JP4201997B2 - オシロスコープ及びその動作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オシロスコープ及びその動作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近まで、大部分のデジタル・ストレージ・オシロスコープは、その取込み速度が比較的遅かったので、これら従来のデジタル・ストレージ・オシロスコープでは、希にしか生じない事象を表示できなかった。
【０００３】
本願出願人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第５９８６６３７号（日本国特許第２９９７９１３号に対応）に記載されたデジタル・オシロスコープは、取込み速度が非常に高速であるので、ユーザは、希にしか生じない変則現象を観察できる。このような変則現象は、それまでの従来のデジタル・ストレージ・オシロスコープでは、その遅い取込み速度のため、見過ごされていた。ユーザは、信号内の変則現象に気づいた後、その信号が示す変則現象に関連した潜在的な問題について更に知ろうとしている。よって、ユーザは、この変則現象でトリガを行うために、かかるオシロスコープの取込みパラメータを調整していた。
【０００４】
現在のデジタル・ストレージ・オシロスコープは、種々の信号波形の特徴に応じてトリガをすることができる。例えば、最新のトリガ能力の１つは、ラント・トリガ（runt trigger）である。オシロスコープを用いてデジタル信号の波形を表示する場合に、典型的には、このラント・トリガ機能を呼び出す（用いる）。なお、このラント・トリガでは、デジタル信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジが高いしきい値レベル及び低いしきい値レベルを通過した際にトリガ信号を発生する。デジタル信号に関連して、用語「ラント・パルス」とは、デジタル信号の通常パルスの振幅よりも大幅に小さい振幅のパルスのことである。よって、ラント・パルスの立ち上がりエッジは、このラント・パルスの信号レベルが元に戻る前に（立ち上がった後、立ち下がって元のレベルに戻る前に）、２つのしきい値レベルの一方のみを通過して、立ち上がりエッジの直前のレベルに戻ってしまう。
【０００５】
従来のデジタル・ストレージ・オシロスコープにおいてラント・トリガ機能を呼び出すためには、ユーザは、トリガ・モード・メニューからラント・トリガを選択し、ラント・パルスのピーク対ピーク振幅を測定し、この測定した振幅値をオシロスコープに適用しなければならなかった。ラント・トリガ機能が適切に呼び出されると、特定値未満のピーク対ピーク振幅のパルスをオシロスコープが受けた場合のみ、このオシロスコープはトリガされる。ユーザは、ラント・パルスのパルス幅を測定し、取込みパラメータを更に限定するために、測定したパルス幅を利用してもよい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ラント・トリガ機能のような最新のトリガ機能は、オシロスコープに試験測定機器として価値のある特性を与える。しかし、オシロスコープをたまにしか使用しないユーザにとっては、多くの最新トリガ機能に気づかないかもしれない。また、たとえ気づいたとしても、トリガ機能を最大限利用してオシロスコープを設定する手順に不慣れかもしれない。
【０００７】
よって、本発明は、オシロスコープに不慣れなユーザにとっても、オシロスコープのトリガ機能を最大限有効に設定できるようにするためのオシロスコープ動作方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、本発明は、各取込み期間中の被試験信号を時間に対して表す波形を表示するオシロスコープの動作方法であって、（ａ）第１取込みパラメータを用いて波形データを取込むステップと、（ｂ）このステップ（ａ）で取り込んだ波形データに基づいて波形の表示を行うステップとを具え；このステップ（ｂ）により表示された波形が、他の波形部分と視覚的に異なる波形部分を含む場合に；（ｃ）他の波形部分と視覚的に異なる波形部分とを区別するために、表示された波形部分のうち、選択された特徴部分を表す電圧範囲及び期間に基づいて第２取込み用パラメータを自動的に求めるステップと；（ｄ）このステップ（ｃ）で求めた第２取込み用パラメータを用いて、被試験信号から波形データを取り込むステップと；（ｅ）このステップ（ｄ）で取り込んだ上記波形データに基づいて波形の表示を行うステップとを更に具え、オシロスコープは、複数のトリガ・モードを有しており；ステップ（ｃ）は、選択された特徴部分を表す電圧範囲及び期間に関する情報を用いて、選択された特徴部分を含む波形を取り込むためのトリガ・モードを上述の複数のトリガ・モードから選択することを含むことを特徴としている。
