JPH0635996B2 - デ−タ分布測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、波形解析装置に関し、特に、波形の特定のイ
ベントの時間的分布状態を確認することのできるデータ
分布測定装置に関する。

〔従来技術〕

波形解析に慣用されている計測器は、波形を可視表示す
るオシロスコープである。従来のリアルタイムオシロス
コープの波形表示は連続的ではあるが一時的なものであ
る。他方、波形をサンプリングし、そのサンプリングさ
れた波形の大きさをメモリに記憶するデジタルストレー
ジオシロスコープ(DSO)は、記憶された大きさ情報をメ
モリから読出し、この情報をアナログ信号に変換してオ
シロスコープの垂直偏向増幅器を駆動することにより、
永続的な表示を行い得る。波形サンプルは、信号の大き
さが選択されたトリガレベルを通過した時点を基準にし
て予め定められた時点で取込まれる。水平偏向増幅器を
駆動するための時間情報は、メモリから大きさ情報を読
出すためのクロツク信号に基づいて得られる。

従来のDSOでは、反復信号の多周期にわたつてサンプル
を取込むことにより１周期を正確に表示するに足る充分
な量のデータを累積できるので、そのサンプリング周波
数より高い周波数成分を有する反復信号波形を表示する
ことも可能であつた。また、既知のDSOには、最大値や
最小値のような波形パラメータを算出する手段を有する
ものもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の等価時間サンプリング手法によれば、サンプリン
グ周波数より高い周波数成分を含む入力信号に関する情
報を得ることができる。しかし、入力信号波形がその各
サイクル毎に変化すれば、得られる情報量は制限され
る。入力信号波形の繰返しが同一でなければ、その信号
はジツタを有することになる。たとえ、入力信号波形の
各サイクルが同一であつても、サンプリングのための時
間的原点を定めるトリガレベルが繰返し毎に変化するな
らば、その表示波形にはジツタが現われる。第２図は、
トリガ点に対する第１及び第２のトランジシヨンの発生
時点が変化する反復アナログ信号パルスに応答して、DS
Oが出力する波形を示す。この図から判るとおり、第１
及び第２トランジシヨンを表わす波形部分（斜線部）は
その線幅が太くなり、波形の測定精度が低下する。ジツ
タの存在を検出し、その性質を見極めることにより、そ
のジツタの原因を判定し、ジツタを補償することが望ま
れる。例えば、名目上、トリガ点に対して反復毎に等し
い時点に生じるべき入力信号波形の特定のイベントが、
表示時にある時間幅をもつて発生し、且つその発生分布
がベル形またはガウシアン状分布であれば、このこと
は、そのジツタ源が雑音であることを意味し、発生分布
に２つ以上の明確なピークがある場合には、それは、ジ
ツタ源がアナログ信号のデジタル値への変換過程に生じ
たエラーであること、またはそのジツタが高調波雑音に
よつて生じた非ガウシアン・ジツタであることを意味す
る。

［発明の目的］ そこで本発明の目的は、トリガ点に対し、反復毎に等し
い時点に生じるべき入力信号波形の特定イベントを任意
に設定可能な範囲で特定して測定することにより、その
特定イベントの時間的分布状態を確認することができる
データ分布測定装置を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明の好適実施例では、反復入力信号の各繰返し期間
に少なくとも１回トリガ信号に応じてサンプリング信号
を発生すると共に、トリガ信号に対するサンプリング信
号の発生時点を表わすｎビツトデジタル信号を発生し、
反復入力信号をこのサンプリング信号に応答してサンプ
リングする。アナログデジタル変換器(ADC)は、各サン
プリング時点の入力信号をデジタル信号に変換する。比
較手段は、任意のレベルに設定可能なデジタル基準信号
を受けてこのデジタル信号と比較する。また、デジタル
基準信号は、例えば、下位のビツトを“ドントケア”に
することにより、デジタル的な有効範囲を任意に設定可
能であるので、入力波形のトリガに対する所定のイベン
トを特定することができる。そして、その特定イベント
に対応したデジタル信号が上記の有効範囲に入ると、比
較手段はメモリ更新（イネーブル）信号を発生する。メ
モリは、ｎビツトデジタル信号が取り得る２^ｎ個の値に
夫々対応する２^ｎ個の別個にアドレス指定可能な記憶位
置を有する。記憶位置が割当てられたｎビツトデジタル
信号が発生し、メモリイネーブル信号によつてそのデジ
タル信号がクオリフアイ（有効化）されたら、その記憶
位置の内容が単位量だけ増分される。多数回のサンプリ
ングの後、メモリの各記録位置には、比較手段が受ける
デジタル基準信号で定めた有効範囲にサンプリングした
データが何回入ったかが記録されるので、サンプリング
したデータの時間的分布データが得られる。この分布デ
ータを解析することにより、例えばジツタの原因を判定
することができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例のブロツク図である。入力
端子(10)には反復アナログ信号が印加される。この信号
の一例として、第２図のようなパルスを考える。このパ
ルスの第１トランジシヨン（前縁部）を拡大して第3A図
に示す。この図の個々のドツトは、サンプル点を表わ
す。信号は前置増幅器(12)で増幅された後、サンプルホ
ールド(S/H)回路(14)及びトリガ発生器(18)に入力され
る。トリガ発生器(18)は、従来オシロスコープのトリガ
回路と同様に、内部トリガレベル制御器によつて決めら
れたアナログ信号上の１時点でトリガ信号を発生する。
トリガ信号は時間軸制御回路(16)に入力され、この回路
(16)はS/H回路(14)にストローブパルスを印加する。ス
トローブパルスは、トリガ信号の発生毎に発生される
が、その発生は、マイクロプロセツサ（μＰ）(22)で決
められた時間だけトリガ信号から遅延させられる。所望
遅延時間を表わす８ビツトのデジタル信号はμＰ(22)に
より発生され、バス(24)を介して時間軸制御回路(16)に
入力される。この遅延時間量は、非コヒーレントなサン
プリングを行うように入力信号の期間にわたつてランダ
ムに変化してもよく、また、コヒーレントなサンプリン
グを行うように予め定められた最小遅延量の整数倍とな
るように順次変化してもよい。遅延信号はサンプル点の
一方の座標（例えばＸ軸座標）を表わす。

