JP2008256426A

JP2008256426A - Digital oscilloscope

Info

Publication number: JP2008256426A
Application number: JP2007097081A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Takezawa; 茂竹澤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: JP5109448B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems, wherein in an envelope mode, since only the maximum value and minimum value data of a measuring signal in a prescribed section determined by a time-base set value are preserved, data processing requiring equal time interval data, such as XY display or FFT, cannot be performed. <P>SOLUTION: In an envelope mode time, both the maximum value and minimum value data and thin-out data are preserved, and waveform display is performed by using the maximum value and minimum value data, and XY display or FFT is performed by using the thin-out data. Data processings, such as XY display or FFT can be performed, even in an envelope mode. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンベロープモードにおいてもＸＹ表示などのデータ処理を適切に行うことができるデジタルオシロスコープに関するものである。 The present invention relates to a digital oscilloscope capable of appropriately performing data processing such as XY display even in an envelope mode.

図３にデジタルオシロスコープの構成を示す。図３において、測定信号はＡＤ変換器１０に入力されてデジタル値に変換され、このデジタル値はピーク検出部１１と間引き部１２に入力される。ピーク検出部１１は所定の区間の最大値、最小値を選択部１３に出力し、間引き部１２は入力されたデジタル値を一定間隔で間引いた値を選択部１３に出力する。 FIG. 3 shows the configuration of the digital oscilloscope. In FIG. 3, the measurement signal is input to the AD converter 10 and converted into a digital value, and the digital value is input to the peak detection unit 11 and the thinning unit 12. The peak detection unit 11 outputs the maximum value and the minimum value of a predetermined section to the selection unit 13, and the thinning unit 12 outputs a value obtained by thinning the input digital value at a constant interval to the selection unit 13.

選択部１３にはモード信号が入力され、このモード信号がエンベロープモードのときはピーク検出部１１の出力を選択し、エンベロープモードでないときは間引き部１２の出力を選択して、この選択したデジタル値を波形メモリ１４に出力する。波形メモリ１４は選択部１３の出力を保存する。波形メモリ１４に保存されたデジタル値はデータ処理部１５によって読み出されて所定のデータ処理が行われ、その結果は表示部１６に表示される。 The selection unit 13 receives a mode signal. When the mode signal is in the envelope mode, the output of the peak detection unit 11 is selected. When the mode signal is not in the envelope mode, the output of the thinning unit 12 is selected. Is output to the waveform memory 14. The waveform memory 14 stores the output of the selection unit 13. The digital value stored in the waveform memory 14 is read by the data processing unit 15 and subjected to predetermined data processing, and the result is displayed on the display unit 16.

デジタルオシロスコープでは、横軸を時間、縦軸を電圧とした座標で波形を表示する。横軸にはグリッドと称される目盛が付されており、グリッドの幅の時間を指定することにより、横軸のスケールを設定する。通常、横軸全体には１０のグリッドが付されている。 A digital oscilloscope displays a waveform in coordinates with time on the horizontal axis and voltage on the vertical axis. A scale called a grid is attached to the horizontal axis, and the scale of the horizontal axis is set by specifying the time of the width of the grid. Usually, 10 grids are attached to the entire horizontal axis.

グリッドの幅を１μＳに設定すると、横軸の時間幅は１０μＳ（１μＳ×１０）になる。測定信号を１ＧＨｚのサンプリング周波数でＡＤ変換すると、表示に必要なデータ数は１０，０００（１０μＳ／１ｎＳ）になる。少なくともこの数のデータが波形メモリ１４に格納される。 When the grid width is set to 1 μS, the time width on the horizontal axis is 10 μS (1 μS × 10). If the measurement signal is AD converted at a sampling frequency of 1 GHz, the number of data necessary for display becomes 10,000 (10 μS / 1 nS). At least this number of data is stored in the waveform memory 14.

サンプリング周波数が同じであると、データ数はグリッド幅の設定時間（以下時間軸設定値と称する）に比例して増大する。例えば、時間軸設定値を１ｍＳにすると、データ数は１千万個（１０ｍＳ／１ｎＳ）になり、波形メモリ１４の容量が膨大な値になる。そのため、時間軸設定値によって、ＡＤ変換器１０の出力を間引いて波形メモリ１４に格納する。例えば、時間軸設定値を２μＳに設定すると１つおき、１０μＳに設定すると１０個おきにデータを間引いて波形メモリ１４に格納する。 If the sampling frequency is the same, the number of data increases in proportion to the set time of the grid width (hereinafter referred to as the time axis set value). For example, if the time axis set value is 1 mS, the number of data is 10 million (10 mS / 1 nS), and the capacity of the waveform memory 14 becomes a huge value. Therefore, the output of the AD converter 10 is thinned out according to the time axis setting value and stored in the waveform memory 14. For example, when the time axis setting value is set to 2 μS, every other time when the time axis setting value is set to 10 μS, data is thinned out every 10 and stored in the waveform memory 14.

