JP4439941B2

JP4439941B2 - 波形表示装置

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Publication number: JP4439941B2
Application number: JP2004045818A
Authority: JP
Inventors: ジョン・ジェイ・ピッカード
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: US6915218B2; EP1452875A1; US20040167727A1; JP2004258030A

Description

本発明は、一般に、信号取込み装置に関し、特に、タイムベース表示パラメータの制約制御を行う波形表示装置に関する。

デジタル蓄積オシロスコープ（ＤＳＯ）の如き信号取込み装置は、垂直方向に８分割され水平方向に１０分割された表示グリッド（碁盤目状の目盛り）を用いている。８×１０分割のグリッドは、初期のアナログ・オシロスコープに使用された陰極線管（ＣＲＴ）のガラスに初めにエッチングされたグリッドと同じ大きさである。グラフ・データを必要とするほとんどのエンジニアリング・アプリケーションが８×１０の目盛りに制限されないのにもかかわらず、８×１０分割グリッドが依然用いられている。すなわち、事実上、科学の総ての分野においては、典型的にはデータがグラフ化されて、かかるデータの理解を容易にするのに適する外見を与える目盛りを用いている。
特公平４−３８２９号公報

現在の標準オシロスコープの欠点は、データを表示上でズームしても、目盛りが依然８×１０で固定されて、取込んだ波形のパラメータに対して一定の表示フレームを提供できないことである。本発明は、従来技術の上述及びその他の欠点を解決するものである。

本発明の波形表示装置は；選択されたサンプリング・レートで被試験信号をサンプリングして、取込んだサンプルのストリーム（取込みサンプル・ストリーム）を発生する信号取込み手段（１１０、１２０、１３０）と；取込みサンプル・ストリームを、対応するサンプル記録として蓄積するメモリ（１５０）と：このメモリに蓄積された取り込みサンプル・ストリームによる被試験信号の波形と、時間セグメント指標とを表示手段（１９０）に表示するための表示信号を発生する制御手段（１６０）とを具え；この制御手段は、表示手段における時間セグメント指標の１目盛り当たりの時間、時間セグメント指標の目盛りの数、及び波形の表示の長さである継続時間パラメータを調整可能であり；第１動作モードにおいて、時間セグメント指標を波形にロックさせ、時間セグメント指標の１目盛り当たりの時間が同じ場合に、継続時間パラメータの調整に応じて表示手段における時間セグメント指標の目盛りの数を変化させ、継続時間パラメータが同じ場合に時間セグメント指標の１目盛り当たりの時間の調整に応じて表示手段における時間セグメント指標の目盛りの数を変化させ；第２動作モードにおいて、時間セグメント指標を表示手段の表示フレームにロックさせ、継続時間パラメータ及び時間セグメント指標の１目盛り当たりの時間を調整しても表示手段における時間セグメント指標の目盛りの数を変化させないことを特徴とする。

本発明の方法及び装置は、１目盛り当たりの時間、分解能、継続時間、表示幅などのタイムベース・パラメータを制約して、データがより有用な方法で表示されるようにしている（即ち、データの解析を容易にするために目盛り（スケール）及び／又は目盛り線（グラティキュール）を適切にする）。また、本発明は、１目盛り当たりの時間、分解能、継続時間及び表示幅の制約に応じて記録長及びサンプリング・レートのタイムベース・パラメータ制御する際に、これらタイムベース・パラメータを現在支配する制約を軽減する。さらに、本発明は、タイムベース手段の設計及び保守を有利に簡略化する。

本発明による技術は、添付図を参照した以下の詳細説明から容易に理解できよう。なお、理解を容易にするために、同じ参照符号は、各図に共通な同じ要素を示す。

デジタル蓄積オシロスコープ（ＤＳＯ）の如き信号取込み装置に関連して、本発明を説明する。しかし、本発明は、他の信号取込み装置、特に、取込んだデータ又は他の情報の時間に基づいた表示を行う信号取込み装置又は表示装置にも適用可能であることが理解できよう。

本発明は、制御及び簡単な利用を容易にする方法で、表示パラメータと関連させてタイムベース・パラメータの測定をイネーブル（付勢）する。例えば、ＤＳＯに適用する本発明は、より直感的なユーザの相互作用（対話）をイネーブルすると共に、ＤＳＯの保守及び設計を簡略化する。

本発明は、２つのモードの各々で異なる動作をする「１目盛り当たりの時間を制御する手段」（時間／目盛りの制御手段）を実現する。第１モードでは、表示グリッド（時間セグメント指標：delineator）が波形に拘束される。また、第２モードでは、表示グリッドが表示フレームに拘束される。

図１は、本発明の実施例による信号取込み装置１００のブロック図である。特に、図１の装置１００は、被試験信号ＳＵＴ₁〜ＳＵＴ_N（これら信号を集合的にＳＵＴで表す）で示す複数の被試験入力信号ＳＵＴを受ける。

