JP3471191B2 - 波形記憶表示方法および装置 - Google Patents

波形記憶表示方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディジタル
オシロスコープのピーク値検出機能のように、任意の時
間内における入力波形信号の最大値、最小値抽出を行い
表示する波形記憶表示装置の表示方法および装置の改良
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アナログ入力信号を高速でサンプリング
し、AD変換してディジタルデータとし、該ディジタル
データの任意時間の最大ピーク振幅(すなわち、最大値
と最小値)を次々に記憶表示することにより、ピーク値
を抽出できることはいうまでもなく広く知られている。
このような方法により、通常のサンプリングでは抽出で
きないような非常に高速なノイズを抽出することができ
る。これらはいわゆるグリッチ抽出、エンベロープ測
定、エイリアシング抽出等と呼ばれているものである。
【0003】次に従来技術による最大値、最小値の表示
方法について説明する。
【0004】周知の技術によりサンプリングされたデー
タはメモリにいったん記憶された後、読み出され表示さ
れる。この場合、最大値データ及び最小値データは交互
に読み出され、表示される。
【0005】図5に被観測入力波形信号21(実線で示
す)と表示ディジタルデータの対応を示す。
【0006】図5において、aは横軸1画素にあたるス
ケールであり、最大値又は最小値を1点表示する。bで
は横軸2画素にあたるスケールであり、最小値,最大値
の順番で表示する。また、bは任意時間毎に得た最小
値,最大値の対を表示している。つまり、一対の最大値
と最小値は同一の時間内に発生したものである。図中○
は最小値22…24…、□は最大値23…25…を示
す。
【0007】このように、任意時間に発生した入力信号
の最小値と最大値は事象の発生時刻にかかわらず、図5
の場合、最小値、最大値の順に並らべられ、表示され
る。
【0008】また、アナログ入力波形信号より得られた
ディジタルデータを見易くする為に、データ間を線でつ
なぐ周知のドットジョイン表示を行った場合、図中点線
矢印の部分にデータが追加されることになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術は、最
小値、最大値を単純に交互に表示することになる為、被
観測アナログ入力波形の立ち下りで表示データの最大値
と最小値の順番が逆になり、この部分ではアナログ入力
波形に対するディジタル表示を忠実に行なえない。つま
り、図5において、例えば参照符号271等、波形の立
下り部分27では3つのb区間の最小値と最大値が逆に
表示され、表示品位が低下してしまう。このような最大
値−最小値表示を行う場合は、必ずしも、事象の発生順
に表示しなくとも大きな問題とはならないが、一律にこ
の順番を固定してしまうと上記のように表示品位が低下
する。
【0010】一方、サンプリングした一組の最大値、最
小値のどちらが、任意時間内において先に発生したかを
記憶し、その順に従って波形を表示することは、原理上
可能であり、しかも、波形を事象の発生順に正確に表示
することができる。しかし、実際には非常に高速に動作
する事象の発生時刻判定機能が必要になる。このため、
これを実現することは、A/D変換器を最高速で動作さ
せるような高速サンプリングでは不可能に近い。
【0011】ドットジョイン表示を行うと立ち下り(あ
るいは立ち上り)で参照符号271で示すように、線が
太く見えるという現象が発生する。つまり、図5におい
て、例えば26のb区間はドットジョインデータ(点線
矢印部分)が1本になるのに対し、27のb区間では破
線で示す表示波形は2本になってしまう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、サンプリングされたデータ、もしくはサン
プリング後、交互に読み出された最小値、最大値に対
し、前後のデータ値の比較によってデータをソーティン
グし、表示する様にしたものである。
【0013】つまり、本発明は任意の時間内における被
測定入力信号をディジタルデータに変換し表示する波形
記憶表示方法において、後の任意時間内に検出した少な
くとも二つのデータ(例えば、データB、データC)を
この任意時間の前に(つまり先に)発生したデータ(例
えば、データA)の値(データAは第1の表示位置に表
示される)の値と比較し、前記二つのデータBまたはC
の値のどちらが前記第1の表示位置に表示されるデータ
Aの値に近いかを判定し、より近い方のデータBまたは
Cを前記第1の表示位置に近い第2の表示位置に表示
し、より遠い方のデータを第3の表示位置に表示し、第
2の表示位置は第3の表示位置より第1の表示位置によ
り近い位置であるような波形記憶表示方法である。
【0014】本発明はデータのソーティングのアルゴリ
ズムとしては、一律に最小値→最大値の順番ではなく、
最小値、最大値の一対において、前のデータに近い値
