JP6460623B2 - 試験測定装置、そのトリガ設定方法及び試験測定装置用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、試験測定装置と、入力信号中の希な異常を検出するのに適した試験測定装置のトリガ設定方法と、こうした試験測定装置用のプログラムとに関する。

最新のデジタル・オシロスコープは、大まかに言えば、所与の入力信号の波形を生成する機能を提供する。こうした試験測定装置は、所望のイベントを捕捉するよう設定可能なトリガ処理のハードウェア及びソフトウェアを装備している。「希な異常」をトリガ処理することは、めったに起こらない電気的グリッチを検出するという装置の能力にハイライトを当てることになる。

米国特許第７１９１０７９号明細書

多くの低及び中レンジの装置では、取込みの後処理中の「デッド・タイム」のために、こうした異常を取りこぼしてしまう。従って、そうした試験測定装置の希な異常のトリガ機能を改善できる改良型トリガ処理を提供する必要が存在している。

試験測定装置と、入力信号中の希な異常を検出するのに適した試験測定装置のトリガ設定方法が開示される。試験測定装置は、信号を受ける入力端子を含んでいる。取込み（アクイジション）エンジンは、入力端子に結合され、取込みエンジンは、信号をデジタル化するとともに、初期トリガ設定に基づき信号中のトリガ・イベントをトリガ検出部が検出すると、そのデジタル化信号を取込みメモリ中に信号履歴として蓄積するよう構成される。異常検出部が取込みメモリに結合され、異常検出部は、信号履歴中の異常を検出するよう構成される。分析エンジンが異常検出部に結合され、分析エンジンは、信号履歴中に検出された異常を分析し、異常を検出するためのトリガ設定の分析結果を生成する。トリガ制御回路が分析エンジンに結合され、トリガ制御回路はトリガ設定分析結果に基づいてトリガ検出部のトリガ設定を修正するよう構成される。

異常検出部は、マスク・イベント、セグメント化したメモリ及び取込み履歴の中の少なくとも１つに基づいて異常を検出するよう構成されても良い。取込みエンジンは、所定数の取込みを信号履歴として取得するように構成されても良い。分析エンジンは、信号履歴に基づいてマスクを生成するように構成されても良い。分析エンジンは、異常の位置を特定するユーザ入力を受けるように構成されても良い。異常検出部は、異常を検出するための少なくとも１つのしきい値基準を用いて構成されても良い。分析エンジンは、複数の異常検出技術から少なくとも１つの異常検出技術を自動的に選択するように構成されても良い。初期トリガ設定は、異常と独立に、信号の履歴を捕捉するように構成されても良い。

入力信号中の異常を検出するのに適した試験測定装置のトリガ設定方法には、入力信号を受けて、その入力信号をデジタル化するとともに、初期トリガ設定に基づいてデジタル化信号を信号履歴として取込みメモリ中に蓄積する処理を含む。異常は、信号履歴中で検出される。信号履歴中に検出された異常は分析され、その異常を検出するためのトリガ設定の分析結果が生成される。トリガ制御回路は、トリガ設定分析結果に基づいて初期トリガ設定を修正トリガ設定に変更するように構成される。

異常は、マスク・イベント、セグメント化したメモリ及び取込み履歴の中の少なくとも１つに基づいて検出されても良い。所定数の取込みが、信号履歴として捕捉される。マスクは、その信号履歴に基づいて生成されても良い。異常の位置を特定するためのユーザ入力を受けても良い。異常は、少なくとも１つのしきい値基準に基づいて検出されても良い。

少なくとも１つの異常検出技術が、複数の異常検出技術の中から自動的に選択されるようにしても良い。１つの異常検出技術は、複数の異常検出技術の中から、点数に基づいて選択されるようにしても良い。初期トリガ設定は、異常とは独立して信号履歴を捕捉するように構成されても良い。第２の信号を受けると、試験測定装置は、修正トリガ設定に基づいてトリガしても良い。

図１は、複数の表示領域に分割された表示装置を有するミックス・ドメイン・オシロスコープのブロック図である。 図２は、改良された希な異常トリガ処理のために構成された取込みシステムのブロック図である。 図３ａは、マスク試験を受けることになる試験信号を示した表示の簡略図である。 図３ｂは、試験信号を囲むマスクを示した表示の簡略図である。 図３ｃは、異常が検出され、マスク・イベント又はマスク違反で取り込んだものを示す表示の簡略図である。 図３ｄは、マスク・イベントの後に続く表示を示す表示の簡略図である。 図４は、スマート・トリガ分析を示すフローチャートである。

