(57)【要約】【課題】  アナログユニット内のクロック信号についてユニット間で生じるスキューを低減させることができる波形収集装置を提供する。【解決手段】  各アナログユニット２が、デジタル波形データ２３の生成手段と、デジタル波形データ２３をデータ取り込みユニット３へ出力する出力アイソレータと、データ取り込みユニット３からクロック信号２１が入力される入力アイソレータからなり、デジタル波形データ２３の生成手段が、入力アイソレータからのクロック信号２１に同期させたデジタル波形データ２３を生成し、ユニット間スキュー調整時には、当該クロック信号２１に同期させたタイミング信号を生成する。データ取り込みユニット３が、各アナログユニット２からデジタル波形データ２３を取り込む際、上記タイミング信号に基づいて検出したユニット間のスキューに基づいてクロック信号２１に対するアナログユニット２ごとの移相量を調整する。【選択図】  図４
2008022425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるアナログ信号がそれぞれ入力され、入力されたアナログ信号をサンプリングしてデジタル波形データを出力する２以上のアナログユニットと、
クロック信号を上記各アナログユニットに対して出力し、上記各アナログユニットからの上記デジタル波形データを上記アナログユニットごとに取り込んでメモリ内に格納するデータ取り込みユニットとを有し、
上記各アナログユニットが、上記データ取り込みユニットにより出力されたクロック信号に同期させて上記デジタル波形データを生成する波形データ生成手段と、当該デジタル波形データを上記データ取り込みユニットに対して出力する出力アイソレータと、上記データ取り込みユニットから上記クロック信号が入力される入力アイソレータとからなる波形収集装置において、
上記クロック信号の位相を上記アナログユニットごとに調整するクロック位相調整手段を備え、
上記波形データ生成手段が、上記アナログユニット間のスキュー調整時には、上記入力アイソレータからの上記クロック信号に同期させたタイミング信号を生成し、
上記データ取り込みユニットが、上記出力アイソレータからの上記タイミング信号に基づいて、上記アナログユニット間のスキューを検出するユニット間スキュー検出手段と、
上記ユニット間スキュー検出手段による検出結果に基づいて、上記クロック位相調整手段によるアナログユニットごとの位相の調整量を決定する移相量決定手段とからなることを特徴とする波形収集装置。
【請求項２】
上記データ取り込みユニットが、上記クロック信号を生成するクロック生成手段と、上記クロック生成手段により生成されたクロック信号の位相をアナログユニットごとに調整する上記クロック位相調整手段とを有し、
上記各アナログユニットの入力アイソレータには、上記クロック位相調整手段による位相調整後のクロック信号が入力されることを特徴とする請求項１に記載の波形収集装置。
【請求項３】
上記波形データ生成手段が、上記アナログ信号をサンプリングして２以上のビットからなるサンプリングデータを生成するサンプリングデータ生成手段と、上記サンプリングデータにおける一部のビットデータを切り替え出力するマルチプレクサと、上記マルチプレクサの出力を上記入力アイソレータからの上記クロック信号に同期させて上記デジタル波形データを生成する同期化手段とからなり、
上記ユニット間スキュー検出手段は、上記同期化手段がデータストローブ信号として出力する上記タイミング信号に基づいて、上記アナログユニット間のスキューを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の波形収集装置。
【請求項４】
上記波形データ生成手段が、少なくとも２つのビットからなる上記デジタル波形データを生成し、上記両ビット間のスキュー調整時には、上記入力アイソレータからの上記クロック信号に同期させたスキュー調整信号を上記デジタル波形データに代えて生成し、
上記データ取り込みユニットが、上記出力アイソレータにより出力される上記スキュー調整信号に基づいて、上記両ビット間のスキューを検出するビット間スキュー検出手段と、
上記ビット間スキュー検出手段による検出結果に基づいて、上記デジタル波形データの取り込みタイミングをビットごとに調整する取り込みタイミング調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の波形収集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形収集装置に係り、さらに詳しくは、異なるアナログ信号がそれぞれ入力され、入力されたアナログ信号をサンプリングしてデジタル波形データを出力する複数のアナログユニットからデジタル波形データを取り込んでメモリ内に格納する波形収集装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路内を伝わる電気信号をサンプリングして得られるデジタル波形データを収集する装置として、波形収集装置が知られている。この波形収集装置は、入力された電気信号（アナログ信号）を所定のサンプリングレートでサンプリングし、電圧レベルなどの時間的変化を示すデジタル波形データを生成して蓄積させるデジタル処理装置である。この様な波形収集装置には、複数の入力端子に入力されたアナログ信号を同時に処理することができるようになっているものも少なくない。