【０００９】
本発明の第２の観点によれば、本発明は、各取込み期間中の被試験信号を時間に対して表す波形を表示できるオシロスコープであって；第１取込みパラメータを用いて波形データを取込む取込み手段（６）と；この取込み手段で取り込んだ波形データに基づいて波形の表示を行う表示手段（２６）と；この表示手段が行った波形の表示が他の表示波形部分から視覚的に区別される波形部分を含んでいる場合に、他の波形部分と視覚的に異なる波形部分とを区別するために、表示された波形の特徴部分を選択するユーザ制御手段（３４）と；表示された波形のうち、選択された特徴部分を表す電圧範囲及び期間に基づいて第２取込みパラメータを自動的に求め、第２取込みパラメータを取込み手段に適用するオシロスコープ制御手段（１０）とを具え；取込み手段が、第２取込みパラメータを用いて波形データを取込み；表示手段が、第２取込みパラメータを用いて取込み手段が取り込んだ波形データに基づいて波形の表示を行い；オシロスコープは、複数のトリガ・モードを有しており；オシロスコープ制御手段は、選択された特徴部分を表す電圧範囲及び期間に関する情報を用いて、選択された特徴部分を含む波形を取り込むためのトリガ・モードを上述の複数のトリガ・モードから選択することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に理解するために、添付図を参照して、本発明の好適実施例を説明する。図１は、上述のアメリカ合衆国特許第５９８６６３７号に記載の如きデジタル・ストレージ・オシロスコープの簡略化したブロック図である。テスト・ポイント２からの被試験信号は、適切なインタフェース回路（図示せず）を介して、取込みシステム（取込み手段）６に供給される。この取込みシステム６は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含んでおり、このＡ／Ｄ変換器が被測定信号をサンプリングし、量子化（デジタル化）する。このＡ／Ｄ変換器は、デジタル・ワードの連続ストリームを連続的に発生する。よって、取込みシステム６は、トリガ事象の発生を基準にしながら、デジタル・データ・ワードのストリームを多数の線形波形記録（連続的な波形データ）にセグメント化する。各波形記録は、取込み期間中における時間に対する被試験信号を表す。これら波形記録は、取込みメモリ１４にロードされる。
【００１１】
このオシロスコープは、プロセッサ１６も含んでおり、このプロセッサ１６は、取込みメモリ１４からのいくつかの波形記録をラスタ化（ラスタ表示に適するデータ形式に変換）する。プロセッサ１６は、ラスタ化した波形記録を、単一ビット・ラスタ取込みメモリ１８に蓄積されたコンポジット（複合）ラスタ・イメージと組み合わせて、この新たなコンポジット・ラスタ・イメージをラスタ取込みメモリ１８に戻してロードする。ラスタ取込みメモリ１８が選択された数の取込み結果を記憶すると、プロセッサ１６は、ラスタ取込みメモリ１８に蓄積された単一ビット・コンポジット・ラスタ・イメージを、ラスタ表示メモリ２２に蓄積された多ビット・ラスタ・イメージに重ね、この重ね合わせた多ビット・ラスタ・イメージをラスタ表示メモリ２２に再び蓄積する。この多ビット・ラスタ・イメージは、周期的に減衰されて、残像効果を発生する。ラスタ表示メモリ２２の内容を用いて、ラスタ表示器（表示手段）２６を更新する。
【００１２】
このオシロスコープの動作は、制御器（オシロスコープ制御手段）１０により制御される。この制御器１０の主な機能は、取込み制御器及び表示制御器に肩代わりさせることもできるが、図では、これら機能を分割していないで、制御器１０に持たせている。制御器１０は、トリガ事象、サンプリング速度（レート）、及びＡ／Ｄ変換器の変換範囲などの取込みパラメータを取込みシステム６に供給する。制御器１０が実行する動作を制御するアルゴリズムは、プログラム・メモリ３０内に蓄積されている。このオシロスコープは、フロント・パネル・ユーザ制御器（ユーザ制御手段）３４を具えている。この制御器３４により、ユーザは、オシロスコープの動作方法を調整できる。ユーザ制御には、ポインティング・デバイスやカーソルの制御がある。