ここに開示されるのは、改良された希な異常のトリガ処理技術（スマート・トリガ処理）である。こうした技術は、ハードウェア又はソフトウェアで実現されても良く、オシロスコープのような試験測定装置に改良された動作モードを提供する。スマート・トリガ処理モードは、大まかに言って、次のように実現されても良い：オシロスコープが、Ａ）複数（ｎ回）の取込みを捕捉する；Ｂ）有効な「信号履歴」を確認する；Ｃ）例えば、希な異常といった信号履歴に合致しない信号を検索している間、取込み処理を続ける；Ｄ）信号履歴違反（violation）が検出されたら、その学習した異常に対してのみトリガがかかるようにトリガ設定が修正される。トリガ設定は、レベルしきい値、立ち上がり又は立ち下がりエッジのようなパラメータはもちろんのこと、ラント、レベル、パルス幅及びシーケンスのようなトリガ形式を含んでいても良い。ここに記述されるように、スマート・トリガ（賢いトリガ）の結果、既知の信号データ処理に使っている取込み後のデッド・タイムを基本的に排除し、その代わりに、さもなければ失われてしまうこの時間を、価値ある信号異常データ検索にささげている。これによって、スコープのユーザは、どのくらいの頻度で異常が発生しているかを見ることができ、そして、被測定デバイスを分析できる。

異常の検出は、例えば、マスク試験、波形ヒストグラム、ホスト処理といったユーザが利用可能な種々の技術で処理されて良い。開示される技術には、どのトリガ検出方法がめったに起きないイベントを示すのに最適であろうかを賢く判断する機能を含む。例えば、トリガの設定には、ラント、レベル、パルス幅、シーケンスその他のトリガ形式のように、異常に対してトリガをかけるのにユーザが利用可能な任意のトリガ形式を使用して良い。所望の異常のみ捕捉するスマート・トリガ処理を用いることで、デッド・タイムが除かれる。

スマート・トリガ処理は、自動、半自動及び手動（マニュアル）で動作しても良い。もしマスク違反（Mask failure）と連動して用いられるなら、ｎ個の取込みのシーケンス中の異常を検出し、ユーザの介入無しでトリガ設定を整えるのに、自動モードを利用しても良い。半自動モード時では、ユーザ定義の信号しきい値設定に従って、ｎ個の取込みのシーケンスを分析しても良い。トリガ設定は、あるしきい値基準が適用されたときに、マスク・リミット試験と同様に、違反（violation）を異常として分類するためだけに設定されても良い。

ユーザが明確に介入するため、ユーザがｎ個の取込みの回数を特定できるようにするマニュアル・モードを利用できる。ユーザは、この取込み履歴（例えば、セグメント化されたメモリ中に記憶される）を手動で調べ、必要なトリガ設定を処理するスマート・トリガ処理のため、ユーザが選択した異常にマークをつけるようにしても良い。

図１は、複数の表示領域又はグラチクル（graticule）１４及び１６に分割された表示装置１２を有する試験測定装置（オシロスコープ）１０のブロック図である。グラチクル又は表示領域１４及び１６は、少なくとも１つの波形２４、２６と、例えば、軸、グラフィカル情報及びテキストといったその他のグラフィカルな指標３４，３６とをグラフィカルに表示するよう構成される。オシロスコープ１０は、また、ユーザが入力するための複数のユーザ制御部１８と、試験信号などを受けるよう構成された複数の電気入力端子２０とを有している。この例では、ユーザ制御部１８は、ズーム係数及びパン位置（ズーム・ボックスの位置）を変化させるよう構成されたズーム入力１７（内側ノブ）及びパン入力１９（外側ノブ）を含んでいる。

この例では、オシロスコープ１０は、プログラム情報及びデータを蓄積するよう構成された関連するメモリ２３を有するプロセッサ２２を含む取込みシステム２１を伴う単独ユニットとして実現されている。当然ながら、プロセッサ２２は、例えば、Ｉ／Ｏ、グラフィック生成ハードウェアなどのような付加回路に結合されていても良い。プロセッサ２２は、ユーザ制御部１８を介して、複数の入力の少なくとも一部を受けるように構成される。アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２５は、電気入力端子２０で受けた信号をデジタル化するよう構成される。トリガ検出部（トリガ・システム）２７は、後述のように、取込み処理を制御するタイミング信号を供給する。種々のトリガ処理モードは、例えば、米国特許第７１９１０７９号に開示されている。

