JPS6158784B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は波形測定装置、特にデジタルメモリに
アナログ信号を蓄積し後で波形解析または信号処
理することのできる波形測定装置に関する。

IC（集積回路）技術分野における最近の技術
革新により大容量の半導体記憶装置やマイクロプ
ロセツサが安価に入手出来るように成つて来てい
る。高速波形デジタル技術を用いた半導体記憶装
置は、特に波形測定装置において広い用途があ
る。波形記憶装置は反復性のまたは単現象を蓄積
し、後でマイクロプロセツサやマイクロコンピユ
ータを使用して更に詳細な解析や演算操作を行う
のに用いる。入力信号がメモリ（記憶装置）に一
旦蓄積されると、最大振幅、立上り時間、立下り
時間、パルス幅、周波数、平均値、実効値電力等
の種々の電気的特性が容易にしかも正確に得られ
ることは当業者には容易に理解される。電源が供
給されている限り情報を保持する能力は、斯る波
形記憶装置の重要な利点の１つであり、蓄積型陰
極線管（CRT）を使用するオシロスコープの如
きアナログ波形測定装置を凌駕するものである。
波形記憶装置の他の利点は基準波形としての蓄積
波形と同時に実時間信号を観察できることであ
る。

ところで現在ある波形記憶装置には幾つかの問
題点がある。先ず第１に入力信号をより正確に再
生しようとすると大容量のメモリが必要になるこ
とである。例えば入力波形を適切に再生するには
１波形当り1024個程度のデータ点が必要であり、
大部分の市販製品では２以上の波形が蓄積され
る。これらのデータ点はフリツカーフリー表示の
ためつまり画面がちらつかないようにするため50
Hzまたはそれ以上の高い反復率で再生されなけれ
ばならない。夫々1024個のデータ点から成る２つ
の波形ををCRTスクリーン上に表示するものと
すると、各データ点は10μｓ以下で表示されなけ
ればならない。CRTスクリーン上に充分に明る
い１つのドツトを表示するのに約５μｓが必要で
あるので、チヤンネル切換用の時間を考慮する
と、実時間データを表示するには極く制限された
時間となる。

第２の問題として如何にしてカーソルを正確に
且つ効果的に発生するかと云うことである。波形
上に測定した電圧または時間の特定点を表示する
のに、波形記憶装置では１個以上のカーソルが
度々使用される。斯る波形測定装置に使用されて
いる慣用のカーソル手段は種々の形態のものがあ
る。例えば１個または２個の平行な水平または垂
直カーソル線が、表示波形と重畳された関係で
CRTスクリーン全面にわたり時分割的に発生さ
れる。しかしこのような全面カーソルは、測定
中、特に多重波形をCRTスクリーンに評示する
時、度々邪魔となる。更にカーソル線及び表示波
形の正確な交点を決定するのは、トレース幅が制
限されているため困難である。他の手法として、
デジタルデータが制御可能なカーソル発生器の設
定値と一致するときCRTのカソードまたは制御
グリツドに所定パルス幅の輝度変調パルスを供給
するものがある。しかし、この方法によると、輝
度変調パルスの遅延時間のため誤差を生じ、また
２個以上にわたつてデータ点を変調することもあ
るので不正確になりがちである。

本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、実時
間波形と蓄積波形の両方を同時にCRTスクリー
ン上に効果的に表示することができる波形測定装
置を提供するものである。

以下本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基
づいて詳しく説明する。

第１図は本発明に係る波形測定装置のブロツク
図である。第１図において１０は実時間オシロス
コープ、１１はデジタイザ及び蓄積表示制御部、
１２はデジタルプロセツサ部である。実時間オシ
ロスコープ１０は、入力端子１４及び１５を介し
て供給される入力信号を調整する垂直入力段１
３、垂直チヤンネル切換回路１６、垂直出力増幅
器１７、陰極線管（CRT）１８、時間軸発生器
１９、水平チヤンネル切換回路２０及び水平出力
増幅器２１を有し、実質的に慣用のトリガ型オシ
ロスコープと同じである。つまり実時間オシロス
コープ１０は慣用のオシロスコープとして働き、
CRTスクリーンに１個以上の入力信号波形を表
示する。そして例えば振幅、極性、直流レベル、
時間軸等のパラメータが垂直入力段１３及び時間
軸発生器１９を手動で或いは電気的に制御するこ
とにより調整される。

