JPH0618563A - 時間間隔−電圧変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 カウンタ回路３１２又は３１４で、測定対象
の時間間隔の間、周期を選択可能なクロック発生手段３
２０〜３３４からのクロック信号を計数し、この計数結
果が出力用デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）３１８
のレンジ収まるように、マイクロプロセッサ３０４でク
ロックの周期及びカウンタ回路のオフセット値を制御
し、ＤＡＣから測定対象の時間間隔に相当する電圧を得
る。 【効果】 時間間隔−電圧変換を迅速且つ連続的に行う
ことができ、時間間隔の測定値を表示画面上で適切にオ
フセットし、且つ適切な分解能で表現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時間間隔−電圧変換
器、特に、オシロスコープに電圧として、時間間隔測定
値を表示可能にする時間間隔−電圧変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路の設計、デバッグ、保守又は修
理において、時間間隔の測定をできることが望まれるこ
とがある。安定した時間軸に対するパルス・コードの変
調の変化を観察し、信号の様々な時間的に変化する動き
を解析して、電子信号、特にデジタル信号の時間間隔を
効率的に解析することが電子産業において必要である。
これまで、この様な測定を行う効果的測定器には、制限
があったり、複雑であったり、高価であったり、又は、
使い方が困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のオシロスコープ
を使用して、時間間隔測定を行うと、特に、時間的に変
化する動きがトリガ処理の妨げとなる信号に関しては、
その測定結果には限界がある。デジタル・ストレージ・
オシロスコープは、操作者又は事後処理ソフトウェアに
より、既に記憶された記録の事後解析ができる。しか
し、記録長には限界があり、実時間解析は不可能であ
り、連続的解析は記録長の範囲に制限される。同様に、
高速ロジック・アナライザでは、デジタル信号の特定タ
イミングの事象の後の情報を取込み、記憶し、解析でき
るが、同様の制限がある。最近では、他の手段も使用さ
れている。モジュレーション・ドメイン解析器又はデジ
タル・タイミング解析器と様々の呼び方をされる時間間
隔解析器は、時間間隔情報を解析し、その結果を周波数
対時間、時間間隔対時間又は時間間隔対発生回数のグラ
フとして表す。

【０００４】これらの装置の幾つかは、サンプリング技
術及び統計的解析を使用しているので、それらが行う解
析は、完全な連続記録に基づくものではない。他の装置
は、あらゆる事象を監視するが、連続した事象に追従し
ていない。即ち、これらの装置は、あらゆる間隔を測定
し、異なる長さの時間間隔が幾つ起きるかを追跡する
が、それが起きる順番は分からない。時間情報は処理中
に失われているので、、時間間隔対発生回数の表示しか
得られない。これまでに、出力信号が完全な記録に基づ
く連続測定を行う装置は、事後処理により解析を行い、
その記録長は最終的にはメモリ・サイズに常に制限され
る。

【０００５】時間間隔から電圧に即座に連続的に変換を
行い、オシロスコープ上で時間変化を観測でき、表示さ
れた他の電圧信号と関係付けることができる方法及び装
置が必要とされる。好適には、この装置は、オシロスコ
ープの垂直利得及びオフセットを校正するのに適した校
正出力を生成する手段と、信号及び行おうとする測定に
関し適切な分解能及びオフセット設定を自動的に探す手
段とを必要とする。したがって、本発明の目的は、時間
間隔から電圧に即座に連続的に変換を行い、オシロスコ
ープ上で時間変化を観測できる時間間隔−電圧変換器の
提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、時間間隔−電圧変換を迅速且つ連続的に行うことが
でき、タイミング変化をオシロスコープ上で観察でき、
他の信号と関係付けることができる。本発明では、オシ
ロスコープの垂直利得及びオフセットを適切に校正する
ための校正出力を生成し、更に信号及び行う測定に対し
適切な分解能及びオフセットを自動的に探し出す。

【０００７】本発明は、特定の時間間隔を電圧に変換す
る時間間隔−電圧変換器であり、複数時間軸のうちの１
つの時間軸のクロック信号を選択的に発生可能なクロッ
ク発生手段と、オフセット値を供給するオフセット値供
給手段と、オフセット値供給手段からのオフセット値が
設定されると共に、特定の時間間隔の間に発生するクロ
ック信号を計数する計数手段と、計数手段の計数結果が
所定範囲に収まるようにクロック発生手段及びオフセッ
ト値供給手段を制御する制御手段と、所定範囲に対応す
るレンジを有し、計数結果をアナログ電圧に変換するデ
ジタル・アナログ変換器とを有することを特徴とする。

【０００８】更に、校正信号を繰り返し発生する手段
は、順次等間隔で９つの電圧レベルを生成し、このう
ち、５番目である中央レベルは、他のレベルよりも８倍
長い。

【０００９】適切な分解能及びオフセット設定を自動的
に探し出す手段は、集めたデータ内のオバーフロー指
示、最大及び最小間隔を監視している間、種々設定を試
みるソフトウェア・ルーチンであり、このルーチンは、
信号及び行なう測定に対して適切な分解能及びオフセッ
トのための設定を探し出す。

【００１０】

【実施例】図２は、本発明の時間間隔−電圧変換器のフ
ロント・パネル３０２を示す。上部の表示領域１０は、
変更キー１２を押すことにより選択可能なオフセット設
定又はトリガ設定のいずれかを表示する。変更キー１２
を繰り返して押すと、オフセット・タイミング、Ａレベ
ル及びＢレベルが循環的に選択される。

【００１１】オフセット値が表示されているとき、表示
領域１０の右側の３個の指示器のうちの１個が点灯す
る。オフセットは、マイクロ秒から秒の単位の範囲で設
定可能であるので、表示領域１０の右側の３個の指示器
は、秒を示す“ｓ”、ミリ秒を示す“ｍｓ”、マイクロ
秒を示す“μｓ”である。Ａチャンネル及びＢチャンネ
ルの２チャンネル用のトリガ・レベルが表示されている
ときは、これらの時間指示器はいずれも点灯せず、
“ａ”又は“ｂ”が表示領域の最上位桁に表示される。
このとき符号＋／−が付けられた電圧値が、表示領域１
０の下位４桁に表示される。

