JPH04305163A - ディジタルオシロスコープの自動掃引機構 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルオシロスコ
ープに関し、特に自動掃引モードにおいてサンプリング
データの集積速度を高速化したディジタルオシロスコー
プの自動掃引機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルオシロスコープはアナログ入
力信号をディジタル信号に変換して記憶装置に一旦格納
し、ＣＲＴに表示するオシロスコープである。アナログ
信号をディジタル信号に変換する時に、一定のサンプリ
ングタイムで定まるアナログ波形の各点でサンプリング
してディジタルデータを作るのであるが、入力されるア
ナログ信号の周波数がサンプリング周波数の１／２以上
の場合、各サンプリング点におけるデータを集めて入力
波形を再現しようとしても不可能である。従って、サン
プリングの方法を工夫してデータを取る必要がある。こ
のサンプリングの手法に等価時間サンプリングという手
法が用いられる。この等価時間サンプリングの１つとし
てランダムサンプリングという手法がある。この手法の
概要を図２に示す。図において、（イ）図はトリガ波形
、（ロ）図は入力波形をランダムにサンプリングしてい
る状態を示す図である。サンプリングはサンプリングク
ロックの周期Ｔで行う。Ｓ１　〜Ｓ６　はサンプリング
データ、ｔ１　，ｔ２　はトリガの直後のデータのトリ
ガからの時間、Ｔは各サンプリングデータの時間間隔で
ある。 このようにして得たサンプリングデータＳ１　〜Ｓ６　
を各周期毎に重ねてデータを蓄積し、波形を再現する手
法がランダムサンプリングである。

【０００３】一方、ディジタルオシロスコープには自動
掃引モードがある。例えば、トリガ条件を入力信号のレ
ベルが或るスレシュホールドを超えた時とする場合、入
力信号が直流であったり、入力信号がスレシュホールド
に達しないような場合に、トリガパルスが再生されない
ため、掃引回路の掃引動作は停止状態になっている。そ
のため、操作者はオシロスコープが故障しているのか、
又は入力トリガ信号或いはトリガ回路のレベルの不足又
はスロープの設定不良なのか判断できない。そこで、入
力信号とトリガ・レベルとが一致した場合にのみ掃引開
始用トリガパルスを発生する正常トリガモードに加えて
、入力トリガ信号不存在、低周波又はトリガ回路設定不
良の場合には、自動的に内部トリガを入力信号に無関係
に発生させて掃引させる自動掃引モードを備えている。 自動掃引モードではトリガは入力信号に無関係に発生し
ているので、ＣＲＴに表示される信号波形は同期されな
いため、表示される波形は流れる波形で、入力信号が直
流信号であるのかどうかの判定を可能にし、又、交流信
号の場合はその最大振幅データが得られるのみである。

【０００４】図３に従来のトリガ機構の一例を示す。図
において、タイムアウト回路１には外部トリガＴＥ　が
入力されており、一定時間内に外部トリガＴＥ　が到来
したかどうかを検出する。一定時間以上外部トリガＴＥ
　が到来しない場合には、トリガフラグＦを立てて内部
トリガ発生回路２に出力する。内部トリガ発生回路２は
トリガフラグＦが入力されると内部トリガＴＩ　を発生
する。論理和回路３には外部トリガＴＥ　と内部トリガ
ＴＩ　とが入力されており、外部トリガＴＥ　が入力さ
れている時は内部トリガＴＩ　はないので論理和回路３
の出力Ｔは外部トリガＴＥ　であり、外部トリガＴＥ　
が無い時は出力Ｔは内部トリガＴＩ　である。４は論理
和回路３の出力Ｔと、サンプリングクロックＣとが入力
されて、トリガの発生時刻とサンプリング時刻の時間差
Ｐを測定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
等価時間サンプリングモードでは、複数のトリガから１
つのトレースを構成している。例えば、サンプリング時
間の１／１０００の時間分解能を得るために必要なトリ
ガ回数は、１０００のスペースに球を無作為に埋めて行
くのに必要な回数と同じで次式に示す回数が必要となる
。

【０００６】

【数１】

【０００７】従って、内部トリガＴＩ　のトリガ周波数
が遅い場合は、トリガが外れると極端に波形が遅くなり
、等価時間サンプリングモードの状態で直流レベルを観
測する時、グランドレベルの確認などに対して不便であ
る。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
、その目的は、自動掃引時の時間データ（トリガの発生
時刻からサンプリングまでの時間間隔のデータ）を逐次
変化させることによって、同一時間における時間データ
の発生をなくして、効率よくサンプリングデータを集積
し、高速に波形を更新できるディジタルオシロスコープ
の自動掃引機構を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
発明は、外部トリガが入力されない時入力されない間の
時間を測定し、一定時間に達すれば信号を出力するタイ
ムアウト回路と、前記信号が入力されると入力信号に関
係なくトリガを発生する内部トリガ発生回路と、外部ト
リガと内部トリガの論理和を出力する論理和回路と、該
論理和回路の出力とサンプリングクロックとの時間差を
測定する時間測定回路とで構成され、外部トリガが入力
されない時内部トリガに基づいて自動掃引を行うディジ
タルオシロスコープの自動掃引機構において、内部トリ
ガの発生毎に異なる時間データを発生する時間データ発
生回路と、外部トリガが有る時にサンプリングクロック
との時間差を測定する前記時間測定回路の出力の時間デ
ータと、外部トリガの無い時に前記時間データ発生回路
の出力の時間データとを切り替え出力するスイッチとを
具備することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】外部トリガがある時はトリガとサンプリングク
ロックとの時間差を時間測定回路において各サンプリン
グクロック毎に測定し、入力信号波形を再現する。外部
トリガが一定時間以上無い時はタイムアウト回路がトリ
ガフラグを立てて内部トリガ発生回路に内部トリガを発
生させ、時間データ発生回路は内部トリガ入力毎に異な
る時間データを出力して、トリガフラグＦの存在する期
間、時間データ発生回路側にスイッチが接続されて時間
データを出力する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。図において、図３と同等の部分には同一の符号を付
してある。図中、５は論理和回路３の出力のトリガＴが
入力されて、トリガＴが入力される度に異なる時間デー
タＰ１　を発生する時間データ発生回路である。例えば
、等価時間サンプリングの時間分解能がサンプリング時
間の１／１０００の場合は、０〜９９９までのカウンタ
を動作させて時間データＰ１　を出力する。