【０００３】
上述した多チャンネルの波形収集装置では、チャンネル間の絶縁性を保持するという観点から、チャンネルごとに絶縁されたユニット（ここでは、アナログユニットと呼ぶことにする）が設けられる。各アナログユニットにおいて生成されるデジタル波形データは、データ取り込みユニットにおいてチャンネルごとに、すなわち、アナログユニットごとに取り込まれる。各アナログユニットは、通常、入力されたアナログ信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するＡ／Ｄコンバータと、データ取り込みユニットからクロック信号が入力される入力アイソレータと、入力アイソレータからのクロック信号にＡ／Ｄコンバータからのサンプリングデータを同期させてデジタル波形データを生成するフリップフロップ回路と、生成されたデジタル波形データをデータ取り込みユニットに対して出力する出力アイソレータからなる。つまり、データ取り込みユニットにおいて生成されたクロック信号を各アナログユニットに共通に供給してアナログユニット間で同期させることにより、チャンネルごとに取り込まれるデジタル波形データの同時性を保持しようとしている。
【０００４】
しかし、この様な従来の波形収集装置では、入力アイソレータの個体差や経年変化により、入力アイソレータを通過したクロック信号の位相にアナログユニット間、すなわち、チャンネル間のずれ（スキューという）が生じるという問題があった。特に、アナログユニット内において使用されるクロック信号について、ユニット間で生じるスキューが大きくなると、デジタル波形データの同時性をチャンネル間で保証することが困難となるので、多チャンネル波形収集装置におけるクロックレートの高速化を妨げる原因となっていた。なお、特許文献１には、送信側から受信側にパラレル伝送されるデジタルデータについて、ビット間の位相差を低減させる技術が記載されている。この特許文献１に記載の伝送方法は、デジタルデータについて受信側でビットごとの変化点を検出してビット間の位相差を低減するものであり、クロック信号の位相に生じるアナログユニット間のスキューを調整するものではない。
【特許文献１】特開２００１−４４９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した通り、従来の波形収集装置では、入力アイソレータの個体差や経年変化により、入力アイソレータにより出力されるクロック信号の位相にアナログユニット間のスキューが生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、各アナログユニットの入力アイソレータを通過したクロック信号についてアナログユニット間でスキューが生じる場合であっても、当該アナログユニット間のスキューを抑制することができる波形収集装置を提供することを目的とする。特に、アナログユニットごとに取り込まれるデジタル波形データの同時性を保持しつつクロックレートの高速化を達成することができる波形収集装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、使用するアイソレータの数を増大させることなく、ユニット間スキューを自動調整することができる波形収集装置を提供することにある。また、アナログユニット及びデータ取り込みユニット間のデータ伝送においてバス幅を小さくすることができる波形収集装置を提供することにある。さらに、少なくとも２ビットからなるデジタル波形データについて両ビット間にスキューが生じた場合であっても、ビットデータを正しく取り込ませることができる波形収集装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明による波形収集装置は、異なるアナログ信号がそれぞれ入力され、入力されたアナログ信号をサンプリングしてデジタル波形データを出力する２以上のアナログユニットと、クロック信号を上記各アナログユニットに対して出力し、上記各アナログユニットからの上記デジタル波形データを上記アナログユニットごとに取り込んでメモリ内に格納するデータ取り込みユニットとを有し、上記各アナログユニットが、上記データ取り込みユニットにより出力されたクロック信号に同期させて上記デジタル波形データを生成する波形データ生成手段と、当該デジタル波形データを上記データ取り込みユニットに対して出力する出力アイソレータと、上記データ取り込みユニットから上記クロック信号が入力される入力アイソレータとからなる波形収集装置であって、上記クロック信号の位相を上記アナログユニットごとに調整するクロック位相調整手段を備え、上記波形データ生成手段が、上記アナログユニット間のスキュー調整時には、上記入力アイソレータからの上記クロック信号に同期させたタイミング信号を生成し、上記データ取り込みユニットが、上記出力アイソレータからの上記タイミング信号に基づいて、上記アナログユニット間のスキューを検出するユニット間スキュー検出手段と、上記ユニット間スキュー検出手段による検出結果に基づいて、上記クロック位相調整手段によるアナログユニットごとの位相の調整量を決定する移相量決定手段とからなるように構成される。
【０００９】