デジタイザ及び蓄積表示制御部１１は波形リー
ドアウト及び取込回路（以下WRA回路と云う）
２２、直接メモリアクセス制御器（以下DMA制
御器と云う）２３及び積表示制御器（以下SDC
と云う）２４から成る。WRA回路２２は垂直入
力段１３及び時間軸発生器１９からの出力信号の
瞬時電圧レベルをサンプルホールドし、後述する
デジタルプロセツサ部１２のメモリに蓄積しよう
とする垂直及び水平信号を連続的にデジタル化す
る慣用のアナログ−デジタル変換器（ADC）を
含むようにしてもよい。またWRA回路２２は垂
直入力段１３及び時間軸回路１９の例えば垂直感
度、掃引速度等の垂直及び水平倍率を表わすアナ
ログまたはデジタル情報を得ることができる。デ
ジタル化されたデータはWRA回路２２内のアド
レス発生回路からのアドレスデータと関連してメ
モリに蓄積される。アドレス発生回路は後で使用
すべくそのデータを蓄積するのに必要なアドレス
を発生する。DMA制御器２３は波形測定装置に
内蔵された直接メモリアクセス装置用のタイミン
グシーケンス及び制御レベルを発生し、バスの制
御を行う。SDC２４は垂直、水平表示及び制御
回路表示増幅器及びベクトル発生器を含み、適当
な制御電圧を供給して、デジタル処理された波形
または倍率を表わす文字を表示する時CRT偏向
手段及びそのＺ軸増幅回路（第１図に図示せず）
を作動する。SDC２４は蓄積波形を、必要に応
じて複数個のドツトまたは連続した線分（ベクト
ル）で表示する。

デジタルプロセツサ部１２はマイクロプロセツ
サ２５、ランダムアクセスメモリ（以下RAMと
云う）２６、クロツク発生器２７、読出し専用メ
モリ（以下ROMと云う）２８、キーボードイン
ターフエース２９、フロントパネルキーボード３
０、取外し可能な波形計算キーボード３１及び外
部システム制御または蓄積の少くとも一方を行う
装置３３との接続をなす汎用インターフエースバ
ス（以下GPIBと云う）３２を有する。第１図に
示すようにこれらの回路の大部分がバス３４を介
して相互接続され、このバス３４は例えばデータ
バス、アドレスバス、制御バス、DMAライン及
びモジユールデコードラインから成る。デジタル
プロセツサ部１２の主な機能は、蓄積データの最
大値、最小値、ピークピーク値、パルス立上り時
間及び立下り時間、実効値等の測定と、１個以上
の蓄積波形の平均、加算、減算及び乗算を行うこ
とである。全ての数値及び波形操作並びにデータ
蓄積及び表示はこのデジタルプロセツサ部１２に
より実施されまたは制御される。

マイクロプロセツサ２５はこの波形測定装置の
デジタル部の制御センタとなるもので、例えばテ
キサスインスツルメント社製の16ビツトマイクロ
プロセツサTMS9900等市販されている任意のも
のを用いてよい。RAM２６及びROM２８はこの
波形測定装置を適切に動作するに必要な一時及び
固定メモリを備えており、これらは慣用のデバイ
スを用いてよい。RAM２６は８キロバイト半導
体メモリであり、必要なら、16キロバイト或いは
それ以上のものに拡大してもよい。フロントパネ
ルキーボード３０は本装置内のマイクロプロセツ
サ２５によつて行われる諸機能を使用者が制御で
きるように設けられたもので、フロントパネルキ
ーボード３０の押釦スイツチ（図示せず）を押す
ことによつてその制御が可能となる。波形計算キ
ーボード３１は、押釦キーボーードを介しマイク
ロプロセツサ２５と使用者とのインターフエイス
をなす点でフロントパネルキーボード３０と同様
である。キーボードインターフエース２９は本装
置とキーボード３０，３１の間を相互接続する。
またキーボードインターフエース２９を符号分折
回路を設け、キーボード３０及び３１の読出しに
必要なスキヤン動作を行うようにしてもよい。本
装置には１個以上の外部キーボードを接続するこ
とができる。クロツク発生器２７は本装置のデジ
タル部を制御するためのクロツクパルスを発生す
る。GPIB３２は本装置を多重装置GPIB構成で使
用可能とする。このGPIB３２は周知のGPIB動作
に必要な通信及び制御インターフエースを備えて
いる。

