JPH07128371A - デジタルオシロスコープ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率良くエリアジングの発生を防止しかつ波形
の表示頻度が理解できるデジタルオシロスコープを実現
すること。 【構成】入力データ記憶手段と、この入力信号記憶手段
に格納されたデータのうち１ラスタの表示をするに必要
なデータ数毎にデータを読み出し、その読み出されたデ
ータのうち最大値と最小値とを検出する最大最小値検出
手段と、この最大最小値検出手段からの最大値と最小値
との間のデータを補間する補間手段と、この補間手段か
らの補間データと前記入力信号記憶手段からのデータを
合成して表示する表示手段と、を具備し、補間データと
入力信号記憶手段に格納されたデータとを同時に観察で
きることを特徴とするデジタルオシロスコープである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタルオシロスコー
プにおけるエリアジングの発生を防止するための改善の
なされたデジタルオシロスコープに関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルオシロスコープは、波形表示を
行う際にはアナログの入力信号を一定時間毎にサンプリ
ングしデジタル変換して、そのデジタル値をもとに波形
として画面に表示させ入力信号を観測するものである。
このようなデジタルオシロスコープでは、入力信号の周
期がサンプリング周波数に近いような状態にあっては
（所謂サンプリング信号の周波数がナイキスト周波数に
近いような状態にあっては）、図５に示すように正しく
入力信号の波形を表示できずエリアジングが発生する。
例えば、アナログオシロスコープにあっては、サンプリ
ングを行っていないためエリアジングは発生せず、ま
た、波形の頻度に関する情報が画面上の輝度となって表
示されるが、デジタルオシロスコープにはこのような表
現はできない。

【０００３】従来より、このようなエリアジングの発生
を防止するために、画面表示上の時間軸分解が低い状態
であっても、サンプリング周期を入力信号の周期と比較
して充分に高くし、例えば１ラスタ表示させるにあたっ
ても複数のデータをもとに、Ｐ−Ｐ圧縮表示（図７）あ
るいは全データのドット表示（図８）という波形表示を
行うという方法が用いられていた。尚、ここでラスタと
は、時間軸方向（画面の横軸）の分解能に該当する。図
６に簡単に図示する。

【０００４】しかし、Ｐ−Ｐ圧縮表示は１ラスタ分とし
てサンプルしたデータのうち最大値と最小値（図６内の
●で示したアクイジションデータ）を検出し、その間の
データを図６のようにラスタ補間を行って（図６内の〇
で示した補間データを加えて）表示するものである。従
って、エリアジングそのものは解消されるが場合によっ
ては、図７に示されるように波形が全て塗りつぶされる
ような状態になるため却って入力信号を誤って観測する
ことになる。

【０００５】また、１ラスタ分としてサンプルした全デ
ータのドット表示（以下、「実サンプル表示」と呼ぶ）
では、図８に示すように点で表現されるため視覚的には
却ってエリアジングが発生しているように観測される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このため、デジタルオ
シロスコープにあっては効率よくエリアジングの発生を
解決する方法がないという問題があった。これらに上記
の２種類の表示方法では入力信号におけるある値の頻度
が理解しがたいという問題もあった。本発明は、このよ
うな問題を解決し、効率よくエリアジングの発生を解決
するデジタルオシロスコープを提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、アナログの入
力信号をデジタル化した一連のデータ群を格納する入力
信号記憶手段と、この入力信号記憶手段に格納されたデ
ータのうち１ラスタの表示をするに必要なデータ数毎に
データを読み出し、その読み出されたデータのうち最大
値と最小値とを検出する最大最小値検出手段と、この最
大最小値検出手段からの最大値と最小値との間のデータ
を補間する補間手段と、この補間手段からの補間データ
と前記入力信号記憶手段からのデータを合成して表示す
る表示手段と、を具備し、補間データと入力信号記憶手
段に格納されたデータとを同時に観察できることを特徴
とするデジタルオシロスコープである。

