル、トリガチャンネル等の情報が含まれる。

【００１７】指定されたプローブ６の番号あるいは記号
を受信したプローブ６は、受信部９から出力される測定
条件等のデータ１１に応じて、増幅部７の増幅度、ＡＤ
変換部８の変換速度を設定する。プローブ６の接触子
を、信号波形を観測したい回路に接触させて取り込んだ
被測定信号は、増幅部７で増幅後ＡＤ変換部８および比
較器１５へ出力され、ＡＤ変換部８ではディジタル信号
に変換され、信号波形データとして送信部１０へ出力さ
れる。また、トリガ検出手段として、トリガレベル情報
を受信したプローブ６は、ＤＡ変換部１４が、トリガレ
ベル情報をアナログ信号に変換し、比較部１５で、増幅
部７から入力する増幅された被測定信号と比較してトリ
ガ点を決定する。このトリガ点の情報は、トリガ位置情
報ビットとして、前述の信号波形データ１２に付加され
る。

【００１８】つぎに、オシロスコープ本体１の表示部３
に波形を表示するタイミングを合わせて、制御部１３
は、送信部４に信号波形データ１２の送信要求を行な
う。この情報は、測定条件等のデータ１１の一部とし
て、プローブ６の受信部９へ送信される。受信部９は、
この信号波形データ１２の送信要求を受信すると、前述
したように、先に受信した測定条件等のデータ１１に従
ってＡＤ変換された信号波形データ１２を送信部１０か
らオシロスコープ本体１の受信部５へ送信する。この信
号波形データ１２には、当然のことながらトリガ位置情
報ビットが付加されている。オシロスコープ本体１で
は、受信した信号波形データ１２を制御部１３の制御に
より表示に適した信号に変換して、ＣＲＴ等表示部３に
信号波形表示を行なう。このとき、信号波形データ１２
に付加されたトリガ位置情報ビットにより、任意の位置
に波形を表示することが可能である。

【００１９】ここでトリガ位置情報ビットは、図３
（ａ）（ｂ）に示すような構成のいずれかが使用でき
る。すなわち、入力信号波形がＡＤ変換されたデータ
（例えば、７ビットのデータ）にトリガ位置情報ビット
として、“０”または“１”の１ビットを付加し、全体
として８ビット構成のデータとする。もちろん７および
８ビット構成でなく、１０または１２ビット等の構成に
してもかまわない。

【００２０】図３において、（ａ）はトリガレベルより
被測定波形の電圧が高いときに、トリガ位置情報ビット
を“１”にした場合を示し、（ｂ）はトリガレベルより
被測定波形の方が電圧が高くなった瞬間のみ、トリガ位
置情報ビットを“１”にした場合を示す。いずれの場合
でも、トリガ位置情報ビットが“０”から“１”に変化
したところがトリガ点を示すことになる。もちろん、ト
リガ位置情報ビットの“０”と“１”を逆に用いても良
いし、トリガ位置情報ビットを複数のビットで表現して
も良く、ＡＤ変換されたデータにトリガ点を判別できる
情報が付加されていれば良い。なお、プローブ内の回路
は、内蔵の電池あるいは太陽電池等を使用すれば、電源
を外部より供給する必要はない。

【００２１】また、複数の被測定信号間の同期関係は、
基準とするトリガ信号を発生するプローブから他のプロ
ーブへトリガ位置情報ビットが伝送される接続を行なえ
ば、同期を一致させることはでき、この場合でも、オシ
ロスコープ本体１とプローブ６間をケーブル等で接続す
る必要はない。この場合の接続を図４に示す。本図にお
いて６Ａおよび６Ｂは、プローブであり、この２つは同
一のものである。この２つのプローブ６Ａおよび６Ｂに
おいて、比較部１５から出力されたトリガ点の情報はス
イッチ１６に入力される。このスイッチ１６は測定条件
等のデータ１１内の制御信号により制御される。

【００２２】プローブ６Ｂのトリガ点と同一のトリガ点
をプローブ６Ａ側が得るときは、図４に示すように、プ
ローブ６Ａ側のスイッチ１６が受信部９で受信した制御
信号により制御され、プローブ６Ｂ側からのトリガ点情
報を入力するように切り換わる。ここでスイッチ１６
は、アナログスイッチ、論理ゲート、リレー等信号を切
り換える機能があればどのようなものでもよい。また、
図４は、２つのプローブ間の接続を示したが、３個以上
のプローブ間で、接続させても良いし、相互に信号を送
受する構成でも良い。本発明のオシロスコープは、あら
かじめ被測定個所にプローブを接触させておくだけで、
離れた場所に置かれたオシロスコープ本体の操作のみ
で、所要の信号観測を行なうことができ、観測の効率向
上が図れる。また、オシロスコープ本体の入力チャンネ
ル数を超えた観測個所の観測も、プローブの接続を変え
ることなしに、選択して観測可能となる。さらに、信号
波形データにトリガ位置を示すビットが付加されている
ため、ＬＣＤ、ＣＲＴ等表示部に信号波形を表示すると
き、任意の位置にトリガ点を設定できる。なお、以上の
実施例では、ワイヤレス接続手段として電波の例につい
て説明したが、これは例えば赤外線等の光、あるいは超
音波等であってもよいことは言うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、オシロスコープ本体と
プローブとが、コネクタによる構造的な接続を使用せず
に接続し、さらに、複数のプローブの中の、観測に必要
なプローブを選択できるようにしたオシロスコープを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオシロスコープの基本的回路ブロ
ック図。

