JPH0547070B2

JPH0547070B2 -

Info

Publication number: JPH0547070B2
Application number: JP62233627A
Authority: JP
Inventors: Deiin Deiraa Karubin; Shii Suteiibunsu Dagurasu
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1993-07-15
Also published as: EP0260780A1; JPS6388467A; EP0260780B1; DE3784604D1; CA1267981A; US4743845A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はオシロスコープの測定方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

オシロスコープは入力信号を表わす波形を画面
上に表示する代表的な機器である。この表示波形
は入力信号の値を時間の関数として表わしたグラ
フとなる。このグラフは画面上を移動する電子ビ
ームによつて描かれ、この電子ビームの垂直位置
は入力信号によつて制御され、水平位置は傾斜
（掃引）電圧信号によつて制御される。画面上の
複数の垂直及び水平方向の線からなる格子状目盛
に表示波形を重ね合わせて、使用者は目盛の基準
点から波形上の任意の選択した点までの垂直及び
水平方向の変位を測定することができる。垂直目
盛及び電圧間の関係（即ちボルト目盛で表わされ
る垂直利得）と、水平目盛及び時間との関係（即
ち秒／目盛で表わされる掃引率）が与えられれ
ば、使用者は目盛の基準点から波形上の選択した
点までの垂直又は水平方向の変位量に垂直利得又
は掃引率を乗算して相対的な電圧値又は時間を測
定することができる。オシロスコープの使用者
が、例えば周期信号のピーク値を測定したい場合
に、時にはその信号のピーク値を確認するのが困
認なことがある。特に、入力信号が高周波成分を
含んでいて、その成分のパルス幅が非常に狭い為
に画面上で殆ど見えないか或いは全く見えないよ
うな場合がある。また、そのピーク値をたとえ確
認できたとしても、使用者は目盛内のピーク値の
垂直位置を高精度に測定できないのが普通であ。

更に、オシロスコープの垂直増幅器は、電子ビ
ームの垂直位置に制御する信号を発生する為、入
力信号を増幅するが、オシロスコープの動作温度
や部品のエージング特性や他の要因によつて変化
する利得及びオフセツトの誤差を含めて表示して
しまう。これら利得及びオフセツトの誤差の為
に、オシロスコープの実際の垂直利得が名目上の
値からはずれ、且つ目盛上で基準点の実際位置が
名目上のあるべき位置から変化してしまう。従つ
て、名目上の基準点の位置から波形上の選択した
点までの垂直変位に名目上の利得を乗算して求め
た値は、その表示波形の点が示す実際の値を正確
に与えるものではなくなる。

従つて、オシロスコープの画面上の表示波形を
構成する各点の値を正確に測定し、且つその測定
値を使用者に伝える測定方法の実現が待たれてい
る。

「本発明の目的は、入力信号の電圧を自動的に
測定可能なオシロスコープの測定方法を提供する
ことである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本発明は、入力信号を増幅する増幅手段と、ト
リガレベルデータの値に応じてトリガレベル信号
を出力するトリガレベル発生手段と、トリガレベ
ルデータを出力する制御手段と、増幅手段の出力
とトリガレベル信号とを比較してトリガ信号を発
生するトリガ比較手段とを有するオシロスコープ
の測定方法である。制御手段は、トリガレベル信
号を制御するので、トリガ信号の発生に応じて増
幅手段の出力信号がトリガレベル信号の値に達し
たことを検出出来る。

制御手段は、既知の第１入力信号に応じて増幅
手段が出力する第１出力信号と実質的に等しい値
のトリガレベル信号をトリガレベル発生手段が出
力する時のトリガレベルデータの値に対応する第
１トリガデータ値を求め、既知の第２入力信号に
応じて増幅手段が出力する第２出力信号と実質的
に等しい値のトリガレベル信号をレベル発生手段
が出力する時のトリガレベルデータの値に対応す
る第２トリガデータ値を求め、入力信号に応じて
増幅手段が出力する信号と実質的に等しい値のト
リガレベル信号をトリガレベル発生手段が出力す
る時のトリガレベルデータの値に対応する第３ト
リガデータ値を求め、第１、第２及び第３トリガ
データ値を用いて入力信号の値を測定する。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るオシロスコープ１０のブ
ロツク図である。オシロスコープ１０の垂直前置
増幅回路１２は被試験装置（DUT）が発生する
入力信号V_io又はリードアウト制御回路４４が発
生する入力信号I_vtを選択して出力信号V_putを発生
する。このV_putを垂直増幅器１４が入力信号とし
て受け、V_putに比例した垂直制御信号V_vcを発生
し、このV_vcはCRT１８の画面２２上の電子ビー
ム２０の垂直位置を制御する為、CRT１８の垂
直偏向板１６に印加される。オシロスコープ１０
の掃引発生器２４は予め定めた開始レベルから時
間に比例して直線的に増加する（掃引する）掃引
信号V_swpを発生し、この掃引動作は掃引発生器
２４がゲート発生器２７からの掃引ゲート信号の
持続期間（掃引期間）を検出する限り継続する。
掃引ゲート信号はトリガ比較器２６からのトリガ
信号をゲート発生器２７が受けた直後に出力を開
始する。この掃引信号V_swpはゲート発生器２７
に帰環され、V_swpが予め定めた停止レベルに達
するまでゲート発生器２７は掃引ゲート信号を継
続させる。V_swpをマルチプレクサ（MUX）２８
を介して水平増幅器３０が入力信号として受け、
水平制御信号V_hcを発生して、画面２２上の電子
ビーム２０の水平位置を制御する為CRT１８の
水平偏向板３３にV_hcを印加する。トリガ比較器
２６はV_ioに応じて垂直前置増幅回路１２が発生
する入力トリガ源信号V_trigに応答してトリガ信号
を出力する。

電子ビーム２０の強度（輝度）はＺ軸増幅器１
３の出力信号V_zcの値で制御され、このV_zcは
MUX１５の出力信号に比例している。ゲート発
生器２７の発生する電圧V_zはMUX１５の１入力
となり、他方リードアウト制御回路４４の出力信
号V_ztはMUX１５の別の入力となる。リードア
ウト制御回路４４はMUX２８を介して水平増幅
器３０の切換入力となる電圧信号V_ot及び垂直前
置増幅回路１２の入力となる電流信号I_vtも発生
する。