しかし、このようにデータを間引くと、別の問題が発生する。デジタルオシロスコープの欠点の一つとしてエイリアジングがある。エイリアジングは、測定信号にナイキスト周波数（サンプリング周波数の１／２）より高い周波数成分が含まれていると、高い周波数成分がナイキスト周波数を中心にして折り返されて見える現象のことを言う。このエイリアジングが発生すると、波形を正確に表示することができなくなる。このことを、図４を用いて説明する。 However, when data is thinned out in this way, another problem occurs. One drawback of digital oscilloscopes is aliasing. Aliasing is a phenomenon in which when a measurement signal contains a frequency component higher than the Nyquist frequency (1/2 of the sampling frequency), the high frequency component appears to be folded around the Nyquist frequency. When this aliasing occurs, the waveform cannot be displayed accurately. This will be described with reference to FIG.

図４は測定信号の波形の一例であり、白丸はサンプリング周波数１ＧＨｚにおけるサンプリング点を、数字はサンプリング番号を表す。グリッドの設定時間を２μＳにするとデータは１つおきに間引かれ、０、２、４、６・・・・番目のデータが波形メモリ１４に格納され、５番目のデータは格納されない。このときのサンプリング周波数は５００ＭＨｚ、ナイキスト周波数は２５０ＭＨｚになる。 FIG. 4 shows an example of the waveform of the measurement signal. White circles represent sampling points at a sampling frequency of 1 GHz, and numbers represent sampling numbers. When the set time of the grid is set to 2 μS, every other data is thinned out, the 0th, 2nd, 4th, 6th,... Data is stored in the waveform memory 14 and the 5th data is not stored. At this time, the sampling frequency is 500 MHz, and the Nyquist frequency is 250 MHz.

５番目のデータが保存されないので最大値が小さくなり、波形が正確に表示されない。５番目の白丸の部分の周波数成分はナイキスト周波数（２５０ＭＨｚ）より高いので、この部分の周波数成分がナイキスト周波数で折り返されたように波形が表示される。時間軸設定値を１０μＳにすると０、１０、２０番目のデータしか保存されないのでナイキスト周波数が更に低くなり、実際より振幅が小さい波形が表示される。 Since the fifth data is not saved, the maximum value becomes small and the waveform is not displayed accurately. Since the frequency component of the fifth white circle portion is higher than the Nyquist frequency (250 MHz), the waveform is displayed as if the frequency component of this portion is folded at the Nyquist frequency. When the time axis setting value is 10 μS, only the 0th, 10th, and 20th data are stored, so the Nyquist frequency is further lowered, and a waveform having a smaller amplitude than the actual one is displayed.

この問題を解決するために、エンベロープモードを設けている。エンベロープモードは単に間引いたデータをそのまま表示するのではなく、波形のアウトラインを表示するモードである。 In order to solve this problem, an envelope mode is provided. The envelope mode is a mode in which the outline of the waveform is displayed instead of displaying the thinned data as it is.

このため、ピーク検出部１１により所定区間の最大値と最小値を求め、この最大値／最小値データを所定区間の代表値として波形メモリ１４に格納する。データ処理部１５でこの最大値／最小値データから測定信号の波形を再生して、この波形を表示部１６に表示する。例えば、グリッドを１０μＳに設定した場合、０〜１９番目の最大値、最小値、２０〜３９番目の最大値、最小値の順にデータを波形メモリ１４に格納する。このようにすると、図４の５番目の最大値、１７番目の最小値を保存でき、より正確な波形を表示することができる。波形の細かい情報は失われるが、表示部１６の分解能に起因する制限のために元々表示できないので、実用上支障をきたすことはない。 For this reason, the peak detection unit 11 obtains the maximum value and the minimum value of the predetermined section, and stores the maximum value / minimum value data in the waveform memory 14 as the representative value of the predetermined section. The data processing unit 15 reproduces the waveform of the measurement signal from the maximum value / minimum value data, and displays the waveform on the display unit 16. For example, when the grid is set to 10 μS, the data is stored in the waveform memory 14 in the order of 0 to 19th maximum value, minimum value, 20th to 39th maximum value, and minimum value. In this way, the fifth maximum value and the 17th minimum value in FIG. 4 can be stored, and a more accurate waveform can be displayed. Although detailed information on the waveform is lost, it cannot be displayed originally due to a limitation due to the resolution of the display unit 16, so that there is no practical problem.

