(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波形データを入力するデータ入力回路と、入力した波形データを記憶し、該記憶した波形データをトリガ信号に応答してシーケンシャル保存する複数のブロックを有するアクイジションメモリとを備え、アクイジションメモリに保存された波形データに基づいて、トリガ信号に関連する波形部分を表示するデジタルオシロスコープにおいて、
共通の波形データを入力する２つのデータ入力回路を備えており、一方のデータ入力回路からのデータによって波形をロール表示し、他方のデータ入力回路からのデータによってトリガ信号に関連する波形部分をシーケンシャル保存するのにあたり、
１つのブロックに保存された波形データが設定されたデータ数に達しない場合には、少なくとも該１つのブロックの前のブロックに保存された波形データをコピーする
ことを特徴とするデジタルオシロスコープ。
【請求項２】
波形データを入力するデータ入力回路と、入力した波形データを記憶し、該記憶した波形データをトリガ信号に応答してシーケンシャル保存する複数のブロックを有するアクイジションメモリとを備え、アクイジションメモリに保存された波形データに基づいて、トリガ信号に関連する波形部分を表示するデジタルオシロスコープにおいて、
１つのブロックに保存された波形データが、設定されたデータ数に達しない場合に、該１つのブロックの前のブロックに保存された波形データをコピーすることを特徴とするデジタルオシロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルオシロスコープに関し、特に、デジタルオシロスコープにおける波形データのサンプリング及び保存方法の改良に関する
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術について説明する。図９は、デジタルオシロスコープにおける信号データの流れを示すブロック図である。オシロスコープ４０では、一定速度で入力される波形データを、間引き回路４１によって入力し、設定されたサンプリングスピードでサンプリングしたデータを、メモリバス４２を経由してアクイジションメモリ（内部メモリ）４３に書き込む。このデータは、所定のタイミングでアクイジションメモリ４３からメモリバス４２を経由してＰＰ圧縮回路４４に読み出され、ＰＰ圧縮回路４４を経て画面に波形が表示される。
【０００３】
上記オシロスコープでは、設定されたサンプリングスピードが充分に遅い場合には、アクイジションメモリ４３に空き時間が発生する。この空き時間を利用して、アクイジションメモリ４３からデータをリードしておき、ＰＰ圧縮回路４４による圧縮を行って表示する。この表示は、ロール表示と呼ばれ、現在の入力波形が流れるように表示される。また、設定されたサンプリングスピードが高速であった場合には、メモリバス４２上には殆ど空き時間が発生しないので、データの取込みが完了した時点で、アクイジションメモリ４３をリードして、通常の波形表示を行う。
【０００４】
上記オシロスコープでは、シーケンシャルストアという機能があり、このシーケンシャルストアでは、トリガ信号に応答してアクイジションメモリ４３に保存されたデータに基づいて、各トリガ点の前後の波形を逐次表示することが可能である。シーケンシャルストアの設定があると、入力波形に対してトリガ条件が成立したら、次から次へとアクイジションメモリにデータを保存していく。この間は、デッドタイムを少なくするため、画面上には波形表示を行わない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のオシロスコープでは、シーケンシャルストアにおいてトリガ条件を設定するとトリガ待ちの状態になり、波形表示を行わない。このため、現在どのような波形データが入力されているのかが判らないという問題がある。
【０００６】
また、サンプリングの設定が１つのみであるため、ロール表示の際には、トリガ点近傍の波形データも遅いサンプリング点での波形データとなってしまい、正確な波形情報が表示されないという問題もある。
【０００７】
更に、連続的にトリガ点がある場合には、トリガ点に達しても、１つ以前のトリガ点によるポストトリが領域の表示のために、プリトリガ領域のデータが所定数だけ確保されていない場合には、入力波形におけるトリガ点が無視されてしまうという問題もある。
【０００８】