要約すると、第１図の波形測定装置は次のよう
に動く。実時間オシロスコープ部１０は入力端子
１４，１５に印加される入力信号を、CRT１８
スクリーンに、時分割でしかも異なつた時間軸で
表示し、或いは切換回路１６及び２０に応じて遅
延され拡大された掃引モードで表示する。また
RAM２６に蓄積された波形は同じCRTスクリー
ンに単独で或いは実時間波形と同時に表示され
る。キーボード３０，３１の制御またはGPIB３
２を通る信号に基づいて表示前の蓄積波形に対し
て種々の演算操作が行われる。

実時間波形及び蓄積波形を共に表示する回路構
成及びその動作は添付図面第２図ａ及びｂに基づ
いて以下に述べる説明から良く理解されるであろ
う。第２図ａは第１図の装置の実時間動作モード
の説明に供するためのブロツク図である。垂直出
力増幅器１７及び水平出力増幅器２１はそれぞれ
単極双投スイツチ３５及び３６を有する。スイツ
チ３５及び３６の可動接片が固定接点ａに接続さ
れているときは、入力端子１４及び１５に印加さ
る入力信号の一方または両方が、CRT１８の偏
向手段に供給され、対応する実時間波形を共通ま
たは個別の時間軸で表示する。垂直及び水平動作
モードは垂直チヤンネル切換回路１６及び水平チ
ヤンネル切換回路２０を制御するフロントパネル
モードスイツチ３８によつて選択される。垂直入
力段１３及び時間軸発生器１９からの倍率読出し
信号が破線で示す第１回路部４１によつて検出さ
れてＺ軸制御回路３７に供給され、CRT１８の
電子ビームを制御する。第１回路部４１は検出さ
れた倍率読出し信号をアナログモードでデコーデ
イングする読出しデコーデイング回路３９と、読
出し文字発生器４０とを有し、この読出し文字発
生器４０はスイツチ３５及び３６が固定接点ｂに
接続されているとき１個以上の倍率読出し文字を
CRTスクリーンの周辺に時分割で発生する。

第２図ｂは第１図のデジタイザ及び蓄積表示制
御部１１及びデジタルプロセツサ部１２からの蓄
積またはデジタル処理された波形を表示する際に
第１回路部４１に代つて用いられる第２回路部を
示す。デジタル部すなわち第２回路部４２からの
Ｘ，Ｙ及びＺ信号は、それぞれ垂直出力増幅器１
７の固定接点ｂ、水平出力増幅器２１の固定接点
ｂ及びＺ軸制御回路３７に供給される。この結
果、スイツチ３５及び３６の可動接片が固定接点
ｂに接続されていれば蓄積波形が表示される。本
実施例ではスイツチ３５及び３６をを機械的スイ
ツチで表わされているけれども、これらに代えて
慣用の電子スイツチを用いてもよい。こゝで、ス
イツチ３５及び３６を固定接点ａ及びｂ間で切換
えることにより、実時間波形と蓄積波形の両方が
同時に表示されることに注目されたい。この技法
の詳細は後述する。

ところで解決されるべき問題点は、多重蓄積波
形が表示されている間実時間波形を如何に表示し
て、所謂フリツカーフリー表示を達成するかと云
うことである。フリツカーフリー表示に対してド
ツト当り８μｓの割当時間及び20msの最小リフ
レツシユ時間（または50Hzのリフレツシユ時間）
を考えると、2500ドツトが表示でき、或いは略々
1024点から成る２つの蓄積波形が表示できる。１
ドツトをCRTスクリーンに表示するのに発射さ
れる電子ビームの実時間は５μｓであり、残りの
３μｓが実時間波形表示用である。しかし蓄積及
びアナログ表示間を切換え並びにその安定化に要
する時間は３μｓ以上となる。

