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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf elektronische Signalmesstechniken und
insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Erfassen
und Speichern einer Signalverlaufmessung unter Verwendung eines
Messinstruments, das eine Videoanzeige aufweist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Mehrere
Messinstrumente sind in der Technik bekannt, die gewöhnlich verwendet
werden, um ein elektronisches Signal oder einen Signalverlauf zu messen
oder zu überwachen.
Das elektronische Signal oder der Signalverlauf können z.B.
an einem beliebigen der Anschlussstifte eines Integrierte-Schaltung-(IC-) Bausteins
oder an Anschlussleitungen oder Abschlüssen von verschiedenen anderen Schaltungskomponenten
vorhanden sein.
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Einige
Messinstrumente, wie z.B. Digitalmultimeter, messen ein einzelnes
Signal oder einen elektronischen Komponentenwert in einem bestimmten Augenblick
während
einer typischen Messoperation. Im Gegensatz dazu messen andere Messinstrumente,
z.B. ein Oszilloskop oder ein Spektrumanalysator, einen Satz von
Signalwerten über
eine Zeitperiode während
einer Messoperation, wobei der Satz von Werten einen Signalverlauf
bildet. Somit werden für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung „Signale" von „Signalverläufen" dahingehend unterschieden,
dass Ersteres als ein einziger Wert dargestellt ist, während Letzteres
einen Satz von einzelnen Signalwerten zu unterschiedlichen Zeitinstanzen
umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Messinstrumente,
die die Fähigkeit
aufweisen, Messungen von Signalverläufen automatisch zu erfassen
und zu speichern.
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Signalverlaufmessinstrumente
umfassen normalerweise eine Videoanzeige zum Darstellen einer zweidimensionalen
zeitlichen oder spektralen Darstellung des gemessenen Signalverlaufs.
Zum Beispiel misst ein Oszilloskop normalerweise die Amplitude eines
Signalverlaufs bezüglich
der Zeit und zeigt dieselbe an, während ein Spektrum- oder Netzwerkanalysator
die Amplitude-über-Zeit-Informationen
eines Signalverlaufs verarbeitet, um die Frequenzkomponenten des
Signalverlaufs anzuzeigen. Einige Oszilloskope können auch die Fähigkeit
aufweisen, die Amplitudeninformationen eines ersten Signalverlaufs
an eine ersten Achse über
den Amplitudeninformationen eines zweiten Signalverlaufs an einer
zweiten Achse anzuzeigen. Somit bezieht sich für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung „Videoanzeige" auf eine visuelle
Anzeige eines Signalverlaufmessinstruments, an der zumindest eine
zweidimensionale Darstellung von ein oder mehr Signalverläufen dargestellt
werden kann. Insbesondere weist jede Darstellung, die durch die
Videoanzeige angezeigt wird, zumindest zwei Achsen oder „Dimensionen", z.B. eine vertikale
Achse und eine horizontale Achse, auf.
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Signalverlaufmessinstrumente
sind bekannt, die die Fähigkeit
aufweisen, in einem Speicher ein oder mehr zweidimensionale Darstellungen
von sondierten Signalverläufen
zum Anzeigen der Darstellungen zu irgendeinem späteren Zeitpunkt zu speichern.
Wie es im Vorhergehenden erörtert
ist, müssen
derartige Signalverlaufmessinstrumente einen Satz von Signalwerten
messen und speichern, um einen Signalverlauf darzustellen, anstatt
nur einen einzigen Wert zu messen. Der Prozess eines Erfassens und
Speicherns einer Signalverlaufmessung unter Verwendung derartiger
Instrumente erfordert normalerweise eine Bedienungsperson, um eine
Messsonde an eine Signalverlaufquelle anzulegen und in einigen Fällen dort
zu halten, um die graphische Anzeige des Messinstruments zu beobachten,
um den sondierten Signalverlauf zu betrachten, und um zu warten,
bis die Anzeige anzeigt, dass sich der sondierte Signalverlauf stabilisiert hat.
Wenn sich der Signalverlauf stabilisiert hat, muss die Bedienungsperson oft
das Messinstrument speziell anweisen, eine Messung des sondierten
Signalverlaufs zu erfassen.
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Normalerweise
wird eine Signalverlaufserfassung durch ein „Abtasten" des Signalverlaufs für irgendeine
Zeitperiode oder eine „Signalverlauferfassungsperiode" erreicht. Während einer
Signalverlauferfassungsperiode kann das Messinstrument mehrere „Abtastwertsätze" von Werten sammeln,
wobei jeder Abtastwertsatz eine Anzahl von einzelnen Signalwerten
umfasst, die notwendig sind, um den Signalverlauf an der Videoanzeige
darzustellen. Zum Beispiel kann eine bestimmte Videoanzeige konzipiert
sein, um eine horizontale Auflösung
von 500 Punkten in einem gegebenen Zeitrahmen aufzuweisen, um einen
Signalverlauf darzustellen. In diesem Fall umfasst jeder Abtastwertsatz
500 einzelne Signalwerte, die zeitlich in dem gesamten Zeitrahmen, der
an der Videoanzeige dargestellt wird, gestreut sind. Die Signalverlauferfassungsperiode
wird oft willkürlich
dadurch bestimmt, dass die Bedienungsperson die Erfassungen manuell
beendet oder „einfriert", vielleicht nachdem
irgendeine gewünschte
Anzahl von Abtastwertsätzen
erfasst worden ist.
