(57)【要約】【課題】ノイズを低減しながら、信号をプリスケールする。【解決手段】試験測定装置には、入力信号を受ける自動周波数プリスケーラ２００がある。複数の分周回路２０５は、複数の分周比を用いており、各分周比は、所定の整数値で、入力信号中のイベントを示すイベント信号をスケールする。コントロール・システム２１０は、イベント信号の推定信号周波数を反復して求めると共に、求めた推定信号周波数に基いて、そのイベント信号のための分周比を自動的に選択する。周波数レンジ・カウンタ２０９は、分周比を適用した後に、イベント信号中のトリガをカウントする。【選択図】図２
2017026603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を受けるよう構成される入力ポートと、
それぞれ上記入力信号中のイベントを示すイベント信号を所定の整数値でスケール（scale）する複数の分周比を用いる１つ以上の分周回路と、
上記イベント信号の推定信号周波数を反復して求め、上記推定信号周波数に基いて上記イベント信号のための分周比を自動的に求めるよう構成されるコントロール・システム（２１０／３１０）と
を具える試験測定装置。
【請求項２】
上記イベント信号中のトリガ・イベントの個数をカウントし、そのカウント値を上記コントロール・システムへと送るよう構成される周波数レンジ・カウンタを更に具え、
上記コントロール・システムが、更に、トリガ・イベントのカウントした個数に基いて経過時間結果を求めるよう構成されると共に、上記コントロール・システムが、求めた上記経過時間結果に基いて、上記推定信号周波数を求める請求項１の試験測定装置。
【請求項３】
上記概念２の試験測定装置であって、上記周波数レンジ・カウンタに加えて、低分解能周波数カウンタを更に具え、
該低分解能周波数カウンタは、連続して最大分周比でスケールさせた上記イベント信号を受けて、上記イベント信号中の非漸増周波数変化を検出するために、得られる低分解能カウント値を上記コントロール・システムへ送る請求項２の試験測定装置。
【請求項４】
試験測定装置で実現される信号をプリスケールする方法であって、
１つの入力部を介して入力信号（１２５）を受ける処理と、
上記入力信号中のイベントを示すイベント信号の推定信号周波数を反復して求める処理とを具え、
上記試験測定装置による信号処理のために、上記推定信号周波数に基いて、上記イベント信号のための分周比、対応する分周回路（２０５／３０５）を自動的に選択し、予め定めた整数値によって、選択された上記分周比で上記イベント信号をスケールする信号プリスケール方法。
【請求項５】
１秒当たり所定数の測定値をもたらす最適な表示トリガ・イベント・カウント値を求める処理と、
選択された上記分周比と最適な表示トリガ・イベント・カウント値を用いて、試験測定装置のスクリーン上に上記イベント信号を表示する処理と
を更に具える請求項４の信号プリスケール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験測定装置に関するシステム及び方法に関し、特に、試験測定装置の周波数レンジへイベント信号を自動的にプリスケール処理するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数カウンタは、周波数を求めるために、電子的な信号中のパルスをカウントする電子試験装置である。伝統的な周波数カウンタは、周波数が変化する入力信号の広いレンジを分析するために、複数のハードウェア回路を有している。例えば、周波数カウンタのハードウェアは、ほとんどプリ調整なしに、低周波数信号を分析及び表示することができる。従って、低周波数入力ポートは、プリ調整回路を必要とせずに、低周波数信号を受けて表示できる。高周波数入力ポートは、信号の周波数をハードウェアで測定可能な周波数レンジへと低くするプリスケーラ又はハイドロ・ミキサのようなプリ調整回路を通して入力信号を送ることによって、もっと高い周波数の入力信号を受けて表示できる。即ち、伝統的な周波数カウンタは、１つは低い周波数レンジ（例えば、ＤＣから３００ＭＨｚ）用で、もう１つは高い周波数レンジ（例えば、３００ＭＨｚから４０ＧＨｚ）用という、少なくとも２つ別々の入力ポートを有することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１０９７２号公報
【特許文献２】特開平０６−１２０８１５号公報
【特許文献３】特開平０７−２２１６３３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「MCA3000シリーズ・マイクロ波周波数カウンタ／アナライザ」の製品紹介サイト、テクトロニクス、［online］、［２０１６年６月２７日検索］、インターネット<URL：http:／／jp.tek.com／frequency-カウンタ／mca3000-microwave-analyzer>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のシステムには短所がある。例えば、伝統的な周波数カウンタは、周波数が高い周波数帯域から低い周波数帯域へ落ちたり、又は、その逆のように、入力信号が、接続された入力ポートの利用可能な周波数レンジから外れた場合には、入力ケーブルを１つのポートから別のポートへと手作業で再接続することによって、ユーザがマニュアルで入力信号をポート間で配置換えさせる必要がある。こうしたマニュアルの信号の配置換えは、周波数が急速に変化する高速で複雑な信号については、実用的でない。更に、伝統的な周波数カウンタは、その装置で許容される最高周波数信号を受け入れるように、最大調整値に固定された単一の調整回路を採用している。例えば、プリスケーラを用いる場合、分周比は、製品の仕様の最高周波数を受け入れるのに必要な最大除数に固定され、低い周波数信号に関してはジッタが増加する結果となることがある。結果として、入力信号は、高周波数帯域の低い周波数の端で調整過剰となり、ジッタが多くなる。更に、調整回路は、典型的には、高周波数結合であり、トリガ・レベル・ベースでの調整にはなじまない。
【０００６】
本発明の実施形態は、従来技術におけるこれら及び他の課題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示される内容の実施形態としては、周波数帯域の全レンジ用の単一の入力ポートを採用する、周波数カウンタとして動作するオシロスコープがあり、これは、マニュアルで信号の配置換えをする必要がない。このオシロスコープは、複数の分周回路を利用し、それぞれに所与の分周比がある。オシロスコープは、入力信号中のＡ／Ｂイベントの発生を示すイベント信号を繰り返し試験して推定イベント信号周波数を求め、続いて、その信号周波数を用いて、その信号に最適な分周比を選択する。最適な分周比を選択することによって、その信号は、もっと高い分周比に関連する付加的な回路を横断する必要がなく、結果としてジッタが低減する。オシロスコープは、信号を連続的に再試験し、信号が変化すると、信号を最適な分周回路／分周比に取り換える。ジッタを更に減少させるため、オシロスコープは、更なるジッタ低減のための新しい分周回路／分周比が選択される前に、所定のマージンでしきい値を超える／下回ることを要件とする周波数ヒステレシス処理を用いても良い。オシロスコープは、また、受けた信号について表示されるトリガ・イベントの最適な個数を求めるようにしても良く、これは、所定の表示リフレッシュ・レート（例えば、毎秒３回）と、オシロスコープのスクリーンの視覚的なラグ（遅延）を低減するのを確実にする。
【０００８】
従って、少なくともいくつかの実施形態では、試験測定装置は、入力信号を受けるよう構成される１つの入力ポートと、複数の分周比を用いる１つ以上の分周回路を含み、各分周比は、所定整数値によって、入力信号中のイベントを示すイベント信号をスケールするようにする。装置は、また、イベント信号の推定信号周波数を反復して求めると共に、推定信号周波数に基いて、そのイベント信号のための分周比を自動的に選択するよう構成されるコントロール・システムも含んでいる。
【０００９】
別の観点では、少なくともいくつかの実施形態では、方法が試験測定装置において実現される。この方法は、入力部を介して入力信号を受ける処理と、この入力信号中のイベントを示すイベント信号の推定信号周波数を反復して求める処理とを含んでいる。続いて、分周比は、推定信号周波数に基いて、そのイベント信号のための分周回路に対応して自動的に選択される。試験測定装置による信号処理のため、選択された分周比は、イベント信号を所定整数値によってスケールする。
【００１０】
更に別の観点では、少なくともいくつかの実施形態では、プロセッサで実行するためのコンピュータ・プログラムの生成物を蓄積した非一時的なコンピュータ読み出し可能媒体が、試験及び測定を実施するよう構成される。コンピュータ・プログラムは、プロセッサに、１つの入力部を介して入力信号を受ける処理と、入力信号中のイベントを示すイベント信号の推定信号周波数を反復して求める処理と実行させる。続いて、プロセッサは、推定信号周波数に基いて、イベント信号のための分周比、対応する分周回路を自動的に選択する。試験測定装置による信号処理のため、予め定めた整数値によって、選択された分周比でイベント信号をスケール（scale）する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、１つ以上の入力信号を受けるよう構成されるオシロスコープの実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、オシロスコープで使用するための自動周波数プリスケーラの実施形態のブロック図である。
【図３】図３は、非漸増（non-incremental）信号周波数変化に応答するよう構成された別の自動周波数プリスケーラの実施形態のブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、推定イベント信号周波数に基いて、信号を自動的にプリスケールする方法の実施形態のフローチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、推定イベント信号周波数に基いて、信号を自動的にプリスケールする方法の実施形態のフローチャートの残りの部分である。
【図５】図５は、自動周波数プリスケール信号を１０億当たり１区画（1 part per billion）の精度で表示するオシロスコープのグラチクルの実施形態を示す。
【図６】図６は、自動周波数プリスケーラを用いたオシロスコープのためのユーザ・インタフェースの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本願で説明するように、本発明の実施形態は、それぞれ所定の分周比（例えば、１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８、２５６など）を有する複数の分周回路を含む試験測定装置（例えば、オシロスコープ）に関する。例えば、各周波数分周回路（時に、プリスケーラと呼ばれる）は、その前の周波数分周回路の周波数に由来する、入ってくる信号の周波数を、２で分周するよう構成される。最大の分周には、可能な最大周波数分周と最低分解能の信号とをもたらす、複数の周波数分周回路の全セットを横断する必要がある。コントローラ・システム（ハードウェア又はハードウェア上のソフトウェア）は、イベント信号を繰り返し試験して、その信号の周波数を求める。求めた周波数に基づき、コントローラ・システムは、その信号に関する最適な分周比を選択する。最適な分周比は、ローカルのサンプリング・ハードウェアが信号の全エッジをカウント可能な程度に充分に周波数を低減しつつ、信号が受け入れ可能な周波数分周の最小値である。言い換えると、コントロール・システムは、求めた信号の周波数に基いて、最適な分周比を得るように、複数の分周回路を通過するパスを選択する。これは、イベント信号の周波数やその対応するイベントの周波数に関係なく、入力信号を単一の入力部から受けて、ハードウェアによって可能な最高分解能でサンプルすることを可能にする。また、コントロール・システムは、表示をリアル・タイムで更新可能とするため、求めた周波数を考慮した最適な表示トリガ・イベントを選択しても良い。コントローラ・システムは、継続的にイベント信号をモニタし、その周波数が変化すると、新しい分周比を選択する。コントローラ・システムは、所定のマージン（例えば、２５メガ・ヘルツ（ＭＨｚ））を含む周波数ヒステレシス処理を採用しても良く、これによって、信号の周波数は、新しい分周比を選択する前に、分周比の境界をマージンだけ超えるか又は下回らなければならない。これは、分周境界近くの周波数におけるチャタリングを低減する。また、コントロール・システムが、周波数の突然の急な変化を求めるのをサポートするのに、低分解能カウンタを採用しても良い。
【００１３】
上述の実施形態を採用することによって、試験測定装置は、ユーザがポートを切り替える（これは、高速に動く複雑な信号で実行するのは、困難か又は不可能であろう）必要なしに、信号の周波数の全レンジを継続的に表示できる。更に、この実施形態は、チャタリングを防ぎつつ、その信号について最適な分周比を維持する。このように、上述の実施形態を採用することによって、結果として生じるオシロスコープは、機能性が増加し、エンド・ユーザに要求されることは減少する。
【００１４】
本願で用いる用語、チャタリングは、しきい値又は境界近くに分類される信号特性のために、サンプリング回路間の切り替えを急速に行き来することを意味する。
【００１５】
本願で用いる用語、分周比は、分周回路に関連した整数値であって、信号の周波数に除数として適用して、分周回路から、より低い周波数の信号が出力される結果をもたらすものを意味する。
【００１６】
本願で用いる用語、最適な分周比は、信号が受けることが可能でありながら、ローカルのサンプリング・ハードウェアが信号の全エッジをカウントするのを確実なものにするのに充分な程度に信号の周波数を低くする、周波数分周の最小値を意味する。
【００１７】
本願で用いる用語、Ａトリガ・イベントは、例えば、特定の周波数レート／ウィンドウ、グリッチ、ラント・パルスなど、信号の取込みを開始する最初のトリガ・イベントを意味する。
