JP2006071527A

JP2006071527A - 波形観測装置、及び波形表示方法

Info

Publication number: JP2006071527A
Application number: JP2004256747A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kinoshita; 健一木下
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】所定の信号変化が含まれる箇所を時間軸の設定や画面解像度に関係なく識別できるように表示させる波形観測装置を提供する。
【解決手段】比較回路１１、サンプリング処理部１２、ピーク検出回路１３、サンプリングデータと信号状態変化データとが時系列に記憶されるデータ記録メモリ１４、及び波形表示制御手段１８ａとを備えた波形観測装置１０であって、読み出された拡縮単位のサンプリングデータ、又は信号状態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが含まれているか否かを判断する信号変化判断手段１８ｂを備え、所定の信号変化を示すデータが含まれていると判断された場合、波形表示制御手段１８ａが、所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態にして表示する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は波形観測装置、及び波形表示方法に関し、より詳細には、信号波形を画面上に
表示させてユーザーに波形を観測させることのできる波形観測装置及び波形表示方法に関
する。

ロジック・アナライザ等の波形観測装置は、被計測装置から取り込んだ入力信号をＨレ
ベル又はＬレベルに２値化し、該２値化された信号を所定周期でサンプリングし、これら
サンプリングされたデータをメモリに記憶し、該メモリに記憶されたサンプリングデータ
を適宜読み出して、指定した形式の信号波形として画面上に表示するように構成されてい
る。

このような波形観測装置では、短時間の信号変化でも取り込めることが重要な性能の一
つとなっている。近年では、数百ＭＨｚから数ＧＨｚまでサンプリング周波数（速度）を
高めることができるようになってきており、サンプリング速度等の信号変化の取り込み性
能は、飛躍的に向上してきている。

一方、取り込んだサンプリングデータを波形にして表示させる表示装置の性能、例えば
、表示画面の解像度は、水平方向（時間軸方向）で６００〜１０００ドット程度に制限さ
れている。したがって、高いサンプリング周波数を用いてサンプリングされたデータの全
てを波形表示させようとすると、１画面中に表示できる波形の観測時間（すなわち、時間
軸）が非常に短くなり、膨大な数の画面切替を行わなければならず、観測効率が悪くなる
。

例えば、サンプリング周波数が１００ＭＨｚに設定されている場合、この速度でデータ
をサンプリングすると、１秒間に１００万個のデータが得られる。時間軸方向の波形表示
領域の解像度が１０００ドットの場合、１ドット当たり１サンプリングデータを割り当て
て１秒間のデータを表示させると、１０００画面の切替を行わなければならず、非常に効
率が悪くなる。そこで、効率よく信号波形を観測するため、サンプリングデータを圧縮（
間引き）して、時間軸方向に圧縮した信号波形を表示させる方法が採られている。

図９は、従来の波形観測装置において、画面上に表示された信号波形を段階的に時間軸
方向に圧縮させた場合の表示例を示しており、（ａ）は時間軸が０．１秒、（ｂ）は時間
軸が０．２秒、（ｃ）は時間軸が０．４秒にそれぞれ設定されたときの信号波形を示して
いる。なお図９（ｂ）、（ｃ）では、簡略化のため図９（ａ）に対応する波形部分のみを
示している。

また、波形観測装置のサンプリング周波数は１００ＭＨｚに設定され、１秒間に１００
万個のサンプリングデータが記憶できるように構成されており、波形表示領域の時間軸方
向の解像度が１０００ドットに設定されているものとして説明する。

図９（ａ）に示した画面上に表示されている小幅の信号変化Ａ₁部分の波形は、時間軸の設定を大きくする（すなわち波形の圧縮度を高める）と、単位時間における表示領域が
小さくなる（すなわち単位時間に割り当てられる解像度が少なくなる）。例えば、０．０
１秒間の信号波形を表示するのに、図９（ａ）では１００ドット、図９（ｂ）では５０ド
ット、図９（ｃ）では２５ドットとなり、圧縮度を高めると単位時間当たりの解像度が低
くなる。

また、図９（ａ）では、０．１秒間のデータ１０万個のうちの１００個づつがまとめて
１ドットに圧縮した形で表示されるようになっており、図９（ｂ）では、０．２秒間のデ
ータ２０万個のうちの２００個づつがまとめて１ドットに圧縮した形で表示されるように
なっている。また、図９（ｃ）では０．４秒間のデータ４０万個のうちの４００個づつが
まとめて１ドットに圧縮して表示されるようになっており、時間軸の設定が大きくなるほ
ど小さな信号変化が抜け落ちやすくなっていた。したがって、時間軸の設定を大きくして
、波形の圧縮レベルを高めると小幅な信号変化を表示させることができなくなってしまい
、実際に検出された信号の変化と、表示された信号波形とが異なることとなり、実際に検
出されている誤動作等の評価に必要な小さな信号変化の発生箇所をユーザーに把握させる
ことができず、被計測装置の評価の効率を高めることが難しいという問題があった。

また、被計測装置から取り込んだ入力信号には、グリッチと呼ばれる急峻なパルス状の
信号が混入することがある。前記グリッチは、回路上の伝播遅延時間の誤差などにより発
生し、しばしば誤動作の原因となる。そのため、グリッチの存在を捕捉できることも、波
形観測装置に要求される性能の一つとなっている。

入力信号に含まれるグリッチを捕捉する方法としては、サンプリング周波数（速度）を
高めたり、等価時間サンプリング（等価的にサンプリング速度を上げる）で繰り返し波形
を記録したり、ピーク検出回路によりサンプリング間における信号変化を検出する方法な
どが知られている。また、下記の特許文献１には、入力信号波形を微分して基準値と比較
することによりグリッチのピーク値を検出し、該ピーク値をサンプリングデータのデータ
間に挿入して表示するように構成された波形測定器が開示されている。

