JP4147451B2 - 波形チェック装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のディジタル回路に於ける信号波形が正常であるか否かを簡単にチェックし、信号波形異常を検出した時に発光ダイオード又はブザーにより表示できる波形チェック装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
大規模集積回路(LSI)等を用いた各種のディジタル回路に於いては、ノイズを抑圧することが要望されており、特に動作周波数が高くなるに伴って電磁波放射の問題も生じている。従って、ディジタル回路に於ける信号波形が正常であることが要望されている。例えば、信号波形にオーバーシュートやアンダーシュートが含まれると、高調波成分が多くなることにより、近接した回路に対する妨害ノイズとなり、又レベルが高いと、電磁波放射の問題も生じる。そこで、ディジタル回路の各部の信号波形が正常であるか否かを、シンクロスコープを用いて観測することになる。
【0003】
この場合、シンクロスコープのプローブを、ディジタル回路の各部の端子や集積回路の端子に接触させて信号波形を表示させ、その信号波形が正常であるか否かを判定する。そして、信号波形が正常でない場合は、回路素子の追加或いは配線パターンの変更等の設計変更を行うことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来例のディジタル回路に於ける信号波形のチェックには、シンクロスコープのプローブをプリント基板の端子や集積回路の端子に接触させて、信号波形を表示させるもので、プリント基板や集積回路の回路規模が大きくなるに伴って測定対象個所も多くなり、信号波形チェックに要する時間が非常に長くなる問題があった。又信号波形観測には或る程度の熟練を要するもので、信号波形の良否判定にばらつきが生じる問題もあった。
本発明は、ディジタル回路に於ける信号波形の良否を簡単に判定することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の波形チェック装置は、図1を参照して説明すると、測定対象端子から取り込んだ信号に位相同期したクロック信号と高速クロック信号とを発生する位相同期回路2と、この位相同期回路2からの高速クロック信号に従ってサンプリングして前記信号をディジタル信号に変換するAD変換器3と、このAD変換器3により変換したディジタル信号の信号波形データを格納するメモリ4と、このメモリ4に格納された信号波形データのサンプリングのタイミング毎のレベル比較処理により、オーバーシュート、アンダーシュート及び波形割れの何れかを含む信号波形の異常を検出するプロセッサ5と、このプロセッサ5により信号波形の異常を検出して表示する発光ダイオード10,11又ブザーからなる異常表示手段とを備え、プロセッサ5は、AD変換器3により変換したディジタル信号による信号波形データのハイレベルのピークホールド回路と、ローレベルのピークホールド回路と、ハイレベルのピークホールド回路のピークホールド値と第1の基準電圧とを比較し、そのピークホールド値が第1の基準電圧を超えた時に、信号波形のオーバーシュート発生検出とする第1の比較器と、ローレベルのピークホールド回路のピークホールド値と第2の基準電圧とを比較し、そのピークホールド値が第2の基準値より低い時に、信号波形のアンダーシュート発生検出とする第2の比較器との比較手段を含む構成を備えている。
【0006】
又プロセッサ5は、信号波形データのハイレベルのピークホールド回路と、ローレベルのピークホールド回路と、前記ハイレベルのピークホールド回路のピークホールド値が第1の基準電圧を超えた時に信号波形のオーバーシュート発生を検出する第1の比較器と、前記ローレベルのピークホールド回路のピークホールド値が第2の基準電圧より低い時に信号波形のアンダーシュート発生を検出する第2の比較器との機能を含み、第1及び第2の比較器の検出信号により信号波形異常を表示する発光ダイオード10,11又はブザーからなる異常表示手段を備えている。
【0007】
