JPH0131143B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデジタル・オシロスコープの波形表示
装置、特に変調波の如き複雑な波形のデジタルデ
ータの包絡線等を表示する装置に関する。

実時間のオシロスコープは電気現象の瞬時振幅
を連続した時間軸で表示できるので、例えば低周
波で変調された高周波の搬送波の如き複雑な波形
も正確に表示することができる。これらの波形及
びその他の波形は共に直視型二定電位蓄積管を有
する実時間オシロスコープを用いても表示でき
る。その理由は、信号処理回路及び記録媒体がい
ずれも連続であるからである。他方、デジタル・
オシロスコープにあつては、入力信号波形を内部
クロツク信号で決まる多数の時点に切りきざみ、
これら各時点における瞬時振幅を量子化（デジタ
ル変換）し、その結果得られたデジタル波形デー
タをデジタルメモリ内に記憶する。この入力波形
の再生表示は、メモリから記憶データをクロツク
信号に基づき読出して、アナログ変換等の処理を
行なつて一連の点又はベクトルにより行なう。こ
こで、入力信号はデジタル・オシロスコープの内
部クロツク信号と機能的には何ら関連付けられて
いないので、クロツク信号のエツジが生じる際の
入力信号の瞬時値をサンプリングして蓄積する。
各時点間の情報は勿論得ることができないので、
複雑な波形観測の場合には再現が例え不可能では
ないとしても有意な波形再現は困難である。

特に高周波の搬送波信号を低周波の変調波で振
幅変調した被変調波の如き複雑な信号波形を実時
間オシロスコープで観測すると、一般に搬送波と
変調波は時間的に同期関係にない為に変調波（即
ち包絡線）の内部が略連続して塗りつぶされた波
形として表示観測される。しかし、デジタル・オ
シロスコープでは、例えサンプリング即ち波形取
込み周期を搬送波周波数以上にしても、実時間オ
シロスコープの表示波形と同様にはなり得ないと
いう欠点があつた。

従つて本発明の目的の１つはデジタル・オシロ
スコープを用いて信号の包絡線を表示する装置を
提供することである。

本発明の他の目的は複雑な波形の表示が可能な
デジタル・オシロスコープを提供することであ
る。

本発明の更に他の目的は信号の最小値又は最大
値或は両方が表示可能な選択表示モードを有する
デジタル・オシロスコープを提供することであ
る。

本発明の別の目的は被変調波等の複雑な信号波
形が実時間オシロスコープの波形と類似して再現
表示できるデジタル・オシロスコープを提供する
ことである。

本発明のこれら及びその他の目的及び作用効果
は好適実施例を参照して行なう後述の説明から当
業者には容易に理解できよう。

有限な記憶容量のメモリを用いて長時間の入力
信号をデジタル的に取込み蓄積するには必然的に
波形取込み間隔又は周期を大とする必要がある。
その結果、蓄積される信号の分解能は低下して、
その間に生起するノイズ、その他の急激な信号変
化（一般にグリツチという）は取込むことができ
ない。そこで、波形取込み周期は小さく（よつて
高速）として低速で行なわれるメモリへの蓄積周
期毎の最大値及び最小値のみをメモリの所定アド
レスに順次蓄積することにより、実質的にメモリ
容量を増加することなく且つ分解能を低下するこ
となく長時間にわたる入力信号をデジタル的に蓄
積する所謂メモリ節約技法が本願発明者等により
提案され、本願出願人に譲渡された特願昭55−
103014号明細書（特公昭58−47661号公報）に開
示されている。本願発明は斯るメモリ節約技法を
用い、更に蓄積された多数の最大値及び最小値波
形データを特定の順序で読出す手段及び読出し結
果をベクトル表示する手段と結合して、上述の目
的を達成するものである。

本発明によると、デジタル・オシロスコープ用
信号包絡線表示装置が得られる。本発明に関連す
る波形取込装置はある短かい時間区分内に生起す
る最大及び最小信号振幅検出回路を含み、これら
最大値及び最小値を実際のサンプリング時点にお
ける瞬時値に代つて順次波形に沿つてサンプリン
グしたデータ点として記憶する。よつて、各点に
おいてデータを記憶するのに２個のメモリ位置を
要する。