マイクロコンピユータ（MPU）３２はMUX
１５及び２８の切換位置を制御し、掃引発生器２
４の発生する掃引信号V_swpのスルーレートを設
定し、トリガ比較器２６のトリガ・レベルの設定
もする。MPU３２は垂直前置増幅回路１２に制
御信号を送り、V_putをV_io又はI_vtのどちらで制御
するか選択し、V_ioに対するV_putの比（即ち、前
置増幅器の利得）を設定する。また、MPU３２
は後述する理由により、リードアウト制御回路４
４にも接続している。オシロスコープ１０の前面
パネルに設けたつまみ３５からつまみインターフ
エース（Ｉ／Ｆ３７に入力する信号によつて、
MPU３２へつまみ３５の回転方向及び回転量示
すデータが順次送られる。このつまみの回転デー
タに応じて、MPU３２は画面２２上のカーソル
表示を制御する動作パラメータを後述する方法に
よつて調整する。

第２図は本発明に係るオシロスコープの画面２
２上の典型的な表示状態を示している。ここには
波形３４とカーソル３６と電圧値データ３８が表
示されている。画面２２に重ねて格状丈の目盛２
３を設けているので、使用者は目盛の基準点から
波形３４上の任意の点までの垂直及び水平方向の
変位を垂直及び水平の目盛によつて測定すること
ができる。カーソル３６は画面２２全体を水平方
向に横切る直線として表示され、カーソルの垂直
方向の位置はMPU３２からリードアウト制御回
路４４に入力するカーソル・レベル・データによ
つて制御される。カーソル３６の直ぐ上に表示さ
れる電圧値データ３８は基準点からカーソル３６
のある垂直位置までに相当する電圧値を指示して
いる。

第１図の電子ビーム２０が画面２２上に波形３
４の表示を開始又は更新する際に、MPU３２は
MUX１５及び２８を切換えて、掃引発生器２４
の出力する掃引信号V_swp及び掃引ゲート信号の
持続期間中にゲート発生器２７から出力される信
号V_zによつて、電子ビーム２０の水平制御信号
V_hc及び輝度制御信号V_zcの値を決定する。垂直制
御信号V_vcの値はV_ioの値に応じて垂直前置増幅回
路１２の出力信号V_putによつて決まる電子ビーム
２０がカーソル３６及び電圧値データ３８の表示
を開始又は新する際には、MPU３２はMUX１
５及び２８を切換えて、リードアウト制御回路４
４の出力信号V_ht及びV_ztによつて電子ビームの水
平制御信号V_hc及び輝度制御信号V_zcinの値を決定
する。カーソル及び電圧値データの表示を開始す
る時には、電子ビームの垂直制御信号V_vcの値も
垂直前置増幅回路１２の出力信号V_putによつて決
まるが、この場合にはV_putの値はV_ioによつて決
まるのではなく、MPU３２からリードアウト制
御回路４４に入力するカーソル・レベル・データ
に応じてリードアウト制御回路４４が出力する信
号I_vtによつて決まるのである。リードアウト制
御回路４４は一連の垂直出力信号I_vt及び一連の
水平出力信号V_ht及び一連のＺ軸出力信号V_ztを出
力し、これらの出力信号は互いに同期しているの
でカーソル３６及び電圧値データ３８の表示は画
素（ピクセル）毎に生成される。互いに同期した
I_vt及びV_htの信号により、カーソル３６及び電圧
値データ３８を構成する各画素の垂直及び水平の
位置が決まり、他方V_ztの信号により各画素の電
子ビームによる輝度が決まる。

従つて、リードアウト制御回路４４に入力する
カーソル・レベル・データを適当に選択して、
MPU３２は波形表示３４に重ねてカーソル３６
及び電圧値データ３８の表示をすることができ
る。水平カーソル３６を垂直方向に移動可能なの
で有効な利用法として、例えばトリガ比較器２６
がトリガ信号を発生するのに用いるトリガ・レベ
ルをカーソルで表示することができる。カーソル
３６及び電圧値データ３８はオシロスコープによ
つて測定する他の電圧値を表示するのにも利用で
きる。例えば、本発明によれば（詳細は後述する
が）、オシロスコープ１０は垂直前置増幅回路１
２の入力信号V_ioの最小ピークレベル又は最大ピ
ークレベルを測定可能であり、このようなピーク
レベルの測定結果を表示するのに水平カーソル３
６及び電圧値データ３８を利用してもよい。

第３図は第１図のMPU３２とリードアウト制
御回路４４と垂直前置増幅回路１２を示すブロツ
ク図である。この前置増幅回路１２の出力信号
V_putの値は、被試験装置（DUT）からの入力信
号V_io又は基準電圧発生器４２の出力する基準信
号V_rtf又はつまみＩ／Ｆ４３からの電流信号I_vk又
はリードアウト制御回路４４からの電流信号I_vt
のどれかによつて制御される。入力信号V_io或い
は基準信号V_refの一方がスイツチ４６を介して選
択的に垂直チヤンネル前置増幅器４８に入力さ
れ、これら入力信号（V_io又はV_ref）の電圧に応
じて変化する出力電流I_io及びトリガ源信号V_trigが
発生する。オシロスコープの前面パネルに設けた
つまみ４９を使用者が回転すると、つまみＩ／Ｆ
４３がつまみの回転を検出して、出力電流I_vkの
値を増加又は減少させる。電流信号I_io、I_vk及び
I_vtは夫々スイツチ５０，５１及び５４を介して
加算増幅器５２に入力される。この増幅器５２は
入力電流の合計値に比例した垂直チヤンネル出力
電圧V_putを発生する。電流I_ioを増幅器５２に入力
しない時スイツチ５０はI_ioを接地し、電流I_vkを
増幅器５２に入力しない時スイツチ５１はI_vkを
接地し、電流I_vtを増幅器５２に入力しない時ス
イツチ５４はI_vtを接地する。スイツチ４６，５
０，５１及び５４の切換位置はMPU３２が制御
する。

