JPH03128464A - デジタルストレージオシロスコープ - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、ランダムサンプリング方式による等価時間
サンプリング機能を有するデジタルストレージオシロス
コープに関する。

【従来の技術】

デジタルストレージオシロスコープには、リアルタイム
サンプリング方式と、等価時間サンプリング方式とがあ
り、後者の等価時間サンプリング方式には、さらに、シ
ーケンシャルサンプリング方式と、ランダムサンプリン
グ方式とがある。 そして、シーケンシャルサンプリング方式は、入力波形
をサンプリングするとき、その入力波形に対するサンプ
リング点の位相を、サンプリングごとに少しずつ遅らせ
、そのサンプリング値をメモリに順に記憶していくもの
である。したがって、一定の時間がたてば、必ず人力波
形を等価的時間分解能で表示することができる。 一方、ランダムサンプリング方式は、常に特定の時間間
隔で人力波形のサンプリングを行い、トリガが発生した
時点で、そのときのサンプリング点と、トリガ点との時
間差を求め、この時間差に対応するメモリのアドレスに
、複数のデータのサンプリング値を記憶していくもので
ある。このとき、トリガは人力波形に同期して発生する
が、サンプリングクロックは、そのトリガに対してまっ
たくランダムな時間関係にあるので、何度も繰り返しサ
ンプリングを行うことにより、波形の全体を捕らえて表
示することができる。この場合に、等価的なサンプリン
グ周波数と、実際のサンプリング周波数との比率が小さ
ければ、波形が完成するまでの波形取得回数は少なく、
比率が大きければ波形が完成するまでの波形取得回数は
多くなる。 また、この場合、トリガ点とサンプリング点との時間差
測定回路の精度やサンプリングクロックのジッタ等が等
価的な時間分解能を決定する。 このランダムサンプリング方式においては、トリガ点よ
り前のサンプリング点も記憶できるので、トリガ点以前
の波形もとらえることができるという特長があり、最近
のデジタルストレージオシロスコープは、このランダム
テンブリング方式を採用していることが多い。 第２図は、そのランダムサンプリング方式のデジタルス
トレージオシロスコープの一例を示す。 ただし、この図においては、簡単のため、１チャンネル
分のみ示す。 すなわち、第２図において、被観測信号は、入力端子１
から減衰器２及び前置増幅器３を通じて垂直軸オフセッ
ト用増幅器４に供給される。また、例えばポテンショメ
ータにより構成されたオフセット電圧調整器１１から直
流電圧が取り出され、この電圧がオフセット回路１２に
供給されて垂直軸オフセット電圧（または電流）に変換
され、このオフセット電圧が増幅器４に供給されて被観
測信号に加算される。そして、この垂直軸オフセット電
圧の重畳された被観測信号が、サンプル−ホールド回路
５に供給される。 このサンプルホールド回路５は、必ずしも必要ではない
が、被観測信号の周波数が高いとき、これを安定にＡ／
Ｄ変換するために使用される。このため、タイミングク
ロック発生回路３１において、サンプルホールドパルス
が形成され、このサンプルホールドパルスがサンプルホ
ールド回路５に供給されて彼奴」１信号のサンプリング
及びホールドが行われる。 そして、このサンプルホールドされた被観測信号が、Ａ
／Ｄコンバータ６に供給されてデジタル信号にＡ／Ｄ変
換され、このデジタル信号がアクイジションメモリ７に
供給される。 さらに、前置増幅器３からの彼奴ｎ１信号がトリガ回路
２２に供給され、内部トリガを行うときには、トリガレ
ベルなどのトリガ条件が満足されたとき、その彼奴ｎ１
信号からトリガパルスが形成され、外部トリガを行うと
きには、外部トリガ端子２１のトリガ信号からトリガパ
ルスが形成され、このいずれかのトリガパルスが書き込
みコントローラ２３に供給される。この書き込みコント
ローラ２３は、アクイジションメモリ７への信号の書き
込みを制御するものであり、その書き込み制御信号及び
タイミングクロック発生回路３１からのクロックに基づ
いてアクイジションメモリ７への書き込みが制御される
。 そして、通常のサンプリングモードの場合には、書き込
みコントローラ２３は、書き込み開始の指令を受けると
、アクイジションメモリ７への信号の書き込みを許可し
、トリガ回路２２からトリガパルスが送られてくると、
そのトリガ点から所定の時間後に書き込みを禁止する。 また、このとき、アクイジションメモリ７のアドレスは
、最上位アドレスまで書き込みが行われると、次に最下
位アドレスから書き込みが行われるというように、環状
に使用される。したがって、アクイジションメモリ７に
は、そのメモリ容量で決まる時間長の被観測信号が書き
込まれることになる。 そして、このアクイジションメモリ７に書き込まれた被
