(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源投入から不安定な過渡状態を経て安定状態になる被測定デバイスの信号の状態を検出するための信号状態検出方法であって、
上記電源からの第１被測定信号の第１波形データ及び上記被測定デバイスからの第２被測定信号の第２波形データをそれぞれ記憶手段に記憶するステップと、
上記第１波形データの測定項目の値を求めることにより、上記第１被測定信号が上記電源が始動したとみなす第１所定信号状態に達した第１時点を求めるステップと、
上記被測定デバイスの仕様に基づいて、上記被測定デバイスが確実に上記安定状態になっている上記第１時点から所定時間後の検索開始時点を設定するステップと、
上記検索開始時点から逆時間方向に上記第２波形データの測定項目の値を求めるステップと、
上記第２波形データの上記測定項目の値が時間的に最初に上記安定状態に達した第２時点を求めるステップと
を具える信号状態検出方法。
【請求項２】
電源投入から不安定な過渡状態を経て安定状態になる被測定デバイスの信号の状態を検出するための信号状態検出方法であって、
上記電源からの第１被測定信号の第１波形データ及び上記被測定デバイスからの第２被測定信号の第２波形データをそれぞれ記憶手段に記憶するステップと、
上記第１波形データの測定項目の値を求めることにより、上記第１被測定信号が上記電源が始動したとみなす第１所定信号状態に達した第１時点を求めるステップと、
上記被測定デバイスの仕様に基づいて、上記被測定デバイスが確実に上記安定状態になっている上記第１時点から所定時間後の検索開始時点を設定するステップと、
上記検索開始時点から逆時間方向に上記第２波形データの測定項目の値を求めるステップと、
上記検索開始時点から逆時間方向に求めた上記第２波形データの上記測定項目の値が５０％以上変化する変化時点を検出するステップと、
上記変化時点から順時間方向に上記第２波形データの上記測定項目の値を求めることにより、上記第２波形データの上記測定項目の値が最初に上記安定状態に達した上記第２時点を求めるステップと
を具える信号状態検出方法。
【請求項３】
電源投入から不安定な過渡状態を経て安定状態になる被測定デバイスの信号の状態を検出するための信号状態検出装置であって、
上記電源からの第１被測定信号の第１波形データ及び上記被測定デバイスからの第２被測定信号の第２波形データをそれぞれ記憶手段に記憶する記憶手段と、
上記第１波形データの測定項目の値を求めることにより、上記第１被測定信号が上記電源が始動したとみなす第１所定信号状態に達した第１時点を求める手段と、
ユーザが上記被測定デバイスの仕様に基づいて、上記被測定デバイスが確実に上記安定状態になっている上記第１時点から所定時間後の検索開始時点を設定する手段と、
上記検索開始時点から逆時間方向に上記第２波形データの測定項目の値を求める手段と、
上記第２波形データの上記測定項目の値が時間的に最初に上記安定状態に達した第２時点を求める手段と
を具える信号状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の信号の夫々が所定の信号状態に達した時点を検出する信号状態検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振器やＰＬＬ、これらを応用した被測定デバイス（以下、ＤＵＴ：Device Under Testと呼ぶ）の電源を投入してから対象回路が要求される電気的状態になるまでの時間（以下、起動時間と呼ぶ）は、技術進歩とともに短くなる傾向にあり、起動時間は水晶発振回路や同期回路、各種応用機器などの製品品質を評価する要素のひとつである。
【０００３】
また、携帯電話などのデジタル通信機器をはじめとして、起動時間が規定時間範囲内であることを保証しなければならないケースも近年増加傾向にあり、このような場合には、起動時間を高精度かつ効率的に測定することが求められる。
【０００４】