信号V_putは第１図の垂直増幅器１４の入力信号
となる以外に、比較器５８の反転入力端も制御す
る。オフセツトDAC６０の出力信号V_pffが比較器
５８の非反転入力端に印加し、比較器５８から
MPU３２へ２進出力信号V_cが送られる。このV_c
はV_pffがV_putより大きいと高状態になり、V_putが
V_pffより大きいと低状態になる。MPU３２はデ
ジタル出力データD_pffをオフセツトDAC６０に入
力し、上記カーソル・レベル・データＤ及び他の
制御データをリードアウト制御回路４４にその出
力電流I_vtを制御する為入力する。

電子ビーム２０の垂直位置は加算増幅器５２に
供給される入力電流の合計値によつて制御され
る。第２図の波形３４を表示するには、MPU３
２は、第３図のスイツチ４６を設定してV_ioを前
置増幅器４８に入力し、スイツチ５０及び６１を
設定してI_io及びI_vkを加算増幅器５２に入力し、
スイツチ５４を設定しI_vtを接地し、第１図の
MUX１５及び２８を設定してV_z及びV_swpを夫々
Ｚ軸増幅器１３及び水平増幅器３０に入力する。
水平カーソル３６及び電圧値データ３８を表示す
るには、MPU３２はスイツチ５０を設定してI_io
を接地し、スイツチ５１及び５４を設定してI_vk
及びI_vtを加算増幅器５２に入力し、第１図の
MUX１５及び１８を設定してリードアウト制御
回路４４の出力信号V_zt及びV_htを夫々Ｚ軸増幅器
１３及び水平増幅器３０に入力する。使用者は、
つまみ４９を回転させてI_vkの値を増減させるこ
とにより、表示波形、カーソル及び電圧値データ
表示の相対的垂直位置を格子状目盛上で制御し得
る。

MPU３２は第３図の基準電圧発生器４２、比
較器５８及びオフセツトDAC６０を利用して、
垂直前置増幅器４８の応答特性を決める垂直オフ
セツト及び利得各パラメータを実験的に設定す
る。垂直オフセツト・パラメータD_vc(G)は、前置
増幅器４８の入力信号V_ioに対する接地レベルに
相当する垂直位置に画面２２上のカーソル３６を
位置させる為に、リードアウト制御回路４４に入
力すべきカーソル・レベル・データＤの値であ
る。垂直利得パラメータG_v(G)は、垂直前置増幅
器４８の入力信号V_ioが接地レベルから第２図の
画面２２上の垂直方向の１目盛分に名目上相当す
る電圧だけ増加した時に垂直前置増幅器４８の出
力電流I_ioが増加する量と同じ値だけリードアウト
制御回路４４の垂直出力電流I_vtを増加させるの
に要するカーソル・レベル・データＤの値の変化
を表わす。垂直利得パラメータG_v(G)及び垂直オ
フセツト・パラメータD_vp(G)は第３図の前置増幅
器４８の利得に伴い変化し、この増幅器４８の利
得はMPU３２から出力して増幅器４８の制御入
力端に印加される利得データＧの値によつて制御
される。

MPU３２は垂直オフセツト・パラメータD_vp(G)
及び垂直利得パラメータG_v(G)を利用して、画面
２２上の表示波形３４に対して任意の所望の電圧
Ｖに相当する分だけリードアウト制御回路４４が
カーソル３６を垂直方向に移動するのに要するカ
ーソル・レベル・データＤの値を次の(1)式に従つ
て計算する。

Ｄ＝〔Ｖ＊G_v(G)／V_r(G)〕＋D_vp(G) ……(1) ここで、V_r(G)はオシロスコープの名目上の電
圧レンジ設定値（ボルト／目盛）であり、Ｇの関
数でもある。D_vp(G)はカーソル・レベル・データ
の値によつて表わされ、他方G_v(G)は画面２２上
の垂直方向の１目盛当りのカーソル・レベル・デ
ータの値によつて表わされる。これら、G_v(G)及
びD_vp(G)の値は以下のステツプ１乃至５に従つて
設定される。

ステツプ１ MPU３２はスイツチ５０，５１及び５４を設
定して電流I_io，I_vk及びI_vtを接地し、加算増幅器
５２に入力する電流を０にする。その後、MPU
３２は比較器５８の出力信号V_cを監視しながら
オフセツトDAC６０へ入力データD_pffの値を変え
ていく反復探索ルーチンを実行し、比較器５８が
「境界値」の出力信号V_cを出力するようにオフセ
ツトDAC６０がV_putの値と略等しいV_pffを出力す
るような入力データD_pffの値を決定する。V_cが
「境界値」になるのは、V_cが高及び低論理レベル
間の値になる時か、又はV_cが高或いは低レベル
のどちらかであつてもD_pffの値の最下位ビツトの
値を１増減すれば論理状態を変更する状態にある
時である。このD_pffの値がオフセツトDAC６０を
介してV_pffとなつて比較器５８に入力すると、加
算増幅器５２及び比較器５８の固有オフセツトが
補償され、加算増幅器５２の入力電流が０レベル
を僅かに超えるとV_cは低レベルになり、加算増
幅器５２の入力電流が０レベルから僅かに減少す
るとV_cは高レベルになる。このD_pffの補償値は以
下に述べるステツプ２乃至５を実行する間オフセ
ツトDAC６０の入力端に印加される。

ステツプ２ MPU３２はスイツチ５０及び５１を設定して
電流I_io及びI_vkを接地し、スイツチ５４を設定し
てI_vtを加算増幅器５２へ供給し、リードアウト
制御回路４４を「凍結状態」に設定する。この
時、出力電流I_vtはカーソル・レベル・データＤ
によつて決まるが、V_ht及びV_ztの値は夫々一定の
値に凍結される。リードアウト制御回路４４が
「凍結状態」のとき、MPU３２は比較器５８の出
力V_cを監視しながらカーソル・レベル・データ
Ｄを変化させる反復探索ルーチンを実行し、Ｄの
値を変化させていつた時に比較器５８の出力V_c
が「境界値」になる時のカーソル・レベル・デー
タの値（D_rpv）を形定する。カーソル・レベル・
データＤが０の時、リードアウト制御回路４４の
出力電流I_vtも０になることが理想的である。し
かし、リードアウト制御回路４４は固有オフセツ
トを有し、D_rpvの値はリードアウト制御回路４４
の「垂直オフセツト誤差」に相当する。カーソ
ル・レベル・データのこの値D_rpvはI_vtの値を正負
どちらでもない０に設定する為に必要となる。