【００１２】表示領域１０に表示される設定は、自動キ
ーを押すか、又は桁選択キー１８及び２０に関連してノ
ブ１６を使用することにより調整できる。ノブ１６は、
表示領域１０の複数桁の１つの値を変化させる。表示領
域１０のどの桁をノブ１６の動きにより制御するかは、
左側の桁選択キー１８又は右側の桁選択キー２０を１回
又は複数回押すことにより選択できる。左側の桁選択キ
ー１８を押すと、選択される桁が左方向、即ち上位桁方
向に移動する。一方、右側の桁選択キー２０を押すと、
選択される桁は右方向、即ち下位桁方向に移動する。

【００１３】表示領域がオフセット情報を表示している
間に自動キー１４を押すと、時間間隔ー電圧変換器のオ
フセット及び分解能を設定するためのソフトウェア・ル
ーチンが呼び出され、オフセット及び分解能設定により
決まる「ウィンドウ」からはみ出さない範囲で、出力信
号は可能な最大量に拡大される。言い替えれば、このソ
フトウェア・ルーチンは、レンジ外指示器２２に送られ
る信号を監視しつつ、オフセット及び分解能制御器を制
御し、現在選択されている測定項目に関して監視されて
いる信号のタイミングの変化性にできるだけ密接した制
御により決められるウィンドウを配置する。

【００１４】分解能は、操作者が分解能／Ｄｉｖ制御器
２４及び２６を直接に使用して調整できる。上側の分解
能／Ｄｉｖ制御器２４は、大きな時間／Ｄｉｖ（低分解
能）値を選択し、下側の分解能／Ｄｉｖ制御器２６は、
小さい時間／Ｄｉｖ（高分解能）値を選択する。選択さ
れた値によって、分解能／Ｄｉｖキー２４及び２６の左
側にリスト表示された値の１つが点灯される。選択可能
な値は、１ｓ、１００ｍｓ、１０ｍｓ、１ｍｓ、１００
μｓ、１０μｓ又は１μｓ／Ｄｉｖである。

【００１５】操作者は、測定選択キー２８を使用して、
遅延時間、幅、周期及び調整の項目を循環的に選択でき
る。遅延測定を選択すると、ある信号の立ち上がり又は
立ち下がりエッジ及び他の信号の立ち上がりエッジ又は
立ち下がりエッジ間の時間測定ができる。幅測定を選択
すると、同一信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエ
ッジ間の時間測定ができる。周期測定を選択すると、同
一信号の立ち上がりエッジ及び次の立ち上がりエッジ間
の時間測定、又は同一信号の立ち下がりエッジ及び次の
立ち下がりエッジ間の時間測定ができる。これらの測定
で基準とされるエッジは、チャンネルＡ及びチャンネル
Ｂのエッジ選択キー３０及び３２により決められる。

【００１６】調整の項目を選択すると、出力端子３４に
校正信号が生成される。操作者が測定選択キー２８を使
用してこの調整の項目を選択するときの他に、電源が投
入されたときも、装置は自動的にこのモードに入る。校
正信号を使用すると、時間間隔−電圧変換器のデジタル
−アナログ変換器（以下ＤＡＣという）の出力に関し
て、オシロスコープの垂直偏向回路の利得及びオフセッ
トを容易に校正することができ、従来のオシロスコープ
の表示器上の１Ｄｉｖは、時間間隔−電圧変換器により
生成された１Ｄｉｖに正確に等しくなる。

【００１７】図３は、本発明の時間間隔−電圧変換器の
校正信号を示し、図４は、この校正信号をオシロスコー
プに表示した様子を示す。調整の項目を選択すると、マ
イクロプロセッサからの命令によりＤＡＣ出力を制御し
て、校正信号２００が発生される。この信号は、９段の
階段波であり、その真ん中の段２０４は他の８つの段２
０２に比べ８倍長い。この信号がオシロスコープの入力
端に供給され、オシロスコープがトリガ動作ではなく自
走動作していると、校正信号２１０はオシロスコープの
表示面を横切る９つの直線として表示され、その真ん中
の直線２０４’は他の直線２０２’に比べて輝度が強調
される。

【００１８】オシロスコープの垂直偏向回路を校正する
には、垂直偏向オフセット制御器を使用して、このパタ
ーンの輝度強調された真ん中の直線を、従来のオシロス
コープの表示器の中心水平目盛り線と一致させる。長さ
が短い階段２０２で形成される輝度強調されない複数の
直線２０２’は、垂直偏向利得制御器を使用して、残り
の水平目盛り線と一致させる。これらの調整は、校正信
号２１０の各水平線が、オシロスコープの表示器の対応
する目盛り線と正確に一致するまで繰り返される。

【００１９】輝度強調されない直線２０２’は、輝度強
調レベル２０４’に比べて短い間持続する適切な電圧レ
ベルのどのような信号２０２によっても生成してもよい
ことに留意されたい。信号２００の階段２０２は、同じ
結果を得るために再配列できる任意の順番の必要な電圧
である。レベル２０２は、どの順番で発生してもよく、
階段状である必要も全くない。適切な自走表示２１０を
得るために重要なことは、真ん中の校正された電圧レベ
ル２０４を、他の電圧レベル２０２より長く持続させ
て、人間の目で容易に輝度の違いを認識できるようにす
ることである。真ん中の電圧レベル２０４が、他の電圧
レベル２０２より８〜１０倍長く持続すると、目で容易
に違いを識別できることが経験上分かっている。

【００２０】図２では、チャンネルＡ及びＢの各チャン
ネルの領域には、信号を受け取るためのＢＮＣコネクタ
３６及び３８、ＡＣ／ＤＣ結合スイッチ４０、４２及び
アクティブ・エッジ選択スイッチ３０及び３２が設けら
れる。スイッチ上の指示器は適切に点灯し、ＡＣ又はＤ
Ｃ結合のいずれが選択され、どのエッジがアクティブ・
エッジとして選択されたかを示す。