【００１３】６は接点ａに時間測定回路４の出力Ｐが入
力され、接点ｂに時間データ発生回路５の出力Ｐ１　が
入力されて、トリガフラグＦがない時は接点ａと接点ｃ
が接続され、トリガフラグＦが立っている時は接点ｂと
接点ｃとが接続されるスイッチである。

【００１４】次に、上記のように構成された実施例の動
作を説明する。外部トリガＴＥ　が入力されると、タイ
ムアウト回路１はトリガ入力が有ることを検出する。従
って、トリガフラグＦは立たず、内部トリガ発生回路２
は内部トリガＴＩ　を発生しない。そのため、論理和回
路３の出力Ｔは外部トリガＴＥ　である。時間測定回路
４はサンプリングクロックＣとトリガＴとの時間差を測
定し、時間データＰを出力する。又、トリガフラグＦが
ないので、スイッチ６では接点ａが選択されており、時
間データＰが出力されて、等価時間サンプリングによる
波形表示が行われる。

【００１５】外部トリガＴＥ　が一定時間入力されない
時は、タイムアウト回路１はトリガ入力の無いことを検
出してトリガフラグＦを出力する。内部トリガ発生回路
２はトリガフラグＦが入力されると内部トリガＴＩ　を
発生して論理和回路３に入力する。論理和回路３には外
部トリガＴＥ　が入力されていないので、内部トリガＴ
Ｉ　がトリガＴとして出力される。

【００１６】時間データ発生回路５は、トリガＴが入力
される度に逐次異なる時間データＰ１　を発生して出力
する。先の例によれば時間データ発生回路５はトリガＴ
入力毎に０，１，２，…，９９９とカウントして、それ
ぞれの時間データを出力し、１０００個に分割されて時
間を逐次埋めて行く。この場合、トリガフラグＦがスイ
ッチ６に入力されているので、接点ｃは接点ｂと接続さ
れていて、時間データ発生回路５でトリガＴ入力毎に発
生した時間データＰ１　が時間データＰ２　として出力
される。

【００１７】この場合の時間データＰ２　は入力とは無
関係なデータなので、波形を再現することはできないが
、直流レベルや入力信号の最大振幅等の情報は得られる
ので自動掃引モードの本来の目的は達成できる。

【００１８】時間データ発生回路５は外部トリガＴＥ　
が入力される時もトリガ毎にカウントして時間データを
発生するが、スイッチ６から出力されることはない。又
、時間データは０〜９９９を循環しているので、自動掃
引時にもすべての時間空間を埋めることができる。

【００１９】このように時間データ発生回路５はすべて
の取り得る時間データを重複することなく発生するため
、最短時間で波形を更新することができる。従来の回路
による方法では波形を更新するために必要なトリガ回数
の期待値が（１）式に示すように７４８５回であったの
に対し、本実施例によれば、分割された時間分解能の数
の１０００回のトリガで波形が更新できるため、更新時
間は約１３．４％になる。

【００２０】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば、時間データ発生回路をカウンタとし
たが、Ｍ系列の乱数発生器を用いてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、自動掃引モードにおいて、トリガ発生からサンプリ
ングまでの時間間隔を逐次変化させて、同一時間におけ
る時間データの発生をなくし、無駄なサンプリングをな
くすことにより、等価時間サンプリングモードにおいて
自動掃引モードにおける波形更新に必要なトリガ回数を
大幅に減少させることができるようになる。その改善率
は、時間分解能がサンプリングレートの１／Ｎであると
き、

【００２２】

【数２】

【００２３】である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】等価時間サンプリングの手法中のランダムサン
プリングの説明図である。

【図３】従来のオシロスコープのトリガ機構のブロック
図である。

【符号の説明】

１　　タイムアウト回路 ２　　内部トリガ発生回路 ３　　論理和回路 ４　　時間測定回路 ５　　時間データ発生回路 ６　　スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　外部トリガが入力されない時入力され
   ない間の時間を測定し、一定時間に達すれば信号を出力
   するタイムアウト回路（１）と、前記信号が入力される
   と入力信号に関係なくトリガを発生する内部トリガ発生
   回路（２）と、外部トリガと内部トリガの論理和を出力
   する論理和回路（３）と、該論理和回路（３）の出力と
   サンプリングクロックとの時間差を測定する時間測定回
   路（４）とで構成され、外部トリガが入力されない時内
   部トリガに基づいて自動掃引を行うディジタルオシロス
   コープの自動掃引機構において、内部トリガの発生毎に
   異なる時間データを発生する時間データ発生回路（５）
   と、外部トリガが有る時にサンプリングクロックとの時
   間差を測定する前記時間測定回路（４）の出力の時間デ
   ータと、外部トリガの無い時に前記時間データ発生回路
   （５）の出力の時間データとを切り替え出力するスイッ
   チ（６）とを具備することを特徴とするディジタルオシ
   ロスコープの自動掃引機構。