一般に、ＤＵＴの起動時間は、オシロスコープに代表される時間領域計測器やスペクトラム・アナライザ、位相測定器などの周波数領域計測器でおおよその起動時間を波形として表示することで測定可能である。
【０００５】
図１は、オシロスコープの如き波形記憶装置の機能ブロック図である。起動時間を測定するため、例えば、２チャンネルのオシロスコープの第１チャンネルに電源の信号を入力し、第２チャンネルにＤＵＴの信号が入力される。第１及び第２チャンネル入力増幅回路７０及び７２は、第１及び第２入力信号に応じて適切に増幅し、夫々対応する第１及び第２アナログ・デジタル変換回路（ＡＤＣ）７８及び８０に供給する。第１及び第２ＡＤＣ７８及び８０は、アナログの第１及び第２入力信号をデジタル・データ（波形データ）に変換し、アクイジション（Acquisition）メモリ８２に供給する。トリガ回路７４は、設定されたトリガ条件を満たす部分（トリガ点）が入力信号中にあるか否かを検出する。記録制御回路７６は、入力信号の周波数に応じて第１及び第２ＡＤＣ７８及び８０のサンプリング・レートを変更するとともに、トリガ回路７４がトリガ点を検出すると、トリガ条件に応じて波形データをアクイジション・メモリ８２に記憶する。表示メモリ８６は、波形データを表示装置８８で表示可能なデータに変換する。液晶などの表示装置８８は、入力信号を波形として表示する。図示せずも、装置全体は汎用のＣＰＵで制御され、パソコンで周知の基本ソフト（ＯＳ）を採用し、前面パネルだけでなく、キーボード、マウス等を用いた種々の設定が可能となっている。
【０００６】
設定可能なトリガ条件は、例えば、米国テクトロニクス社製ＤＰＯ７０００シリーズ型オシロスコープにあるように、多彩である（非特許文献１参照）。ＤＰＯ７０００シリーズでは、アクイジション・メモリ８２に、トリガ点よりも時間的に前の波形データを保持するプリトリガ領域を予め用意すると共に、トリガ点が検出されると、トリガ点から後の波形データをメモリ８２が一杯になるまで保持する。しかし、トリガ点を基準に時間軸上でマイナス・オフセットを設定すれば、オフセット値に応じて、トリガ点よりも時間的に前の波形データをより多く保持することもできる。
【０００７】
図２は、波形記憶装置によって取得した電源とＤＵＴの信号波形である。横軸は時間軸、縦軸が電圧である。黒い線５０より下に電源の信号波形を示す。また、黒い線５０の上にＤＵＴの信号波形を示し、この例では起動後に出力される信号は正弦波であるとする。もしユーザがＤＵＴの起動時間を知りたければ、これら波形上に２つのカーソルを表示し、これらカーソルをユーザが手動で所定に値に達した時点（電源始動時点）と、ＤＵＴの周期、振幅等が所定値に達した時点（ＤＵＴ始動時点）に合わせれば、それらの時点の時間が表示されるので、その時間差を起動時間とすれば良い。なお、以下では、例えば、規定値の８０％に達した時点など、電源が動作を開始したと見なせる時点のことを、電源始動時点と呼ぶことにする。また、例えば、ＤＵＴ信号の振幅や周期が２０回連続して所定値になった時点など、ユーザが設定したＤＵＴが安定した動作を開始したと見なせる時点のことを、ＤＵＴ始動時点と呼ぶことにする。このとき、振幅や周期の所定値には、例えば＋／−１０％の許容範囲を設けても良い。
【０００８】
【非特許文献１】「DPO7000 Series and DSA/DPO70000 Series Digital Phosphor Oscilloscopes Quick Start User Manual」、Tektronix, Inc.、［平成２０年６月２日検索］、インターネット＜URL：http://www2.tek.com/cmswpt/mafinder.lotr?va=1＞
【特許文献１】米国特許第６８０７４９６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
