JPH0245767A

JPH0245767A - デジタル・オシロスコープの自動調整方法

Info

Publication number: JPH0245767A
Application number: JP16513789A
Authority: JP
Inventors: Peter S Chao; ピーター・エス・チャオ; Mark D Tilden; マーク・デルマン・チルデン
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1990-02-15
Also published as: EP0349328A3; EP0349328A2

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】［産業上の利用分野］本発明はデジタル・オシロスコープの自動調整方法、特
にゲイン、オフセット及び周波数を自動的に調整して、
周期的人力信号の少１Ｌ　くとも１サイクルを表す波形
表示を得るするデジタル・オシロスコープの自動調整方
法に関する。

［従来の技術］ −ａのデジタル・オシロスコープでは、垂直増幅器は調
整可能に人力信号を増幅及びオフセットして出力信号を
生成する。トリガ比較器は、増幅器の出力信号を調整可
能なトリガ・レベルと比較し、増幅器の出力信号がトリ
ガ・レベルに達したときに、トリガ信号を発生する。デ
ジタイザは、トリガ信号検出後、調整可能なデジタイジ
ング周波数で増幅器の出力信号をデジタイズし、増幅器
の出力信号の時間変化する振幅を表すデジタル波形デー
タ列を生成する。波形データ列は取り込みメモリに記憶
された後、表示制御器の制御により取り込みメモリから
読出され、波形として表示画面に表示される。

通常は、操作者はオシロスコープの前面パネル上の制御
つまみを使用し、手動でオシロスコープの動作を調整す
る。波形表示の水平時間軸は、人力信号がデジタイズさ
れるデジタイジング周波数を変更することで調整でき、
波形表示の垂直軸は、垂直増幅器のゲインを変更するこ
とで調整できる。

画面上の波形の垂直位置は、垂直増幅器へのオフセット
人力信号の大きさを変更することで調整できる。トリガ
・レベルは、手動で調整する。

［発明が解決しようとする課題］オシロスコープの熟練した操作者であっても、安定した
好適な観察状態の波形を表示するように、オシロスコー
プを適切に調整することは、常に簡単に行えるとは限ら
ない。特に、人力信号の特性について、予備知識がない
場合はなおさらである。

人力信号が始めに、増幅及びデジタイズされたとき、例
えば、垂直オフセット信号が正又は負方向に大き過ぎれ
ば、実際上、オシロスコープの画面上には何も表示され
ない。トリガ・レベルの調整が適切でなければ、その結
果得られる波形表示は安定しない。デジタイジング周波
数が高過ぎると、増幅器の出力信号の１サイクルの一部
しかデジタイズすることができず、周期的入力信号は一
定に表示される。デジタイジング周波数が低過ぎると、
エイリアシング効果が起き、波形データで人力信号の周
波数又は振幅を正しく表せない。

したがって、本発明の目的は、ゲイン、オフセット及び
周波数を自動的に調整して、周期的入力信号の少なくと
も１サイクルを表す波形表示を得るデジタル・オシロス
コープの自己調整方法の提供にある。

［課題を解決するための手段及び作用］デジタル・オシ
ロスコープでは、垂直増幅器は人力信号を調整可能にオ
フセット及び増幅して、出力信号を生成する。増幅器の
出力信号が調整可能なトリガ・レベルと交差した後、デ
ジタイザは調整可能なデジタイジング周波数で増幅器の
出力信号をデジタイズし、画面上の表示波形の基となる
出力波形データ列を生成する。本発明によれば、オンロ
スコープ内のコンピュータは、トリガ・レベル、垂直ゲ
イン、垂直オフセット及びデジタイジング周波数を自動
的に調整する“オートセット”サブルーチンを実行する
。これにより、オシロスコープは、数サイクル分の入力
信号を表す安定した波形を表示する。本発明の動作では
、コンピュータは始めに垂直ゲイン及びデジタイジング
周波数を最小にし、オフセットをＯＶにする。続いて、
コンピュータは、増幅器の出力信号の最大及び最小ピー
ク値を求めるためにデジタイザの出力データ列を監視し
ながら、トリガ・レベルを繰り返し調整する。求めた最
大及び最小ピーク値の中間値にトリガ・レベルを設定し
た後、コンピュータは、最後に生成した波形データ列の
最小及び最大データ成分が所定レンジ内にあり、且つ互
いに少なくとも最小値だけ異なっているということが判
断できるまで、デジタイザの出力を監視し、増幅器のゲ
イン及びオフセットを繰り返し調整する。このレンジ及
び最小値は、最後に生成された波形データ列により形成
される表示波形の最大及び最小ピーク値が画面上で垂直
方向に十分な距離を持って離れて表示されるように選択
される。

また、本発明では、コンピュータは、デジタイザの出力
から増幅器の出力信号の周期を予測し、デジタイジング
周波数を調整する。これにより、デジタイザは、予測し
た周期の３〜５周期分に相当する期間、波形データ列を
発生する。