このように従来においても、グリッチを捕捉する機能を備えた装置が知られており、こ
のような装置には、サンプリングしたデータのみを表示するサンプルモードや、グリッチ
が検出された箇所も表示するグリッチモードなどの波形表示モードを備えている。

図１０は、従来の波形観測装置におけるサンプリングデータを圧縮せず（等倍）に表示
させた場合の信号波形の表示例を示しており、（ａ）は２値化された入力信号の波形、（
ｂ）はサンプリングクロックの波形、（ｃ）はサンプルモードの表示波形、（ｄ）はグリ
ッチモードの表示波形を示している。

図１０（ａ）からサンプリングクロックのカウント３−４間、７−８間、１１−１２間
の入力信号にグリッチＧ₁〜Ｇ₃が含まれていることが分かる。グリッチＧ₁は、サンプリングのタイミング（カウント４）に一致しているので、図１０（ｃ）、（ｄ）どちらの表示モードでも表示される。グリッチＧ₃は、サンプリング間にあるためグリッチモードでのみ表示される。グリッチＧ₂は、サンプリング間にあるためサンプルモードでは表示することができず、またグリッチモードでは、グリッチＧ₂を検出することはできるものの、表示の際に、後に続くＨレベルの信号波形とつながるため、サンプリングクロック７−８間にグリッチＧ₂が検出されていることをユーザーに知らせることができない。

このように従来の波形観測装置では、グリッチを表示させるモードが装備されているも
のもあるが、グリッチの検出波形と、サンプリングデータの信号波形とがともにＨレベル
かＬレベルかの２値波形で表示されるため、グリッチの検出と、サンプリングデータの信
号変化とが連続して検出されると、表示させた際にグリッチが検出されていることを識別
することができないという問題があった。

また、波形観測装置に入力されるディジタル信号波形は、教科書的には０（Ｌレベル）
と１（Ｈレベル）との２値で表されるものであるが、実際には、０から１、１から０への
過渡時に、１と０の中間的な値を取っている。通常、この時間はシステムとして問題が発
生しないような短時間になるように設計されているが、何らかの要因によりユーザーが予
想しないほどの長い時間になると、システムの誤動作の原因となることもある。しかしな
がら、従来の波形観測装置では、入力信号が、１又は０に確定していない状態、すなわち
１と０の中間的な値が続いている状態をユーザーに知らせることができなかった。
特開２００３−３１５３６７号公報

課題を解決するための手段及びその効果

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、入力信号の１（Ｈレベル）又は０（Ｌ
レベル）が確定しているが、短い周期で変化する、誤動作等の要因となる信号変化が含ま
れる箇所を時間軸の拡縮度や画面の解像度に関係なく識別できるように表示させることが
でき、また、入力信号の１（Ｈレベル）又は０（Ｌレベル）か確定していない、誤動作等
の要因となる信号変化が検出された箇所も時間軸の拡縮度や画面の解像度に関係なく識別
できるように表示させることのできる波形観測装置、及び波形表示方法を提供することを
目的としている。

上記目的を達成するために本発明に係る波形観測装置（１）は、入力信号を２値化する
２値化手段と、該２値化された信号を所定周期でサンプリングする信号処理手段と、前記
所定周期の間に入力されてくる信号の状態変化を検出する信号状態検出手段と、前記信号
処理手段でサンプリングされたデータと、前記信号状態検出手段により検出された信号の
状態変化を示すデータとが時系列に記憶される記憶手段と、所定の表示条件に基づいて、
所定の拡縮単位のサンプリングデータと、該サンプリングデータの捕捉区間の信号状態変
化データとを前記記憶手段から読み出し、前記所定の拡縮単位毎に波形データに変換して
画面上に波形表示する波形表示制御手段とを備えた波形観測装置であって、前記読み出さ
れた拡縮単位のサンプリングデータ、又は前記信号状態変化データの中に所定の信号変化
を示すデータが含まれているか否かを判断する信号変化判断手段を備え、該信号変化判断
手段により前記所定の拡縮単位のサンプリングデータ、又は前記信号状態変化データの中
に所定の信号変化を示すデータが含まれていると判断された場合、前記波形表示制御手段
が、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対
応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態にして表示する制御を行うものであるこ
とを特徴としている。

上記波形観測装置（１）によれば、前記信号変化判断手段により前記所定の拡縮単位の
サンプリングデータ、又は前記信号状態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが
含まれていると判断された場合、該所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位
のサンプリングデータに対応する波形箇所が他の部分の波形とは異なる形態で表示される
ので、時間軸方向に圧縮（縮小）した波形を表示させた場合や、圧縮していない、すなわ
ち拡大した波形を表示させている場合でも、前記所定の信号変化が含まれている箇所をユ
ーザーに的確に把握させることができる。したがって、ユーザーは、前記所定の信号変化
が含まれている箇所の詳細な観測調査を効率よく行うことができ、被計測対象の誤動作等
の評価性能を高めることができる。

また本発明に係る波形観測装置（２）は、入力信号を２値化する２値化手段と、該２値
化された信号を所定周期でサンプリングする信号処理手段と、該サンプリングされたデー
タが時系列に記憶される記憶手段と、所定の表示条件に基づいて、所定の拡縮単位のサン
プリングデータを前記記憶手段から読み出し、前記所定の拡縮単位毎に波形データに変換
して画面上に信号波形として表示する波形表示制御手段とを備えた波形観測装置であって
、前記読み出された所定の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号変化を示すデ
ータが含まれているか否かを判断する信号変化判断手段を備え、該信号変化判断手段によ
り前記所定の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号変化を示すデータが含まれ
ていると判断された場合、前記波形表示制御手段が、前記所定の信号変化を示すデータが
含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異
なる形態にして表示する制御を行うものであることを特徴としている。