表示に際しては、各データ点の最大及び最小信
号振幅に対応するデータを表示メモリの隣接アド
レス位置に記憶する。２進アドレスカウンタを表
示メモリに接続し表示クロツク信号に応じて各記
憶位置を順次アドレスする。制御回路をアドレス
カウンタと表示メモリ間に挿入して、アドレスカ
ウント信号の最下位ビツト（LSB）を制御して
４個の表示モードを得る。第１表示モードでは
LSBのメモリへの通過が許されてメモリから最
小及び最大信号値に対応するデータがクロツク信
号に応じて交互に読出される。関連するベクトル
発生器は最小値と最大値とを順次連結して表示信
号を得る。第２表示モードではメモリに加える
LSBを全クロツク信号サイクル中低レベルとし
１個おきの記憶位置をアドレスし、例えば最大値
のみの記憶された偶数番地のみをアドレスする。
よつて、最大値データのみを順次読出す。関連ベ
クトル発生器を用いてこれら最大値を連結して表
示信号を得る。同様に第３表示モードではクロツ
ク信号サイクル中LSBを高レベルに維持し奇数
番地のみをアドレスすることにより記憶した最小
値のみをクロツク信号に応じて読出し、これによ
つて表示信号を再出表示する。第４表示モードは
最初の３表示モードの組合せであつて、最初の３
連続アドレスカウントサイクル中、上述した３表
示モードを順次使用する。先ず第１回目にメモリ
から最小値及び最大値の両方を読出す。第２回目
に最小値のみを読出し、第３回目には最大値のみ
を読出す。表示スクリーン上ではこれら３つの表
示波形が重畳されて、観測者にはこれら３表示は
包絡線内が埋められた単一の複雑波形として見え
る。

本発明の好適実施例では、LSB制御回路は論
理制御回路からのただ２個の制御ビツトにより制
御される２個のNANDゲートで構成されている。

以下図面を参照して本発明を好適実施例に基づ
き詳細に説明する。第１図はデジタル・オシロス
コープのブロツク図であつて、アナログ入力信号
が入力端子１０から周知のサンプルホールド（Ｓ
＆Ｈ）回路、アナログ・デジタル変換器（ADC）
等を含む波形取込回路１２に印加される。入力信
号の波形に沿つてサンプリングされるデータ点の
数は使用するメモリ容量に制限され、波形取込回
路１２は前述した特許出願明細書に開示する如く
動作するものであつてもよく、ここで高速サンプ
リング装置はADCが動作できる最高速度で波形
データをサンプリングする。このようにして得た
波形データは最小−最大値検出回路１４に印加さ
れ、データ点間の期間に対応する期間の最小及び
最大信号値を検出する。データ点の数は使用でき
るメモリ容量により決まる。よつて、記憶された
データ点はサンプリング点における実際の瞬時値
ではなく、指定されたデータ点間において生起す
る最小及び最大信号振幅より成る。この最小及び
最大値はランダム・アクセスメモリ（RAM）を
可とする表示メモリ１６内の隣接メモリ位置に記
憶される。

２進アドレスカウンタ１８はメモリ１６に接続
され表示クロツク信号発生器２０からの表示クロ
ツク信号に応じて各記憶位置を順次アドレスす
る。２進アドレスカウンンタ１８は従来の如く最
上位ビツト（MSB）からLSBまで順次下位の桁
となるように配列された各２進カウントビツト用
出力線を含んでいる。スイツチ２２をカウンタ１
８とメモリ１６間のLSB信号線に接続して、メ
モリのLBS′へ実際に印加される最下位ビツトを
LSB、接地又は正電圧に選択して４表示モード
を選択できるようにする。

第１表示モードではスイツチ２２を接点２２Ａ
に接続することによりアドレスカウンタのLSB
をメモリ１６に印加する。このモードでは各メモ
リ位置が順次アドレスされ隣接メモリ位置に記憶
された最小及び最大信号値をクロツク信号に応じ
て読出す。このデータを読出すと共にデジタル・
アナログ変換器（DAC）２４によりアナログ信
号に変換する。ベクトル発生器２６はDAC２４
からの点状出力を連続して第２Ａ図に示す如く相
互結合された最小−最大波形を表示すべく、陰極
線管を可とする表示装置２８に印加する。

第２表示モードでは、スイツチ２２によりメモ
リ１６のLSBを接地する。そこで１個おきの記
憶位置、例えば最大値のみが記憶されている偶数
番地が順次アドレスされ、最大値のすべてが連続
してメモリ１６から読出されるようにする。
DAC２４及びベクトル発生器２６は第２Ｂ図に
示す如く相互連結された最大値を表示する。

第３表示モードでは、メモリ１６のLSBはス
イツチ２２の接点２２Ｃを介して正電圧、例えば
＋５ボルトに固定している。このモードでは、例
えば最小値のみが記憶されている奇数記憶番地が
順次アドレスされ、最小値のすべてをクロツク信
号に応じて連続して読出す。DAC２４及びベク
トル発生器２６は第２Ｃ図に示す如く連結した最
小値を表示する。