更に、本発明では、最後に調整された値に設定されたデ
ジタイジング周波数で、コンピュータは、最後に生成し
た波形データ列の最小及び最大データ成分が所定レンジ
内にあり、且つ互いに少なくとも最小値だけ異なってい
るということが再び判断できるまで、デジタイザの出力
を監視し、垂直ゲイン及びオフセットを繰り返し再調整
する。続いて、コンビ二一夕は、最後に生成された波形
デ−夕刊に基づいて入力信号の周期を再予測し、デジタ
イジング周波数を調整する。これにより、デジタイザは
、再計算された３〜５周期分を表す波形データ列を発生
する。人力信号の周波数が極めて高くなければ、垂直ゲ
イン及びオフセットの再調整は、より高い周波数を使用
する間に行われる。

したがって、デジタイザの出力列により表される増幅器
の出力信号の見掛けの最大及び最小振幅又は周期に対す
るエイリアシング効果を十分に除去できる。

本発明は、オフセット及びゲインが調整可能な増幅手段
と、この増幅手段の出力信号をデジタイズして出力信号
に応じた波形データ列を生成するデジタイズ手段とを有
するデジタル・オシロスコープの自己調整方法であり、
調整可能なトリガ・レベル及び増幅手段の出力信号を比
較し、トリガ・レベルを調整しながら、トリガ・レベル
及び出力信号の比較結果より出力信号の最大ピーク値及
び最小ピーク値を測定し、最大ピーク値及び最小ピーク
値の間の値にトリガ・レベルを設定し、最大ピーク値及
び最小ピーク値が、所定のレンジ内に収まり、互いに少
なくとも所定の値だけ異なるように、増幅手段のゲイン
又はオフセットの少なくとも一方を調整することが特徴
である。

［実施例］本発明のデジタル・オシロスコープは、トリガ・レベル
、デジタイジング周波数、垂直オフセット及びゲインを
含む動作パラメータを自動的に調整して、周期的人力信
号の数サイクル分の波形を表示する。第２図は、本発明
に関係するデジタル・オシロスコープのブロック図であ
る。増幅器（１２）は、ＤＣ結合人力信号ＶＩＮをオフ
セット及び増幅して、出力信号ＶＯＵＴを生成する。

デジタイザ（１４）は周期的にＶＯＵＴをデジタル化し
、時間変化するＶＯＵＴの振幅を表す１０２４個のデジ
タル・データ成分から成るデータ列を生成する。波形デ
ータ列は取り込みメモリ（１６）に記憶され、表示制御
器（１７）はメモＩＪ（１６）からデータ列を順次読出
す。表示制御器（１７）は、データ列を表す波形を画面
上に表示する陰極線管（以下ＣＲＴという）（１９）に
出力信号を送る。ＣＲＴ　（１９）は、例えば、画面上
の連続した１０２４のビクセル縦列の各列の１ピクセル
を発光させることで波形を表示する。

連続した各縦列は、波形データ列の別個の連続する成分
に相当する。各ビクセル縦列の発光したピクセルの画面
上の垂直位置は、波形データ列の対応する成分の大きさ
を示す。

コンピュータ（２２）は、スタート信号をタイムベース
回路（１８）に送り、データ取り込みを初期化する。ス
タート信号を受は取ると、タイムベース回路（１８）は
、トリガ比較器（２０）からのトリガ信号を待つ。増幅
器（１２）の出力信号ＶＯＵＴが調整可能なトリガ・レ
ベルと交差すると、トリガ比較器（２０）はトリガ信号
を発生する。この様なレベル交差を、トリがリング・イ
ベントという。トリが信号の検出に続いて、夕・イムベ
ース回路（１８）は所定の遅延時間後に、周期的にスト
ローブ信号を発生し始める。タイムベース回路（１８）
がストローブ信号を発生すると、デジタイザ（１４）は
出力信号ＶＯＵＴの現在の振幅を表す出力データ列の各
構成成分を生成する。

更に、タイムベース（１８）は、波形データの取り込み
期間中、取り込みメモリ　（１６）にアドレス信号及び
書込み制御信号を送る。これにより、取り込みメモ’Ｊ
　　（１６）はデジタイザ（１４）の各出力データ成分
を別個のアドレスに記憶する。

１０２４）ｒｍのデータ成分がメモ！Ｊ　　（１６）に
取り込まれ、記憶されると、タイムベース回路り１８）
はストローブ信号の発生を停止し、レディ信号を表示制
御器（１７）に送る。レディ信号に応答して、表示制御
器（１７）は取り込みメモＩＪ（１６）から波形データ
列を読出し、ＣＲＴ　（１９）の波形表示を更新する。

