JPS6339875B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号処理表示装置、特に波形表示手段
に表示されている入力信号波形をサンプリング技
法により取込み、デイジタル的に記憶して必要時
に再生表示し得る装置に関する。

従来、例えばオシロスコープ等の如き表示装置
と関連する波形データを記憶し分析する試みが数
多く行われた。蓄積陰極線管の開発により、波形
をオシロスコープのスクリーン上に可成りの時間
表示することが出来るようになつたが、この装置
は多様性を欠いていた。分割スクリーン技術によ
りその性能を高め、二種の波形を同時に蓄積及び
非蓄積の状態の任意の組合せの形で観測すること
が出来た。これらの波形を分析し、或はその波形
上で数学演算を行うために、操作者はその波形を
紙面にシミユレートして、所望の結果を計算する
必要があつた。例えば、電圧と電流との波形から
電力曲線を求めるために電圧及び電流波形上の対
応する点を一々乗ずる膨大な作業を行い、それに
より電力波形の諸点を求めることが出来た。波形
分析に対する蓄積陰極線管の主な欠点はその管上
に蓄積される情報を有限の時間しか保持出来ない
ことである。もしこの有限蓄積時間を越えて特殊
な波形を維持したい場合には、その波形の写真を
とるか、又はフアクシミリを用いる必要があつ
た。

従来の波形処理装置は、入力信号をある周期で
サンプリングして１軸、通常垂直軸についてのみ
デイジタル変換して、そのデイジタルデータを例
えばコアメモリー又はメモリーレジスタの如きメ
モリーバンクに蓄積記憶していた。斯る従来装置
では、実時間サンプリング処理動作であるので取
込める入力信号にはサンプリング周期による限界
があり、高速又は高周波信号の処理は極めて少な
いサンプルしか得られず不可能又は有意な波形処
理ができなかつた。更に、従来装置の重大な欠点
は、蓄積情報の再現表示の際に、時間軸情報がな
い為に入力信号波形を正確に再現できないことで
あつた。

本発明に依ると、入力信号に同期して周期的に
鋸歯状波電圧（又はスイーブ電圧）を発生し、こ
れら入力信号及びスイーブ電圧を陰極線管等の波
形表示装置の直交２軸に印加して、通常のオシロ
スコープと同様に入力信号波形を表示する。蓄積
記憶したい入力信号波形が表示されている所望時
に、所望周期のストローブパルスに応じて表示装
置の各軸（例えば垂直・水平及びＺ軸）に対応す
る情報を同時にサンプリングしてデイジタル変換
する。このストローブパルスは、入力信号と無関
係（非同期）であるので、１又は複数の掃引期間
中の異なる時点における瞬時入力信号及び時間軸
信号をサンプリングしてデイジタル変換する。デ
イジタル変換されたこれら信号はランダムアクセ
ス型の記憶装置に夫々データ及びアドレス情報と
して蓄積記憶される。その結果、本発明の信号処
理表示装置は、複数掃引期間に亘つて異なる入力
信号部分をサンプリングして高速及び高周波入力
信号も容易に記憶できる。また、記憶装置のアド
レスを順次読出してアナログ変換することによ
り、各時点にサンプリングされた入力信号部分が
サンプリング順序に関係なく恰も実時間でサンプ
リングされたかの如く表示できる。この際にアド
レス情報は時間軸情報であるので、入力信号波形
が正確に再現できる。更に本発明によると、波形
情報の他に、これに関連した点数字データ、例え
ば電圧感度及び時間軸掃引速度情報も記憶するこ
とができる。

遅延水平サンプリング・ストローブ（サンプリ
ング命令パルス）を用いて従来の垂直遅延線及び
その補正の必要性を除去する独特なサンプリング
回路により垂直及び水平波形のサンプルを抽出
し、次にかゝるサンプルを従来のアナログ・デイ
ジタル・コンバータにより数字に変換してから記
憶装置内に精密な座標関係を保つて記憶する。本
発明は数個のかゝる波形と英数字データの組合せ
とを記憶することが出来る。これらの波形及びデ
ータを必要に応じて表示再現し、又は直接インタ
ーフエースを経由して十分な処理能力を有する計
算機へ供給して蓄積又は数学演算の如き処理を行
わしめてから本発明装置に戻し、最終の表示を行
わしめることが出来る。例えば、時間領域内で作
られた信号を高速フーリエ変換技術を用いて周波
数領域内に表示することが出来る。

