JPS62195564A - デ−タ集録装置 - 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】 〈発明の技術分野〉 本発明は一般的にはデジタルオシロスコープに関し、特
にランダムな繰り返しサンプリングを用いるデータ集録
装置に関する。

〈従来技榊とその問題点〉 デジタルオシロスコープはアナログ波形を離散的な時刻
にサンプルし、アナログ値をデジタル値に変換してこれ
らの値をそれぞれのサンプル時刻と共にメモリにストア
する。オシロスコープの表示は、例えば第４図に示すよ
うにデジタルサンプルをプロットしたものである。表示
確度はサンプルされた波形の周期に対するサンプル点の
密度と遷移時間に依存する。Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐａｃｋ
ａｒｄ社のモデル５４２００　Ａ／Ｄの様な単発サンプ
リングオシロスコープでは密度はオシロスコープの最高
サンプルレートで制限される。Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐａｃ
ｋａｒｄ社のモデル５４１００Ａ／Ｄの様な繰り返しサ
ンプリングオシロスコープはランダム繰り返しサンプリ
ングを用いてサンプルされたくり返し波形の表示密度を
最大サンプルレート以上に上げる。ランダム繰り返しサ
ンプリングにおいては数回のデータ集録期間中にとった
サンプルを共通のトリガ点に対して組み合わせて１つの
表示波形を形成する。データ集録期間が同一のトリが点
に対してオーバーランプしているため表示密度は高くな
っている。

第２Ａ図〜第２Ｃ図はそれぞれ１回、２回および多数回
データ集録した後の表示である。

ランダムくり返しサンプリングにおいて、もし波形期間
がオシロスコープのサンプルクロックの周期より短かく
、かつ集録期間に対する共通の参照点の探索がサンプル
クロックに同期した時刻に始まるとき、表示される情報
は第３図に示すように間隙が含まれる。間隙が生ずるの
はくり返し波形に対してトリがか常に１波形周期内にあ
るからである。サンプルクロックの位相をシフトするの
は従来技術による解決法であり、　Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐ
ａｃｋａｒｄ社の５４１０　ＯＡ／Ｄに用いられている
。ところがこの解決法はかさばり、高価で、遅く、かつ
特別なソフトが必要である。さらに間けつ的に表示ギャ
ップが現われる。

〈発明の目的〉 従って本発明の目的は、擬似ランダムノイズ源を用いて
ランダムサンプリングをおこない。上記の欠点を解消す
ることである。

〈発明の概要〉 図示した本発明の好適な実施例によれば、ランダム繰り
返しサンプリングオシロスコープは擬似ランダムノイズ
源を用い、サンプルクロックに対するトリガの関係をラ
ンダムに変える。このオシロスコープは集録したデータ
で間隙を埋め、サンプルクロックに対して真にランダム
な時刻でトリが点を見つけて改善された波形を表示する
。本発明によるオシロスコープは安価かつ効率的であム
〈発明の実施例〉 第１図は本発明の好適な１実施例に従ってランダム繰り
返しサンプリングデジタルオシロスコープの概略ブロッ
クダイアグラムである。本オシロスコープは波形トリが
点の周りでサンプルをとも数回の、すなわち数組のサン
プルを取り、各集録期間のトリが点を共通の参照点とし
て組み直す。

アナログサンプレホールド１０（サンプラ１０）、アナ
ログ・デジタル変換器２０（変換器２０）およびメモリ
３０を単発データ集録に用いる。サンプラ１０はタイム
ベース４０が発生するサンプルクロック信号の各前縁で
波形をサンプルする。アナログサンプルは変換器２０で
デジタルサンプルに変換され、メモリ３０にストアされ
る。遅延７０は変換器２０へのサンプルクロック信号を
遅らせサンプラ１０に存在する遅延を補償する。同様に
遅延７２はメモリ３０へのサンプルクロック信号を遅ら
せ変換器２０に固有な遅延を補償する。マイクロプロセ
ッサ６０はメモリ３０にストアされる各デジタル値の番
地を決定する。メモリ３０にストアされた単発集録デー
タはマイクロプロセラ−Ｆｊ６０によって、後で１つの
表示波形としてディスプレイ７６上で観察するためにメ
モリ７８内に集められる。タイムベース４０とシンクロ
ナイザ５０はいつ各データ集録を行ない、トリが点に対
してどの位置で集録するかを制御する。