上記波形観測装置（２）によれば、前記信号変化判断手段により前記所定の拡縮単位の
サンプリングデータの中に所定の信号変化を示すデータが含まれていると判断された場合
、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応
する波形箇所が他の部分の波形とは異なる形態で表示されるので、圧縮した波形を表示さ
せている場合や、拡大した波形を表示させている場合でも、前記所定の信号変化が含まれ
ている箇所をユーザーに的確に把握させることができる。したがって、前記所定の信号変
化が含まれている箇所が分かれば、拡大表示などの詳細な観測を行うべき箇所が分かりや
すくなり、効率よく詳細な調査を行うことができ、被計測対象の誤動作等の評価性能を高
めることができる。

また本発明に係る波形観測装置（３）は、上記波形観測装置（１）又は（２）において
、前記信号変化判断手段が、前記所定の拡縮単位のサンプリングデータの中の所定の信号
変化を示すデータとして、１（Ｈレベル）から０（Ｌレベル）又は０（Ｌレベル）から１
（Ｈレベル）に変化しているデータが含まれているか否かを判断するものであり、前記波
形表示制御手段が、前記１から０又は０から１に変化しているデータが含まれている拡縮
単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態にして表
示する制御を行うものであることを特徴としている。

上記波形観測装置（３）によれば、前記１から０又は０から１に変化しているデータが
含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所が他の部分の波形とは異
なる形態で表示されるので、短い周期で信号状態が変化している箇所をユーザーに的確に
把握させることができる。

また本発明に係る波形観測装置（４）は、上記波形観測装置（１）又は（２）において
、前記２値化手段が、入力信号がＨレベルか否かを判断する閾値が設定された第１の比較
器と、Ｌレベルか否かを判断する閾値が設定された第２の比較器とを含んで構成され、前
記信号処理手段が、前記第１の比較器及び前記第２の比較器から出力されてくる各２値信
号をそれぞれサンプリングするものであり、前記信号変化判断手段が、前記所定の拡縮単
位のサンプリングデータの中の所定の信号変化を示すデータとして、ＨレベルでもＬレベ
ルでもない中間ゾーンを示すデータが含まれているか否かを判断するものであり、前記波
形表示制御手段が、前記中間ゾーンを示すデータが含まれている拡縮単位のサンプリング
データに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態にして表示する制御を行うも
のであることを特徴としている。

上記波形観測装置（４）によれば、前記第１の比較器及び前記第２の比較器から出力さ
れてくる各２値信号がそれぞれサンプリングされるので、これらのサンプリングデータを
比較することにより、ＨレベルでもＬレベルでもない中間ゾーン（すなわち入力信号がグ
レーゾーンにあること）を示すデータが含まれているか否かを判断することができ、前記
中間ゾーンを示すデータが含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇
所を他の部分の波形とは異なる形態で表示させることができ、前記中間ゾーンを示すデー
タが含まれている箇所、すなわち、素子の性能によってＨやＬの判定にばらつきが生じ、
システムの誤動作の原因となる箇所をユーザーに的確に把握させることができる。

また本発明に係る波形観測装置（５）は、上記波形観測装置（１）〜（４）のいずれか
において、前記波形表示制御手段が、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡
縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を、１（Ｈレベル）と０（Ｌレベル）の
中間的な値を示す波形にして表示する制御を行うものであることを特徴としている。

上記波形観測装置（５）によれば、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている波
形箇所が、１（Ｈレベル）と０（Ｌレベル）の中間的な値を示す波形で表示されるので、
前記中間的な値を示す波形により、他の部分の波形（１（Ｈレベル）と０（Ｌレベル）と
で表されている部分の波形）と明確に識別することができ、前記所定の信号変化を示すデ
ータが含まれている箇所をユーザーに一目で容易に把握させることができる。

また本発明に係る波形観測装置（６）は、上記波形観測装置（１）〜（４）のいずれか
において、前記波形表示制御手段が、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡
縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を、波形の立上がり又は立下がりエッジ
の形態を変化させた波形にして表示する制御を行うものであることを特徴としている。

上記波形観測装置（６）によれば、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡
縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所が、波形の立上がり又は立下がりエッジ
の形態を変化させた波形で表示される、例えば、前記波形箇所のエッジを示す線の太さを
他の部分より太く又は細くしたり、エッジを示す線を点線にしたり、点滅させたり、ある
いはエッジの線の色を他の部分と異なるように表示させることにより、前記エッジの形態
の違いにより前記所定の信号変化を示すデータが含まれている箇所をユーザーに一目で容
易に把握させることができる。

また本発明に係る波形観測装置（７）は、上記波形観測装置（１）〜（４）のいずれか
において、前記波形表示制御手段が、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡
縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所に所定のマークを追加して表示する制御
を行うものであることを特徴としている。

上記波形観測装置（７）によれば、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡
縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所に所定のマークが追加して表示されるの
で、該所定のマークにより前記所定の信号変化を示すデータが含まれている箇所をユーザ
ーに一目で容易に把握させることができる。

また本発明に係る波形表示方法（１）は、入力信号を２値化して、該２値化された信号
を所定周期でサンプリングするとともに、前記所定周期の間に入力されてくる信号の状態
変化を検出し、前記サンプリングされたデータと、前記検出された信号の状態変化を示す
データとを時系列に記憶手段に記憶し、所定の表示条件に基づいて、所定の拡縮単位のサ
ンプリングデータと、該サンプリングデータの捕捉区間の信号状態変化データとを前記記
憶手段から読み出し、前記所定の拡縮単位毎に波形データに変換して画面上に信号波形と
して表示する波形表示方法であって、前記記憶手段から読み出された所定の拡縮単位のサ
ンプリングデータ、又は前記信号状態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが含
まれているか否かを判断するステップと、該ステップにより前記所定の拡縮単位のサンプ
リングデータ、又は前記信号状態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが含まれ
ていると判断された場合、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサ
ンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態にして表示するス
テップとを含んでいることを特徴としている。