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Nachdem
die Bedienungsperson das Instrument angewiesen hat, Erfassungen
zu beenden, kann die Bedienungsperson in einigen Fällen das Messinstrument
ferner anweisen, einen bestimmten oder „ausgewählten" Abtastwertsatz, der den sondierten
Signalverlauf darstellt, basierend auf den erfassten Abtastwertsätzen zu
speichern. Dieser „Erfassen-und-Speichern"-Anweisungsprozess
wird oft dadurch erreicht, dass die Bedienungsperson auf einen oder
mehr Knöpfe
an einer Bedienungspersonschnittstellentafel des Messinstruments
drückt.
Im Allgemeinen leiten sowohl Softwareroutinen, die durch einen Prozessor
in dem Messinstrument ausgeführt
werden, als auch eine Hardwareschaltungsanordnung die Erfassen-und-Speichern-Prozesse durch
ein Interpretieren der Auswahlen ein, die durch die Bedienungsperson über die Knöpfe der
Bedienungspersonschnittstellentafel vorgenommen werden.
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Im
Gegensatz zu einer herkömmlichen
Erfassung und Speicherung einer Signalverlaufmessung, wie dieselbe
im Vorhergehenden umrissen ist, misst ein Messinstrument, wie z.B.
ein Digitalmultimeter, normalerweise nur einen einzigen Wert, der einem
Signal oder eine Schaltungskomponente zu einem bestimmten Augenblick
zugeordnet ist, anstatt einen Satz von Werten und zeigt denselben
in alphanumerischer Form an. Einige Digitalmultimeter können außerdem eine
eingeschränkte
Fähigkeit
aufweisen, eine einzelne Signalmessung zu speichern, um zu einem
späteren
Zeitpunkt abgerufen und numerisch angezeigt zu werden, oder können einen „Piepton" ertönen lassen,
um anzuzeigen, dass eine bestimmte Messung zur Ansicht auf der alphanumerischen
Anzeige bereit ist. Digitalmultimeter erfassen und speichern jedoch
nicht Sätze
von Werten, die zweidimensionalen Darstellungen von Signalverläufen entsprechen,
und zeigen keine gespeicherten Signalverlaufdarstellungen an einer
Videoanzeige an, wie es bei Messinstrumenten wie z.B. Oszilloskopen und
Spektrumanalysatoren der Fall ist.
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Bezüglich der
elektrischen Verbindung eines Signalverlaufmessinstruments mit einer
Signalverlaufquelle sind verschiedene Abschlüsse oder Messsonden zum Platzieren
eines Drahtes oder eines Kabels, der bzw. das an einem Messinstrument
angebracht ist, in Kontakt mit einer Signalverlaufquelle bekannt.
Einige Abschlüsse,
z.B. eine Sonde mit einer feinen „Spitze", erfordern, dass eine Bedienungsperson
den Abschluss während
einer Messung an die Signalverlaufquelle hält. Diese Anforderung kann während herkömmlicher
manueller Signalverlaufmessungserfassungs- und -speicheroperationen
besondere Herausforderungen an die Bedienungsperson stellen, wie
es im Folgenden genauer erörtert
ist.
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Ein
Problem, das während
manuellen Signalverlaufmessoperationen auftritt, bezieht sich auf ein
Messsonden„Rutschen". Dieses Problem
kann insbesondere durch laufende Verbesserungen bei der Halbleiter-
und Gedruckte-Schaltungsplatine-Technologie
verschlimmert werden. Zum Beispiel wird mit fortgesetzten Fortschritten
in der Halbleiterherstellungstechnologie die Größe von integrierten Schaltungen
(ICs) fortschreitend kleiner. Eine Folge einer verringerten IC-Bausteingröße besteht
darin, dass die Verbindungsanschlüsse oder „Anschlussstifte" der IC kleiner und
näher beieinander
sind oder dichter gepackt sind. Die Packdichte und Größe von IC-Anschlussstiften
wird als „Anschlussleitungsabstand" bezeichnet. Eine
verringerte IC-Bausteingröße führt auch
zu gedruckten Schaltungsplatinen, die dichter mit IC-Chips und anderen
Schaltungskomponenten besetzt sind.
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Hinsichtlich
des im Vorhergehenden Erörterten
sei darauf hingewiesen, dass in vielen Fällen eine Erfassung und Speicherung
von Signalverlaufmessungen eine sorgfältige Anlegung einer Messsonde an
eine Signalverlaufquelle erfordert, um ein Sondenrutschen zu vermeiden.
In derartigen Fällen
kann die Bedienungsperson sich dazu entscheiden, einen Assistenten
kommen zu lassen, um die manuellen „Erfassung-Beenden-und-Speichern"-Funktionen durchzuführen, so
dass die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson nicht von der Sonde
in Kontakt mit der Signalverlaufquelle abgelenkt wird. Beispiele
für potentiell
eine Herausforderung darstellende Signalverlaufmessungen umfassen
ein Verwenden einer Feinspitzensonde bei dicht gepackten gedruckten Schaltungsplatinen,
die ICs mit einem kleinen Anschlussleitungsabstand aufweisen, wie
es im Vorhergehenden erörtert
ist, oder ein Anlegen einer Messsonde an eine IC oder eine Komponente
in einer schwer zu erreichenden Position.
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Alternativ
dazu sind, um die Erfassung-Beenden- und Speicherungsfunktionen
zu erleichtern und die Notwendigkeit eines Assistenten abzuschwächen, einige
bekannte Messsonden mit einem Knopf ausgestattet, um es der Bedienungsperson
zu ermöglichen,
diese Funktionen „entfernt" durchzuführen, anstelle
eines Knopfes an einer Bedienungspersonschnittstellentafel des Messinstruments.