この後、タイムベース回路（１８）は、次のデータ取り
込みサイクルを開始するために、次のトリガ信号を待つ
。

この様に、コンピュータ（２２）がスタート命令でデー
タ取り込みを初期化した後、デジタイザ（１４）は出力
信号ＶＯＵＴを表す波形データ列を生成し始め、表示制
御器（１７）は各データ列に応答して、波形表示を更新
する。コンピュータ（２２）がストップ命令をタイムベ
ース回路（１８）に送るまで、データ取り込み及び表示
処理は継続する。データ取り込みの開始から停止までの
間に、コンピュータ（２２）は、取り込みメモリ　〈１
６）に対し書込み又は読出しアクセスを行い、表示制御
器（１７）の制御でＣＲＴ　（１９）の画面上に図形及
びメツセージを表示するために、図形又は文字データを
表示制御器（１７）に送る。　データ取り込みを初期化
するためのスタート命令を発生する前に、コンピュータ
（２２）はタイムベース回路（１８）に、タイムベース
回路（１８）が発生するストローブ信号の周波数を調整
するデジタイジング周波数データを送る。この様に、増
幅器の出力信号ＶＯＵＴが周期的であるとき、デジタイ
ジング周波数データは、各波形データ列により表される
出力信号ＶＯＵＴのサイクル数を調整する。更に、コン
ピュータ　（２２）は、トリガ信号の検出に続くデータ
取り込みの開始をどれだけ遅らせるかを指示するトリが
・デイレイ・データをタイムベース回路（１８）に送る
。トリガ遅延時間を増加又は減少させることにより、コ
ンピュータ（２２）は、トリガリング・イベントに対応
する表示波形上の点のオシロスコープ画面上の水平位置
を調整する。

また、データ取り込みを初期化する前に、コンピュータ
（２２）はレジスタ（２４）、（２８）、及び（３２）
に記憶されるデータ値を調整することにより、増幅器（
１２）のオフセット及びゲインを調整し、コンピュータ
　（２０）により検出されるトリガ・レベルを設定でき
る。レジスタ（２４）に記憶されるデータは、増幅器（
１２）にオフセット人力信号を供給するデジタ火・アナ
ログ変換器（以下ＤＡＣという）（２６）への入力信号
となる。コンピュータ（２２）は、オフセット信号を増
減させることにより、ＣＲＴ　（１９）の画面上にデジ
タイザ出力データ列により形成される表示波形の垂直位
置を調整する。レジスタ（２８）のデータは、増幅器（
１２）のゲインを制御するためのゲイン信号を発生する
ＤＡＣ（３０）に供給される。ゲイン信号を増減させる
ことにより、コンピュータ（２２）は表示波形の垂直方
向の大きさを調整する。ＤＡＣ（３４）はレジスタ　（
３２）のデータに応答し、トリガ・レベル信号を比較器
（２０）に供給する。このトリガ・レベル信号により、
比較器く２０）がトリが信号を発生する出力信号ＶＯＵ
Ｔのレベルが決まる。トリガ・レベル信号は、通常、比
較器（２０）が確実にトリガリング・イベントを検出し
、トリガ信号を発生するように、出力信号ＶＯ１ＪＴの
最大値及び最小値間のレベルに調整される。

例えば、好適なデジタイザ（１４）が−ＩＶ〜＋１ｖの
入力レンジを持っていると仮定する。信号ＶＯＵＴが＋
ＩＶ以上であると、デジタイザ（１４）により発生され
る波形データ列成分は最大値になる。このデータ列成分
がメモＩＪ（１６）を介して表示制御器（１７）に順次
送られると、この成分に対応するピクセル列の最上部ビ
クセルが発光する。反対に、信号ＶＯＵＴが−ＩＶ以下
であると、デジタイザ（１４）により発生される波形デ
ータ列成分は最小値となり、対応するピクセル列の最下
部のビクセルが発光する。この様に、信号ＶＯＵＴの複
数の部分が、＋１ｖより大きいか又は−ＩＶより小さい
場合は、それにより得られる表示波形はクリップされ、
信号ＶＯＵＴのレンジ外部分に相当する平坦なピークを
持つ。

コンピュータ　（２２）は、ユーザ・インタフェース（
３６）を介してユーザから送られるコマンドに応答して
、ゲイン、オフセット、トリガ・レベル、トリが遅延時
間、及びデジタイジング周波数を調整する。ユーザ・イ
ンタフェース（３６）には、コンピュータ（２２）に制
御人力信号を供給する押しボタン又は制御つまみを含ん
でいる。

コンピュータ（２２）は、これらの信号をコマンドとし
て解釈する。操作者はオシロスコープの動作パラメータ
を手動で調整するが、熟練したオシロスコープの操作者
であっても、良好な観察状態の波形表示を簡単に得られ
るとは限らない。特に、入力信号の特性に関し予備知識
がない場合は、なおさらである。

本発明によれば、コンピュータ（２２）はユーザからの
オートセット・コマンドに応答し、良好な観察状態の表
示波形を得るためにゲイン、オフセット、トリガ・レベ
ル、トリが遅延時間、及びデジタイジング周波数を自動
的に調整するためのオートセット・ルーチンを実行する
。第１図及び第３図〜第７図は、第２図のコンピュータ
（２２）がオートセット・コマンドに応答して実行する
オートセット・ルーチンのフローチャートを示す。