それ故に本発明の目的は、入力信号波形を表示
すると共に１又は複数掃引期間にわたつて表示波
形をサンプリングすることにより、広帯域、高速
の入力信号の処理表示ができる装置を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、入力信号波形のみならず
鋸歯状波電圧をもサンプリングし、夫々ランダ
ム・アクセス型メモリーのデータ及びアドレスと
して記憶することにより、入力信号を複数掃引期
間にわたつてサンプリングしても容易に再現し得
る新規な信号処理表示装置を提供することであ
る。

本発明の更に他の目的は、蓄積波形に対応する
英数字データを記憶し、表示するにある。

本発明の更に他の目的は、波形及びこれに関連
するデータを表示前に計算機により処理し得る融
通自在な表示装置を提供するにある。

以下本発明の一例を図面を参照して詳細に説明
しよう。

第１図は従来の信号処理装置のブロツク図を示
す。図において、単一表示軸に対応する実時間信
号を入力端子１に供給する。ブロツク２は従来の
サンプル・ホールド回路を示し、この回路により
入力波形の瞬間値を繰返しサンプリングし、その
サンプルを次のサンプルが抽出されるまで保持す
る。ブロツク３は従来のアナログ・デイジタル・
コンバータ（以下Ａ―Ｄ変換器と称す）を示し、
これにより瞬間波形電圧値をデイジタル・データ
に変換する。次にこのデイジタル・データをメモ
リーユニツト４に供給する。上述の実時間信号よ
り得られるトリガ信号を入力端子５に供給する。
通常比較器であるトリガ回路６は、このトリガ信
号に応じてトリガを発生する。このトリガはクロ
ツク回路７を同期せしめ、この回路７からの正確
な同期のクロツク・パルス出力をカウンタ回路８
に供給してメモリーユニツト４へのアドレス・パ
ルスを形成する。上述の様に端子１へ供給された
実時間信号から得られる各数字は夫々別のメモリ
ーセル内に記憶する。次に波形情報をデイジタル
計算機９に供給して処理する。この処理された結
果を次に表示装置１０に供給して、この処理結果
が計算機９から読出されるとき通常時間軸信号に
対して可視表示される。

第２図は本発明による一般的なブロツク図を示
す。すべてのブロツクは当業者に周知の回路を含
んでいる。図形表示装置の二軸に対応する情報を
同時に入力端子１４，１６に供給することが判
る。この情報は即時表示及び処理に利用可能であ
る。サンプル・ホールド回路１８，２０は従来の
サンプリング回路の方法により入力信号の瞬間電
圧値のサンプルを得る。しかし後述する如く、遅
延ストローブを用いてトリガを行う前にデータを
捕えて座標点として一緒に記憶されるように垂直
及び水平情報を同時に類別できるようになす。次
にＡ―Ｄ変換器２２，２４によりサンプルの電圧
値を対応するデイジタル値に変換し、垂直情報は
メモリーユニツト２５内に記憶されるべき「デー
タ」となり、又水平情報はデータを記憶するメモ
リーユニツト２５内に位置を定める「アドレス」
となる。

メモリーユニツト２５内に記憶される垂直及び
水平情報を取り出してデイジタル計算機２７にて
処理し、又は表示することが出来る。又、処理済
み情報をデイジタル計算機２７からメモリーユニ
ツト２５に戻すことも出来る。情報を表示しよう
とする時は、デイジタル・アナログ・コンバータ
（以下Ｄ―Ａ変換器と称す）２８，３０によりデ
イジタル情報をアナログの形に変換する。スイツ
チング回路３２，３４により端子１４，１６にお
ける実信号、又はＤ―Ａ変換器２８，３０からの
処理された信号を選択することが出来る。この選
択された信号は表示装置３５によつて表示され
る。