第４表示モードでは、スイツチ２２を順次２２
Ａ，２２Ｂ及び２２Ｃに接続して、各スイツチ接
点位置にアドレスカウンタ１８の完全に１カウン
トサイクル中とどまるようにする。第１回目のメ
モリサイクル中には最小及び最大波形値がクロツ
ク信号に応じて読出されて表示を行なう。第２回
目には最小値のみが読出されて表示され、第３回
目には最大値のみが読出されて表示される。これ
ら３つの表示波形は表示装置２８の表示スクリー
ン上に重畳して表示され、観測者は包絡線間が埋
まつた複雑な単一波形としてこれを観測すること
となる。

上述の回路動作はフリツカーを生じることなく
包絡線が観測できるように高速動作しなければな
らないので、スイツチ２２は第３図に示す如き論
理制御ゲート回路であるのが好ましい。制御ゲー
ト回路は２個のNANDゲート３０及び３４より
成り、その動作は第４図に真理値表として示すと
おりである。制御論理回路４０は２ビツト制御信
号C₁及びC₂を発生し、制御ゲート回路の動作を
制御する。若しC₁が「低」でC₂が「高」であれ
ば、NANDゲート３０の出力は「高」となり、
メモリ１６のLSB′に到達するアドレスカウント
信号のLSBを「低」に維持する。これは第１図
のスイツチ位置２２Ｂに対応する。若しC₂が
「低」であれば、NANDゲート３４の出力はC₁の
状態に関係なく「高」であるので、メモリ１６の
LSB′は「高」であり、第１図のスイツチ位置２
２Ｃに対応する。若しC₁が「高」でC₂も「高」
であれば、アドレスカウンタ１８のLSBが
NANDゲート３０及び３４を介してメモリ１６
のLSB′へそのまま通過するので、LSB′＝LSBで
ある。これは第１図のスイツチ位置２２Ａに対応
する。

制御回路４０は上述した４つの表示モード又は
それらのうちの任意の組合せとなるようにするこ
ともできる。アドレスカウンタ１８からの計数オ
ーバフローラインを制御論理回路４０に接続して
各クロツクサイクルの終りに制御ビツトC₁及び
C₂を変更するも可である。制御論理回路４０は
ゲート、フリツプ・フロツプ、又はマイクロプロ
セツサ等いずれの構成であつてもよいこと当然で
ある。

上記説明で明らかな如く、本発明のデジタル・
オシロスコープの波形表示装置によれば、入力信
号の一定区間の最小値及び最大値を記憶したメモ
リから最小値及び最大値を交互に読出す動作、最
小値のみを順次読出す動作及び最大値のみを順次
読出す動作を順次繰返し、陰極線管上にベクトル
表示するようにしたので、変調波等の複雑な波形
を恰も従来の実時間オシロスコープで観測する如
く波形表示することができる。即ち、最小値及び
最大値点間を交互にジグザグにベクトル表示する
動作は、実時間オシロスコープに表示される搬送
波の表示波形と酷似した表示波形をもたらし、且
つ、夫々各最小値点間及び各最大値点間のベクト
ル表示は上下の包絡線を強調する。その他、本発
明はグリツチ等急激な信号変化の表示観測にも有
用である。

以上、本発明のデジタル・オシロスコープ用表
示装置をその好適実施例に基づいて説明したが、
本発明は何らこれら実施例に限定する意図はな
く、当業者には本発明の要旨を逸脱することなく
種々の変更変形が可能であること明らかである。
例えば、最小値及び最大値を交互に読出す動作、
最小値のみを順次読出す動作及び最大値のみを順
次読出す動作の繰返し順序は任意に選定し得る。
それ故、これら変更変形も本発明の技術的範囲に
包含されること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデジタル・オシロスコー
プの波形表示装置のブロツク図、第２Ａ乃至Ｄ図
は第１図の動作説明図、第３図は本発明に使用し
得るLSBゲート制御回路の一実施例の回路図、
第４図は第３図の回路動作説明図である。 図中、１６はメモリ、１８，２０，２２はアド
レス指定手段、２４，２６，２８は表示手段を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 陰極線管を用いたデジタル・オシロスコープ
   の波形表示装置であつて、入力信号の一定区間毎
   の最小値及び最大値を所定のアドレスに記憶する
   メモリと、上記最小値及び最大値を記憶したアド
   レスを交互に指定する動作、上記最小値を記憶し
   たアドレスのみを順次指定する動作及び上記最大
   値を記憶したアドレスのみを順次指定する動作を
   繰返す上記メモリのアドレス指定手段と、該アド
   レス指定手段により上記メモリから読出された出
   力を順次上記陰極線管にベクトル表示する表示手
   段とを具えるデジタル・オシロスコープの波形表
   示装置。