ステツプ３リードアウト制御回路４４を「凍結状態」に保
ちながら、MPU３２は前置増幅器４８に入力す
るレンジ制御データＧの値をその最低レンジに設
定し、スイツチ５１を設定してI_vkを接地し、ス
イツチ５０及び５４を設定してI_io及びI_vtを共に加
算増幅器５２に入力してI_io及びI_vtの合計値によつ
てV_putを制御する。MPU３２は、スイツチ４６
も設定して垂直前置増幅器４８の入力端にV_refを
供給するので、V_refがI_ioを制御する。そして
MPU３２は基準電圧発生器４２の基準出力電圧
V_refを接地レベルになるように設定する。比較器
５８の出力V_cを監視しながら、MPU３２はリー
ドアウト制御回路４４に入力するカーソル・レベ
ル・データＤの値を繰返し調整し、Ｄの値の変化
に対して比較器５８の出力V_cが「境界値」にあ
る時のカーソル・レベル・データＤの値D_vpo(G)を
決定する。D_vpo(G)は「垂直前置増幅器の零点オフ
セツト」に相当し、リードアウト制御回路４４の
入力データＤがこの値になると、前置増幅器４８
の入力端が接地レベルの時、I_vtはI_ioと絶対値が等
しく互いに逆方向に流れるので、加算増幅器５２
の正味の入力は０になる。D_vpo(G)の値は前置増幅
器４８の設定利得Ｇに伴つて変化する。前置増幅
器４８が理想的なものであれば、その入力が接地
している時、出力電流I_ioは０になるはずである
が、通常は前置増幅器は固有のオフセツトを有
し、入力が接地されていても出力I_ioは０にはなら
ない。従つて、〔D_rpv−D_vpo(G)〕の値を求めれば、
前置増幅器４８の出力I_ioのオフセツトと等しい量
だけI_vtを変化するのに要するリードアウト制御
回路４４の入力データＤの変化によつて前置増幅
器４８から生じるオフセツト（「垂直前置増幅器
の零点オフセツト誤差」）を測定したことになる。
MPU３２は垂直前置増幅器４８の垂直オフセツ
ト誤差に相当するパラメータD_vp(G)の値を次式で
示されるように、リードアウト制御回路のオフセ
ツト誤差D_rpv及び垂直前置増幅器の零点オフセツ
ト誤差〔D_rpv−D_vpo(G)〕の和として計算する。

D_vp(G)＝D_rpv＋〔D_rpv−D_vpo(G)〕即ち、 D_vp(G)＝2D_rpv−〔D_vpo(G)〕この値D_vp(G)は、V_ioの接地レベルに相当する表
示波形上の点と同じ垂直位置に画面上でカーソル
の位置を設定する為にリードアウト制御回路４４
に入力するカーソル・レベル・データＤの値に相
当する。

ステツプ４リードアウト制御回路４４を「凍結状態」に
し、スイツチ４６，５０，５１及び５４の設定も
ステツプ３と同様に保ち、MPU３２は基準電圧
発生器４２の出力電圧V_refを変化させて、V_refが
接地レベルの時の画面上の垂直位置から垂直方向
に５目盛電子ビームを名目上変位させるのに要す
る値V_x(G)に調整する。MPU３２は比較器５８の
出力V_cを監視しながら、再びリードアウト制御
回路４４に入力するカーソル・レベル・データＤ
を繰返調整し、比較器５８の出力V_cをカーソ
ル・レベル・データの変化に対して「境界値」に
設定するカーソル・レベル・データの値D_vgp(G)を
決定する。D_vgp(G)は「垂直前置増幅器の利得オフ
セツト」に相当し、リードアウト制御回路４４の
入力データＤがこの値になると、前置増幅器４８
の入力信号が接地レベルから５目盛変位したレベ
ルに達した時のI_ioの値に対してI_vtの値が等しく且
つ逆方向になるので、加算増幅器５２の正味入力
電流は０になる。V_ioの値が接地レベルから名目
上１目盛に相当する分の電圧だけ増加した時に垂
直前置増幅器４８の出力電流I_ioが増加する量と同
じだけI_vtを増加させるのに要するカーソル・レ
ベル・データＤの値の変化として先に定義した垂
直利得パラメータG_v(G)は以下の(2)式に従つて決
定される。

G_v(G)＝〔D_vpo(G)−D_vgp(G)〕＊〔V_r(G)／V_x(G)〕 ……(2) ステツプ５ MPU３２は各垂直レンジについて上記ステツ
プ３及びステツプ４を反復する。即ち、前置増幅
器４８に入力するレンジ制御データＧの値を適当
に変えて、各レンジについてD_vp(G)及びG_v(G)を計
算する。

上記ステツプ２乃至４の各ステツプに於て、
MPU３２はカーソル・レベル・データＤの値を
反復調整する探索ルーチンを実行して比較器５８
の出力信号V_cを「境界値」にするように調整す
る。第４図はMPU３２が上記探索ルーチンを実
行する際に好適なプログラムの流れ図である。こ
のルーチンではＤの値は「境界値」を与えるＤの
値を見つけるまで漸次小さくなる量で修正され
る。開始後、ブロツク７０では指数Ｎを０に設定
し、その後、ブロツク７２ではカーソル・レベ
ル・データＤを中央の値D_nidに設定する。その
後、MPU３２はブロツク７４でV_cの値が高論理
状態か低論理状態かを判断し、もし低ならばブロ
ツク７８DELTA／2^Nの値だけＤの値を減少させ
る。（DELTAはＤの値の可変範囲の１／２の値
である。）反対に、V_cが高ならばブロツク７６で
Ｄの値はDELTA／2^Nの値だけ増加される。Ｄの
値がブロツク７６又は７８にて調整されてから、
ブロツク８０でＮの値が１だけ増加される。ブロ
ツク８３に於て、DELTA／2^Nの値が１以上なら
ば、処理はブロツク７４に戻り、ブロツク７４，
７６又は７８，８０及び８３のループ処理が繰り
返される。このループ処理は、Ｎの値が増加する
につれてＤの値の変化量が漸次小さくなるように
調整し、Ｄの値の最下位ビツトが１だけ調整され
る時まで継続する。ブロツク８３でDELTA／2^N
の値が１未満になると、この探索処理は終了し、
この時のＤの最終値が比較器５８の出力V_cの
「境界値」を与える値となる。ステツプ１で示し
てD_pffの好適値は略同様の探索ルーチンを実行し
て得られる。