上記波形表示方法（１）によれば、前記記憶手段から読み出された所定の拡縮単位のサ
ンプリングデータ、又は前記信号状態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが含
まれているか否かを判断するステップと、該ステップにより前記所定の拡縮単位のサンプ
リングデータ、又は前記信号状態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが含まれ
ていると判断された場合、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサ
ンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態にして表示するス
テップとを含んでいるので、時間軸方向に圧縮した波形を表示させた場合や、拡大した波
形を表示させた場合でも、前記所定の信号変化が含まれている箇所をユーザーに的確に把
握させることができる。したがって、ユーザーは、前記所定の信号変化が含まれている箇
所の詳細な観測調査を効率よく行うことができ、被計測対象の誤動作等の評価性能を高め
ることができる。

また本発明に係る波形表示方法（２）は、入力信号を２値化して、該２値化された信号
を所定周期でサンプリングし、該サンプリングされたデータを時系列に記憶手段に記憶し
、所定の表示条件に基づいて、所定の拡縮単位のサンプリングデータを前記記憶手段から
読み出し、前記所定の拡縮単位毎に波形データに変換して画面上に信号波形として表示す
る波形表示方法において、前記記憶手段から読み出された所定の拡縮単位のサンプリング
データの中に所定の信号変化を示すデータが含まれているか否かを判断するステップと、
該ステップにより前記所定の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号変化を示す
データが含まれていると判断された場合、前記所定の信号変化を示すデータが含まれてい
る拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態に
して表示するステップとを含んでいることを特徴としている。

上記波形表示方法（２）によれば、前記記憶手段から読み出された所定の拡縮単位のサ
ンプリングデータの中に所定の信号変化を示すデータが含まれているか否かを判断するス
テップと、該ステップにより前記所定の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号
変化を示すデータが含まれていると判断された場合、前記所定の信号変化を示すデータが
含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応する箇所の波形を他の部分の波形とは
異なる形態にして表示するステップとを含んでいるので、時間軸方向に圧縮した波形を表
示させた場合や、拡大させた波形を表示させた場合でも、前記所定の信号変化が含まれて
いる箇所をユーザーに的確に把握させることができる。前記所定の信号変化が含まれてい
る箇所が分かれば、拡大表示等を行うべき箇所が分かりやすくなり、効率よく詳細な調査
を行うことが可能になる。

以下、本発明に係る波形観測装置、及び波形表示方法の実施の形態を図面に基づいて説
明する。図１は、実施の形態に係る波形観測装置の要部を概略的に示したブロック図であ
る。

波形観測装置１０は、比較回路１１、サンプリング処理部１２、ピーク検出回路１３、
データ記録用メモリ１４、表示メモリ１５、表示器１６、クロック生成部１７、マイコン
１８、及び操作部１９を含んで構成されており、図中２０は、マイコン１８と各部とを接
続する制御ラインを示している。

比較回路１１は、図示しない被計測装置から取り込んだ入力信号の電圧値と所定の基準
電圧値とを比較して、入力信号を２値化するものであり、ここではＨレベルの閾値電圧値
が設定された比較器１１ａとＬレベルの閾値電圧値が設定された比較器１１ｂとを含んで
構成されている。比較器１１ａ、１１ｂからＨレベル又はＬレベルに論理整形された２値
信号が、サンプリング処理部１２とピーク検出回路１３とに出力されるようになっている
。

サンプリング処理部１２は、比較回路１１を構成する比較器１１ａ、１１ｂから出力さ
れてくる２値信号を、クロック生成部１７から出力されてくる所定のサンプリングクロッ
クのタイミングに合わせて、それぞれサンプリングする処理を行うように構成されており
、マイコン１８の制御に従って、サンプリングされた各データが、データ記録用メモリ１
４に時系列に記憶されるようになっている。

図２は、サンプリング処理部１２におけるサンプリング処理を説明するためのタイミン
グチャートであり、（ａ）は、比較回路１１に入力される信号波形（ディジタル信号波形
）、（ｂ）は比較器１１ａ、（ｃ）は比較器１１ｂから出力されてくる２値信号の波形、
（ｄ）はサンプリングクロックを示している。

比較回路１１に入力されてくるディジタル信号波形は、一般的には０（Ｌレベル）と１
（Ｈレベル）との２値信号として表せますが、実際の世界では、０から１、１から０への
過渡時に１と０との中間的な値をとるので、比較器１１ｂで入力信号がＬからＨに切り替
わるタイミングｔ₁は、比較器１１ａでＬからＨに切り替わるタイミングｔ₂よりも僅かに早く、また、比較器１１ａでＨからＬに切り替わるタイミングｔ₃は、比較器１１ｂがＨからＬに切り替わるタイミングｔ₄よりも僅かに早くなっている。ただし、ｔ₁−ｔ₂、ｔ₃−ｔ₄の遅延時間は、十分に短い時間となっており、通常システムとして問題が発生しないように設計されている。

しかしながら、何らかの要因により入力信号の立上がり時間が長くなると、図示してい
るように比較器１１ａで入力信号がＬからＨに切り替わるタイミングｔ₆が、比較器１１ｂでＬからＨに切り替わるタイミングｔ₅よりもかなり遅れてしまう現象が生じることとなる（入力信号の立下がり時間が長い場合も同様な現象が生じる）。

したがって、比較器１１ａ、１１ｂから出力された２値信号のサンプリングデータを比
較すると、入力信号がＨレベルでもＬレベルでもない中間ゾーン（グレーゾーン）にある
か否かを判別することができる。すなわち、比較器１１ａ、１１ｂのサンプリングデータ
がともに１のときは、入力信号はＨレベル、ともに０のときは、入力信号はＬレベル、一
方が０で他方が１のとき（図２では、クロック９、１０のタイミング）は、入力信号はＨ
レベルでもＬレベルでもない中間ゾーン（グレーゾーン）であることが判別できる。

