(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクトピンに直列に挿入されたダンピング抵抗と、調整電圧で制御される周波数特性調整回路とを有するプローブ部と、このプローブ部の出力信号を入力して演算処理する信号処理部を有する測定部とよりなる波形測定装置において、
前記信号処理部は、
前記ダンピング抵抗と前記調整電圧の適正値との関係を保持する参照テーブルと、
前記ダンピング抵抗に定電流を供給したときに発生する電圧を測定して抵抗値を測定するダンピング抵抗測定手段と、
測定された前記抵抗値から前記参照テーブルを参照して得られる調整電圧値を前記周波数特性調整回路に供給する調整電圧設定手段と、
を備え、
前記信号処理部は、前記プローブ部の出力信号をディジタルデータとして保持するアクイジションメモリと、保持されたディジタデータを取得する演算処理手段と、この演算処理手段が使用するメモリとを備え、前記参照テーブルが前記メモリ内に生成されていることを特徴とする波形測定装置。
【請求項２】
前記演算処理手段は、前記メモリに保持されている前記ダンピング抵抗の抵抗値を取得し、前記メモリ内の前記参照テーブルにアクセスして調整電圧値を読み出し、前記周波数特性調整回路に調整電圧を供給するＤ／Ａ変換器に設定値として出力することを特徴とする請求項１に記載の波形測定装置。
【請求項３】
前記演算処理手段は、前記ダンピング抵抗の抵抗値を前記信号処理部で測定するためのスイッチを制御する制御信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の波形測定装置。
【請求項４】
前記プローブ部は、前記ダンピング抵抗と前記周波数特性調整回路の間に挿入された分圧器を有し、前記信号処理部は前記分圧器の直列抵抗値を測定した後に、前記ダンピング抵抗と前記分圧器に分流する定電流を供給した時に発生する電圧を測定して前記ダンピング抵抗の抵抗値を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の波形測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトピンに直列に挿入されたダンピング抵抗と、調整電圧で制御される周波数特性調整回路とを有するプローブ部と、このプローブ部の出力信号を入力して演算処理する信号処理部を有する測定部とよりなる波形測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディジタルオシロスコープ等で代表される波形測定装置の構成に関しては、特許文献１に技術的な開示がある。図４は、従来の波形測定装置の構成例を示す機能ブロック図であり、プローブ部１０と測定部２０よりなる。
【０００３】
プローブ部１０において、コンタクトピン１１とグランドピン１２間に与えられる入力信号は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２及び並列容量Ｃ１，Ｃ２よりなる分圧器１３により分圧された後、所定利得の増幅器１４で増幅され、出力端子１５に出力される。出力端子１５の信号は、測定部２０に入力され演算処理される。
【０００４】
図５は、プローブ部１０の寄生インピーダンスを等価的表示した機能ブロック図である。寄生インピーダンスは、コンタクトピン１１に直列接続された、測定対象と接触するためのコンタクトピンによる寄生インダクタンス１６（Ｌｐ）及び並列接続された寄生容量１７（Ｃｐ）で等価的に表記される。
【０００５】
図６は、コンタクトピンにダンピング抵抗を挿入した機能ブロック図である。図５の構成では、Ｌｐ，Ｃｐ及びＣ１，Ｃ２の直列容量からなる入力容量により、周波数特性に共振ピークを生じ、周波数特性の平坦性を悪化させる。そこで通常図６のようコンタクトピン１１に直列にダンピング抵抗１８(Ｒｄ)を挿入することにより共振ピークを抑え、平坦性を確保する対策を実行している。
【０００６】
高周波特性を向上させるためには、寄生インダクタンスＬｐは極力小さいほうが望ましい。Ｌｐの大きさは、主にコンタクトピンの長さに比例する。従って、コンタクトピンの長さは極力短いほうがよい。しかし、極端に短くすると測定対象に接触する際の作業性を悪化させるため、ある程度の長さが必要になる。
【０００７】
そこで、近年の広帯域なプローブにおいては、コンタクトピンとダンピング抵抗を一体として、抵抗体部分の物理的な長さを利用することで、純粋なピン部分の長さを短くしながら、全体の長さを稼ぐことをおこなっている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１０７１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来構成の波形測定装置では、次のような問題がある。