【０００８】

【作用】本発明にかかるデジタルオシロスコープでは、
実サンプル表示とＰ−Ｐ圧縮表示が合成されるから効率
良くエリアジングの発生を防止しかつ波形の頻度がドッ
トの密度によって理解できる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を実現するための
ハードウエア構成を示すブロック図である。図１におい
て、１はフロントエンドで、アッテネータ，アンプ，フ
ィルタ，トリガコンパレータ等から構成されデジタルオ
シロスコープの外部からの被測定の信号を入力しまた入
力された信号がある一定の条件となった時にトリガ信号
を出力するための部分である。２はＡＤ変換器で、フロ
ントエンド１からの出力をデジタル変換する。

【００１０】３はアクイジションコントローラ、４はア
クイジションメモリで、フロントエンド１から出力され
たトリガ信号と下記マイクロプロセッサ（以下「ＣＰ
Ｕ」と呼ぶ）１１からの制御信号に基づいて、ＡＤ変換
器２から出力されるデジタルデータのうち、トリガ信号
に関連するタイミングでデジタル変換されたデータをア
クイジションメモリ４に格納するための動作を行う。

【００１１】５は最大最小値検出手段（以下「Ｐ−Ｐ検
出器」と呼ぶ）で、１ラスタの表示に必要なデータを１
ラスタの表示に必要なタイミングで読み出し、１ラスタ
の表示に必要なデータのうち最大値と最小値を検出す
る。

【００１２】６は表示データ発生手段、７は表示メモリ
で、Ｐ−Ｐ検出器５から出力された最大値と最小値の間
のデータを補間する動作と、アクイジションメモリ４か
らの実サンプルデータを表示メモリ７に格納する動作、
および、実サンプル表示とＰ−Ｐ圧縮表示を合成しデジ
タル値による合成表示信号として出力する動作を表示デ
ータ発生手段６で行う。また、表示メモリ７は、書換え
可能なＶＲＡＭで実現する。

【００１３】８はＤＡ変換器で表示データ発生手段６か
らのデジタル値の合成表示信号をアナログ変換する。９
は表示手段で、ＤＡ変換器８からのアナログ信号により
表示を行うものである。例えば、ラスタスキャン型のＣ
ＲＴ等で実現する。

【００１４】１０は表示コントローラで表示のための同
期信号をアクイジションコントローラ３とＰ−Ｐ検出器
５と表示データ発生手段６と表示手段９に出力する。上
述のＣＰＵ１１はフロントエンド１とアクイジションコ
ントローラ３と表示データ発生手段６に制御信号を出力
する。

【００１５】このような構成の動作を説明するが前提と
してアクイジションの動作について説明する。例えば、
一回のトリガ信号の発生に伴い入力信号をサンプリング
できる数を10000個とする。この10000点のデータはアク
イジションデータと呼ばれるもので上述のアクイジショ
ンメモリ４に格納されている。また、表示画面のラスタ
が 500本あるものとし、ラスタスキャン（画面に対し、
縦方向に画面の掃引を行うこと）を行っているものとす
る。

【００１６】この条件では、１ラスタに表示させるため
に用いることができるアクイジションデータの個数は２
０個である。トリガ点を管面の左端とすると、トリガ発
生してから10000個のデータをサンプリングしアクイジ
ションメモリ４に格納されることで１アクイジションが
終了する。

【００１７】以下に、本発明の構成にかかる動作につい
て図２のタイムチャートを用いて説明する。図２におい
て、 (a)はラスタ同期信号で表示コントローラ１０から
出力される。 (b)はアクイジションコントローラ３を介
してアクイジションメモリ４をから読みだされるアクイ
ジションデータの変動を示す。 (c)は格納データで、表
示メモリ７にいかなるデータが格納されるかを示してい
る。

【００１８】(d)はＰ−Ｐデータで、Ｐ−Ｐ検出器５か
ら読みだされる１ラスタ毎のアクイジションデータ(b)
のうち最大値と最小値のデータである。(e)は表示デー
タで表示データ発生手段６から読みだされる。この表示
データ(e) をもとに表示手段９に合成波形が表示され
る。