【００２１】以下に詳細に説明する様に、到来信号が時
間間隔−電圧変換器が測定できる速さよりも速い速度で
発生していると、ランダム・サンプリング指示器３５が
点灯する。ランダム・サンプリング指示器３５が点灯す
るときは、到来信号の発生が速すぎるので、発生事象を
残らずは測定できないが、測定された発生事象は正確に
測定される。

【００２２】図１は、本発明の時間間隔−電圧変換器３
００を示すブロック図である。フロント・パネル即ちユ
ーザ・インタフェース３０２は、図１を参照して上述し
た。マイクロプロセッサ３０４は、操作者からのフロン
ト・パネル３０２への入力を受け取る。更に、マイクロ
プロセッサ３０４は、「レンジ外」又は「ランダム・サ
ンプリング」の様な状態メッセージ及び警告メッセージ
の形式で、操作者に帰還情報を送る。チャンネルＡ及び
Ｂで監視される信号、即ち信号Ａ及びＢは、増幅器３０
６及び３０８により増幅された後、エッジ選択／カウン
タ制御論理回路３１０に送られる。

【００２３】エッジ選択／カウンタ制御論理回路３１０
は、操作者が選んだ測定項目を伝える命令を受け取る。
これらの命令に基づいて、エッジ選択／カウンタ制御論
理回路３１０は、従来構成の論理素子により、２つのカ
ウンタ回路３１２及び３１４の一方を、信号Ａ及び信号
Ｂの一方の開始エッジの時点で動作を開始させ、停止エ
ッジの時点で同一のカウンタ回路を停止させる。

【００２４】時間間隔−電圧変換器３００は、８つの基
本的測定を行うことができる。マイクロプロセッサ３０
４は、フロント・パネル・ユーザ・インタフェース３０
２を調べ、エッジ選択／カウンタ制御論理回路３１０に
測定項目を伝える。データの３ビットは、８つの基本測
定のうちいずれが要求されているかを指定する。エッジ
選択／カウンタ制御論理回路３１０は、８つの測定項目
のうちの１つ及び信号Ａ、Ｂの変化に応じてカウンタ回
路３１２及び３１４への制御信号を生成する。エッジ選
択／カウンタ制御論理回路３１０のエッジ選択手段は、
カウンタ回路の動作を開始する信号のエッジを決め、且
つカウンタ回路の動作を停止させるエッジを決める。カ
ウンタ制御手段は、各測定を行うために２カウンタ回路
の一方の動作を開始及び停止させる。

【００２５】上述の８つの基本測定を次に示す。（１）
ある信号の立ち上がりエッジから同一の信号の立ち上が
りエッジまで（周期Ａ、立ち上がりエッジ選択）。
（２）ある信号の立ち上がりエッジから同一の信号の立
ち下がりエッジまで（幅Ａ、立ち上がりエッジ選択）。
（３）ある信号の立ち下がりエッジから同一の信号の立
ち下がりエッジまで（周期Ａ、立ち下がりエッジ選
択）。（４）ある信号の立ち下がりエッジから同一の信
号の立ち上がりエッジまで（幅Ａ、立ち下がりエッジ選
択）。（５）ある信号の立ち上がりエッジから他の信号
の立ち上がりエッジまで（遅延、立ち上がりＡから立ち
上がりＢ）。（６）ある信号の立ち上がりエッジから他
の信号の立ち下がりまで（遅延、立ち上がりＡから立ち
下がりＢまで）。（７）ある信号の立ち下がりエッジか
ら他の信号の立ち下がりエッジまで（遅延、立ち下がり
Ａから立ち下がりＢまで）。（８）ある信号の立ち下が
りエッジから他の信号の立ち上がりエッジまで（遅延、
立ち下がりＡから立ち上がりＢまで）。

【００２６】関心のあるいずれの時間間隔も見逃すこと
なく最高可能速度で時間間隔を解析するために、エッジ
選択／カウンタ制御論理回路３１０は、カウント−１信
号を使用してカウンタ回路３１２に計数動作させること
及びカウント−２を使用してカウンタ回路３１２に計数
動作させることを交互に行う。これにより、カウンタ回
路が、読み出され且つプリロードされる測定を行わない
時間ができる。他の実施例では、カウンタ回路を１つだ
け使用し、付加的回路を加えて前の計数値を追跡し、前
の計数値は現在の計数値から減算され、図１の実施例で
得られる値と同じ差が得られる。

【００２７】事象の発生速度が速すぎて連続サンプリン
グができないとき、エッジ選択／カウンタ制御論理回路
３１０は、サンプル欠落信号によりマイクロプロセッサ
３０４に知らせる。この情報に応答して、マイクロプロ
セッサ３０４は、フロント・パネル３０２上のランダム
・サンプリング指示器３５を点灯させる。エッジ選択／
カウンタ制御論理回路３１０は、カウンタ３１２及び３
１４の読み取り値を、例えばシフトレジスタで構成され
る簡単なステートマシンにより適切に制御し、ある測定
を終了させて他の測定を開始させる到来エッジを監視す
る。エッジ選択及びカウンタ制御論理回路は、サンプル
欠落信号を発生し、測定を抜かす必要があるという情報
を有する。

【００２８】カウンタ回路３１２及び３１４は、図２の
表示領域１０で操作者が選択したオフセット値に基づく
プリロード情報を受け取る。カウンタ回路３１２及び３
１４は、エッジ選択／カウンタ制御論理回路３１０内の
ゲート回路を介して、時間軸選択マルチプレクサ３２０
から送られたクロック信号を計数する。マイクロプロセ
ッサ３０４からの制御信号は、基準時間軸３２２の高速
クロック信号又は縦続接続された１／１０分周回路３２
４〜３３４により基準時間軸を分周した６つの時間軸の
１つを選択するように、時間軸選択マルチプレクサ３２
０を設定する。一実施例では、基準時間軸３２２は３０
ＭＨｚの発振器であり、選択可能な時間時間軸は３０Ｍ
Ｈｚ、３.０ＭＨｚ、０.３ＭＨｚ、３０ｋＨｚ、３.０
ｋＨｚ、３００Ｈｚ及び３０Ｈｚである。時間間隔−電
圧変換器で分解能を１ステップ変化させることは、オシ
ロスコープの垂直利得制御器内の固定減衰器で×１０の
変化に相当するので、１０ステップで時間軸を選択する
と、オシロスコープと互換性を持たせるのに、特に都合
がよい。