Andere weiter entwickeltere Schemata sind zum Erleichtern einer
Fernbedienungspersonanweisung eines Messinstruments bekannt, von
denen einige z.B. ein Fußpedal
oder einen schallempfindlichen Auslöser, wie z.B. eine Spracherkennungsvorrichtung,
verwenden, so dass die Bedienungsperson dem Messinstrument anzeigen
kann, Erfassungen zu beenden und/oder eine erfasste Signalverlaufmessung
zu speichern, ohne dass dieselbe das Messinstrument selbst berühren muss.
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Die
oben genannten alternativen Lösungen zum
entfernten Erfassen und Speichern einer Signalverlaufmessung weisen
jedoch oft mehrere Nachteile dahingehend auf, dass 1) dieselben
trotzdem erfordern, dass die Bedienungsperson auf die Videoanzeige
des Messinstruments blickt, um zu bestimmen, ob sich ein sondierter
Signalverlauf stabilisiert hat, und 2) die Erfassungs- und Speicherungsoperationen
trotzdem noch manuell durchgeführt
werden, wodurch eine manuelle Aktion durch die Bedienungsperson
oder einen Assistenten benötigt
wird. Diese Notwendigkeit, dass die Bedienungsperson die Anzeige überwacht
und manuelle Operationen durchführt,
entweder entfernt oder in der Nähe
des Messinstruments, beschränkt
die Fähigkeit
der Bedienungsperson, sich auf die Messsonde zu konzentrieren oder
irgendeine andere Aufgabe während
einer Messung durchzuführen.
Insbesondere kann, während
die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson von der Messsonde auf die
Videoanzeige oder die manuelle Operation abgelenkt ist, besonders
in dem Fall einer Feinspitzensonde, die Sonde von dem Anschlussstift,
der Anschlussleitung oder dem Abschluss, die den interessierenden
Signalverlauf tragen, abrutschen.
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Das
Risiko einer versehentlichen Sondenbewegung kann insbesondere in
dem Fall erhöht
werden, dass eine Bedienungsperson einen Erfassung-Beenden- und/oder
Speicherungsknopf an einer Sonde drückt, die mit einem derartigen
Knopf ausgestattet ist. Wie es im Vorhergehenden erörtert ist,
stellt in dem Maße,
in dem der Anschlussleitungsabstand bei integrierten Schaltungen
kleiner wird und die Komponentendichte von gedruckten Schaltungsplatinen
zunimmt, jede Störung
einer Messsondenplatzierung ein größeres Risiko dar, bei einer
Schaltung durch ein Kontaktieren oder „Kurzschließen" mehrerer Anschlussstifte
oder Komponentenanschlussleitungen mit der Sonde, während die
Bedienungsperson von der Sonde wegschaut, um eine visuelle Anzeige
zu betrachten, oder einen Knopf drückt, um eine Abtastwerterfassung
zu beenden und eine Signalverlaufmessung zu speichern, Schaden zu
verursachen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Dementsprechend
betrifft die vorliegende Erfindung hinsichtlich der vorangegangenen
Erörterungen
Verfahren und Vorrichtungen zum automatischen Erfassen und Speichern
einer Signalverlaufmessung unter Verwendung eines Messinstruments, das
eine Videoanzeige aufweist. Signalverlaufmessinstrumente, die für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen einschließlich, aber nicht
ausschließlich
Oszilloskope, Spektrumanalysatoren und Netzwerkanalysatoren. Die
Erfindung liefert mehrere Vorteile dahingehend, dass dieselbe es einer
Bedienungsperson ermöglicht,
während
einer Signalverlaufmessoperation dafür frei zu sein, andere Aufgaben
durchzuführen.
Insbesondere muss gemäß der Erfindung
die Aufmerksamkeit einer Bedienungsperson nicht während einer
Messung von der Nähe
der Signalverlaufquelle abgelenkt werden.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung werden einer Bedienungsperson solche Aufgaben
wie ein Verifizieren einer Signalverlaufstabilisierung an einer Videoanzeige,
ein Beenden einer Signalverlauferfassung und ein Einleiten einer
Speicherung einer Signalverlaufmessung abgenommen. Bei Signal verlaufmessungen,
bei denen eine Messsonde verwendet wird, um eine Signalverlauf quelle
zu kontaktieren, verringert die Erfindung besonders das Risiko des Sondenrutschens
und eines Vornehmens einer unzuverlässigen Messung und/oder eines
möglichen „Kurzschließens" und Beschädigens einer
Schaltungsanordnung. Allgemein bieten das Verfahren und die Vorrichtung
der Erfindung der Bedienungsperson einen größeren Freiheitsgrad beim Vornehmen
von Signalverlaufmessungen und liefern eine effiziente, kostengünstige und
einfach zu implementierende Lösung
dafür,
dass Signalverlaufmessinstrumente automatisch Signalverläufe erfassen
und speichern und eine erfolgreiche Speicherung derselben einer
Bedienungsperson anzeigen. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung
besonders nützlich
zum Überwachen
von Signalverläufen
von ICs mit sehr kleinem Anschlussleitungsabstand.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung führt eine
Bedienungsperson einen oder mehr Einstellungsschritte bei dem Messinstrument
durch, um das Messinstrument anzuweisen, eine automatische Erfassungs-,
Speicherungs- und Anzeigeprozedur zu beginnen. Wenn das Messinstrument
angewiesen worden ist, muss die Bedienungsperson während des
Verlaufs einer Signalverlaufmessung nicht weiter mit dem Instrument
in Wechselwirkung treten.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
liefert die Erfindung die automatische Erfassung und Speicherung
einer Anzahl von Signalverlaufmessungen nacheinander sowie die Anzeige
einer erfolgreichen Erfassung und Speicherung jeder Messung. Jede Messung
in einer Folge von Messungen ist unabhängig und kann von dem gleichen
Anschlussstift einer IC, einem anderen Anschlussstift der gleichen
IC, einer ganz anderen IC, verschiedenen anderen Schaltungskomponenten
oder Abschlüssen
oder Kombinationen der oben Genannten genommen werden. Wenn eine
automatische Signalverlaufserfassung und -speicherung für eine einzelne
Signalverlaufmessung abgeschlossen sind, macht das Messinstrument
die Bedienungsperson auf eine erfolgreiche Messung durch ein Bereitstellen zumindest
einer Anzeige aufmerksam, z.B. durch ein Ertönen von ein oder mehr hörbaren Anzeigen
oder Mustern von Anzeigen. Die Bedienungsperson kann dann die Sonde an
der Quelle lassen oder die Sonde von der Signalverlaufquelle entfernen
und dieselbe anderswo an eine neue Quelle anlegen, um automatisch
mit einer nachfolgenden Messung fortzufahren. Auf diese Weise bietet
die Erfindung der Bedienungsperson die Freiheit, andere Aufgaben
durchzuführen
und insbesondere ihre Aufmerksamkeit auf eine Messsonde in Kontakt
mit einer Signalverlaufquelle durch eine ganze Reihe von Signalverlaufmessungen
hindurch zu konzentrieren, falls dies gewünscht ist.