第１図は、このオートセット・ルーチンの主要ステップ
を示す。第３図〜第７図は、第１図のフローチャートの
異なるステップを更に詳細に示す。

第１図を参照すると、コンピュータ（２２）はステップ
（４０）からオートセット・ルーチンを開始し、ゲイン
及びデジタイジング周波数を最小にし、オフセットをＯ
Ｖに設定する。ゲインを最小にし、オフセットをＯＶに
することにより、入力信号のオフセット又はピーク・ピ
ーク値が極めて大きい場合以外は、第１図の信号ＶＯＵ
Ｔの最大及び最小のピーク値は共に、例えば、−１Ｖ〜
＋ｌＶのデジタイザのレンジに収まるようになる。

デジタイジング周波数を最小にすると、デジタイザ出力
データ列が信号ＶＯＵＴの少なくとも完全な１サイクル
を表す可能性が最大になる。

これらの動作パラメータを初期化した後、コンピュータ
は、デジタイズを開始するためにトリガ・レベル（ＴＲ
ＩＧＬＥＶ）を繰り返して調整し、有効トリガ・レベル
、例えば、信号ＶＯＵＴの最大及び最小ピーク間のトリ
ガ・レベルを探す（ステップ（４２）　）。トリガ・レ
ベルが見付からなければ（ステップ（４４）　）　、オ
シロスコープは画面に”ＡＵＴＯ３ＥＴ　　ＦＡＩＬＵ
ＲＥ”というメツセージを表示しくステップ（４５）　
）　、オートセット・ルーチンを終了する。

トリガ・レベルが見付かると（ステップ（４４））、コ
ンビ二一夕は次に信号ＶＯＵＴの最大及び最小ピーク値
を測定しく以下に説明する手順に従う）、トリガ・レベ
ルを測定ピーク値間の中間値に調整する（ステップ（４
６））。コンピュータは、デジタイザにより生成される
波形データ列を観察しながら、信号ＶＯＵＴの最大及び
最小値がデジタイザの−Ｖ〜＋Ｖのレンジ内にあり、所
定の最小電位差だけ異なると判断できるまで、ゲイン及
びオフセットを繰り返し調整する（ステップ（４８））
。

この最小電位差は、デジタイザ出力に応じて生成された
表示波形の最大及び最小ピーク値が画面上で十分な距離
だけ垂直方向に確実に離れるように選択される。コンピ
ュータは、デジタイザの最後の出力データ列から信号Ｖ
ＯＵＴの周期を推定し、次に推定周期の３〜５周期分に
わたり波形データが取り込まれるように、デジタイジン
グ周波数を調整する（ステップ（５０））。

ステップ（４８）で行われるオフセット及びゲイン調整
と、ステップ（５０）で行うデジタイジング周波数調整
とは、低デジタイジング周波数を使用して取り込まれた
波形データに基づいて行われる。ただし、エイリアシン
グ効果のため、波形データ列が人力信号の振幅及び周波
数を正しく表示できないことがある。特に、デジタイジ
ング周波数が入力信号周波数の２倍より小さい場合に、
この効果が生じる。したがって、ステップ（５０）でデ
ジタイジング周波数を調整した後（通常は、十分に高い
値に）、コンピュータはステップ（４８）及び（５０）
と同様の手順に従って、オフセノ［・及びゲインを再調
整しくステップ（５２）　）　、更にデジタイジング周
波数を再調整する（ステップ（５４））。ステップ（５
２）及びステップ（５４）で行う再調整により、デジタ
イザ出力により表される信号ＶＯＵＴの見掛けの振幅及
び周波数に対するエイリアシング効果の影響が減少する
。

ステップ（５５）では、′ｌｉ！Ｊ１図のコンピュータ
（２２）は、最後に生成された波形データ列を調べ、デ
ータ列が最初に現在のトリガ・レベル設定の上に立ち上
がる前に発生するデータ列成分数を求める。その後、コ
ンピュータ　（２２）は、トリガ信号の発生に続いて、
データ取り込みを開始するためにタイムベース回路（１
８）に供給するトリが遅延データを調整する。これによ
り、トリガリング・イベントは表示波形の左端で起きる
。

この様に、第１図のオートセット・ルーチンの終了時点
で、オシロスコープで良好な観察状態で波形を表示する
ための振幅、周波数及びオフセット・レンジに人力信号
が収まっていれば、この波形の最大及び最小ピーク値は
、オシロスコープの画面上で垂直方向に中心合わせされ
、波形の左端のトリガリング・イベントを左端に表示さ
れる。

第３図は、第１図のステップ（４２）を実行するサブル
ーチンを詳細に示す。ステップ（５６）から開始すると
、記憶された可変ステップ（ＳＴＥＰ）は１に設定され
、記憶された可変Ｎは０に設定され、トリガ・レベル（
ＴＲｒＧＬＥＶ）はＯＶに設定される。コンピュータは
、その後にデジタイズを開始するときに、波形データを
記憶する取り込みメモリのアドレスにヌル・コードを書
込む。ヌル・コードは、デジタイザで生成される出力デ
ータ列成分とは、値が異なる。この後、コンピュータは
、信号ＶＯＵＴのデジタイズを開始可能にする（ステッ
プ（６０））。システムが波形データ列を生成し、取り
込みメモリに記憶するために十分な所定遅延時間経過後
、コンピュータは取り込みメモリからデータ列を読出し
、各データ列成分の大きさを調べて、デジタイザが生成
したデータがヌル・コード以外の値を持っているかどう
かを判断する。デジタイザはデータ取り込みがトリガさ
れたときのみ、この様なデータを生成し、トリガ比較器
はトリガ・レベルが信号ｖＯＵＴの最大及び最小ピーク
値間にあるときのみ、データ取り込みをトリガする。