この波形収集装置では、各アナログユニットの出力アイソレータからのタイミング信号に基づいてアナログユニット間のスキューが検出され、このユニット間スキューの検出結果に基づいてクロック信号に対するアナログユニットごとの位相の調整量が決定され、上記クロック位相調整手段によってアナログユニットごとにクロック信号の位相を調整している。従って、各アナログユニットの入力アイソレータを通過したクロック信号にアナログユニット間でスキューが生じる場合であっても、当該ユニット間スキューを抑制することができる。ここで、上記クロック位相調整手段は、アナログユニットの入力アイソレータに入力前のクロック信号の位相を調整し、或いは、当該入力アイソレータを通過した後のクロック信号の位相を調整するものとする。
【００１０】
第２の本発明による波形収集装置は、上記構成に加え、上記データ取り込みユニットが、上記クロック信号を生成するクロック生成手段と、上記クロック生成手段により生成されたクロック信号の位相をアナログユニットごとに調整する上記クロック位相調整手段とを有し、上記各アナログユニットの入力アイソレータには、上記クロック位相調整手段による位相調整後のクロック信号が入力されるように構成される。この様な構成によれば、クロック生成手段、クロック信号に対する位相の調整手段、ユニット間スキューの検出手段及び位相調整量の決定手段が共にデータ取り込みユニット内に設けられ、これらの手段間の信号伝達にアイソレータを介在させなくても良いので、使用するアイソレータの数を増大させることなく、ユニット間スキューを自動調整することができる。
【００１１】
第３の本発明による波形収集装置は、上記構成に加え、上記波形データ生成手段が、上記アナログ信号をサンプリングして２以上のビットからなるサンプリングデータを生成するサンプリングデータ生成手段と、上記サンプリングデータにおける一部のビットデータを切り替え出力するマルチプレクサと、上記マルチプレクサの出力を上記入力アイソレータからの上記クロック信号に同期させて上記デジタル波形データを生成する同期化手段とからなり、上記ユニット間スキュー検出手段が、上記同期化手段がデータストローブ信号として出力する上記タイミング信号に基づいて、上記アナログユニット間のスキューを検出するように構成される。この様な構成によれば、複数のビットからなるサンプリングデータがマルチプレクサにより重畳されるので、アナログユニット及びデータ取り込みユニット間のデータ伝送においてバス幅を小さくすることができる。
【００１２】
第４の本発明による波形収集装置は、上記構成に加え、上記波形データ生成手段が、少なくとも２つのビットからなる上記デジタル波形データを生成し、上記両ビット間のスキュー調整時には、上記入力アイソレータからの上記クロック信号に同期させたスキュー調整信号を上記デジタル波形データに代えて生成し、上記データ取り込みユニットが、上記出力アイソレータにより出力される上記スキュー調整信号に基づいて、上記両ビット間のスキューを検出するビット間スキュー検出手段と、上記ビット間スキュー検出手段による検出結果に基づいて、上記デジタル波形データの取り込みタイミングをビットごとに調整する取り込みタイミング調整手段とを備えて構成される。この様な構成によれば、少なくとも２つのビットからなるデジタル波形データについて両ビット間のスキューが検出され、このビット間スキューの検出結果に基づいてデジタル波形データの取り込みタイミングがビットごとに調整されるので、両ビット間にスキューが生じた場合であっても、ビットデータを正しく取り込ませることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による波形収集装置によれば、ユニット間スキューの検出結果に基づいてアナログユニットごとにクロック信号の位相が調整されるので、各アナログユニットの入力アイソレータを通過したクロック信号にアナログユニット間でスキューが生じる場合であっても、当該ユニット間スキューを抑制することができる。従って、アナログユニットごとに取り込まれるデジタル波形データの同時性を保持しつつクロックレートの高速化を達成することができる。
【００１４】
また、クロック信号の生成手段、クロック信号に対する位相の調整手段、ユニット間スキューの検出手段及び位相調整量の決定手段が共にデータ取り込みユニット内に設けられ、これらの手段間の信号伝達にアイソレータを介在させなくても良いので、使用するアイソレータの数を増大させることなく、ユニット間スキューを自動調整することができる。また、複数のビットからなるサンプリングデータがマルチプレクサにおいて重畳されるので、アナログユニット及びデータ取り込みユニット間のデータ伝送においてバス幅を小さくすることができる。さらに、少なくとも２つのビットからなるデジタル波形データについて両ビット間のスキューが検出され、このビット間スキューの検出結果に基づいてデジタル波形データの取り込みタイミングがビットごとに調整されるので、両ビット間にスキューが生じた場合であっても、ビットデータを正しく取り込ませることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による波形収集装置の概略構成の一例を示したブロック図であり、波形収集装置の一例としてのデジタルオシロスコープ１内の機能構成が示されている。デジタルオシロスコープ１は、回路内を伝わる電気信号（アナログ信号）をサンプリングして得られるデジタル波形データをチャンネルごとに取り込んでメモリ内に格納するデジタル処理装置である。ここでは、複数のチャンネルについて同時に取り込んだデジタル波形データをディスプレイ６上に時間軸上の位置を合わせ込んで表示することができるものとする。