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Andere
Vorteile, neuartige Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich, wenn
dieselbe zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
beiliegenden Zeichnungen, die hier durch Bezugnahme aufgenommen
sind, sind schematisch und sollen nicht maßstabsgetreu gezeichnet sein.
In den Zeichnungen ist jede identische oder fast identische Komponente,
die in verschiedenen Figuren dargestellt ist, durch ein gleiches
Bezugszeichen dargestellt. Zu Zwecken der Übersichtlichkeit kann es sein,
dass nicht jede Komponente in jeder Zeichnung etikettiert ist.
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Bei
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Signalverlaufmessinstruments, das ein Beispiel
für eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst;
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2 ein
detailliertes Blockdiagramm einer Steuereinheit der Vorrichtung
von 1;
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3 ein
detailliertes Blockdiagramm eines automatischen Erfassungsmoduls
der Vorrichtung von 1;
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4 ein
detailliertes Blockdiagramm eines Signalprozessors der Vorrichtung
von 3; und
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5 ein
Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren gemäß der Erfindung
eines automatischen Erfassens und Speicherns einer Signalverlaufmessung
und eines Anzeigens des Erfolgs derselben veranschaulicht.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 ist
ein vereinfachtes schematisches Blockdiagramm eines Signalverlaufmessinstruments 1,
das ein Beispiel für
eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst. Das Signalverlaufmessinstrument von 1 kann z.B.
ein Oszilloskop, ein Spektrumanalysator oder ein Netzwerkanalysator
sein. 1 zeigt, dass das Signalverlaufmessinstrument 1 eine Steuereinheit 30 umfasst,
die über
eine Leitung 70 mit einem automatischen Erfassungsmodul 5, über eine
Leitung 82 mit einem Speicher 36, über eine
Leitung 84 mit einer Videoanzeige 80 und über eine
Leitung 86 mit einem Indikator 39 gekoppelt ist.
Jede der Leitungen 70, 72, 82, 84 und 86 kann
einen oder mehr Leiter umfassen.
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In 1 erfasst
das automatische Erfassungsmodul 5 automatisch einen oder
mehr erfasste Abtastwertsätze
eines sondierten Signalverlaufs 11, der auf einem Kabel 74 vorhanden
ist, wie es durch eine Messsonde 10 während einer Signalverlauferfassungsperiode
gemessen wird. Ein automatisches Erfassungsmodul 5 bestimmt
auch einen ausgewählten
Abtastwertsatz basierend auf den erfassten Abtastwertsätzen bei
einem Ablauf der Signalverlauferfassungsperiode. Die Steuereinheit 30 steuert
das automatische Erfassungsmodul 5 über die Steuerleitung 70 und
den Speicher 36 über
die Leitung 82, um in dem Speicher 36 über die
Leitung 72 jeden ausgewählten
Abtastwertsatz zu speichern, der durch das Modul 5 bestimmt
wird. Die Steuereinheit 30 steuert auch den Speicher 36 und
die Videoanzeige 80 derart, dass jeder gespeicherte Abtastwertsatz
von dem Speicher 36 wiedergewonnen werden kann und der Signalverlauf,
der durch den ausgewählten
Abtastwertsatz dargestellt wird, an der Videoanzeige 80 betrachtet
werden kann.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, wird die Messsonde 10 verwendet,
um einen interessierenden Signalverlauf zu überwachen, der durch eine Signalverlaufquelle,
wie z.B. einen IC-Anschlussstift,
eine Komponentenanschlussleitung oder einen Schaltungsabschluss,
getragen wird. Obwohl die Messsonde 10 in 1 als
ein „mit
einer Spitze versehenes" Werkzeug
veranschaulicht ist, kann für
die Zwecke der Erfindung der sondierte Signalverlauf 11 von einem
beliebigen von mehreren Abschlüssen,
die in der Technik bekannt sind, die als eine Messsonde dienen,
gewonnen werden. Beispiele für
Abschlüsse, die
zur Verwendung als eine Messsonde gemäß der Erfindung geeignet sind,
umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf ein Kabel, das mit
einer mit einer Spitze versehenen Sonde ausgestattet ist, wie es
gezeigt ist, einen BNC-Abschluss, einen „Bananentyp"-Abschluss, einen „Klemme-Anschlussleitung"-Abschluss und dergleichen.
Auf ähnliche
Weise kann das Kabel 74, das den sondierten Signalverlauf 11 trägt, unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl von geeigneten Verbindungen,
die in der Technik bekannt sind, mit dem Messinstrument verbunden
sein.