図１の装置１００は、複数の前置増幅器１１０₁〜１１０_N（集合的には、前置増幅器１１０）と、トラック及びホールド回路１２０と、複数のアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１３０₁〜１３０_N（集合的には、Ａ／Ｄ変換器１３０）と、複数のデシメータ１４０₁〜１４０_N（集合的には、デシメータ１４０）と、複数の取り込みメモリ１５０₁〜１５０_N（集合的には、メモリ１５０）と、処理及び表示の制御手段（処理及び表示制御器）１６０と、入力装置１７０と、タイムベース手段１８０と、表示装置（表示手段）１９０とを具えている。なお、デシメータは、入力信号を間引きする機能を果たす。また、前置増幅器１１０、トラック及びホールド回路１２０、Ａ／Ｄ変換器１３０は、信号取り込み手段を形成する。図１の装置１００は、Ｎ入力チャネルとして実現されているが（Ｎは整数）、本発明の環境では単一チャネルで実現してもよいことに留意されたい。

Ｎ入力チャネルの各々は、夫々被試験信号ＳＵＴを受ける。この被試験信号ＳＵＴは、前置増幅器１１０の各々により増幅され、トラック及びホールド回路１２０により処理される。アナログ・マルチプレックサ（ＭＵＸ）として示すトラック及びホールド回路１２０は、Ａ／Ｄ変換器１３０による取り込みをイネーブルするのに充分な時間だけ、各ＳＵＴを安定に保持する。

前置増幅器１１０は、処理及び表示制御器１６０が供給する前置増幅器制御信号ＰＡＣに応答して、減衰機能、増幅機能、レンジ調整機能、レンジ・オフセット機能の総て又はその内の任意の機能を実行する。動作の１つのモードでは、前置増幅器制御信号ＰＡＣにより、前置増幅器１１０は、対応するＡ／Ｄ変換器のほぼ総てのダイナミック・レンジを利用するのに充分なレベルにまで被試験信号を増幅する。動作の他のモードでは、本発明の垂直制御の観点に関して一層詳細に後述するように、前置増幅器１１０は、各被試験信号を増幅して正規化するか、又は、増幅結果の取り込みサンプル・ストリームを所望の垂直パラメータに適合させる。

Ａ／Ｄ変換器１３０は、タイムベース手段１８０が発生したサンプリング・クロック信号Ｓに応答して、各被試験信号を受けてデジタル化し、デジタルのサンプル・ストリームの各々を発生する。サンプリング・クロック信号Ｓは、好ましくは、Ａ／Ｄ変換器１３０が最高サンプリング・レートで動作するのに適合するクロック信号であるが、他のサンプリング・レートを選択してもよい。タイムベース手段１８０は、制御器１６０が発生したタイムベース制御信号ＴＢＣに応答して、サンプリング・クロック信号Ｓに関連した周波数及び／又はパルス幅のパラメータを変化させる。オプションとして、Ａ／Ｄ変換器１３０は、制御可能な電圧基準源（図示せず）を含んでいる。この電圧基準源は、Ａ／Ｄ変換器１３０が用いる電圧基準を発生して、入力信号レンジのフル・スケール電圧レンジを確立する（即ち、前置増幅器１１０が発生する信号の最大電圧レベルによって、Ａ／Ｄ変換器が最大デジタル出力を供給する）。制御可能な電圧基準源は、処理及び表示制御器１６０が発生する信号ＲＥＦＣＯＮにより制御される。

Ａ／Ｄ変換器１３０が生じたサンプル・ストリームは、デシメータ１４０に夫々供給される。デシメータ１４０の各々は、サブサンプリング・モード、ピーク検出モード（例えば、最大／最小検出モード）、高分解能モード（例えば、ボックスカー平均モード）、又は、他の数学関数アルゴリズム又はモードの如き各処理アルゴリズム又はデシメーション・モードに応じて、受信したデジタル化被試験信号を処理する。各デシメーション１４０の動作モードは、用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などを用いて予めプログラムされているか、又は、処理及び表示制御器１６０が発生するデシメータ制御信号ＤＣに応答して「オンザフライ（on the fly：進行中）」でプログラムしてもよい。デシメータ１４０は、異なる関数の各々、同じ関数又はこれらの組合せを用いてもよい。

デシメータ１４０は、受信した各サンプル・ストリームを処理して、受信サンプル・ストリームの各々に応答してデシメーションされたサンプル・ストリームを発生する。例えば、第１Ａ／Ｄ変換器１３０₁からのデジタル・サンプル・ストリームに応答して、第１デシメータ１４０₁は、対応するデシメーション済みサンプル・ストリームを発生する。他のＡ／Ｄ変換器及びデシメータの動作も同様である。デシメータ１４０が発生したデシメーション済みサンプル・ストリームは、取り込みメモリ１５０の対応する部分に蓄積される。取り込みメモリ１５０の各々は、隣接したメモリ領域でもよいし、非隣接のメモリ領域でもよいし、更にオプションとしては、独立したメモリをデシメータ１４０の各々に割り当ててもよい。