【００１８】
本願で用いる用語、Ｂイベントは、例えば、特定の周波数レート／ウィンドウ、グリッチ、ラント・パルスなど、Ａトリガ・イベントによって開始された信号の捕捉に対する相対的な時間位置又は端部を特定する、１個又は複数（Ｎ）個の特定のトリガ・イベントを意味する。
【００１９】
本願で用いる用語、周波数ヒステレシスは、分周回路が通常切り替えられるであろう信号周波数より上下両方向の周波数のマージンを意味し、新しい分周比に切り換わる前に信号周波数が全マージンを横断する必要がある。
【００２０】
本願で用いる用語、収束推定値は、１つの解に収束するのに必要な推定最大反復回数を示す所定値を意味する。
【００２１】
本願で用いる用語、最適表示トリガ・イベント・カウント値は、表示上で信号の高分解能と、ユーザに高速な視覚的フィードバックを与える高速な表示リフレッシュ・レート（例えば、毎秒３個の測定）とをもたらす測定及び表示されるトリガ・イベントの個数を意味する。
【００２２】
本願で用いる用語、最適なイベント信号は、対応する入力信号中において、トリガされたイベントの発生を示す信号を意味する。
【００２３】
本願で用いる用語、プリスケーラは、高い周波数の信号を、より低い周波数の信号へと変えるために用いる回路を意味する。
【００２４】
図１は、１つ以上の入力信号１２５、例えば、被試験デバイス（ＤＵＴ）１２１からの試験信号を受けるよう構成されるオシロスコープ１００の実施形態のブロック図である。ＤＵＴ１２１は、電気的又は光学的信号を介して通信を行うよう構成される任意の信号源としても良い。例えば、ＤＵＴ１２１は、任意の形態のトランスミッタ又は１つ以上の信号プローブを介して結合された信号伝送媒体としても良い。ＤＵＴ１２１は、試験を目的としたマニュアルでの交換は実質的に不可能な状態となる大量の複雑なデータ通信を行うとしても良い。
【００２５】
オシロスコープ１００は、入力信号１２５と、対応するカウントされたイベントを受けて、１つ以上のグラチクル（表示画面格子目盛）を有する表示装置１２５上に表示するよう構成される試験測定装置である。オシロスコープ１００は、入力信号１２５を受けて、その入力信号をプリ調整、サンプリング等のためのローカルのハードウェアへと送る複数のポート１０５を有している。オシロスコープ１００は、また、例えば、交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）カップリング（結合）制御、トリガ・レベル制御、トリガ・レベル・ヒステレシスのしきい値及びマージンを変更するトリガ・レベル・ヒステレシス制御などのユーザの入力を受ける操作装置１０３を有している。操作装置１０３を用いることで、ユーザは、ＤＵＴ１２１からの入力信号を試験でき、入力信号１２５をサンプルさせ、カウントさせて、表示装置１２５のグラチクル上に表示させることができる。オシロスコープ１００は、説明を明快にするための例として提示していることに注意すべきであって、複数形式のオシロスコープに限定されると考えるべきではなく、本発明から離れることなく、複数の試験セットアップ（設定）を採用しても良い。
【００２６】
図２は、オシロスコープ１００のようなオシロスコープで使用するための自動周波数プリスケーラ２００の実施形態のブロック図である。自動周波数プリスケーラ２００は、入力回路２０１と、比較回路２０３と、高度（advanced）トリガ・モード制御ブロック２０４と、分周回路２０５と、スイッチ２０６〜２０７と、周波数レンジ・カウンタ２０９と、プロセッサ及びメモリ並びにソフトウェア制御部２１３を有するコントロール・システム２１０とを具えている。こうしたコンポーンネントは、入力回路２０１を介して入力信号を受けて、操作装置（例えば、操作装置１０３）を介してユーザに指示されたようにトリガ・レベル・ヒステレシス制御信号２２５、トリガ・レベル制御信号２２１及びカップリング制御信号２２３に基いて信号を調整し、入力信号からイベント信号を生成し、最適な分周比でイベント信号の周波数を分周し、表示グラチクル（例えば、表示装置１０１）上で表示するため、イベント信号のイベントをカウントする。
【００２７】
入力回路２０１は、後段のコンポーンネントによるサンプリング／分析のために、入力信号（例えば、入力信号１２５）をプリ調整（precondition）する増幅回路や他の任意のコンポーンネントとしても良い。例えば、入力回路２０１は、後のコンポーンネントが、よりクリアに信号の変化を識別し、トリガする、などができるように、入力信号の利得を増加させる。入力回路２０１は、差動入力の結果としても良いことに注意すべきで、この場合、相補的な信号の対は、２つの入力端子を介して受け、相補的な信号間の差を入力回路２０１が受ける結果となるように合成される。
【００２８】
比較回路２０３は、入力信号電圧を別の信号源からの対応する電圧と比較し、比較結果を前へ送ることができる任意の回路である。比較回路２０３は、ユーザ制御に基いて、トリガ・レベル制御信号２２１、カップリング制御信号２２３、トリガ・レベル・ヒステレシス制御信号２２５を受ける。トリガ・レベル制御信号２２１の電圧は、ユーザによって設定されたときにメモリ中に予め設定されるか、又は、プロセッサによって設定され、入力信号電圧と比較されて、Ａ又はＢイベントのようなトリガ・イベントが発生した時点を決定する。例えば、比較回路２０３は、トリガ・レベル制御信号２２１を用いて、いつＡイベント又はＮ番目のＢイベントが生じたかを決定し、結果として、いつ信号の捕捉を開始又は終了するかを決定しても良い。カップリング制御信号２２３は、ユーザの入力である。カップリング制御信号２２３は、信号がＡＣ及びＤＣ成分の両方を含んで受信されるときに、信号を捕捉するのにＤＣカップリングに設定されても良い。カップリング制御信号２２３は、また、信号のＤＣ成分を除去し、ＡＣ成分のみを捕捉するために、ＡＣに設定されても良い。こうして、比較回路２０３は、カップリング制御信号２２３に基いて、ユーザから受けたように、入力信号のＤＣ成分を保持するか、又は、選択的に除去できる。トリガ・レベル・ヒステレシス制御信号２２５の入力は、不適当なトリガを排除して信号ノイズを除去するのをサポートする。例えば、トリガ・イベントを生じさせる信号値（例えば、電圧）を、トリガ・レベル・ヒステレシスによって、比較回路２０３にフィードバックさせることができる。すると、比較回路２０３は、イベントをトリガさせた信号値を、後の信号値と比較できる。もし後の信号値がマージン（例えば、２.５パーセント）よりも減少／増加していなければ、信号値中の変化は信号ノイズの結果とみなされ、２番目のトリガ・イベントは記録されない。比較回路２０３は、種々の入力を用いて信号を試験し、比較結果をイベント信号として後のコンポーンネントへと出力する。
【００２９】
高度トリガ・モード制御ブロック２０４は、オプションの回路グループであり、より高度なトリガを捕捉し、そうしたイベントの発生を出力するよう構成される。具体的には、Ａ及びＢイベントは、ユーザが捕捉及びカウントを希望する任意のイベントである。Ａ及びＢイベントは、同じ形式のイベントでも良いし、又は、別々の形式のイベントとして選択されても良い（例えば、最初の立ち上がりエッジのＡイベントと、最初の検出エラーのＢイベント）。例えば、ＤＵＴから生じるエラーを試験しているユーザは、伝送された異常な信号イベント（例えば、Ａ又はＢイベント）を知りたいと望むかもしれない。典型的な異常信号は、ラント・パルス（有効なハイ（高）／ロー（低）レベルに達しないゼロでない信号の立ち上がり）、グリッチ（予期されるレンジを外れた振幅又は時間的／スペクトラム幅のパルス）又は予期しない周波数で発生する信号を含む。高度トリガ・モード２０４は、特定の信号形状／周波数を検出するか、又は、特定／予期されるパターンと認められない信号形状／周波数を検出するのに応じてトリガ処理することによって、ラント、グリッチなどのような、立ち上がり及び立ち下がり以外のイベントに関して、入力信号を試験し、こうしたトリガの結果をイベント信号として出力するよう構成される。高度トリガ・モード２０４は、全体的な図の明快さの理由から示さない補足的な配線を介してコントロール・システム２１０によって制御されるようにしても良い。比較回路２０３又は高度トリガ・モード２０４のイベント信号は、入力信号によってトリガされる全てのイベントを含むことに注意すべきである。従って、イベント信号は、入力信号と同じ周波数かもしれないし、同じ周波数でないかもしれない。
【００３０】
スイッチ２０６は、１つ以上の制御ラインに基いて、全入力よりも少なく出力するよう構成される任意のスイッチである。スイッチ２０６は、比較回路２０３及び高度トリガ・モード２０４の出力端子に結合される。スイッチ２０６は、種々のトリガ・イベントをＡ又はＢイベントとして捕捉可能とするように、コントロール・システム２１０からの入力に基いて、比較回路２０３の出力又は高度トリガ・モード２０４からのトリガ・モードのいずれかを選択できる。
【００３１】
複数の分周回路２０５は、複数の分周比の１つで信号の周波数を分周できる複数の周波数分周回路の中の任意のグループである。複数の分周回路２０５のそれぞれは、プリスケーラと呼ばれることもあり、フィードバック信号を用いた再生（regenerative）周波数分周回路、フリップ・フロップに基づく回路、シフト・レジスタに基づく回路などのような、アナログ又はデジタル分周回路として実現できる。複数の分周回路２０５は、一連の回路（chain：チェーン）として実現されても良く、そのそれぞれが分周できる。例えば、各分周回路は、前の分周回路から受けた信号の周波数について、２の累乗の分周を実行するよう構成することができる。こうして、複数の分周回路２０５のより多数を横断した信号は、複数の分周回路のより少数を横断した信号に比較して、より大きな周波数の分周を受ける。２の累乗の分周を用いる場合、周波数分周回路２０５は、２、４、８、１６、３２、６４、１２８、２５６などの分周比による周波数分周を提供できる。周波数を分周しない１の分周比を実現するには、分周回路２０５を避けて信号が送られる。２の累乗の分周を説明しているが、適切な回路を採用することで、任意の所望分周比のシーケンスを実現できることに注意すべきである。また、複数の分周回路２０５の全てを横断する信号は、最も高い分周比（例えば、２５６）が与えられるであろうが、複数の分周回路２０５の全てを横断することで、最も低い分解能と最も大きな量のジッタ／ノイズがもたらされるという結果になるであろうことにも注意すべきである。こうして、各イベント信号に関する最適な分周比が、後述のように、信号の周波数に従って、コントロール・システム２１０によって選択できる。選択されると、信号は、最適な分周比を実現するのに必要な個数の分周回路２０５だけを横断し、続いて、スイッチ２０７へ出力される。
【００３２】
スイッチ２０７は、１つ以上の制御ラインに基いて、全入力よりも少ない数の出力をするよう構成される任意のスイッチである。スイッチ２０７は、複数の分周回路２０５の各出力端子に結合され、また、スイッチ２０６を介して比較回路２０３に直接結合される。スイッチ２０７は、コントロール・システム２１０からの入力に基いて、受けた複数の分周比のいずれかの出力を選択できる。
【００３３】
周波数レンジ・カウンタ２０９は、信号の振動をカウントすることによって、イベント信号の周波数を測定するよう構成される任意のコンポーンネントである。周波数レンジ・カウンタ２０９は、比較回路２０３又は高度トリガ・モード２０４でのイベントの発生を示すスイッチ２０７の出力信号を受ける。スイッチ２０７の現在の設定に応じて、周波数レンジ・カウンタ２０９は、分周回路２０５による分周比にさらされた入力信号によってトリガされたイベントの振動、従って、周波数をカウントできる。周波数レンジ・カウンタ２０９の出力信号は、イベントのカウントされた周波数２２７である。こうして、周波数２２７は、表示装置１０１のグラチクルのようなスクリーン上での表示のために周波数レンジ・カウンタ２０９から前へと送られる。
【００３４】
コントロール・システム２１０は、本願で開示される方法を実行できる任意の制御回路である。例えば、コントロール・システム２１０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、又は他のプロセッシング回路として実現することもできる。いくつかの実施形態では、コントロール・システム２１０は、メモリからの命令を実行し、そこに記憶された命令で示される方法又は関連するステップを実行するよう構成される汎用プロセッサのプロセッサを含む。メモリは、プロセッサのキャッシュ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ソリッド・ステート・メモリ、ハード・ディスク・ドライブ又は他のメモリ形式として実現されても良い。コントロール・システム２１０中のメモリは、コンピュータ・プログラム生成物や他の命令をお記憶する非一時的な媒体として機能し、こうした生成物／命令を必要に応じて演算のためにプロセッサに供給する。コントロール・システム２１０は、ソフトウェア制御部２１３を含んでも良く、これは、本願で説明する方法のステップ（例えば、メモリ上に記憶され、プロセッサで実行される命令のような）を実行するよう構成されるファームウェア又はソフトウェア・モジュールであっても良い。また、ソフトウェア制御部２１０は、いくつかの実施形態では、ハードウェアで実現しても良い。コントロール・システム２１０は、周波数レンジ・カウンタ２０９から入力に基いて、比較回路２０３、高度トリガ・モード２０４、分周回路２０５、スイッチ２０６〜２０７及び周波数レンジ・カウンタ２０９を制御する。また、コントロール・システム２１０は、操作装置（例えば、操作装置１０３）を介してユーザから直接入力を受けても良い。また、いくつかの実施形態では、コントロール・システム２１０は、オシロスコープの操作装置（例えば、操作装置１０３）への変更に応じて、トリガ・レベル制御信号２２１、カップリング制御信号２２３及びトリガ・レベル・ヒステレシス制御信号２２５を、比較回路２０３や高度トリガ・モード制御ブロック２０４へ供給しても良い。コントロール・システム２１０は、後述のように、分周回路２０５及び周波数レンジ・カウンタ２０９を用いて、反復してイベント信号を試験してイベントの周波数を求め、それによって、そのイベント信号に関する最適な分周比を求める。また、コントロール・システム２１０は、広く周波数が変化するイベント信号を受け入れるのに必要となる異なる分周回路２０５の設定へと変更する。従って、コントロール・システム２１０は、分周回路によって周波数のフル・レンジを受け入れながら、単一の入力部から信号を受けることを可能にする。