多重表示を行うため、本発明に係る波形測定装
置では独特な技法を使用する。すなわち、マイク
ロプロセツサにより表示回路を動作開始して、１
回目の走査で奇数メモリ内容を表示し、次の走査
で偶数メモリ内容を表示する。これにより省略し
たドツト分の割当時間すなわち８μｓが先の実時
間表示用の時間３μｓに加わり、全体で11μｓと
なる。この時間は実時間表示としては十分すぎる
位である。この手法は多重波形表示を説明するた
めのタイムチヤートを示す第３図を参照すること
により良く理解されるであろう。

第３図Ａはメモリ読出しシーケンスを論理レベ
ルで表わし、一方第３図Ｂは蓄積及び実時間波形
表示シーケンスを論理レベルで表わす。いま、時
間間隔（t₀−t′₀）および（t′₀−t″₀）はそれぞれ上
述の実施例において20ms毎の第１及び第２走査
を表わすものとする。論理的に高レベルにある期
間（t₀−t₁），（t₂−t₃），……，（t′₀−t′₁），（
t′₂−
t′₃），……は、それぞれ蓄積波形を連続的に表示
する場合に、その蓄積波形を構成する１ドツトを
表示するために発射される電子ビームの実時間を
表わし、本実施例では例えば５μｓである。論理
的に低レベルにある期間（t₁−t₂），（t₃−t₄），…
…，（t′₁−t′₂），（t′₃−t′₄），……はそれぞれ
３μ
ｓであり、これはスイツチング及び安定化に利用
するには不十分である。しかしながら第３図Ｂに
示すように本発明では、第１メモリの内容を表わ
す第１ドツトが時間間隔（t₀−t₁）で表示され、そ
れから第２図ａのスイツチ３５及び３６の切換え
及び実時間波形の少くとも一部の表示が次の時間
間隔（t₁−t₄）で行われる。蓄積波形の次のドツト
を表示するための切換えが時間t₄の前に行われ、
そして第３のメモリの内容を表わす第３ドツトが
時間間隔（t₄−t₅）で表示される。第１走査中の残
りの期間についても上述の動作が繰返し行われ、
奇数メモリの内容を表わす全ドツト及び実時間波
形並びに倍率を表わす蓄積または非蓄積の少くと
も一方の文字がCRTスクリーンに交互に表示さ
れそれ等を同時に見ることができる。尚、ここで
偶数・奇数とは単に説明の都合上の表現であるこ
と勿論である。

同様に実時間波形及び蓄積波形の時分割表示が
第２走査の期間（t′₀−t″₀）で行われる。しかしな
がら、偶数メモリの内容で表わされる蓄積波形は
この期間に連続して表示されることに注目された
い。したがつて完全な蓄積波形が２つの走査期間
毎に再生される。

上述の如く蓄積波形表示を成す時間間隔（t₁−
t₄），（t₅−t₈），は本実施例では例えば11μｓであ
り、これは実時間波形表示には十分な時間であ
る。こゝで１個以上の波形がメモリ位置に蓄積さ
れ、そしてその走査期間は必要なら２以上に分割
され得ることに注目されたい。

本発明に係る波形測定装置は所謂Ｘ−Ｙ表示モ
ードで一方の蓄積波形を他方の蓄積波形に対して
表示するのに使用できる。この動作モードでは、
２つの波形点がメモリから連続的に呼出されて
CRT１８の偏向手段を駆動する１ドツトを発生
するための時間はこのモードで20μｓまで増大し
てもよい。この動作モードは２つの波形間の振幅
及び位相関係をを測定するのに極めて効果的であ
る。

一般に波形測定装置はカーソル手段を備えるこ
とが好ましく、これによつて蓄積波形の振幅及び
時間の測定が便利となる。蓄積波形の一例ではパ
ルスの立上り時間の測定のために、２個のカーソ
ル点を有する。蓄積波形の意図した点に正確には
つきりと限定された１個以上のカーソル点を表示
することは、精密な測定装置にとつては非常に重
要である。本発明に係る波形測定装置は輝度の増
加に伴なつて所望数のカーソルドツトを表示する
独特な方法を提供する。