制御及び表示制御器１６０を用いて、信号取り込み装置１００の種々の動作を管理する。処理及び表示制御器１６０は、取り込みメモリ１５０内に蓄積されたデータ・サンプルに対して種々の処理及び分析の動作を実行する。図２を参照して、処理及び表示制御器１６０の具体例を更に説明する。

処理及び表示制御器１６０は、例えばキーパッド又はポインティング・デバイスなどの入力装置１７０を介してユーザ命令を受ける。処理及び表示制御器１６０は、画像に関連したデータを表示装置１９０に供給する。この表示装置１９０は、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示器（ＬＣＤ）又は他の表示装置である。表示装置１９０は、タッチ・スクリーン装置を具えて、ユーザからの入力及びユーザへの出力の両方の機能性を果たしてもよい。タッチ・スクリーンの場合、詳細に後述するようにユーザ・インタフェース機能性において特に有用である。

処理及び表示制御器１６０は、水平制御機能１６２及び垂直制御機能１６４を含んでいる。水平制御機能１６２は、表示装置１９０により表示する波形の水平表示パラメータ（即ち、信号時間パラメータ）を適合させたり、及び／又は制約する。垂直制御機能１６４は、表示装置１９０により表示される波形の垂直表示パラメータ（即ち、信号振幅パラメータ）を適合させたり、及び／又は制約する。これら水平制御機能１６２及び垂直制御機能１６４については、図２〜６を参照して詳細に後述する。

本発明において、ここで説明する種々の動作は、表示装置が用いるのに適切な表示信号を発生するように概念化されており、多数の層（レーヤ）に関連した画像が得られる。特に、波形レーヤは、波形画像データを含んでもよいし、制御レーヤは、制御画像データを含んでもよいし、グリッド（時間セグメント指標）レーヤは、グリッド画像データを含んでもよい。本発明の一実施例において、制御及びグリッドのレーヤ情報を１つのレーヤにまとめている。他の実施例においては、単一の画像レーヤを用いて、波形、制御及びグリッド情報を含む総て情報を表す。

図２は、図１の信号取り込み装置１００に用いるのに適する制御器のブロック図を示す。特に、図２の制御器２００を用いて、処理及び表示制御器１６０の機能を実現してもよい。また、ソフトウェア及び／又はファームウェアの機能性で説明した図１の装置１００内の種々の機能を、制御器２００を用いて実現してもよい。

図２の制御器２００は、プロセッサ２３０及びメモリ２４０を具えており、このメモリ２４０は、種々の制御プログラマブルやその他のプログラム２４４と、データ２４６とを蓄積している。また、メモリ２４０は、米国ワシントン州レッドモンドのマイクロソフト・コーポレーションが開発したWindows（登録商標）オペレーティング・システム２４２の如く、プログラム２４４を支援するオペレーティング・システムを蓄積してもよい。本明細書で述べるタスクを実行するのに適する他のオペレーティング・システム、フレームワーク及び環境が当業者には理解できるだろうし、本発明の技術の範囲内である。例えば、米国カリフォルニア州クパーチノのアップル・コンピュータ・コーポレーションが使用している種々のオペレーティング・システムや、種々のＵＮＩＸ（登録商標）派生のオペレーティング・システムを本発明の技術範囲内で使用できる。

プロセッサ２３０は、電源、クロック回路、キャッシュ・メモリなどや、メモリ２４０に蓄積されたソフトウェア・ルーチンの実行を支援する回路の如き従来の補助回路２２０と協働する。ソフトウェア処理として説明するいくつかのステップは、ハードウェア内でも実現できる。例えば、かかるハードウェアには、プロセッサ２３０と協働して種々のステップを実現できる回路がある。また、制御器２００は、制御器２００と通信を行う種々の機能要素の間のインタフェースを形成する入出力（Ｉ／Ｏ）回路２１０を含んでいる。制御器２００は、本発明により種々の制御機能を実行するようにプログラムされた汎用コンピュータを表しているが、用途限定集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）の如きハードウェアで実現することもできる。ここで説明する処理ステップは、ソフトウェア、ハードウェア又はこれらの組合せにより等化的に実行できることも意図している。

メモリ２４０に蓄積されたプログラム２４４は、処理及び表示制御器１６０が供給する水平制御機能１６２及び垂直制御機能１６４を実現するのに適するプログラムを含むことができる。このプログラム２４４は、ここで説明する種々のユーザ・インタフェース機能、システム制御機能、及び表示／画像変更機能を提供するのに適するプログラムも含むことができる。