又プロセッサ5は、信号波形データのピークを制限するリミッタ回路と、このリミッタ回路を介した信号波形データと前回のサンプルホールド値とを比較し、前記信号波形の立上り過程に於ける前記信号波形データが前記前回のサンプルホールド値より低い時に波形割れと判定する第3の比較器と、信号波形の立下り過程に於ける前記信号波形データが前記前回のサンプルホールド値より高い時に波形割れと判定する第4の比較器との機能を含み、第3及び第4の比較器の検出信号により信号波形異常を表示する発光ダイオード10,11又はブザーからなる異常表示手段を備えている。
【0008】
又メモリ4に格納された信号波形データを、プロセッサ5の制御により外部に転送する無線送受信部7等の送信部を備えることができる。又測定対象端子に接触させて信号を取り込む為のプローブを筐体の先端に設け、信号波形異常を表示する発光ダイオード又はブザーからなる異常表示手段を筐体の表面に設け、メモリに格納した信号波形データを基に信号波形を表示する液晶パネルを筐体の表面に設けた構成とすることができる。又測定対象端子に接触させて信号を取り込む為のプローブを筐体の先端に設けると共に、そのプローブにスイッチ回路を介して選択的に接続可能とした終端回路を設けることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態の機能ブロック図であり、1はバッファ増幅器、2は位相同期回路(PLL)、3はAD変換器(A/D)、4はメモリ(MEM)、5はプロセッサ(CPU)、6は制御回路(CON)、7は無線送受信部、8はアンテナ、9は液晶パネル、10,11は異常表示手段としての発光ダイオード、12は終端回路、13はスイッチ回路、14はプローブ、LSIはプリント基板上に搭載した大規模集積回路、VCCは電源電圧を示す。
【0010】
波形チェック開始時は、スイッチ回路13をオフとした状態で、装置の電源スイッチをオンとし、プローブ14を、LSIの端子等のディジタル回路の測定対象端子に接触させて、チェック開始キーを操作する。それにより、プロープ14から取り込んだ信号を、バッファ増幅器1を介してAD変換器3に入力し、又その信号に位相同期したクロック信号を位相同期回路2に於いて発生させ、AD変換器3に於いて、クロック信号に従って信号波形をサンプリングしてディジタル信号に変換し、メモリ4に信号波形データとして記憶させる。このメモリ4は、例えば、デュアルポートメモリとし、信号波形データの書込みと、プロセッサ5による読出しとを同時的に行うことができる。この場合のプローブ14は、測定対象端子側の動作に影響を与えないように、入力インピーダンスは通常ハイ・インタフェース構成とするものである。
【0011】
又位相同期回路2は、入力された信号の周期に同期したクロック信号と、高速のクロック信号とを出力する構成とすることができる。それにより、単一信号波形のみでなく、繰り返し発生する信号波形を高速のクロック信号に従ってサンプリングし、且つプロセッサ5の制御により複数周期にわたって平均化した信号波形データを得ることも可能である。
【0012】
又プロセッサ5は、各部を制御し、且つメモリ4から読出した信号波形データを後述のように処理して、信号波形が正常であるか否かを判定し、判定結果を制御回路6に転送する。制御回路6は、プロセッサ5からの通知が、例えば、信号波形の波形割れの場合、発光ダイオード11を駆動して発光させ、又信号波形のオーバーシュート又はアンダーシュートの場合、発光ダイオード10を駆動して発光させて、信号波形が正常でないことを表示する。又液晶パネル9に、プロセッサ5の制御により、メモリ4に格納された信号波形データを基に信号波形を表示することもできる。従って、信号波形が異常の場合の波形を目視により確認することもできる。又信号波形異常の場合に、スイッチ回路13をオンとして、終端回路12を接続する。この終端回路12は、測定対象端子に対してインピーダンスマッチングをとる構成やフィルタ構成やリミッタ構成とすることができ、この終端回路12を接続することにより、信号波形が改善されるか否かをチェックし、配線パターンの変更や回路部品の追加等の資料とすることができる。
【0013】