S/H回路(14)の出力信号はアナログデジタル変換器(ADC)
(20)に入力される。ADC(20)も、時間軸制御回路(16)か
らストローブパルスを受ける。S/H回路(14)は、μＰ(2
2)によつて決められたサンプリング時点で前置増幅器(1
2)からのアナログ信号をサンプリングし、その出力（サ
ンプリング時点のアナログ入力信号の大きさを表わす）
をADC(20)に入力する。ADC(20)は、その入力信号の大き
さに対応するデジタル出力信号を発生する。サンプル点
の他方の座標（例えばＹ軸座標）を表わすこのデジタル
信号は、従来のワードレコグナイザの如きデジタル比較
器(26)に入力される。デジタル信号は取込メモリにも入
力され得る。比較器(26)は外部信号源からデジタル基準
信号を受ける。このデジタル基準信号は、S/H回路(14)
に入力されるアナログ信号のトリガに対し、反復毎に等
しい時点に生じるべきイベントを特定するために使用さ
れる。例えば、デジタル基準信号の全ビットが完全に指
定されれば、ADC(20)のデジタル出力信号の最下位ビッ
ト(LSB)が０又は１のどちらか一方として処理され得る
範囲が有効範囲（ウインドウ）である。また、比較器(2
6)に入力されるデジタル基準信号のＬＳＢが“ドントケ
ア”であれば、ADC(20)のデジタル出力信号のLSBは０と
１のどちらでも良いので、より広い範囲がウインドウと
なる。ADC(20)の出力信号が比較器(26)によつて定めら
れたウインドウ内に存在すれば、比較器(26)はμＰ(22)
に“クオリフアイ”信号を出力する。

μＰ(22)からのデジタル遅延信号を時間軸制御回路(16)
に送るバス(24)はランダムアクセスメモリ(28)にも接続
されている。メモリ(28)は256個のアドレス指定可能な
記憶位置を有する。第３Ｂ図に示すように、これらの25
6個のアドレス指定可能な記憶位置は、夫々、波形サン
プルが取込まれる256の期間に割当てられる。μＰ(22)
はクオリフアイ信号（メモリイネーブル信号）を受ける
と記憶内容増分ルーチンに入る。即ち、μＰ(22)は、ク
オリフアイ信号を発生させたデジタル遅延信号の値に割
当てられた記憶位置の内容をメモリ(28)から読出し、そ
の内容を更新（１単位量を加算）した後、再び同じ記憶
位置に更新後の内容を書込む。