【００１３】
図２は、自動設定（AUTOSET）モードにて動作している図１のデジタル・ストレージ・オシロスコープが行う典型的な表示を示す。なお、この自動設定モードでは、制御器１０は、取込みパラメータを自動的に調整して、オシロスコープが波形をその基本周波数に対して１又は２サイクルだけ表示し、その信号の電圧範囲が表示スクリーンの全垂直高さのほとんどを占めるようにする。この波形は、図３の波形と類似の形状を有することが、表示の濃いライン・セグメント及び薄いライン・セグメントの分布から明らかである。しかし、図２の波形は、Ａ、Ｂ及びＣで示す特徴の波形部分が希に生じている。ユーザは、この波形を観察することにより、特徴Ａがラント・パルスであるが、通常の波形（濃いライン・セグメント）によってラント・パルスの発生状況が不明であることが容易に判断できる。特に、図２に示す表示から、ラント・パルス（特徴Ａ）と、特徴Ｂ及び／又は特徴Ｃとの間に何らかの関係があるか否かを判断することは、不可能である。
【００１４】
ユーザがラント・パルスに関するより多くの情報を得るために、ラント・パルスを含む波形部分のみを捕捉するように、トリガ設定を定義できる。この場合、オシロスコープの最新のトリガ機能に精通したユーザは、ラント・パルスの振幅及びパルス幅を測定し、ラント・トリガ・モードを選択し、測定値を適切なトリガ・メニュー・パラメータに転送する。その結果の表示は、図４に示すようになり、ラント・パルスを含んだ波形部分が図２よりも一層明瞭に示されている。また、ラント・パルスと、特徴Ｂ又は特徴Ｃとの間に明瞭な関係がないことも判る。オシロスコープ動作のラント・トリガ・モードに精通していないユーザにとっては、図４に示す表示を得るようにオシロスコープの設定を調整することが困難である。
【００１５】
ラスタ表示メモリ２２は、２次元のアドレスを有する。アドレスの一方の成分が入力信号の電圧レベルに対応して、表示器２６における垂直位置を決め、アドレスの他方の成分が時間経過に対応して、表示器２６における垂直位置を決める。所定メモリ記憶位置に蓄積された値は、その位置のアドレスが示す電圧レベル及び発生時点の特定の組合せにおける発生頻度の尺度である。ラスタ表示メモリ２２の内容は、このメモリにおけるアドレスの内の第１アドレス成分が表す電圧レベルの各々における発生頻度のデータベースとなることが理解できよう。
【００１６】
図２に示す表示の場合、ラスタ表示メモリ２２に蓄積されたデータベースは、第１アドレス成分が表す電圧範囲の上部の狭い範囲内、又は、電圧範囲の下部付近の狭い範囲内のいずれかにある電圧と時間との対が表す事象の大部分を表す。被試験信号がデジタル信号であることにより、この特性が合理的に解釈できる（デジタル信号は、高レベルと低レベルで構成されるため）。一般的に、デジタル信号を形成するパルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジが交差する高いしきい値及び低いしきい値により、デジタル信号を特徴づけられる。ラスタ表示メモリ２２の内容が表す事象の電圧分布と、従来のデジタル信号の経験則に関する情報とに基づいて、制御器１０内の表示制御器は、適切なしきい値レベルを判断できる。
【００１７】
本発明の第１実施例によれば、ユーザは、ポインティング・デバイスを用いて、表示スクリーン上で、縮尺（拡大／縮小）調整可能な矩形ボックスを定義できる。かかる縮尺調整可能な矩形ボックスを表示する技術は、当業者には既知であるので、その詳細説明は省略する。ユーザは、ポインティング・デバイスを用いて、矩形ボックスの１つの角を固定するために表示スクリーン上の点を選択する。次に、この点と対角線上にポインティング・デバイスをドラッグ（引っ張り）して、このボックスの大きさ及びアスペクト比を選択的に調整する。制御器１０内の表示制御器は、ボックスも表示するように、表示器２６上の表示を変更する。このボックスの垂直次元は、電圧範囲を示す。また、このボックスの水平次元は、時間インターバルを表す。ユーザは、矩形ボックスの大きさ及び位置を調整して、このボックスが関心のある波形の特徴部分を囲むようにする。また、このボックスの垂直次元は、この特徴に関連した電圧範囲を表し、このボックスの水平次元は、この特徴に関連した時間インターバルを表す。