第４図はカーソル手段を有する波形測定装置の
一実施例を示すブロツク図である。第４図におい
て第１図及び第２図と対応する部分には同一符号
を付しその詳細説明は省略する。

第４図においてデジタイザすなわち波形取込回
路２２ａ及び２２ｂは垂直及び水平瞬時電圧レベ
ルまたは時間軸瞬時電圧レベルをデジタル化し、
これらを制御回路４３の制御によりRAM２６に
蓄積する。なお制御回路４３はクロツク発生器及
びクロツクパルスをカウントするカウンタを有す
る。カーソル発生器４４は、本実施例では制御可
能な直流電圧を供給するポテンシヨメータ、直流
電圧をデジタルデータに変換するADC４６，
ADC４６及び制御回路４３のカウンタからの両
出力を比較する比較器４７、及び或る時間中カウ
ンタを制御する例えば単安定マルチバイブレータ
の如きタイミング回路４８を有する。比較器４７
は上記両出力の一致を検出し、それによつてポテ
ンシヨメータ４５からの直流レベルに対応する水
平位置でカウンタのカウントアツプを停止させ
る。勿論この場合第１図の内蔵するマイクロプロ
セツサ２５により直流レベルを与えることも可能
である。カーソルの水平位置に対応するデータ点
がその輝度を上昇されてCRT１８スクリーンに
表示される。この輝度は電子ビームが停止する時
の時間の関数であつて、例えば通常のデータ点よ
り４倍長い20μｓでよい。１個以上のより明るい
カーソルスポツトを作ることもできる。第１図の
キーボード３０及び３１はカーソルを発生するた
めに便宜的に使用される。CRT１８の電子ビー
ム密度を制御するＺ軸制御回路３７を制御するこ
となく、所定のデータ点のみが表示されるので、
カーソルを極めて容易に識別することができるこ
とに注目されたい。

上述の説明及び添付図面から当業者には理解さ
れるように本発明に係る波形測定装置によれば、
フリツカーを生じることなく、実時間波形及び高
品質の蓄積波形の両方を同時に表示することがで
きる。更に種々の測定の便宜のためCRTスクリ
ーンに再生された波形上に１個以上の良好に識別
可能なカーソル点を表示することができる。

なお本発明の好適な一実施例を付いて上述した
が、これに限定されることなく、本発明の要旨を
逸脱することなく種々の変形、変更を成し得るこ
とは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図の要部を詳細に示すブロツク図、
第３図は第１図の動作説明に供するためのタイム
チヤート、第４図は本発明の他の実施例を示すブ
ロツク図である。 １０は実時間オシロスコープ部、１１はデジタ
イザ及び蓄積表示制御部、１２はデジタルプロセ
ツサ部、１３は垂直入力段、１６は垂直チヤンネ
ル切換回路、１７は垂直出力増幅器、１８は陰極
線管、１９は時間軸発生器、２０は水平チヤンネ
ル切換回路、２１は水平出力増幅器、２２は波形
リードアウト及び取込回路、２３は直接メモリア
クセス制御器、２４は蓄積表示制御器、２５はマ
イクロプロセツサ、２６はランダムアクセスメモ
リ、２８は読出し専用メモリ、４４はカーソル発
生器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直交偏向手段を有する陰極線管と、 入力信号の振幅及びタイミングデータを蓄積す
   るデジタルメモリと、 実時間信号及び上記デジタルメモリの蓄積信号
   を交互に上記陰極線管の直交偏向手段に供給する
   スイツチング手段と、 このスイツチング手段を制御する制御手段とを
   具え、 該制御手段は上記デジタルメモリの奇数番のデ
   ータを順次選択して隣接する２つの奇数番データ
   間の期間中に上記実時間信号を選択し、 次に偶数番のデータを順次選択して隣接する２
   つの偶数番データ間の期間中に上記実時間信号を
   選択することを繰返すように上記スイツチング手
   段を制御し、 上記陰極線管のスクリーンに上記実時間及び蓄
   積信号を同時に表示することを特徴とする波形測
   定装置。