【００２９】マイクロプロセッサ３０４は、フロントパ
ネル３０２を介した操作者からのオフセット入力信号を
受け取り、このオフセット入力信号を基に、現在選択さ
れている時間軸に対し適切に大きさを決めたオフセット
値を計算する。これらの値は、オフセット値レジスタ３
３６に記憶され、このレジスタからカウンタ回路３１２
及び３１４の両方に供給される。

【００３０】カウンタ回路３１２及び３１４は、各々が
２０ビット幅である値１信号及び値２信号と、オーバー
フロー１信号及びオーバーフロー２信号とを出力する。
これらのオーバーフロー信号は、カウンタ回路３１２及
び３１４の計数値が、その最終値に達したことをマイク
ロプロセッサ３０４に知らせる。計数値が最終値に達す
る１回目のときは、プリロードされているオフセット値
を無効とするのみであり、計数値が最終値に達する２回
目のときは、分解能の設定が変えられる。

【００３１】レンジ外検出論理回路３１６は、出力１／
２信号の状態に応じて値１又は値２信号を受け取る。レ
ンジ外検出論理回路３１６の機能は、計数値がＤＡＣ３
１８の能力を超えたときに、マイクロプロセッサ、最終
的には操作者に知らせることである。

【００３２】オシロスコープは、通常、９本の水平目盛
り線が引かれた高さ８ｃｍの表示器を有し、画面から外
れる出力信号は、各方向で４ｃｍをわずかに超えるよう
に切りとられる。次に、出力電圧は、８ビットＤＡＣ３
１８の能力で決まる値に制限される。８ビットのＤＡＣ
３１８は、入力値の状態に比例した電圧を生成し、その
範囲は−１２８から＋１２７であると仮定する。２０ビ
ットの値１又は値２が、８ビットのＤＡＣ３１８のレン
ジ外であれば、レンジ外検出器３１６は、アンダーレン
ジ信号又はオーバーレンジ信号のいずれかを発生する。

【００３３】これらの信号は、２つの目的に使用され
る。１つの目的は、検出状態がオーバーレンジ又はアン
ダーレンジであるかによって、ＤＡＣ３１８の出力信号
を夫々最大又は最小にすることである。他の目的は、こ
れらの状態をマイクロプロセッサ３０４に知らせること
である。マイクロプロセッサ３０４は、自動キー１４に
関係するソフトウェア・ルーチンが実行中であるか否か
によって、２つの理由の一方に対しこの情報が必要であ
る。自動ルーチンが実行中でなければ、マイクロプロセ
ッサ３０４は、フロントパネル・ユーザ・インタフェー
ス３０２上でレンジ外指示器２２を点灯することによ
り、オーバーレンジ状態及びアンダーレンジ状態を操作
者に知らせる。自動ルーチンが実行中であれば、自動ル
ーチンは、信号の変化をレンジ外に維持するための分解
能及びオフセットに関する最も適切な設定の計算結果の
一部としてオーバーレンジ及びアンダーレンジ状態を監
視する。

【００３４】本発明の時間間隔−電圧変換器の動作を明
確にするために、例を挙げて説明する。例えば、特定の
装置の測定しようとする時間間隔が、１ミリ秒よりわず
かに小さく、９２０及び９９０マイクロ秒間で変化する
と、時間間隔−電圧変換器３００の適切な装置設定は、
オフセットを９５０マイクロ秒とした、１０マイクロ秒
／Ｄｉｖである。これらの設定では、９５０マイクロ秒
は０ボルトを生成し、通常のオシロスコープの中心目盛
り上にある。最も長い信号は、表示器の一番上の目盛り
にほとんど達する電圧を生成し、最も短い信号は、オシ
ロスコープ上で−３Ｄｉｖである電圧を生成する。

【００３５】このとき、マイクロプロセッサ３０４は、
時間軸選択マルチプレックサ３２０が、第１の１／１０
分周回路３２４により生成された３.０ＭＨｚ時間軸を
選択するように指示する。９５０マイクロ秒の間に、
３.０ＭＨｚ時間軸のクロック信号は２８５０回（３３
３.３ｎｓ／クロック）計数される。次に、マイクロプ
ロセッサ３０４は、２進数で、２８５０の２の補数であ
るオフセット値をオフセット値レジスタ３３６に供給す
る。エッジ選択／カウンタ制御論理回路３１０により決
まる次に動作するカウンタ回路３１２又は３１４には、
この数値がプリロードされる。したがって、次の９５０
マイクロ秒の間に発生する始めの２８５０個のクロック
により、カウンタ回路３１２又は３１４は最大計数値に
達し、全ゼロ状態に折り返す。測定しようとする時間間
隔の次の発生は、９８０マイクロ秒であると仮定する。
カウンタ回路が、３.０ＭＨｚ時間軸のクロック信号を
計数して、計数値が２８５０になるには９５０マイクロ
秒かかる。測定しようとする間隔の最後の３０マイクロ
秒が経過するまでには、更に９０回計数する必要があ
る。この９０はレンジ外検出論理回路３１６に送られる
値１又は値２である。８ビットＤＡＣ３１８のレンジ
は、−１２８〜＋１２７であるので、値９０では、レン
ジ外検出論理回路３１６は、オーバーレンジ又はアンダ
ーレンジ信号のいずれも発生しない。８ビットＤＡＣ３
１８の最大レンジは、８００ｍＶ（±４００ｍＶ）にわ
たる２５６個の可能な出力レベルである。これら出力レ
ベルは、オシロスコープの画面の８. ５Ｄｉｖをわずか
に超える全体の偏向を生じさせるために使用され、＋９
０の計数は、オシロスコープの画面上で３Ｄｉｖ分の偏
向（３０ビット／Ｄｉｖ）を生じさせる。