【００１６】
このデジタルオシロスコープ１は、複数のアナログユニット２と、データ取り込みユニット３により構成される。アナログユニット２には、異なるアナログ信号がそれぞれ入力され、入力されたアナログ信号をサンプリングしてデジタル波形データ２３が出力される。
【００１７】
データ取り込みユニット３は、クロック信号２１を各アナログユニット２に対して出力し、各アナログユニット２からのデジタル波形データ２３をアナログユニット２ごとに取り込んでメモリ内に格納するデジタル処理ユニットである。
【００１８】
各アナログユニット２は、コネクタ１１、増幅器１２、波形データ生成部１３、入力アイソレータ１４，１６、出力アイソレータ１５及びモード切替部１７からなる。コネクタ１１は、プローブ（探針）を着脱可能に接続するための入力端子であり、プローブの接続時には、プローブが検出した電気信号（アナログ信号）が入力される。増幅器１２は、コネクタ１１に入力されたアナログ信号を電力増幅して波形データ生成部１３へ出力するための回路素子である。
【００１９】
入力アイソレータ１４，１６及び出力アイソレータ１５の各アイソレータは、信号線ごとに設けられる方向性結合器であり、絶縁素子と呼ぶこともある。具体的には、磁気カプラーやフォトカプラーがアイソレータとして用いられる。磁気カプラーは、電流の変化によって磁界が変化する物理現象を利用して、電気信号を一方向に伝達する回路素子であり、例えば、１次コイル及び２次コイルからなるトランス（変圧器）を使用することができる。フォトカプラーは、電気信号を光の強度変化に変換して伝達する回路素子であり、投光素子及び受光素子からなる。
【００２０】
入力アイソレータ１４は、データ取り込みユニット３からクロック信号２１が入力されるアイソレータであり、入力されたクロック信号２１を波形データ生成部１３へ出力する動作を行っている。クロック信号２１は、各アナログユニット２において生成されるデジタル波形データ２３をアナログユニット間で同期させるためのタイミング信号である。
【００２１】
出力アイソレータ１５は、波形データ生成部１３において生成されるデータストローブ信号２２及びデジタル波形データ２３をデータ取り込みユニット３に対して出力する動作を行っている。入力アイソレータ１６は、データ取り込みユニット３において生成されるモード切替要求２４が入力されるアイソレータであり、入力されたモード切替要求２４をモード切替部１７へ出力する動作を行っている。モード切替要求２４は、波形データ生成部１３の動作モードを切り替えるための制御信号である。
【００２２】
モード切替部１７は、波形データ生成部１３に対して動作モードを切り替える制御を行っている。ここでは、動作モードがモード切替要求２４に基づいて通常モード及びスキュー調整モードのいずれかに切り替えられるものとする。通常モードは、コネクタ１１に入力された電気信号をサンプリングして得られるサンプリングデータに基づいてデジタル波形データ２３を出力する動作モードである。スキュー調整モードは、上記サンプリングデータに代えて生成したスキュー調整信号に基づいてデジタル波形データ２３を出力する動作モードである。
【００２３】
波形データ生成部１３は、入力アイソレータ１４からのクロック信号２１に基づいて増幅器１２からのアナログ信号をサンプリングし、デジタル波形データ２３を生成するとともに、データストローブ信号２２を生成する動作を行っている。通常モードでは、サンプリングして得られるサンプリングデータ及びデータストローブ信号を上記クロック信号２１に同期させて出力される。スキュー調整モードでは、スキュー調整信号及びデータストローブ信号を上記クロック信号２１に同期させて出力される。
【００２４】
ここでは、デジタル波形データ２３が、複数のビットからなり、各ビットデータが波形データ生成部１３からデータ取り込みユニット２にパラレル伝送されるものとする。データストローブ信号２２は、データ取り込みユニット３がアナログユニット２から伝送されたデジタル波形データ２３の取り込みに使用するタイミング信号である。スキュー調整信号は、入力アイソレータ１４を通過したクロック信号２１に同期させたタイミング信号であり、ここでは、信号レベルがハイ（high）レベル及びロー（low）レベルのいずれかに交互に切り替えられる信号がスキュー調整信号として出力されるものとする。
【００２５】
この例では、この様なアナログユニット２が「チャンネル１」から「チャンネル８」まで８個（８チャンネル分）設けられており、最大８つの異なる入力信号を同時に処理することができる。
【００２６】
データ取り込みユニット３では、各アナログユニット２から伝送されたデジタル波形データ２３がアナログユニットごとに、すなわち、チャンネルごとに取り込まれる。このデジタル波形データ２３の取り込みは、アナログユニット２から当該デジタル波形データ２３とともに伝送されるデータストローブ信号２２に基づいて行われる。
【００２７】