観測信号は、書き込みが禁止されたアドレスの次のアド
レスのデータから順に表示メモリ８に転送されるととも
に、この表示メモリ８の内容は、表示コントローラ２５
により水平走査に同期して読み出され、Ｄ／Ａコンバー
タ９によってアナログ信号に戻された後、ＣＲＴのよう
な表示手段１０に供給される。したがって、表示手段１
０には、その被観測信号の波形が表示される。 なお、このとき、オフセット電圧調整器１１を操作する
ことにより、増幅器４からの被観測信号の直流レベルが
変化するので、表示手段１０に表示されている波形を、
垂直軸方向にシフトすることができる。 一方、ランダムサンプリングモードの場合には、次のよ
うな動作となる。すなわち、デジタルストレージオシロ
スコープは、通常、表示データの取り込みのスタート・
ストップの操作ができるようにされているが、スタート
操作が行われると、上述と同様にして、トリがか発生す
ると、メモリ長だけのデータがアクイジションメモリ７
に古き込まれる。 そして、このとき、そのトリガパルスと、サンプリング
を行ったサンプリングクロックとが時間差測定回路３２
には給されてトリガパルスと、サンプリングパルスとの
時間差が測定され、この時間差のデータがアドレス算出
回路３３に供給されてアクイジションメモリ７に書き込
まれたデータを、表示メモリ８のどのアドレスに転送す
るかが計算され、この計算結果にしたがってアクイジシ
ョンメモリ７に書き込まれた幾つかのデータは、表示メ
モリ８の、トリガ時点に対するサンプリング時点に対応
するアドレスに書き込まれる。 また、アクイジションメモリ７のデータが、表示メモリ
８のどのアドレスに書き込まれたかを識別するため、書
き込み済みメモリ２４の対応するアドレスに、書き込み
済みフラグがセットされる。 そして、以後、トリガパルスごとに、上記の処理が繰り
返されるとともに、表示コントローラ２５により表示メ
モリ８の内容が波形として表示手段１０に表示される。 この場合、表示コントローラ２５は、表示メモリ８と書
き込み済みメモリ２４とを走査し、書き込み済みフラグ
が立っているデータだけを表示手段１０に表示し、それ
により次第に完成する波形を描く。 したがって、スタート操作が行われると、表示メモリ８
には、ランダムなアドレスに表示データが次第に書き込
まれていくことになり、第３図Ａに示すように、次第に
彼奴ｎ１信号の波形の表示が完成していく。 なお、第２図で、４０は各種の制御を行うｃＰＵであり
、この図では、簡単のため各部から切り離して示してい
るが、これは各種の制御を行うだけでなく、例えば、ア
ドレス算出回路３３などの代行を行うこともできる。 また、データのサンプリングと波形の表示とのタイミン
グは、いろいろ考えられるところであり、例えば、波形
の表示から次の波形の表示までを一定周期とし、波形表
示期間以外の期間に、サンプリングや表示メモリ８への
データの転送などを行う方法が、一般的である。 さらに、メモリ３３の書き込み済みフラグは必ずしも必
要とは限らない。例えば、表示データの取り込みのスタ
ート時に、表示メモリ８のすべてを最低値にクリアして
おき、この最低値となっているアドレスに対しては、表
示を最低値にするかブランキングをかけて表示しないな
どとすることもできる。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、ランダムサンプリング方式の場合、１回のト
リガパルスごとに１個あるいは複数個のサンプリングデ
ータが得られて、表示手段１０に表示される波形が完成
していくので、表示データの取り込みがスタートしてか
ら波形の表示が完成するまでの間に、オフセット電圧調
整器１１を調整すると、その調整前の波形と、調整後の
波形とでは、そのオフセットの調整器だけ垂直軸方向に
ずれてしまう。 しかも、このとき、ランダムサンプリング方式において
は、表示される波形の各点が、トリガ時点とサンプリン
グ時点との時間差に対応した点ごとに、全くランダムに
表示されて全体の波形が完成していくので、波形が完成
するまでの間に、オフセット電圧調整器１１を調整する
と、第３図Ｂに示すように、その調整前の点と、調整後
の点とが、ランダムに入り混ざって垂直軸方向にブした
ような表示波形になり、波形の観測が行いにくくなって
しまう。 そこで、オフセット電圧調整器１１が調整されたら、こ
れを検出して調整前のデータ（表示メモリ８のデータ）
をすべてクリアして最初から表示データの取り込み及び
その表示をやり直す方法が、考えられている。 しかし、この方法では、垂直軸オフセットを調整するご
とに、それまでの表示波形が消えて最初から表示が再開
されるので、第３図Ｃに示すように、波形がなかなか完
成しないことになり、やはり波形の観測が行いにくい。 この発明は、これらの問題点を一掃しようとするもので
ある。