また、プロセッサ２２は、グラチクル１４、１６中に表示される情報の少なくとも一部を生成するように構成される。当然ながら、オシロスコープは、例えば、デスクトップ、タブレット、スマートフォンその他のコンピュータ・デバイスといったコンピュータ・デバイスを用いて実現される実施形態を含む種々のハードウェア及びソフトウェアを用いて実現しても良く、これらシステムの中には、表示装置を提供するか又は必要とするものもあるし、そうでないものもある。

図２は、改良された希な異常のトリガ処理用に構成された取込みシステム４０のブロック図である。取込みシステム４０は、トリガ設定に基づいて入力信号中のトリガ・イベントをトリガ検出部（上述）が検出すると試験信号を取込み、信号履歴を構築する取込み及び信号履歴回路４２と、異常を見つけるための１つ以上の方法を用いるよう構成された検出回路４４と、例えば、ホスト・プロセッサを介して検出された異常を分析するよう構成された分析エンジン４６と、そして、検出された異常に基づいてトリガ設定を修正するよう構成されていても良いトリガ制御回路４８とを含んでいる。

取込みシステム４０は、試験信号５０を受けるよう構成された電気入力端子５２を含む。電気入力端子５２は、例えば、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを用いて試験信号５０をデジタル化するよう構成された取込みエンジン５４に結合される。初期トリガ設定（ブロック５５）としては、例えばエッジ・トリガを利用しても良く、これによって信号履歴を取込み、信号の（ｎ個）の取込みを捕捉するように構成される。言い換えると、初期トリガ設定は、特定の異常についてのトリガというよりも、むしろ異常とは無関係に信号履歴を捕捉するように構成される。取込みエンジン５４は、デジタル化試験信号の信号履歴を蓄積するよう構成された取込みメモリ５６に結合される。取込みメモリ５６は、マルチプレクサ５８を介して１つ以上の異常検出部６０、６２、６４に結合される。これら異常検出部は、取込みシステム４０の分析エンジン４６に結合された出力端子６８を有するＯＲゲート６６に結合される。当然ながら、マルチプレクサ５８及びＯＲゲート６６の機能は、他の回路構成によって提供するようにしても良い。このような回路は、１つ以上の異常検出部が信号履歴にアクセスできるようにして、後に続く分析とトリガ設定の生成のための出力を生成できるようにする機能を提供できる。

図２において、マスク異常検出部６０は、マスク境界線を監視し、信号履歴がマスク境界線を突破（violate：違反）したときを検出するように構成される。図３ａは、試験信号１５０を示す表示１１２の簡略図である。試験信号１５０は、多数の取込み（ｎ回）の後に、信号履歴を構築するために利用されても良い。図３ｂは、試験信号１５０を囲むマスク１６０を示す表示１１２の簡略図である。このマスクは、特定の回数の取込み（ｎ回）が完了した後に構築される。図３ｃは、異常１５１が検出されたときに、マスク・イベント又はマスク違反（violation：突破、侵入）で取り込んだものを示す表示１１２の簡略図である。図３ｄは、マスク・イベントの後に続く表示を示す表示１１２のブロック図である。

異常を検出するのに、セグメント化（複数部分に分けた）メモリ６２を用いても良い。セグメント化メモリ６２は、大まかに言えば、ユーザが視覚的に信号履歴を見ることを可能にし、そして、既知の良い波形又は既知の悪い波形のどちらかである所定の波形を手動で選択することを可能にする。既知の良い波形は、スマート・トリガ分析では無視しても良いし、また、既知の悪い波形は、スマート・トリガ分析への直接の入力として利用されても良い。取込みヒストグラム６４も、異常を検出するのに利用しても良い。取込みヒストグラムは、波形の形状を抽象することを可能とし、そのため、任意の波形についても、大きな変化に関して、高い信頼性で監視可能となる。ある波形について、比較的一定な特定ヒストグラムが生成される。異常が取り込まれると、そのヒストグラムは予期されるものから逸脱し、異常が発生したことを示す。当然ながら、ここに開示した範囲から離れることなく、他の異常検出技術を用いても良い。