また、ピーク検出回路１３は、入力信号に含まれるグリッチなどの小幅な信号変化を検
出するためのもので、フリップフロップ回路（図示せず）を含んで構成されており、比較
回路１１から出力されてくる２値信号を取り込み、所定の検出時間（サンプリング間）内
に、比較回路１１からの信号がＨ→Ｌ→Ｈ、又はＬ→Ｈ→Ｌへ変化したか否かをサンプリ
ング時間毎に検出するように構成されている。

すなわち、サンプリングクロック間において、比較器１１ａ、１１ｂからの信号がとも
にＨレベル、又はともにＬレベルに保持されている場合（入力信号に変化がない場合）、
ピーク検出回路１３は、信号状態変化データとして０を出力する。一方、サンプリングク
ロック間において、少なくとも比較器１１ａ又は比較器１１ｂからの信号が、Ｈ→Ｌ→Ｈ
、又はＬ→Ｈ→Ｌに変化した場合（入力信号に変化があった場合）、ピーク検出回路１３
は、信号状態変化データとして１を出力するようになっている。ピーク検出回路１３から
出力された信号状態変化データは、どのサンプリング区間に信号変化が検出されたのかが
分かるようにデータ記録用メモリ１４に時系列に記憶されるようになっている。

マイコン１８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ（いずれも図示せず）を含んで構成されてお
り、前記ＲＯＭに格納されている制御プログラムに従って、制御バス２０を介して接続さ
れた各部の制御を行うようになっている。

マイコン１８には、所定の表示条件（表示波形の時間軸の設定や表示画素の設定などの
条件）に基づいて、データ記録用メモリ１４から所定の拡縮単位（例えば、１、１０、１
００、１０００個単位など、前記表示条件に対応した単位）のサンプリングデータと、該
サンプリングデータの捕捉区間の信号状態変化データとを順次読み出し、前記所定の拡縮
単位毎に、ＬＣＤやＣＲＴから構成される表示器１６に表示するための波形データに変換
して、変換した波形データをＶＲＡＭから構成される表示メモリ１５に格納し、表示メモ
リ１５から読み出した波形データを表示器１６に信号波形として表示する制御を行う波形
表示制御手段１８ａが装備されている。

また、マイコン１８には、データ記録用メモリ１４から読み出された拡縮単位のサンプ
リングデータの中に所定の信号変化（例えば、０から１又は１から０への変化やグレーゾ
ーン）を示すデータ、又は信号状態変化データの中に所定の信号変化（グリッチなどのサ
ンプリング間における信号変化）を示すデータが含まれているか否かを判断する信号変化
判断手段１８ｂが装備されている。

信号変化判断手段１８ｂにより所定の拡縮単位のサンプリングデータ、又は信号状態変
化データの中に上記したような所定の信号変化を示すデータが含まれていると判断された
場合、波形表示制御手段１８ａが、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮
単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形（１（Ｈ）と０（Ｌ）と
で表される波形）とは異なる形態、ここでは、１（Ｈレベル）と０（Ｌレベル）中間的な
値を示す波形にして表示する制御を行うように構成されている。

クロック生成部１７は、サンプリング処理、ピーク検出処理、記憶処理等の制御に必要
なクロック信号をマイコン１８の制御に従って発生するものである。
操作部１９は、表示波形の時間軸の設定つまみや、表示波形の拡大・縮小表示ボタンな
どを備え、それらのユーザー操作に応じた操作信号が出力されるようになっており、マイ
コン１８では、操作部１９からの操作信号を取り込み、該操作信号に応じた制御が行われ
るようになっている。

次に、実施の形態に係る波形観測装置１０における表示器１６への信号波形の表示処理
及び表示形態について説明する。図３は、サンプリングしたデータを圧縮（間引き）せず
に表示させた場合の信号波形の表示形態の一例を説明するための図であり、（ａ）は比較
回路１１へ入力される信号（ディジタル信号）波形、（ｂ）は比較器１１ａから出力され
る２値信号の波形とサンプリングデータ、（ｃ）は比較器１１ｂから出力される２値信号
の波形とサンプリングデータ、（ｄ）はサンプリング間における信号変化の状態を示す信
号状態変化データ、（ｅ）はサンプリングクロック、（ｆ）は表示波形と波形データを示
している。なお、各信号波形の対応関係が分かりやすいように時間軸を合わせた形で示し
ている。

マイコン１８は、データ記録用メモリ１４から読み出した比較器１１ａ、１１ｂのサン
プリングデータを比較して、一致するか否かにより、入力信号がグレーゾーンにあるか否
かを判定する。図３においては、クロックカウント１１、１２において、サンプリングデ
ータが異なっており、この区間がグレーゾーンであることが判別される。

また、データ記録用メモリ１４から読み出した信号状態変化データから、クロックカウ
ント４−５、１７−１８の間に、入力信号に含まれるグリッチが検出されていることが判
別され、これらグレーゾーン、グリッチの検出区間の波形データを、１（Ｈレベル）と０
（Ｌレベル）の中間的な値を示す波形データ（図３では、０．５と表示している）に変換
することにより、図３（ｆ）のような信号波形を表示させることができるようになってい
る。

次に、データ記録メモリ１４に記憶されたデータを用いて、時間軸方向に圧縮（縮小）
した信号波形の表示処理及び表示形態について説明する。
図４は、所定の表示条件に基づいて、データ記録メモリ１４から読み出された所定の圧
縮単位毎のサンプリングデータ（なお、上段は比較器１１ａ、下段は比較器１１ｂから出
力された２値信号のサンプリングデータで、１００個単位で示している）、及び該圧縮単
位のサンプリングデータの捕捉区間の信号状態変化データと、各圧縮単位毎に変換された
波形データとの関係を説明するための図である。なお、本実施の形態では、サンプリング
周波数が１００ＭＨｚ、表示器１６における波形表示領域の水平方向の解像度が１０００
画素、１画素に１つの波形データが割り当てられた場合を想定して説明する。

