JPH02157662A - サンプリングオシロスコープ - Google Patents

サンプリングオシロスコープ

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JPH02157662A
JPH02157662A JP31252988A JP31252988A JPH02157662A JP H02157662 A JPH02157662 A JP H02157662A JP 31252988 A JP31252988 A JP 31252988A JP 31252988 A JP31252988 A JP 31252988A JP H02157662 A JPH02157662 A JP H02157662A
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大窪 和生
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一幸 尾崎
Soichi Hama
壮一 浜
Toshihiro Ishizuka
俊弘 石塚
Takayuki Abe
貴之 安部
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [l!tIfi] 周期的に変化する被測定電圧を各位相点について複数回
サンプリングしその平均値をディスプレイに表示するサ
ンプリングオシロスコープに関し、所望の電圧分解能の
測定電圧波形を得ることを目的とし、 周期的に変化する被測定電圧を各位相点について複数回
サンプリングし、その測定電圧及び測定回数から該測定
電圧の平均値を求め、該平均値をディスプレイに表示す
るサンプリングオシロスコープにおいて、該測定電圧、
該平均値及び該測定回数を用いて該各位相点での該測定
電圧の分散を算出する分散算出手段と、該分散、該測定
回数及び測定位相点数を用いて該測定電圧の電圧分解能
を算出する電圧分解能算出手段とを備えて、該電圧分解
能を該ディスプレイに表示し、さらには、電圧分解能を
設定するための電圧分解能設定手段と、算出された前記
電圧分解能と設定された該電圧分解能とを比較し該算出
値が該設定値以下になった場合に該サンプリングを停止
させるサンプリング停止手段とを備えて構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は、周期的に変化する被測定電圧を各位相点につ
いて複数回サンプリングしその平均値をディスプレイに
表示するサンプリングオシロスコープに関する。
[従来の技術] 1G−”sea以下の超高速周期的電圧信号波形の測定
にはサンプリングオシロスコープが使用される。
被測定電圧波形には一般にノイズが含まれているため、
各位相点について複数回サンプリングし、その平均値を
ディスプレイに表示することにより分解能の高い測定電
圧波形を得る構成となっている。この測定回数は、設定
器により設定され、または使用者がディスプレイに表示
された測定電圧波形を見て適当な時点でスイッチを操作
しサンプリング終了要求を出すことにより定まる。
[発明が解決しようとする課ml しかし、電圧分解能の値が不明であったため、測定時間
が短すぎて必要な電圧分解能の測定電圧波形が得られな
かったり、測定時間が必要以上に長くなって無駄が生じ
ていた。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、所望の電圧分解能
の測定電圧波形を得ることが可能なサンプリングオンロ
スコープを提供することにある。
[課題を解決するための手段及びその作用]第1図は本
第1発明の原理構成を示すブロック図である。
図中、lはサンプリング手段であり、サンプリングパル
スに応答して、周期的に変化する被測定電圧を各位相点
について複数回サンプリングする。
2は測定回数計数手段であり、このサンプリングパルス
の個数が測定位相点数を越える毎に測定回数をインクリ
メントする。3は平均値算出手段であり、サンプリング
された測定電圧及び測定回数計数手段2.により計数さ
れた測定回数から該測定電圧の平均値を求める。4は分
散算出手段であり、該測定電圧、該平均値及び該測定回
数を用いて該各位相点での該測定電圧の分散を算出する
。5は電圧分解能算出手段であり、該分散、該測定回数
及び該測定位相点数を用いて該測定電圧の電圧分解能を
算出する。6はディスプレイであり、該平均値及び該電
圧分解能を該ディスプレイに表示する。