【図２】本発明の一実施例によるオシロスコープの回路
ブロック図。

【図３】本発明の実施例におけるオシロスコープにおけ
る被測定波形と信号波形データのトリガ点を説明する
図。

【図４】本発明の実施例におけるオシロスコープにおけ
るプローブ間トリガ情報の接続を説明する図。

【図５】一般的なプローブの概略構造と等価回路を示す
図。

【図６】従来のオシロスコープおよびその使用状態を説
明する図。

【符号の説明】

１…オシロスコープ本体、２…操作部、３…ＣＲＴ等表
示部、４、１０…送信部、５、９…受信部、６、６Ａ、
６Ｂ…プローブ、７…増幅部、８…ＡＤ変換部、１３…
制御部、１４…ＤＡ変換部、１５…比較器、１６…スイ
ッチ、５０…プローブ、５１…先端部、５２…ケーブ
ル、５３…コネクタ、５４…接触子、６１…オシロスコ
ープ本体、６２…操作部、６３…ＣＲＴ等表示部、６４
…信号入力コネクタ、６５…プローブ、６６…回路基
板。１１…測定条件等のデータ、１２…信号波形デー
タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 13/00 - 13/42 G08C 15/00 G01R 11/00 G01R 1/067

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】観測する信号をプローブから取り込み、オ
   シロスコープ本体に入力して表示するオシロスコープに
   おいて、 取り込んだ信号の波形表示に関する信号波形データをオ
   シロスコープ本体側にワイヤレスで送信する送信手段
   と、指定するプローブの番号あるいは記号、トリガレベ
   ル、トリガチャンネルの情報を含む測定条件のデータを
   オシロスコープ本体側から受信する受信手段と、該受信
   した測定条件のデータに基づき上記信号波形データに付
   加して送信するトリガ情報を形成する手段とを有するプ
   ローブと、上記測定条件の データを上記プローブ側にワイヤレスで
   送信する送信手段と、上記プローブ側から送信された上
   記信号波形データを受信する受信手段とを有し、該受信
   した信号波形データに基づく表示を行うオシロスコープ
   本体と、 を備え、上記オシロスコープ本体と上記プローブとの間
   で上記信号波形データと上記測定条件のデータの送受信
   をワイヤレスで行い、上記オシロスコープ本体側で上記
   測定条件のデータに基づきプローブの選択と該プローブ
   における信号波形データの形成条件の設定とを可能にし
   た構成としたことを特徴とするオシロスコープ。
2. 【請求項２】上記プローブは、上記オシロスコープ本体
   側から受信した上記測定条件のデータ内における指定さ
   れた番号あるいは記号のデータを検出した場合のみ、上
   記オシロスコープ本体との間でデータの送受信を行う構
   成である請求項１に記載のオシロスコープ。
3. 【請求項３】上記オシロスコープ本体は、上記測定条件
   のデータ内に、複数のプローブのうち指定するプローブ
   の番号あるいは記号を含ませてプローブ側に送信し、該
   指定したプローブとのみデータの送受信を行う構成であ
   る請求項１に記載のオシロスコープ。
4. 【請求項４】上記プローブは、上記取り込んだ信号を増
   幅し、ＡＤ変換を行うことでディジ タル信号として上記
   信号波形データを形成する構成である請求項１に記載の
   オシロスコープ。
5. 【請求項５】上記プローブの上記付加情報形成手段は、
   上記測定条件のデータ内のトリガレベル情報をＤＡ変換
   したアナログ信号と、上記取り込んだ信号を増幅した信
   号とを比較してトリガ点を決定し、該決定したトリガ点
   情報をトリガ位置情報ビットとする構成である請求項１
   に記載のオシロスコープ。
6. 【請求項６】観測する信号をプローブから取り込み、オ
   シロスコープ本体に入力して表示するオシロスコープに
   おいて、 取り込んだ信号の波形表示に関する信号波形データをオ
   シロスコープ本体側にワイヤレスで送信する送信手段
   と、指定するプローブの番号あるいは記号、トリガレベ
   ル、トリガチャンネルの情報を含む測定条件のデータを
   オシロスコープ本体側から受信する受信手段と、該受信
   した測定条件のデータ内のトリガレベル情報と上記取り
   込んだ信号とに基づきトリガ点を決定し該決定したトリ
   ガ点情報を上記信号波形データに付加して送信するトリ
   ガ位置情報ビットとして形成する手段と、上記測定条件
   のデータに基づき上記トリガ位置情報ビットの伝送路を
   切換えるスイッチとを有するプローブと、 上記測定条件のデータを上記プローブ側にワイヤレスで
   送信する送信手段と、上記プローブ側から送信された上
   記信号波形データを受信する受信手段とを有し、該受信
   した信号波形データに基づく表示を行うオシロスコープ
   本体と、 を備え、上記オシロスコープ本体と上記プローブとの間
   で上記信号波形データと上記測定条件のデータの送受信
   をワイヤレスで行い、上記オシロスコープ本体側で上記
   測定条件のデータに基づくプローブの選択と該プローブ
   における信号波形データの形成条件の設定とを可能にす
   るとともに、上記トリガ位置情報ビットを上記スイッチ
   により複数のプローブに伝送し、該複数のプローブ間の
   同期を一致させる構成とした ことを特徴とするオシロス
   コープ。