（１）コンタクトピンは消耗品であり、先端部の変形、磨耗等によりユーザーが交換をおこなう。前述したように、コンタクトピンとダンピング抵抗が一体となっている場合、コンタクトピンの交換と共に、ダンピング抵抗も交換されることになる。
【００１０】
（２）ダンピング抵抗には抵抗値のばらつきがあり、そのばらつきにより高周波特性のばらつきを生じる。高周波特性のばらつきを最小限に抑えるためには、抵抗値のばらつきを抑える必要があるが、そのためには高精度の抵抗を用いるか、ある程度のばらつきを持った抵抗の中から所望の誤差内のものを選別する必要があり、コスト増となる。
【００１１】
（３）図７は、プローブ部内に周波数調整回路を備えた機能ブロック図である。即ち、プローブ部１０内に、調整電圧Ｖｓで制御される周波数特性調整回路１９を設け、コンタクトピン交換の際に、ユーザーが調整電圧Ｖｓを手動で変更して周波数特性の修正を実施する手法である。
【００１２】
図８は、周波数調整回路１９の一例を示す回路構成図である。入力信号は、利得１の増幅器Ｕ１に入力されると共に、ハイパスフィルタＨＰＦ１及びＨＰＦ２を介して所定利得の増幅器Ｕ２及びＵ３に入力される。これら増幅器Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の出力信号は、調整電圧Ｖｓで利得が制御される可変利得増幅器Ｕ４に加算されて入力され、調整電圧Ｖｓで周波数特性が調整された出力信号を得る。
【００１３】
このような周波数調整回路１９の導入により、ダンピング抵抗の煩雑な選別操作は回避できる。一方、ユーザーはコンタクトピンに高周波信号源を接続し、調整電圧Ｖｓを手動で変更する必要があり、ユーザー側にとってのコスト増加及び手動設定の煩雑操作が別途発生してしまう問題がある。
【００１４】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、コンタクトピン交換の際に周波数調整回路の調整電圧設定を自動化し、プローブ部のメンテナンス性を向上させることを可能とする波形測定装置の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）コンタクトピンに直列に挿入されたダンピング抵抗と、調整電圧で制御される周波数特性調整回路とを有するプローブ部と、このプローブ部の出力信号を入力して演算処理する信号処理部を有する測定部とよりなる波形測定装置において、
前記信号処理部は、
前記ダンピング抵抗と前記調整電圧の適正値との関係を保持する参照テーブルと、
前記ダンピング抵抗に定電流を供給したときに発生する電圧を測定して抵抗値を測定するダンピング抵抗測定手段と、
測定された前記抵抗値から前記参照テーブルを参照して得られる調整電圧値を前記周波数特性調整回路に供給する調整電圧設定手段と、
を備え、
前記信号処理部は、前記プローブ部の出力信号をディジタルデータとして保持するアクイジションメモリと、保持されたディジタデータを取得する演算処理手段と、この演算処理手段が使用するメモリとを備え、前記参照テーブルが前記メモリ内に生成されていることを特徴とする波形測定装置。
【００１７】
（２）前記演算処理手段は、前記メモリに保持されている前記ダンピング抵抗の抵抗値を取得し、前記メモリ内の前記参照テーブルにアクセスして調整電圧値を読み出し、前記周波数特性調整回路に調整電圧を供給するＤ／Ａ変換器に設定値として出力することを特徴とする（１）に記載の波形測定装置。
【００１８】
（３）前記演算処理手段は、前記ダンピング抵抗の抵抗値を前記信号処理部で測定するためのスイッチを制御する制御信号を出力することを特徴とする（１）または（２）に記載の波形測定装置。
【００１９】
（４）前記プローブ部は、前記ダンピング抵抗と前記周波数特性調整回路の間に挿入された分圧器を有し、前記信号処理部は前記分圧器の直列抵抗値を測定した後に、前記ダンピング抵抗と前記分圧器に分流する定電流を供給した時に発生する電圧を測定して前記ダンピング抵抗の抵抗値を算出することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の波形測定装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）コンタクトピン交換にともなうダンピング抵抗の交換による、周波数特性のばらつきを、高精度抵抗や高周波信号源を必要としない手法により自動調整することが可能となる。
【００２１】
（２）コンタクトピン交換時におこなう測定は、ＤＣ測定であり、高価な高周波信号源を必要としない。ＤＣ測定用の定電流源，定電圧源は測定部の電源部から供給できるので、ユーザーが準備する必要がない。
【００２２】