デジタルオシロスコープの波形表示では、データに種々の処理を施してその結果を表示することも行われている。このようなデータ処理には、ＸＹ表示、ＦＦＴ、データ補間などがある。これらのデータ処理のためには等時間間隔で採取した間引きデータが必要である。エンベロープモードで保存した最大値／最小値データは、最大値、最小値の時間が決まっていないので、このようなデータ処理を行うことができない。また、近年のオシロスコープでは採取した波形データを重ね書きして頻度情報を生成し、輝度や色の階調を付けて表示するものがあるが、エンベロープモードで保存した最大値／最小値データでは、元の波形の特性を再現することができない。 In the waveform display of a digital oscilloscope, various processes are performed on data and the results are displayed. Such data processing includes XY display, FFT, data interpolation, and the like. In order to process these data, thinned data collected at equal time intervals is required. Since the maximum value / minimum value data stored in the envelope mode is not determined for the maximum value and the minimum value, such data processing cannot be performed. In addition, in recent oscilloscopes, some waveform data is overwritten to generate frequency information and displayed with brightness and color gradation, but with maximum / minimum value data saved in envelope mode, The original waveform characteristics cannot be reproduced.

頻度情報による階調表示は、表示器の１画素に複数ビットのメモリを割り当てたメモリアレイ（ビットマップ）に採取したデータを重ね描きして２次元の頻度情報を生成し、この頻度情報に応じて、輝度や色を変調して波形表示を行う表示手法である。図５に間引きデータを用いて階調表示した表示例と、最大値／最小値データを用いて階調表示した表示例を示す。図５（Ａ）は間引きデータを用いて階調表示した表示例であり、ノイズで観測しにくくなった波形の特徴を良く再現している。同図（Ｂ）は最大値／最小値データで階調表示した表示例である。線幅が太くなり、波形の特長を再現することが難しい。 Gradation display by frequency information generates two-dimensional frequency information by overlaying data collected in a memory array (bitmap) in which a plurality of bits of memory is allocated to one pixel of the display, and according to this frequency information This is a display method for performing waveform display by modulating luminance and color. FIG. 5 shows a display example in which gradation display is performed using thinning data and a display example in which gradation display is performed using maximum value / minimum value data. FIG. 5A is a display example in which gradation display is performed using thinned data, and the characteristics of a waveform that is difficult to observe due to noise are well reproduced. FIG. 5B shows a display example in which gradation display is performed with the maximum value / minimum value data. The line width becomes thick and it is difficult to reproduce the characteristics of the waveform.

さらに、デジタルオシロスコープでは振幅、実効値、立ち上がり時間、周期、パルスカウント等波形のパラメータ算出を行うことがある。このうち実効値は、１周期間の測定値の２乗和の時間平均である。この実効値を計算するためには測定信号を２乗した信号を積分しなければならず、等時間間隔で測定した間引きデータが必要であり、最大値／最小値データだけでは正確な値を計算することができない。例えば、矩形波の実効値はおよそ振幅×デューティ比になる。サンプリング周波数と測定信号の周波数が同期していないと、矩形波の山をサンプリングする確率はデューティ比に依存する。従って、間引きデータを用いるとほぼ正確に実効値を計算できる。しかし、最大値／最小値データでは矩形波の山と谷がほぼ等しく表れるので、デューティ比に関わらず、０．４〜０．５×振幅になる。 Furthermore, a digital oscilloscope may calculate waveform parameters such as amplitude, effective value, rise time, period, and pulse count. Of these, the effective value is the time average of the sum of squares of the measured values during one period. In order to calculate the effective value, the squared signal of the measurement signal must be integrated, and thinned data measured at equal time intervals is required. Accurate values can be calculated using only the maximum / minimum value data. Can not do it. For example, the effective value of the rectangular wave is approximately amplitude × duty ratio. If the sampling frequency and the frequency of the measurement signal are not synchronized, the probability of sampling a square wave peak depends on the duty ratio. Therefore, the effective value can be calculated almost accurately using the thinned data. However, in the maximum value / minimum value data, the peaks and valleys of the rectangular wave appear almost equally, so that the amplitude is 0.4 to 0.5 × irrespective of the duty ratio.

ＸＹ表示は、同じ時間に測定した２つの測定値の一方をＸ座標、他方をＹ座標として、ＸＹ平面に表示する表示手法である。この表示を、図６を用いて説明する。図６（Ａ）は位相が９０度ずれた振幅一定の２つの正弦波信号であり、白丸は等時間間隔で測定した測定値（間引きデータ）、黒丸は最大値／最小値データを表す。白丸の間引きデータをＸＹ表示すると（Ｂ）のように円になるが、黒丸は最大値、最小値の２点のみであり、（Ｃ）に示すように円にならない。 The XY display is a display method in which one of two measurement values measured at the same time is displayed on the XY plane with the X coordinate and the other as the Y coordinate. This display will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows two sine wave signals having a constant amplitude with a phase shift of 90 degrees, white circles represent measured values (thinned data) measured at equal time intervals, and black circles represent maximum value / minimum value data. When the thinned-out data of the white circle is displayed in XY, a circle is formed as shown in (B), but the black circle is only two points of the maximum value and the minimum value, and does not become a circle as shown in (C).

ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)は時間領域のデータを周波数領域のデータに変換するデータ処理である。よく知られているように、ＦＦＴを実行するためには等時間間隔で測定した間引きデータが必要である。データ補間には種々の手法があるが、いずれも補間を実行する近傍の測定値の挙動データが必要であり、最大値／最小値データだけでは補間を行うことができない。 FFT (Fast Fourier Transform) is data processing for converting time domain data into frequency domain data. As is well known, thinning data measured at equal time intervals is necessary to perform FFT. There are various methods for data interpolation, but all require behavior data of measured values in the vicinity where interpolation is performed, and interpolation cannot be performed only with the maximum value / minimum value data.

一方、パルスカウントは時間当たりのパルスの数である。間引きデータではパルスの山を見逃す可能性があるが、最大値／最小値データでは確実にパルスの山と谷を検出することができるので、最大値／最小値データの方が適している。 On the other hand, the pulse count is the number of pulses per hour. There is a possibility that the peak of the pulse may be missed in the thinned data, but the peak / valley of the pulse can be detected with certainty in the maximum / minimum value data, so the maximum / minimum value data is more suitable.

図７に波形メモリ１４のデータ配置の一例を示す。前述したように、ＡＤ変換器１０は１ＧＨｚ程度のサンプリング周波数（サンプリング周期１ｎＳ）で測定信号をデジタル値に変換する。この変換したデジタル値をそのまま波形メモリ１４に格納しようとすると、高速なメモリが必要になる。そのため、図７に示すように、波形メモリ１４に同時にアクセスできる単位（ワード）に４つのデータを格納する。例えば、１ワード目には０〜３番目の測定値、２ワード目には４〜７番目の測定値を格納する。このようにすることにより、波形メモリ１４として比較的アクセス時間が長い安価なメモリを使用することができる。 FIG. 7 shows an example of data arrangement in the waveform memory 14. As described above, the AD converter 10 converts the measurement signal into a digital value at a sampling frequency of about 1 GHz (sampling period 1 nS). In order to store the converted digital value in the waveform memory 14 as it is, a high-speed memory is required. Therefore, as shown in FIG. 7, four pieces of data are stored in a unit (word) that can simultaneously access the waveform memory 14. For example, the 0th to 3rd measurement values are stored in the first word, and the 4th to 7th measurement values are stored in the second word. By doing so, an inexpensive memory having a relatively long access time can be used as the waveform memory 14.

しかしながら、このようなデジタルオシロスコープには次のような課題があった。前述したように、エンベロープモードでは所定期間内の測定値の最大値、最小値のみ波形メモリに保存する。そのため、実効値測定、ＸＹ表示、ＦＦＴ、データ補間等のデータ処理を伴う処理を適切に行うことができなかったという課題があった。 However, such a digital oscilloscope has the following problems. As described above, in the envelope mode, only the maximum value and the minimum value of the measured values within a predetermined period are stored in the waveform memory. For this reason, there has been a problem that it has not been possible to appropriately perform processing involving data processing such as effective value measurement, XY display, FFT, and data interpolation.

デジタルオシロスコープがアナログオシロスコープに比して優位な点の１つは、波形表示だけでなく、データ処理を用いて種々の測定を行うことができる点であるが、エンベロープモードで測定するとデータ処理を適切に行うことができないので、デジタルオシロスコープの優位点が大きく低下してしまうという課題もあった。 One of the advantages of digital oscilloscopes over analog oscilloscopes is that not only waveform display but various measurements can be performed using data processing, but data processing is appropriate when measured in envelope mode. In other words, the advantage of the digital oscilloscope is greatly reduced.

従って本発明の目的は、最大値／最小値データと間引きデータを同時に保存することにより、正確な波形を表示でき、かつデータ処理を適切に行うことができるデジタルオシロスコープを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a digital oscilloscope capable of displaying an accurate waveform and appropriately performing data processing by simultaneously storing maximum / minimum value data and thinned data.

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
所定のサンプリング周波数で測定信号をサンプリングし、デジタル値に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器が変換したデジタル値が入力され、このデジタル値のうち、時間軸設定値で定まる時間範囲に取得したデータの最大値と最小値である最大値／最小値データを出力するピーク検出部と、
前記ＡＤ変換器が変換したデジタル値が入力され、時間軸設定値で定まる間隔で入力されたデジタル値を間引いた間引きデータを出力する間引き部と、
前記最大値／最小値データおよび前記間引きデータを保存する波形メモリと、
前記波形メモリに保存されたデータを読み出し、波形表示を行うときは前記最大値／最小値データから波形データを生成して出力し、その他のデータ処理を行うときは、前記最大値／最小値データ、または前記間引きデータを用いてデータ処理を行い、その結果を出力するデータ処理部と、
前記データ処理部の出力が入力され、この出力を表示する表示部と、
を具備したものである。波形を正確に表示でき、かつＸＹ表示、ＦＦＴなどのデータ処理を適切に行うことができる。 In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention,
An AD converter that samples a measurement signal at a predetermined sampling frequency and converts it into a digital value;
Peak detection that inputs the digital value converted by the AD converter and outputs the maximum value / minimum value data that is the maximum value and the minimum value of the data acquired in the time range determined by the time axis setting value. And
A digital value converted by the AD converter is input, and a thinning unit that outputs thinned data obtained by thinning the digital value input at intervals determined by a time axis setting value;
A waveform memory for storing the maximum / minimum value data and the thinned data;
When the data stored in the waveform memory is read and waveform display is performed, waveform data is generated and output from the maximum / minimum value data, and when performing other data processing, the maximum / minimum value data is output. Or a data processing unit that performs data processing using the thinned data and outputs the result;
An output of the data processing unit is input, and a display unit for displaying the output;
Is provided. Waveforms can be accurately displayed, and data processing such as XY display and FFT can be performed appropriately.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記データ処理部は、実効値表示、ＸＹ表示、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)、データ補間を行うときに、前記間引きデータを用いるようにしたものである。適切なデータ処理を行うことができる。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The data processing unit uses the thinned data when performing effective value display, XY display, FFT (Fast Fourier Transform), and data interpolation. Appropriate data processing can be performed.