第３図は本発明に係る信号処理表示装置の詳細
ブロツク図を示す。この装置は四ユニツト、即ち
アクイジツシヨン・ユニツト（acquisition unit
＝信号取出しユニツト）５０、処理ユニツト５
１、表示ユニツト５２及び外部計算機５３を有す
る。アクイジツシヨン・ユニツト５０と表示ユニ
ツト５２とを接続して従来のオシロスコープを形
成することが出来る。特に註記する以外、すべて
のブロツクは当業者に周知の従来回路を含んでい
る。

各信号は左垂直プラグイン・ユニツト６０及び
右垂直プラグイン・ユニツト６２により従来の方
法で、通常プローブ又は同軸ケーブルを通じて得
られる。垂直プラグイン・ユニツト６０，６２は
通常減衰器と可変利得前置増巾器とを有して複数
の異なる偏向感度を与える。垂直チヤンネル・ス
イツチ６３により垂直プラグイン・ユニツト６
０，６２の出力信号を選択してアクイジツシヨ
ン・ユニツト５０の垂直出力信号を作る。「Ａ」
水平プラグイン・ユニツト６４及び「Ｂ」水平プ
ラグイン・ユニツト６６により複数個の選択可能
な時間軸信号即ちスイーブ（掃引）を作る。プラ
グイン・ユニツト６４，６６は又、前置増巾器チ
ヤンネルを持つて水平軸上に表示すべき信号を増
巾することが出来る。水平チヤンネル・スイツチ
６７によりプラグイン・ユニツト６４，６６の出
力を選択してアクイジツシヨン・ユニツト５０の
水平出力信号を得る。Ｚ軸ジエネレータ６８は陰
極線管内のビーム電流の導通を制御する信号を発
生する。このＺ軸信号は電子ビームが情報を表示
したくない部分を運動する期間中その陰極線管を
オフにして表示を消し、その後再び陰極線管をオ
ンにして情報を表示するようになす。リードアウ
ト回路６９は垂直軸及び水平軸上の信号情報に対
応する英数字情報を作る。リードアウト情報は表
示波形と共にスクリーン上に表示されるので、Ｚ
軸信号は英数字に従つてリードアウト回路６９に
より作られて、電子ビームがその字の位置へ及び
それから偏向されている間陰極線管をオフにする
ことが出来る。

処理ユニツト５１において、垂直信号及び水平
信号は夫々チヤンネル・スイツチ７１，７２を通
つて表示ユニツト５２に供給せられ、又夫々垂直
サンプル・ホールド回路７３及び水平サンプル・
ホールド回路７４に供給される。サンプル・ホー
ルド回路７３，７４は波形情報の瞬間サンプルを
抽出してこれを次のサンプルが抽出されるまで保
持する。チヤンネル・スイツチ７６はサンプル・
ホールド回路７３，７４の出力を選択して、この
選択された電圧サンプルをＡ―Ｄ変換器７７に供
給する。こゝでサンプルをデイジタル値に変換す
る。Ａ―Ｄ変換器７７も又クロツク発生器を有
し、これによりサンプル・ホールド回路７３，７
４へのサンプリング・ストローブを発生し、又チ
ヤンネル・スイツチ７６へのスイツチング信号を
発生して垂直及び水平サンプルを適当な時に選択
する。水平時間軸信号はある有限のトリガリング
及び時間軸立上に遅延により垂直情報に関連して
若干遅延するので、水平サンプル・ホールド回路
７４へのストローブは遅延線７８によつて適当な
時間だけ遅れる。これにより垂直情報と水平情報
との密接なる時間の調和がとれて垂直情報の立上
り部分の損失を防ぐことが出来る。

サンプルされた波形のデイジタル値はＡ―Ｄ変
換器７７からバス８０を経由してコアメモリー８
２に供給される。上述の如く、垂直情報は「デー
タ」に対応し、水平情報は「アドレス」に対応す
る。コアメモリー８２は数種の波形を夫々の例え
ばスケール・フアクター（各軸の単位）の如き英
数字データと共に記憶することが出来る。この英
数字データはリードアウト・インターフエース８
３とバス８０とを経由してリードアウト回路６９
へ送られ、又それから戻される。リードアウト・
インターフエース８３はアクイジツシヨン・ユニ
ツト５０のアナログ装置と処理ユニツト５１のデ
イジタル装置との間に両立性を与えるので、所要
の変換器を含んでいる。