図２は、図１のデジタルオシロスコープ１における波形データ生成部１３の構成例を示したブロック図である。この波形データ生成部１３は、分周回路３１、デジタルデータ生成部３２、マルチプレクサ３３及び同期化回路３４からなる。分周回路３１は、入力アイソレータ１４からのクロック信号２１を分周して分周クロック２５を生成する回路である。この分周回路３１は、例えば、フリップフロップ回路により構成される。
【００２８】
デジタルデータ生成部３２は、Ａ／Ｄコンバータ３２ａ及びスキュー調整信号生成部３２ｂからなり、モード切替部１７からの指示に基づいて、動作モードを通常モード及びスキュー調整モードのいずれかに切り替えてデジタルデータを生成する動作を行っている。
【００２９】
Ａ／Ｄコンバータ３２ａは、分周クロック２５に基づいて、増幅器１２から入力されたアナログ信号をサンプリングし、分周クロック２５の１周期ごとにビットデータが切り替わるサンプリングデータを生成する動作を行っている。スキュー調整信号生成部３２ｂは、スキュー調整モード時に、スキュー調整信号を生成する動作を行っている。つまり、通常モードでは、サンプリングデータがデジタルデータとして出力され、スキュー調整モードでは、スキュー調整信号がデジタルデータとして出力される。
【００３０】
マルチプレクサ３３は、デジタルデータ生成部３２からのデジタルデータを時分割多重化により重畳し、ビット数を減少させたデジタル波形データ２３を生成するとともに、データストローブ信号２２を生成する動作を行っている。具体的には、分周クロック２５に基づいて、デジタルデータにおける一部のビットデータが切り替え出力される。データストローブ信号２２は、分周クロック２５に同期して信号レベルがハイレベル及びローレベルのいずれかに交互に切り替えられる信号として生成される。
【００３１】
同期化回路３４は、マルチプレクサ３３の出力を入力アイソレータ１４からのクロック信号２１に同期させる動作を行っており、上記クロック信号２１にともに同期したデータストローブ信号２２及びデジタル波形データ２３が出力アイソレータ１５へ出力される。この同期化回路３４は、例えば、フリップフロップ回路により構成される。
【００３２】
ここでは、クロック信号２１として、周波数が４０ＭＨｚ（メガヘルツ）の信号が分周回路３１に入力され、当該分周回路３１において周波数が１／２に分周された分周クロック２５（周波数２０ＭＨｚ）が生成されるものとする。Ａ／Ｄコンバータ３２ａにおけるアナログ信号のサンプリングタイミングは、この分周クロック２５により規定されるものとする。また、Ａ／Ｄコンバータ３２ａは、１４ビットのサンプリングデータを生成し、マルチプレクサ３３により７ビットのデジタルデータに変換されるものとする。例えば、分周クロック２５の１周期の間に、奇数ビットのビットデータと、偶数ビットのビットデータを順に出力し、これを奇数ビット及び偶数ビット間で交互に繰り返すことでビットデータが重畳される。
【００３３】
図３は、図１のデジタルオシロスコープ１の要部における構成例を示したブロック図であり、データ取り込みユニット３が示されている。このデータ取り込みユニット３は、制御ブロック４１、チャンネルブロック４２、ストレージメモリ４３、表示制御部４４及びディスプレイ４５からなる。
【００３４】
チャンネルブロック４２は、チャンネルごとに設けられる機能ブロックであり、各チャンネルブロック４２には、それぞれアナログユニット２からデータストローブ信号２２及びデジタル波形データ２３が入力される。各チャンネルブロック４２では、データストローブ信号２２に基づくデジタル波形データ２３の取り込みが行われる。
【００３５】
制御ブロック４１は、クロック信号２１を各チャンネルブロック４２に対して出力し、各チャンネルブロック４２が取り込んだデジタル波形データをストレージメモリ４に書き込む動作が行われる機能ブロックである。
【００３６】
表示制御部４４では、ストレージメモリ４３内に格納されているデジタル波形データを読み出して、ディスプレイ４５上に信号波形を表示させる動作が行われる。
【００３７】
図４は、図３のデータ取り込みユニット３におけるチャンネルブロック４２及び制御ブロック４１内の構成例を示したブロック図である。各チャンネルブロック４２は、クロック位相調整部５１、取り込みタイミング調整部５２、シフトレジスタ５３、セレクタ５４及びモード切替要求生成部５５からなる。
【００３８】
制御ブロック４１は、クロック生成部６１、メモリコントローラ６２、ユニット間スキュー検出部６３及び移相量決定部６４からなる。
【００３９】
クロック生成部６１は、クロック信号を生成し、各チャンネルブロック４２のクロック位相調整部５１へ出力する動作を行っている。クロック位相調整部５１は、クロック生成部６１からのクロック信号について、位相を所定量だけ進め、或いは、遅らせる位相の調整処理を行っている。このクロック位相調整部５１による位相調整後のクロック信号２１は、アナログユニット２の入力アイソレータ１４に対して出力される。
【００４０】
取り込みタイミング調整部５２は、出力アイソレータ１５から入力されるデータストローブ信号２２に基づいて、シフトレジスタ５３に対してデータの取り込みタイミングを指示する動作を行っている。シフトレジスタ５３は、取り込みタイミング調整部５２の指示に基づいて出力アイソレータ１５からのデジタル波形データ２３を取り込み、セレクタ５４へ出力する動作を行っている。