請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、
前記間引きデータから頻度情報を演算し、前記最大値／最小値データから生成した波形にこの頻度情報を重ねて表示するようにしたものである。エンベロープモードでも頻度情報を表示できる。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or claim 2,
Frequency information is calculated from the thinned-out data, and the frequency information is displayed superimposed on a waveform generated from the maximum / minimum value data. Frequency information can be displayed even in envelope mode.

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の発明において、
前記データ処理部は、時間軸の拡大表示を行う際に、前記間引きデータを用いてデータ補間を行うようにしたものである。拡大表示しても見易い波形を表示できる。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3,
The data processing unit is configured to perform data interpolation using the thinned data when performing enlarged display of the time axis. Easy-to-see waveforms can be displayed even when enlarged.

請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４いずれかに記載の発明において、
前記波形メモリは、一度にアクセスできる１ワード中に前記最大値／最小値データと前記間引きデータの両方を格納するようにしたものである。波形メモリとして、比較的低速のメモリを用いることができる。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4,
The waveform memory is configured to store both the maximum / minimum value data and the thinned data in one word that can be accessed at one time. A relatively low-speed memory can be used as the waveform memory.

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２、３、４および５の発明によれば、最大値／最小値のデータと間引きデータの両方を波形メモリに格納し、波形表示を行うときは最大値／最小値データを用い、ＸＹ表示やＦＦＴなどのデータ処理を行うときは間引きデータを用いるようにした。 As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first, second, third, fourth, and fifth inventions, both the maximum / minimum value data and the thinned data are stored in the waveform memory, and the maximum / minimum value data is used when the waveform is displayed. When data processing such as XY display and FFT is performed, thinned data is used.

波形表示には最大値／最小値データを用い、等時間間隔のデータが必要なＸＹ表示やＦＦＴなどのデータ処理には間引きデータを用いることができるので、エイリアジングが発生しない波形表示ができ、かつ種々のデータ処理を適切に行うことができるという効果がある。 Maximum / minimum value data is used for waveform display, and thinned data can be used for data processing such as XY display and FFT that require data at equal time intervals, so that waveform display that does not cause aliasing can be performed, In addition, there is an effect that various data processing can be appropriately performed.

また、間引きデータから頻度情報を作成して表示し、またデータ補間を行うことにより、従来エンベロープモードで行うことができなかった頻度情報の表示や、時間拡大時のデータ補間を行うことができるという効果もある。 In addition, by generating and displaying frequency information from thinned data and performing data interpolation, it is possible to display frequency information that could not be performed in the envelope mode and to perform data interpolation during time expansion. There is also an effect.

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るデジタルオシロスコープの一実施例を示す構成図である。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１において、測定信号はＡＤ変換器１０でデジタル値に変換される。ＡＤ変換器１０は、例えばサンプリング周波数１ＧＨｚで測定信号をデジタル値に変換する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital oscilloscope according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 3, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 1, the measurement signal is converted into a digital value by the AD converter 10. The AD converter 10 converts the measurement signal into a digital value at a sampling frequency of 1 GHz, for example.

２０はピーク検出部であり、ＡＤ変換器１０が変換したデジタル値が入力され、このデジタル値の所定期間内の最大値と最小値を検出して出力する。２１は間引き部であり、ＡＤ変換器１０が変換したデジタル値が入力され、所定の間隔でこのデジタル値を間引き、この間引いたデータを出力する。 Reference numeral 20 denotes a peak detection unit which receives a digital value converted by the AD converter 10 and detects and outputs a maximum value and a minimum value within a predetermined period of the digital value. A thinning unit 21 receives the digital value converted by the AD converter 10, thins out the digital value at a predetermined interval, and outputs the thinned data.