図２に関して続けると、検出回路４４の出力端子６８は、分析エンジン４６に結合される。分析エンジン４６は、トリガ・ソフトウェア７２及びスマート・トリガ分析ソフトウェア７４と共に構成されるホスト・プロセッサ７０を含んでいる。大まかに言えば、ホスト・プロセッサは、トリガ・ソフトウェア７２を介して取込みメモリ５６にアクセスし、異常を分析できる。

スマート・トリガ分析ソフトウェア７４は、先の説明に従って、手動（マニュアル）、半自動又は自動で動作しても良い。マニュアル・モードでは、ユーザは、（ｎ回）取込みの回数を特定しても良い。ユーザは、取込みメモリ５６に蓄積された取込み履歴（history）を手動で調査し、必要なトリガ設定を処理するスマート・トリガ処理のため、ユーザが選択した異常にマークをつけるようにしても良い。

半自動モードでは、（ｎ回）の取込みのシーケンスが、ユーザ定義の信号設定に従って分析されても良い。トリガ設定は、マスク・リミット試験と同様に、あるしきい値基準を適用したときの違反を、異常として分類するためだけに設定されても良い。こうした設定は、ホスト・プロセッサがアクセス可能なメモリ中に記憶するようにしても良い。例えば、図１中のメモリ２３を参照のこと。

もしマスク違反（failures）と連動して用いられる場合、異常を検出し、ユーザの介入なしにトリガ設定を整えるのに、全自動モードを用いても良い。図４は、スマート・トリガ処理分析を示すフローチャートである。当然ながら、ここに含まれる全てのフローチャートは、説明の都合だけのものであり、プログラムのエントリ（入口）点及び出口（Exit）点、タイム・アウト機能、エラー・チェック・ルーチンなど（図示せず）は、典型的なシステム・ソフトウェアにおいて、通常、実装されるものである。これも当然であるが、システム・ソフトウェアは、導入された後、連続的に動作するとしても良い。従って、任意の開始及び終了点は、コードの一部分の論理的な開始及び終了点を示すことを意図したもので、それをコードの他の部分と統合し、必要に応じて実行するようにもできる。複数のブロックのいずれかを実行する順序も、ここでの開示の範囲を離れることなく、変更しても良い。これら観点を実施することは、容易に理解できるものであり、ここでの開示に基づいて、十分に当業者の理解の範囲である。

スマート・トリガ分析は、大まかに言えば、ブロック２０２で示されるように、信号の多数（ｎ回）の取込みを捕捉するために、試験信号にトリガをかけるよう試験測定装置を設定することから始まる。例えば、回数（ｎ）の取込みを捕捉するのに、エッジ・トリガを用いても良く、その取込んだものは、ブロック２０４で示されるように、信号履歴としてメモリ中に蓄積しても良い。信号履歴が完成したら、ブロック２０６で示されるように、異常を検出するために信号履歴を審査するのに、スマート・トリガ分析ソフトウェア７４が利用される。スマート・トリガ分析ソフトウェア７４は、（上述のように）自動、半自動、手動で動作して、その異常にトリガをかけるための修正トリガ設定の一セット（a set：一式）を特定するようにしても良い。トリガ設定は、ブロック２０８に示されるように、修正される。修正トリガ設定は、例えば、ブロック５５内に蓄積され、その異常だけにトリガをかけるように、トリガ検出部を設定するのに利用される。こうして、試験測定装置は、信号を取込み、その異常に直接トリガをかけるように設定される。

図２に戻ると、スマート・トリガ分析ソフトウェア７４は、種々の異常検出方法６０、６２、６４の中から最も良い方法を選択するように構成しても良い。例えば、異常検出方法の夫々が点数（スコア）を生成し、スマート・トリガ分析ソフトウェア７４が、最も高い点数の異常検出方法を選択して、ホスト出力信号７６を出力しても良い。このような構成において、複数の異常検出方法からの複数の結果をホスト・プロセッサ７０に転送できるような適切な要素と、ＯＲゲート６６を交換しても良い。この代替手段では、スマート・トリガ分析ソフトウェア７４は、種々の異常検出方法６０、６２、６４からの複数の結果を、例えば、平均、重み付け平均などを用いて組み合わせるようにしても良い。ホスト出力信号７６は、スマート・トリガ分析から得られるトリガ設定の（例えば、ハードウェア又はソフトウェアの）分析結果を表す。