【００４１】
このシフトレジスタ５３では、複数のビットデータにより構成されるデジタル波形データについて、全ビットデータが同時に取り込まれる。この例では、デジタル波形データ２３が、上位ビットデータ２３ａ及び下位ビットデータ２３ｂに区分して伝送されている。
【００４２】
セレクタ５４は、シフトレジスタ５３から入力されたデジタル波形データをビットごとに順次にメモリコントローラ６２へ出力する動作を行っている。
【００４３】
メモリコントローラ６２は、各チャンネルブロック４２が取り込んだデジタル波形データをストレージメモリ４３に書き込む動作を行っている。
【００４４】
ユニット間スキュー検出部６３は、各アナログユニット２の出力アイソレータ１５により出力されるデータストローブ信号２２に基づいて、アナログユニット２間のスキューを検出する動作を行っている。ここでは、チャンネルごとのデータストローブ信号２２及びデジタル波形データ２３に基づいて、チャンネル間、すなわち、アナログユニット２間のスキュー検出が行われる。
【００４５】
移相量決定部６４は、ユニット間スキュー検出部６３による検出結果に基づいて、アナログユニット２ごとの位相の調整量、すなわち、移相量を決定し、各チャンネルブロック４２のクロック位相調整部５１に対して指示する動作を行っている。ここでは、移相量決定部６４が、各チャンネルブロック４２のモード切替要求生成部５５に対し、モード切替要求２４の生成を指示するものとする。
【００４６】
モード切替要求生成部５５は、移相量決定部６４からの指示に基づいてモード切替要求２４を生成し、入力アイソレータ１６へ出力する動作を行っている。例えば、デジタルオシロスコープ１における電源投入時に、モード切替要求２４が出力され、スキュー調整モードに切り替えられる。そして、アナログユニット２間のスキューが検出され、検出結果に応じて各チャンネルの移相量が変更される。これにより、各アナログユニット２の入力アイソレータ１４を通過したクロック信号２１について、アナログユニット２間でスキューが生じた場合であっても、当該ユニット間スキューを自動的に低減させることができる。
【００４７】
この様なユニット間スキューを自動調整する処理が終了すると、移相量決定部６４は、再度、モード切替要求生成部５５に対して指示し、モード切替要求生成部５５が出力するモード切替要求２４により、動作モードが通常モードに切り替えられる。
【００４８】
図５は、図２の波形データ生成部１３における動作の一例を示したタイミングチャートであり、通常モード時の動作例が示されている。入力アイソレータ１４から出力されるクロック信号２１（ＣＬＫ４０ＭＨｚ）は、分周回路３１により周波数が１／２に分周され、分周クロック２５（ＣＬＫ２０ＭＨｚ）となる。Ａ／Ｄコンバータ３２ａは、分周クロック２５の立ち上がりエッジでアナログ信号をサンプリングし、サンプリングデータを生成する。このサンプリングデータの伝送速度は、２０Ｍｂｐｓとなっている。
【００４９】
マルチプレクサ３３は、分周クロック２５に基づいて、上記サンプリングデータを重畳させてデジタル波形データ２３（ＭＰＸデータ１）及びデータストローブ信号２２（ＤＱＳ１）を生成する。このデジタル波形データ２３は、データストローブ信号２２の立ち上がりエッジと、立ち下がりエッジの両エッジでデータが切り替わる信号となっており、伝送速度は、４０Ｍｂｐｓとなっている。
【００５０】
同期化回路３４は、入力アイソレータ１４から出力されるクロック信号２１の立ち上がりエッジに「ＭＰＸデータ１」及び「ＤＱＳ１」を同期させてそれぞれ「ＭＰＸデータ２」及び「ＤＱＳ２」を生成する。この様なデータストローブ信号２２（ＤＱＳ２）を用いてデジタル波形データ（ＭＰＸデータ２）を取り込ませることにより、クロック信号及びデータ信号間のスキューを低減することができる。信号間のスキューを小さくすることで、クロックレートを高速化することができる。
【００５１】
図６は、図４のチャンネルブロック４２における動作の一例を示した図であり、スキュー調整モード時におけるデータストローブ信号（ＤＱＳ）及びデジタル波形データ（ビットデータ１，２）の様子が示されている。チャンネルブロック４２に入力されるデータストローブ信号２２及びデジタル波形データ２３（スキュー調整信号）には、アナログユニット２内の同期化回路３４から当該チャンネルブロック４２に達するまでの伝達時間の差（遅延量の差）に応じて、信号波形にずれが生じる。
【００５２】
この例では、ＤＱＳの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ（半クロック分に相当）に対し、「ビットデータ１」は遅れ、「ビットデータ２」は進んでいる。この様な場合、ＤＱＳ及び各ビットデータの論理が共通して確定しているタイミングＡ１をデジタル波形データ２３の取り込みタイミングに指定すれば、各ビットデータを正しく捕捉することができる。ユニット間のスキュー調整処理では、この様なタイミングＡ１がアナログユニット２間で一致し、或いは、アナログユニット２間の差が小さくなるように、クロック信号２１に対する移相量が定められる。
【００５３】