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Außerdem bezieht
sich für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung der sondierte Signalverlauf 11 auf
den Signalverlauf, der zu einer beliebigen gegebenen Zeit durch
das automatische Erfassungsmodul 5 erfasst wird z.B. kann
zu zwei unterschiedlichen Zeitinstanzen der sondierte Signalverlauf 11 von
der gleichen Signalverlaufquelle bzw. von zwei unterschiedlichen
Signalverlaufquellen gewonnen werden, da die Bedienungsperson die
Messsonde 10 frei zwischen mehreren möglichen Quellen bewegen kann.
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Insbesondere
sei darauf hingewiesen, dass das automatische Erfassungsmodul 5 eine
Anzahl von Signalverlaufmessungen in Folge erfassen kann. Bei jeder
Signalverlaufmessung erfasst das automatische Erfassungsmodul 5 einen
oder mehr Abtastwertsätze
und bestimmt einen ausgewählten
Abtastwertsatz basierend auf den erfassten Abtastwertsätzen, und
die Steuereinheit 30 veranlasst, dass jeder ausgewählte Abtastwertsatz
in dem Speicher 36 gespeichert wird. Bei einer Reihe von
Signalverlaufmessungen hat eine Bedienungsperson die Option, eine
Verzögerungszeit
zwischen aufeinander folgenden Erfassungs- und Speicherungsoperationen
für jede
Messung anzugeben, wie es im Folgenden genauer erörtert ist.
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2 ist
ein detaillierteres Blockdiagramm der Steuereinheit 30. 2 zeigt,
dass die Steuereinheit 30 ein Bedienungspersonschnittstellenmodul 32 zum
Liefern von Anweisungen an das Messinstrument und einen Prozessor 38 umfasst,
der mit dem Bedienungspersonschnittstellenmodul 32 sowie
dem automatischen Erfassungsmodul 5 über eine Leitung 70,
mit dem Speicher 36 über
eine Leitung 82, mit der Videoanzeige 80 über eine
Leitung 84 und mit dem Indikator 39 über eine
Leitung 86 gekoppelt ist. Der Prozessor 38 steuert
das Modul 5, den Speicher 36, die Videoanzeige 80 und
den Indikator 39 basierend auf den Anweisungen, die über die
Eingaben 34 des Bedienungspersonschnittstellenmoduls 32 geliefert werden.
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Das
Bedienungspersonschnittstellenmodul 32 umfasst eine Anzahl
von Bedienungspersoneingaben 34 zum Liefern spezifischer
Anweisungen an das Messinstrument. Zum Beispiel können die
Bedienungspersoneingaben 34 verwendet werden, um die Signalverlauferfassungsperiode
sowie eine Autospeicherverzögerungszeit
zwischen Auswahlen und Speicherung von aufeinander folgenden ausgewählten Abtastwertsätzen für eine Folge
von Signalverlaufmessungen anzugeben. Bezüglich der Signalverlauferfassungsperiode
kann die Bedienungsperson eine der Bedienungspersoneingaben 34 verwenden, um
die Signalverlauferfassungsperiode z.B. als eine vorbestimmte Messzeit
oder als einen vorbestimmten Zählwert
von erfassten Abtastwertsätzen
anzugeben.
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Um
zu 1 zurückzukehren,
umfasst das Beispiel für
eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
einen Indikator 39, um zumindest eine Anzeige zu liefern,
dass jeder ausgewählte
Abtastwertsatz erfolgreich durch das automatische Erfassungsmodul 5 bestimmt
und in dem Speicher 36 gespeichert worden ist. Beispiele
für mögliche Anzeigen,
die durch den Indikator 39 geliefert werden, umfassen,
sind jedoch nicht beschränkt
auf hörbare
Töne, visuelle
Anzeigen unter Verwendung einer Lampe oder LED, Nachrichten oder
Bilddarstellungen, die über
die Videoanzeige gelegt werden, ein oder mehr Muster von hörbaren Tönen verschiedener
Dauern und/oder Tonhöhen,
hörbare
Sprachnachrichten oder Kombinationen der oben Genannten.
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Ein
eindeutiger Anzeigemodus kann durch die Bedienungsperson unter Verwendung
einer Eingabe 34 des Bedienungspersonschnittstellenmoduls 32 angegeben
werden, derart, dass die Bedienungsperson über verschiedene Aspekte einer
erfolgreichen Messungserfassung und -speicherung informiert wird.
Zum Beispiel kann bei einer Reihe von automatischen Signalverlaufmessungen
ein eindeutiges vorbestimmtes Muster von Dauer, Anzahl oder Tonhöhe von hörbaren Tönen, das
ein bestimmtes Erfassungs- oder Speicherungsereignis anzeigt, durch
die Bedienungsperson jedem einer Sequenz von ausgewählten Abtastwertsätzen zugewiesen werden,
so dass die Bedienungsperson darüber
informiert werden kann, wie viele Messungen erfasst und gespeichert
worden sind. Außerdem
können,
wie es im Vorhergehenden erörtert
ist, die verschiedenen hörbaren
Anzeigen eines bestimmten Anzeigemodus auch Sprachnachrichten umfassen,
die z.B. die Anzahl von erfassten Messungen identifizieren, und können auch
von ein oder mehr visuellen Anzeigen begleitet sein, z.B. einer
Nachricht oder einer Bilddarstellung, die über die Videoanzeige des Messinstruments
gelegt wird, einer LED oder anderen Lampe, die an der Bedienungspersonschnittstellentafel
zum Leuchten gebracht wird, und dergleichen.
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3 ist
ein detaillierteres Blockdiagramm des automatischen Erfassungsmoduls 5.