(標示座標)を持つ方を先(すなわち、近い位置)、離
れた値を持つ方を後(すなわち、遠い位置)にする様に
した表示方法及び装置である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0016】本発明は例えば、ピーク値検出機能を有す
る波形記憶表示装置の表示制御を行うマイクロプロセッ
サのソーティングアルゴリズムを変更するだけでもで実
施することができる。また、ソーティングアルゴリズム
に従った論理回路で構成してもよい。また、当然ソーテ
ィングのための専用回路を設けてもよいことは言うまで
もない。このような専用回路は周知のDSPや、FPG
Aを用いて構成することは容易である。
【0017】図3は本発明を実施するのに適したディジ
タルオシロスコープのブロック図である。
【0018】本発明の実施例をディジタルオシロスコー
プを例にとり、図1、図2、図3により説明する。
【0019】図3において、1はアナログ入力波形信号
の入力端子、2はアナログ入力波形信号を第1のクロッ
ク信号16のタイミングでディジタルデータに変換する
AD変換器、3、7は入力Aと入力Bの大小を比較する
コンパレータ、6、8はコンパレータ3、7からの大小
比較結果あるいは第2のクロック17によりイネーブル
信号を出力するOR回路、4、9はOR回路からのイネ
ーブル信号に応じ第1のクロック16のタイミングでA
D変換器2の出力データをラッチするラッチ回路、5は
ラッチ回路4からの最大値データを第2のクロック信号
17のタイミングで記憶する最大値用メモリ回路、10
は同じく最小値用メモリ回路、13は最大値、最小値用
メモリ回路から最大値、最小値を読み出しソーティング
し表示回路14を介し表示器15に波形表示を行うマイ
クロプロセッサ、12はマイクロプロセッサ13が使用
するメモリであり、取り込んだ波形データに周知のドッ
トジョインデータ(サンプリングした実データ間を補完
することにより、表示の時に点として表示される実デー
タと実データの間を線として表示するためのデータ)を
付加、あるいは演算を行う場合に使用する。
【0020】つぎに、最大値、最小値の表示方法につい
て、説明する。マイクロプロセッサ13は最大値用メモ
リ5、最小値用メモリ10に対し、リード信号18及び
チップセレクト信号19を出力し最大値データ及び最小
値データを読み出す。因みに、従来であれば、リード信
号18はラッチ回路11により分周されることにより最
大値用メモリ5と最小値用メモリ10のリード信号は交
互に入力される様になる。マイクロプロセッサ13が読
み出した最小値と最大値は、最小、最大交互に表示回路
14に入力され表示器15に表示される。しかしなが
ら、本発明の実施例によれば、以下に説明するように波
形表示が行われる。
【0021】図1に図5と同じアナログ入力波形信号2
1を入力した場合の本実施例の波形の表示状態を破線で
示す。
【0022】図1において、aは横軸1画素にあたるス
ケールであり、最大値又は最小値を1点表示する。bは
横軸2画素にあたるスケールであり、最小値、最大値の
順番あるいは最大値、最小値の順番で表示する。またb
は図3における第2のクロック17毎に得た最小値、最
大値の対を表示している。
【0023】図中○は最小値35、□は最大値36を示
す。またドットジョイン表示を行った場合、図中点線矢
印34の部分にデータが追加されることになる。
【0024】次にデータのソーティングについて、この
図1と図2のフローチャートを用いて説明する。
【0025】図1において、各b区間にある最小値、最
大値の対において、K番目(32)及びK+1番目(3
3)のデータ値を以下とする。
【0026】
【表1】
【0027】また、横軸座標Kで後に表示した点の方の
データをS(K)とする。
【0028】下記アルゴリズムによりデータをソーティ
ングする。
【0029】|m(K+1)−S(K)|≧|M(K+
1)−S(K)|の時 S(K)→M(K+1)→m(K+1)の順 |m(K+1)−S(K)|<|M(K+1)−S
(K)|の時 S(K)→m(K+1)→M(K+1)の順 また、初期値(1番目の最大値、最小値の対30)は以
下の順番とする。
【0030】|m(2)−m(1)|、|m(2)−M
(1)|、|M(2)−m(1)|、|M(2)−M
(1)|の中で一番大きな値に含まれる最大値又は最小
値がm(1)であればm(1)→M(1)の順番、M
(1)であればM(1)→m(1)の順番とする。
【0031】図2において、スタートから参照符号61
までは、初期値の決定段階である。はじめに、最大値M
(1)、最小値m(1)、m(2)の3点について、m
2より差が大きいのはどちらかを判定する(ステップ5
2)。YESの場合、データAに|m(1)−m(2)
|を代入する(ステップ53)。次に、表示順位を仮決
定する(例えば、1番目をm(1)、2番目をM
(1))(ステップ531)。一方、ステップ52にお
いて、NOの場合はAに|m(2)−M(1)|を代入
する(ステップ54)。次に、表示順位を仮決定する