適切にトリガ条件を設定できれば、図２のような信号波形を得ることができるが、現実にはそうでない場合も多い。上述の例では、電源投入からＤＵＴが安定した動作に入る前の過渡状態において、グランド電圧レベルが電源や他の回路からの影響を受けて時間的に大きく変化することも多い。この場合では、パルス状波形の特定に使用される通常ひとつのしきい値レベル設定では全ての周期に対する電圧や電流、周期や周波数を測定することが非常に困難または不可能である。よって、トリガ設定を自動モードにしていると、波形データを適切に取り込めないことが多い。そこで、上述のような電源投入後に不安定な過渡状態があるような場合においても、ＤＵＴの信号の周波数、振幅等の所望の信号状態を適切に検出できる手法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、電源投入から不安定な過渡状態を経て安定した状態になる被測定デバイス（ＤＵＴ）の信号の状態を検出するのに適した信号状態検出方法である。この方法では、例えば、オシロスコープのような汎用の波形記憶装置を用いて、第１及び第２被測定信号の第１及び第２波形データをそれぞれ記憶手段に記憶する。次に、第１波形データの測定項目の値を求めることにより、第１被測定信号が第１所定信号状態に達した第１時点を求める。続いて、この第１時点から所定時間後の検索開始時点から逆時間方向に第２波形データの測定項目の値を求める。そして、第２波形データの測定項目の値が第２所定状態に達した第２時点を求める。ここで、測定項目とは、信号の位相、周期、周波数、振幅などである。また、第２所定状態とは、測定項目が、例えば、所定値に達した状態や、所定値が所定回数連続する状態、更には、複数の測定項目の値がこうした状態に達した組み合わせである。
【００１１】
本発明によれば、不安定な過渡状態をスキップするので、しきい値レベル設定も容易となり、安定した測定が可能になる。検索開始時点は、被測定デバイスの仕様（例えば、電源投入からの起動時間など）に基づいて、ユーザが任意に設定しても良い。また、仕様など目安となるものがなければ、波形記憶装置に記憶された第２波形データの時間的に一番最後のデータを検索開始時点として設定しても良い。
【００１２】
検索開始時点の設定によっては、検索開始時点から逆時間方向に第２波形データの測定項目の値を求めても、第２所定状態となっている部分を発見できないこともある。その場合には、更に次のようなステップを設けても良い。即ち、検索開始時点から逆時間方向に求めた第２波形データの測定項目の値が設定値より大きく変化する変化時点を検出するステップを更に設けて、この変化時点から順時間方向に第２波形データの測定項目の値を求めることにより、第２波形データの測定項目の値が第２所定状態に達した第２時点を求めるようにしても良い。
【００１３】
第２所定状態は、上述の変化時点の後にある可能性が高い。そこで、変化時点の後については、より拡大して観測できるようにするため、第２波形データの測定項目の値を、変化時点の前後で異なるスケールで表示するようにしても良い。
【００１４】
波形記憶装置は、近年、その波形記録容量が大幅に増大している。よって、例えば、記憶された第２波形データの時間的に最後のデータがある時点を検索開始時点として設定した場合では、大量の波形データから第２所定状態に達した第２時点を見つけなければならなくなる。こうした場合には、次の方法によって、比較的高速な処理が可能になる。同様にして第１時点を求めた後、第１時点から所定時間後の検索開始時点から逆時間方向に第２波形データの測定項目の移動平均値を求め、その変化時点を求める。移動平均値は、例えば、各時点における測定項目の値の所定周期分の平均値である。移動平均値に変化があれば、第２波形データの測定項目の値に変化があったと推定されるので、移動平均値の変化時点前後の所定範囲内に関し、第２波形データを補間するなどして、第２波形データの測定項目の値が第２所定状態に達した第２時点をより詳細に求めるようにしても良い。
【００１５】
安定状態だけでなく、過渡状態についても振幅、周期又は周波数等の測定項目の値を効果的に測定するため、第２波形データの振幅の値に応じたしきい値及びノイズ・ガード・バンドを用いることによって、第２波形データの周期又は周波数を求めるようにしても良い。