更に、画面波形を補間表示するために、１つの画面データの外側に数点の余分なデータを必要とすることから、サンプリングレートが遅い場合には、補間に必要なデータ分の時間がそのままデッドタイムになってしまうという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑み、従来のオシロスコープを改良し、トリガ待ちの状態においても現在の入力波形のトレンドを表示させることができ、また、ロール表示の際にトリガ点近傍においても正確な波形情報が得られるオシロスコープを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、また、連続的にトリガが生じても、そのトリガ点に関連する波形データが確実に表示でき、デッドタイムが短くなるオシロスコープを提供することをも目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のデジタルオシロスコープは、第１の視点において、波形データを入力するデータ入力回路と、入力した波形データを記憶し、該記憶した波形データをトリガ信号に応答してシーケンシャル保存する複数のブロックを有するアクイジションメモリとを備え、アクイジションメモリに保存された波形データに基づいて、トリガ信号に関連する波形部分を表示するデジタルオシロスコープにおいて、
共通の波形データを入力する２つのデータ入力回路を備えており、一方のデータ入力回路からのデータによって波形をロール表示し、他方のデータ入力回路からのデータによってトリガ信号に関連する波形部分をシーケンシャル保存するのにあたり、
１つのブロックに保存された波形データが設定されたデータ数に達しない場合には、少なくとも該１つのブロックの前のブロックに保存された波形データをコピーする
ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第１の視点のデジタルオシロスコープでは、ロール表示のためのデータ入力回路と、シーケンシャル保存のためのデータ入力回路とを備える構成により、サンプリング速度が相互に異なるロール表示及びシーケンシャル保存の双方のためのデータ取得が可能となり、現在の波形データを表示しつつトリガ点のデータ取得が可能となる。また、トリガ点近傍の波形データはシーケンシャル保存に適したサンプリング速度が採用できる。
【００１３】
また、本発明の第２の視点のデジタルオシロスコープは、波形データを入力するデータ入力回路と、入力した波形データを記憶し、該記憶した波形データをトリガ信号に応答してシーケンシャル保存する複数のブロックを有するアクイジションメモリとを備え、アクイジションメモリに保存された波形データに基づいて、トリガ信号に関連する波形部分を表示するデジタルオシロスコープにおいて、
１つのブロックに保存された波形データが、設定されたデータ数に達しない場合に、該１つのブロックの前のブロックに保存された波形データをコピーすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の視点のデジタルオシロスコープによると、ブロック間で波形データをコピーする構成を採用したことにより、連続してトリガが発生しても、各ブロックに必要な波形データが確保できるため、波形が表示できないデッドタイムがなくなり、或いは、トリガディセーブルの時間が短くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態例に係るデジタルオシロスコープのブロック図である。本実施形態例のオシロスコープ１０は、２つのデータ間引き回路１１、１２、一方の間引き回路に付属するＦＩＦＯ回路１３、メモリバス１４、アクイジションメモリ１５、２つのＰＰ圧縮回路１６、１７、アドレス制御回路１８、及び、ワークＲＡＭ１９を備える。
【００１６】
入力波形データは、低速波形データ用の第１データ間引き回路（１／ｍ間引き回路）１１及び高速波形データ用の第２データ間引き回路（１／ｎ間引き回路）１２の双方に入力される。１／ｎ間引き回路１２は、一定速度で入力される波形データを設定された間隔で間引きしてサンプリングし、波形データを画面表示データとして適当な１／ｎのデータ量にし、得られたデータをＦＩＦＯ(First-in-First-out)バッファ１３に入力する。ＦＩＦＯバッファ１３は、１／ｎ間引き回路１２からデータを受け取り、ある程度のデータ量が蓄えられたら、書込み動作に移り、先に入力されたデータから順次に出力する。ＦＩＦＯバッファ１３の出力は、メモリバス１４を経由してアクイジションメモリ１５の高速波形用のメモリ領域である各ブロック１５ｂに蓄えられる。１／ｍ間引き回路１１は、一定速度で入力される波形データを設定された間隔で間引きしてサンプリングし、波形データを１／ｍのデータ量にし、アクイジションメモリ１５の低速波形用のデータ領域であるブロック１５ａにこれを蓄える。ここで、ｎ＜ｍである。１／ｍ間引き回路１１の動作速度は、最高で１００ｋＳ（サンプリング）／ｓｅｃであり、１／ｎ間引き回路１２の動作速度は、最高で５ＭＳ／ｓｅｃである。