上記(1)式にはパメラータV_r(G)（名目上の電圧
レンジ設定値）が含まれているが、(1)式で計算さ
れるＤの値はV_r(G)と実際には独立であるという
ことに留意すべきである。この事は上記(2)式の
G_v(G)を(1)式に代入してみれば次式が得られるこ
とから理解できる。

Ｄ＝Ｖ＊〔D_vpo(G)−D_vgp(G)〕／V_x(G)＋D_vp(G)
……(3) (3)式はＤの値が垂直前置増幅回路１２の実際の
特性を決める被測定パラメータ及び該パラメータ
を測定するのに用いる基準信号の値V_x(G)のみの
関数であることを示している。このカーソル・レ
ベル・データＤが(3)式に従つて計算されると、画
面上のカーソルの垂直方向の位置は名目上の電圧
レベルを示す格子状目盛とは無関係に、表示波形
に関して、実際の電圧レベルを示すように表示さ
れる。カーソル・レベル・データＤの値が(1)式又
は(3)式に従つて設定されると、カーソルの上の方
に表示された電圧データ３８は垂直前置増幅回路
１２のオフセツト又は利得の誤差とは無関係に、
カーソルと表示波形の交点に相当する入力信号の
任意の点の実際の電圧を表わす。

本発明によるオシロスコープはMPU３２がつ
まみ３５の回転に比例してカーソル・レベル・デ
ータＤを調整する動作モードを有しているので、
使用者はつまみ３５を回転させて画面上のカーソ
ルの垂直位置を調整して表示波形とカーソルを選
択した任意の点で交差させることができる。
MPU３２はつまみ３５の回転によつて決まるカ
ーソル・レベル・データＤの値から、カーソルの
上方に表示する電圧値データ３８の指示値Ｖを次
の式に従つて計算する。

Ｖ＝〔Ｄ−D_vp(G)〕＊V_r(G)／G_v(G) この式は(1)式をＶについて解けば得られる。こ
の式から計算された電圧値データは表示波形とカ
ーソルの交点に対応する入力信号の電圧を指示し
ている。従つて、使用者はカーソルを移動させて
表示波形と交差させた任意の点に相当する入力信
号の電圧値を簡単に知ることができる。更に、こ
のようにして決められた電圧値は、名目上の基準
点から測定点までの垂直変位置を目盛上で測定
し、その変位量にオシロスコープの名目上の利得
を乗算して求めた場合に比べ、前置増幅回路のオ
フセツト誤差及び利得誤差の影響を受けないの
で、より正確な値となる。

第３図のリードアウト制御回路４４はカーソル
３６及びカーソル電圧値データ３８（第２図）を
第５図及び第６図に示した型の32個の文字列を用
いて画面上に表示する。各文字は縦16画素及び横
８画素の配列で形成され、各画素は第５及び第６
図に於て例えば正方形７９の如き小さな正方形に
よつて表わされる。これら画素の一部（正方形８
１のように×印で示した画素）は電子ビームによ
つて発光し、第５図のようなアンダーライン付の
数字や文字を形成したり、第６図のようなアンダ
ーラインのみを形成する。このような文字を選択
し、そして行に配列して、アンダーラインによつ
て第２図のカーソル３６を形成し、文字及び数字
によつて電圧値データ３８を形成する。

第７図は第３図のリードアウト制御回路４４及
びMPU３２を詳細に示すブロツク図である。リ
ードアウト制御回路４４のキヤラクタ読出専用メ
モリ（ROM）８２は、表示可能な全てのキヤラ
クタ（文字及び数字）の各キヤラクタについて発
光させるべき画素を示すデータを記憶している。
MPU３２はカーソル及び電圧値データの表示用
の32個のキヤラクタを示すデータをRAM８４の
連続したアドレスに書き込む。RAM８４は
MPU３２からのデータを入力データポートに受
け、出力データポートをキヤラクタROM８２の
アドレス端子に接続している。RAM８４は
MPU３２の出力するNEXT CHAR信号を計数
するキヤラクタ・カウンタ８６の計数出力によつ
てアドレス指定される。画素カウンタ８８は
MPU３２から入力するNEXT PIXEL信号を計
数し、その計数出力によつてROM８２の別のア
ドレス端子を制御する。第２図の画面上のカーソ
ル３６及び電圧値データ３８はキヤラクタ毎に便
新され、各キヤラクタ表示は画素毎に更新され
る。即ち、MPU３２は各キヤラクタの各画素毎
に１回ずつNEXT PIXEL信号を発生し、各キヤ
ラクタ毎に１回ずつNEXT CHAR信号を発生す
る。このNEXT CHAR信号とNEXT PIXEL信
号は同期しているので、１キヤラクタの各画素毎
に1NEXT PIXEL信号が発生する。キヤラクタ
ROM２に記憶されているデータは、各キヤラク
タの各画素毎に、キヤラクタの最上行の画素から
の縦方向の画素数（０―15）を示す４ビツト型デ
ータ及びキヤラクタの右端列の画素からの水平方
向の画素数（０―７）を示す３ビツト型データと
して格納されている。現時点で更新される画素は
キヤラクタ・カウンタ８６及び画素カウンタ８８
の出力するキヤラクタ計数値及び画素計数値の組
合せにより決まる。RAM８４はキヤラクタ計数
値から変換した出力データによつて、表示するキ
ヤラクタのデータを格納しているキヤラクタ
ROM８２のアドレス指定をする。画素計数値は
表示する特定画素データを格納しているアドレス
を指定する。