【００１６】
本発明は、別の観点から見ると信号状態検出装置である。記憶手段は、第１及び第２被測定信号の第１及び第２波形データをそれぞれ記憶手段に記憶する。そして、第１波形データの測定項目の値を求めることにより、第１被測定信号が第１所定信号状態に達した第１時点を求める手段と、第１時点から所定時間後の検索開始時点から逆時間方向に第２波形データの測定項目の値を求める手段と、第２波形データの測定項目の値が第２所定状態に達した第２時点を求める手段とを具えている。これは汎用の波形記憶装置を用いて実現できる。
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態に基いて説明するが、当業者であれば、本発明の要旨から離れることなく種々の変更が可能であろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、オシロスコープの如き汎用の波形記憶装置にアプリケーション・ソフトをインストールすることで実現できる。また、波形記憶装置とパソコンを組み合わせ、波形記憶装置で取り込んだ波形データをパソコンで処理することでも実現できる。そこで、以下では、こうしたハードウェアにおける処理を前提に説明する。
【００１９】
図３は、本発明による信号状態検出方法の流れを示すフローチャートである。ここでは、波形記憶装置の第１及び第２チャンネルで電源信号及び被測定デバイス（ＤＵＴ）の信号を受け、第１及び第２波形データを夫々生成し、これら波形データがアクイジション・メモリ８２に記憶されるとする例に基いて説明する。
【００２０】
図２を参照すると、最初にユーザが検索開始時点を設定する（ステップ１２）。この検索開始時点は、電源がオンになった時点（以下、第１時点と呼ぶ）から所定時間後の時点として設定されるもので、ユーザが例えばＤＵＴの仕様にある起動時間を参考にして設定すれば良い。もしＤＵＴ仕様のような目安になるものがなければ、波形記憶装置に記憶された第２波形データの時間的に最後のデータが存在する時点を検索開始時点として設定しても良い。続いて、各種の測定条件を設定する（ステップ１４）。この測定条件では、トリガ条件など従来からの設定に加えて、電源がオン（始動）したとみなす状態（第１所定状態）を、例えば、規定電圧の８０％になった時点する設定を行ったり、後述するＤＵＴの信号が安定状態（第２所定状態）になったとみなすための各測定項目（位相、周期、周波数、振幅等）の値を設定する。
【００２１】
次に、測定モードをオンにする（ステップ１６）と、波形記憶装置は、第１及び第２チャンネルの入力信号から第１及び第２波形データを夫々取得する（ステップ１８）。波形記憶装置は、第１チャンネルの電源の波形を表す第１波形データを補間し、規定電圧の８０％に設定されたしきい値と交差する時点（第１時点）を測定する（ステップ２０）。
【００２２】
続いて、波形記憶装置は、第１時点から所定時間後の検索開始時点から時間的に逆の方向（逆時間方向）に、ＤＵＴの信号を表す第２波形データ（ＤＵＴ波形データ）の各測定項目の値を測定する（ステップ２２）。図２を参照すれば、矢印５５で示す検索開始時点から、右方向に第２波形データの各測定項目の値を測定する（ステップ２２）。なお、測定項目の１つである周期は、例えば、第２波形データのピーク・ピークの値を所定期間平均した値の５０％となる値をしきい値とし、このしきい値と第２波形データを補間したデータと交差する点を検出することで測定できる。また、位相は、例えば、第１時点を基準にして、仕様で定められた周期から求めても良い。
【００２３】
次に、第２波形データの各測定項目の値を逆時間方向に測定することで、破線５４で示すような振幅や周期の値に大きな変化がある時点（変化時点）があるか否かを検出する（ステップ２４）。この変化時点は、例えば、振幅や周期等の測定項目の値が５０％以上など設定値以上に変化した時点として検出される。
【００２４】