又無線送受信部7は、例えば、Bluetooth,IEEE802.11a,IEEE802.11b等の標準化された無線データ通信の構成を適用することができるもので、プロセッサ5の制御に従って、メモリ4に格納された信号波形データを、他のコンピュータ等にアンテナ8を介して無線で転送することができる。又無線送受信部7は、メモリ4に格納された信号波形データをプロセッサ5の制御によりローカルエリアネットワーク(LAN)等の有線で他のコンピュータ等に転送する送信部とすることができる。この場合、他のコンピュータにより収集したディジタル回路の各部の信号波形データを処理して、回路設計の資料とすることができる。又この波形チェック装置の機能を、小型の筐体に収容して可搬型とすることができる。又インサーキットテスタやファンクションテスタに組み込むことが可能であるから、ディジタル回路に各種のテストデータを入力して信号波形異常の有無を迅速に判定することができる。
【0014】
図2は本発明の実施の形態のオーバーシュート及びアンダーシュート波形検出部の説明図であり、2は位相同期回路(PLL)、21はハイレベルのピークサンプルホールド回路(HPSH)、22はローレベルのピークサンプルホールド回路(LPSH)、23,24は第1,第2の比較器(COM)、25はノア回路、10は発光ダイオード、14はプローブ、26〜28は終端回路、29はスイッチ回路、VCCは電源電圧、Vr1,Vr2は第1,第2の比較基準電圧を示す。
【0015】
このオーバーシュート及びアンダーシュート波形検出部の機能は、図1に於けるプロセッサ5の処理機能により実現することができる。なお、位相同期回路2は、図1に於ける位相同期回路2に対応するものであるが、図2に於いては、ピークサンプルホールド回路21,22に入力される信号波形データからクロック信号を再生する構成として示している。又スイッチ回路29は測定開始時にはオフ状態とするものである。
【0016】
ハイレベルのピークサンプルホールド回路21は、ハイレベルの信号波形データを順次比較して、ハイレベルのピーク値をホールドするものであり、又ローレベルのピークサンプルホールド回路22は、ローレベルの信号波形データを順次比較し、ローレベルのピーク値をホールドするものである。
【0017】
又第1の比較基準電圧Vr1は、正常な信号波形のハイレベルに相当する電圧とし、又第2の比較基準電圧Vr2は、正常な信号波形のローレベルに相当する電圧とする。そして、第1の比較器23は、ハイレベルのピークサンプルホールド回路21にホールドされたピーク値と、第1の比較基準電圧Vr1とを比較し、この比較基準電圧Vr1よりピーク値が高い場合に、オーバーシュート波形検出として“1”(ハイレベル)の検出信号をノア回路25に送出する。
【0018】
又第2の比較器24は、ローレベルのピークサンプルホールド回路22にホールドされたピーク値と、第2の比較基準電圧Vr2とを比較し、この比較基準電圧Vr2によりピーク値が低い場合に、アンダーシュート波形検出として、“1”(ハイレベル)の検出信号をノア回路25に送出する。
【0019】
ノア回路25は、第1,第2の比較器23,24の何れか一方又は両方の検出信号が“1”(ハイレベル)となると、“0”(ローレベル)の出力信号となり、発光ダイオード10に印加されている電源電圧VCCにより発光ダイオード10に電流が流れて発光する。即ち、この発光ダイオード10が発光すると、測定対象端子に於ける信号波形にオーバーシュート又はアンダーシュートが発生していることを表示できる。信号波形異常としてオーバーシュート又はアンダーシュートが発生している場合、スイッチ回路29により終端回路26〜28の何れかに接続する。例えば、抵抗回路網からなるインピーダンスマッチング機能の終端回路26に接続した時と、コンデンサ等を含むフィルタ構成の終端回路27に接続した時と、ダイオードによりリミッタ機能の終端回路28に接続した時との何れかに於いて、或いは総てに於いて信号波形の改善が得られるか否かを判定することにより、測定対象端子側の配線パターン等の改善資料とすることができる。
【0020】
図3は本発明の実施の形態の波形割れ検出部の説明図であり、図1及び図2と同一符号は同一部分を示し、31はリミッタ回路(LIM)、32はサンプルホールド回路(SH)、33,34は第3,第4の比較器(COM)、35,36はフリップフロップ(FF)、37はノア回路、11は異常表示手段としての発光ダイオード、VCCは電源電圧を示す。
【0021】
