JPH063372A - ディジタルサンプリングオシロスコープ装置、およびその時間軸誤差の測定方法および校正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オシロスコープ装置自身の時間軸誤差を測定
し、校正すること。 【構成】 オシロスコープ装置３００自身が持つ時間軸
誤差を時間軸上の複数の時刻において測定し、その時間
軸誤差の測定結果を誤差メモリとしての不揮発性メモリ
に保持し、不揮発性メモリに保持された測定結果を用い
て、時間軸誤差を校正してオシロスコープ装置のディス
プレイ装置１０の表示面に入力波形を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気信号をピコ秒オー
ダーの時間軸精度で測定、観測するために使用される、
ディジタルサンプリングオシロスコープ装置に関する。

【０００２】本発明の具体的な利用分野としては、高い
時間軸精度が必要とされる電気信号の測定、たとえば、
集積回路試験装置で使用されるタイミング生成回路や、
タイミング測定回路の評価が挙げられる。本発明の時間
軸誤差測定方法は、オシロスコープ装置の時間軸特性の
評価に利用することができる。

【０００３】

【従来の技術】ディジタルサンプリングオシロスコープ
装置が持つ時間軸誤差は、サンプリングタイミングを生
成するためにオシロスコープ装置が内蔵する周波数標準
のずれによる誤差、この周波数標準の周期未満のタイミ
ングを生成するアナログ遅延回路の最大遅延量と周波数
標準の周期とのずれによる誤差、およびアナログ遅延回
路の遅延量の非線形性により生じる誤差に分類できる。

【０００４】周波数標準のずれを校正する方法、および
アナログ遅延回路の最大遅延量と周波数標準の周期との
ずれを校正する方法は公知であり、メーカーが行う校正
サービスを受けることにより、これらの原因により生じ
る誤差を低減させることが可能である。例えば、ヒュー
レットパッカード社のオシロスコープ装置サービスマニ
ュアル（５４１２０−９０９０８）によれば、前者の校
正は、周波数標準と同一周波数の成分のみを持つ正弦波
信号を外部よりオシロスコープ装置に印加し、さらにオ
シロスコープ装置のサンプリング周期が周波数標準の周
期の整数倍になるようにオシロスコープ装置の時間軸ス
ケール（Ｔｉｍｅ／Ｄｉｖ）を設定したとき、オシロス
コープ装置の管面の表示が完全に水平になるように周波
数標準の周波数を調整することにより行われている。ま
た後者の校正は、正弦波信号を外部よりオシロスコープ
装置に印加し、オシロスコープ装置の時間軸スケール
（Ｔｉｍｅ／Ｄｉｖ）を最大に設定したとき、アナログ
遅延回路が最大遅延量となる位置において、管面上に表
示される波形が連続になるように、アナログ遅延回路の
最大遅延量を調節することにより行われている。

【０００５】しかしながら、かかるアナログ遅延回路の
遅延特性には、それぞれのディジタルサンプリングオシ
ロスコープ装置に固有の非線形性が存在し、これによっ
て生じる時間軸誤差を校正することは従来行われていな
い。市販のディジタルサンプリングオシロスコープ装置
の時間軸誤差の仕様は、アナログ遅延回路の非線形性に
よる誤差を許容するように定められている。そのため、
最も高い時間軸精度を持つ市販のディジタルサンプリン
グオシロスコープ装置においても、時間軸精度の仕様値
は約１０ｐｓであり、ピコ秒オーダーの時間精度を得る
ことはできない。従来では、オシロスコープ装置の測定
データからアナログ遅延回路の非線形性による誤差を取
り除くことが不可能であることが、オシロスコープ装置
の時間軸精度の向上を阻害する原因となっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】半導体技術の高速化、
高集積化、高周波数化に伴い、電気信号を高い時間精度
で観測する必要が高まっている。特に、集積回路試験装
置で使用されるタイミング生成回路や、タイミング測定
回路を評価するためには、ピコ秒オーダーの時間軸精度
で電気信号を測定することが必要である。

【０００７】しかしながら、上述したように、従来のデ
ィジタルサンプリングオシロスコープ装置では、ピコ秒
オーダーの時間軸精度で電気信号を測定、観測すること
が困難である。さらに、オシロスコープ装置の時間軸精
度を悪化させる要因である、アナログ遅延回路の非線形
性により生じる時間軸誤差を測定し、校正することはこ
れまで行われていない。