電圧分解能は被測定波形のSN比により異なるが、電圧
分解能が実時間で求められてディスプレイに表示される
ので、使用者は適当な時点でサンプリングを停止さける
ことができ、所望の電圧分解能の測定電圧波形を得るこ
とができる。
したがって、測定時間が短すぎて必要な電圧分解能の測
定電圧波形が得られなかったり、測定時間が必要以上に
長くなったりするのを防止することができる。
第2図は本第2発明の原理構成を示すブロック図である
。この第2発明では、所望の電圧分解能の測定電圧波形
が得られたときにサンプリングを自動的に停止させるた
めに、」二記第1発明の構成にさらに、次のような構成
が付設されている。
図中、7は電圧分解能設定手段であり、電圧分解能を設
定するためのものである。8はサンプリング停止手段で
あり、算出された前記電圧分解能と設定された該電圧分
解能とを比較し、該算出値が該設定値以下になった場合
には、例えばゲート9を閉じてサンプリングパルスがサ
ンプリング手段!に供給されるのを停止することにより
、被測定電圧のサンプリングを停止させる。この第2発
明では電圧分解能を設定するので、電圧分解能の表示は
必須ではない。
この第2発明によれば、容易かつ確実に所望の電圧分解
能の測定電圧波形が得られる。
[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
最初に、測定電圧波形の電圧分解能について説明する。
被測定電圧波形は例えば第5A図に示す如く周期的に変
化し、その測定位相点Xにおけるに回目の測定電圧をV
bsとする。位相点Xでの測定電圧V1.(i = 1
−k)ノ分散13haは次式で表される。
=に一1Σv ”t、−^v”h、       −−
−(i  )1IL ここに、^V kAl!測定電圧V +−(i = 1
〜k )(D平均値である。
ここで、測定回数にの値が小さい場合には分散B kA
の信頼度は不充分である。しかし、測定回数にの値を充
分大きくすると一般には分散B haは測定位相点Xに
よらず一定値Bに収束する(第6図参照)。この場合、
99%の信頼度で次式が成立する。
B、−3Δh<B≦Bh+3Δ、  ・・・(2)ここ
に、 Bh=n−’ΣBkM             ・ 
・ ・ (3)入IL Δh=ll−’(Σ(B k、−B k)”)””  
 ・ ・ ・ (4)に−1 である。また、nは位相点数である。
k回測定した電圧波形の電圧分解能Mの最確値M1は、 M K”  3 (U k/k )””       
    ・ ・   (5)となり、997%の信頼度
でM≦Rhとなる電圧分解能の上限値R2は n k−3((B > +3 Δh)/k)””   
     (6)となる。
次に、第3図に基づいて、サンプリングオンロスコープ
の要部構成を説明する。
測定位相点数設定器lO1電圧分解能設定器菫2により
それぞれ測定位相点数n1電圧分解能Mを設定し、被測
定電圧波形の測定を開始させると、以下に示すようなハ
ードウェア構成により実時間で上記電圧分解能M1が評
価され、これが設定された電圧分解能M以下になるとサ
ンプリングが自動的に終了し、マイクロコンビュータロ
4により測定電圧波形及びその電圧分解能M2等がディ
スプレイ16に表示されるとともに、測定終了を報知す
る音が電子ブザー18から出力される。
すなわち、測定開始パルスによりRSフリップフロップ
20がセットされるとアンドゲート22が開かれてサン
プリングパルスがサンプルホールド回路24へ供給され
(第5B図)、これに応答して被測定電圧■がサンプル
ホールド回路24により抽出保持され、A/D変換器2
6によりデジタル値■、に変換され(第5A図)、加算
′a28の一方の入力端子に供給される。
アンドゲート22を通ったサンプリングパルスはカウン
タ30により計数され、その計数値Xによりレジスタ群
32がアドレス指定され、その内容Svk、−1が加算
428の他方の入力端子に供給されて前記■。に加算さ
れ、加算値SV、、がレジスタ群32の当該指定アドレ
スXに書き込まれる。このXはデジタル比較器34によ
り測定位相点数nと比較され、x>nになるとカウンタ
30の計数値が1にセットされる。カウンタ30の初期
値は1である。
したがって、N個のレジスタA、〜A7からなるレジス
タ群32のうちn個のレジスタA1〜Allがサイクリ
ックにアドレス指定され、レジスタA。
には測定位相点Xにおける測定電圧V+−(i=1〜k
)の合計値が保持される。