【００１７】
１／ｍデータ間引き回路１１からアクイジションメモリ１５の低速波形用のメモリブロック１５ａに記憶されたデータは、ブロック内部で回り続ける。つまり、その記憶容量が一杯になると先のデータから順次に捨てられ、新しいデータがそこに記憶される。ＦＩＦＯバッファ１３から入力され、アクイジションメモリ１５の高速波形用メモリ領域の各ブロック１５ｂに記憶されるデータは、トリガ条件が成立するまではそのブロック１５ｂ内部で回り続ける。トリガ条件が成立すると、所定数のポストトリガ領域のデータを記憶した後に、次の高速波形用のメモリブロック１５ｂに移り、次のトリガがある迄はそのブロックでデータが回り続ける。
【００１８】
第１ＰＰ圧縮回路１６は、ロール波形の表示を行うために、アクイジションメモリ１５の低速波形用のメモリブロック１５ｂから最新の波形データを順次読み出し、これをＰ−Ｐ(Peak-to-Peak)圧縮して画面に表示する。第２ＰＰ圧縮回路１７は、トリガ条件が成立し、アクイジションメモリ１５の高速波形用メモリ領域の各ブロック１５ｂに所定量の波形データが揃った後に、その波形データを読み出し、Ｐ−Ｐ圧縮して画面表示に備える。
【００１９】
画面２０上には、上段に低速波形が絶え間なく表示されており、下段にはトリガ条件が成立した際のトリガ点の前後の波形（プリトリガ領域及びポストトリが領域の波形）が所定の条件で表示される。本実施形態例では、１台のオシロスコープに２つのデータ間引き回路１１、１２及び２つのＰＰ圧縮回路１６、１７を備える構成により、従来のオシロスコープで存在した、トリガ条件を設定した際には波形を見ることができない欠点を除いている。
【００２０】
図２は、上記実施形態例における波形データの例を時間経過と共に示すタイミングチャートである。メモリバス１４は、高速転送を可能とする充分な帯域を有しており、低速サンプリングデータの書込み、高速サンプリングデータの書込み、ロール表示のためのＰＰ圧縮動作、及び、高速サンプリング表示のためのＰＰ圧縮動作の４つの動作に必要なデータ転送を並行して実行する。
【００２１】
低速サンプリングでは１０μｓに１回のサンプリングが実行され、高速サンプリングでは２００ｎｓに１回のサンプリングが実行される。低速サンプリングの結果は、所定のタイミングでメモリバス１４を経由してアクイジションメモリ１５に書き込まれ、高速サンプリングの結果は、一旦はＦＩＦＯバッファ１３に蓄えられ、所定数のサンプリングが成された時点で、メモリバス１４を経由してアクイジションメモリに高速に書き込まれる。メモリバス１５は、更に２つのＰＰ圧縮回路１６、１７によって利用されており、各ＰＰ圧縮回路１６、１７は、高速サンプリングの合間を縫ってアクイジションメモリ１５からデータを読み出してこれを処理する。
【００２２】
図３は、各データ間引き回路１１、１２によるサンプリングの結果として得られる、アクイジションメモリ１５内における波形データの蓄積を模式的に示している。アクイジションメモリ１５は、夫々が１００ｋのデータポイントを格納する複数のブロック１５ａ、１５ｂ１〜１５ｂＮに区分されており、第１のブロック１５ａで低速側サンプリングのデータを記憶しつつ回り続ける。データが何周回ったかの回数は、ハードウエア上で記憶される。第２のブロック以降の各ブロック１５ｂ１〜１５ｂＮには、高速側サンプリングによる波形データが頁データとして格納される。なお、各ブロック１５ａ、１５ｂの大きさは、計測する波形データに合わせて設定される。
【００２３】
図示した例では、波形データが正から負に移行するゼロクロス点でトリガが掛けられており、トリガが発生すると、アドレス制御回路１８は、そのトリガ毎に、低速側波形データの何周目にトリガが発生したか、そのトリガの低速側のメモリブロック１５ａにおけるアドレス、高速側のメモリブロック１５ｂでのエンドアドレス、及び、高速側のメモリブロック１５ｂの取り込み済データ数を、ワークＲＡＭ１９に書き込む。例えば、操作者が画面上の低速波形において１つのトリガ点を選択すると、そのトリガ点に対応する、所定数のデータを含むプリトリガ領域のデータ及びポストトリガ領域のデータがアクイジションメモリ１５ｂから抽出される。第２ＰＰ圧縮回路１７は、事前にこのデータを読み出し圧縮しておき、要求に従って画面に表示する。