データ取り込みがトリガされたとコンビ二一夕が判断す
ると、現在のトリガ・レベルが有効となり、サブルーチ
ンが終了し、その呼び出し先に戻る（ステップ（６４）
）。データが何も取り込まれなければ（ステップ（６２
）　）　、コンピュータはＴＲＩＧＬＥＶを、−ＴＲＩ
　ＧＬＥＶに設定し、データ取り込みを再開する（ステ
ップ（６８））。

この後、コンピュータは、有効データが取り込まれたか
どうか判断するために取り込みメモリの内容を調べる。

有効データが取り込まれていれば、サブルーチンは呼び
出し先に戻る（ステップ（７２））。取り込まれていな
ければ、Ｎを２だけ減少させる（ステップ（７４））。

減少させたＮの値がＯ以下であれば（ステップ（７６）
　’）、５ＴＥＰの値は２倍にされ、Ｎは（ＳＴＥＰ−
１）に等しく設定される。５ＴＥＰが最大値ＳＴＥＰＭ
ＡＸよりも大きければ（ステップ（８０））、サブルー
チンは有効トリガ・レベルが見つからなかったという指
示を戻す。ステップ（７６）でＮが０以上、又はステッ
プ（８０）で５ＴＥＰがＳＴＥＰＭＡＸより大きくなけ
れば、ＴＲＩＧＬＥＶはＮ／５ＴＥＰに等しく設定され
（ステップ（８３）　）　、サブルーチンはステップ（
６０）に戻る。サブルーチンは１、異なる値にトリガ・
レベルを設定するためのステップ（６０）、（６２）、
（６６）　　（６８）、（７０）、（７４）、（７６）
、（７８）及び（８０）から成るループを循環する。

このループの循環は、コンピュータがステップ（６２）
又は（７０）の一方でデータ取り込みを検出するか、又
は５ＴＥＰパラメータがＳＴＥＰＭＡＸより大きくなり
、サブルーチンがステップ（８２）に戻るまで続けられ
る。

第３図のサブルーチンを実行する際に、コンピュータは
、次のパターンで調整されたトリガ・レベルを使用して
、有効トリガ・レベルに対する２値探索を行う。

［十０７１、−〇／１、＋１７２、−１７２、＋３／４
、−３７４、＋１／４、−１／４、＋７／８、−７７８
、＋５７８、−５７８、＋３７８、−３７８、＋１／Ｌ
−１／８　、、、−１／ＳＴＥＰＭＡＸ、　−１／ＳＴ
ＥＰＭＡＸ］他の探索パターンを使用してもよい。好適
な実施例では、Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　Ｍ　Ａ　Ｘの値は、ト
リガ・レベル信号が調整される最高分解能に応じて選択
される。

例えば、第１図のレジスタ（３２）に記憶される制御デ
ータが８ビツトであれば、トリガ・レベル信号はｌ／２
５６Ｖの分解能で調整できる。この場合、ＳＴＥＰＭＡ
Ｘは２５６に選択される。入力信号が掻めて小さいか、
又は存在しない場合、信号ＶＯＵＴの最大及び最小ピー
ク値は互いに接近しているので、トリガ・レベルを信号
ＶＯＵＴの最大及び最小ピーク値間で調整できない。更
に、入力信号のオフセットが極度に大きい場合、信号Ｖ
　ＯＵ　Ｔの全ての部分は、トリガ・レベル信号のレン
ジ、例えば、−Ｖ〜＋Ｖのレンジから外れる。

いずれの場合であっても、第３図のサブルーチンは有効
トリガ・レベルを見つけることができずに、ステップ（
８２）を通って戻り（ステップ（８２））、第１図の主
オートセット・ルーチンにより、“ＡＵＴＯ３ＥＴ　　
ＦＡＩＬＵＲＥ”メツセージを表示し、終了する。これ
は、オシロスコープに人力信号が供給されない場合、又
は入力信号が小さ過ぎて表示できない場合に起こる。た
だし、人力信号の振幅がオシロスコープの正常人力レン
ジ内である場合は、第３図のサブルーチンは有効トリガ
・レベルを探しだし、ステップ（６４）又はステップ（
７２）の最後の５ＴＥＰ値と共にトリガ・レベル値を戻
す。