図１の信号取り込み装置１００は、一般に、被試験信号（ＳＵＴ）を受ける。この被試験信号は、デジタル化され、デシメーションされ、更に処理されて、表示用の各波形を導出する。表示された波形は、水平パラメータ及び垂直パラメータに関連させられる。水平パラメータは、時間パラメータから成る。一方、垂直パラメータは、振幅パラメータから成る。制御回路は、ユーザ入力に応答して、タイムベース（即ち、１水平目盛り当たりの時間）を調整すると共に、表示される波形の振幅（即ち、１垂直目盛り当たりの電圧）を調整する。すなわち、グリッド・パターンを含む表示装置を有するオシロスコープにおいて、ユーザは、各垂直セグメントが表す電圧の値と、各水平セグメントが表す時間量を選択できる。

本発明の概念において、継続時間パラメータが、取り込み波形の秒による表示の長さを決定する。継続時間パラメータを変更するために、記録長又はサンプリング・レートのタイムベース・パラメータを調整できる。記録長は、単一の記録で蓄積できる（即ち、メモリ１５０に蓄積できる）取り込みサンプルの数である。一方、サンプリング・レートは、被試験信号から取り込んだ１秒当たりのサンプルの数（即ち、タイムベース１８０が発生するクロック信号Ｓの１秒当たりのクロック数）である。ユーザの調整に応答して、記録長のハードウェア限界（例えば、所望記録長に対する不充分なメモリ容量）、又は、サンプリング・レートのハードウェア限界（例えば、高すぎる又は利用できない所望サンプリング・レート）に達する場合、記録長及びサンプリング・レートを同時に調整するのを避けることは、通常好ましい。取り込み装置のこれらハードウェア限界内に留まるように、記録長及びサンプリング・レートを調整することが好ましい。継続時間の制御を行う際、又は、数秒間にわたって蓄積内容を読み出す場合、記録長パラメータは、継続時間制御により制御された基本的なパラメータである。よって、達成可能な記録長限界に達したとき、継続時間の制御動作は、サンプリング・レートを拘束してしまう。本発明の一実施例において、サンプリング・レート及び記録長のパラメータを同時に調整して、所定の複数の継続時間パラメータの１つを与える。このパラメータは、時間調整の従来の１−２−５ステップの如きものである。

図３は、本発明の実施例に用いるのに適するユーザ・インタフェースを示す。図３のユーザ・インタフェース３００は、例えば、図１を参照して上述した如きタッチ・スクリーン表示装置上での表示に適する。すなわち、ユーザ・インタフェース（及びそのサブメニュー）内に表示された対象は、オプション的にユーザの操作に直接応答して、ここで説明した種々の機能性を与える。

図３のユーザ・インタフェースは、波形表示領域３１０及び制御領域３２０を具えている。波形表示領域３１０は、ユーザが制御した期間又は継続時間にわたって１つ以上の波形を表示する。波形表示領域３１０は、図示のように、表示期間又は継続時間の個別の部分を表す複数の垂直線を有する。１目盛り当たりの時間に関するパラメータ（目盛り単位の時間パラメータ）は、近接する垂直線の間の時間により表す。波形表示領域３１０には、トリガ位置指標も表示され、取り込み装置内のトリガ回路がトリガ信号を発生した時点（即ち、トリガ条件が検出された時又はデコードされた時）を示す。図示していないが、１目盛り当たりの電圧示す水平線は、通常、垂直線と共に表示されて、表示グリッドが形成される。取り込んだ波形は、波形表示領域３１０の幅に名目上一致する。ズーム・モードがオフのとき、表示フレームの幅に一致するのに適合した継続時間で、取り込まれた波形が表示される。

制御領域３２０は、水平信号取り込み制御領域（第１ユーザ操作可能領域）３３０と、表示制御領域（第２ユーザ操作可能領域）３４０とを具えている。表示制御領域３４０は、波形にロックしたグリッド（GRID LOCK WFM）制御３４２、表示フレームにロックしたグリッド（GRID LOCK FRAME）制御３４４、位置（POSITION）制御３４６、１目盛り当たりの単位（Units/Division）制御３４８を具えている。波形にロックしたグリッド制御３４２がイネーブルされると（オン：ON）、信号取り込み装置は第１動作モードになる。この第１動作モードでは、１目盛り当たりの時間パラメータを示すグリッド・ライン（グリッドの線）が波形にロックされるので、継続時間パラメータの増加により、かかるグリッド・ラインの数が増加する。表示フレームにロックされるグリッド制御３４４がイネーブルされると、信号取り込み装置は、第２動作モードになる。この第２動作モードでは、１目盛り当たりの時間パラメータを示す垂直グリッド・ラインが表示フレームにロックされるので、継続時間パラメータの増加により、かかるグリッド・ラインの数は増加しない。位置制御３４６は、表示された波形の時間又はオフセットをイネーブルする。かかる時間オフセットは、表示された波形の関心部分をグリッド・ラインに合わせるのに特に有用であり、ユーザが波形を分析するのを助ける。１目盛り当たりの単位の制御３４８を用いて、１目盛り当たりの時間パラメータを制御する。