図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０７は、図１のデジタルオシロスコープ１におけるユニット間スキューの調整動作の一例を示したフローチャートである。まず、移相量決定部６４は、ユニット間スキューの調整処理が開始されると、各チャンネルブロック４２に対して、クロック信号の移相量をゼロとし、モード切替要求２４を生成するように指示する(ステップＳ１０１）。
【００５４】
各アナログユニット２の波形データ生成部１３では、モード切替要求２４に基づくモード切替部１７からの指示により、動作モードがスキュー調整モードに切り替えられ、スキュー調整信号が生成される(ステップＳ１０２）。次に、ユニット間スキュー検出部６３は、データストローブ信号２２及びデジタル波形データ２３に基づいて、アナログユニット２間のスキューを検出する(ステップＳ１０３）。移相量決定部６４は、この検出結果に基づいて取り込みタイミングを判定し(ステップＳ１０４）、ユニット間のズレが１サンプリングクロック分、すなわち、データストローブ信号２２の半クロック分以上あれば、１サンプリングクロック分のズレについて、シフトレジスタ５３への取り込みタイミングを調整して吸収させる(ステップＳ１０５，Ｓ１０７）。
【００５５】
一方、１サンプリングクロック分以上のズレがなければ、或いは、１サンプリングクロック分以内のズレについては、クロック信号の移相量を変更することでチャンネル間のズレを吸収させるべく、アナログユニット２ごとの移相量が決定される(ステップＳ１０６）。
【００５６】
本実施の形態によれば、アナログユニット２ごとにクロック信号の位相がユニット間スキューの検出結果に基づいて調整されるので、各アナログユニット２の入力アイソレータ１４を通過したクロック信号２１にアナログユニット２間でスキューが生じる場合であっても、当該ユニット間スキューを自動的に低減させることができる。また、クロック生成部６１、クロック信号の位相調整部５１、ユニット間スキュー検出部６３及び移相量決定部６４が共にデータ取り込みユニット３内に設けられ、これらの回路素子間の信号伝達にアイソレータを介在させなくても良いので、使用するアイソレータの数を増大させることなく、ユニット間スキューを自動調整することができる。従って、アナログユニット２ごとに取り込まれるデジタル波形データの同時性を保持しつつクロックレートの高速化を達成することができる。
【００５７】
特に、各アナログユニット２内のクロック信号２１に関し、チャンネル間の位相のズレが低減されることから、Ａ／Ｄコンバータ３２ａがアナログ信号をサンプリングする際のタイミングを同一タイミングにチャンネル間で合わせ込むことができる。
【００５８】
さらに、複数のビットからなるサンプリングデータがマルチプレクサ３３により重畳されるので、アナログユニット２及びデータ取り込みユニット３間のデータ伝送においてバス幅、すなわち、信号線の数を低減することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、波形データ生成部１３が生成したデータストローブ信号２２に基づいてアナログユニット２間のスキューが検出される場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、少なくともユニット間スキューの調整時に出力され、入力アイソレータ１４通過後のクロック信号２１に同期した信号であれば、データストローブ信号以外のタイミング信号を利用してユニット間のスキューを検出させても良い。
【００６０】
実施の形態２．
実施の形態１では、アナログユニット２間のスキューが自動調整される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、ユニット間のスキュー調整と合わせて、デジタル波形データ２３のビット間スキューに応じてデータ取り込みタイミングを自動調整する場合について説明する。
【００６１】
図８は、本発明の実施の形態２による波形収集装置のデータ取り込みユニット３におけるチャンネルブロック７０及び制御ブロック４１内の構成例を示したブロック図である。このチャンネルブロック７０は、クロック位相調整部５１、モード切替要求生成部５５、ビット間スキュー検出部７１、取り込みタイミング調整部７２、レジスタ７３及びＦＩＦＯ７４からなる。
【００６２】
ビット間スキュー検出部７１は、スキュー調整モード時に、出力アイソレータ１５により出力されたデジタル波形データ２３（スキュー調整信号）に基づいて、ビット間のスキューを検出する動作を行っている。ここでは、データストローブ信号２２に対する上位ビットデータ２３ａのズレ及び下位ビットデータ２３ｂのズレがそれぞれ検出される。
【００６３】
取り込みタイミング調整部７２は、各レジスタ７３に対し、ビット間スキュー検出部７１による検出結果に基づいてデジタル波形データ２３の取り込みタイミングを指示し、当該取り込みタイミングをビットごとに調整する動作を行っている。
【００６４】
レジスタ７３は、上位ビット及び下位ビットのビットごとに設けられ、各レジスタ７３では、取り込みタイミング調整部７２の指示に基づいて出力アイソレータ１５からのビットデータ信号を取り込み、ＦＩＦＯ７４へ出力する動作を行っている。ＦＩＦＯ（First In First Out）７４は、デジタルデータを一時的に保持する回路素子であり、先に入力されたデータから順にメモリコントローラ６２へ出力される。このメモリコントローラ６２に対するデータ出力は、クロック生成部６１からのクロック信号に基づいて、ビット間で同期させて行われる。