第１図の装置を、第２図のような波形を有するパルスの
ジツタを測定するために用いるならば、デジタル基準信
号によつて定められたウインドウは、反復入力信号の底
部及び頂部の間に位置し、μＰ(22)が時間軸制御回路(1
6)へ与えるデジタル遅延信号によつて表わされる時間値
の範囲は、次の条件を満たすように選択される。即ち、
デジタル遅延信号の時間値範囲は、「第１トランジシヨ
ン部分の信号値が基準レベルウインドウ内に入つてい
る」というステートメントによつて定義されるイベント
の予期できる発生をすべて包含する時間ウインドウを定
めるように選択される。サンプリングが完了したとき、
メモリ(28)の内容は、上記ステートメントによつて定義
されたイベントの時間に関する（トリガ点に対する）分
布を表わす。メモリ(28)の内容を数学的に解析して、平
均時刻、標準偏差を求め、あるいはモード（最頻値）を
求めてもよい。代りに、または、更に、メモリ(28)の内
容を用いてCRT（表示手段）(32)上に第3C図のようなヒ
ストグラムを表示することもできる。このヒストグラム
を表示するには、μＰ(22)によりメモリ(28)から累積デ
ータを読出すと共に、そのアドレス信号をデジタルアナ
ログ変換器(DAC)(34)によりアナログ信号に変換し、こ
れと同期してDAC(30)によりデータ信号をアナログ信号
に変換し、両DAC(30)(34)の出力信号でCRT(32)の垂直及
び水平偏向回路を駆動する。メモリ(28)からのデータ読
出と、取込メモリからのデータ読出を時分割で行うこと
により、パルスの等価時間波形と共にヒストグラムの包
絡線を表示するようにしてもよい。ヒストグラムのピー
クは、上記ステートメントで定義されたイベントのトリ
ガ点に対する発生の略平均時刻を表わす。

基準レベルウインドウで定められるイベントの分布は、
信号ジツタと測定装置のジツタの両方を表わす。測定装
置によるジツタの原因としてはトリガレベルの揺動が考
えられる。測定装置によるジツタは、ジツタがない既知
の入力信号を用いてヒストグラムを形成することにより
測定できる。その後、ジツタの不明な信号については、
信号と装置の総合ジツタから装置ジツタを減算すること
によつてその信号のジツタを測定することができる。

以上、本発明の好適実施例について説明したが、本発明
の要旨を逸脱することなく種々の変形・変更を行うこと
は可能である。例えば、メモリ(28)の記憶位置の内容を
１単位だけ増分する概念は、全体に１を書込まれたメモ
リの記憶位置から１単位だけ減少させる可能性をも含む
よう意図されている。また、本発明での基準レベルウイ
ンドウは基準信号の１乃至２ビツトによつて定められる
ものに限定されない。分解能の低下及び測定時間の増加
が許容されるならばウインドウの大きさを拡大しても構
わない。波形のピークの発生の時間分布を測定したい場
合には、基準レベルウインドウをオープンエンド（ウイ
ンドウが入力電圧範囲の上限または下限の一方に開放さ
れている状態）にすることもできる。メモリ(28)の記憶
位置の数は256に限定されるものではない。

［発明の効果］ 本発明によれば、トリガ点に対し、反復毎に等しい時点
に生じるべき特定イベントをデジタル基準信号で任意に
特定できる。よって、その特定された特定イベントにつ
いてのみに関する時間的分布データを測定できる。つま
り、トリガ点を基準にして入力波形の任意のレベル及び
有効範囲（ウインドウ）を設定し、この有効範囲に入る
特定イベントを測定して各特定イベントの時間的分布状
態を確認できる。従って、デジタル基準信号で特定した
各特定イベントの時間的分布状態から、波形表示に現れ
たジッタの原因を解析することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のブロツク図、第２図は、
本発明の説明に供するジツタを含むパルス波形図、第3A
図は、第２図の波形の一部を示す波形図、第3B図は、第
3A図の波形の時間区分に対するメモリの記憶位置の割当
を説明するための模式図、第3C図は第3B図のメモリ内容
に応じたヒストグラムである。 図中、１２、１４、１６及び１８はサンプリング手段、
２０はアナログデジタル変換器、２２は制御手段、２６
は比較手段、２８はメモリ手段である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−37619（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−15175（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−21144（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反復する入力信号を受け、該入力信号から
   得たトリガ信号に対して異なる時刻にサンプリング信号
   を発生すると共に、上記時刻に対応する時間信号を発生
   するサンプリング手段と、 上記サンプリング信号によりサンプリングした上記入力
   信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器
   と、 上記デジタル信号と所定有効範囲を有するデジタル基準
   信号とを比較し、上記デジタル信号が上記有効範囲にあ
   るときにメモリ更新信号を出力する比較手段と、 上記時間信号でアドレスされるメモリ手段と、 上記メモリ更新信号を受ける毎に対応する上記時間信号
   によりアドレス指定された上記メモリ手段の記憶位置の
   内容を単位量だけ増分する制御手段とを具えたことを特
   徴とするデータ分布測定装置。