【００３６】信号の変化性が増加し、すぐに９９５マイ
クロ秒の間隔が生じると仮定する。オフセット及び分解
能の設定は、まだ夫々９５０マイクロ秒及び１０マイク
ロ秒／Ｄｉｖであり、プリロード値は、まだ２８５０の
２の補数であり、３ＭＨｚ時間軸３２４が、まだ選択さ
れている。動作可能なカウンタ回路３１２又は３１４
は、３ＭＨｚ時間軸３２４からの始めの２８５０個のク
ロックを計数して、再びその最大計数値に到達し、全ゼ
ロ状態に折り返す。しかし、９９５マイクロ秒の最後の
４５マイクロ秒が経過する前に、追加分の１３５個のク
ロックが計数される。値１３５は、ＤＡＣ３１８の＋１
２７のレンジを超えているので、レンジ外検出論理回路
３１６は、オーバーレンジ信号を生成する。オーバーレ
ンジ信号は、出力ＭＡＸ信号としてＤＡＣ３１８に送ら
れ、ＤＡＣ３１８は最大出力電圧を生成する。更に、オ
ーバーレンジ信号は、マイクロプロセッサ３０４により
監視され、フロントパネル３０２上のレンジ外指示器２
２が点灯される。

【００３７】操作者がフロントパネル３０２上の分解能
／Ｄｉｖキーを押して、時間間隔−電圧変換器３００の
分解能設定を変化させ、分解能が１００マイクロ秒／Ｄ
ｉｖに減少したとする。この状態では、オシロスコープ
の画面全体に表示が行われたり、レンジ外指示器２２が
点灯されるのではなく、信号全体は、画面上の垂直空間
の約１Ｄｉｖを占めるだけである。更に、オフセット・
プリロード値及び選択される時間軸を変更する必要があ
る。マイクロプロセッサ３０４は、フロントパネル・ユ
ーザ・インタフェース３０２への入力を監視し、操作者
による操作を検出する。マイクロプロセッサ３０４は、
時間軸選択マルチプレックサ３２０への時間軸選択信号
を変更し、第２の１／１０分周回路３２６の３００ｋＨ
ｚの出力信号が、カウンタ回路３１２及び３１４により
計数される信号として選択される。マイクロプロセッサ
３０４は、オフセット値レジスタ３３６へ新しい値を送
る。この新しい値は、前の２８５０に代わる２８５の２
の補数である。更に、マイクロプロセッサ３０４は、分
解能／Ｄｉｖキー２４及び２６に隣接する１００μ指示
器を点灯させて、操作者に帰還情報を伝える。

【００３８】次に測定される時間間隔が９２０μ秒であ
るとすると、測定が行われている間に３００ｋＨｚの時
間軸から２７６個のクロック・パルスが送られる。測定
期間の終わりに、値−９が動作中のカウンタ回路３１２
又は３１４内に残る。この値はＤＡＣ３１８のレンジ内
であり、レンジ外検出論理回路３１６は、アンダーレン
ジ又はオーバーレンジ信号のいずれも発生しない。ＤＡ
Ｃ３１８のレンジ２５６に相当する全体画面では、３０
マイクロ秒／Ｄｉｖであり、−９は１Ｄｉｖの１／３よ
りわずかに小さい量だけ負方向に偏向を生じさせる。

【００３９】図５〜図１１は、自動キーにより呼び出さ
れるソフトウェア・ルーチン動作の論理流れ図である。
操作者が自動キーを押すと、ステップ４２６内の動作が
行われる。即ち、「ｍａｘ」の値は０に設定され、「ｍ
ｉｎ」の値は全て１（最大負値）に設定され、最新の試
験的分解能設定値である「ｎｅｗ ｒｅｓ」は、最大分
解能の１マイクロ秒／ｄｉｖに設定され、この値は分解
能「ｒｅｓ」として使用され、オフセットはゼロに設定
される。

【００４０】次に、「測定待機」ルーチン（ステップ４
２８）に入る。新しい測定値が到着するまで、フロント
パネルのキーが押されるまで、又は５０ミリ秒後に時間
切れになるまで、このルーチンは時間を記録する。ステ
ップ４３０で時間切れになり、ステップ４３２の「Ｎｏ
Ｔｒｉｇ（トリガなし）」に進むと、以後、自動キー
１４が押された時点の状態にオフセット及び分解能がリ
セットされ（ステップ５８２）、ＦＡＩＬＵＲＥが主プ
ログラムに返される（ステップ５８４）。

【００４１】「測定待機」ルーチンが時間切れにならな
ければ、「測定カウンタ」は０に設定され（ステップ４
３４）、「測定カウンタ」が計数する測定値が２０より
少なく、１秒かからない間にデータが集められるが、こ
れらの測定値のためのデータ収集に１００ミリ秒かから
なければ、２０より多い測定を行える（ステップ４３
６）。この時間の間、測定が行われ（ステップ４４
０）、「測定カウンタ」は各測定毎に増加される（ステ
ップ４３８）。

【００４２】データ収集処理の間、マイクロプロセッサ
３０４は、２０ビット・カウンタ回路３１２及び３１４
からのオーバーフロー１及びオーバーフロー２を監視す
る（ステップ４４６）。オーバーフロー信号を受け取る
と、マイクロプロセッサ３０４は、「ｎｅｗ ｒｅｓ」
を１増し分だけ減少させ（ステップ４４８）、オフセッ
トを０にリセットし（ステップ４５０）、分解能として
「ｎｅｗ ｒｅｓ」を使用し、１つの測定が行われてい
ると（ステップ４５２）、「ｍａｘ」及び「ｍｉｎ」に
関する取り込まれた値は、「ｎｅｗ ｒｅｓ」値と合致
するように、１０でわり算される（４５４）。この様
に、カウンタ回路３１２及び３１４がＤＡＣ３１８のレ
ンジから外れる数値を出力しているとしても、時間デー
タ収集が完了するまでに、測定される時間間隔がカウン
タ回路３１２及び３１４のレンジに収まるように分解能
が探し出される。次に、「測定待機」ルーチンに２回入
り、１回目（ステップ４５６）では割り込みされた測定
をクリアし、（Ａ）を介した２回目（ステップ４６８）
では新しい設定で実際にデータを収集する。