まず、時間軸が０．１秒に設定された場合、１画面の波形表示に対して１０万個のサン
プリングデータ（各比較器１１ａ、１１ｂからの出力をサンプリングしたデータ）と、該
サンプリングデータの捕捉区間の信号状態変化データとが読み出される。１０万個のサン
プリングデータの全てを１０００画素で表示することはできないので、次にサンプリング
データを圧縮して波形データに変換する処理を行う。すなわち、各サンプリングデータの
１００個づつを圧縮単位（すなわち、１／１００に圧縮）として、１００個の各サンプリ
ングデータが全て０、かつ、該サンプリングデータの捕捉区間の信号状態変化データが全
て０であれば、０表示の波形データに変換し、１００個の各サンプリングデータが全て１
、かつ該サンプリングデータの捕捉区間の信号状態変化データが全て０であれば、１表示
の波形データに変換する。また、１００個のサンプリングデータのいずれかに１と０とが
混在（すなわち、グレーゾーンが存在）する、又は該サンプリングデータの捕捉区間の信
号状態変化データに１（サンプリング間に信号変化を示すデータ）が含まれていれば、０
と１の中間的な値を表示する波形データ（図４では、０．５と表示している）に変換する
。このように圧縮すれば、１０万個のサンプリングデータが１０００個の波形データに変
換され、１０００画素の表示領域での表示が可能となる。

さらに、操作部１９を通じて時間軸設定が０．２（０．４、０．５、…）秒に変更され
た場合には、１画面の波形表示に対して２０万（４０万、５０万）個の各サンプリングデ
ータと、該サンプリングデータの捕捉区間の信号状態変化データとを読み出し、各サンプ
リングデータの２００（４００、５００、…）個づつを圧縮単位として上記同様の処理に
より圧縮し、図３に示したように、各圧縮単位毎に対応する波形データに変換されるよう
になっている。

図５は、図４に示した圧縮変換された波形データを表示させた場合の信号波形の表示例
を示した部分拡大図であり、（ａ）は時間軸が０．１秒、（ｂ）は時間軸が０．２秒、（
ｃ）は時間軸が０．４秒、（ｄ）は時間軸が０．５秒に設定された場合を示している。な
お、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）では、簡略化のため、図５（ａ）に示した波形領域部分
のみの圧縮波形を示している。

図４に示した各時間軸の波形データと対比すると分かるように、各圧縮単位のサンプリ
ングデータの中に０→１、１→０、又はグレーゾーンを通過する信号変化を示すデータ、
又は対応する各拡縮単位のサンプリングデータの捕捉区間の信号状態変化データの中に小
幅な信号変化を示すデータ（すなわち、１）が含まれていると判断された場合には、これ
ら所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応する
波形箇所が、他の通常の波形（０と１を示す波形）とは異なる形態、すなわち、１（Ｈレ
ベル）と０（Ｌレベル）の中間的な値（０．５）を示す波形にして表示されるようになっ
ている。

このように時間軸方向に圧縮表示した場合においても、上記した信号変化が含まれる箇
所をユーザーに把握させることが可能となる。さらに信号変化箇所の正確な波形を観察し
たい場合には、操作部１９に設けられた拡大表示ボタンを操作すれば、圧縮時と逆の処理
が行われ、信号変化箇所を拡大表示させることができるようになっている。

次に実施の形態に係る波形観測装置１０におけるマイコン１８の行う波形表示処理動作
を図６に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。なお、本処理動作は、信号波形を時
間軸方向に圧縮して表示するように設定されている場合に実行される。

まず、ステップＳ１では、信号波形を表示する時間軸の設定に基づいて、画面表示に必
要な区間のデータ（サンプリングデータ及び信号状態変化データ）をデータ記録用メモリ
１４から読み出し、その後ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、時間軸の設定と表示
画素の設定（１波形データを何画素で表示させるのか）に基づいて、サンプリングデータ
の圧縮単位を求める処理を行い、その後ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、圧縮単位のサンプリングデータ、又は該圧縮単位のサンプリングデ
ータの捕捉区間の信号状態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが含まれている
か否かを判断し、前記データのいずれかに所定の信号変化を示すデータが含まれていると
判断すればステップＳ４に進み、ステップＳ４では、前記圧縮単位のサンプリングデータ
に対応する波形箇所を０と１の中間的な値で示す波形データに変換する処理を行い、その
後ステップＳ８に進む。

一方、ステップＳ３において、前記各データのいずれかに所定の信号変化を示すデータ
が含まれていないと判断すればステップＳ５に進み、ステップＳ５では、圧縮単位のサン
プリングデータが全て０か否かを判断し、全て０であると判断すればステップＳ６に進み
、ステップＳ６では、圧縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を０（Ｌレベル
）表示する波形データに変換する処理を行い、その後ステップＳ８に進む。

一方、ステップＳ５において、全て０でない、すなわち全て１であると判断すればステ
ップＳ７に進み、ステップＳ７では、圧縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所
を１（Ｈレベル）表示する波形データに変換する処理を行い、その後ステップＳ８に進む
。

ステップＳ８では、圧縮単位毎の波形データへの変換が全て完了したか否かを判断し、
完了していないと判断すればステップＳ３に戻り、処理を繰り返す一方、完了したと判断
すればステップＳ９に進む。ステップＳ９では、変換された波形データを表示メモリ１５
に格納する処理を行い、その後ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、表示メモリ
１５に格納された波形データを表示器１６に表示出力する処理を行い、その後処理を終了
する。