コアメモリー８２からのデータはバス８０と入
力・出力インターフエース８５とを経由して外部
計算機５３に供給される。この計算機による処理
の後データを同一径路を経てコアメモリー８２に
戻すことが出来る。コアメモリー８２は例えば表
示スクリーン上に読出しを受けるべきメツセージ
の如き計算機からの特別の情報を記憶する附加能
力を持つている。

外部計算機への命令並びに装置におけるすべて
の信号の供給制御をフロント・パネル論理回路８
６により行い、この論理回路８６は使用者と装置
との間に直接インターフエースを可能にする。フ
ロント・パネル制御に関連して作用することによ
り、フロント・パネル論理回路８６は制御信号を
作つて、アクイジツシヨン・ユニツト５０又はメ
モリー８２から或はその両方から表示信号源を選
択し、処理ユニツト５１内のデータ操作、例えば
記憶、保持、計算機への供給或はそれからの受信
等を選択し、波形とその関連データとの記憶位置
を選択し、又所要の作用を実施する計算機プログ
ラムを選択する。この選択された作用によつてこ
れらの制御信号は適当な回路に供給せられる。優
先論理回路８８によりバス８０上の通過状況を監
視し、バス８０への連絡を要する各回路を順に選
択し、それにより一時期に一つの関連する情報の
みを通過せしめる。

表示のため再現される信号はコアメモリー８２
からバス８０を経て表示発生装置９０に送られ
る。この表示発生装置９０の回路は特公昭54−
38854号公報に述べられている。この発生装置９
０において信号のデイジタル値はベクトル技術を
用いてアナログ形に変換される。垂直信号及び水
平信号は波形から復元され、夫々チヤンネル・ス
イツチ７１，７２を経由して表示ユニツト５２に
送られる。

Ｚ軸論理回路９２はＺ軸発生器６８、フロン
ト・パネル論理回路８６、表示発生器９０から
夫々入力を供給され、表示すべき波形に対応した
Ｚ軸信号を作る。Ｚ軸信号は表示ユニツト５２に
供給されて適当な表示輝度を作る。表示又はその
一部分をＺ軸信号によつて異る輝度、例えば、暗
黒、薄明、普通、明色等になすことが出来る。Ｚ
軸論理回路９２は又チヤンネル・スイツチ７１，
７２へのスイツチング信号を作つて表示ユニツト
５２へ適当な信号を確実に送るようになす。更に
検出信号をＡ―Ｄ変換器７７に供給してスイーブ
とスイーブとの間にサンプルされた情報を記憶し
ないようになす。

表示ユニツト５２は垂直増巾器９５、水平増巾
器９６、Ｚ軸増巾器９７及び表示装置９９よりな
る。増巾器９５，９６は従来のプツシユプル増巾
器で、表示装置９９の陰極線管の偏向板の駆動に
適する方法でスイツチング回路７１，７２からの
垂直信号及び水平信号を増巾する。これらの増巾
器にリードアウト回路６９からリードアウト情報
を送つて表示に関連する英数字を適当に増巾せし
める。Ｚ軸増巾器９７はＺ軸論理回路９２とリー
ドアウト回路６９とからのＺ軸信号を受けて電圧
レベルを作り、これを表示装置９９の陰極線管の
グリツドに供給してその電子ビームの導通を制御
する。本実施例においては表示装置９９を陰極線
管としたが、任意の型の表示装置、例えばペンレ
コーダ等を使用し得ることも明白である。