【００６５】
図９のステップＳ２０１〜Ｓ２０６は、図８の波形収集装置におけるビット間スキューの調整動作の一例を示したフローチャートである。まず、ユニット間スキューの調整処理が行われ(ステップＳ２０１）、この調整処理が終了すると、ビット間スキュー検出部７１は、データストローブ信号２２、上位ビットデータ２３ａ及び下位ビットデータ２３ｂに基づいて、データストローブ信号２２に対する各ビットデータのズレを検出する(ステップＳ２０２）。
【００６６】
次に、取り込みタイミング調整部７２は、ビット間スキュー検出部７１による検出結果に基づいて、ビットデータごとの取り込みタイミングを判定し(ステップＳ２０３）、ビットデータ信号のズレが１サンプリングクロック分、すなわち、データストローブ信号２２の半クロック分以上あれば、１サンプリングクロック分のズレについて、ＦＩＦＯ７４の出力タイミングを調整して吸収させる(ステップＳ２０４，Ｓ２０６）。
【００６７】
一方、１サンプリングクロック分以上のズレがなければ、或いは、１サンプリングクロック分以内のズレについては、ビットごとの取り込みタイミングを変更することでビット間のズレを吸収させるべく、取り込みタイミングが決定される(ステップＳ２０５）。
【００６８】
本実施の形態によれば、上位ビットデータ２３ａ及び下位ビットデータ２３ｂからなるデジタル波形データ２３について上位ビット及び下位ビット間のスキューが検出され、このビット間スキューの検出結果に基づいてデジタル波形データ２３の取り込みタイミングがビットごとに調整されるので、ビットごとのデータ取り込みタイミングを最適化することができる。従って、ビット間スキューが生じた場合であってもデータを正しく捕捉することができるので、ビット間に生じるスキューの範囲内でクロックレートを高速化することができる。
【００６９】
つまり、この波形収集装置によれば、アナログユニット２間のスキューを低減させつつ、ビット間のスキューに応じて調整されたデータ取り込みタイミングでデジタル波形データ２３を取り込ませることができるので、捕捉されたデジタル波形データの同時性を保持しつつクロックレートの更なる高速化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１による波形収集装置の概略構成の一例を示したブロック図であり、デジタルオシロスコープ１内の機能構成が示されている。
【図２】図１のデジタルオシロスコープ１における波形データ生成部１３の構成例を示したブロック図である。
【図３】図１のデジタルオシロスコープ１の要部における構成例を示したブロック図であり、データ取り込みユニット３が示されている。
【図４】図３のデータ取り込みユニット３におけるチャンネルブロック４２及び制御ブロック４１内の構成例を示したブロック図である。
【図５】図２の波形データ生成部１３における動作の一例を示したタイミングチャートであり、通常モード時の動作例が示されている。
【図６】図４のチャンネルブロック４２における動作の一例を示した図であり、スキュー調整モード時のデータストローブ信号及びデジタル波形データが示されている。
【図７】図１のデジタルオシロスコープ１におけるユニット間スキューの調整動作の一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２による波形収集装置のデータ取り込みユニット３におけるチャンネルブロック７０及び制御ブロック４１内の構成例を示したブロック図である。
【図９】図８の波形収集装置におけるビット間スキューの調整動作の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１  デジタルオシロスコープ
２  アナログユニット
３  データ取り込みユニット
１１  コネクタ
１２  増幅器
１３  波形データ生成部
１４，１６  入力アイソレータ
１５  出力アイソレータ
１７  モード切替部
２１  クロック信号
２２  データストローブ信号
２３  デジタル波形データ
２３ａ  上位ビットデータ
２３ｂ  下位ビットデータ
２４  モード切替要求
３１  分周回路
３２  デジタルデータ生成部
３２ａ  Ａ／Ｄコンバータ
３２ｂ  スキュー調整信号生成部
３３  マルチプレクサ
３４  同期化回路
４１  制御ブロック
４２  チャンネルブロック
４３  ストレージメモリ
４４  表示制御部
４５  ディスプレイ
５１  クロック位相調整部
５２  取り込みタイミング調整部
５３  シフトレジスタ
５４  セレクタ
５５  モード切替要求生成部
６１  クロック生成部
６２  メモリコントローラ
６３  ユニット間スキュー検出部
６４  移相量決定部
７０  チャンネルブロック
７１  ビット間スキュー検出部
７２  取り込みタイミング調整部
７３  レジスタ
７４  ＦＩＦＯ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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