もしステップ２４で変化時点が、設定した時間長分の第２波形データを測定しても検出されない場合（Ｎｏの場合）は、検索開始時点が変化時点よりも前の時点に設定されている可能性がある。そこで、ステップ２６に進み、検索開始時点から順時間方向に第２波形データの各測定項目の値を測定し、大きな変化時点があるか否か検出する（ステップ２８）。もしここでも変化時点が検出されない場合（Ｎｏの場合）は、根本的な設定に不具合があると思われるので、測定モードをオフ（ステップ３０）して、各種設定を再度行うステップに戻る。
【００２５】
大きな変化時点が検出されると、そこから順時間方向に第２波形データの各測定項目の値を測定し、測定項目別に設定条件を満たすデータ部分を検出する（ステップ３２）。測定は、第２波形データを補間することで行われる。なお、測定項目別の設定条件とは、例えば、各測定項目の値が所定値になるか、又はその所定値が複数回連続して現れるものである。このとき、それら所定値には、例えば＋／−１０％のような許容範囲を設定すると良い。
【００２６】
次に、周期、振幅等の複数の測定項目別所定条件のＡＮＤ又はＯＲ条件を満たす状態（第２所定状態）に達した時点（第２時点）を求める。これは、ＤＵＴが安定した状態に達した時点とみなせる条件としてユーザがステップ１４で設定したもので、この第２時点をＤＵＴの始動時点とする。波形記憶装置は、このＤＵＴ始動時点（第２時点）から電源始動時点（第１時点）を引き算して差分を求め、ＤＵＴ起動時間を算出する（ステップ３６）。ＤＵＴ起動時間は、表示装置８８で数値として表示される（ステップ３８）。
【００２７】
測定された測定項目の値は、詳細に分析できるようグラフ形式で表示しても良い（ステップ４０）。図４は、横軸を時間、縦軸を電圧値として、第２波形データ（ＤＵＴ波形データ）から得られた最大電圧値（ＭＡＸ）及び最小電圧値（ＭＩＮ）の時間に対する変化を示すグラフ６２及び６４を示す。ここで注目すべき点は、ステップ２４又は２８で検出された変化時点（矢印６１で示す）を境にして、縦軸のスケールが異なることである。これによって、変化時点以降にあるであろうＤＵＴの安定状態（第２所定状態）の分析が容易となる。なお、ここでは、電圧値の最大値及び最小値の例を示したが、位相、周期、周波数等の各測定項目についても同様なグラフで表示しても良い。
【００２８】
上述の図３の例では、検索開始時点５５から破線５４に示す変化時点を見つけた後、第２所定状態の部分を見つけたが、変化時点まで逆時間方向に測定項目の値を測定する過程で第２所定状態の部分を検出できる場合もある。その場合には、ステップ２２から直接ステップ３４に進むようにしても良い。
【００２９】
図５は、本発明の他の実施形態による流れのフローチャートである。上述では、もしＤＵＴ仕様のような目安になるものがない場合、波形記憶装置に記憶された第２波形データの時間的に最後のデータがある時点を検索開始時点として設定しても良いとしたが、波形記憶装置の記憶容量が大きい場合、第２時点検出までの時間が長くなる恐れがある。図５に示す方法は、こうした検索すべき波形データ量が多い場合に適したものである。なお、図３の実施形態と異なるステップの符号には特にＢを付加する一方、対応するステップには同じ符号を付している。以下では、図３と異なるステップについて、特に詳細に説明する。
【００３０】
ステップ２２Ｂでは、第２波形データを検索開始時点から逆時間方向に測定項目の移動平均値を算出する。移動平均値とは、各時点において、その時点を含む所定周期（所定期間）分の各測定項目の平均値である。この所定期間を何周期分とするかは、ユーザが任意に設定すれば良い。図６は、周期グラフ１００、最大電圧値グラフ１０４、最小電圧値グラフ１０８の夫々に対応する周期移動平均値グラフ１０２、最大電圧移動平均値グラフ１０６、最小電圧移動平均値グラフ１１０の例を示す。移動平均値を用いることで、各測定項目の変化の大きな傾向が把握できる。
【００３１】