上記実施の形態に係る波形観測装置１０によれば、信号変化判断手段１８ｂにより所定
の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号変化を示すデータ（１から０、又は０
から１に変化しているデータやグレーゾーンを示すデータ）、又は信号状態変化データの
中に所定の信号変化を示すデータ（グリッチなどの小幅な信号変化を示すデータ）が含ま
れていると判断された場合、これら所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位
のサンプリングデータに対応する波形箇所が他の部分の波形とは異なる形態、すなわち、
１（Ｈレベル）と０（Ｌレベル）の中間的な値を示す波形で表示されるので、時間軸方向
に圧縮した波形を表示させた場合や、圧縮していない、すなわち拡大した波形を表示させ
た場合でも、短い周期で信号状態が変化している箇所や、グレーゾーンを示すデータが含
まれている箇所、すなわち、素子の性能によってＨやＬの判定にばらつきが生じ、システ
ムの誤動作の原因となる箇所をユーザーに的確に把握させることができる。したがって、
ユーザーは、これらの所定の信号変化が含まれている箇所の詳細な観測調査を効率よく行
うことができ、被計測対象の誤動作等の評価性能を高めることができる。

なお上記実施の形態では、所定の信号変化が含まれる箇所を１（Ｈレベル）と０（Ｌレ
ベル）の中間的な値を示す波形で表示するようになっているが、別の実施の形態では、図
７に示したように、所定の信号変化が含まれる箇所の波形の立上がりエッジを示す線の太
さを他の波形部分より太くなるように表示するようにしてもよい（なお、図７に示した波
形は、図６（ａ）に示した波形に対応させている）。あるいは、圧縮波形の立上がりまた
は立下がりエッジの線を点線にしたり、点滅させたり、あるいはエッジの線の色を他の波
形部分と異なるように変化させて表示するようにしてもよい。

またさらに別の実施の形態では、図８に示したように、所定の信号変化が含まれる箇所
に所定のマークＢを追加して表示するようにしてもよく、このように表示した場合も上記
実施の形態と略同様の効果を得ることができる（なお、図８に示した波形は、図６（ａ）
に示した波形に対応させている）。

また、所定の信号変化が含まれる箇所の波形の表示形態は、上記表示形態以外であって
もよく、時間軸方向に圧縮した波形に含まれる所定の信号変化箇所や圧縮していない波形
における所定の信号変化箇所が分かるように、０（Ｌレベル）と１（Ｈレベル）とで表さ
れる通常の２値信号の波形とは異なる形態にして表示させるようになっていればよい。

また、上記実施の形態に係る波形観測装置１０では、ピーク検出回路１３が装備されて
いる場合について説明したが、ピーク検出回路１３を設けない構成としてもよく、係る構
成であっても、サンプリング周波数を高めることで、ある程度の小幅な信号変化を捕らえ
ることができ、上記同様の処理により圧縮表示や拡大表示したときに、所定の信号変化が
含まれる部分をユーザーが認識できるように表示させることができる。

また、上記実施の形態に係る波形観測装置１０では、比較回路１１として、Ｈレベルと
Ｌレベルとの閾値電圧が設定された２つの比較器１１ａ、１１ｂを含んで構成されている
場合について説明したが、別の実施の形態では、１つの比較器を用いて、指定した閾値電
圧を越えたか否かでＨレベルとＬレベルとを判定する構成としてもよい。ただし、その場
合は、グレーゾーンの判定が行えないので、グレーゾーンの判定機能を装備させるのであ
れば、被計測装置からの入力信号を取り込むウインドウコンパレータを設ける構成とすれ
ばよい。

本発明の実施の形態に係る波形観測装置の要部を概略的に示したブロック図である。サンプリング回路で行われる処理を説明するためのタイミングチャートであり、（ａ）は、比較回路への入力信号の波形、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ比較器から出力される２値信号の波形、（ｄ）はサンプリングクロックの波形を示している。サンプリングデータを圧縮（間引き）せずに表示させた場合の信号波形の表示形態の一例を説明するための図であり、（ａ）は比較回路への入力信号の波形、（ｂ）、（ｃ）は比較器から出力される２値信号の波形、（ｄ）は信号状態変化データ、（ｅ）はサンプリングクロックの波形、（ｆ）は表示器に表示された信号波形を示している。データ記録メモリから読み出されたサンプリングデータ及び信号状態変化データと、これらサンプリングデータ及び信号状態変化データから変換された波形データとの関係を示した図である。図４に示した各時間軸で求められた波形データを表示させた場合の信号波形の表示例を示した部分拡大図であり、（ａ）は時間軸が０．１秒、（ｂ）は時間軸が０．２秒、（ｃ）は時間軸が０．４秒、（ｄ）は時間軸が０．５秒にそれぞれ設定された場合の表示例を示している。実施の形態に係る波形観測装置におけるマイコンが行う波形表示処理動作を示したフローチャートである。別の実施の形態に係る表示器に表示される圧縮波形の表示例を示した部分拡大図である。さらに別の実施の形態に係る表示器に表示される圧縮波形の表示例を示した部分拡大図である。従来の波形観測装置において、画面上に表示された信号波形を段階的に時間軸方向に圧縮させた場合の表示例を示しており、（ａ）は、時間軸が０．１秒、（ｂ）は、時間軸が０．２秒、（ｃ）は時間軸が１．０秒にそれぞれ設定されたときの信号波形を示している。従来の波形観測装置におけるサンプリングデータを圧縮せずに表示させた場合の信号波形の表示例を示しており、（ａ）は２値化された入力信号とサンプリングクロックの波形、（ｂ）はサンプルモードの表示波形、（ｂ）はグリッチモードの表示波形を示している。

符号の説明

１１比較回路
１２サンプリング処理部
１３ピーク検出回路
１４データ記録用メモリ
１５表示メモリ
１６表示器
１７クロック生成部
１８マイコン
１８ａ波形表示制御手段
１８ｂ信号変化判断手段
１９操作部