(例えば、1番目をM(1)、2番目をm(1))(ス
テップ541)。次に、ステップ55でデータAとm
(2)−m(1)の差で大きいのはどちらか判定する。
YESの場合、ステップ57にすすむ。NOの場合はM
(2)、M(1)、m(1)の3点について、M(2)
よりも差が大きいのはどちらか判定する(ステップ5
6)。YESの場合は表示順をa(0)=m(1)、a
(1)=M(1)とする(ステップ561)。NOの場
合はステップ571に進み、表示順をa(0)=M
(1)、a(1)=m(1)とする(ステップ56
1)。前記ステップ57ではAとM(2)−M(1)と
の差が大きいのはどちらか判定し、NOの場合はステッ
プ56の判定結果NOと同じくステップ571に進み、
YESの場合には前記仮決定した順序で表示順序を決定
する。前記各ステップ561、571、57(YES)
の次のステップ58では上記のようにして決定した順序
の最大値M(1)または、最小値m(1)を表示する。
次のステップ59では上記のようにして決定した順序の
最小値m(1)または、最大値M(1)を表示する。つ
ぎに、表示順序が後になった方の最大値M(1)また
は、最小値m(1)のデータをS(k)に代入する(ス
テップ60)。つぎに、最大値、最小値のペアの表示を
2番目にするようにK=1とする(ステップ61)。
【0032】つぎに、順次入力するデータのソーティン
グに移る。ステップ65においてはK番目の最大値、最
小値で後に表示したものとの差が大きいK+1番目の最
小値と最大値はどちらかを判定する。YESの場合、最
大値、最小値の準にソーティングまたは表示(ステップ
66、67)し、Sに最小値の値を設定する(ステップ
68)。ステップ65の判定がNOである場合には最小
値、最大値の準にソーティングまたは表示(ステップ7
1、72)し、Sに最大値の値を設定する(ステップ7
3)。ステップ68、73は次のステップ69に進む、
ステップ69では表示データ数分のデータのすべてをソ
ートしたかを判定し、NOの場合にはステップ70のよ
り次の最小値と最大値のペアに移行し、ステップ65以
降、これを繰り返す。
【0033】以上説明した実施例では、データのソーテ
ィングはマイクロプロセッサが行うが、本発明は、当然
ソーティングのための専用回路を設けてもよい。これを
示すのが図4である。同図はデータソーティング回路4
0の構成を示す。
【0034】同図において、マイコン134はメモリ1
2とデータソーティング回路40を制御するマイコンで
ある。41はクロック制御回路で、マイコン134から
の制御に応じて以下に説明するデータソーティング回路
40を構成する各ブロックにクロック信号を供給する。
42はシフトレジスタ、43、45は減算回路、44、
46は比較回路、47は表示出力制御回路、48はラッ
チ回路、49はセレクタである。その他の参照符号は他
の図面と同一物を示す。
【0035】初期値の表示は、マイコン134によりメ
モリ12より最大値と最小値のデータM(1)、m
(1)、M(2)、m(2)が順に出力され、シフトレ
ジスタ42により4データ分ラッチされる。次に減算回
路43により、|M(2)−M(1)|、|m(2)−
M(1)|、|M(2)−m(1)|、|m(2)−m
(1)|の結果のデータが出力される。比較器44によ
り、|M(2)−M(1)|と|M(2)−m(1)
|、|M(2)−M(1)|と|m(2)−m(1)|
がそれぞれ比較され、表示出力制御回路47へ結果を出
力する。表示出力制御回路47はその結果をセレクタ4
9へ出力し、M1あるいはm1を選択し、表示回路14
へ出力させる。次にセレクタ49の選択を逆にし、m
(1)あるいはM(1)を出力させる。なお、ラッチ4
8は後の方データを保持しておく。
【0036】次に2番目以降の表示について説明する。
マイコン134により、メモリ12からM(k)、m
(k)が順に出力され、シフトレジスタ42に2データ
分ラッチされる。次に減算回路43、45はラッチに保
持48されているデータとM(k)、m(k)それぞれ
を減算し、結果を比較回路46に出力する。比較回路4
6はM(k−s)、m(k−s)の比較結果を表示出力
制御回路47に出力し、表示出力制御回路47はその結
果をセレクタ49へ出力し、M(k)あるいはm(k)
を選択し、表示回路14へ出力させる。つぎに、セレク
タ49の選択を逆にし、m(k)あるいはM(k)を出
力させる。ラッチ48は後の方にデータを保持してお
く。
【0037】以上のように、データのソーティングをハ
ードウエアで行うこともできる。
【0038】なお、以上実施例ではデータの表示順序を
「先」「後」と表現したが、これは必ずしも、時間的に
先、後でなくとも、要は最小値、最大値の一対におい
て、前のデータに近い値を持つ方を近い位置に表示し、
離れた値を持つ方をより離れた位置に表示する様にした
ものである。通常のスキャンによる表示では先に表示し
たのは近い位置に表示され、後に表示したものはより離
れた位置に表示される。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、アナログ入力波形の立