タイムベース４０を用いて集録期間中サンプリングとト
リが点の認識を制御する。サンプリングは集録期間の開
始に先立って始捷る。トリが点とはオシロスコープがト
リが条件を探索して波形を調べている間に、例えば立ち
上りエツジのように使用者が定めたトリガ条件が起こる
ときのことである。プリントが遅延後に波形を調べ、ト
リが条件を求め、かつトリが条件検出後圧ボストトリガ
遅延が起こるように使用者が決める。こうすることによ
って使用者はトリが点を基単にサンプルされるべき波形
部分を定める。

ボストトリガ遅延の終了は集録期間が終了することであ
り、そこでサンプリングが停止する。プリトリが遅延、
トリが条件探索およびポストトリガス遅延の間に取られ
たサンプルは１つの集録データを形成し、オシロスコー
プによって保持さ収解析される。１つの集録データとし
てオシロスコープが保持できるサンプルの最大個数はメ
モリ３０の最大サイズによって制限される。

第５図は第１図に示したタイムペース４０の展開ブロッ
ク図である。マイクロプロセッサ６０はブリトリが遅延
カウンタ２４およびボストトリガ遅延カウンタ２２を使
用者が定めたプリトリガ遅延およびポストトリガ遅延に
初期化する。１つのデータ集録の開始時にマイクロプロ
セッサ６０ａカウンタ２４をイネーブルし、該カウンタ
２４は擬似ランダムノイズ発生器２６（発生器２６）か
らのライン４７上に現われるクロックリーディングエツ
ジをカウントする。

発生器２６はランダムな持続時間の一連のパルスを発生
する。持続時間には最小値が存在する。

この実施例において発生器２６はＮａｔｉｏｎａｌＳｅ
ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社のＭＭ５４３７であり、それ
は一連のパルスを発生し、各パルスの最小持続時間は１
．５マイクロ秒である。ブリトリガ遅延カウンタ２４は
全てのパルスが最小持続時間であると仮定して使用者が
決めた値に初期化される。これはマイクロプロセッサ６
０に要求されるプリトリガ遅延が最低限満たされること
を保証し、トリが条件の探索開始時刻がサンプルクロッ
クや他のクロックに依存しないことを保証する。

もし、サンプルクロックや他のクロックをクロックカウ
ンタ２４に用いるならば第３図に示した問題が生ずる。

この場合トリが探索が始まる時刻はサンプルクロックに
依存しており、トリガ探索は各データ集録のサンプルク
ロックを基準として同じ時刻に始まる。この例では第７
図のＡに示すように時刻は時刻１０２から時刻１０４の
間に選ばれる。

問題は時刻の組をどのように選ぼうとも起こム第７図の
Ａは１つのデータ集録期間中のトリが点の近傍の短かい
期間を表わし、サンプルクロックの立ち上がりエツジが
時刻１０１，１０２、および時刻１０３で起こる。トリ
が信号の周期はサンプルクロックの周期より短かい。ト
リが条件の探索は時刻１０４に始まり、トリガは時刻１
０４で直ちに見つかる。第７図のＢは２度目のデータ集
録期間に対しての同じ期間を表わすが、サンプルクロッ
クの立ち上がりエツジは時刻２０１．２０２および２０
３で起こる。トリが条件の探索はサンプルクロックに関
して同時刻に始まり、それは時刻２０４である。

トリガ条件はトリガ信号期間の終妙に位置しており、そ
れは時刻２０５である。もしトリが条件が時刻２０５よ
り遅いならば、オシロスコープは第７図のへの時刻１０
４のようにトリがか１トリが期間だけ早く起ったものと
みなす。第７図のＣは第３のデータ集録期間に対する同
じ期間を表わしているが、サンプルクロックの立ち上が
りエツジは時刻３０１．３０２および３０３で起こる。