Das automatische Erfassungsmodul 5 umfasst ein Detektionsmodul 12,
um einen Parameter des sondierten Signalverlaufs 11 zu überwachen,
eine Veränderung
bei dem überwachten
Parameter zu erfassen und eine vorbestimmte Stabilisierungszeit
zu warten, dass der überwachte
Parameter im Wesentlichen konstant ist. Das automatische Erfassungsmodul 5 umfasst
auch ein Abtastmodul 14, um nach der vorbestimmten Stabilisierungszeit
die erfassten Abtastwertsätze
zu erfassen. Das Abtastmodul 14 beendet auch automatisch
Erfassungen der erfassten Abtastwertsätze bei dem Ablauf der Signalverlauferfassungsperiode.
Das automatische Erfassungsmodul 5 umfasst ferner einen
Signalprozessor 16, der über eine Leitung 76 mit dem
Abtastmodul 14 verbunden ist, um die erfassten Abtastwertsätze zu verarbeiten
und einen bestimmten ausgewählten
Abtastwertsatz von den erfassten Abtastwertsätzen für jede Signalverlaufmessoperation
zu bestimmen. Der Signalprozessor 16 gibt jeden ausgewählten Abtastwertsatz über eine
Leitung 72 an den Speicher 36 aus. Der Prozessor 38 der
Steuereinheit 30 steuert das Detektionsmodul 12,
das Abtastmodul 14 und den Signalprozessor 16 über eine Leitung 70.
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4 zeigt
ein detaillierteres Blockdiagramm des Signalprozessors 16 des
automatischen Erfassungsmoduls 5. Der Signalprozessor 16 kann eine
Auswähleinrichtung 17 umfassen,
um einen der erfassten Abtastwertsätze auszuwählen, um in dem Speicher gespeichert
zu werden. Zum Beispiel kann die Auswähleinrichtung den letzten erfassten
Abtastwertsatz, der bei dem Ablauf der Signalverlauferfassungsperiode
erfasst wurde, auswählen,
um in den Speicher gespeichert zu werden. Der Signalprozessor 16 kann
auch eine arithmetische Einheit 18 umfassen, um einen Durchschnittsabtastwertsatz
von den erfassten Abtastwertsätzen
zu berechnen, um in den Speicher gespeichert zu werden.
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Außerdem zeigt 4,
dass der Signalprozessor 16 einen Digitalprozessor 19 umfassen
kann, um die erfassten Abtastwertsätze zu filtern, um den ausgewählten Abtastwertsatz
für jede
Messung zu bestimmen. Der Digitalprozessor 19 kann aufgebaut und
angeordnet sein, um eine beliebige Anzahl von Digitalsignalverarbeitungstechniken
zu implementieren, die in der Technik bekannt sind. Für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung kann eine beliebige Analog- und/oder Digitalsignalverarbeitungstechnik
verwendet werden, um jeden ausgewählten Abtastwertsatz von den
erfassten Abtastwertsätzen
zu bestimmen. Zum Beispiel können
die Auswähleinrichtung 17,
die arithmetische Einheit 18 und der Digitalprozessor 19 von 4 allein
oder in Kombination miteinander verwendet werden, um einen ausgewählten Abtastwertsatz
von den erfassten Abtastwertsätzen zu
bestimmen.
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Um
zu 3 zurückzukehren,
umfasst das automatische Erfassungsmodul 5 ferner ein Eingangs-
und Auslösemodul 6. 3 zeigt,
dass das Eingangs- und Auslösemodul 6 eine
Mehrzahl von Signalverlaufkanälen 7 umfasst.
Zum Beispiel umfassen viele Signalverlaufmessinstrumente, die in
der Technik bekannt sind, normalerweise zwei oder mehr Eingangssignalverlaufkanäle, wobei
jeder Signalverlaufkanal irgendeine Form von Impedanzanpassungs-
und Signalverlaufkonditionierungsschaltungsanordnung umfassen kann.
Auf diese Weise kann eine Anzahl von interessierenden Signalverläufen durch
eine oder mehr Sonden gemessen werden, die der Messsonde 10 ähnlich sind,
um gemessene Signalverläufe
an das Messinstrument zu liefern.
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Bei
dem Eingangs- und Auslösemodul 6,
das in 3 gezeigt ist, ist ein Verstärker 8 jedem Signalverlaufkanal 7 zugeordnet.
Jeder Verstärker 8 liefert eine
Signalverstärkung oder
-dämpfung
einem jeweiligen Signalverlaufkanal zum Konditionieren eines bestimmten
sondierten Signalverlaufs. Die Verstärkung oder Dämpfung,
die durch jeden Verstärker
geliefert wird, wird als der Gewinn oder die „Vertikalempfindlichkeit" des Verstärkers bezeichnet.
Der Begriff „Vertikalempfindlichkeit" wird in der Technik
in Verbindung mit einer Signalverlaufverstärkung verwendet, da sich derselbe
auf die Videoanzeige bezieht, die allgemein Signalverlaufmessinstrumenten zugeordnet
ist, bei der eine vertikale Anzeigeachse normalerweise eine Signalverlaufamplitude
darstellt.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, kann das Eingangs- und Auslösemodul 6 eine
Anzahl von Signalverlaufkanälen 7 und
zugeordneten Verstärkern 8 umfassen,
mit denen jeweils eine Anzahl von Sonden und Kabeln, die der Messsonde 10 und
dem Kabel 74 ähnlich
sind, verbunden sein kann. Der Prozessor 38 der Steuereinheit 30,
der in 2 gezeigt ist, steuert das Eingangs- und Auslösemodul über eine
Steuerleitung 70, um einen der Signalverlaufkanäle 7 zu
einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt auszuwählen, um den sondierten Signalverlauf 11 an
das Detektionsmodul 12 zu liefern. Somit kann der sondierte
Signalverlauf 11, der in 3 gezeigt
ist, eine konditionierte (verstärkte
oder gedämpfte)
Version von einem von mehreren Signalverläufen sein, die in das Eingangs-
und Auslösemodul 6 eingegeben
werden. Das Bedienungspersonschnittstellenmodul 32 von 2 umfasst
eine Eingabe 34, um es der Bedienungsperson zu ermöglichen,
einen bestimmten interessierenden Signalverlaufkanal auszuwählen.