キヤラクタROM８２に格納された４ビツトの
縦方向データは垂直DAC９０に入力し、この垂
直DAC９０は４ビツト入力データの値に比例し
た出力電流I_vtlを引き込む。キヤラクタROM８２
に格納された３ビツトの水平方向データは水平
DAC９２の入力の最下位３ビツトを制御し、
RAM８４のアドレス指定をするキヤラクタ計数
値が水平DAC９２の入力の残りのビツトに入力
する。水平DAC９２は入力データ値に比例した
出力電流I_htlを引き込み、この出力電流I_htlにより
画面の右端から更新する画素までの水平方向の変
位量を指示する。MPU３２から出力されるカー
ソル・レベル・データＤはカーソル・レベル・
DAC９６によつて、入力データＤの値に比例し
たカーソル・レベル電圧V_clに変換される。DAC
９０，９２及び９６の出力信号I_vtl，I_htl及びV_clは
一定基準電圧V_hrと共にミキサ回路９８の入力信
号となり、これら入力信号に応じてミキサ回路９
８からリードアウト制御回路４４の出力信号I_vt
及びV_htが出力される。MPU３２からの入力信号
に応じてバツフア９４はリードアウト制御回路４
４のもう１つの出力信号V_ztを出力する。MPU３
２はV_zt信号をI_vt及びV_ht信号と同期させて、各キ
ヤラクタの各画素を発光させる。

ミキサ回路９８の詳しい回路図を第８図に示
す。増幅器１００はI_vtを出力し、電圧増幅器１
０２はV_htを出力する。抵抗器１０４を介してV_cl
を増幅器１００の入力端に供給し、抵抗器１０６
を介して基準電圧V_hrを増幅器１０２の入力端に
供給している。第７図の垂直DAC９０の出力電
流I_vtlは増幅器１００の入力端に直接供給し、他
方水平DAC９２の出力電流I_htlは増幅器１０２の
入力端に直接供給している。カーソル・レベル・
データＤに比例しているV_clの値は各キヤラクタ
の最上位行の画素の画面上での垂直位置を設定し
てカーソルの垂直位置を決定する。即ち、カーソ
ルは最上位行の画素から14行下の画素に表示され
る。I_vtlの値は現時点で更新されている画素の、
そのキヤラクタの最上行画素から画素数で表した
垂直変位置を決定する。I_vtlが０のとき、抵抗器
１０４の両端の電圧降下も０なので、増幅器１０
０の入力電圧はV_clとなり、I_vtは最大値となる。
この場合、キヤラクタの最上行の画素が更新され
る。I_vtlが増加して最大値に達すると、I_vtは減少
して最小値に達する。I_vtlが最大のときI_vtの値が
キヤラクタの底辺行の画素を更新するように、抵
抗器１０４の値は選択される。リードアウト制御
回路４４が「凍結状態」のときに出力されるI_vtl
の値によつて、第５図の画素８１の位置に電子ビ
ームが設定される。

水平基準電圧V_hrの値はI_htlが０のとき、増幅器
１０２の出力電圧V_htの値によつて電子ビームが
画面の右端の画素に当たるように設定されてい
る。I_htlが増加するにつれて、抵抗器１０６の電
圧降下が増加し、V_htを減少少させて電子ビーム
を右端から左側へと移動する。抵抗器１０６の値
は、I_htlが最大の時V_htの値によつて電子ビームが
画面の左端の画素に当たるように選択されてい
る。

第９図は第１図のトリガ比較器２６を詳細に表
わすブロツク図である。トリガ比較器２６はトリ
ガ源信号V_trigに応じてトリガ信号を出力するだけ
でなく、本発明によればMPU３２が垂直前置増
幅回路１２の入力信号V_ioの最大（又は最小）ピ
ーク値、実効（RMS）値、又はDCレベルを測定
できるようにもする。V_io信号に応じて第３図の
垂直前置増幅器４８が出力するトリガ源信号V_trig
は３切換信号スイツチ１１０の１入力端及び多重
極（マルチポール）低域通過フイルタ（LPF）
１１２の入力端及びRMS変換器１１４の入力端
に入力するLPF１１２及びRMS変換器１１４の
出力信号はスイツチ１１０の他の入力端に夫々入
力している。スイツチ１１０の出力V_vrigは比較
器１１６の反転入力端に印加している。スイツチ
１１０はMPU３２が制御する。MPU３２はトリ
ガ・レベル・データD_tlをトリガ・レベルDAC１
１８へ送り、D_tlの値に比例したDAC１１８の出
力電圧V_tlは比較器１１６の非反転入力端に印加
する。比較器１１６はV_vrig′及びV_tlの値を比較
し、V_trig′がV_tlを超えたかどうかに基づいてトリ
ガ信号の出力状態を適切に制御する。感知信号Ｓ
がMPU３２から比較器１１６の制御入力端に入
力する。Ｓが高状態の時比較器１１６はV_vrig′が
V_tl以上に上昇した時トリガ信号を高状態に設定
する。Ｓが低状態の時、比較器１１６はV_vrig′が
V_tl以下に低下した時トリガ信号を高状態に設定
する。トリガ信号は第１図のゲート発生器２７の
制御入力となる他に、Ｒ／Ｓフリツプ・フロツプ
（FF）１２０のセツト(S)入力端も制御する。
MPU３２はFF１２０ののリセツト(R)入力端を制
御し、且つＱ出力を監視する。

垂直前置増幅回路１２の入力信号V_ioの最大ピ
ーク値を求める為、MPU３２は第３図のスイツ
チ４６を設定して垂直前置増幅冠４８の入力端に
V_ioを供給し、第９図のスイツチ１１０を設定し
て入力V_trigを出力V_trig′として選択し、トリガ・
レベルDAC１１８のトリガ・レベル入力データ
D_tlを中央値に設定し、比較器１１６に入力する
感知信号Ｓを高状態に設定する。その後、MPU
３２はFF１２０のＱ出力を監視し、DAC１１８
の入力データD_tlを漸次より少量ずつ増減するよ
うに周期的に反復調整して、（各調整後にFF１２
０をリセツトして）トリガ信号が「境界値」状態
になる時のトリガ・レベルDAC１１８の入力デ
ータD_tlの値D_pnaxを繰り返し求める。従つて、
D_pnaxの値は、V_tris′の最大ピーク値に実質的に一
致するV_tl信号をトリガ・レベルDAC１１８が出
力する時のトリガ・レベル・データD_tlの値に相
当し、V_tris′の最大ピーク値の尺度となる。
V_tris′はV_ioに比例しているので、D_pnaxはV_ioの最
大ピーク値に相当する。V_ioの最小ピーク値を測
定する場合にも、比較器１１６に入力する感知信
号Ｓを低状態に設定してV_trig′がV_tl以下に低下し
た時トルガ信号が高状態になるようにする以外、
全く同様の方法で行えばよい。トリガ信号が「境
界値」状態になる時のトリガ・レベル・データ
D_tlの値D_pnioはV_tris′の最小ピーク値の尺度となる
ので、V_ioの最小ピーク値に相当す。