【００３５】
図３は、非漸増（non-incremental）型入力信号／イベント信号周波数変化に応答するよう構成された別の自動周波数プリスケーラ３００の実施形態のブロック図である。自動周波数プリスケーラ３００は、オシロスコープ１００のようなオシロスコープで用いられる。自動周波数プリスケーラ３００は、自動周波数プリスケーラ２００と実質的に類似するが、追加の機能を含んでいる。自動周波数プリスケーラ３００は、入力回路３０１と、比較回路３０３と、高度トリガ・モード制御ブロック３０４と、複数の分周回路３０５と、スイッチ３０６〜３０７と、コントロール・システム３１０と、ソフトウェア制御部３１３のモジュールと、高分解能（Hi-Res）周波数カウンタ３０９とを具え、これらは、入力回路２０１と、比較回路２０３と、高度トリガ・モード制御ブロック２０４と、複数の分周回路２０５と、スイッチ２０６〜２０７と、コントロール・システム２１０と、ソフトウェア制御部２１３と、周波数レンジ・カウンタ２０９とに、それぞれ実質的に類似する。比較回路３０３は、トリガ・レベル制御信号３２１、トリガ・レベル・ヒステレシス制御信号３２５及びカップリング制御信号３２３を受け、これらは、トリガ・レベル制御信号２２１、トリガ・レベル・ヒステレシス制御信号２２５及びカップリング制御信号２２３と実質的に類似する。更に、Ｈｉ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０９の周波数３２７信号は、周波数レンジ・カウンタ２０９の周波数２２７信号と実質的に類似する。
【００３６】
イベント信号周波数の急激で大幅な変化、例えば、５ナノ秒未満の１桁の変化の間に、プリスケーラ２００は、その変化を識別するのに一時的に失敗するかもしれない。こうした急激で大幅な変化を、本願では、時として、非漸増（non-incremental）変化と呼ぶ。具体的な例としては、プリスケーラ２００は、第１信号期間に基いて、ＭＨｚオーダーの小さな変化を探し、第２信号期間の開始時点において、数十ＧＨｚオーダーの変化に気づくのに失敗するかもしれない。プリスケーラ３００は、この懸念を克服する低分解能（Low-Res）周波数カウンタ３０８を含んでいる。Ｌｏｗ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０８は、Ｈｉ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０９と類似している。しかし、Ｌｏｗ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０８は、分周回路３０５から、常に最大分周比３２５信号を受け、ここで、この最大分周比３２５信号は、分周回路３０５によって信号に適用できる最大分周比の結果である。例えば、もし複数の分周回路３０５が、２５６の比まで分周可能なら、その最大分周比は２５６である。従って、Ｌｏｗ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０８は、常に、イベント信号で利用可能な最も低い分解能のビュー（View：視点、見方）を受ける。Ｌｏｗ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０８は、低分解能で発生する変化をカウントし、よって、信号の大きなスケールの変化に気づく。Ｌｏｗ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０８の出力は、制御データとしてコントロール・システム３１０へと送られる。コントロール・システム３１０は、Ｌｏｗ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０８の出力信号を用いて、いつ第１信号期間の周波数を推定するための微調整（fine adjustment）を行おうとする試みを止めて、第２信号期間に関連する新しい周波数の推定値を収束させるための粗調整を始めるかを決めることができる。信号の最低分解能バージョンは、最速変化バージョンでもあることに注意すべきである。従って、Ｌｏｗ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０８は、数マイクロ秒から数ミリ秒のオーダーで発生するイベントをカウントできる一方で、Ｈｉ−Ｒｅｓ周波数カウンタ３０９は、数マイクロ秒から数秒のオーダーで発生するイベントをカウントできる。
【００３７】
図４Ａ〜４Ｂは、例えば、自動周波数プリスケーラ２００又は３００を有するオシロスコープ１００を用いて、推定イベント信号周波数に基いて、イベント信号を自動的にプリスケールする方法４００の実施形態のフローチャートである。方法４００は、例えば、オシロスコープのポートに入力信号が挿入されたときに、ブロック４０１で始まる。方法４００は、反復ループを採用し、よって、オシロスコープは、ブロック４０５で、この方法が完了したか判断する。言い換えると、オシロスコープは、後述のように、ループ中に用いられる複数のタスクが完了したかを判断する。もしそうなら、方法４００は、終了ブロック４０３へ進む。もし違うなら、方法４００は、ブロック４０７へ進み、入力信号の信号エッジ又は他の高度トリガが、比較回路／高度トリガ・モードをトリガし、Ａイベント又はＢイベントが生じたことを示したかを判断する。もしトリガが発生していないなら、方法４００は、トリガが発生するまでブロック４０５へ戻る。トリガが発生したら、方法４００はブロック４０９へ進む。
【００３８】
ブロック４０９では、先の（last：最後の）トリガ・イベントからの経過時間が求められる。例えば、経過時間は、２００フェムト秒（ｆｓ）分解能を有する５４ビット・デルタ・カウンタを含むＨＦＤ１１８  ＳＢＴＬ  ＡＳＩＣのような特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって求めても良い。経過時間は、先の反復で使用されたＢイベントの個数で割り算される。使用されるＢイベントの個数は、１／３秒毎に表示を更新するのに必要とされるＢイベントの個数と等しいとしても良い。経過時間は、先の反復で採用されたハードウェアの除数／分周比でも割り算される。Ｂイベントの個数及びハードウェアの除数で割り算したときの経過時間の結果は、経過時間結果として保存される。更に、先の反復において取られた測定回数を収束値に向かって１つ増加させ、先の反復よりも、もう１回多い測定がオシロスコープによって行われるようにする。測定回数の値を１つ増加させることによって、方法４００は、後述のように、イベント信号の周波数推定値が、いつ実際の周波数に収斂するか判断が可能になる。
【００３９】
ブロック４１１では、方法４００は、システムが周波数推定値を現在獲得しつつあるか判断する。もしその推定値が既に周波数値に収束しているなら、方法４００はステップ４２１に進む。もし方法４００が周波数推定値を現在獲得しつつあるなら、方法４００は、ステップ４１３へ進む。ステップ４１３では、現在採用されているハードウェア除数と、ステップ４０９で求められた経過時間結果とに基いて、全てのＢイベントを抜かすことなく、１／３秒毎に表示を更新するのに必要とされるＢイベントの個数が求められる（例えば、最適な表示トリガ・イベント・カウント値）。更に、推定信号周波数が、経過時間結果から求められる。推定信号周波数は、１／経過時間結果に等しい。毎秒所定回数（例えば、毎秒３回）の周波数更新を実現するための最適な表示トリガ・イベント・カウント値は、数学的には、次のように表現できる。
【００４０】
数式１
最適表示トリガ・イベント・カウント値＝（周波数／３）／（分周比）
【００４１】
例えば、最適表示トリガ・イベント・カウント値は、毎秒１３桁の精度が得られるように選択される。ユーザは、表示リフレッシュ・レートが遅くなるという犠牲を払っても、もっと高い精度を得るために、計算された最適表示トリガ・イベント・カウント値を覆しても良い。例えば、Ｂイベントをトリガするイベントをカウントした個数における各１０個の増減に関して、精度の桁数を増減させても良い。
【００４２】
ブロック４１５では、１つの分周回路に対応する１つの分周比が、ブロック４１３からのイベント信号の推定周波数に基いて選択される。例えば、もし推定周波数が１.２５e９より小さければ１の、２.５０e９より小さければ２の、５.０e９より小さければ４の、１０.０e９より小さければ８の、２０.００e９より小さければ１６の分周比が選択され、その他の推定周波数については３２の分周比が選択される。分周比が選択されると、方法４００はブロック４１７へ進み、ステップ４０９の増加させた測定回数が、予め定めた収束推定値（例えば、４に設定される）を超えたか判断する。もし違えば、方法４００は、ブロック４０５に戻り、新たな反復を通り抜ける。もしそうであれば、推定周波数は、実際のイベント信号周波数であり、よって、方法４００はブロック４１９へ進む。ブロック４１９では、ブロック４１３で計算されたＢイベントの個数と、ブロック４１５で選択された分周比とに基いて、オシロスコープのシステムがセットアップされる。更に、周波数の推定が、ブロック４１９で完了する。次に、方法４００は、ステップ４０５へ戻る。しかし、もし方法４００がブロック４１９を横断した場合、方法４００は、ブロック４１１で周波数推定ループから外れて、ブロック４２１へと進む。これは、将来の周波数推定について測定回数をゼロに設定し、推定値の獲得に関連する値を誤り（false：偽）に設定することによって、一部分では追従される。
【００４３】
ブロック４２１では、実際の信号周波数が、先のブロックにおける推定値に基いて求められる。更に、トリガされたＢイベントの個数のような累積的な統計値が、表示用に累積される。統計値としては、信号の最小値、最大値、平均及び標準偏差を含んでいても良い。これら統計値は、求めたイベント信号周波数及び行われた測定回数に基いて、求められる。続いて、方法４００は、ブロック４２５に進み、ユーザが統計値をログ（log：記録）するか又は表示する要求をしたかを判断する。もし統計値がログされるのなら、方法４００はブロック４２３に進み、統計値を図６に示すような結果テーブル・ファイルにログする。また、統計値は、ユーザ入力に基づいて、そのログが取られた後は、表示／ログからクリアしても良い。方法４００は、続いて、ステップ４０５に戻り、終了４０３か、又は、更に測定を行うかを判断する。
【００４４】
もしロギングが必要ないなら、方法４００は、ブロック４２７へと続く。ブロック４２７では、チャタリングを防ぐために、周波数ヒステレシス処理が採用される。この場合、イベント信号の周波数が、特定の分周比及び対応する分周回路に関連する上下の境界に近い場合に、チャタリングは生じる。もしイベント信号が、例えば、ノイズのために、その境界を繰り返し横断すると、オシロスコープは、その信号のための分周回路の再選択を繰り返し、チャタリングという結果になり得る。チャタリングを防ぐため、周波数ヒステレシス処理は、新しい分周比を選択する前に、周波数が、その対応する境界よりも、あるマージン（例えば、＋又は−２５ＭＨｚ）より多く、上又は下に行くことを要求する。
【００４５】
ブロック４２９では、方法４００は、マージンを考慮した後に、イベント信号の周波数を異なる分周回路／分周比にマッピングするべきか判断する。例えば、各分周回路に関する上下の境界と共に、複数の境界の配列を用いても良い。計算された信号プラスマージンを、配列中の各境界に対して照合すると、イベント信号周波数を異なる分周回路にマッピングするべきか判断できる。もしそうであれば、方法４００は、ブロック４３３に進み、新しい周波数推定値を取る準備をする。ブロック４３３に進むことは、本当の信号変化が生じたことを示し、よって、新しいシステムのセットアップが必要かもしれない。こうした場合、推定値を取るのに関連する値が、真（True）に設定され、その推定処理が開始される。例えば、分周比は、本当の周波数値に戻す反復処理のために、最大分周比にリセットされ、Ｂイベントの個数及び行うべき測定回数は初期値（例えば、ゼロ）などにリセットされる。
【００４６】
もしイベント信号周波数が、境界をマージンよりも多く横断しないなら、いずれの横断もノイズとみなされ、よって、ブロック４３１で、現在の周波数推定値が維持される。続いて、方法４００は、新しい周波数推定値を取るか、又は、複数の分周回路それぞれを変更することなく信号の分析を続けるか、のいずれかのために、ステップ４０５に戻る。自動周波数プリスケーラと共に、方法４００を用いることによって、オシロスコープは、連続的にイベント信号の周波数を求め、求めた周波数に基いて、そのイベント信号に最適な分周比の分周回路を自動的に選択できる。従って、関連するサンプリング・ハードウェアの制約にかかわらず、単一の入力部を、自動的かつダイナミックに、どのような周波数でも受けるように構成できる。ある実施形態では、方法４００は、ソフトウェア・コードを用いて実現しても良い。ブロック４２７、４２９、４３１及び４３３の周波数ヒステレシス処理は、ブロック４２５の結果に依存することがあることに注意すべきである。例えば、ブロック４２７、４２９、４３１及び４３３の周波数ヒステレシス処理は、ステップ４２１の間に生じても良く、また、イベント信号／入力信号についての統計値を蓄積しながら、必要な場合に、異なる分周回路を選択するのに利用しても良い。
【００４７】
図５は、オシロスコープ１００が、方法４００に従った自動周波数プリスケーラ２００又は３００を利用し、自動周波数プリスケール信号を１兆当たり１区画（1 part per trillion）の精度で表示するというような、オシロスコープのグラチクル５００の実施形態を示す。グラチクル５００及び対応するユーザ・インタフェースは、Ａトリガ・イベント及びＮ番目のＢトリガ・イベントに従って補足された信号を描写する。グラチクル５００上に示されるように、周波数に関係なく、信号を捕捉するのに単一の入力部を利用しながら、それでも非常に高いレベルの精度を維持する。示したケースでは、信号は、１０.００００００００００１ＧＨｚで測定されている。