ち上り、立ち下りにおいて、表示データの最大値と最小
値が違和感なく表示され、事象発生順の表示でなくと
も、アナログ入力波形に対するディジタル波形表示をよ
り高品位に行うことができる。また、ドットジョイン表
示を行った場合でも、立ち上り、立ち上りともドットジ
ョインデータ(点線矢印部分)がともに1本となり立ち
下り(あるいは立ち上り)で線が太く見えるという現象
が発生しなくなる。このため、波形表示の品位が著しく
向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す表示波形図
【図2】本発明の実施例のフローチャート
【図3】本発明の実施例のディジタルオシロスコープを
示すブロック図
【図4】本発明の実施例のデータソーティング回路のブ
ロック図
【図5】従来技術による表示波形図
【符号の説明】
2:A/D変換器、3、7:コンパレータ、6、8:O
R回路、4、9:ラッチ、5:最大値メモリ、10:最
小値メモリ、12:メモリ、13:マイクロプロセッ
サ、14:表示回路、5:表示器、21:アナログ入力
波形信号、35:最小値表示データ、36:最大値表示
データ、34:ドットジョイン表示データ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 任意時間内における被測定入力信号をデ
    ィジタルデータに変換し表示する波形記憶表示方法にお
    いて、 任意時間内に検出した少なくとも二つのデータを該任意
    時間の前に発生し第1の表示位置に表示されるデータの
    値と比較し、前記二つのデータの値のどちらが前記第1
    の表示位置に表示されるデータの値に近いかを判定し、
    より近い方のデータを前記第1の表示位置に近い第2の
    表示位置に表示し、より遠い方のデータを第3の表示位
    置に表示し、第2の表示位置は第3の表示位置より第1
    の表示位置により近い位置であることを特徴とする波形
    記憶表示方法。
  2. 【請求項2】 任意時間内における被測定入力波形信号
    の最大値と最小値を抽出する波形記憶表示方法におい
    て、 任意時間内に検出した最大値と最小値の表示の順序を該
    任意時間の前に発生した任意の時間内の最大値又は最小
    値の表示位置との比較により、該最大値又は最小値の表
    示位置の近い方の最大値または最小値を先に表示し、表
    示位置の遠い方の最大値または最小値を後で表示するよ
    うにしたことを特徴とする波形記憶表示方法。
  3. 【請求項3】 観測対象の入力信号をディジタルデータ
    に変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段により
    得たディジタルデータから任意時間内における最大値と
    最小値を求めるコンパレータとラッチ回路よりなる最大
    値最小値検出手段と、該最大値最小値検出手段により得
    た最大値と最小値を記憶する記憶手段と、前記任意時間
    内に検出した最大値と最小値の表示の順序を当該任意時
    間の前に発生した任意の時間内のデータの表示位置との
    比較により、前記最大値と最小値のうち前記任意時間の
    前に発生した任意の時間内のデータの表示位置に近い方
    のデータを先に表示し、表示位置の遠い方を後で表示す
    るように前記記憶手段からの最大値と最小値の読み出し
    を制御する制御手段と、該読み出された最大値と最小値
    を表示する表示手段により構成することを特徴とする波
    形記憶表示装置。
  4. 【請求項4】 観測対象の入力信号をディジタルデータ
    に変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段により
    得たディジタルデータから任意時間内における最大値を
    求めるコンパレータと、該最大値を保持するラッチと、
    前記A/D変換手段により得たディジタルデータから任
    意時間内における最小値を求めるコンパレータと、該最
    小値を保持するラッチと、該最小値を保持するラッチに
    保持された最小値と、前記最大値を保持するラッチに保
    持された最大値とを記憶する記憶手段と、前記任意時間
    内に検出した最大値と最小値の表示の順序を当該任意時
    間の前に発生した任意の時間内のデータの表示位置との
    比較により、前記最大値と最小値のうち前記任意時間の
    前に発生した任意の時間内のデータの表示位置に近い方
    のデータを先に表示し、表示位置の遠い方を後で表示す
    るように前記記憶手段からの最大値と最小値の読み出し
    を制御する制御手段と、該読み出された最大値と最小値
    を表示する表示手段により構成することを特徴とする波
    形記憶表示装置。
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