Claims

入力信号を２値化する２値化手段と、
該２値化された信号を所定周期でサンプリングする信号処理手段と、
前記所定周期の間に入力されてくる信号の状態変化を検出する信号状態検出手段と、
前記信号処理手段でサンプリングされたデータと、前記信号状態検出手段により検出さ
れた信号の状態変化を示すデータとが時系列に記憶される記憶手段と、
所定の表示条件に基づいて、所定の拡縮単位のサンプリングデータと、該サンプリング
データの捕捉区間の信号状態変化データとを前記記憶手段から読み出し、前記所定の拡縮
単位毎に波形データに変換して画面上に波形表示する波形表示制御手段とを備えた波形観
測装置であって、
前記読み出された拡縮単位のサンプリングデータ、又は前記信号状態変化データの中に
所定の信号変化を示すデータが含まれているか否かを判断する信号変化判断手段を備え、
該信号変化判断手段により前記所定の拡縮単位のサンプリングデータ、又は前記信号状
態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが含まれていると判断された場合、前記
波形表示制御手段が、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサンプ
リングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態にして表示する制御を
行うものであることを特徴とする波形観測装置。
入力信号を２値化する２値化手段と、
該２値化された信号を所定周期でサンプリングする信号処理手段と、
該サンプリングされたデータが時系列に記憶される記憶手段と、
所定の表示条件に基づいて、所定の拡縮単位のサンプリングデータを前記記憶手段から
読み出し、前記所定の拡縮単位毎に波形データに変換して画面上に信号波形として表示す
る波形表示制御手段とを備えた波形観測装置であって、
前記読み出された所定の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号変化を示すデ
ータが含まれているか否かを判断する信号変化判断手段を備え、
該信号変化判断手段により前記所定の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号
変化を示すデータが含まれていると判断された場合、前記波形表示制御手段が、前記所定
の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇
所を他の部分の波形とは異なる形態にして表示する制御を行うものであることを特徴とす
る波形観測装置。
前記信号変化判断手段が、前記所定の拡縮単位のサンプリングデータの中の所定の信号
変化を示すデータとして、１（Ｈレベル）から０（Ｌレベル）又は０（Ｌレベル）から１
（Ｈレベル）に変化しているデータが含まれているか否かを判断するものであり、
前記波形表示制御手段が、前記１から０又は０から１に変化しているデータが含まれて
いる拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態
にして表示する制御を行うものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の波形
観測装置。
前記２値化手段が、入力信号がＨレベルか否かを判断する閾値が設定された第１の比較
器と、Ｌレベルか否かを判断する閾値が設定された第２の比較器とを含んで構成され、
前記信号処理手段が、前記第１の比較器及び前記第２の比較器から出力されてくる各２
値信号をそれぞれサンプリングするものであり、
前記信号変化判断手段が、前記所定の拡縮単位のサンプリングデータの中の所定の信号
変化を示すデータとして、ＨレベルでもＬレベルでもない中間ゾーンを示すデータが含ま
れているか否かを判断するものであり、
前記波形表示制御手段が、前記中間ゾーンを示すデータが含まれている拡縮単位のサン
プリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態にして表示する制御
を行うものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の波形観測装置。
前記波形表示制御手段が、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位の
サンプリングデータに対応する波形箇所を、１（Ｈレベル）と０（Ｌレベル）の中間的な
値を示す波形にして表示する制御を行うものであることを特徴とする請求項１〜４のいず
れかの項に記載の波形観測装置。
前記波形表示制御手段が、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位の
サンプリングデータに対応する波形箇所を、波形の立上がり又は立下がりエッジの形態を
変化させた波形にして表示する制御を行うものであることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかの項に記載の波形観測装置。
前記波形表示制御手段が、前記所定の信号変化を示すデータが含まれている拡縮単位の
サンプリングデータに対応する波形箇所に所定のマークを追加して表示する制御を行うも
のであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の波形観測装置。
入力信号を２値化して、該２値化された信号を所定周期でサンプリングするとともに、
前記所定周期の間に入力されてくる信号の状態変化を検出し、前記サンプリングされたデ
ータと、前記検出された信号の状態変化を示すデータとを時系列に記憶手段に記憶し、所
定の表示条件に基づいて、所定の拡縮単位のサンプリングデータと、該サンプリングデー
タの捕捉区間の信号状態変化データとを前記記憶手段から読み出し、前記所定の拡縮単位
毎に波形データに変換して画面上に信号波形として表示する波形表示方法であって、
前記記憶手段から読み出された所定の拡縮単位のサンプリングデータ、又は前記信号状
態変化データの中に所定の信号変化を示すデータが含まれているか否かを判断するステッ
プと、
該ステップにより前記所定の拡縮単位のサンプリングデータ、又は前記信号状態変化デ
ータの中に所定の信号変化を示すデータが含まれていると判断された場合、前記所定の信
号変化を示すデータが含まれている拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を
他の部分の波形とは異なる形態にして表示するステップとを含んでいることを特徴とする
波形表示方法。
入力信号を２値化して、該２値化された信号を所定周期でサンプリングし、該サンプリ
ングされたデータを時系列に記憶手段に記憶し、所定の表示条件に基づいて、所定の拡縮
単位のサンプリングデータを前記記憶手段から読み出し、前記所定の拡縮単位毎に波形デ
ータに変換して画面上に信号波形として表示する波形表示方法において、
前記記憶手段から読み出された所定の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号
変化を示すデータが含まれているか否かを判断するステップと、
該ステップにより前記所定の拡縮単位のサンプリングデータの中に所定の信号変化を示
すデータが含まれていると判断された場合、前記所定の信号変化を示すデータが含まれて
いる拡縮単位のサンプリングデータに対応する波形箇所を他の部分の波形とは異なる形態
にして表示するステップとを含んでいることを特徴とする波形表示方法。