【００１９】トリガ信号発生の後10000点のデータがア
クイジションメモリ４に格納されると（１アクイジショ
ンが終了すると）、このラスタ同期信号(a) によってラ
スタスキャンのタイミングが定まるものである。このア
クイジションメモリ４に格納された内容を表示する動作
が開始する。

【００２０】(b)に示すように、このアクイジションメ
モリ４に格納されたデータは、ラスタス同期信号(a) に
同期して、１ラスタの表示をするのに必要なデータ個数
（２０点）ずつ読みだされる。この２０点のデータは、
Ｐ−Ｐ検出器５に入力され、 (d)Ｐ−Ｐデータとして出
力される。この時同時に、アクイジションデータそのも
のも表示データ発生手段を介して表示メモリ７に格納さ
れる。

【００２１】表示データ発生手段６は、格納データ(c)
とＰ−Ｐデータ(d) の内容を合成して出力する。この合
成の方法については様々な方法があるが、Ｐ−Ｐデータ
(d)と補間データを用いたＰ−Ｐ圧縮表示のデータと、
格納データ(c) とに異なる輝度表示情報を与え、あるい
は異なる色情報を与え、図３に示すように重ねて表示を
させる。具体的には、表示データに変換し、その該当す
る画素が、Ｐ−Ｐ圧縮表示によるものか格納データ(c)
によるものかでビットデータを異ならせる。このビット
データをＤＡ変換器８で電圧値データに変換し、表示手
段９で表示することで、各表示の方法毎に輝度階調を異
ならせる、あるいは、異なる色表示を行うことが可能と
なる。

【００２２】上記の動作は、ラスタ同期信号毎に行い、
一アクイジション分すべてのデータについて動作が終了
すると（５００ラスタ分終了すると）図３に示される一
画面分の合成した波形が表示される。

【００２３】

【発明の効果】本発明では、Ｐ−Ｐ圧縮表示と実サンプ
ルデータ表示を合成して表示する構成としたためから、
エリアジングの発生の防止を簡単に行うことが可能で、
かつ、ドットの密度によって現象の頻度が表現できるデ
ジタルオシロスコープを実現できる。

【００２４】例えば、入力信号がパルス信号であるよう
な場合には、図４に示すように、わざわざ下段に拡大さ
れた信号を表示しなくても、荒い時間軸で観測し波形表
示を行った状態でも波形の概観を理解することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のハードウエア構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明の一実施例の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【図３】本発明の一実施例の動作を説明するための表示
画面である。

【図４】本発明の一実施例の動作を説明するための表示
画面である。

【図５】本発明にかかるエリアジングの動作の説明図で
ある。

【図６】本発明の従来例の動作の説明図である。

【図７】本発明の従来例の動作の説明図である。

【図８】本発明の従来例の動作の説明図である。

【符号の説明】

１ フロントエンド ２ ＡＤ変換器 ３ アクイジションコントローラ ４ アクイジションメモリ ５ 最大最小値検出手段 ６ 表示データ発生手段 ７ 表示メモリ ８ ＤＡ変換器 ９ 表示手段 １０ 表示コントローラ １１ マイクロプロセッサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログの入力信号をデジタル化した一連
   のデータ群を格納する入力信号記憶手段と、 この入力信号記憶手段に格納されたデータのうち１ラス
   タの表示をするに必要なデータ数毎にデータを読み出
   し、その読み出されたデータのうち最大値と最小値とを
   検出する最大最小値検出手段と、 この最大最小値検出手段からの最大値と最小値との間の
   データを補間する補間手段と、 この補間手段からの補間データと前記入力信号記憶手段
   からのデータを合成して表示する表示手段と、 を具備し、補間データと入力信号記憶手段に格納された
   データとを同時に観察できることを特徴とするデジタル
   オシロスコープ。