（３）ダンピング抵抗の抵抗値のばらつきにあわせた自動調整をおこなうので、交換用のコンタクトピンに高価な高精度抵抗を用いたり、許容値内に収まる抵抗を選別したりする必要がない。
【００２３】
（４）予めダンピング抵抗Ｒｄに対応した適性な調整電圧Ｖｓを、参照テーブルとしてメモリに保持しておく必要があるが、これは出荷前にメモリに予めオフライン測定で得られた値を書き込んでおけばよく、ユーザー側に特別な作業を要求することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した波形測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図４乃至図８で説明した従来の波形測定装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
本発明が適用された信号処理部１００は、Ａ／Ｄ変換器１０１、アクイジションメモリ１０２、演算処理手段１０３、メモリ１０４よりなる。これら要素は、ディジタルオシロスコープ等の一般的な波形測定装置が備える基本構成であるが、本願発明の特徴部は、メモリ１０４内に参照テーブル２００が生成されている構成にある。
【００２６】
プローブ部１０と測定部２０との接続インターフェイスでは、プローブ部の出力端子１５に加えて、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が設けられている。ダンピング抵抗Ｒｄと分圧器１３との接続点とグランド電位間にはスイッチＳＷ１が接続されている。このスイッチＳＷ１は、端子Ｔ１を介して測定部２０側の演算処理手段１０３から供給される制御信号Ｃ１で開閉制御される。通常の信号測定時においては、ＳＷ１はオフに規制されている。
【００２７】
周波数特性調整回路１９の調整電圧Ｖｓは、端子Ｔ２を介して測定部２０側の演算処理手段１０３より自動的に設定される。測定部２０側において、信号処理部１００のＡ／Ｄ変換器の入力は、切換えスイッチＳＷ２により、接点Ａを介して出力端子１５に、または接点Ｂを介して、端子Ｔ３に接続される定電流源３００の出力に選択的に接続される。
【００２８】
切換えスイッチＳＷ２は、演算処理手段１０３から供給される制御信号Ｃ２で切換え制御され、通常の信号測定時においては、ＳＷ２は接点Ａ側に規制され、プローブ部１０の出力信号が、出力端子１５を介してＡ／Ｄ変換器１０１に入力される。
【００２９】
コンタクトピン交換時の調整手順を説明する。まず、コンタクトピン１１を接触端子Ｔ３に接触させて定電流源３００の出力に接続する。演算処理手段１０３からの制御信号Ｃ１でスイッチＳＷ１をオンに、制御信号Ｃ２で切換えスイッチＳＷ２を接点Ｂ側に切換え、Ａ／Ｄ変換器１０１の入力を端子Ｔ３に接続する。
【００３０】
このような接続により、定電流源３００の電流Ｉは、ダンピング抵抗１８を経由してグランド電位に流れるので、端子Ｔ３の電圧Ｖｒは、Ｖｒ＝Ｉ・Ｒｄである。信号処理部１００は、この電圧を測定することでダンピング抵抗１８の抵抗値Ｒｄを計算し、メモリ１０４に記憶する。
【００３１】
演算処理手段１０３は、記憶された抵抗値Ｒｄに基づいてメモリ１０４に予め生成して保持されている参照テーブル２００にアクセスし、測定された抵抗値Ｒｄに最適な調整電圧値Ｖｓを読み出し、Ｄ／Ａ変換器４００に設定値Ｄｓを出力する。Ｄ／Ａ変換器４００は、設定値Ｄｓを調整電圧Ｖｓに変換し、端子Ｔ２を介してプローブ部１０の周波数特性調整回路１９に出力して設定する。
【００３２】
図２は、メモリ１０４内に生成する参照テーブル２００の一例を示す構成図である。ダンピング抵抗１８の抵抗値Ｒｄの値に対応する最適な調整電圧Ｖｓの値がテーブル状に保持されている。この対応データは、予めオフライン処理によりプローブ部１０の周波数特性を測定して生成し、出荷時にメモリ１０４内に記憶保持させておく。
【００３３】
コンタクトピン交換時のプローブ部１０の自動調整が終了すると、演算処理手段１０３からの制御信号Ｃ１，Ｃ２によりスイッチＳＷ１はオフに、切換えスイッチＳＷ２は接点Ａ側に戻され、コンタクトピン１１の端子Ｔ３への接触を解除することで通常の波形測定状態に戻る。
【００３４】
図３は、本発明を適用した波形測定装置の他の実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態の特徴は、図１の実施形態のように信号処理部１００の入力回路に切換えスイッチＳＷ２を設ける必要のない構成にある。図１との構成上の差異を説明する。
【００３５】
コンタクトピン１１の接触端子Ｔ３は、測定部２０側ではグランド電位に接続されている。端子Ｔ４が新設され、制御信号Ｃ１でオンオフ制御されるスイッチＳＷ１は、ダンピング抵抗Ｒｄと分圧器１３との接続点と端子Ｔ４間に接続される。
【００３６】