【課題を解決するための手段】

この発明は、 入力された被観測信号を増幅するアンプと、このアンプ
の出力オフセット電圧を調整するオフセット調整回路と
、 上記アンプの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバー
タと、 このＡ／Ｄコンバータの出力信号を順次記憶するアクイ
ジションメモリと、 このアクイジションメモリからそのデータが転送される
表示メモリと、 この表示メモリの内容を波形として表示する表示手段と
、 トリガを発生するトリガ回路と、 上記Ａ　／　Ｄコンバータにクロックを供給するタイミ
ングクロック回路と、 上記トリガパルスと、上記クロックとの時間差を測定す
る時間測定回路と、 この測定した時間差に基づいて、上記アクイジションメ
モリから上記表示メモリに転送されるデータの転送先ア
ドレスを指定するアドレス算出回路とを有し、 ランダムサンプリング方式による等価時間サンプリング
機能を有するデジタルストレージオシロスコープにおい
て、 上記出力オフセット電圧の変化量を求める回路と、 この変化量に基づいて、上記表示メモリのデータを補正
する回路とを備える。

【作用】

表示波形が完成する前に、垂直軸オフセットを調整する
と、このオフセット調整につれて表示メモリの表示デー
タがそのオフセット調整値骨だけ補正され、表示波形は
正しい波形となる。