ステップ２４Ｂでは、移動平均値の変化時点を検出した場合、ステップ３１Ｂに進む。ステップ２６Ｂ及び２８Ｂは、第２波形データの代わりに移動平均値を用いる点を除けば、図３におけるステップ２６及び２８と同様の処理である。ステップ３１Ｂでは、移動平均値の変化時点前後の所定期間内の第２波形データを補間する。補間を行うのが、所定期間内だけで良いので、処理を高速に行える。また、この所定期間は、例えば、移動平均値の変化時点を中心とする１０周期分などのようにユーザが設定できる。そして、ステップ３２Ｂにおいて、所定期間内で第２波形データの各測定項目が所定条件を満たすデータ部分を検出する。以下の処理は、図３の場合と同様である。
【００３２】
このように、図５に示す処理では、波形データが大量な場合でも、移動平均値を用いて各測定項目の変化の大きな傾向を把握し、過渡状態から安定状態に遷移する時点を含む部分を効率よく検出できる。そして、その部分のみについて、各測定項目の値を詳細に測定するので、高速な処理が可能となる。
【００３３】
図７は、ノイズ・ガード・バンドを説明するための波形データとしきい値の部分の拡大図である。波形データには、細かいノイズが重畳されていることが多く、図７の例では、しきい値との交差時点がＰ１、Ｐ２及びＰ３の３つ生じてしまう恐れがある。これを防止するため、例えば、ノイズ・ガード・バンドを設け、この範囲内では複数の交差時点が生じても、１つの交差時点を確定させると良い。例えば、時間的に最初に生じる交差時点Ｐ１を使用する。別の方法としては、波形がノイズ・ガード・バンドの上限及び下限と交差する点Ｐ４及びＰ５を直線で結び、この直線としきい値との交差時点Ｐ６を使用しても良い。ノイズ・ガード・バンドの幅は、任意変更可能であるが、例えば、振幅の５％である。図３及び図５に示した例において、安定状態だけでなく、過渡状態についても振幅、周期又は周波数等の測定項目の値を効果的に測定するため、第２波形データの振幅の値に応じてダイナミックにしきい値及びノイズ・ガード・バンドを変更し、第２波形データの周期又は周波数を求めるようにしても良い。
【００３４】
以上のように、本発明によれば、被測定信号が不安定な過渡状態を含む場合でも、効果的に所望の信号状態にある部分を検出できる。よって、上述の例に示したように、１つの応用としては、電源投入から被測定デバイスが安定した状態になるまでの起動時間の測定に適している。その他にも、被測定デバイスが信号発生装置である場合に、周波数切換え命令信号と出力信号の波形データを記憶して、周波数切換え命令が出されてから、出力信号がある周波数から過渡状態を経て次の周波数が切り換わるまでの時間を測定する場合などにも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】波形記憶装置の機能ブロック図である。
【図２】波形記憶装置によって取得した電源とＤＵＴの信号波形である。
【図３】本発明による信号状態検出方法の流れを示すフローチャートである。
【図４】横軸を時間、縦軸を電圧値として、第２波形データの最大電圧値及び最小電圧値の時間に対する変化を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態による流れのフローチャートである。
【図６】各測定項目のグラフと、夫々に対応する移動平均値グラフの例を示す図である。
【図７】ノイズ・ガード・バンド説明のための波形データとしきい値の部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
７０      第１チャンネル入力増幅回路
７２      第２チャンネル入力増幅回路
７４      トリガ回路
７６      記録制御回路
７８      第１チャンネル・アナログ・デジタル変換回路
８０      第２チャンネル・アナログ・デジタル変換回路
８２      アクイジション・メモリ
８６      表示メモリ
８８      表示装置
【図１】
0005725690.tif 000002
【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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