制御器１０内の表示制御器は、このボックスの角の座標値をプロセッサ１６に供給し、これら座標値を用いて、特徴の電圧範囲及びこの特徴の期間を定める値を求める。プロセッサ１６は、矩形ボックスが表す電圧範囲を、ラスタ表示メモリ２２に記憶されたデータベースの内容と比較する。この比較結果により、矩形ボックスが特定する波形部分の特徴は、ラント・パルスであることが判る。よって、制御器１０内の取込み制御器は、自動的にラント・トリガ・モードを呼出し、ボックスの値及びデータベースの内容に応じて、電圧値及び時間値を基本としたラント・トリガ用の信号及び時間インターバルを設定する。制御器１０のこれらの動作は、上述の如く、プログラム・メモリ３０に蓄積されたアルゴリズムに応じて制御される。
【００１８】
図２に示す表示を行う信号の場合、トリガをパルスの立ち下がりエッジに設定し、縮尺調整可能な矩形ボックスを図２の点線に示すように位置決めした場合、図４に示す表示が得られる。
【００１９】
ところで、多くのオシロスコープは、多チャネルであり、かかるオシロスコープは、少なくとも２つの信号の波形を同時に表示できる。このオシロスコープは、複数信号の１つに応じて定義されるトリガ事象の発生に応答して、これら２つの信号の取込みを行う。しばしば、ユーザは、これら２つの信号の間の関係に関心を抱く。しかし、従来の多チャネル・オシロスコープは、上述の如く、取込み速度が遅いことによる制限がある。また、これら従来のオシロスコープは、希にしか生じない事象を表示しないので、これら２つの信号により、希な事象の間の関係をユーザが観察できない。
【００２０】
上述のアメリカ合衆国特許第５９８６６３７号に記載されたオシロスコープは、多チャネルでも実施できる。よって、ユーザは、希にしか生じない事象を観察できるが、最新のトリガ機能をどのように呼び出すのかという知識がないと、通常表示の雑然とした表示から関心のある希な事象を分離できない。
【００２１】
本発明の第２実施例によれば、少なくとも１つの事象が希にしか生じない場合、オシロスコープの適切な設定を知る必要がない。また、この実施例では、２つの事象の間の関係を調べるために多チャネルを観察する際に、図１を参照して説明したオシロスコープを利用できる。ユーザは、上述の如く、ポインティング・デバイスを使用して、２チャネルの夫々の特徴付近に、２つの縮尺調整可能なボックスを定義できる。これら特徴の内少なくとも１つは、希な事象を表す。プロセッサは、これら２つのボックスの夫々に関連した電圧範囲及び時間インターバルと、これら２つのボックスの間の時間インターバルとを計算できる。これら計算結果に基づいて、第１実施例と同様に、制御器１０は、取込みパラメータを変更して、特定の時間関係にある２つの特徴を含む波形のみを取り込むように、トリガ条件を調整することができる。よって、オシロスコープは、希な事象を含む波形のみを表示し、ユーザは、これら２チャネルの事象の間の関係を観察できる。
【００２２】
矩形ボックスの代わりに、ユーザは、ポインティング・デバイス又はカーソルを用いて、２つの波形部分の内、関心のある特徴部分を強調したトリガ・テンプレートを描くことができる。ユーザは、希な事象の表示をパターン又はガイドとして用いて、表示上で関心のある波形の形を描くことができる。プロセッサは、この描いたトリガ・テンプレートから時間値及び電圧レベルを決定でき、制御器１０が、取込みパラメータを自動的に調整する。よって、これらパラメータを満足する波形のみを取り込むことができる。
【００２３】
ところで、２つの波形を表示する従来のデジタル・ストレージ・オシロスコープに用いる遅延ホールドオフ機能により、指定された条件を満足するまで、主記録内の事象（メイン事象という）に対して、遅延記録の取込みの開始をホールドオフ、即ち、延期できる。例えば、メイン事象が立ち上がりエッジならば、その事象が生じ、追加的な条件を満足するまで、遅延記録を開始させない。この追加的な条件とは、時間経過、又は、他の条件とこの時間経過との組合せである。他の条件とは、例えば、遅延記録の基となった信号波形内の立ち上がりエッジの如き事象が、特定の数だけ発生するといった条件である。この場合、メイン事象の発生により遅延記録を付勢し（遅延した記録をできる状態にし）、特定数の事象が発生した後に、遅延記録用の取込みを開始する。複数信号間の複雑な関係を観察するのに、遅延ホールドオフ機能が有用である。しかし、希な事象の場合には、遅延ホールドオフ機能を最良に使用する方法をユーザが理解できないかもしれない。