【００４８】
図６は、方法４００に従った自動周波数プリスケーラ２００又は３００のような自動周波数プリスケーラを利用するオシロスコープ１００のようなオシロスコープのためのユーザ・インタフェース６００の実施形態を示す。ユーザは、オシロスコープの操作装置と共に、ユーザ・インタフェース６００を利用して、オシロスコープのコントロール・システムを操作する。示すように、オシロスコープは、イベント信号の信号源周波数を求め、それに応じてトリガを設定し、その結果を図６に示すようにグラチクル上や対応するテーブル／ログ上に表示できる。本願で開示されるように、周波数測定技術と分周回路の制御を利用することによって、先に示したように、単一の入力部を利用しながら、より高い帯域及びより低い帯域の周波数の両方を捕捉し、表示できる。
【００４９】
本発明の実施形態は、特に形成されたハードウェア上、ファームウェア上、デジタル・シグナル・プロセッサ、又は、プログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作しても良い。本願で用いられる用語「コントローラ」又は「プロセッサ」は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ、専用ハードウェア・コントローラを含むことを意図している。本発明は、別の観点から見れば、１つ以上のコンピュータ（モニタリング・モジュールを含む）や他の装置で実行される１つ以上のプログラム・モジュールのようなコンピョータで利用可能なデータやコンピョータで実行可能な命令の形で実現されてもよい。一般に、プログラム・モジュールには、複数のルーチン、複数のプログラム、複数のオブジェクト、複数のコンポーンネント、複数のデータ構造などが含まれ、これらは、コンピュータなどの装置中のプロセッサで実行されたときに、特定のタスクを実行したり、抽象データ型（abstract data type）を実現する。コンピョータで実行可能な命令は、ハード・ディスク、光ディスク、リムーバブル記録媒体、ソリッド・ステート・メモリ、ＲＡＭなどのような非一時的なコンピュータ読み出し可能なメディアに記録しても良い。当業者にとっては当然ながら、複数のプログラム・モジュールの機能は、必要に応じて、種々の実施形態において、組み合わせたり、個別に分けたりしても良い。加えて、これら機能は、その全体又はその一部が、集積回路やＦＰＧＡ（field programmable gate arrays）のようなファームウェアやハードウェアの形の等価なもので実現されても良い。特定のデータ構造は、本発明のいくつかの観点を実現するのに効率良く利用でき、こうしたデータ構造は、本願で言うコンピュータで実行可能な命令やコンピュータで利用可能なデータの範囲に含まれると考えられる。
【００５０】
開示した内容の先に説明したバージョンには、記述したか又は当業者には明らかであろう多くの利点がある。そうだとしても、これら利点又は機能の全てが、開示される装置、システム又は方法の全てのバージョンで必要ということではない。
【００５１】
加えて、この書かれた説明は、特定の機能に言及している。この明細書中の発明は、これら特定の機能の有り得る全ての組み合わせを含むと理解すべきである。例えば、特定の観点又は実施形態の状況において特定の機能が開示されているが、その機能は、可能な限り、別の観点又は実施形態という状況においても利用できる。
【００５２】
また、２つ以上の定義されたステップ又は工程を有する方法に言及する場合、その定義されたステップ又は工程は、任意の順番又は同時に（ただし、その状況がこれらの可能性を排除しない限り）実行できる。
【００５３】
説明の都合上、本発明の特定の実施形態を図示し、説明してきたが、本発明の趣旨と範囲から離れることなく、種々の変更を行って良いことが理解されよう。本発明の種々の概念は、例えば、次のように説明しても良い。
【００５４】
本発明の概念１は、試験測定装置であって、
入力信号（１２５）を受けるよう構成される入力ポートと、
それぞれ上記入力信号中のイベントを示すイベント信号を所定の整数値でスケール（scale）する複数の分周比を用いる１つ以上の分周回路（２０５／３０５）と、
上記イベント信号の推定信号周波数を反復して求め（４１３）、上記推定信号周波数に基いて上記イベント信号のための分周比を自動的に求める（４１５）よう構成されるコントロール・システム（２１０／３１０）と
を具えている。
【００５５】
本発明の概念２は、上記概念１の試験測定装置であって、上記イベント信号中のトリガ・イベントの個数をカウントし、そのカウント値を上記コントロール・システムへと送るよう構成される周波数レンジ・カウンタ（２０９／３０９）を更に具え、上記コントロール・システムが、更に、トリガ・イベントのカウントした個数に基いて経過時間結果（elapsed time result）を求める（４０９）よう構成され、また、上記コントロール・システムが、求めた上記経過時間結果に基いて、上記推定信号周波数を求める（４１３）ことを特徴としている。
【００５６】
本発明の概念３は、上記概念２の試験測定装置であって、上記周波数レンジ・カウンタ（３０９）に加えて、低分解能周波数カウンタ（３０８）を更に具え、該低分解能周波数カウンタは、連続して最大分周比でスケールさせたイベント信号を受けて、イベント信号中の非漸増（non-incremental）周波数変化を検出するために、得られる低分解能カウント値をコントロール・システム（３１０）へ送る。
【００５７】
本発明の概念４は、上記概念１の試験測定装置であって、このとき、上記コントロール・システムが、更に、
１秒当たり所定個数の測定値がもたらされる最適な表示トリガ・イベント・カウント値を求め（４１３）、
選択された上記分周比及び最適な表示トリガ・イベント・カウント値を用いてイベント信号を表示する（４１９）。
【００５８】
本発明の概念５は、上記概念１の試験測定装置であって、反復して上記イベント信号の上記推定信号周波数を求める処理が、測定回数が所定の収束推定値を超えるまで、各反復毎に取られる測定回数を１つずつ増加させる処理を含んでいる。
【００５９】
本発明の概念６は、上記概念１の試験測定装置であって、このとき、上記分周比を選択する処理は、周波数レンジのチャタリングを防止するため、第２除数を選択する前に、第１除数に関連するレンジから、マージンを加えて推定信号周波数を変化させることを要求する周波数ヒステレシス処理を用いる処理（４２７〜４３３）を含んでいる。
【００６０】
本発明の概念７は、試験測定装置で実現される方法であって、この方法は、
１つの入力部を介して入力信号（１２５）を受ける処理と、
上記入力信号中のイベントを示すイベント信号の推定信号周波数を反復して求める処理（４１３）とを具え、
上記試験測定装置による信号処理のために、上記推定信号周波数に基いて、上記イベント信号のための分周比、対応する分周回路（２０５／３０５）を自動的に選択し、予め定めた整数値によって、選択された上記分周比で上記イベント信号をスケールする。
【００６１】
本発明の概念８は、上記概念７の方法であって、
周波数レンジ・カウンタ（２０９／３０９）を用いて、上記イベント信号中のトリガ・イベントの個数をカウントする処理（４０９）と、
カウントされたトリガ・イベントの個数に基いて、経過時間結果を求める処理（４０９）と、
上記経過時間結果を用いて、上記推定信号周波数を求める処理（４１３）と
を更に具えている。
【００６２】
本発明の概念９は、上記概念７の方法であって、このとき、上記分周比は、最大分周比でスケールされたイベント信号を連続的に受けて、上記イベント信号中の非漸増周波数変化を検出する低分解能カウンタ（３０９）に基いて選択される。
【００６３】
本発明の概念１０は、上記概念７の方法であって、
１秒当たり所定数の測定値をもたらす最適な表示トリガ・イベント・カウント値を求める処理（４１３）と、
選択された上記分周比と最適な表示トリガ・イベント・カウント値を用いて、試験測定装置のスクリーン上に上記イベント信号を表示する処理（４１９）と
を更に具えている。
【００６４】
本発明の概念１１は、上記概念７の方法であって、このとき、上記イベント信号の上記推定信号周波数を反復して求める処理は、各反復を引き継いだ測定の回数を、該測定の回数が予め定めた収束推定値を超える（４１７）まで、１つずつ増加させる処理（４０９）を含む。
【００６５】
本発明の概念１２は、上記概念７の方法であって、このとき、上記分周比を選択する処理は、周波数レンジのチャタリングを防止するため、第２除数を選択する前に、第１除数に関連するレンジから、マージンを加えて推定信号周波数を変化させることを要求する周波数ヒステレシス処理を用いる処理（４２７〜４３３）を含んでいる。
【００６６】
本発明の概念１３は、試験及び測定を実施するよう構成されるプロセッサで実行するためのコンピュータ・プログラムの生成物を蓄積した非一時的なコンピュータ読み出し可能媒体であって、上記コンピュータ・プログラムは、上記プロセッサに、
１つの入力部（２０１／３０１）を介して入力信号（１２５）を受ける処理と、
上記入力信号中のイベントを示すイベント信号の推定信号周波数を反復して求める処理（４１３）とを具え、
上記試験測定装置による信号処理のために、上記推定信号周波数に基いて、上記イベント信号のための分周比、対応する分周回路（２０５／３０５）を自動的に選択し、予め定めた整数値によって、選択された上記分周比で上記イベント信号をスケール（scale）する方法を実行させる。
【００６７】
本発明の概念１４は、上記概念１３のコンピュータ読み出し可能媒体であって、このとき、実行される上記方法は、
１秒当たり所定数の測定値をもたらす最適な表示トリガ・イベント・カウント値を求める処理（４１３）と、
選択された上記分周比と最適な表示トリガ・イベント・カウント値を用いて、試験測定装置のスクリーン上に上記イベント信号を表示する処理（４１９）と
を更に具えている。
【００６８】
本発明の概念１５は、上記概念１３のコンピュータ読み出し可能媒体であって、このとき、上記分周比を選択する処理は、周波数レンジのチャタリングを防止するため、第２除数を選択する前に、第１除数に関連するレンジから、マージンを加えて推定信号周波数を変化させることを要求する周波数ヒステレシス処理を用いる処理（４２７〜４３３）を含んでいる。
【符号の説明】
【００６９】
１００  オシロスコープ
１０１  表示装置
１０３  操作装置
１０５  複数のポート
１２１  被試験デバイス（ＤＵＴ）
１２５  入力信号
２００  自動周波数プリスケーラ
２０１  入力回路
２０３  比較回路
２０４  高度ドリガ・モード制御ブロック
２０５  分周回路
２０６  スイッチ
２０７  スイッチ
２０９  周波数レンジ・カウンタ
２１０  コントロール・システム
２１３  ソフトウェア制御部
２２１  トリガ・レベル制御信号
２２３  カップリング制御信号
２２５  ヒステレシス 制御信号
２２７  周波数
３００  自動周波数プリスケーラ
３０１  入力回路
３０３  比較回路
３０４  高度ドリガ・モード制御ブロック
３０５  分周回路
３０６  スイッチ
３０７  スイッチ
３０８  低分解能周波数レンジ・カウンタ
３０９  高分解能周波数レンジ・カウンタ
３１０  コントロール・システム
３１３  ソフトウェア制御部
３２１  トリガ・レベル制御信号
３２３  カップリング制御信号
３２５  ヒステレシス 制御信号
３２７  周波数
５００  オシロスコープ・グラチクル
６００  オシロスコープのユーザ・インタフェース
【図１】
2017026603.tif 000003
【図２】
2017026603.tif 000004
【図３】
2017026603.tif 000005
【図４Ａ】
2017026603.tif 000006
【図４Ｂ】
2017026603.tif 000007
【図５】
2017026603.tif 000008
【図６】
2017026603.tif 000009
【外国語明細書】
【発明の名称】Test and measurement instrument and prescaling method
【技術分野】
【０００１】
This invention relates to a system and methods for a test and measurement instrument, and, more particularly, to a system and methods for automatically prescaling an event signal into a frequency range for a test and measurement instrument.
【背景技術】
【０００２】
A frequency counter is an electronic test instrument that counts pulses in an electronic signal to determine frequency.  Traditional frequency counters have multiple hardware circuits for analyzing a broad range of input signals of varying frequencies.  For example, frequency counter hardware is capable of analyzing and displaying low frequency signals with little pre-conditioning.  Accordingly, a low frequency input port can receive and display low frequency signals without needing preconditioning circuits.  A high frequency input port can receive and display higher frequency input signals by routing an input signal through preconditioning circuits, such as a prescaler or heterodyne mixer, to reduce the frequency of the signal to a frequency range the hardware is capable of measuring.  That is, traditional frequency counters may have at least two separate input ports, one for lower frequency range (e.g., DC to 300MHz) and another for the upper frequency range (e.g., 300MHz to 40GHz).