第１図を再び参照すると、有効トリガ・レベルを見つけ
た後、コンピュータは、信号ＶＯＵＴの最大及び最小ピ
ーク値の中間値であるトリガ・レベルを決定する（ステ
ップ（４６）　）。ステップ（４６）を実行するサブル
ーチンを第４図に詳細に示す。第４図を参照すると、コ
ンピュータはＴＲＩＧＬＥＶ及びＴＲＩＧＬＥＶ＋　（
１／５ＴＥＰ）間の複数のトリガ・レベルを使用して２
４１１探索を行い、信号ＶＯＵＴの最大ピーク値（ＭＡ
ＸＰＥＡＫ＞を見つける。次に、コンピュータはＴＲＩ
ＧＬＥＶ及びＴＲＩＧＬＥＶ−（１／５ＴＥＰ）間の信
号ｖＯＵＴの最小ピーク値（ＭＩＮＰＥＡＫ）を見つけ
るために同様の２値探索を行う。

その後、コンピュータはサブルーチンに従い、ＭＡＸＰ
ＥＡＫ及びＭ　Ｉ　Ｎ　Ｐ　Ｅ　Ａ　Ｋ間のトリガ・レ
ベル中間値を設定しくステップ（８８）　’）　、次に
呼び出し先ルーチンに戻る。

第５図は、第４図のステップ（８４）で行う２値探索を
実行するためのサブルーチンを詳細に示す。最初に、可
変Ｎは１に設定され（ステップ（９０））　、ＴＲＩＧ
ＬＥＶの初期値は１／（ＮｘＳＴＥＰ）だけ増加される
。ここで、５ＴＥＰＱ値及びＴＲＩＧＬＥＶの初期値は
、第３図のステップ（６４）又は（７２）で最後に設定
された値である。Ｎの値は、次に２倍にされる（ステッ
プ（９４））。Ｎが定数ＮＭＡＸよりも大きくなければ
（ステップ（９６）　）　、第１図の取り込みメモＵ（
１６）に最後に記憶されたデータ列の各成分をヌル値に
設定し、次にデジタイズを開始する（ステップ（９８）
）。１／ＳＴＥＰＭＡＸがトリガ・レベル分解能である
とき、計算結果ＮＭＡＸＸＳＴＥＰがＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　
Ｍ　Ａ　Ｘ　ニ等しくなるように、定数Ｎ　Ｍ　Ａ　Ｘ
が適当に選択される。十分な時間待った後、コンピュー
タは取り込みメモリに記憶される波形データを調べ、ヌ
ル値が他の値で置き換えられたかどうかを判断する（ス
テップ（１００））。この様な置換は、トリガ・レベル
が信号ＶＯＵＴの最大ピーク値より小さいときに行われ
る。この際、サブルーチンは、ＴＲＩＧＬＥＶが１／　
（ＮｘＳＴＥＰ）Ｖだけ増加サレルステップ（９２）に
戻る。ステップ（１００）で、コンピュータがトリガ・
レベルが大き過ぎるためにデータ取り込みをトリガでき
ないと判断したとき、Ｔ　ＲＩ　Ｇ　Ｌ　Ｅ　Ｖ　ハＬ
　／　（Ｎ　Ｘ　Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　）　Ｖだけ減少され
る（ステップ（１０２））。サブルーチンは、Ｎの値が
Ｎ　Ｍ　Ａ　Ｘを超えるまで、ステップ（９４）、（９
６）、（９８）、（１００）、及び（９２）　、又は（
１０２＞のループを循環する。この時点で、サブルーチ
ンは可変ＭＡＸＰＥＡＫの値をＴＲＩＧＬＥＶの現在の
値に設定し、戻る。ＭＡＸＰＥＡＫは、トリガ・レベル
信号の分解能の限界における、信号ＶＯＵＴの最大ピー
ク・レベルの推定値である。

第４図のステップ（８６）で行われる、信号ＶＯＵＴの
最小ピーク・レベル（ＭＩＮＰＥＡＫ）を２値探索する
サブルーチンは、ステップ（９２）でＴＲＩＧＬＥＶ減
少され（増加ではない）、ステップ（１０２）でＴＲＩ
ＧＬＥＶが増加され（減少ではない）、ステップ（１０
４）でＭＩＮＰＥＡＫ　（ＭＡＸＰＥＡＫでｉｔない）
がＴＲＩＧＬＥＶに等しく設定される以外は、第５図に
示されるサブルーチンと路間−である。

第１図を再び参照すると、−度、トリガ・レベルを信号
ＶＯＵＴの最大及び最小ピーク値の中間値に設定される
と、ステップ（４８）で実行されるサブルーチンは、第
１図の垂直増幅器のオフセット及びゲインを繰り返し調
整する。適切なオフセット及ぶゲイン調整サブルーチン
を第６図に示す。

