(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号が与えられるコンタクトピンと、所定長の接続ケーブルと、調整電圧で周波数特性が制御されるケーブル損失補償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、
前記コンタクトピンに与えられる、前記ケーブルによる損失が無視できる程度の低い周波数の第１信号に対する利得を保持する第１利得保持手段と、
前記コンタクトピンに与えられる、高周波の第２信号に対する利得を保持する第２利得保持手段と、
前記第２信号に対する利得が、前記第１信号に対する利得の規定範囲内となる前記調整電圧を、前記ケーブル損失補償回路に与えるケーブル損失補償手段と、
を備え、
前記信号処理部は、予め前記第１信号及び前記第２信号の出力レベルを夫々測定してこれをメモリに保持し、前記第１信号及び前記第２信号を入力する前記プローブ部の出力レベルの測定値との差に基づいて、前記第１信号に対する利得及び前記第２信号に対する利得を演算することを特徴とする波形測定装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記プローブ部の出力信号を入力するＡ／Ｄ変換器と、変換されたディジタデータを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前記メモリと、を備え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】
前記信号処理部は、前記第１信号及び前記第２信号を、コンタクトピン接続端子を介して前記コンタクトピンに選択的に与えるスイッチ手段に、切り換え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】
前記信号処理部は、前記第１信号として直流電圧信号を前記コンタクトピンに与え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。
【請求項５】
前記信号処理部は、制御信号で連続して出力周波数を広域に変更できる信号発生手段を制御して、前記第１信号及び前記第２信号を前記コンタクトピンに選択的に与えることを特徴とする請求項１乃至４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、入力信号が与えられるコンタクトピンと、調整電圧で周波数特性が制御されるケーブル損失補償回路と、所定長の接続ケーブル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５は、従来の波形測定装置のプローブ部の構成例を示す機能ブロック図である。波形測定装置は、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、入力信号はコンタクトピン１１とグランドピン１２間に印加され、プローブ先端部１３内で分圧器１４により分圧された後、増幅器１５で増幅され出力される。
【０００４】
出力信号は、コネクタ１６を経由し、同軸ケーブル等による接続ケーブル１７を介して測定部２０とのインターフェースＰの入力端子１８に接続される。プローブ先端部１３と測定部２０とを接続する接続ケーブル１７には、周波数の平方根に比例する(∝√f) 導体損による損失がある。この損失により、信号経路のゲイン−周波数特性のフラットネスが悪化する。
【０００５】
図６は、ケーブル損失補償回路を有する従来のプローブ部の基本構成を示す機能ブロック図である。プローブ先端部１３内で分圧器１４と増幅器１５との間にケーブル損失補償回路１９を設け、フラットネスの改善を図っている。
【０００６】
一方、プローブ先端部１３は、測定対象の基板等にハンダ付けして、接触をとるタイプのものもあり、コネクタ１６によって接続ケーブル１７と分離できる構造になっている。これによって、例えば、測定対象基板の違う箇所に夫々プローブ先端部をハンダ付けしておき、接続ケーブルを繋ぎかえるだけで、複数個所の測定を効率良く行える等のメリットがある。
【０００７】
図７は、周波数特性の調整機能を備えたケーブル損失補償回路を有する従来のプローブ部の基本構成を示す機能ブロック図である。プローブ先端部１３内に設けたケーブル損失補償回路１９の周波数特性を、調整電圧Ｖｓで制御することができる。プローブ先端部を交換する際に、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。
【０００８】
図８は、周波数特性の調整機能を備えたケーブル損失補償回路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。
【０００９】
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。
【００１０】
【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】
【００１１】
従来の波形測定装置では、次のような問題がある。
（１）接続ケーブルの損失にはばらつきがある。従って、図６のように損失の補償が固定の場合には、プローブ先端部と接続ケーブルの組み合わせが変わってしまうと、適切な補償ができない。
【００１２】
（２）また、損失の補償を固定とした場合にフラットネスを確保しようとすると、接続ケーブルの損失ばらつきを抑える必要がある。そのためには、接続ケーブルを選別する必要があり、コスト増となる。
【００１３】