測定回数にはデジタル比較″a34の出カバスルをカウ
ンタ36で計数することにより得られる。
このカウンタ36は1に初期設定されている。前記SV
、、は除算器38によりこのkで除せられて、測定位相
点Xにおける測定電圧の平均値AVhJが求められ、次
いでこの値が乗算器40により自乗されてAV”h−と
なる。
一方、測定電圧Vkmは乗算器42により自乗されて加
算器44の一方の入力端子に供給され、カウンタ30に
よりアドレス指定されたレジスタ群46のレジスタB1
の内容5llk−0に加算されて5Uh−となり、レジ
スタBヨに書き込まれる。このレジスタ群46もレジス
タ群32と同様に、N個のレジスタB、〜I3Nからな
る。suh、は除算器48に供給されてカウンタ36の
出力値にで除せられ、■3□の平均値AUm−が求めら
れる。
八〇k11及びAV”、、は減算器50に供給されてそ
の差である上式(1)の分散B。が求められる。この分
散81は加算器52の一方の入力端子に供給され、加算
器52の他方の入力端子にはレジスタ54の内容5Bh
−1が供給されて両者の加算値SB、が求められ、これ
がレジスタ54に書き込まれる。このレジスタ54の内
容は、0に初期設定されており、また、カウンタ30に
よりx>nが検出される毎に0クリアされる。したがっ
て、レジスタ54の内容SB、は分散B1.(i=l〜
k)の合計値となる。
この値SBKはデジタル比較器58の一方の入力端子に
供給される。デジタル比較器58は、カウンタ30の計
数値がnとなりかつレジスタ54の内容SB、が確定し
た時点で、このSBmをマイクロコンピュータI4から
供給されるF = n1g’/9と比較する。そして、
B、%≦Fであればサンプリング終了信号をマイクロコ
ンピュータ14へ供給すると共に、この信号をRSフリ
ップフロップ20のリセット端子へ供給してアンドゲー
ト22を閉じ、サンプリングを終了させる。
以上の構成により、電圧分解能Mbが実時間で求められ
、これが設定値M以下の値になった時点で被測定電圧波
形のサンプリングが自動的に終了する。
一方、減算器50の出力値B、は乗算器60により自乗
されて加算器62の一方の入力端子に供給され、加算器
62の他方の入力端子にはレジスタ64の内容5Ck−
1が供給され、両者の加算値SCkがレジスタ64に書
き込まれる。このレジスタ64は、レジスタ54と同様
にOに初期設定され、また比較器34によりx>nが検
出される毎にクリアされる。したがって、レジスタ64
の内容SChはBl□(i=1〜k)の合計値となる。
この値はマイクロコンピュータ14へ供給される。
次に、第4図に基づいてマイクロコンピュータ14の処
理手順を説明する。
(100)サンプリング開始前に、測定位相点数設定器
10及び電圧分解能設定器12により設定された測定位
相点敗れ及び電圧分解fl1Mの値を読み込み、 (102)このn%Mを用いてF = nkl”/9を
算出し、(104)次にこのFをデジタル比較器58の
他方の入力端子に供給する。
(106)サンプリング開始後は、デジタル比較器58
から上述のサンプリング終了信号が供給されるのを待つ
。この信号が供給されると、(10g)カウンタ36、
レジスタ54及び64からそれぞれに、SB、、SCn
を読み込む。
(11G)次にこれらの値を用いて電圧分解能Mk及び
その上限値R1を算出し、 (112)これらをディスプレイ16に表示させる。ま
た、レジスタ群32の内容を読み込み、その各々をkで
除して各位相点における測定電圧の平均値を求め、これ
らを測定電圧波形としてディスプレイI6に表示する。
(目4)さらに、電子ブザーI8を一定時間鳴らして使
用者に測定が終了したことを報知する。
なお、本発明には他にも種々の変形例が含まれる。
例えば、上記実施例では、電圧分解能設定器12により
電圧分解能Mを設定し、求められた電圧分解fl!M、
がこの設定値M以下になった時にサンブリングを終了さ
せる場合を説明したが、電圧分解能Mhをディスプレイ
+6に表示させ、使用者がこれを見て適当な時点でスイ
ッチを操作することによりサンプリングを終了させる手
動モードをさらに設けてもよい。
また、電圧分解能M、を求める演算回路は第3図に示す
ものに限られず、M、を求める途中の式の品種変形に対
応した各種演算回路が考えられる。
さらに、本発明は等優待間サンプリング方式のサンプリ
ングオシロスコープに限定されず、実時間サンプリング
方式やランダムサンプリング方式等のあらゆるサンプリ