【００２４】
ここで、図３に示すように、先のトリガによって表示が必要となったポストトリガ領域の波形データの取得が完了する前に次のトリガが発生した場合には、該次のトリガにおけるプリトリガ領域の波形データが不足する事態が生じる。この場合には、ワークＲＡＭ１９に記憶されたアクイジション数によってその旨が検出され、その不足分はブロック１５ｂ間でコピーされる。このコピーのために所定のハードウエアが設けられる。転送元アドレス及び転送先アドレスはソフトウエアによって設定される。転送元がブロック境界をまたぐようなアドレスを有する転送が発生した場合には、複数回に分けてコピーを行う。なお、ブロックの大きさは、プリトリガ領域及びポストトリガ領域のデータ数を勘案して定めてあり、転送先のアドレスがブロック境界をまたぐことはない。
【００２５】
本実施形態例のオシロスコープによると、長時間の波形取り込みと、高速な波形取り込みとを１台のオシロスコープで実行可能であり、トリガ待ちの状態においても、低速サンプリングによって現在の入力波形を逐次表示することが出来る。低速サンプリングを行っていてトリガが発生した場合には、低速波形上のトリガ点を指定すると、ワークＲＡＭ１９に蓄えられたデータによって、必要な高速サンプリング波形データが、低速サンプリング波形データのどの位置にあるかが判り、そのデータに基づいて高速波形を画面２０上に表示できる。この場合、全体像は遅いサンプリングによって行い、解析したい部分は高速にサンプリングを行うため、アクイジションメモリ１９を有効に使うことが出来る。
【００２６】
なお、本実施形態例では、２つのデータ間引き回路１１、１２によって低速サンプリング／高速サンプリングを実行する場合について説明したが、メモリバスの転送能力以内であれば、１つの入力波形データに２つのトリガ条件を設定してこれら間引き回路１１、１２に同時にサンプリングさせることも出来る。
【００２７】
図４は、本発明の第２の実施形態例に係るオシロスコープの構成を示す。オシロスコープ３０は、波形データに基づいてトリガ条件が成立するとトリガ信号を発生するトリガ回路３１、先入れ先出し機能を有し波形データを受け取るＦＩＦＯバッファ３２と、ＦＩＦＯバッファ３２からメモリバス３３を経由してデータを受け取って記憶し、トリガ信号に基づいてこれを保存するアクイジションメモリ３４と、アクイジションメモリ３４のアドレスを指定する制御回路３５と、トリガ信号に応答して保存されるデータに関連するデータが各トリガ信号毎に記憶されるワークＲＡＭ３６とを有する。
【００２８】
アクイジションメモリ３４は、夫々が１００ｋデータポイントを記憶できる各ブロック３４ａ１〜３４ａＮに分割されている。ワークＲＡＭ３６に記憶するデータには、各トリガについてのポストトリガ領域の終了アドレスと、各トリガ点のためにアクイジションメモリに格納された有効なデータ数とが含まれる。
【００２９】
図５は、本実施形態例のオシロスコープにおける処理を示す。オシロスコープは、シーケンシャルストアの命令があると動作を開始し、ＦＩＦＯバッファ３２を介してアクイジションメモリ３４にデータを取り込みつつ、トリガ回路３１によってトリガ条件の成立を監視する。トリガ条件が成立すると、制御回路３５は、ＦＩＦＯバッファ３２を経由してその旨の信号を受け取り、そのときのシーケンシャルデータをアクイジションメモリ３４の各ブロック３４ａ１〜３４ａＮに保存し、且つ、それに関連するデータをワークＲＡＭ３６に記憶する。
【００３０】
データ取込みでは、最初のトリガがあると、図６に示すように、第１のブロック３４ａの表示スタート位置からポストトリガ領域分のデータを保存し、ワークＲＡＭに対応する所定のデータを記憶する。次いで、書込みアドレスを次のブロック３４ａ２の先頭に設定し、ＦＩＦＯバッファ３２からのデータを順次に書き込む。このときには、プリトリガ領域でもトリガ条件が成立すれば、その時点からポストトリガ領域のデータを保存する。所定量のデータが得られたら、次のブロックに移る。設定された回数のトリガについてデータが得られたら、データの取り込み処理を終了する（ステップＳ１）。
【００３１】