トリが条件の探索はサンプルクロックに関して同じ時刻
に始まり、それは時刻３０４である。トリガ条件はトリ
ガ信号期間の真中、時刻３０５にある。

第８図のＡ〜第８図のＤは第７図のＡ〜第７図のＣまで
をそれぞれのトリが点に関して重ね合わせた集録データ
である。第８図のＡ、第８図のＢおよび第８図のＣは第
７図のＡ、第７図のＢおよび第７図のＣをそれぞれ調整
し、共通の参照点が一致するようにしたものである。第
８図のＤは第８図の人、第８図のＢおよび第８図のＣの
集録データを集積したものである。各集録データのトリ
ガ点は時刻１０４．２０５、および３０５で起こるが第
８図のＤでは時刻４０４に重ねて示しである。結果とし
て各集録データに対するサンプルクロックの立ち上がり
エツジは第８図のＤに合成して示しである。集録された
サンプルは調べている波形の周期と同じ大きさの時間窓
、たとえば第８図のＤに示すように時刻２０１〜１０１
，２０２〜１０２および２０３〜１０３に合致している
。時間窓の先端から次の時間窓の先端までの時間は第８
図のＤに示すようへ例えば時刻２０１〜２０２．２０２
〜２０３．３０１〜３０２および１０２〜１０３のサン
プル間の時間である。もし調べている信号の周期がサン
プルクロックの周期より短かいと、例えば第８図のＤに
示すように時刻１０１〜２０２、および１０２〜２０３
０間隙が時間窓の間に現われる。もし、波形の周期がサ
ンプルクロックの周期に等しいか、それより大きいなら
ば集録サンプルを含む時間窓は重複し間隙は現われない
。

第１図において、タイムベース４０はシンクロナイザ５
０に接続され、該シンクロナイザ５０はタイムベース４
０に、いつトリガ条件が起ったかを知らせる。カウンタ
２４が使用者が決めた値からゼロにカウントダウンした
ときイネーブル信号がシンクロナイザ５０に送られる。

このときシンクロナイザは調べている波形上でトリが条
件を探索する。波形の立ち上がりエツジ、すなわちこの
実施例のトリが条件が現われるとＤ型フリツブフｏ７プ
３４がＤ型フリップフロップ３６に信号を送る。ライン
３３上のトリが条件もノ・−ドウエア遅延ブロック３２
を通った後、ライン５１上に現われる。Ｄ型フリップフ
ロップ３６はライン４９に信号があり、ライン５１上に
信号が現われるとライン３５上のカウンタ２２にイネー
ブル信号を送る。２つのフリップフロップは競合状態の
問題を避けるために用いられる。

ライン３５上のイネーブル信号は第５図のカウンタ２２
をイネーブルする。カウンタ２２はデイバイダ１４から
のクロックのリーディングエツジをカウントする。デイ
バイダ１４は発振器７４からのクロックパルスを割り算
し、サンプルクロック信号を生成するのに使われる。カ
ラ／り２２が使用者が決めた値からカウントダウンして
ゼロになると制御イネーブル信号がＡＮＤゲート１２（
ゲート１２）へ送られる。

ゲート１２に接続されたカウンタ２２はサンプラｌＯを
イネーブルしたり、ディスエイプルするのに使われる。

カウンタ２２によりゲート１２がイネーブルされるとデ
イバイダ１４からのサンプルクロックパルスはサンプラ
１０に送られる。力９ンタ２２によりゲート１２がディ
スエイプルされるとサンプラ１０にクロックパルスは行
かず、非サンプリング状態に留まる。変換器２０および
メモリ３０も非活動状態である。