波形割れ検出部の機能は、図1に於けるプロセッサ5の処理機能により実現することができる。位相同期回路2は、図1に於ける位相同期回路2に対応するものであり、図3に於いては、入力された信号の周期に同期したクロック信号と、高速のクロック信号とを出力する構成を備え、測定対象端子から取り込んだ信号を、位相同期回路2と、リミッタ回路31と、スイッチ回路29とに入力し、リミッタ回路31を介してサンプルホールド回路32に入力し、位相同期回路2から、測定対象端子のプローブ14により取り込んだ信号に位相同期したクロック信号と高速クロック信号とを出力し、サンプリングホールド回路32に、サンプリングホールドのタイミング信号として、位相同期回路2の出力信号を入力する。又スイッチ回路19は測定開始時にはオフ状態とする。
【0022】
リミッタ回路31は、信号波形データのオーバーシュート成分及びアンダーシュート成分を除いてサンプルホールド回路32と比較器33,34とに入力する。サンプルホールド回路32は、信号波形の立上りと立下りとの期間を含めて、位相同期回路2からのクロック信号に従って、1周期の信号波形を複数のタイミングでサンプリングしてホールドする機能を有するものである。
【0023】
又第3,第4の比較器33,34は、今回の入力信号波形データと、前回のサンプルホールド値とを、サンプルホールドのタイミングに従って比較する。この実施の形態に於いては、第3の比較器33により信号波形の立上り過程に於ける異常を検出し、第4の比較器34により信号波形の立下り過程に於ける異常を検出する場合について説明する。即ち、信号波形の立上り過程に於いては、前回のサンプルホールド値より今回の信号波形データが大きい場合に正常で、その逆の場合は、信号波形の立上り過程の異常と判定することができる。同様に、信号波形の立下り過程に於いては、前回のサンプルホールド値より今回の信号波形データが小さい場合に正常で、その逆の場合は、信号波形の立下り過程の異常と判定することがきる。
【0024】
第3,第4の比較器33,34は、異常と判定した時に“1”(ハイレベル)を出力し、それにより、フリップフロップ35,36がセットされて、出力端子Qが“1”(ハイレベル)となり、ノア回路37の出力が“0”(ローレベル)となって、発光ダイオード11が発光する。この場合も、信号波形異常と判定した時に、スイッチ回路29により終端回路26〜28をプローブ14に切替接続して、信号波形が改善されるか否かを判定することができる。
【0025】
図4は本発明の実施の形態の動作説明図であり、(A)は波形割れ検出部の動作を示し、(B)はオーバーシュート及びアンダーシュート検出部の動作を示す。図4の(A)に於いて、信号波形の立上り過程で、前回のサンプルホールド値がVu1で、今回の入力信号波形データがVu2であるとすると、Vu1>Vu2の関係を第3の比較器33に於いて検出することができる。又立下り過程で、前回のサンプルホールド値がVd1、今回の入力信号波形データがVd2であるとすると、Vd1<Vd2の関係を第4の比較器34に於いて検出することができる。従って、正常な立上りの波形又は正常な立下りの波形か否かを、サンプルホールド値のサンプル周期毎の比較により判定することができる。
【0026】
又信号波形の1周期をTとすると、その間に、点線で示すような信号波形となった場合、サンプリング周期より長い期間の落ち込みであると、第3,第4の比較器33,34の何れか一方又は両方により波形異常を検出することができる。このようなタイミングの制御は、位相同期回路2からの信号波形の1周期を示すクロック信号及びそれより高速のサンプリング用のクロック信号を基に行うことができる。
【0027】
又図4の(B)に於いて、第1の比較基準電圧Vr1と、ハイレベルのピークホールド回路21のピークホールド値Vp1とを第1の比較器23により比較し、Vp1>Vr1の関係の場合に、オーバーシュート発生と判定することになる。又ローレベルのピークホールド回路22のピークホールド値Vp2と、第2の比較基準電圧Vr2とを第2の比較器24により比較し、絶対値でVp2>Vr2の関係の場合に、アンダーシュート発生と判定することになる。
【0028】