水平（HORIZONTAL）信号制御領域（第１ユーザ操作可能領域）３３０は、分解能（RESOLUTION）制御３３２と、継続時間（DURATION）制御３３４とを含んでいる。継続時間制御３３４は、記録長（RECORD LENGTH）制御３３４ＲＬと、サンプリング・レート（SAMPLE RATE）制御３３４ＳＲとを含んでいる。

継続時間制御３３４は、表示の如く、取り込んだ波形の長さ（即ち、継続時間）を秒で決める。この制御が秒で表示される間、記録長は、制御される根本的なパラメータである。よって、（記録長制御３３４ＲＬにより）記録長を変更するか、又は、（サンプリング・レート制御３３４ＳＲにより）サンプリング・レートを変更することにより、継続時間パラメータを変更できる。上述の如く、ハードウェア限界条件に達するまで、ユーザが一時に制御できるのは、記録長制御及びサンプリング・レート制御の一方のみである（即ち、これらの制御を同時にはできない）。分解能制御３３２は、特定の継続時間の間に取り込むべきサンプルの数を決定する。分解能制御３３２のユーザ制御により、記録長及びサンプリング・レートの両方が変化する。

第１動作モードにおいて、グリッド・ラインは、波形にロックされる。この動作モードにおいて、「１目盛り当たりの時間」パラメータを調整することにより、取り込み波形継続時間をカバーするグリッドの数が可変となる。グリッドが波形にロックする制御３４２をオン位置にユーザが選択することにより、グリッドが波形にロックされる動作モードが呼び出される。この制御を用いる利点は、スクリーン上の１目盛り当たりの時間の特定値により要求される記録長及びサンプリング・レートのタイムベース・パラメータの制約から開放されることである。よって、ユーザは、表示上で１目盛り当たりの時間を一定に維持したまま、水平継続時間を変更できる。この点は、従来のオシロスコープでは、タイムベース及び表示制約制御により可能ではなかった。この方法によって、スクリーン上でより長い継続時間を実現できるようにタイムベースにおける記録長パラメータを良好に制御できる一方、１グリッド当たりの時間を一定に維持してグリッドの数が増加する。好ましくは、「グリッド・オフセット」又は位置制御がゼロに設定されると、基準グリッドをトリガ位置に描く。垂直線で示される他の総ての水平グリッドは、基準グリッド位置に対して間隔を置く。位置制御を調整することにより、トリガ位置に対してグリッドが移動する。表示ズーム機能を使用すると、グリッドが波形に応じてスケーリング（拡大／縮小）し、波形に対して同じ関係を維持する。１目盛り当たりの単位制御３４８の如きつまみによりこの値を増加させると、１目盛り当たりの時間が、正確に１−２−５順序で特定される。しかし、ユーザは、キーボード又はポインティング・デバイスなどの他の装置により、１目盛り当たりの時間情報を入力できることが理解できよう。

第２動作モードにおいて、グリッドが表示フレームにロックされる。この動作モードにおいて、「１目盛り当たりの時間」パラメータを調整すると、取り込んだ波形の継続時間をカバーするグリッドの数が変化しない。この動作モードは、例えば、グリッドを表示フレームにロックさせる制御３４４を「オン」の位置にユーザが選択することにより、呼び出される。このモードにより、ユーザは、既存のオシロスコープと同様に波形を観察できるが、更に、いくつかの付加機能がある。特に、第２動作モードにおいて、垂直に描かれた水平グリッド・ラインが表示フレームに対して固定される。この違いにより、ユーザにとって、現在のオシロスコープのように水平目盛りが常に１０目盛りに限定されることがない。むしろ、ユーザは、望むグリッド・ラインの数、及び／又はグリッド・ライン間の１目盛り当たりの時間を選択できる。１目盛り当たりの時間パラメータの調整により、取り込みパラメータが変化しないことに留意されたい。１目盛り当たりの時間は、表示グリッドの制御であり、取り込みパラメータの制御ではない。継続時間の制御及び分解能の制御のみにより、取り込みパラメータの変化が生じる。