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１０９７２号公報
【特許文献２】特開平０６−１２０８１５号公報
【特許文献３】特開平０７−２２１６３３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「MCA3000シリーズ・マイクロ波周波数カウンタ／アナライザ」の製品紹介サイト、テクトロニクス、［online］、［２０１６年６月２７日検索］、インターネット<URL：http://jp.tek.com/frequency-counter/mca3000-microwave-analyzer>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
But there are shortcomings with the conventional systems.  For example, a traditional frequency counter requires the user to manually transfer the input signal between the ports by manually re-connecting the input cable from one port to another port when the input signal went outside of the usable frequency range of the connected input port such as the frequency drops into the lower band from the higher band or vice versa.  Such a manual signal transfer is impractical for high speed complex signals that rapidly change frequencies.  Further, the traditional frequency counter employs a single conditioning circuit locked to a maximum conditioning value to accommodate the highest frequency signal allowed for the device.  For example, when a prescaler is used, the divider ratio may be fixed to the maximum divisor needed to accommodate the highest frequency specified for the product, resulting in increased jitter on lower frequency signals.  As a result, input signals on the low frequency end of the high frequency band are over adjusted resulting in increased jitter.  Further, the conditioning circuits are typically high frequency coupled and are not amenable to trigger level based conditioning.
【０００６】
Embodiments of the invention address these and other issues in the prior art.
【課題を解決するための手段】
【０００７】
Embodiments of the disclosed subject matter include an oscilloscope configured to act as a frequency counter while employing a single input port for the full range of frequency bands, which eliminates the need for manual signal transfer.  The oscilloscope employs multiple circuit dividers, each with a predefined divide ratio.  The oscilloscope iteratively tests an event signal indicating occurrences of A/B events in the input signal, to determine an estimated event signal frequency and then employs the signal frequency to select an optimal divide ratio for the signal.  By selecting the optimal divide ratio, the signal does not have to traverse additional circuitry associated with higher divide ratios, resulting in reduced jitter.  The oscilloscope continuously retests the signal and swaps the signal to the optimal divide circuit/divide ratio as the signal changes.  To further reduce jitter, the oscilloscope may employ a frequency hysteresis process requiring the event signal to exceed/drop below a threshold by a predetermined margin before a new divide circuit/divide ratio selected to further reduce jitter.  The oscilloscope may also determine an optimal number of displayed trigger events for a received signal, which guarantees a predetermined display refresh rate (e.g. three times a second) and reduces visual lag on the oscilloscope screen     
【０００８】
Accordingly, in at least some embodiments a test and measurement instrument comprises an input port configured to receive an input signal and one or more divider circuits employing a plurality of divide ratios such that each divide ratio scales an event signal indicating events in the input signal by a predetermined integer value.  The instrument also comprises a control system configured to iteratively determine an estimated signal frequency of the event signal, and automatically select a divide ratio for the event signal based on the estimated signal frequency.
【０００９】
In another aspect, in at least some embodiments a method is implemented in a test and measurement instrument.  The method comprises receiving an input signal via an input, and iteratively determining an estimated signal frequency of an event signal indicating events in the input signal.  A divide ratio is then automatically selected to correspond to a divider circuit, for the event signal based on the estimated signal frequency.  The selected divide ratio scales the event signal by a predetermined integer value for signal processing by the test and measurement instrument.
【００１０】
In yet another aspect, in at least some embodiments a non-transitory computer readable medium having stored thereon a computer program product for execution by a processor is configured to perform test and measurement.  The computer program causes the processor to perform a method comprising receiving an input signal via an input, and iteratively determining an estimated signal frequency of an event signal indicating events in the input signal.  The processor then automatically selects a divide ratio, corresponding to a divider circuit, for the event signal based on the estimated signal frequency. The selected divide ratio scales the event signal by a predetermined integer value for signal processing by the test and measurement instrument.
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of an oscilloscope configured to accept a plurality of input signals.
【図２】Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of an auto frequency prescaler for use in an oscilloscope.
【図３】Fig. 3 is a block diagram of an embodiment of another auto frequency prescaler configured to respond to non-incremental signal frequency changes.
【図４Ａ】Fig. 4A is a part of a flowchart of an embodiment of a method of automatically prescaling a signal based on an estimated event signal frequency.
【図４Ｂ】Fig. 4B is the remaining part of the flowchart of the embodiment of the method of automatically prescaling a signal based on an estimated event signal frequency.
【図５】Fig. 5 illustrates an embodiment of an oscilloscope graticule displaying an auto frequency prescaled signal with a precision of 1 part per billion.