（３）それらを解消するために、図７のようにプローブ側に周波数特性を調整できるしくみを設け、対象のケーブル毎に、ユーザー側で調整を実施する手法があるが、別途高周波信号源を必要とするため、ユーザー側にとってのコスト増となる。
【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、接続ケーブルの選別をせずとも、使用の都度フラットネスの確保を自動的に実行可能な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）入力信号が与えられるコンタクトピンと、所定長の接続ケーブルと、調整電圧で周波数特性が制御されるケーブル損失補償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、
前記コンタクトピンに与えられる、前記ケーブルによる損失が無視できる程度の低い周波数の第１信号に対する利得を保持する第１利得保持手段と、
前記コンタクトピンに与えられる、高周波の第２信号に対する利得を保持する第２利得保持手段と、
前記第２信号に対する利得が、前記第１信号に対する利得の規定範囲内となる前記調整電圧を、前記ケーブル損失補償回路に与えるケーブル損失補償手段と、
を備え、
前記信号処理部は、予め前記第１信号及び前記第２信号の出力レベルを夫々測定してこれをメモリに保持し、前記第１信号及び前記第２信号を入力する前記プローブ部の出力レベルの測定値との差に基づいて、前記第１信号に対する利得及び前記第２信号に対する利得を演算することを特徴とする波形測定装置。
【００１６】
（２）前記信号処理部は、前記プローブ部の出力信号を入力するＡ／Ｄ変換器と、変換されたディジタデータを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前記メモリと、を備えることを特徴とする（１）に記載の波形測定装置。
【００１７】
（３）前記信号処理部は、前記第１信号及び前記第２信号を、コンタクトピン接続端子を介して前記コンタクトピンに選択的に与えるスイッチ手段に、切り換え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。
【００１８】
（４）前記信号処理部は、前記第１信号として直流電圧信号を前記コンタクトピンに与え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。
【００２０】
（５）前記信号処理部は、制御信号で連続して出力周波数を広域に変更できる信号発生手段を制御して、前記第１信号及び前記第２信号を前記コンタクトピンに選択的に与えることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の波形測定装置。
【発明の効果】
【００２１】
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）調整の際に第１信号源及び第２信号源の振幅を測定するようにすれば、高精度な高周波信号源を必要としない。
【００２２】
（２）調整の自動実行機能は、オシロスコープ等の波形測定が元々持っている資源を用いることができるので、振幅の測定のためのスイッチ手段以外に特別な仕組みを必要としないので、低コストで装置を実現できる。
【００２３】
（３）接続ケーブルのばらつきに合わせた調整を測定部側から自動的に実行するので、接続ケーブルの特性をそろえるための選別をする必要がない。
【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５〜図８で説明した従来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】
プローブ部１０と測定部２０のインターフェースＰには、本発明特有のコンタクトピン接続端子Ｔ１及び調整電圧出力端子Ｔ２が設けられている。コンタクトピン接続端子Ｔ１は、調整時にはコンタクトピン１１を接触させる。調整電圧出力端子Ｔ２に測定部２０から与えられる調整電圧Ｖｓが、ケーブル損失補償回路１９に接続される。
【００２６】
測定部２０において、プローブ部１０の出力信号を受ける入力端子１８には、信号処理部１００が（破線囲みの部分）接続される。この信号処理部は、通常のディジタルオシロスコープの構成要素と同一である。
【００２７】
この信号処理部１００は、プローブ部１０の出力信号を入力するＡ／Ｄ変換器１０１と、変換されたディジタルデータを保持するアクイジションメモリ１０２と、保持されたディジタルデータを取得する演算処理手段１０３と、この演算処理手段１０３が使用するメモリ１０４とを備えている。
【００２８】
測定部２０における本発明特有の構成要素は、直流電圧源で実現される第１信号源２００と、高周波信号源で実現される第２信号源３００と、これら信号源の電圧を制御信号Ｃ１により切り換えてコンタクトピン接続端子Ｔ１に与えるスイッチ手段ＳＷ１と、Ｄ／Ａ変換器４００である。Ｄ／Ａ変換器４００は、演算処理手段１０３から与えられる調整電圧のディジタル設定値Ｄｓをアナログ値Ｖｓに変換して調整電圧出力端子Ｔ２に出力する。
【００２９】
この実施形態では、第１信号源２００の出力振幅ＶＤＣ１及第２信号源３００の出力振幅ＶＡＣ１は既知であり、安定しているものとし、これらの値は予めメモリ１０４にパラメータとして保持されているものとする。
【００３０】
ケーブル損失補償回路１９は、k√f(kは比例定数)の減衰特性を補償できるものとし、kのばらつきに対して、測定部２０側から与えられる調整電圧Ｖｓを変えることで対応できるものとする。
【００３１】