１目盛り当たりの時間を特定すること（表示された水平グリッドの数を決定すること）には、発明者が意図したいくつかの技術がある。第１技術において、描かれた水平グリッド・ラインの数をユーザが直接特定する。継続時間選択に関連したこの第１技術は、１目盛り当たりの時間の読取りを決定する。この第１技術を用いてグリッド・ラインの数を固定すると、上述の如く、記録長及びサンプリング・レートの選択の柔軟性が増すことにより、１目盛り当たりの時間値が常に標準値にはならない。すなわち、オシロスコープに共通の従来の１−２−５順序の値は、この技術を用いて選択した１目盛り当たりの時間値には必然的にならない。第２技術において、１目盛り値の特定の時間値を入力することにより、グリッドの数を特定する。この方法において、１目盛り当たりの時間のグリッド値を非常に良好に又は従来のように達成できる。これらグリッド値は、従来の１−２−５値でも構成できるし、ユーザが望む任意の他の値でも構成できる。この入力方法により、表示フレームに固定されたグリッドの数は、現在の継続時間及び要求された１目盛り当たりの時間により決まる。

図４は、タイムベース制御の典型的なユーザ・インタフェース構成を示す。図３のユーザ・インタフェース３００の水平信号制御領域３３０内の制御の１つを選択することにより、タイムベース・サブメニューを呼び出せる。タイムベース・サブメニューは、直接選択してもよいし、遠隔のコンピュータ装置によりアクセスしてもよい。特に、図４のタイムベース（TIMEBASE）制御インタフェース４００は、継続時間及び分解能のパラメータをユーザが選択できるようにする。

選択された継続時間（Duration）の表示対象領域には、現在選択されている継続時間（図では４０．０ミリ秒）が表示される。継続時間の表示対象領域の近傍にある増加対象（上向き矢印）及び減少対象（下向き矢印）を用いて、選択された継続時間を増加又は減少させる。上述の如く、選択された継続時間の増加又は減少は、記録長を物理的な限界まで増加又は減少させる。ここで、所望継続時間を実現するように、ポイント・サンプリング・レートを調整する。

選択されたサンプリング・レート（Sample Rate）の表示対象領域に、現在選択されているサンプリング・レート（図では、１秒当たり２．５ギガ・サンプルである）を表示する。サンプリング・レート表示対象領域の近傍にある増加対象（上向き矢印）及び減少対象（下向き矢印）を用いて、サンプリング・レートを増加又は減少できる。

選択された記録長（Rec Length）の表示対象領域には、現在選択されている記録長（図では、５０００サンプル）が表示される。記録長表示対象領域に近傍の増加対象（上向き矢印）及び減少対象（下向き矢印）を用いて、選択された記録長を増加又は減少させる。

選択された分解能（Resolution）表示対象領域は、現在選択されたサンプリング分解能（図では、サンプル間が４００ピコ秒）を表示する。分解能表示対象領域に近傍の増加対象（上向き矢印）及び減少対象（下向き矢印）を用いて、選択された分解能を増加又は減少させる。

図５は、水平グリッド（HORZ GRIDS）制御の典型的なユーザ・インタフェース構造を示す。特に、図５の水平グリッド制御インタフェース５００により、ユーザは、１目盛り当たりの時間（Time/Div）、グリッド位置（Position）、グリッドの数（Num Grids）、及びグリッド・ロック（Grid Lock）モードを選択できる。

選択された位置又はオフセット表示対象領域は、基準位置（図では、フレーム位置のエッジ又はトリガ位置）からのオフセットとしてグリッド位置（図では、４００ピコ秒）を表示する。位置表示対象領域に近傍の増加対象（上向き矢印）及び減少対象（下向き矢印）を用いて、基準位置からのグリッドの時間的オフセットを増加又は減少させる。

選択された１目盛り当たりの時間の表示対象領域は、現在選択されている１目盛り当たりの時間を表示する（図では、４．０ミリ秒）。１目盛り当たりの時間表示対象領域に近傍の増加対象（上向き矢印）及び減少対象（下向き矢印）を用いて、各水平目盛りに関連する１目盛り当たりの選択された時間を増加又は減少させる。

選択されたグリッドの数（Num Grids）の表示対象領域を用いて、現在選択されているグリッドの数（図では、２０）を表示する。グリッドの数の表示対象領域に近傍の増加対象（上向き矢印）及び減少対象（下向き矢印）を用いて、グリッドの選択した数を増加又は減少させる。

グリッド・ロック（Grid Lock）モード指示対象領域を用いて、現在選択されているグリッド・ロック・モード（図では、波形であるWaveform）を表示する。上述の如く、グリッドを（制御３４２により）波形にロックできるし、（制御３４４により）表示フレームにもロックできる。グリッドを非ロックに維持することもできる。

図６は、本発明の実施例による方法の流れ図を示す。図６の方法６００は、本発明によるユーザ制御機能性を提供するために、図１の信号取り込み装置１００にて使用するのに適している。特に、図６の方法６００は、ステップ６０５から開始し、サンプリング・レート、記録長、グリッド・ラインの数、１目盛り当たりの時間などの値を選択する。ステップ６０５は、例えば、被試験信号を最初に取り込むのに適した自動トリガ・ルーチンの一部として実現できる。デフォルト値を選択又は最新の値を用いることにより、ステップ６０５を実現することもできる。