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3 zeigt
außerdem,
dass das Detektionsmodul 12 ein Autoskaliermodul 13 umfasst,
um die Vertikalempfindlichkeit des Verstärkers 8, der dem ausgewählten Signalverlaufkanal 7 entspricht,
basierend auf der Amplitude des sondierten Signalverlaufs 11 zu
optimieren. Das Autoskaliermodul 13 bestimmt, ob eine weitere
Verstärkung
eines Signalverlaufs, wie derselbe durch die Sonde 10 gemessen
wird, ohne ein Sättigen
des Verstärkers 8 möglich ist,
und, falls möglich,
erhöht
das Autoskaliermodul 13 automatisch die Vertikalempfindlichkeit
des Verstärkers dementsprechend.
Auf ähnliche
Weise verringert, falls das Autoskaliermodul 13 erfasst,
dass der Verstärker
gesättigt
ist, dasselbe die Vertikalempfindlichkeit des Verstärkers 8.
Auf diese Weise stellt das Autoskaliermodul 13 sicher,
dass der dynamische Bereich des Verstärkers 8 so effektiv
wie möglich
verwendet wird, um den sondierten Signalverlauf 11 an das
Detektionsmodul 12 zu liefern.
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Das
Eingangs- und Auslösemodul 6,
das in 3 gezeigt ist, umfasst auch zumindest einen Externauslösereingang 9,
um eine externe Auslöserquelle
zu empfangen. Eine Auslöserquelle
bezieht sich auf ein periodisches Signal, das eine Zeitgebungsreferenz
oder „Zeitbasis" des Messinstruments aktiviert,
das für
Signalverlaufmessungen verwendet wird. Verschiedene Verfahren und
Vorrichtungen zum Liefern von Zeitbasen sind in der Technik bekannt.
Mögliche
Auslöserquellen
für ein
Messinstrument, wie z.B. ein Oszilloskop oder ein Spektrumanalysator,
können
die Leistungsversorgungsleitung, die verwendet wird, um das Messinstrument
mit Leistung zu versorgen, oder eine eigens vorgesehene Zeitgebungsschaltung,
die bezüglich
des Messinstruments intern ist, umfassen, sind jedoch nicht darauf
beschränkt.
Ein sondierter Signalverlauf selbst, wie derselbe durch die Sonde 10 gemessen
wird, kann ebenfalls die Auslöserquelle
liefern, oder ein beliebiger Signalverlauf kann an den Externauslösereingang 9 angelegt
werden und kann als die Auslöserquelle
dienen.
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Obwohl
ein Zeitbasis- oder Zeitgebungsreferenzmodul für das Signalverlaufmessinstrument
in 3 nicht explizit gezeigt ist, können die
Zeitgebungsinformationen, die durch eine Auslöserquelle, in einigen Fällen mittels
des Externauslösereingangs 9,
geliefert werden, durch das Abtastmodul 14 auf eine bekannte
Weise verwendet werden, um Abtastwertsätze des sondierten Signalverlaufs 11 zu
erfassen. Ein Punkt entlang eines Auslöserquellensignalverlaufs, der
speziell verwendet wird, um eine Zeitgebungsreferenz zu aktivieren,
wird gewöhnlich
als ein „Auslöser" bezeichnet. Das
Bedienungspersonschnittstellenmodul 32, das in 2 gezeigt
ist, kann eine Bedienungspersoneingabe 34 umfassen, um eine
Auslöserquelle
auszuwählen.
Wie es im Vorhergehenden erörtert
ist, kann eine geeignete Auslöserquelle
durch eine interne eigens vorgesehene Zeitgebungsschaltung, durch
den interessierenden Signalverlauf selbst oder durch eine beliebige
externe Auslöserquelle
geliefert werden. Wenn eine gewünschte Auslöserquelle
ausgewählt
ist, hat die Bedienungsperson die Option, zusätzlich die Signalverlauferfassungsperiode
als einen vorbestimmten Zählwert
von Auslösern
anzugeben.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum automatischen
Messen eines sondierten Signalverlaufs gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Beginnend mit Schritt 40 wählt die Bedienungsperson einen „Autospeicher"-Modus aus, um automatisch Signalverlaufmessungen
gemäß der Erfindung
zu erfassen und zu speichern. Die Bedienungsperson kann dann das
Messinstrument anweisen oder „scharfmachen", automatisch eine
Anzahl von Abtastwertsätzen
zu erfassen und einen ausgewählten
Abtastwertsatz, der den interessierenden Signalverlauf darstellt,
zu bestimmen und zu speichern. Der Schritt des Scharfmachens kann
z.B. ein Auswählen
eines Kanals des Messinstruments, auf dem Abtastwerte des Signalverlaufs
zu erfassen sind, ein Auswählen
einer Auslöserquelle,
ein Angeben einer Signalverlauferfassungsperiode und einer Autospeicherverzögerungszeit
für eine
kontinuierliche Erfassung und Speicherung einer Reihe von Messungen und
ein Auswählen
eines Anzeigemodus umfassen. Es sei darauf hingewiesen, dass der
Schritt des Scharfmachens des Messinstruments verschiedene andere
Schritte umfassen kann, die zu einem spezifischen Messinstrument
gehören,
und dass einige Schritte sich für
unterschiedliche Instrumente unterscheiden können.