【図６】Fig. 6 illustrates an embodiment of a user interface for an oscilloscope employing an auto frequency prescaler. 
【発明を実施するための形態】
【００１２】
As described herein, the embodiments of the present invention relate to a test and measurement instrument (e.g. an oscilloscope) comprising a plurality of divider circuits each with a predefined divide ratio (e.g. 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, etc.)  For example, each frequency divider circuit, sometimes referred to as a prescaler, is configured to divide an incoming signal frequency by two from the frequency of the previous frequency divider circuit.  A maximum division may require traversing the entire set of frequency divider circuits resulting in the greatest possible frequency division and the lowest resolution signal.  A controller system (e.g. hardware or software on hardware) iteratively tests an event signal to determine the frequency of the signal.  Based on the determined frequency, the controller system selects an optimal divide ratio for the signal.  An optimal divide ratio is the minimum amount of frequency division a signal can receive, while still reducing frequency enough to allow the local sampling hardware to count all signal edges.  In other words, the control system selects a path through the divider circuits to obtain the optimal divide ratio based on the determined frequency of the signal. This allows an input signal to be accepted from a single input and sampled by the hardware at the highest resolution possible regardless of the frequency of the event signal and/or the frequency of the corresponding events.  The control system may also select an optimum display trigger event count for a determined frequency to allow the display to be updated in real time.  The controller system continuously monitors the event signal and selects new divide ratios as the frequency changes.  The controller system may employ a frequency hysteresis process that includes a predefined margin (e.g. 25 megahertz (MHz)) so that the signal frequency must exceed or drop below a divide ratio boundary by the margin value before a new divide ratio is selected.  This reduces chatter at frequencies near divider boundaries.  A low resolution counter may also be employed to support the control system in determination of sudden rapid changes in frequency.    
【００１３】
By employing the abovementioned embodiments, a test and measurement instrument can continuously display a full range of frequencies on a signal without requiring the user to switch ports, which may be difficult or impossible to accomplish for fast moving complex signals.   Further, the embodiments maintain an optimal divide ratio for the signal while preventing chatter.  As such, by employing the abovementioned embodiments, a resulting oscilloscope offers increased functionality and reduced requirements on the end user.
【００１４】
The term chatter as used in this application means rapid switching back and forth between sampling circuitry due signal properties classified near a threshold or boundary. 
【００１５】
The term divide ratio as used in this application means an integer value associated with a divider circuit that is applied as a divisor to a signal frequency resulting in a lower frequency signal output from the divide circuit.    
【００１６】
The term optimal divide ratio as used in this application means the minimum amount of frequency division a signal can receive, while still reducing the signal frequency enough to allow the local sampling hardware to guarantee counting of all signal edges.
【００１７】
The term A trigger event as used in this application means an initial trigger event, for example specified frequency rates/windows, glitches, runt pulses, etc., that initiates capture of a signal.  
【００１８】
The term B event as used in this application means one or a number (N) of specified trigger events, for example specified frequency rates/windows, glitches, runt pulses, etc., that specifies a relative temporal position or an end to a signal capture initiated by an A trigger event. 
【００１９】
The term frequency hysteresis as used in this application means a margin of frequency both above and below the signal frequency at which the divider would nominally be switched, requiring the signal frequency to traverse the entire margin before switching to a new divider ratio.
【００２０】
The term convergence estimate as used in this application means a predetermined value indicating an estimated maximum number of iterations needed to converge at a solution.
【００２１】
The term optimum display trigger event count as used in this application means a number of trigger events to be measured and displayed to provide both high signal resolution on the display and a fast display refresh rate (e.g. three measurements per second) to provide rapid visual feedback to a user.
【００２２】
The term optimum event signal as used in this application means a signal indicating the occurrence of triggered events in a corresponding input signal.
【００２３】
The term prescaler as used in this application means a circuit employed to reduce a high frequency signal to a lower frequency signal by integer division.
【００２４】
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of an oscilloscope 100 configured to accept one or more input signals 125, for example to test signals from a device under test (DUT) 121.  DUT 121 may be any signal source configured to communicate via electrical and/or optical signals.  For example, DUT 121 may comprise any form of transmitter or a signal transmission medium coupled via one or more signal probes.  DUT 121 may communicate a large amount of complex data rendering manual swapping for testing purposes substantially impossible.      
【００２５】
The oscilloscope 100 is a test and measurement instrument configured to receive and display the input signals 125 and corresponding counted events on a display 125 comprising one or more graticules.  The oscilloscope 100 comprises ports 105 for receiving the input signals 125 and forwarding the input signals to local hardware for preconditioning, sampling, etc.  The oscilloscope 100 also comprises controls 103 for receiving user input, for example alternating current (AC) or direct current (DC) coupling controls, trigger level controls, trigger-level hysteresis controls to alter trigger-level hysteresis thresholds and margins, etc.   By employing the controls 103, a user can test input signals 125 from the DUT 121 causing the input signals 125 to be sampled, counted, and displayed on the graticules of the display 125.  It should be noted that oscilloscope 100 is presented as an example for purposes of clarity of discussion, but should not be considered limiting as multiple types of oscilloscopes and multiple test setups may be employed without departing from the present invention. 
【００２６】
Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of an auto frequency prescaler 200 for use in an oscilloscope, such as oscilloscope 100.  Auto frequency prescaler 200 comprises an input circuit 201, a comparator 203, an advanced trigger mode control block 204, divider circuits 205, switch 206-207, a frequency range counter 209, a control system 210 comprising a processor and memory, and software control 213.  Such components receive an input signal via the input circuit 201, condition the signal based on trigger-level hysteresis control signal 225, trigger level control signal 221, and coupling control signal 223 as instructed by the user via controls (e.g. controls 103), create an event signal from the input signal, divide the frequency of the event signal by an optimal divide ratio, and count the events of the event signal for display on a display graticule (e.g. display 101).
【００２７】
The input circuit 201 may be an amplifier and/or any other component to precondition an input signal (e.g. input signal 125) for sampling/analysis by later stage components.  For example, the input circuit 201 increases the gain of the input signal so that later components can more clearly distinguish signal changes, triggers, etc.  It should be noted that the input circuit 201 may be the result of a differential input, in which case a pair of complementary signals are received via two inputs and combined resulting in the input circuit 201 receiving the difference between the two complementary signals.    
【００２８】
Comparator 203 is any circuitry capable of comparing an input signal voltage with a corresponding voltage from another source and forwarding a result of the comparison (e.g. a triggered event). Comparator 203 receives a trigger level control signal 221, coupling control signal 223, trigger-level hysteresis control signal 225 based on user controls.  The voltage of trigger level control signal 221, as set by a user, preconfigured in memory, and/or set by a processor, is compared to the input signal voltage to determine when a trigger event, such as an A or B event, has occurred.  For example, comparator 203 may employ the trigger level control signal 221 to determine when an A event or an Nth B event has occurred, and consequently when a signal capture should begin or end.  Coupling control signal 223 is a user input.  Coupling control signal 223 may be set to DC coupling to capture a signal as it is received by including both AC and DC components.  Coupling control signal 223 may also be set to AC to remove the DC portion of a signal and capture only the AC portion.  As such, the comparator 203 may retain or selectively remove the DC component of the input signal based on coupling control signal 223 as received from the user.  Trigger-level hysteresis control signal 225 input supports removing signal noise to eliminate improper triggers.  For example, a signal value (e.g. voltage) causing a triggered event can be fed back into the comparator 203 via trigger-level hysteresis.  The comparator 203 can then compare the signal value that triggered the event with a later signal value.  If the later signal value does not increase/decrease by more than a margin (e.g. 2.5 percent), then the change in signal value is considered to be the result of signal noise and no second triggered event is recorded.  The comparator 203 employs the various inputs to test the signal and outputs the results of the comparison as an event signal to downstream components.
【００２９】
An advanced trigger mode control block 204 is an optional group of circuits configured to capture more advanced triggers and output the occurrence of such an event.  Specifically, A and B events are any events that a user wishes to capture and count.  A and B events may be the same type of event, or may be selected as separate types of events (e.g. an A event of a first rising edge and a B event of a first detected error).  For example, a user testing for errors coming from a DUT may wish to know of erroneous signal events (e.g. A or B events) being transmitted.  Example erroneous signals include runt pulses (a non-zero signal rise not reaching a valid high/low level), glitches (a pulse with an amplitude or temporal/spectral width outside of an expected range), and/or a signal occurring at an unexpected frequency.  Advanced trigger modes 204 are configured to test an input signal for events other than rising and falling edges, such as runts, glitches, etc., by triggering upon detecting specified signal shapes/frequencies and/or detecting any signal shape/frequency not conforming to a specified/expected pattern, and then output the results of such triggers as an event signal.  Advanced trigger modes 204 may be controlled by the control system 210 via additional traces, which are not shown for reasons of overall figure clarity.  It should be noted that the event signal of comparator 203 and/or advanced trigger modes 204 includes all events triggered by the input signal.  Accordingly, the event signal may or may not have the same frequency as the input signal.  
【００３０】
Switch 206 is any switch configured to output fewer than all inputs based on one or more control lines.  Switch 206 is coupled to the outputs of the comparator 203 and the advanced trigger modes 204.  Switch 206 can select the output of comparator 203 or any of the trigger modes from advanced trigger modes 204 based on input from the control system 210, allowing a variety of trigger events to be captured as A and/or B events.
【００３１】
Divider circuits 205 are any group of frequency divider circuits capable of dividing a frequency of a signal by one of a plurality of divide ratios.  Each of the divider circuits 205, which are sometimes referred to as prescalers, can be implemented as analog or digital dividers, such as regenerative frequency dividers employing feedback signals, flip flop based circuits, shift register based circuits, etc.  Divider circuits 205 may be implemented as a chain, each of which is capable of division.  For example, each divider circuit can be configured to perform a power of two division on a frequency of a signal received from a previous divider circuit.  As such, a signal traversing more of the divider circuits 205 receives greater frequency division than a signal a signal traversing fewer of the divider circuits.  When a power of two division is employed, the frequency divider circuits 205 can provide frequency division by divide ratios of 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, etc.  A signal is routed around the divider circuits 205 to achieve a divide ratio of one, representing no frequency division.  While a power of two division is discussed, it should be noted that any desired divide ratio sequence can be achieved by employing the appropriate circuitry.  It should also be noted that a signal traversing all of the divider circuits 205 would receive the highest divide ratio (e.g. 256), but would also result in the lowest resolution and the greatest amount of jitter/noise resulting from traversing all of the divider circuits 205.  As such, an optimal divide ratio for each event signal can be selected by the control system 210 according to the signals frequency as discussed below.  Once selected, the signal can traverse only the number of divider circuits 205 needed to achieve the optimal divide ratio and then be output to switch 207.
【００３２】
Switch 207 is any switch configured to output fewer than all inputs based on one or more control lines.  Switch 207 is coupled to each output of the divider circuits 205 according to divide ratio and is also directly coupled to the comparator 203 via switch 206.  Switch 207 can select the output of any of the received divide ratios based on input from the control system 210.    
【００３３】
Frequency range counter 209 is any component configured to measure a frequency of an event signal by counting oscillations of the signal.  Frequency range counter 209 receives the output of switch 207 indicating the occurrence of an event at comparator 203 or advanced trigger modes 204.  Depending on the current configuration of switch 207, frequency range counter 209 can count the oscillations, and therefore frequency, of the events triggered by the input signal as subjected to a divide ratio by divider circuits 205.  The output of frequency range counter 209 is the frequency 227 of the events as counted.  As such, frequency 227 may be forwarded from the frequency range counter 209 for display on a screen such as a graticule of display 101. 