【００４３】データが収集される間（ステップ４４６−
Ｂ）、測定された最小「ｍｉｎ」及び最大「ｍａｘ」の
測定された時間間隔の記録が残される（ステップ４５２
−４８２）。データ収集の終わりで（ステップ４８２−
Ｃ）、「ｍｉｎ」及び「ｍａｘ」値間の差は、ソフトウ
ェアによる現在の設定でのＤＡＣ３１８のレンジである
値「８０」と比較される（ステップ４６２）。８０は、
１Ｄｉｖが１０増し分である８Ｄｉｖであり、各増し分
はフロントパネル３０２の表示領域１０のオフセット値
の最下位ビットに相当する。ＤＡＣ３１８は、１Ｄｉｖ
当たり３０（２５６／８.５）出力ビットであるので、
オフセット値の各最下位ビットは、ＤＡＣの３出力ビッ
トに相当する。分解能設定が１０である１係数分だけ粗
くされる（ステップ４６４）毎に、記録「ｍａｘ」及び
「ｍｉｎ」は、１０でわり算され、新しい分解能設定に
大きさが合うように維持される。

【００４４】分解能に関する必要な調整（ステップ４６
４）後、「ｍａｘ」及び「ｍｉｎ」値を使用して、「ｈ
ｉｇｈ ｌｉｍｉｔ（上限値）」及び「ｌｏｗ ｌｉｍ
ｉｔ（下限値）」を決める（ステップ４６６）。これら
の限界値は、以下に説明する様に、最良のオフセット値
に近づけるために使用される。「ｌｏｗ ｌｉｍｉｔ」
はＭＡＸに設定され（ステップ４６６）、「「ｈｉｇｈ
ｌｉｍｉｔ」はＭＩＮに設定される。最大測定値「ｍ
ｉｎ」が現在のＤＡＣのレンジの半分より小さければ、
ＭＡＸは０であり、そうでなければ、ＭＡＸは（最大測
定値「ｍａｘ」−現在のレンジの半分（４０＝８０／
２））となる。（最小測定値「ｍｉｎ」＋現在のＤＡＣ
のレンジの半分）が最大可能オフセットより大きけれ
ば、ＭＩＮは最大可能オフセットＭＡＸＮＵＬＬであ
り、そうでなければ、ＭＩＮは（測定最小値「ｍｉｎ」
＋現在のレンジの半分）である。これにより、いずれの
極大の測定値も切りとられたりしないよう、オフセット
値がその可能な設定限界の範囲内に存在するように、オ
フセット値が位置決めされる。

【００４５】ステップ４６６では、「ｍｉｎ」及び「ｍ
ａｘ」値の平均値である「ｃｅｎｔｅｒ（中心）」を求
め、「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ（ループ状態」」は、「ｃｅ
ｎｔｅｒ」が最大可能オフセットＭＡＸＮＵＬＬより大
きいときはＬＯＯＰ-ＢＵＭＰに、そうでなければ、Ｌ
ＯＯＰ ＴＲＹ ＣＥＮＴＥＲに初期設定される。
（Ｄ）に続くステップ４８４では、「ｌｏｏｐ ｓｔａ
ｔ」が、ＬＯＯＰ ＤＯＮＥではない間は、ソフトウェ
ア・ルーチンは、ＬＯＯＰ ＴＲＹ ＣＥＮＴＥＲ、Ｌ
ＯＯＰ ＵＮＤＥＲ、ＬＯＯＰ ＯＶＥＲ、ＬＯＯＰ Ｂ
ＵＭＰ又はＬＯＯＰＮＯ ＴＲＩＧＧＥＲのうちの１つ
の状態である。

【００４６】ループ状態がＬＯＯＰ ＴＲＹ ＣＥＮＴ
ＥＲであると仮定すると、（Ｅ）に続くステップ５０４
では、「テスト設定」ルーチンが選択される。「テスト
設定」は、ＮＯ ＴＲＩＧ（ステップ５０６）、ＮＥＩ
ＴＨＥＲ（ステップ５１０）、ＢＯＴＨ（ステップ５１
４）、ＵＮＤＥＲ（ステップ５１８）又はＯＶＥＲ（ス
テップ５２２）の１つを返す。これらのどれが「テスト
設定」により返されるかにより、「ｌｏｏｐ ｓｔａ
ｔ」は、夫々ＬＯＯＰ ＮＯ ＴＲＩＧＧＥＲ、ＬＯＯＰ
ＤＯＮＥ、ＬＯＯＰ ＢＵＭＰ、ＬＯＯＰ ＵＮＤＥＲ
又はＬＯＯＰ ＯＶＥＲに変えられる。

【００４７】（Ｉ）に続く「テスト設定」ルーチンで
は、このルーチンには、３つの情報、即ちｏｆｆｓｅｔ
（オフセット）、ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ（分解能）及び
ｃｏｄｅ（コード）が与えられる。このルーチン内の変
数であるｏｆｆｓｅｔは、オフセットのためのハードウ
エア設定として、どの値を使用するかを知らせる（ステ
ップ５８８）。同様に、ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎは、ハー
ドウエアの分解能設定をどうように設定するかをこのル
ーチンに知らせる（ステップ５８８）。ｃｏｄｅは、Ｕ
ＮＤＥＲ、ＯＶＥＲ又はＢＯＴＨの３つの値のうちの１
つを有することができる。ＢＯＴＨは、時間切れまで、
又はアンダーレンジ及びオーバーレンジ信号の両方を受
け取るまで、測定を継続することを、このルーチンに知
らせる。ＵＮＤＥＲ又はＯＶＥＲは、指定されたレンジ
外信号を受け取ったときのみ、測定を終了することを、
このルーチンに知らせる。