この端子Ｔ４は、制御信号Ｃ２で３点切換え制御される切換えスイッチＳＷ２により、接点Ａを介してグランド電位に、接点Ｂを介して定電圧源５００に、接点Ｃを介して定電流源３００に夫々切換え接続される。通常の波形測定時には、スイッチＳＷ１はオフに、切換えスイッチＳＷ２は接点Ａに接続されている。以下、Ｒｄの測定手順を説明する。
【００３７】
（１）コンタクトピン１１の信号入力をオープン、ＳＷ１をオン、ＳＷ２をＡ側に接続する。この状態（グランド電位の測定モード）で、出力端子１５の電圧をＡ／Ｄ変換した結果をメモリ１０４に記憶する。この電圧をＶ１とする。
【００３８】
（２）制御信号Ｃ２により、ＳＷ２をＢ側に接続（定電圧源５００の電圧測定モード）して、測定電圧をＡ／Ｄ変換した結果をメモリ１０４に記憶する。この電圧をＶ２とする。測定された電圧Ｖ１及びＶ２に基づいて、分圧器１３から増幅器１４の出力までの電圧ゲインを求め、メモリ１０４に記憶する。このゲインをＧ１とする。
【００３９】
（３）制御信号Ｃ２により、切換えスイッチＳＷ２を接点Ｃに接続して、定電流源４００の電流による分圧器１３の抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）に発生する電圧降下の測定電圧をＡ／Ｄ変換した結果をメモリ１０４に記憶する。この電圧をＶ３とする。Ｖ３，Ｇ１及び定電流源４００の電流値（既知）から、（Ｒ１＋Ｒ２）の抵抗値を求め、これをＲ３とする。
【００４０】
（４）コンタクトピン１１を、接触端子Ｔ３端子に接触させ、定電流源４００の電流による分圧器１３の抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）とダンピング抵抗Ｒｄの並列回路に発生する電圧降下の測定電圧をＡ／Ｄ変換した結果をメモリ１０４に記憶する。この電圧をＶ４とする。
【００４１】
（５）ＲｄとＲ３が並列接続となることから、定電流源４００の電流値をＩとするとき、Ｒｄは次式で算出され、メモリ１０４に記憶される。
Ｒｄ＝Ｖ４・Ｒ３／Ｉ／（Ｒ３−Ｖ４／Ｉ）
【００４２】
（６）演算処理手段１０３は、記憶された抵抗値Ｒｄに基づいてメモリ１０４内に予め生成して保持されている参照テーブル２００にアクセスし、測定された抵抗値Ｒｄに最適な調整電圧値Ｖｓを読み出し、Ｄ／Ａ変換器４００に設定値Ｄｓを出力する。
【００４３】
（７）Ｄ／Ａ変換器４００は、設定値Ｄｓを調整電圧Ｖｓに変換し、端子Ｔ２を介してプローブ部１０の周波数特性調整回路１９に設定する。最後にスイッチＳＷ１をオフ、ＳＷ２を接点Ａに切換え、コンタクトピンの端子Ｔ３への接触を解除することで通常の波形測定状態に戻る。
【００４４】
図３の実施形態は、図１の実施形態に比較して切換え操作が複雑であるが、Ａ／Ｄ変換器１０１の入力回路に切換えスイッチを設ける必要がないので、寄生容量の発生がなく、高周波の波形測定の場合に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を適用した波形測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】参照テーブルの一例を示す構成図である。
【図３】本発明を適用した波形測定装置の他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図４】従来の波形測定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】図４において、プローブ部の寄生インピーダンスを等価的表示した機能ブロック図である。
【図６】図５において、コンタクトピンにダンピング抵抗を挿入した機能ブロック図である。
【図７】図６において、プローブ部内に周波数特性調整回路を備えた機能ブロック図である。
【図８】周波特性数調整回路の一例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  プローブ部
１１  コンタクトピン
１２  グランドピン
１３  分圧器
１４  周波数特性調整回路
１５  出力端子
２０  測定部
１００  信号処理部
１０１  Ａ／Ｄ変換器
１０２  アクイジションメモリ
１０３  演算処理手段
１０４  メモリ
２００  参照テーブル
３００  定電流源
４００  Ｄ／Ａ変換器
【図１】
0005239267.tif 000002
【図２】
0005239267.tif 000003
【図３】
0005239267.tif 000004
【図４】
0005239267.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005239267.tif 000007
【図７】
0005239267.tif 000008
【図８】
0005239267.tif 000009