従って、図1に於ける発光ダイオード10が発光すると、信号波形にオーバーシュート発生又はアンダーシュート発生を示し、又発光ダイオード11が発光すると、信号波形に波形割れ発生を示すことになる。又発光ダイオード10,11を、1個の発光ダイオードにより兼用し、信号波形異常を表示する構成とすることも可能である。発光ダイオード10,11と共にブザーを異常表示手段として設けることもできる。又ブザーのみを設けて、信号波形異常検出時にブザーを鳴動させる構成とすることができる。又信号波形の異常を検出した時に、液晶パネル9に信号波形を表示して検討することも可能である。又更に詳細に検討する必要がある場合は、その測定対象端子に、従来例のようにシンクロスコープを接続して詳細な波形観測や分析を行うこともできる。
【0029】
図5は本発明の実施の形態の概略斜視図を示し、50は波形チェック装置、51は電源表示発光ダイオード、52は異常表示手段としての信号波形異常表示発光ダイオード、53は信号波形異常表示手段としてのブザー、54は液晶パネル、55はプローブを示す。この波形チェック装置50は、図1に示す機能を小型の筐体に収容した場合を示す。なお、電源スイッチ,測定開始ボタン,終端回路を選択的に接続する為のスイッチ回路は図示を省略しており、又信号波形異常を検出して表示する発光ダイオードを1個の発光ダイオード52により兼用した場合を示す。
【0030】
又プローブ55は、波形チェック装置50の筐体の先端に設けて、図示のような大規模集積回路のピン等の信号波形観測対象の端子を把持する先端の構成とすることができる。このような構成は、既に各種の構成が知られているから、所望の構成を適用することができる。又図示を省略したアース端子に接続する構成を含むものである。
【0031】
又図示を省略した電源スイッチを投入すると、内部の電池から各部に電力が供給され、発光ダイオード51も発光して、動作中を表示する。又ブザー53は、信号波形の異常検出時又は信号波形観測処理終了時に鳴動させることができる。又液晶パネル54は、プロセッサ5(図1参照)の制御により、メモリ4に格納した信号波形データを基に信号波形を表示することができる。又図1に示すように、無線送受信部7とアンテナ8とを組み込むことにより、図示を省略した操作キー等により、他のコンピュータに信号波形データと判定結果とを転送することができる。又ローカルエリアネットワーク(LAN)に接続する端子を設けて、プロセッサの制御により、他のコンピュータに信号波形データを転送することも可能である。
【0032】
又プローブ55を信号波形観測対象端子に接触させて信号波形の観測を行う毎に、プロセッサ5の制御機能によりカウントアップし、そのカウント内容と信号波形データとを対応してメモリ4に格納し、そのカウント内容を集積回路等のピン番号と対応させることも可能である。又液晶パネル54に表示させる信号波形についての立上り時間及び立下り時間を、時間軸上の基準点を基に表示することも可能である。
【0033】
本発明は、前述の各実施の形態にのみ限定されるものではなく、種々付加変更することが可能であり、プロセッサ5の処理機能を高くすることにより、ディジタル回路の端子間の遅延時間等の測定も可能となる。又インサーキットテスタやファンクションテスタ等に、図1〜図3について説明した波形チェックの機能を内蔵させることにより、信号波形異常の有無を迅速に判定することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、信号波形をチェックし、オーバーシュートやアンダーシュート又は波形割れ等の信号波形異常を検出して、発光ダイオードやブザーにより信号波形異常を表示することができるから、測定対象端子にプローブ14を接触させるだけで、信号波形が異常である正常であるかを迅速に確認することができる。従って、大規模なディジタル回路に於いて、多数の測定対象端子が存在しても、順次チェックすることが可能となる。又図5に示すように、小型の筐体内に格納すれば、信号波形の異常の有無の判定を簡単に且つ迅速に行うことができる利点がある。又終端回路12を選択的に切替接続することにより、信号波形異常時の対策手段を見つけることが容易となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の機能ブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態のオーバーシュート及びアンダーシュート波形検出部の説明図である。
【図3】本発明の実施の形態の波形割れ検出部の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態の動作説明図である。