【００４８】「測定待機」ルーチン（ステップ５９０）
が時間切れになると（ステップ５９２）、「ＮＯ ＴＲ
ＩＧ」が返され、上述した様に、ソフトウェア・ルーチ
ンが終了する。この「測定待機」ルーチン（ステップ５
９０）は、図５内の「測定待機」ルーチン（ステップ４
５６）に類似しており、実際にデータを収集するのでは
なく、ハードウエアをクリアする機能をする。このルー
チン内で次に続く「テスト設定」では、オーバーレンジ
及びアンダーレンジ信号を監視することで、必要な全て
の情報を供給できるので、カウンタ３１２及び３１４か
ら実際の時間を読み出す必要はない。

【００４９】ハードウエアがクリアされた後、オーバー
レンジ及びアンダーレンジ状態ビットはクリアされ（ス
テップ５９４）、タイマが開始する。このタイマが３０
０ミリ秒に達しない間に、カウンタ回路の状態が、オー
バーレンジ及びアンダーレンジ信号について監視される
（ステップ６１２）。オーバーレンジの指示を受け取ら
ず、アンダーレンジの指示を受け取り、ｃｏｄｅはＵＮ
ＤＥＲであると、このとき、ＵＮＤＥＲは６１４−ノ
ー、６１６−イエス、６２６を介して返される。オーバ
ーレンジの指示を受け取り、アンダーレンジの指示を受
け取らず、ｃｏｄｅがＯＶＥＲであると、ＯＶＥＲが６
１４−イエス、６１６−ノー、６２０−イエス及び６２
２介して返される。オーバーレンジ及びアンダーレンジ
信号の両方を受け取ると、ＢＯＴＨが６１４−イエス、
６１６−イエス及び６１８を介して返される。レンジ外
信号の一方を受け取り、他方を受け取らず、ｃｏｄｅが
ＢＯＴＨであると、３００ミリ秒のタイマが時間切れに
なる（ステップ５９６）。

【００５０】３００ミリ秒のタイマが時間切れになった
後（ステップ５９６）、オーバーレンジ及びアンダーレ
ンジ状態ビットの状態が調べられる。３００ミリ秒は、
フロントパネル３０２のレンジ外指示器２２の更新の間
の時間間隔が約２５０ミリ秒であるように、幾分長く選
択されていた。したがって、この時間間隔にオーバーレ
ンジ又はアンダーレンジのいずれも起きなければ、その
後に起こる可能性が高い。たとえ、幾つかのオーバーレ
ンジ又はアンダーレンジ信号が、この設定を使用して今
後時々発生しても、レンジ外指示器は多くても間欠的に
発光するだけで、連続的に発光しない。

【００５１】オーバーレンジではなくアンダーレンジ指
示をこの時間間隔に受け取ると、ＵＮＤＥＲが５９８−
ノー、６０８−イエス及び６０６を介して返される。逆
に、アンダーレンジではなくオーバーレンジ指示を受け
取ると、ＯＶＥＲが５９８−イエス、６００−ノー及び
６０４を介して返される。両方の指示をほとんど最後の
カウンタ状態で受け取ると、ＢＯＴＨが５９８−イエ
ス、６００−イエス及び６０２を介して返される。どの
指示も受け取らなければ、ＮＥＩＴＨＥＲが５９８−ノ
ー、６０８−ノー及び６１０を介して返される。

【００５２】図８に戻ると、この図内にいた最後の時点
では、「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ」が、ＬＯＯＰ ＴＲＹ Ｃ
ＥＮＴＥＲであり、４８８及び（Ｉ）を介して図１１に
移った。「テスト設定」がＯＶＥＲを返すと仮定する
と、「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ」が５２２及び５２４を介し
てＬＯＯＰ ＯＶＥＲになる。図７をまた参照すると、
「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ」は、まだＬＯＯＰ ＤＯＮＥでは
ない。

【００５３】図１０参照すると、「ｌｏｏｐ ｓｔａ
ｔ」がＬＯＯＰ ＯＶＥＲの状態で、「ｌｏｗ ｌｉｍｉ
ｔ」、「ｎｅｗ ｒｅｓ」及びＯＶＥＲのｃｏｄｅは、
「テスト設定」に送られる。（Ｉ）を介して図１１に移
り、このとき、タイマが時間切れになる前に、オーバー
レンジ及びアンダーレンジ指示が受け取られ、ＢＯＴＨ
は６１４−イエス、６１６−イエス及び６１８を介して
返されると仮定される。

【００５４】図１０をまた参照すると、ＢＯＴＨを返す
ことにより「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ」がＬＯＯＰ ＢＵＭＰ
（ステップ５７６）になる。このとき、図７を参照する
と、ＬＯＯＰ ＢＵＭＰは、プログラムはステップ５７
８に送られ、１設定だけ「ｎｅｗ ｒｅｓ」を減少さ
せ、「ｍｉｎ」及び「ｍａｘ」の目盛りを対応させ、
「ｍｉｎ」及び「ｍａｘ」の平均値である「ｃｅｎｔｅ
ｒ」を計算し、「ｈｉｇｈ ｌｉｍｉｔ」及び「ｌｏｗ
ｌｉｍｉｔ」を計算し、「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ」をＬ
ＯＯＰ ＴＲＹ ＣＥＮＴＥＲに戻す。

【００５５】「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ」が、ＬＯＯＰ ＤＯ
ＮＥでない間は、ＬＯＯＰ ＴＲＹＣＥＮＴＥＲは、
（Ｅ）にプログラムを返す。次に図８を参照すると、
「ｃｅｎｔｅｒ」、「ｎｅｗ ｒｅｓ」及びＢＯＴＨを
使用して「テスト設定」が呼び出される。次に、（Ｉ）
を介して図１１に移り、更に測定が新しく、粗い分解能
設定で行われる。