以下、調整の手順を説明する。調整を実行する場合には、プローブ部１０のコンタクトピン１１をインターフェースＰのコンタクトピン接続端子Ｔ１に接触させる。
【００３２】
制御信号Ｃ１により、スイッチ手段ＳＷ１を接点Ａに接続し、第１信号源２００の対するプローブ１０の出力振幅を信号処理部１００が測定し、その測定値ＶＤＣ２と既知の値ＶＤＣ１より、プローブ部１０の第１信号源２００に対する利得Ｇ１を計算し、メモリ１０４に保持する。
【００３３】
次に、制御信号Ｃ１により、スイッチ手段ＳＷ１を接点Ｂに接続し、第２信号源３００の対するプローブ１０の出力振幅を信号処理部１００が測定し、その測定値ＶＡＣ２と既知の値ＶＡＣ１より、プローブ部１０の第２信号源３００に対する利得Ｇ２を計算し、メモリ１０４に保持する。
【００３４】
演算手段１０３は、Ｇ２がＧ１に対してフラットネスの規定範囲内であれば調整を終了する。規定範囲外であればＤ／Ａ変換器４００の設定値Ｄｓを所定量変更してプローブ部１０の出力振幅を測定し、第２信号源の利得Ｇ２が規定範囲内に入るまで繰り返す。以上の動作により、ケーブル損失の補償をおこない、フラットネスの確保を実現する。
【００３５】
図２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。この実施形態では、第１信号源２００及び第２信号源３００として安定な信号源を測定部１０内に確保できない場合の対応を示している。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換器１０１の入力に、演算処理手段１０３からの制御信号Ｃ２で切り換え操作されるスイッチ手段ＳＷ２を接続し、接点Ａを介して入力端子１８からのプローブ部１０の出力信号又は接点Ｂを介してコンタクトピン接続端子Ｔ１に与えられるスイッチ手段ＳＷ１の出力信号の振幅を選択的に測定する。
【００３７】
まずスイッチ手段ＳＷ２を接点Ｂに操作した状態で、スイッチ手段ＳＷ１を接点Ａに操作して第１信号源２００の振幅を測定し、この値ＶＤＣ１を保持する。更に、スイッチ手段ＳＷ１を接点Ｂに操作して第２信号源２００の振幅を測定し、この値ＶＡＣ１をメモリ１０４に保持する。
【００３８】
次に、スイッチ手段ＳＷ２を接点Ａに操作した状態で、スイッチ手段ＳＷ１を接点Ａに操作して第１信号源２００を入力するプローブ部１０の出力振幅を測定し、この値ＶＤＣ２を保持する。更に、スイッチ手段ＳＷ１を接点Ｂに操作して第２信号源３００を入力するプローブ部１０の出力振幅を測定し、この値ＶＡＣ２をメモリ１０４に保持する。
【００３９】
演算処理手段１０３は、保持されたＶＤＣ１とＶＤＣ２の値よりプローブ部１０の第１信号源２００に対する利得Ｇ１を計算し、メモリ１０４に保持する。同様に、演算処理手段１０３は、保持されたＶＡＣ１とＶＡＣ２の値よりプローブ部１０の第２信号源３００に対する利得Ｇ２を計算し、メモリ１０４に保持する。
【００４０】
図３は、本発明を適用した波形測定装置の更に他の実施形態を示す機能ブロック図である。図１、図２の実施形態では、第１信号源２００として直流電源を例示したが、図３では第１信号源として、接続ケーブル１７のケーブル損失が無視できる程度の低い周波数の信号源５００とした構成を特徴としている。
【００４１】
図４は、本発明を適用した波形測定装置の更に他の実施形態を示す機能ブロック図である。図１乃至図３の実施形態では、スイッチ手段ＳＷ１により第１信号源と第２信号源を切り換えてコンタクトピン接続端子Ｔ１に与える構成を取っているが、図４では連続して出力周波数を広域に変更できる信号発生手段６００の出力周波数を、演算処理手段１０３の制御信号Ｃ３で変更操作する構成を特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【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】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３】本発明を適用した波形測定装置の更に他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明を適用した波形測定装置の更に他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図５】従来の波形測定装置のプローブ部の基本構成を示す機能ブロック図である。
【図６】ケーブル損失補償回路を有する従来のプローブ部の基本構成を示す機能ブロック図である。
【図７】周波数特性の調整機能を備えたケーブル損失補償回路を有する従来のプローブ部の基本構成を示す機能ブロック図である。
【図８】周波数特性の調整機能を備えたケーブル損失補償回路の一例を示回路構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  プローブ部
１１  コンタクトピン
１２  グランドピン
１３  プローブ先端部
１４  分圧器
１５  増幅器
１６  コネクタ
１７  接続ケーブル
１８  入力端子
１９  ケーブル損失補償回路
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  第１信号源
３００  第２信号源
４００  Ｄ／Ａ変換器
ＳＷ１  スイッチ手段
【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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