第６図では、ステップ（１０８）から始まる。

コンピュータの制御により、依然として垂直増幅器のゲ
インが最小に設定され、オフセット信号がＯＶに設定さ
れ、トリガ・レベルが信号ＶＯＵＴの最後に測定された
最大及び最小ピーク値の中間値に設定された状態で、シ
ステムは信号ＶＯＵＴをデジタイズする。波形データ列
が第１図の取り込みメモ’Ｊ（１６）に取り込まれ、記
憶された後、コンピュータ（２２）はデータ列を読出し
、データ列の最大データ値（ＭＡＸ）が所定の最大限界
値（Ｍ　Ａ　Ｘ　Ｌ　Ｉ　Ｍ）よりも大きいかどうか、
データ列の最小データ値（ＭＩＮ）が所定の最小限界値
（Ｍ　Ｉ　Ｎ　Ｌ　Ｉ　Ｍ）よりも小さいかどうかを判
断する。信号ＶＯＵＴの最大及び最小ピーク値がデジタ
イザの−ＩＶ〜＋ＩＶのレンジから外れているときに、
ステップ（１１０）の判断は、ＹＥＳとなる。これは、
増幅器のゲインが最小に設定されていても、人力信号の
振幅が大き過ぎるために、表示波形がクリップされる場
合に起こる。この場合、サブルーチンは“○ＮＬＹ　　
ＴＲＩＧＧＥＲＬＥＶＥＬ　　ＡＵＴＯ３ＥＴ”の指示
を戻し、終了する（ステップ１１１）。

他の場合として、最大データ列値のみがレンジ外にあれ
ば（ステップ（１１２））、オフセント（ＯＦＦＳＥＴ
）はＭ　Ｉ　Ｎ　Ｌ　Ｉ　Ｎ　−Ｍ　Ｉ　Ｎに等しく設
定される（ステップ（１１４））。ステップ（１１４）
は、信号ＶＯＵＴの最小値が−Ｉ■であるように、信号
ＶＯＵＴを変化させる。一方、最小データ列値のみがレ
ンジ外にあれば（ステップ（１１５））、オフセットは
ＭＡＸＬＴＭ−ＭＡＸに設定される（ステップ（１１６
））。ステップ（１１６）では、信号ＶＯＵＴを変化さ
せた結果、信号ＶＯＵＴの最大ピーク値が＋ＩＶとなる
っステップ（１１４）又はステップ（１１６）のいずれ
かの後、信号ＶＯＵＴは再びデジタイズされる。最大又
は最小データ列値が依然レンジ外であれば（ステップ（
１２０））、サブルーチンは“０ＮＬＹ　　ＴＲＩＧＧ
ＥＲＬＥＶＥＬ　　ＡＵＴＯ３ＥＴ”の指示を戻す（ス
テップ（１１１））。

ステップ（１１５）又は（１２０）のいずれかにおいて
、コンピュータは波形データ列の最大及び最小成分が所
定の限界値内にあることが分かると、コンピュータは０
ＦＦＳＥＴを（ＭＡＸ＋ＭＩ　Ｎ　）　／　２　　Ｍ　
Ｉ　Ｄに設定（ステップ（１２１））することにより波
形を画面の垂直方向で中央に合わせようとし、次に波形
データ列を再取り込みする（ステップ（１２２）　”）
。この後、コンピュータは、差Ｍ　Ａ　Ｘ　−Ｍ　Ｉ　
Ｎが所定の振幅最小限値（ＬＩＭＩＴ）より大きいかど
うかを判断する。

振幅最小限値より大きい場合は、垂直増幅器のゲイン及
びオフセットは適切に調整されたと考えられ、サブルー
チンは呼び出し先に戻る。差ＭＡＸＭ　Ｉ　ＮがＬＩＭ
ＩＴより大きくなく　（ステップ（１２３））、現在の
ゲイン設定（ＧＡＩＮ）が最大値（ＧＡ　Ｉ　ＮＭＡＸ
）　であれば、信号ＶＯＵＴの最大及び最小ピーク値は
適切に離されていると判断し、サブルーチンは戻る。ゲ
インがまだ最大でなければ（ステップ（１２４））　、
コンピュータは垂直増幅器のゲインを次により高いレン
ジに増加させる（ステップ（１２６）　）。これにより
、信号ＶＯＵＴの最大及び最小ピーク間の間隔を増加さ
せる。サブルーチンは信号ＶＯＵＴのデジタイズ処理を
再び開始し、その後、ステップ（１２１）に戻る。サブ
ルーチンは、ステップ（１２３）で最大及び最小データ
列値間のレンジがＬＩＭＩＴを超えるか、又はステップ
（１２４）　　でゲイン信号が最大になるまで、ステッ
プ（１２１）、（１２２）、（１２３）、（１２４）、
（１２６＞及び（１３０）のループを循環する。

オシロスコープの画面は、通常、操作者が波形の振幅を
測定できるように、垂直格子区分に分割するようにエツ
チング処理されている。現在の垂直ゲイン設定は、通常
、直接には表示されないが、Ｖ／Ｄｉｖで示す垂直レン
ジの形式で間接的に表示される。垂直レンジは、垂直増
幅器のゲインに比例スる。通常のオシロスコープでは、
各通常垂直レンジ設定が［、、，０，１，０，２，０，
５，１，２，５］のうちの１つであるように２及び２．
５の係数のみにより、ゲインは段階的に増加又は減少さ
れる。