【００５６】「テスト設定」から次に返されるのは、Ｕ
ＮＤＥＲであると仮定する。図７に戻ると、ＵＮＤＥＲ
を返した結果、「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ」は、ＬＯＯＰ Ｕ
ＮＤＥＲになり、（Ｆ）を介して図７から図９に移り、
（Ｉ）を介して図１１に移り、「テスト設定」は、「ｃ
ｅｎｔｅｒ」、「ｎｅｗ ｒｅｓ」及びＵＮＤＥＲを受
け取る。

【００５７】次に「テスト設定」がＮＥＩＴＨＥＲを返
すと仮定する。図９を参照すると、ＮＥＩＴＨＥＲ（ス
テップ５３２）は、「ｌｏｗ ｌｉｍｉｔ」及び「ｈｉ
ｇｈｌｉｍｉｔ」の差を「５」と比較させる（ステップ
５３４）。コンピュータが、ＤＡＣの出力増し分の３倍
の増し分で画面上の位置に追従することから、１Ｄｉｖ
当たりのＤＡＣの増し分は３０であり、「５」は１Ｄｉ
ｖの半分を表す。この判断ブロックは限界値が１Ｄｉｖ
の半分以内かどうかを調べる。すべての場合を仮定をす
るために、ステップ５３４でノーとすると、ステップ５
３８の動作が行われ、即ち、「ｈｉｇｈ ｌｉｍｉｔ」
は「ｃｅｎｔｅｒ」に変えられ、新しい「ｈｉｇｈ ｌ
ｉｍｉｔ」及び「ｌｏｗ ｌｉｍｉｔ」を平均化するこ
とにより「ｃｅｎｔｅｒ」が求められ、「ｌｏｏｐ ｓ
ｔａｔ」はＬＯＯＰ ＴＲＹ ＣＥＮＴＥＲに戻される。

【００５８】「ｌｏｗ ｌｉｍｉｔ」及び「ｈｉｇｈ
ｌｉｍｉｔ」の差が５以下であると仮定すると、「ｃｅ
ｎｔｅｒ」が「ｌｏｗ ｌｉｍｉｔ」に設定され、「ｌ
ｏｏｐ ｓｔａｔ」がＬＯＯＰ ＤＯＮＥになり、図７の
ループ４８４に戻る。「ｌｏｏｐ ｓｔａｔ」がＬＯＯ
Ｐ ＤＯＮＥに等しく、ステップ５００及び終了（ステ
ップ５０２）の最後の作業により自動ソフトウェア・ル
ーチンに入る。最後の作業５００は、オフセットを「ｃ
ｅｎｔｅｒ」に設定し、分解能を「ｎｅｗ ｒｅｓ 」に
し、ＯＫをプログラムに返す。

【００５９】図１２を参照すると、信号源７００の出力
は、オシロスコープ８００のチャンネルＢ、及び本発明
の時間間隔−電圧変換器３００のチャンネルＡに供給さ
れる。時間間−電圧変換器３００の出力は、オシロスコ
ープ８００のチャンネルＡに供給されている。オシロス
コープ８００の表示器８１０上で、時間間隔−電圧変換
器の出力端子、チャンネルＡは、画面の上側に示され、
信号源は下側に示されている。例えば、本発明は信号と
同時に表示される信号の時間間隔の変化を連続的に実時
間で表示できる。

【００６０】

【発明の効果】本発明の時間間隔−電圧変換器によれ
ば、時間間隔−電圧変換を迅速且つ連続的に行うことが
でき、時間間隔の測定値を適切なオフセット及び分解能
でオシロスコープの画面上に表現することができるの
で、タイミング変化を容易に観察できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の時間間隔−電圧変換器を示すブロッ
ク図である。

【図２】 図１の時間間隔−電圧変換器のフロントパネ
ルを示す正面図である。

【図３】 図１の時間間隔−電圧変換器の校正信号を示
す波形図である。

【図４】 図３の校正信号をオシロスコープに表示した
状態を示す表示波形図である。

【図５】 自動キーにより呼び出されるソフトウェア・
ルーチンを示す論理流れ図である。

【図６】 自動キーにより呼び出されるソフトウェア・
ルーチンを示す論理流れ図である。

【図７】 自動キーにより呼び出されるソフトウェア・
ルーチンを示す論理流れ図である。

【図８】 自動キーにより呼び出されるソフトウェア・
ルーチンを示す論理流れ図である。

【図９】 自動キーにより呼び出されるソフトウェア・
ルーチンを示す論理流れ図である。

【図１０】 自動キーにより呼び出されるソフトウェア
・ルーチンを示す論理流れ図である。

【図１１】 自動キーにより呼び出されるソフトウェア
・ルーチンを示す論理流れ図である。

【図１２】 図１の時間間隔−電圧変換器と信号源及び
オシロスコープとの接続を示す図である。

【符号の説明】

３０４ 制御手段 ３１２、３１４ 計数手段 ３１８ デジタル・アナログ変換手段 ３２２〜３３４、３２０ クロック発生手段 ３３６ オフセット値供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０４Ｆ 10/10 9109−2Ｆ (72)発明者 マイケル・エイ・グーランド アメリカ合衆国ワシントン州98685 バン クーバ ノースウエスト ワンハンドレッ ドアンドサーティーセカンド・ストリート 210

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の時間間隔を電圧に変換する時間間
   隔−電圧変換器であって、 複数の周期のうちの１つの周期のクロック信号を選択的
   に発生可能なクロック発生手段と、 オフセット値を供給するオフセット値供給手段と、 該オフセット値供給手段からの上記オフセット値が設定
   されると共に、上記特定の時間間隔の間に発生する上記
   クロック信号を計数する計数手段と、 該計数手段の計数結果が所定範囲に収まるように上記ク
   ロック発生手段及び上記オフセット値供給手段を制御す
   る制御手段と、 上記所定範囲に対応するレンジを有し、上記計数結果を
   アナログ電圧に変換するデジタル・アナログ変換器とを
   具えることを特徴とする時間間隔−電圧変換器。