２２は波形メモリであり、ピーク検出部２０が検出した最大値と最小値、および間引き部２１が間引いたデータを保存する。２３はデータ処理部であり、波形メモリ２２に保存されたデータを読み出し、このデータを処理する。このデータ処理部２３が処理した結果は表示部１６に表示される。 A waveform memory 22 stores the maximum and minimum values detected by the peak detection unit 20 and the data thinned out by the thinning unit 21. A data processing unit 23 reads data stored in the waveform memory 22 and processes this data. The result processed by the data processing unit 23 is displayed on the display unit 16.

ピーク検出部２０と間引き部２１には、エンベロープモードであるかどうかを表すモード信号と、１グリッドの時間幅を表す時間軸設定値が入力される。ピーク検出部２０と間引き部２１はこれらに信号に基づいて最大、最小値を求める区間、あるいは間引き間隔を決定する。 The peak detection unit 20 and the thinning unit 21 are input with a mode signal indicating whether or not the envelope mode is set, and a time axis setting value indicating the time width of one grid. Based on these signals, the peak detector 20 and the thinning unit 21 determine a section for obtaining the maximum and minimum values, or a thinning interval.

次にこの実施例の動作を説明する。なお、ＡＤ変換器１０のサンプリング周波数を１ＧＨｚとし、波形メモリ２２に格納できるデータの数を２０，０００とする。また、エンベロープモードに設定されているとする。 Next, the operation of this embodiment will be described. The sampling frequency of the AD converter 10 is 1 GHz, and the number of data that can be stored in the waveform memory 22 is 20,000. Also assume that the envelope mode is set.

表示部１６の横方向の表示幅が２０μＳ（グリッドの数を１０とすると、時間軸設定値２μＳ）以下のときは、ＡＤ変換器１０の出力の全てを波形メモリ２２に格納することができる。ピーク検出部２０は最大値、最小値を出力せず、間引き部２１は間引きを行わないで、入力された全データを波形メモリ２２に出力する。波形メモリ２２はこのデータを格納する。 When the display width in the horizontal direction of the display unit 16 is 20 μS or less (the time axis setting value is 2 μS when the number of grids is 10), all the outputs of the AD converter 10 can be stored in the waveform memory 22. The peak detection unit 20 does not output the maximum value and the minimum value, and the thinning unit 21 does not perform thinning, and outputs all input data to the waveform memory 22. The waveform memory 22 stores this data.

表示部１６の表示幅が２０μＳを越えると、ピーク検出部２０は最大値、最小値を出力し、間引き部２１は間引きを実行する。表示幅が５０μＳのときは、ピーク検出部２０は１０データ毎の最大値、最小値を求め、この値（最大値／最小値データ）を出力する。すなわち、０〜９番目のデータの最大値、最小値、１０〜１９番目の最大値、最小値の順に出力する。５０μＳの幅を表示するための最大値／最小値データの個数は、５０μＳ／１ｎＳ／１０×２＝１０，０００個になる。間引き部２１は５データ毎にデータを間引いて出力する（間引きデータ）。すなわち、０番目、５番目、１０番目の順にデータを出力する。５０μＳの幅を表示するためのデータの個数は、５０μＳ／１ｎＳ／５＝１０，０００個になる。データの個数は合わせて２０，０００個になり、波形メモリ２２に格納することができる。 When the display width of the display unit 16 exceeds 20 μS, the peak detection unit 20 outputs the maximum value and the minimum value, and the thinning unit 21 performs thinning. When the display width is 50 μS, the peak detection unit 20 obtains the maximum value and the minimum value for every 10 data, and outputs this value (maximum value / minimum value data). That is, the maximum value, minimum value, 10th to 19th maximum value, and minimum value of the 0th to 9th data are output in this order. The number of maximum value / minimum value data for displaying a width of 50 μS is 50 μS / 1 nS / 10 × 2 = 10,000. The thinning unit 21 thins out data every 5 data and outputs the data (thinning data). That is, data is output in the order of 0th, 5th, and 10th. The number of data for displaying the width of 50 μS is 50 μS / 1 nS / 5 = 10,000. The total number of data is 20,000 and can be stored in the waveform memory 22.

表示幅が５０μＳを越える場合も同様にしてピーク検出と間引きを行う。表示幅をｗ（秒）、ＡＤ変換器１０のサンプリング周期をｓｔ（秒）、波形メモリ２２に格納できるデータ数をｎｄとすると、ピーク検出部２０は２×ｗ／ｓｔ／（ｎｄ／２）データ毎に最大値、最小値を求め、間引き部２１はｗ／ｓｔ／（ｎｄ／２）毎にデータを間引いて出力する。 Similarly, when the display width exceeds 50 μS, peak detection and thinning are performed. Assuming that the display width is w (seconds), the sampling period of the AD converter 10 is st (seconds), and the number of data that can be stored in the waveform memory 22 is nd, the peak detection unit 20 is 2 × w / st / (nd / 2). The maximum value and the minimum value are obtained for each data, and the thinning unit 21 thins the data and outputs it every w / st / (nd / 2).