本発明によれば、MPU３２はD_pnax及びD_pnio
の値から入力信号V_ioの最大及び最小ピーク値を
次の式に従つて計算する。

V_io（ピーク値）＝〔D_pn−D_tlp（Ｇ，Ｓ）〕＊〔V_tlr(G)／G_tl(G)〕 ……(4) ここで、D_pnはD_pnax或いはP_pnioであつて、
夫々に応じて最大及び最小ピーク値が測定され
る。D_tlp（Ｇ，Ｓ）及びG_tl(G)は夫々垂直前置増幅
器４８の応答特性を表わすトリガ・オフセツト・
パラメータ及びトリガ利得パラメータである。
V_tlr(G)は前置増幅器４８の名目上のレンジ設定
（ボルト／垂直目盛）である。トリガ・オフセツ
ト・パラメータD_tlp（Ｇ，Ｓ）は、Ｇ及びＳを所
定の組合せについて垂直前置増幅器４８の入力端
を接地した時、V_tris′信号と実質的に一致するV_tl
信号をトリガ・レベルDAC１１８が出力する時
のトリガ・レベル入力データD_tlの値を示してい
る。トリガ利得パラメータG_tl(G)は、垂直前置増
幅器４８の入力電圧が所定のＧの値について、垂
直１目盛分に相当する各名目の電圧値だけ加した
時にV_trig′が増加する値と実質的に同じ値だけ
DAC１１８の出力V_tlが増加すする際のトリガ・
レベル入力データD_tlの値の変化を示している。
D_tlp（Ｇ，Ｓ）、D_tl(G)及びV_tlr(G)は総てMPU３２か
ら前置増幅器４８に送られる利得データＧの関数
である。トリガ・オフセツト・パラメータD_tlp
（Ｇ，Ｓ）は更に、Ｓが高又は低状態（即ち、論
理“１”又は“０”）のどちらであるかによつて
影響を受ける。D_pnaxが測定される時Ｓは「１」
（高）でD_pnioが測定されるときＳは「０」（低）
である。従つて、上記(4)式に於て、Ｓの値が
「１」或いは「０」であるかによつて夫々最大ピ
ーク値及び最小ピーク値が測定される。

D_tlp（Ｇ，Ｓ）及びD_tl(G)は以下のステツプに従
つて測定される。

ステツプ１ MPU３２は第３図の基準電圧発生器４２の出
力V_refを接地レベルに設定し、Ｇを最小値に設定
し、第９図の比較器１１６の感知入力信号Ｓを高
状態（「１」）に設定し、スイツチ４６を設定して
V_refを前置増幅器４８の入力端に供給する。その
後、MPU３２はD_tlを漸次より少量ずつ反復調整
し１回の調整後の検査から次の調整までの間に
FF１２０のＱ出力をリセツトする探索ルーチン
を実行する。この探索ルーチンの目的は、D_tlの
最下位ビツトの値が１変化するだけでFF１２０
の状態が変化するような「境界値」状態にトリガ
信号を設定する時のD_tlの値を求めることである。
この値はＳ＝１且つＧが最小の時のD_tlp（Ｇ，Ｓ）
に相当する。

ステツプ２ステツプ１がＧ及びＳの他の組合せについて繰
り返され、Ｇ及びＳの各組合せに対するD_tlp（Ｇ，
Ｓ）の値が求められる。

ステツプ３ MPU３２はＧを最小値に設定し、基準電圧発
生器４２を設定して現時点のレンジ設定にて５垂
直目盛分の名目上の電位差V_x(G)に相当する基準
電圧V_rtfを発生させ、比較器１１６の感知入力信
号Ｓを例えば高状態（「１」）に設定し、スイツチ
４６を設定してV_refを前置増幅器４８の入力端に
供給する。その後、MPU３２はD_tlの値を漸次よ
り少量ずつ反復調整する探索を実行し、D_tlを調
整する毎に検差し、D_tlの調整後V_ioの少なくとも
１周期以内にFF１２０のＱ出力をリセツトする
という手順を反復して行う。この探索の目的はト
リガ信号を再び「境界値」状態にする時のD_tlの
値を求めることである。このD_tlの値をD_tlx(G)と定
義する。MPU３２はＧが最低値の時のG_tl(G)を次
の式に従つて計算する。

G_tl(G)＝〔D_tlx(G)−D_tlp（Ｇ，ｌ）〕＊〔V_tlr(G)／V_x(G)）〕 ……(5) ステツプ４ステツプ３が最低値以上のＧの各値について繰
り返され、Ｇの各値についてのG_tl(G)が求められ
る。

上記(4)式はトリガ・システムの名目上の利得
V_tlr(G)を含んでいるが、このトリガ・システムへ
の入力信号の測定ピーク値V_io（ピーク値）は、実
際には名目上の利得には依存しないことに留意す
べきである。何故ならば、(5)式のG_tl(G)を(4)式に
代入すれば次式が得られるからである。

V_io（ピーク値）＝〔D_pn−D_tlp（Ｇ，Ｓ）〕＊V_x(G)／〔D_tlx(G)−D_tlp（Ｇ，ｌ）〕 V_io（ピーク値）は測定されるパラメータ及び基
準電圧V_x(G)のみの関数となるので、V_io（ピーク
値）の測定値は垂直前置増幅器４８のオフセツト
誤差或いは利得誤差によつて全く影響を受けるこ
とがない。