−・−ドウエア補間器１８（補間器１８）はバス２７に
よってマイクロプロセッサ６０に、そしてライン２５に
、よって発振器７４に接続されている。発振器７４から
のクロックパルスおよびシンクロナイザ５０からのトリ
が条件位置を識別する信号を使って補間器１８は集録さ
れたサンプルに対していつトリガ条件が起ったかを高分
解能で決定する。好適な実施例においては２００対１の
ストレッチャーを用いて補間する。ストレッチャーでは
トリが条件と次のサンプルクロックパルスの間の時間に
等しい期間だけキャパシタが充電される。

それからキャパシタは充電されたときよりも２００倍ゆ
っくりした割合で放電され、キャパシタを放電するのに
必髪な時間が発振器クロックにより測定され、高分解能
測定が可能となる。この補間法は従来技術においてよく
知られている。トリが点はランダム繰り返しサンプリン
グを用いるとき、異なった集録データを並べ変えるため
の共通の参照点となる。

〈発明の効果〉 以上詳述した本発明の１実施例から明らかなように、本
発明の実施により、トリが点を探索する窓が狭くともそ
の位置がサンプルクロックやその他のクロックに依存し
ないので、集録波形にギャップが生じないデータ集録装
置が得られる。

また装置構成も簡単かつ低価格であり実用に供して有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を組み込んだデジタルオシロ
スコープのブロック図、第２Ａ図〜第２Ｃ図は従来技術
のオシロスコープにおけるランダム繰返しサンプリング
の相異る段階の例を示す図。 第３図は従来技術のオシロスコープによって発生される
間隙を含む典形的な波形の例を示す図。第４図は代表的
な従来技術のデジタルオシロスコープの表示を示す図。 第５図は第１図のタイムベースのブロック図。第６図は
第１図のシンクロナイザのブロック図。第７図は各集録
におけるトリが点とサンプルクロック生起点を示す３つ
の相異る集録におけるタイミング図。第８図は共通トリ
が点に沿って整列させた第７図のタイミングと結合した
集録のタイミングを表わす図。 １０：サンプラ；　　１２：ＡＮＤゲート；１４：デバ
イダ；　１８：補間器；　２０：アナログ・デジタル変
換器；　　２２，２４：カウンタ：２６：擬似ランダム
ノイズ源；　　３０，７８：メモリ；　３２：遅延ブロ
ック；　　３４，３６　：　Ｄ型フリップフロップ；　
　４０：タイムベース；５０：シンクロナイザ；　６０
：マイクロプロセッサ；７０．７２　：遅延；　７４：
発振器；　７６：ディスプレイ。 出願人　横筒・ヒエ−レット・バットド株式会社代理人
　弁理士　　長　谷　川　　次　　男く　　　　　エ　
　　　　　Ｑ　　　　　　　　くｏｏｏ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次の（イ）〜（チ）より成るデータ集録装置。 （イ）クロック入力端子、信号入力端子及び前記クロッ
   クの遷移点で前記信号入力のアナログ値を出力する出力
   端子を有するサンプリング手段。 （ロ）前記アナログ値をデジタル値に変換するため前記
   サンプリング手段に接続された変換手段。 （ハ）前記デジタル値をストアするため前記変換手段に
   接続された第１のメモリ手段。 （ニ）クロック信号を発生し、プリトリガ遅延を計数し
   、前記遷移点に対してトリガイベント探索をランダム化
   し、ポストトリガ遅延を計数しそしてサンプリングを制
   御するためのタイムベース手段。 （ホ）前記タイムベース手段と、前記第１のメモリ手段
   と、第２のメモリ手段と、ディスプレイ手段とを制御し
   第１のメモリ手段に接続されたマイクロプロセッサ手段
   。 （ヘ）前記第１のメモリにストアされた前記デジタル値
   の集積をストアするための前記マイクロプロセッサに接
   続された前記第２のメモリ手段。 （ト）前記第２のメモリにストアされた前記デジタル値
   を表示するための前記マイクロプロセッサに接続された
   前記ディスプレイ手段。 （チ）所望の前記トリガイベントを定位するための前記
   タイムベースに接続されたシンクロナイザ手段。