【実施例】

以下、この発明によるデジタルストレージオシロスコー
プの一実施例を、図を参照しながら説明するに、第２図
の従来例と同一部分には同一符号を付して、その詳細な
説明は省略する。 第１図において、手段１〜４０は、第２図と同一である
。そして、この例においては、オフセット回路１２から
の、オフセット用増幅器４からの被観測信号に重畳され
るオフセット電圧が、Ａ／Ｄコンバータ５１に供給され
て、デジタル信号に変換され、このデジタル信号が第１
のラッチ回路５２及び減算回路５２に供給されるととも
に、ラッチ回路５２の出力が減算回路５３に供給される
。 さらに、ラッチ回路５２は、書き込みコントローラ２３
により、アクイジションメモリ７へのデ−夕の書き込み
が終わった時点で、そのラッチが行われる。 したがって、減算回路５３からは、アクイジションメモ
リ７に今回の表示データが書き込まれたときのオフセッ
ト電圧と、その１つ前の表示データが書き込まれたとき
のオフセット電圧との差電圧、すなわち、オフセットの
調整量を示すデータが得られる。 そして、このオフセットの調整量を示すデータが、第２
のラッチ回路５４に供給されるとともに、このラッチ回
路５４も、コントローラ２３により、アクイジションメ
モリ７へのデータの書き込みが終わった時点に、そのラ
ッチが行われる。したがって、ラッチ回路５４には、オ
フセットの調整量を示すデータがラッチされ、これがラ
ッチ回路５４から出力されていることになる。 そこで、アクイジションメモリ７から表示メモリ８に新
しくデータが転送される前に、表示メモリ８の表示デー
タのうち、書き込み済みメモリ２４に書き込み済みフラ
グがセットされているアドレスの表示データについての
み、ラッチ回路５４の出力が加算される。すなわち、表
示メモリ８の表示データのうち、書き込み済みフラグの
セットされている表示データが、表示メモリ８から読み
出されて加算回路５５に１共給され、この加算回路５５
において、ラッチ回路５４からのオフセットの調整量を
示すデータが加算されてオフセットの補正が行われ、こ
のオフセットの補正された表示データが、表示メモリ８
のもとのアドレスに書き込まれる。 そして、このオフセットの補正が終わると、時間差Δ１
１定回路２３により、トリガ時点と、今回のサンプリン
グ時点との時間差が測定され、この時間差のデータがア
ドレス算出回路３３に供給されて今回の表示データの表
示メモリ８における転送先アドレスが算出され、このア
ドレスにアクイジションメモリ７からのデータが書き込
まれる。また、書き込み済みメモリ２４に、書き込み済
みフラグがセットされる。 そして、以後は、以上の動作が、データが取得されるご
とに繰り返される。 なお、前述したように、サンプルホールド回路５及びメ
モリ３３の書き込み済みフラグは、必ずしも必要とは限
らない。さらに、データのサンプリングと波形の表示と
のタイミングは、種々考えることは前述した通りである
。

【発明の効果】

以上のようにして、この発明によれば、波形の表示が行
われるが、この場合、特にこの発明によれば、１回の波
形データの取得ごとに、表示メモリ上の古い表示データ
は、オフセットの変化分を補正しているので、オフセッ
トを調整しても、第３図Ｂに示すような垂直軸方向にブ
したような表示波形になることがない。 また、オフセットの調整を行うごとに、それまでの表示
データをすべてクリアして最初から表示データの取り直
す必要もない。 したがって、波形の観測が行いやすく、しかも、最小の
時間で波形を観測できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す系統図、第２図は
、従来例を示す系統図、第３図は、この発明及び従来例
を説明するための表示画面の例を示す図である。 ５；サンプルホールド回路 ６；Ａ／Ｄコンバータ ７；アクイジションメモリ ８；表示メモリ １０：表示手段 １１；オフセット電圧調整器 １２；オフセット回路 ２３；書き込みコントローラ ２５；表示コントローラ ３１；タイミングクロック発生回路 ３２；時間差測定回路 ３３；アドレス算出回路 ５２；第１のラッチ回路 ５３；減算器 ５４；第２のラッチ回路 ５５；加算器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　入力された被観測信号を増幅するアンプと、このアン
   プの出力オフセット電圧を調整するオフセット調整回路
   と、 上記アンプの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバー
   タと、 このＡ／Ｄコンバータの出力信号を順次記憶するアクイ
   ジションメモリと、 このアクイジションメモリからそのデータが転送される
   表示メモリと、 この表示メモリの内容を波形として表示する表示手段と
   、 トリガを発生するトリガ回路と、 上記Ａ／Ｄコンバータにクロックを供給するタイミング
   クロック回路と、 上記トリガパルスと、上記クロックとの時間差を測定す
   る時間測定回路と、 この測定した時間差に基づいて、上記アクイジションメ
   モリから上記表示メモリに転送されるデータの転送先ア
   ドレスを指定するアドレス算出回路とを有し、 ランダムサンプリング方式による等価時間サンプリング
   機能を有するデジタルストレージオシロスコープにおい
   て、 上記出力オフセット電圧の変化量を求める回路と、 この変化量に基づいて、上記表示メモリのデータを補正
   する回路とを設けたデジタルストレージオシロスコープ
   。