図５において、データ取り込みが終了すると、オシロスコープは、波形表示のための処理に移行する。ワークＲＡＭ３６から、最初のトリガに対応するデータを読み出し（ステップＳ２）、アクイジションメモリ３４の最初のブロック３４ａ１に記憶されたデータのレコード長を調べる（ステップＳ３）。最初のトリガにはトリガディゼーブルが掛けられており、トリガによる表示は行われないので、処理はステップＳ５に移行して、設定回数だけのブロックを調べたか否かを判定し、設定回数以下であればステップＳ２に戻り、次のブロックの処理に移行する。
【００３２】
ワークＲＡＭ３６内に記憶された、次のトリガ点のためのデータを調べ、所定のレコード長が記録されていれば、更に次のブロックに移る。一方、図６に示すように、プリトリガ領域の途中でトリガが発生したため、そのブロック３４ａ２でプリトリガ領域のデータ数が不足している場合には、レコード長が短いことから波形データが不足している旨が検出される。この不足分のデータは、先のブロック３４ａ１内にポストトリガ領域のデータとして記憶されているので、当該ブロック３４ａ２のプリトリガ領域のデータとしてコピーされる（ステップＳ４）。このようにして、最初のブロック３４ａ１を除いて全てのトリガ点についての波形データが得られる。全ての波形データが揃ったら処理を終了し、波形の表示指令を待って波形を表示する。
【００３３】
図７は、オシロスコープにおけるトリガ信号に応答して表示される一般的な波形を例示している。図（ａ）はトリガ点を中心として同じ大きさの前後の領域を表示する場合を示し、図（ｂ）はトリガ点が全体の表示領域の前から１０％の位置にあるように表示する場合を示し、図（ｃ）はトリガ点が全体の表示領域の後ろから１０％の位置にあるように表示する場合を示している。従来のオシロスコープでは、（ａ）及び（ｃ）の表示の場合には、プリトリガ領域が先のトリガ点におけるポストトリが領域と重なっているために、プリトリガ領域が表示できなかった。図８は、この図７（ａ）の場合における従来の表示を示し、波線で示すように波形データが表示できない旨を示している。しかし、本実施形態例によると、ブロック間のデータコピーによってその波線の部分が表示できる。
【００３４】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明のデジタルオシロスコープは、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の第１の視点のデジタルオシロスコープによると、シーケンシャル保存を行う場合にも、一方のデータ入力回路によって連続的に波形データが表示できる利点がある。また、本発明の第２の視点のデジタルオシロスコープによると、シーケンシャル保存において、アクイジションメモリの各メモブロック内のデータが不足する場合には、そのブロックの前のブロックからその不足分のデータをコピーしてブロックデータとするので、トリガが連続して発生しても必要な波形表示が可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係るオシロスコープのブロック図。
【図２】図１のオシロスコープにおけるデータ転送のタイミングチャート。
【図３】          シーケンシャルストアおけるデータ保存の様子を示す模式的ブロック図。
【図４】本発明の第２の実施形態例に係るデジタルオシロスコープのブロック図。
【図５】図４のデジタルオシロスコープの処理を示すブロック図。
【図６】ブロック間のコピーの様子を示す、アクイジションメモリのブロック図。
【図７】トリガ点におけるプリトリガ領域及びポストトリが領域の表示ついての種々の場合を示す波形図。
【図８】図７（ａ）の場合のシーケンシャル表示における波形図。
【図９】従来のデジタルオシロスコープのブロック図
【符号の説明】
１０、３０：デジタルオシロスコープ
１１、１２：データ間引き回路
１３、３２：ＦＩＦＯバッファ
１４、３３：メモリバス
１５、３４：アクイジションメモリ
１６、１７：ＰＰ圧縮回路
１８、３５：制御回路
１９、３６：ワークＲＡＭ
３１：トリガ回路
【図１】
0003773024.tif 000002
【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】
0003773024.tif 000008
【図８】
0003773024.tif 000009
【図９】
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