ステップ６１０にて、取り込んだ波形を表示する。すなわち、ステップ６１０では、ステップ６０５で最初に選択したタイムベース・パラメータ及びグリッド表示パラメータを用いるか、又は、その後のステップ６１５〜６６０に関して後述するようにパラメータを変更して、１つ以上の取り込み被試験信号に関連した波形を表示する。

ステップ６１５にて、方法６００は、ユーザ命令（コマンド）を待つ。ユーザ命令を受けると、ステップ６２０にて、受信したユーザ命令がタイムベース命令で構成されているか否かの判断を行う。命令がタイムベース命令でない（ノー）場合、ステップ６４０にて、ユーザ命令が表示命令で構成されているか否かを判断する。ユーザ命令がタイムベース命令又は表示命令でない（ステップ６４０でノー）場合、ステップ６６０にて、方法６００は、いくつかの他の命令（例えば、スクリーン輝度、システム・セットアップ、システム構成など）を実行し、ステップ６１０に戻る。

タイムベース命令（ステップ６２０でイエス）の場合、ステップ６２５にて、タイムベース制御メニューを表示する。すなわち、ステップ６２５にて、図４を参照して上述したタイムベース制御メニューの如きユーザ・インタフェースをユーザとの対話（相互作用）のために表示する。ステップ６３０にて、方法６００は、上述の種々の制約内でタイムベース制御メニューとのユーザ対話を許可する。ステップ６３０でのユーザ対話の結論により、方法６００は、ステップ６３５にて、取り込み装置１００の種々のタイムベース・パラメータをステップ６３０でのパラメータに適合させる。この方法６００は、ステップ６１０に戻り、新たなタイムベース・パラメータに応じて取り込んだ波形を表示する。

表示命令（ステップ６４０でイエス）の場合、ステップ６４５にて、図５に関して上述した表示制御メニューの如きユーザ・インタフェースをユーザ対話用に表示する。ステップ６５０にて、方法６００は、上述した種々の制約内で表示制御メニューとのユーザ対話を許可する。ステップ６５０でのユーザ対話の結論により、方法６００は、ステップ６５５にて、取り込み装置１００の種々の表示パラメータをステップ６５０で選択されたパラメータに適合させる。方法６００は、ステップ６１０に戻り、新たな表示パラメータにより取り込み波形を表示する。

以下の例は、種々のパラメータの制御が波形、表示フレーム及びグリッドの表示にどのように影響するかを示す。これらは、水平トリガ位置に対してグリッドが固定され、表示フレームから独立している（即ち、グリッドが波形にロックされている）。

図７Ａは、周期が２ナノ秒の正弦波関数の典型的な表示であり、継続時間（Ｄ）が１０ナノ秒（即ち、完全な５サイクル）で、１目盛り当たりの時間（ｔ／ｄ）が１目盛り当たり１ナノ秒（１ｎｓ／ｄｉｖ）で表示されている。図７Ａの表示は、正弦波の各ゼロ交差が対応するグリッド・ラインに揃うような位置及び間隔のグリッドを示している。かかる表示は、数千のグリッドを用いる長い記録長にわたってジッタを分析するのに非常に有用である。

図７Ｂは、図７Ａの正弦波関数を、２０ナノ秒の継続時間（Ｄ）で、１目盛り当たり１ナノ秒の１目盛り当たり時間（ｔ／ｄ）で表示している。図７Ｂは、図７Ａの表示を、継続時間パラメータを１０ナノ秒から２０ナノ秒にユーザが調整した場合である。１目盛り当たりの時間パラメータが変更されず、また、グリッドが波形モード（モード１）にロックされているので、２倍のグリッドが表示されている（即ち、信号に対するグリッドの基準が変化していない）。これは、グリッドが図７Ａ及び図７Ｂの両方の波形に対して依然同じ位置にあることを意味し、図７Ｂは、図７Ａに２倍の継続時間なので、２倍のサイクル数を表示している。

図７Ｃは、図７Ａ及び図７Ｂと同じ正弦波を表示しているが、継続時間（Ｄ）は２０ナノ秒であり、１目盛り当たりの時間（ｔ／ｄ）は１目盛り当たり２ナノ秒である。特に、図７Ｃの表示は、図７Ｂの表示を、ユーザ調整により１目盛り当たりの時間を１目盛り当たり１ナノ秒から１目盛り当たり２ナノ秒に変更したものである。波形と表示フレームとの関係は変化していないが、グリッドの数が半分に減っている。