データ処理部２３は、波形メモリ２２に保存されたデータの中で、波形表示、最大値／最小値表示、パルスカウントを行うときは最大値／最小値データを用い、実効値表示、ＸＹ表示、ＦＦＴ、データ補間、平均値表示、標準偏差等データの同時性あるいは等時間間隔性が要求されるときは間引きデータを用いる。このようにすることにより、エンベロープモードのときでも適切なデータ処理を行うことができる。 The data processing unit 23 uses the maximum value / minimum value data when performing waveform display, maximum value / minimum value display, and pulse count among the data stored in the waveform memory 22, effective value display, XY display, When data synchronization such as FFT, data interpolation, average value display, standard deviation, or equal time interval is required, thinned data is used. By doing so, appropriate data processing can be performed even in the envelope mode.

図２に波形メモリ２２にデータを格納する形式の一例を示す。この実施例でも図７と同じように、波形メモリ２２に同時にアクセスできる単位（ワード）に４つのデータを格納するようにする。すなわち、前半の２つに間引きデータを、後半の２つに最大値／最小値データを格納する。この実施例は表示幅を５０μＳに設定した例であり、５データ毎に間引きを行い、また１０データ毎の最大値、最小値を保存している。 FIG. 2 shows an example of a format for storing data in the waveform memory 22. In this embodiment as well, as in FIG. 7, four data are stored in units (words) that can simultaneously access the waveform memory 22. That is, thinning data is stored in the first two and maximum / minimum data is stored in the second two. In this embodiment, the display width is set to 50 μS, thinning is performed every 5 data, and the maximum value and the minimum value are stored every 10 data.

なお、この実施例ではエンベロープモードのときに間引きデータと最大値／最小値データを同時に保存するようにしたが、エンベロープモードでないときも同じように最大値／最小値と間引きデータの両方を保存するようにしてもよい。このようにすると、常にエイリアジングの影響を受けない波形を表示することができ、かつ種々のデータ処理を行うことができる。すなわち、モードを意識しなくてもよいので、操作性を向上させることができる。 In this embodiment, the thinned data and the maximum / minimum value data are stored simultaneously in the envelope mode. However, both the maximum / minimum value and the thinned data are stored in the same manner even in the non-envelope mode. You may do it. In this way, it is possible to always display a waveform that is not affected by aliasing and perform various data processing. That is, since it is not necessary to be aware of the mode, the operability can be improved.

また、エンベロープモードでないときに最大値／最小値を保存しないようにすると、間引き率を半分にすることができ、より正確にデータ処理を行うことができる。 Further, if the maximum value / minimum value is not stored when not in the envelope mode, the thinning rate can be halved, and data processing can be performed more accurately.

最近のデジタルオシロスコープでは、オーバーサンプリングしたデータをビットマップ上に重ね書きし、重ね書きの頻度に応じて輝度や色を変えて表示する機能を具備したものがある。アナログオシロスコープでは、重ね書きの頻度が高い部分は輝度が高くなるので、デジタルオシロスコープでも同じような機能を実現して、頻度が高い部分が一目でわかるようにしたものである。しかし、頻度情報は間引きデータからのみ作ることができ、最大値／最小値データから作ることはできないので、従来のデジタルオシロスコープではエンベロープモードに設定するとこのような機能を実現することができなかった。 Some recent digital oscilloscopes have a function of overwriting the oversampled data on a bitmap and displaying the data by changing the brightness and color according to the frequency of overwriting. In an analog oscilloscope, the portion where the frequency of overwriting is high becomes high in luminance. Therefore, the digital oscilloscope realizes the same function so that the portion where the frequency is high can be seen at a glance. However, since the frequency information can be created only from the thinned-out data and cannot be created from the maximum / minimum value data, such a function cannot be realized when the conventional digital oscilloscope is set to the envelope mode.

本発明ではエンベロープモードでも最大値／最小値データと間引きデータの両方を保存しているので、間引きデータから頻度情報を求め、最大値／最小値データから生成した波形にこの頻度情報を重ね書きすることにより、頻度の高い部分を一目で見分けることができる表示を簡単に実現することができる。 In the present invention, since both maximum / minimum value data and thinned data are stored even in the envelope mode, frequency information is obtained from the thinned data, and this frequency information is overwritten on a waveform generated from the maximum / minimum value data. Thus, it is possible to easily realize a display that can distinguish a frequently-occurring portion at a glance.

またデジタルオシロスコープには、新たにデータを取り込まないで、波形メモリに格納されているデータを用いて時間軸を拡大表示する機能を有しているものが多い。時間軸を拡大すると測定データの間隔が広くなり波形が見難くなるので、ｓｉｎ補間法を用いて測定データの間を埋めるようにしている。ｓｉｎ補間するためには間引きデータが必要なので、従来のデジタルオシロスコープではエンベロープモードにすると、時間軸を拡大表示する際にデータ補間を行うことができなかった。 Many digital oscilloscopes have the function of enlarging and displaying the time axis using data stored in the waveform memory without newly acquiring data. If the time axis is expanded, the interval between the measurement data becomes wide and it is difficult to see the waveform. Therefore, the space between the measurement data is filled using a sin interpolation method. Since thinning data is required for sin interpolation, the conventional digital oscilloscope cannot perform data interpolation when enlarging and displaying the time axis in the envelope mode.