第４図は本発明によるサンプリング装置のブロ
ツク図を示し、対応する各部分の波形を第５図の
動作波形図に示す。第５図ａに対応する入力信号
を第４図の入力端子１００に供給し、この信号を
増巾器１０１により適当な大きさに増巾する。こ
の増巾器１０１は従来のオシロスコープ内の垂直
増巾器であつても良い。トリガ信号を増巾器１０
１より抽出してそれをトリガ発生器１０２に供給
し、そこで第５図ｂに示すトリガを得る。通常の
スイープ回路である時間軸発生器１０３にこのト
リガを加え、或る時間後時間軸スイープ鋸歯状波
が直線状に立ち上り始める。この時間軸信号波形
を第５図ｃに示す。各サンプル・ホールド回路１
０５，１０６をサンプリング・ダイオード及び記
憶容量素子にて構成する。ストローブ回路１０８
によりサンプリング・ストローブを予定周期で発
生するが、この周期は垂直信号及び時間軸信号に
関しては任意である。第５図ｄに示すサンプリン
グ・ストローブを同時に垂直サンプル・ホールド
回路１０５と遅延回路１０９とに供給する。遅延
期間後第５図ｅに示すストローブを水平サンプ
ル・ホールド回路１０６に加える。この遅延され
たサンプリング・ストローブにより垂直遅延線又
はプレトリガ時間軸信号の必要性を除去する。こ
の出力サンプルは出力端子１１１，１１２に得ら
れる。

以上の説明から判るように本発明による信号処
理表示装置は、単に垂直軸情報（入力信号電圧）
のみならず少なくとも水平軸情報（時間軸鋸歯状
波電圧）をも同時にサンプリングしデイジタル変
換して夫々データ及びアドレス情報としてランダ
ムアクセス型メモリーに記憶している。その結
果、従来装置では不可能であつた高周波反復信号
を複数回の掃引期間に亘つてサンプリングして取
込むことができ、再生に当つてもアドレス順に読
出して正確に入力信号を再現することができる。
これは従来装置で決して達成し得ない本発明特有
の効果である。斯る構成により表示装置に表示さ
れた入力信号波形がデイジタル変換されメモリー
に蓄積され、且つ所望時に正確に再現でき必要な
演算処理ができるが、更に垂直軸（電圧感度）及
び水平軸（掃引速度）の設定値を表わす英数字デ
ータをも記憶することにより、再生入力信号波形
の実測値が極めて忠実に再現できるという付加的
効果をも有する。

尚、上述の説明は単に本発明の好適な一実施例
についてのみ行つたが、当業者には本発明の要旨
を逸脱することなく種々の変化変更が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による信号処理装置のブロツ
ク図、第２図は本発明による信号処理表示装置の
一般的なブロツク図、第３図は本発明の詳細ブロ
ツク図、第４図は本発明によるサンプリング装置
のブロツク図、第５図は第４図のサンプリング装
置のストローブタイミングを示す動作説明用波形
図である。 図において、１８，２０は夫々サンプル・ホー
ルド回路、２２，２４は夫々Ａ―Ｄ変換器、２５
はメモリーユニツト、３５は表示装置、１０３は
時間軸発生器、１０８はストローブ回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周期的入力信号に同期して反復的に鋸歯状波
   電圧を発生する時間軸発生器と、 上記入力信号及び上記鋸歯状波電圧を直交２軸
   に印加して上記入力信号波形を即時（リアルタイ
   ム）表示する波形表示手段と、 上記入力信号と非同期関係で所望反復周期のス
   トローブパルスを発生するパルス発生器と、 上記波形表示手段に所望波形が表示されている
   とき上記ストローブパルスに応じて上記入力信号
   及び上記鋸歯状波電圧の瞬時値を同時にサンプリ
   ングするサンプリング手段と、 該サンプリング手段の出力信号をデイジタルデ
   ータに変換するアナログ・デイジタル変換手段
   と、 該アナログ・デイジタル変換手段からの上記入
   力信号のデイジタルデータを上記アナログ・デイ
   ジタル変換手段からの上記鋸歯状波電圧のデイジ
   タルデータにより決まる記憶アドレスに記憶する
   単一のランダムアクセス型記憶手段と、 該記憶手段内に記憶再生された入力信号波形デ
   ータをアドレス順に順次読み出しアナログ変換し
   て上記波形表示手段に表示する手段とを具え、 上記サンプリング手段は上記ストローブパルス
   の反復周期が上記鋸歯状波電圧の１周期中に必要
   とするサンプル数を取ることができない値である
   とき、上記鋸歯状波電圧の複数周期にわたり上記
   入力信号及び上記鋸歯状電圧をサンプリングする
   ことを特徴とする信号処理表示装置。