【００３４】
Control system 210 is any control circuit capable of performing the methods disclosed herein.  For example, control system 210 could be implemented as an application specific integrated circuit (ASIC), a digital signal processor (DSP), or other processing circuitry.  In some embodiments, control system 210 comprises a processor a general purpose processor configured to execute instructions from memory and perform any methods and/or associated steps indicated by instructions stored thereon.  The memory may be implemented as processor cache, random access memory (RAM), read only memory (ROM), solid state memory, hard disk drive(s), or any other memory type.  The memory in the control system 210 acts as a non-transitory medium for storing computer program products and other instructions and providing such products/instruction to the processor for computation as needed.  Control system 210 may comprise software control 213 which may be a firmware or software module configured to perform the method steps discussed herein (e.g. as instructions stored on memory and executed by the processor).  Software control 210 could also be implemented in hardware in some embodiments.  Control system 210 controls the comparator 203, advanced trigger modes 204, divider circuits 205, switches 206-207, and frequency range counter 209 based on input from the frequency range counter 209.  The control system 210 may also receive input directly from the user via controls (e.g. controls 103).  In some embodiments, the control system 210 may also supply trigger level control signal 221, coupling control signal 223, and trigger-level hysteresis control signal 225 to the comparator 203 and/or advanced trigger mode control block 204 in response to changes to oscilloscope controls (e.g. controls 103).   The control system 210 employs the divider circuits 205 and the frequency range counter 209 to iteratively test the event signal to determine the event frequency and hence determine an optimal divide ratio for the event signal as discussed below.  The control system 210 also switches to a different divider circuit 205 configuration as needed to accommodate an event signal with a widely varying frequency.  Accordingly, control system 210 allows a signal to be received from a single input while accommodating the full range of frequencies via the divider circuits.
【００３５】
Fig. 3 is a block diagram of an embodiment of another auto frequency prescaler 300 configured to respond to non-incremental input/event signal frequency changes.  Auto frequency prescaler 300 is employed in an oscilloscope, such as oscilloscope 100.  Auto frequency prescaler 300 is substantially similar to auto frequency prescaler 200, but comprises additional functionality.  Auto frequency prescaler 300 comprises an input circuit 301, a comparator 303, advanced trigger mode control block 304, divider circuits 305, switches 306-307, a control system 310, a software control 313 module, and a high resolution (Hi-Res) frequency counter 309, which are substantially similar to input circuit 201, comparator 203, advanced trigger mode control block 204, divider circuits 205, switches 206-207, control system 210, software control 213, and frequency range counter 209, respectively.  Comparator 303 receives trigger level control signals 321, trigger-level hysteresis control signals 325, and coupling control signals 323 that are substantially similar to trigger level control signals 221, trigger-level hysteresis control signals 225, and coupling control signals 223.  Further, a frequency 327 signal of the Hi-Res frequency counter 309 is substantially similar to the frequency 227 signal of the frequency range counter 209.
【００３６】
During a sudden drastic change in event signal frequency, for example a change by an order of magnitude in less than five nanoseconds, a prescaler 200 may temporarily fail to distinguish the change.  Such a sudden drastic change is sometimes referred to herein as a non-incremental change.  As a specific example, the prescaler 200 may be looking for a small change on the order MHz based on a first signal period and fail to note a change on the order tens of Gigahertz (GHz) at the start of a second signal period.  Prescaler 300 comprises a low resolution (Low-Res) frequency counter 308 to overcome this concern.  Low-Res frequency counter 308 is similar to Hi-Res frequency counter 309.  However, Low-Res frequency counter 308 always receives the maximum divide ratio 325 signal from the divider circuits 305, where the maximum divide ratio 325 signal is the result of the largest divide ratio that can be applied to the signal by the divider circuits 305.  For example, if the divider circuits 305 are capable of dividing up to a ratio of 256, then the max divide ratio is 256.  Accordingly, Low-Res frequency counter 308 always receives the lowest resolution view of the event signal available.  Low-Res frequency counter 308 counts the changes occurring at low resolution, and hence is aware of large scale changes to the signal.  The output of the Low-Res frequency counter 308 is forwarded to control system 310 as control data.  The control system 310 can employ the output of the Low-Res frequency counter 308 to determine when to stop attempting to make fine adjustments to estimate the frequency of the first signal period and begin making coarse adjustments to converge at an estimate of a new frequency associated with the second signal period.  It should be noted that the lowest resolution version of the signal is also the fastest changing version.  Accordingly, the Low-Res frequency counter 308 can count events occurring on the order of microseconds to milliseconds, while the Hi-Res frequency counter 309 can count events on the order of microseconds to seconds depending on control settings.
【００３７】
Figs. 4A-4B are flowcharts of an embodiment of a method 400 of automatically prescaling an event signal based on an estimated event signal frequency, for example by employing an oscilloscope 100 with an auto frequency prescaler 200 or 300.  The method 400 starts at block 401, for example when an input signal is inserted into an oscilloscope port.  Method 400 employs iterative loops, so the oscilloscope determines whether the method is complete at block 405. In other words, the oscilloscope determines whether the tasks employed in the loop, as discussed below, have been completed.  If so, the method 400 proceeds to the end block 403.  If not, the method 400 proceeds to block 407 and determines whether a signal edge or other advanced trigger of an input signal has triggered the comparator/advance trigger modes, indicating that an A event or a B event has occurred.  If no trigger has occurred, the method 400 returns to block 405 until a trigger occurs.  Once a trigger occurs, the method 400 proceeds to block 409.  
【００３８】
At block 409, an elapsed time since the last trigger event is determined.  For example, the elapsed time may be determined by an application specific integrated circuit (ASIC), such as an HFD118 SBTL ASIC comprising a 54-bit delta counter with a 200 femtosecond (fs) resolution.  The elapsed time is then divided by the number of B events used in the previous iteration.  The number of B events used may be equal to the number of B events needed to update the display every 1/3 second.  The elapsed time is also divided by the hardware divisor/divide ratio employed in the previous iteration.  The result of the elapsed time as divided by the number of B events and hardware divisor is saved as an elapsed time result.  Further, the number of measurements taken during the last iteration is incremented toward a convergence value so that one more measurement is taken by the oscilloscope during this iteration than last iteration.  Incrementing the number of measurements value allows the method 400 to determine when a frequency estimate of the event signal has converged with an actual frequency, as discussed below.    
【００３９】
At block 411, the method 400 determines whether the system is currently taking a frequency estimate.  If the estimate has already converged with a frequency value, then the method 400 proceeds to step 421.  If the method 400 is currently taking a frequency estimate, then the method 400 proceeds to step 413.  At step 413, the number of B events needed to update the display every 1/3 second without missing any B events is determined (e.g. the optimum display trigger event count) based on the current hardware divisor being employed and the elapsed time result determined at step 409.  Further, an estimated signal frequency is determined from the elapsed time result.  The estimated signal frequency is equal to 1/elapsed time result.  It should be noted that the optimum display trigger event count to achieve a frequency update of a predetermined number of times per second (e.g. three times per second) can be expressed mathematically as below.
【００４０】
Equation 1
optimum display trigger event count = (frequency/3) / (divide ratio)
【００４１】
For example, the optimum displayed trigger event count is selected so that 13 digits of precision can be obtained every second.  It should also be noted that the user may override the calculated optimum display trigger event count to obtain greater precision at the cost of slower display refresh rate.  For example, the number of digits of precision may increase/decrease for each decade of increase/decrease in the number of B event triggering events counted.  
【００４２】
At block 415, a divide ratio corresponding to a divider circuit is selected based on the estimated frequency of the event signal from block 413.  For example, a divide ratio of 1 is selected if the estimated frequency is less than 1.25e9, 2 for less than 2.50e9, 4 for less than 5.0e9, 8 for less than 10.0e9, 16 for less than 20.00e9, or 32 for any other estimated frequency.  Once a divide ratio is selected, the method 400 proceeds to block 417 and determines whether the incremented number of measurements of step 409 exceeds a predetermined convergence estimate (e.g. set to four).  If not, method 400 returns to block 405 and goes through another iteration.  If so, the estimated frequency is the actual event signal frequency, so method 400 proceeds to block 419.  At block 419, the oscilloscope system is setup based on the number of B events calculated at block 413 and the divide ratio selected at block 415.  Further, the frequency estimation is complete at block 419.  The method 400 then returns to step 405.  However, if the method 400 has traversed block 419, the method 400 moves out of the frequency estimation loop at block 411 and proceeds to block 421.  This is tracked in part by setting the number of measurements to zero for future frequency estimation and setting a value associated with taking an estimate to false.
【００４３】
At block 421, the actual signal frequency is determined based on the estimations in the previous blocks.  Further, the accumulated statistics, such as the number of B events that have been triggered, are accumulated for display.  The statistics may include signal minimum value, maximum value, average and standard deviation.  The statistics are determined based on the determined event signal frequency and the number of measurements taken.   The method 400, then proceeds block 425 to determine whether the user has requested the statistics be logged or displayed.  If the statistics are to be logged, the method 400 proceeds to block 423 to log the statistics to a results table file as shown in Fig. 6.  Also, the statistics may be cleared from the display/log after the log is taken based on user input.  The method, 400 then returns to step 405 to determine whether to end 403 or take more measurements.
【００４４】
If logging is not needed the method 400 continues to block 427.  At block 427, a frequency hysteresis process is employed to prevent chatter.  In this case, chatter occurs when an event signal frequency is close to a lower or upper boundary associated with a particular divide ratio and corresponding divider circuit.  If the event signal repeatedly traversed the boundary, for example due to noise, the oscilloscope could repeatedly re-select divider circuits for the signal resulting in chatter.  To prevent the chatter, the frequency hysteresis process requires the frequency to go above or below the corresponding boundary by more than a margin (e.g., + or - 25MHz) before a new divide ratio is selected. 
【００４５】
At block 429, the method 400 determines whether the event signal frequency should be mapped to a different divider circuit/divide ratio after considering the margin.  For example, an array of boundaries may be employed with an upper and/or lower boundary for each divider circuit.  The calculated signal frequency plus the margin can be checked against each boundary in the array to determine whether the event signal frequency should be mapped to a different divider circuit.  If so, the method 400 proceeds to block 433 and prepares to take a new frequency estimate.  Proceeding to block 433 indicates a true signal change has occurred, so a new system setup may be required.  In such a case, the value associated with taking an estimate is set to true and the estimation process is started.  For example, the divider ratio is reset to a maximum divide ratio for iterating back to a true frequency value, a number of B events and number of measurements to be taken are reset to initial values (e.g. zero), etc. 
【００４６】
If the event signal frequency does not traverse the boundary by more than the margin, any traversal is considered noise, so the current frequency estimate is maintained at block 431.  The method 400 then returns to step 405 to either take a new frequency estimate or continue analyzing the signal without changing divider circuits, respectively.  By employing method 400, in conjunction with an auto frequency prescaler, the oscilloscope can continuously determine the frequency of an event signal and automatically select a divider circuit with an optimal divide ratio for the event signal based on the determined frequency.  Accordingly, a single input can be automatically and dynamically configured to accept any frequency regardless of the limitations of the associated sampling hardware.  In an embodiment, method 400 may be implemented by employing software code.  It should also be noted that the frequency hysteresis process of blocks 427, 429, 431, and 433 may not depend on the results of block 425.  For example, the frequency hysteresis process of blocks 427, 429, 431, and 433 may occur during step 421 and may be employed to select a different divider circuit if such is needed while statistics on the event signal/input signal are being accumulated.