【００２４】
本発明の第３実施例によれば、ユーザは、遅延記録及びメイン記録における波形特徴を選択できる。また、プロセッサ（制御器１０）は、取込みパラメータを自動的に識別して、遅延ホールドオフ機能を設定できる。よって、選択された希な事象を含む取込みのみを表示できる。
【００２５】
本発明は、上述の特定実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能であることが理解できよう。
【００２６】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、オシロスコープに不慣れなユーザにとっても、オシロスコープのトリガ機能を最大限有効に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施できるデジタル・ストレージ・オシロスコープの簡略化したブロック図である。
【図２】 図１に示すデジタル・ストレージ・オシロスコープによる典型的な表示を示す図である。
【図３】 第１取込み期間中の信号波形を示す図である。
【図４】 第２取込み期間中の信号波形を示す図である。
【符号の説明】
６ 取込みシステム（取込み手段）
１０ 制御回路（オシロスコープ制御手段）
１４ 取込みメモリ
１６ プロセッサ
１８ ラスタ取込みメモリ
２２ ラスタ表示メモリ
２６ 表示器（表示手段）
３４ ユーザ制御器（ユーザ制御手段）

Claims (3)

1. 各取込み期間中の被試験信号を時間に対して表す波形を表示するオシロスコープの動作方法であって、
   （ａ）第１取込みパラメータを用いて波形データを取込むステップと、
   （ｂ）該ステップ（ａ）で取り込んだ上記波形データに基づいて波形の表示を行うステップとを具え、
   該ステップ（ｂ）により表示された上記波形が、他の波形部分と視覚的に異なる波形部分を含む場合、
   （ｃ）上記表示された波形のうち、上記他の波形部分と上記視覚的に異なる波形部分とを区別するために選択された特徴部分を表す電圧範囲及び期間に基づいて第２取込み用パラメータを自動的に求めるステップと、
   （ｄ）該ステップ（ｃ）で求めた上記第２取込み用パラメータを用いて、上記被試験信号から波形データを取り込むステップと、
   （ｅ）該ステップ（ｄ）で取り込んだ上記波形データに基づいて波形の表示を行うステップとを更に具え、
   上記オシロスコープは、複数のトリガ・モードを有しており、
   上記ステップ（ｃ）は、上記選択された特徴部分を表す電圧範囲及び期間に関する情報を用いて上記選択された特徴部分を含む波形を取り込むためのトリガ・モードを、上記複数のトリガ・モードから選択することを含むことを特徴とするオシロスコープ動作方法。
2. 上記ステップ（ｃ）は、ボックスを用いて、上記特徴部分が選択されることを含むことを特徴とする請求項１のオシロスコープ動作方法。
3. 各取込み期間中の被試験信号を時間に対して表す波形を表示できるオシロスコープであって、
   第１取込みパラメータを用いて波形データを取込む取込み手段と、
   該取込み手段で取り込んだ上記波形データに基づいて波形の表示を行う表示手段と、
   該表示手段が行った上記波形の表示が他の表示波形部分から視覚的に区別される波形部分を含んでいる場合に、上記他の波形部分と上記視覚的に異なる波形部分とを区別するために上記表示された波形の特徴部分を選択するユーザ制御手段と、
   上記表示された波形のうち、上記選択された上記特徴部分を表す電圧範囲及び期間に基づいて第２取込みパラメータを自動的に求め、上記第２取込みパラメータを上記取込み手段に適用するオシロスコープ制御手段とを具え、
   上記取込み手段が、上記第２取込みパラメータを用いて上記被試験信号から波形データを取込み、
   上記表示手段が、上記第２取込みパラメータを用いて上記取込み手段が取り込んだ上記波形データに基づいて波形の表示を行い、
   上記オシロスコープは、複数のトリガ・モードを有しており、
   上記オシロスコープ制御手段は、上記選択された特徴部分を表す電圧範囲及び期間に関する情報を用いて、上記選択された特徴部分を含む波形を取り込むためのトリガ・モードを上記複数のトリガ・モードから選択することを特徴とするオシロスコープ。

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