【図5】本発明の実施の形態の波形チェック装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
1 バッファ増幅器
2 位相同期回路(PLL)
3 AD変換器(A/D)
4 メモリ(MEM)
5 プロセッサ(CPU)
6 制御回路(CON)
7 無線送受信部(TR)
8 アンテナ
9 液晶パネル
10,11 発光ダイオード

Claims (5)

  1. 測定対象端子から取り込んだ信号に位相同期したクロック信号と高速クロック信号とを発生する位相同期回路と、
    該位相同期回路からの前記高速クロック信号に従ってサンプリングして前記測定対象端子から取り込んだ信号をディジタル信号に変換するAD変換器と、
    該AD変換器により変換したディジタル信号の信号波形データを格納するメモリと、
    該メモリに格納された信号波形データの前記サンプリングのタイミング毎のレベル比較処理により、信号波形の異常を検出するプロセッサと、
    該プロセッサにより前記信号波形の異常を検出して表示する発光ダイオード又ブザーの異常表示手段とを備え
    前記プロセッサは、前記AD変換器により変換したディジタル信号による前記信号波形データのハイレベルのピークホールド回路と、ローレベルのピークホールド回路と、前記ハイレベルのピークホールド回路のピークホールド値と第1の基準電圧とを比較し、前記ピークホールド値が前記第1の基準電圧を超えた時に前記信号波形のオーバーシュート発生検出とする第1の比較器と、前記ローレベルのピークホールド回路のピークホールド値と第2の基準電圧とを比較し、前記ピークホールド値が前記第2の基準値より低い時に前記信号波形のアンダーシュート発生検出とする第2の比較器との比較手段を含む構成を備えた
    ことを特徴とする波形チェック装置。
  2. 測定対象端子から取り込んだ信号に位相同期したクロック信号と高速クロック信号とを発生する位相同期回路と、
    該位相同期回路からの前記高速クロック信号に従ってサンプリングして前記測定対象端子から取り込んだ信号をディジタル信号に変換するAD変換器と、
    該AD変換器により変換したディジタル信号の信号波形データを格納するメモリと、
    該メモリに格納された信号波形データの前記サンプリングのタイミング毎のレベル比較処理により、信号波形の異常を検出するプロセッサと、
    該プロセッサにより前記信号波形の異常を検出して表示する発光ダイオード又はブザーの異常表示手段とを備え、
    前記プロセッサは、前記AD変換器により変換したディジタル信号による前記信号波形データのピークを制限するリミッタ回路と、該リミッタ回路を介した前記信号波形データと前回のサンプルホールド値とを比較し、前記信号波形の立上り過程に於ける前記信号波形データが前記前回のサンプルホールド値より低い時に波形割れと判定する第3の比較器と、前記信号波形の立下り過程に於ける前記信号波形データが前記前回のサンプルホールド値より高い時に波形割れと判定する第4の比較器との比較手段を含む構成を備えた
    ことを特徴とする波形チェック装置。
  3. 前記メモリに格納された前記信号波形データを、前記プロセッサの制御により外部に転送する送信部を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の波形チェック装置。
  4. 前記測定対象端子に接触させて信号を取り込む為のプローブを筐体の先端に設け、前記信号波形異常を表示する発光ダイオード又はブザーからなる異常表示手段を前記筐体の表面に設け、前記メモリに格納した信号波形データを基に信号波形を表示する液晶パネルを前記筐体の表面に設けた構成を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の波形チェック装置。
  5. 前記測定対象端子に接触させて信号を取り込む為のプローブを筐体の先端に設け、該プローブにスイッチ回路を介して選択的に接続可能とした終端回路を設けたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の波形チェック装置。
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