ホスト出力信号７６は、マルチプレクサ７８を介してトリガ制御回路４８に結合される。１つ以上のトリガ・モード８０が、ホスト出力信号７６によって提供されるタイミング情報に基づいてトリガ設定を生成するのに利用できる。この例では、パルス、ラント、遅延、エッジ及び立ち上がり／立ち下がり８２〜９０のトリガ・モードが示されている。当然ながら、ここに開示する範囲から離れることなく、他のトリガ・モードを利用しても良い。トリガ・モード信号は、トリガ設定出力マルチレクサ９２に結合され、試験測定装置のトリガ設定を生成するのに利用できる。ライン９４は、大まかに言えば、スマート・トリガ設定の最終結果を示し、例えば、スマート・トリガ分析ソフトウェア７４を用いて修正トリガ設定が決まれば、ブロック５５で示されるような適切なメモリに蓄積される。

当然ながら、ここに開示した内容に基づいて、多くの変形が可能である。特定の組み合わせにおいて、機能及び構成要素を先に説明したが、各機能及び要素は、他の機能や要素なしに単独で使うこともできるし、また、他の機能や要素を使ったり使わなかったりして種々の組み合わせで使うこともできる。ここに開示した装置又は方法は、汎用コンピュータ又はプロセッサで実行するためのコンピュータ読み出し可能な（非一時的）記録媒体に組み込まれたコンピュータ・プログラム、ソフトウェア又はファームウェアで実現されても良い。コンピュータ読み出し可能な記録媒体の例には、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュ・メモリ、半導体メモリ装置、内部ハード・ディスクやリムーバブル・ディスクのような磁気媒体、光磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭディスクのような光媒体、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）が含まれる。

適切なプロセッサには、例としては、汎用プロセッサ、特定用途向けプロセッサ、従来型プロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰに関連する１つ以上のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）回路、その他の形式の集積回路（ＩＣ）、又はステート・マシーンが含まれる。

２７ トリガ検出部
４０ 取込みシステム
４２ 取込み及び信号履歴回路
４４ 検出回路
４６ 分析エンジン
４８ トリガ制御回路
５０ 試験信号
５２ 電気入力信号
５４ 取込みエンジン
５６ 取込みメモリ
５８ マルチプレクサ
６０ 異常検出部
６２ 異常検出部
６４ 異常検出部
６６ ＯＲゲート
６８ 出力端子
７０ ホスト・プロセッサ
７２ トリガ・ソフトウェア
７４ スマート・トリガ分析ソフトウェア
７６ ホスト出力信号
７８ マルチプレクサ
８０ トリガ・モード
８２ パルス・トリガ・モード
８４ ラント・トリガ・モード
８６ 遅延トリガ・モード
８８ エッジ・トリガ・モード
９０ 立ち上がり／立ち下がりトリガ・モード
９２ トリガ設定出力マルチプレクサ

Claims (4)

1. 入力信号を受けるよう構成される入力端子と、
   上記入力端子に結合され、上記入力信号をデジタル化したデジタル化信号を生成し、トリガ設定に基づいて、上記デジタル化信号を信号履歴として取込みメモリに記憶させる取込みエンジンと、
   上記取込みエンジンに設定される上記トリガ設定を制御するように構成されるトリガ制御回路と、
   上記取込みメモリに結合され、上記信号履歴中の異常を検出するよう構成される異常検出部と、
   上記異常検出部に結合され、上記信号履歴中に検出された上記異常を分析し、上記異常を検出するためのトリガ設定分析結果を生成する分析エンジンと
   を具え、
   上記トリガ設定分析結果に基づいて、上記トリガ制御回路が上記トリガ設定を修正するよう構成される試験測定装置。
2. 上記入力信号を受ける処理と、
   上記入力信号をデジタル化したデジタル化信号を生成し、初期トリガ設定に基づいて、上記デジタル化信号を信号履歴として取込みメモリに記憶させる処理と、
   上記信号履歴中の異常を検出する処理と、
   上記信号履歴中に検出された上記異常を分析し、上記異常を検出するためのトリガ設定分析結果を生成する処理と、
   上記トリガ設定分析結果に基づいて、上記初期トリガ設定を修正トリガ設定に変更する処理と
   を具える試験測定装置のトリガ設定方法。
3. 上記初期トリガ設定に基づく上記デジタル化信号の取込み処理を所定回数行うことによって上記信号履歴が生成される請求項２記載の試験測定装置のトリガ設定方法。
4. 試験測定装置用のプログラムであって、上記試験測定装置において実行されると、上記請求項２又は３記載の方法が実行される試験測定装置用プログラム。

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