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Wie
es im Vorhergehenden erörtert
ist, kann die Bedienungsperson während
des Schrittes des Scharfmachens die Signalverlauferfassungsperiode als
eine vorbestimmte Messzeit, einen vorbestimmten Zählwert von
erfassten Abtastwertsätzen
oder als einen vorbestimmten Zählwert
von Auslösern
angeben. Außerdem
kann ein Signalverarbeitungsmodus durch die Bedienungsperson angegeben
werden, wie z.B. ein Mitteln oder digitales Verarbeiten der erfassten
Abtastwertsätze.
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Der
interessierende Signalverlauf wird durch zuerst ein Überwachen
eines Parameters des Signalverlaufs und ein Erfassen einer Veränderung
bei dem überwachten
Parameter erfasst, wie es bei Schritt 42 gezeigt ist. Beispiele
für Signalverlaufparameter,
die gemäß Verfahren
der Erfindung überwacht
werden, können
die Signalverlaufamplitude oder -frequenz umfassen. Bei Schritt 44 berücksichtigt
das Beispielverfahren von 5, dass
sich der überwachte
Parameter des interessierenden Signalverlaufs eine vorbestimmte
Stabilisierungszeit lang stabilisiert. Bei Schritt 46 wird
die Verstärkung
oder Dämpfung,
die durch den Verstärker,
der dem ausgewählten
Kanal zugeordnet ist, an den interessierenden Signalverlauf angelegt
wird, durch ein Einstellen der Vertikalempfindlichkeit des Verstärkers optimiert,
während sich
die Signalverlaufamplitude stabilisiert. Sollte die Signalverlaufamplitude
während
der Stabilisierung schwanken, wird die Vertikalempfindlichkeit des
Verstärkers,
der dem ausgewählten
Kanal zugeordnet ist, optimiert, um die Schwankungen der Signalverlaufamplitude
zu gestatten, wie es im Vorhergehenden in Verbindung mit dem Eingangs-
und Auslösemodul 6 von 3 erörtert ist.
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Nach
der Parameterstabilisierung werden Abtastwertsätze des überwachten Signalverlaufs bei Schritt 48 während der
angegebenen Signalverlauferfassungsperiode nach der vorbestimmten
Stabilisierungszeit erfasst. Bei Ablauf der Signalverlauferfassungsperiode
werden die erfassten Abtastwertsätze
des überwachten
Signalverlaufs bei Schritt 50 signalverarbeitet, um einen
ausgewählten
Abtastwertsatz zu bestimmen, und bei Schritt 52 wird der ausgewählte Abtastwertsatz
in den Speicher gespeichert. Wenn der ausgewählte Abtastwertsatz in den Speicher
gespeichert ist, wird bei Schritt 54 zumindest eine Anzeige
an die Bedienungsperson geliefert. Schritt 56 bestimmt,
ob die Bedienungsperson eine kontinuierliche automatische Erfassen-und-Speichern-Prozedur durch ein
Auswählen einer
Autospeicherverzögerungszeit
bei Schritt 40 ausgewählt
hat. Falls die Antwort ja lautet, wartet das Verfahren die Autospeicherverzögerungszeit
lang, wie es bei Schritt 60 angezeigt ist, und kehrt dann
zu Schritt 42 zurück,
wobei ein Parameter eines neuen interessierenden Signalverlaufs überwacht
wird. Bei dem neuen interessierenden Signalverlauf kann es sich
um den gleichen Signalverlauf zu irgendeiner späteren Zeit oder einen Signalverlauf
von einer anderen Quelle handeln. Falls eine kontinuierliche automatische
Erfassen-und-Speichern-Prozedur
durch die Bedienungsperson nicht ausgewählt worden ist, ist das Verfahren
mit der Anzeige von Schritt 54 abgeschlossen, und der Prozess
endet bei Schritt 58.
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Gemäß dem Verfahren
und der Vorrichtung der Erfindung, wie dieselben hier beschrieben
sind, kann eine Bedienungsperson eine Anfangseinstellung durch ein
Auswählen
von Funktionen und Parametern eines Messinstruments durchführen, einen interessierenden
Signalverlauf sondieren und das Messinstrument anzeigen lassen,
dass eine Signalverlaufmessung automatisch erfasst und gespeichert worden
ist, während
die Bedienungsperson dafür
frei ist, andere Aufgaben durchzuführen. Insbesondere kann die
Bedienungsperson eine Signalverlaufmessung durchführen, ohne
jemals von einer Messsonde während
der Erfassung und Speicherung wegschauen zu müssen. Folglich wird das Risiko
eines versehentlichen Bewegens der Sonde zu einer Position, die
unzuverlässige
Messungen verursachen oder eine Schaltungsanordnung beschädigen könnte, verringert.
Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung können zweckmäßig bei
einer einzigen Signalverlaufmessung oder bei einer Anzahl von aufeinander
folgenden Messungen angewandt werden, wobei die Bedienungsperson
auf die erfolgreiche Erfassung und Speicherung jeder Messung durch
eine Anzeige aufmerksam gemacht wird, die durch das Messinstrument
geliefert wird.
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Nachdem
zumindest ein veranschaulichendes Ausführungsbeispiel der Erfindung
somit beschrieben worden ist, werden Fachleuten zweifellos verschiedene Änderungen,
Modifizierungen und Verbesserungen einfallen. Derartige Änderungen,
Modifizierungen und Verbesserungen sollen in den Schutzbereich der
Erfindung fallen. Dementsprechend ist die vorangegangene Beschreibung
nur exemplarisch und soll nicht einschränkend sein.