本発明ではエンベロープモードでも最大値／最小値データと間引きデータの両方を保存しており、間引きデータを用いてｓｉｎ補間を実行することができるので、モードに関わらず時間軸の拡大表示の際にデータ補間を行うことができる。なお、ｓｉｎ補間以外の補間手法を使用することもできる。 In the present invention, both maximum value / minimum value data and thinned data are stored even in the envelope mode, and sin interpolation can be executed using the thinned data. Therefore, when the time axis is enlarged and displayed regardless of the mode. Data interpolation can be performed. An interpolation method other than sin interpolation can also be used.

本発明の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 波形メモリのデータ配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data arrangement | positioning of a waveform memory. 従来のデジタルオシロスコープの構成図である。It is a block diagram of the conventional digital oscilloscope. データ取得の手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of data acquisition. 頻度情報による階調表示を説明する図である。It is a figure explaining the gradation display by frequency information. ＸＹ表示を説明する図である。It is a figure explaining XY display. 従来の波形メモリのデータ配置を示す図である。It is a figure which shows the data arrangement | positioning of the conventional waveform memory.

符号の説明Explanation of symbols

１０ＡＤ変換器
１６表示部
２０ピーク検出部
２１間引き部
２２波形メモリ
２３データ処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 AD converter 16 Display part 20 Peak detection part 21 Thinning part 22 Waveform memory 23 Data processing part

Claims

所定のサンプリング周波数で測定信号をサンプリングし、デジタル値に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器が変換したデジタル値が入力され、このデジタル値のうち、時間軸設定値で定まる時間範囲に取得したデータの最大値と最小値である最大値／最小値データを出力するピーク検出部と、
前記ＡＤ変換器が変換したデジタル値が入力され、時間軸設定値で定まる間隔で入力されたデジタル値を間引いた間引きデータを出力する間引き部と、
前記最大値／最小値データおよび前記間引きデータを保存する波形メモリと、
前記波形メモリに保存されたデータを読み出し、波形表示を行うときは前記最大値／最小値データから波形データを生成して出力し、その他のデータ処理を行うときは、前記最大値／最小値データ、または前記間引きデータを用いてデータ処理を行い、その結果を出力するデータ処理部と、
前記データ処理部の出力が入力され、この出力を表示する表示部と、
を具備したことを特長とするデジタルオシロスコープ。 An AD converter that samples a measurement signal at a predetermined sampling frequency and converts it into a digital value;
Peak detection that inputs the digital value converted by the AD converter and outputs the maximum value / minimum value data that is the maximum value and the minimum value of the data acquired in the time range determined by the time axis setting value. And
A digital value converted by the AD converter is input, and a thinning unit that outputs thinned data obtained by thinning the digital value input at intervals determined by a time axis setting value;
A waveform memory for storing the maximum / minimum value data and the thinned data;
When the data stored in the waveform memory is read and waveform display is performed, waveform data is generated and output from the maximum / minimum value data, and when performing other data processing, the maximum / minimum value data is output. Or a data processing unit that performs data processing using the thinned data and outputs the result;
An output of the data processing unit is input, and a display unit for displaying the output;
A digital oscilloscope characterized by comprising

前記データ処理部は、実効値表示、ＸＹ表示、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)、データ補間を行うときに、前記間引きデータを用いるようにしたことを特長とする請求項１記載のデジタルオシロスコープ。 The digital oscilloscope according to claim 1, wherein the data processing unit uses the thinned data when performing effective value display, XY display, FFT (Fast Fourier Transform), and data interpolation.

前記間引きデータから頻度情報を演算し、前記最大値／最小値データから生成した波形にこの頻度情報を重ねて表示するようにしたことを特長とする請求項１若しくは請求項２記載のデジタルオシロスコープ。 3. The digital oscilloscope according to claim 1, wherein frequency information is calculated from the thinned data, and the frequency information is superimposed on a waveform generated from the maximum value / minimum value data.

前記データ処理部は、時間軸の拡大表示を行う際に、前記間引きデータを用いてデータ補間を行うようにしたことを特長とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載のデジタルオシロスコープ。 The digital oscilloscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the data processing unit performs data interpolation using the thinned data when performing enlarged display of a time axis.

前記波形メモリは、一度にアクセスできる１ワード中に前記最大値／最小値データと前記間引きデータの両方を格納するようにしたことを特長とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載のデジタルオシロスコープ。 5. The digital according to claim 1, wherein the waveform memory stores both the maximum / minimum value data and the thinned data in one word accessible at a time. oscilloscope.