この様な場合、特定の各ゲイン設定に対して、ステップ
（１２３）で使用するＬ　Ｉ　Ｍ　Ｉ　Ｔの値は、デジ
タイザの人力レンジの１／２．５になるように選択され
る。この選択により、この後、垂直ゲインがステップ（
１２６）で２又は２．５の係数で増加されたとき、信号
ＶＯＵＴの最大及び最小値がデジタイザの垂直レンジ（
例えば、−１Ｖ〜＋ＩＶ）内に確実に収まるようになる
。このように、第６図のサブルーチンが次のステップ（
１２２）で終了するとき、デジタイザの出力により制御
される表示波形の最大及び最小は、クリップされず、オ
ンロスコープの画面の中央の置かれ、十分な間隔だけ離
されるように、垂直ゲイン及びオフセットは設定される
。

竿１図では、−度、垂直ゲイン及びオフセットが、ステ
ップ（４８）で繰り返し調整されると、コンピュータは
デジタイジング周波数を調整する（ステップ（５０））
。第７図は、ステップ（５０）を実行するための適当な
サブルーチンを示す。このシステムのデジタイジング周
波数は、最初は最大値に設定され（ステップ（１３２）
）、可変なトランジション・レベル（ＴＲＡＮＳＬＥＶ
）は、最後に取り込まれた波形データ列の最大値（ＭＡ
Ｘ）及び最小値（ＭＥＮ）の差の１／２に等しく設定さ
れる（ステップ（１３４））。コンピュータは、最後に
取り込まれたデータ列を調べ、データ列がＴＲＡＮＳＬ
ＥＶと３回交差したかどうかを判断しくステップ（１，
３８））、この結果により、データ列が信号ＶＯＵＴの
少なくとも１つの完全な周期を示すようになる。。ステ
ップ（１３８）で、最後に取り込んだ波形データ列が２
つのトランジションを含んでおらず、デジタイジング周
波数が既に最小であるならば（ステップ（１３９））、
サブルーチンが終了する。そうでなければ、コンピュー
タは、デジタイジング周波数を減少させ（ステップ（１
４０））、デジタイズを再び開始する（ステップ（１３
９））。ステップ（１３８）で３回のトランジションが
検出されるか、又はデジタイジング周波数が最小値に減
少するまで、コンピュータはステップ（１３４）、（１
３８）、（１３９）、（１４０）及び（１３６）を繰返
す。

コンピュータが、３回のトランジションを検出するとき
、信号ＶＯＵＴの周期が、３回のトランジションの直前
から直後までデータ成分の数と周波数の逆数の積に等し
いと推定するする。コンピュータは、次に、信号ＶＯＵ
Ｔが推定周期を持つという仮定の下に、デジタイザ出力
データ列が、信号ＶＯＵＴの３〜５サイクルを示すよう
にデジタイジング周波数を調整する。

第１図を再び参照すると、ステップ（４８）で行われる
オフセント及びゲイン調整は、最小デジタイジング周波
数を使用して取り込んだ波形データ列に基づいているの
で、特にデジタイジング周波数が信号ＶＯＵＴの周波数
の１／２以下であると、エイリアシング効果により、波
形データ列はピーク振幅及び信号ＶＯＵＴの周期を正し
く表すことができない。この様に、ステップ（５０）で
デジタイジング周波数が十分高い値に調整された後、コ
ンピュータは、好適に：′！ステップ（４８）及び（５
０）で使用した手順と同様の手順に従って、オフセット
及びゲインを繰り返し再調整しくステップ（５２）　）
　、デジタイジング周波数を再調整する（ステップ（５
４））。ステップ（５２）及び（５４）で行った再調整
により、入力信号がオシロスコープの正常レンジ内にあ
るとき、エイリアシング効果を十分に除去できる。サブ
ルーチンは、次のステップ（５４）を終了する。

［発明の効果］以上の説明のように、本発明のデジタル・オシロスコー
プの自動調整方法によれば、コンピュータは、トリガ・
レベル、垂直ゲイン、垂直オフセット、デジタイジング
周波数を自動的に調整して、オシロスコープ上に観察に
適した数サイクル分の信号を表す波形表示が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要ステップを示すフローチヤード、
第２図は、本発明を適用するデジタル・オシロスコープ
を示すブロック図、第３図から第７図は第１図のフロー
チャートの異なるステップを詳細に示すフローチャート
である。図中において、（１２）は増幅手段、（１４）はデジタ
イズ手段である。代理人松隈秀盛

Claims

【特許請求の範囲】オフセット及びゲインが調整可能な増幅手段と、該増幅
手段の出力信号をデジタイズして上記出力信号に応じた
波形データ列を生成するデジタイズ手段とを有するデジ
タル・オシロスコープの自己調整方法であって、調整可能なトリガ・レベル及び上記増幅手段の出力信号
を比較し、上記トリガ・レベルを調整しながら、上記トリガ・レベ
ル及び上記出力信号の比較結果より、上記出力信号の最
大ピーク値及び最小ピーク値を測定し、最大ピーク値及び最小ピーク値の間の値にトリガ・レベ
ルを設定し、上記最大ピーク値及び最小ピーク値が、所定のレンジ内
に収まり、互いに所定の値だけ異なるように、上記増幅
手段のゲイン又はオフセットの少なくとも一方を調整す
ることを特徴とするデジタル・オシロスコープの自動調
整方法。