ングオシロスコープに適用可能である。
[発明の効果〕 以上説明したように、本第1発明に係るサンプリングオ
ンロスコープによれば、電圧分解能が実時間で求められ
てディスプレイに表示されるので、使用者は適当な時点
でサンプリングを停止させることにより所望の電圧分解
能の測定電圧波形を得ることかでき、したがって、測定
時間が短すぎて必要な電圧分解能の測定電圧波形が得ら
れなかったり、測定時間が必要以上に長くなったりする
のを防止することができるという優れた効果を奏する。
また、本第2発明に係るサンプリングオシロスコープに
よれば、所望の電圧分解能の測定電圧波形が得られたと
きにサンプリングが自動的に停止するので、容易かつ確
実に所望の電圧分解能の測定電圧波形を得ることができ
るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本第1発明の原理構成を示すブロック図、 第2図は本第2発明の原理構成を示すブロック図である
。 第3図乃至第6図は本発明の一実施例に係り、第3図は
サンプリングオシロスコープの要部構成を示すブロック
図、 第4図はマイクロコンピュータ14の処理手順を示すフ
ローチャート、 第5A図は測定電圧波形図、 第5B図はサンプリングパルス波形図、第6図は測定位
相点Xとこの点におけるに個の測定電圧Vlll〜Vk
xの分散B。との関係を示4°図である。 32.46はレジスタ群 34.58はデジタル比較器 38.48は除算器 40.42.60は乗算器 50は威算器 54.64はレジスタ 図中、 10は測定位相点数設定器 12は電圧分解能設定器 14はマイクロコンピュータ I6はディスプレイ 18は電子ブザー 20はRSフリップフロップ 22はアンドゲート 24はサンプルホールド回路 26はA/D変換器 28.44.52.62は加算器 30.36はカウンタ 第2発明の原理構成図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)、周期的に変化する被測定電圧を各位相点について
    複数回サンプリングし、その測定電圧及び測定回数から
    該測定電圧の平均値を求め、該平均値をディスプレイ(
    6)に表示するサンプリングオシロスコープにおいて、 該測定電圧、該平均値及び該測定回数を用いて該各位相
    点での該測定電圧の分散を算出する分散算出手段(4)
    と、 該分散、該測定回数及び測定位相点数を用いて該測定電
    圧の電圧分解能を算出する電圧分解能算出手段(5)と を有し、該電圧分解能を該ディスプレイ(6)に表示す
    ることを特徴とするサンプリングオシロスコープ。 2)、周期的に変化する被測定電圧を各位相点について
    複数回サンプリングし、その測定電圧及び測定回数から
    該測定電圧の平均値を求め、該平均値をディスプレイ(
    6)に表示するサンプリングオシロスコープにおいて、 該測定電圧、該平均値及び該測定回数を用いて該各位相
    点での該測定電圧の分散を算出する分散算出手段(4)
    と、 該分散、該測定回数及び測定位相点数を用いて該測定電
    圧の電圧分解能を算出する電圧分解能算出手段(5)と 電圧分解能を設定するための電圧分解能設定手段(7)
    と、 算出された該電圧分解能と設定された該電圧分解能とを
    比較し、該算出値が該設定値以下になった場合に該サン
    プリングを停止させるサンプリング停止手段(8)と、 を有することを特徴とするサンプリングオシロスコープ
JP31252988A 1988-12-09 1988-12-09 サンプリングオシロスコープ Expired - Lifetime JP2746622B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240285A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Yokogawa Electric Corp 波形検査装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240285A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Yokogawa Electric Corp 波形検査装置

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