上述したように、第３図のリードアウト制御回
路４４の出力する垂直、水平及びＺ軸の制御信号
（I_vt，V_ht及びV_zt）は夫々、垂直前置増幅器４８
の出力信号I_io、掃引信号V_swp及びＺ軸制御信号
V_z等と共に切換選択される。この結果、リード
アウト制御回路４４はオシロスコープの画面上
の、MPU３２からのカーソル・レベル・データ
に応じた垂直レベルにカーソルを表示し、このカ
ーソルの垂直レベルが示す電圧値を指示するキヤ
ラクタも画面に表示できる。本発明によれば、第
３図の垂直前置増幅器４８の特性を決める垂直オ
フセツト・パラメータ及び利得パラメータを利用
して、リードアウト制御回路４４が画面上のカー
ソルの垂直位置を制御し、垂直前置増幅回路１２
の特性に起因するオフセツト誤差や利得誤差とは
無関係に波形上の所望の任意の点の電圧値を正確
に指示する電圧値データを調整する為のカーソ
ル・レベル・データＤの値を決めることができ
る。

また、本発明によれば、第９図のトリガ比較器
２６を用いてMPU３２は垂直前置増幅回路の入
力信号V_ioの最大（又は最小）ピーク値を測定可
能である。即ちV_ioに応じて垂直前置増幅器４８
が出力するトリガ源信号V_trigのレベルに一致する
DAC１１８の出力信号V_tlを発生させる為にDAC
１１８に入力すべき入力データD_tlの値を求める
ことによつてV_ioのピーク値を測定する。入力信
号V_ioに対して垂直前置増幅器の応答特性で決ま
るトリガ・オフセツト・パラメータ及びトリガ利
得パラメータを利用して、トリガ・レベルDAC
の入力データによつて表わしたV_io（ピーク値）の
測定値を対応すする電圧値に変換し得る。

オシロスコープ１０は更にV_ioのMS値も測定で
きる。第９図のRMS変換器１１４はV_trigのRMS
値に等しい値のDC出力信号を発生する。スイツ
チ１１０が比較器１１６の入力V_trig′としてRMS
変換器１１４の出力を供給すると、上述の測定手
順通りに(4)式に従つて計算されるV_io（ピーク値）
の値はV_ioのピーク値ではなくRMS値を示す。第
９図ののLPF１１２はV_trigのDCレベルに等しい
出力信号を発生する。この出力信号が比較器１１
６の入力信号V_trig′として入力している場合、(4)
式から計算されたV_io（ピーク値）の値はその最大
又は最小ピークレベルよりむしろV_ioのDCレベル
を示すことになる。

従つて、オシロスコープ１０は入力信号のピー
ク値、DCレベル及びMRS値を測定可能であり、
画面上に測定電圧を指示する電圧値データを表示
すること及び目盛上の名目的電圧に関してではな
く、表示波形上の実際の電圧を測定した値を指示
するレベルにカーソルを表示することができ。ま
た、使用者はつまみ３５を用いてカーソルの位置
を移動させて表示波形上の任意の選択位置でカー
ソルを交差させることができる。この結果、使用
者は表示された電圧値データを読むだけで、垂直
前置増幅回路のオフセツト誤差及び利得誤差があ
つたとしても、その影響を受けることなく波形上
の選択した点に対応する入力波形の電圧値を迅速
且つ正確に確認し得る。

第２図のカーソル３６はオシロスコープの画面
上を横切る水平線以外の形状で表示し得ることに
留意されたい。例えば、表示するキヤラクタを適
当に選べは、画面の垂直位置を指示する短い矢印
等で表示してもよい。また、リードアウト制御回
路４４の変わりに、表示位置を制御する入力デー
タに応じて画面の垂直軸上の位置を指示する他の
手段を用いても同等の機能を果たすことが可能で
あることにも留意されたい。

以上、本発明の好適実施例について説明した
が、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の
変形及び変更が可能であることは当業者には明白
である。

〔発明の効果〕

本発明のオシロスコープの測定方法によれば、
既知の第１入力信号に対応する第１トリガデータ
値と、既知の第２入力信号に対応する第２のトリ
ガデータ値と、被測定入力信号の値に対応する第
３トリガデータ値とから被測定入力信号の値を計
算により自動測定可能であり、従来のようにオフ
セツト誤差や利得誤差に影響されることなく正確
な測定値を求めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るオシロスコープ１０のブ
ロツク図、第２図はオシロスコープ１０の画面２
２上の表示状態の一例を示す図、第３図は垂直前
置増幅回路１２、リードアウト制御回路４４及び
MPU３２のブロツク図、第４図はMPU３２のプ
ログラムの流れ図、第５図及び第６図は第２図の
カーソル３６及び電圧値データ３８を表示する為
のキヤラクタの例を示す図、第７図はリードアウ
ト制御回路４４及びMPU３２のブロツク図、第
８図は第７図のミキサ９８のブロツク図、第９図
はトリガ比較器２６及びMPU３２のブロツク図
である。１２…増幅手段、２６又は１１６…トリガ比較
手段、３２…制御手段（MPU）、１１８…トリガ
レベル発生手段（トリガレベルDAC）。

Claims

【特許請求の範囲】１入力信号を増幅する増幅手段と、トリガレベ
ルデータの値に応じてトリガレベル信号を出力す
るトリガレベル発生手段と、上記トリガレベルデ
ータを出力する制御手段と、上記増幅手段の出力
信号と上記トリガレベル信号とを比較してトリガ
信号を発生するトリガ比較手段とを具備するオシ
ロスコープの測定方法において、上記制御手段は、既知の第１入力信号に応じて
上記増幅手段が出力する第１出力信号と実質的に
等しい値の上記トリガレベル信号を上記トリガレ
ベル発生手段が出力する時の上記トリガレベルデ
ータの値に対応する第１トリガデータ値を求め、
既知の第２入力信号に応じて上記増幅手段が出力
する第２出力信号と実質的に等しい値の上記トリ
ガレベル信号を上記レベル発生手段が出力する時
の上記トリガレベルデータの値に対応する第２ト
リガデータ値を求め、上記入力信号に応じて上記
増幅手段が出力する信号と実質的に等しい値の上
記トリガレベル信号を上記トリガレベル発生手段
が出力する時の上記トリガレベルデータの値に対
応する第３トリガデータ値を求め、上記第１、第
２及び第３トリガデータ値を用いて上記入力信号
の値を測定することを特徴とするオシロスコープ
の測定方法。