図７のどの表示も、グリッド・オフセット又は位置制御のユーザ調整により変更でき、これにより、トリガ位置に対して波形上でグリッドを水平に移動できる。

上述の如く、本発明は、継続時間及び分解能の高レベルのユーザ・インタフェース・パラメータによって、また、１目盛り当たりの単位とグリッドの数とについての表示パラメータによって、記録長及びサンプリング・レートの基本的水平取り込みパラメータの制御を均一にする手段を効果的に提供する。グリッドを波形にロックするとき、ズーム機能を用いる場合は、グリッドを波形にスケーリングさせる。本発明は、オシロスコープ又は他の信号取り込み装置の設計者を設計の制約から解放し、オシロスコープ又は信号取り込み装置のタイムベースでの可能なサンプリング・レート及び記録長に対して一層多くの選択可能性を与える。その一方、本発明によれば、上述した継続時間及び分解能の制御により示す改良タイムベース・モデルを割合直接的に実現できる。

また、上述の如く、本発明は、１目盛り当たりの時間の制御を実現する新たな方法を提供し、これにより、従来制限されていた信号取り込み装置の記録長及びサンプリング・レートの選択制約から容易に開放する。信号取り込み装置のこの制御を追加することにより、１グリッド当たりの時間の値を比較的良好に又は従来のようにも選択できる。その一方、記録長を表示幅を法（モジューロ）とする増分、又は最も近いサンプリング間隔に下げるという本質的に連続的な調整が可能となる。さらに、サンプリング・レートの一層多くの選択が可能となる一方、１グリッド当たりの時間の設定も良好に又は従来のように維持できる。これにより、信号取り込み装置の継続時間及び分解能の制御モデル内で依然制約されるものの、サンプリング・レート及び記録長の制御を互いに独立して行える。

本発明は、スペクトラム・アナライザ、光学基準受信器、ディスク・ドライブ測定機器などの分野でも実施できる。よって、本発明は、汎用測定機器及び特殊測定機器の両方に広く適用できる。

本発明の好適実施例について上述したが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の実施例に本発明を適用できる。

本発明の好適実施例による信号取込み装置のブロック図である。図１の信号取り込み装置に用いるのに適する処理及び表示制御器のブロック図である。本発明の実施例に用いるのに適するユーザ・インタフェースのスクリーンを示す図である。本発明の実施例に用いるのに適するユーザ・インタフェースのスクリーンを示す図である。本発明の実施例に用いるのに適するユーザ・インタフェースのスクリーンを示す図である。本発明の実施例による方法を示す流れ図である。本発明を理解するのに有用な波形図である。

符号の説明

１００信号取り込み装置
１１０前置増幅器（信号取り込み手段）
１２０トラック及びホールド回路（信号取り込み手段）
１３０Ａ／Ｄ変換器（信号取り込み手段）
１４０デシメータ
１５０取り込みメモリ
１６０処理及び表示制御器（制御手段）
１６２水平制御機能
１６４垂直制御機能
１７０入力装置
１８０タイムベース
１９０表示装置（表示手段）
２００制御器
２１０入出力（Ｉ／Ｏ）回路
２２０補助回路
２３０プロセッサ
２４０メモリ
２４２オペレーティング・システム
２４４プログラム
２４６データ
３００ユーザ・インタフェース
３１０波形表示領域
３２０び制御領域
３３０水平信号制御領域（第１ユーザ操作可能領域）
３３２分解能制御
３３４継続時間制御
３４０表示制御領域（第２ユーザ走査可能領域）
３４２波形にロックしたグリッド制御
３４４表示フレームにロックしたグリッド制御
３４６位置制御
３４８１目盛り当たりの単位の制御
４００タイムベース制御インタフェース
５００水平グリッド制御インタフェース

Claims

選択されたサンプリング・レートで被試験信号をサンプリングして、取込んだサンプルのストリーム（取込みサンプル・ストリーム）を発生する信号取込み手段と、
上記取込みサンプル・ストリームを、対応するサンプル記録として蓄積するメモリと、
該メモリに蓄積された上記取り込みサンプル・ストリームによる上記被試験信号の波形と、時間セグメント指標とを表示手段に表示するための表示信号を発生する制御手段とを具え、
該制御手段は、上記表示手段における上記時間セグメント指標の１目盛り当たりの時間、上記時間セグメント指標の目盛りの数、及び上記波形の表示の長さである継続時間パラメータを調整可能であり、第１動作モードにおいて、上記時間セグメント指標を上記波形にロックさせ、上記時間セグメント指標の１目盛り当たりの時間が同じ場合に、上記継続時間パラメータの調整に応じて上記表示手段における上記時間セグメント指標の目盛りの数を変化させ、上記継続時間パラメータが同じ場合に上記時間セグメント指標の１目盛り当たりの時間の調整に応じて上記表示手段における上記時間セグメント指標の目盛りの数を変化させ、第２動作モードにおいて、上記時間セグメント指標を上記表示手段の表示フレームにロックさせ、上記継続時間パラメータ及び上記時間セグメント指標の１目盛り当たりの時間を調整しても上記表示手段における上記時間セグメント指標の目盛りの数を変化させないことを特徴とする波形表示装置。