【００４７】
Fig. 5 illustrates an embodiment of an oscilloscope graticule 500, such as on an oscilloscope 100 employing an auto frequency prescaler 200 or 300 according to method 400, displaying an auto frequency prescaled signal with a precision of 1 part per trillion.  The graticule 500 and corresponding user interface depict a signal captured according to an A trigger event and an Nth B trigger event.  As shown on graticule 500 a single input is employed to capture a signal, regardless of frequency, and still maintain an extremely high level of precision.  In the case shown, the signal is measured at 10.00000000001 GHz.   
【００４８】
Fig. 6 illustrates an embodiment of a user interface 600 for an oscilloscope, such as oscilloscope 100, employing an auto frequency prescaler, such as auto frequency prescaler 200 or 300, according to method 400.  A user may employ user interface 600 in conjunction with oscilloscope controls to manage an oscilloscope control system.  As shown, the oscilloscope can determine the source frequency of the event signal, set triggers accordingly, and display the results on the graticule and/or on a corresponding table/log as shown in Fig. 6.  As shown above, both higher band and lower band frequencies can be captured and displayed employing a single input by employing the frequency measurement techniques and divider circuit controls as disclosed herein.  
【００４９】
Embodiments of the invention may operate on a particularly created hardware, on firmware, digital signal processors, or on a specially programmed general purpose computer including a processor operating according to programmed instructions. The terms “controller” or “processor” as used herein are intended to include microprocessors, microcomputers, ASICs, and dedicated hardware controllers. One or more aspects of the invention may be embodied in computer-usable data and computer-executable instructions, such as in one or more program modules, executed by one or more computers (including monitoring modules), or other devices. Generally, program modules include routines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types when executed by a processor in a computer or other device. The computer executable instructions may be stored on a non-transitory computer readable medium such as a hard disk, optical disk, removable storage media, solid state memory, RAM, etc. As will be appreciated by one of skill in the art, the functionality of the program modules may be combined or distributed as desired in various embodiments. In addition, the functionality may be embodied in whole or in part in firmware or hardware equivalents such as integrated circuits, field programmable gate arrays (FPGA), and the like. Particular data structures may be used to more effectively implement one or more aspects of the invention, and such data structures are contemplated within the scope of computer executable instructions and computer-usable data described herein.
【００５０】
The previously described versions of the disclosed subject matter have many advantages that were either described or would be apparent to a person of ordinary skill. Even so, all of these advantages or features are not required in all versions of the disclosed apparatus, systems, or methods. 
【００５１】
Additionally, this written description makes reference to particular features. It is to be understood that the invention in this specification includes all possible combinations of those particular features. For example, where a particular feature is disclosed in the context of a particular aspect or embodiment, that feature can also be used, to the extent possible, in the context of other aspects and embodiments. 
【００５２】
Also, when reference is made in this application to a method having two or more defined steps or operations, the defined steps or operations can be carried out in any order or simultaneously, unless the context excludes those possibilities.
【００５３】
Although specific embodiments of the invention have been illustrated and described for purposes of illustration, it will be understood that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.  For example, various concepts of the preset invention may be described as below.
【００５４】
A concept 1 of the present invention is a test and measurement instrument, comprising: 
an input port configured to receive an input signal (125);
one or more divider circuits (205/305) employing a plurality of divide ratios such that each divide ratio scales an event signal indicating events in the input signal by a predetermined integer value; and
a control system (210/310) configured to:
iteratively determine an estimated signal frequency of the event signal (413), and
automatically select a divide ratio for the event signal based on the estimated signal frequency (415).  
【００５５】
A concept 2 of the present invention is the test and measurement instrument of the concept 1, further comprising a frequency range counter (209/309) configured to count a number of trigger events in the event signal and forward the count to the control system, wherein the control system is further configured to determine an elapsed time result based on the counted number of trigger events (409), and wherein the control system determines the estimated signal frequency based on the determined elapsed time result (413). 
【００５６】
A concept 3 of the present invention is the test and measurement instrument of the concept 2, further comprising a low resolution frequency counter (308) in addition to the frequency range counter (309), the low resolution frequency counter continuously receiving the event signal scaled by a maximum divide ratio (325) and forwarding a resulting low resolution count to the control system (310) to detect non-incremental frequency changes in the event signal.
【００５７】
A concept 4 of the present invention is the test and measurement instrument of the concept 1, wherein the control system is further configured to: 
determine an optimum display trigger event count resulting in a predetermined number of measurements per second (413), and
employ the selected divide ratio and optimum display trigger event count to display the event signal (419).  
【００５８】
A concept 5 of the present invention is the test and measurement instrument of the concept 1, wherein iteratively determining the estimated signal frequency of the event signal includes incrementally increasing a number of measurements taken over each iteration (409) until the number of measurements exceeds a predetermined convergence estimate (417).
【００５９】
A concept 6 of the present invention is the test and measurement instrument of the concept 1, wherein selecting the divide ratio includes employing a frequency hysteresis process requiring the estimated signal frequency to vary from a range associated with a first divisor plus a margin before selecting a second divisor to prevent frequency range chatter (427-433).  
【００６０】
A concept 7 of the present invention is a method implemented in a test and measurement instrument, the method comprising:
receiving an input signal (125) via an input;
iteratively determining an estimated signal frequency of an event signal indicating events in the input signal (413); and
automatically select a divide ratio, corresponding to a divider circuit (205/305), for the event signal based on the estimated signal frequency (415) such that the selected divide ratio scales the event signal by a predetermined integer value for signal processing by the test and measurement instrument.
【００６１】
A concept 8 of the present invention is the method of the concept 7, further comprising: 
employing a frequency range counter (209/309) to count a number of trigger events in the event signal (409); and 
determining an elapsed time result based on the counted number of trigger events (409); and 
employing the elapsed time result to determine the estimated signal frequency (413).
【００６２】
A concept 9 of the present invention is the method of the concept 7, wherein the divide ratio is selected based on a low resolution counter (309) continuously receiving the event signal scaled by a maximum divide ratio (325) to detect non-incremental frequency changes in the event signal.
【００６３】
A concept 10 of the present invention is the method of the concept 7, further comprising:
determining an optimum display trigger event count resulting in a predetermined number of measurements per second (413), and
employing the selected divide ratio and optimum display trigger count to display the event signal (419) on a test and measurement instrument screen.  
【００６４】
A concept 11 of the present invention is the method of the concept 7, wherein iteratively determining the estimated signal frequency of the event signal includes incrementally increasing a number of measurements taken over each iteration (409) until the number of measurements exceeds a predetermined convergence estimate (417).
【００６５】
A concept 12 of the present invention is the method of the concept 7, wherein selecting the divide ratio includes employing a frequency hysteresis process requiring the estimated signal frequency to vary from a range associated with a first divisor plus a margin before selecting a second divisor to prevent frequency range chatter (427-433).  
【００６６】
A concept 13 of the present invention is a non-transitory computer readable medium having stored thereon a computer program product for execution by a processor configured to perform test and measurement, the computer program causing the processor to perform a method comprising:
receiving an input signal (125) via an input (201/301);
iteratively determining an estimated signal frequency of an event signal indicating events in the input signal (413); and
automatically select a divide ratio, corresponding to a divider circuit (205/305), for the event signal based on the estimated signal frequency (415) such that the selected divide ratio scales the event signal by a predetermined integer value for signal processing by the test and measurement instrument.
【００６７】
A concept 14 of the present invention is the computer readable medium of the concept 13, wherein the method performed further comprises:
determining an optimum display trigger event count resulting in a predetermined number of measurements per second (413), and
employing the selected divide ratio and optimum display trigger count to display the event signal (419) on a test and measurement instrument screen.  
【００６８】
A concept 15 of the present invention is the computer readable medium of the concept 13, wherein selecting the divide ratio includes employing a frequency hysteresis process requiring the estimated signal frequency to vary from a range associated with a first divisor plus a margin before selecting a second divisor to prevent frequency range chatter (427-433).  
【符号の説明】
【００６９】
１００  oscilloscope
１０１  Display
１０３  Controls
１０５  Ports
１２１  device under test (DUT)
１２５  input signal
２００  auto frequency prescaler
２０１  Input circuit
２０３  Comparator
２０４  advanced trigger mode control block
２０５  divider circuit
２０６  Switch
２０７  Switch
２０９  Frequency range counter
２１０  control system
２１３  Software Control
２２１  trigger level control signal
２２３  coupling control signal
２２５  hysteresis control signal
２２７  Frequency
３００  Auto frequency prescaler
３０１  Input circuit
３０３  Comparator
３０４  advanced trigger mode control block
３０５  divider circuit
３０６  Switch
３０７  Switch
３０８  Low resolution Frequency range counter
３０９  High resolution Frequency range counter
３１０  control system
３１３  software control
３２１  trigger level control signal
３２３  coupling control signal
３２５  hysteresis control signal
３２７  Frequency
５００  oscilloscope graticule
６００  User Interface of oscilloscope
【請求項１】
A test and measurement instrument, comprising: 
an input port configured to receive an input signal;
one or more divider circuits employing a plurality of divide ratios such that each divide ratio scales an event signal indicating events in the input signal by a predetermined integer value; and
a control system configured to:
iteratively determine an estimated signal frequency of the event signal, and
automatically select a divide ratio for the event signal based on the estimated signal frequency.
【請求項２】
The test and measurement instrument of claim 1, further comprising a frequency range counter configured to count a number of trigger events in the event signal and forward the count to the control system, wherein the control system is further configured to determine an elapsed time result based on the counted number of trigger events, and wherein the control system determines the estimated signal frequency based on the determined elapsed time result.
【請求項３】
The test and measurement instrument of claim 2, further comprising a low resolution frequency counter in addition to the frequency range counter, the low resolution frequency counter continuously receiving the event signal scaled by a maximum divide ratio and forwarding a resulting low resolution count to the control system to detect non-incremental frequency changes in the event signal.
【請求項４】
A method implemented in a test and measurement instrument for prescaling a signal, comprising:
receiving an input signal via an input;
iteratively determining an estimated signal frequency of an event signal indicating events in the input signal; and
automatically select a divide ratio, corresponding to a divider circuit, for the event signal based on the estimated signal frequency such that the selected divide ratio scales the event signal by a predetermined integer value for signal processing by the test and measurement instrument.
【請求項５】
The method of claim 4 for prescaling a signal, further comprising:
determining an optimum display trigger event count resulting in a predetermined number of measurements per second, and
employing the selected divide ratio and optimum display trigger count to display the event signal on a test and measurement instrument screen.  
【要約】
【課題】 Prescale a signal with reducing noise.
【解決手段】A test and measurement instrument includes an auto frequency prescaler 200 that receives an input signal.  Divider circuits 205 employ a plurality of divide ratios such that each divide ratio scales an event signal indicating events in the input signal by a predetermined integer value.  A control system 210 iteratively determines an estimated signal frequency of the event signal, and automatically select a divide ratio for the event signal based on the estimated signal frequency.  Frequency range counters 209 count triggers in the event signal subsequent to application of the divide ratio.
【選択図】図２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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