【０００８】そこで、本発明の目的は、ディジタルサン
プリングオシロスコープ装置の時間軸精度が、要求精度
に比べて悪いという問題点を解決して、アナログ遅延回
路の非線形性により生じるオシロスコープ装置自身の時
間軸誤差を測定し、校正することのできるディジタルサ
ンプリングオシロスコープ装置を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、上記問題を解決し、
ピコ秒オーダーの時間軸精度で電気信号を測定すること
のできるディジタルサンプリングオシロスコープ装置を
提供することにある。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、ディジタルサ
ンプリングオシロスコープ装置の時間軸誤差の測定方法
を提供することにある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、ディジタルサ
ンプリングオシロスコープ装置の時間軸誤差を測定し、
得られた時間軸誤差に基づいて時間軸誤差を校正する方
法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、チャネル入力を受けるチャ
ネル入力端子と、トリガ入力を受けるトリガ端子と、単
一周波数成分のみを有する正弦波信号を測定標準として
前記チャネル入力端子および前記トリガ端子へ供給し、
当該正弦波信号の電圧レベルが立ち上がりまたは立ち下
がり状態で所定しきい値電圧に到達する時刻を、当該オ
シロスコープ装置の表示面上の時間軸上の所定範囲にわ
たり全て測定して測定時刻系列を得る手段と、該測定時
刻系列を、ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁
＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）とし、隣接するそれぞれの測定時
刻の差、Ｔ_k ＝ｔ_k −ｔ_k-1 （ｋ＝１，２，…，ｎ）を
周期の測定値とするとき、周期の測定値Ｔ_k と前記正弦
波信号の周期Ｔとの差を、時刻ｔ_k における時刻ｔ_k-1
からの相対的な時間軸誤差Δｅ_k として求める手段と、
時刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ
_k を、Δｅ₁ からΔｅ_k までの総和より求める手段とを
具えて、時間軸誤差を測定するようにしたことを特徴と
する。

【００１３】請求項２記載の発明は、チャネル入力を受
けるチャネル入力端子と、トリガ入力を受けるトリガ端
子と、単一周波数成分のみを有する正弦波信号を測定標
準として前記チャネル入力端子および前記トリガ端子へ
供給し、当該正弦波信号の電圧レベルが立ち上がりまた
は立ち下がり状態で所定しきい値電圧に到達する時刻
を、オシロスコープ装置の表示面上の時間軸上の所定範
囲にわたり全て測定して測定時刻系列を得ることを、当
該正弦波信号の周波数設定を変えて複数回繰り返し実行
する手段と、該測定時刻系列のひとつを、ｔ₀ ，ｔ₁ ，
…，ｔ_n-1 ，ｔ_n（ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）と
し、隣接するそれぞれの測定時刻の差、Ｔ _k ＝ｔ_k −ｔ
_k-1 （ｋ＝１，２，…，ｎ）を周期の測定値とすると
き、周期の測定値Ｔ_k と前記正弦波信号の周期Ｔとの差
を、時刻ｔ_k における時刻ｔ_k-1 からの相対的な時間軸
誤差Δｅ_k として求める手段と、時刻ｔ_k における時刻
ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ_k を、Δｅ₁ からΔｅ
_k までの和より求めることを、全ての測定時刻系列に対
して実行する手段と、時刻ｔ_k における原点からの時間
軸の絶対誤差Ｅ_k を全てのｋ（ｋ＝０，１，…，ｎ）に
わたり平均した値が、それぞれの測定時刻系列に対して
等しくなると仮定して、時刻ｔ₀ における原点からの時
間軸の絶対誤差Ｅ₀ を全ての測定時刻系列に対して算出
し、時刻ｔ_k における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k
を、Ｅ₀ とｅ_k の総和より求めることを全ての測定時刻
系列の全てのｋに対して実行する手段とを具えて、時間
軸誤差を測定するようにしたことを特徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明は、チャネル入力を受
けるチャネル入力端子と、トリガ入力を受けるトリガ端
子と、単一周波数成分のみを有する正弦波信号を測定標
準として前記チャネル入力端子および前記トリガ端子へ
供給し、当該正弦波信号の電圧レベルが立ち上がり状態
で所定しきい値電圧に到達する時刻を、当該オシロスコ
ープ装置が備える時間軸上の所定範囲にわたり全て測定
し、さらに立ち下がり状態で所定しきい値に到達する時
刻を前記所定範囲にわたり全て測定し、立ち上がり状態
での測定時刻系列と立ち下がり状態での測定時刻系列の
両者を得ること、および前記正弦波信号の電圧レベルが
所定しきい値電圧に到達する時刻を、当該オシロスコー
プ装置の表示面上の時間軸上の所定範囲にわたり全て測
定して測定時刻系列を得ることを、前記しきい値電圧を
変更して繰り返すことにより、複数の測定時刻系列を得
ること、の少なくともひとつを実行することにより、正
弦波信号の単一の周波数設定から、複数の測定時刻系列
を得る手段と、該複数の測定時刻系列のひとつを、ｔ
₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1
＜ｔ_n ）とし、隣接するそれぞれの測定時刻の差、Ｔ_k
＝ｔ_k −ｔ_k-1 （ｋ＝１，２，…，ｎ）を周期の測定値
とするとき、周期の当該測定値Ｔ_k と当該オシロスコー
プ装置に印加した正弦波信号の周期Ｔとの差を、時刻ｔ
_k における時刻ｔ_k-1 からの相対的な時間軸誤差Δｅ_k
として求める手段と、時刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの
相対的な時間軸誤差ｅ_k を、Δｅ₁ からΔｅ_k までの総
和より求めることを、全ての測定時刻系列に対して実行
する手段と、時刻ｔ_k における原点からの時間軸の絶対
誤差Ｅ_k を全てのｋ（ｋ＝０，１，…，ｎ）にわたり平
均した値が、それぞれの測定時刻系列に対して等しくな
ると仮定して、時刻ｔ₀ における原点からの時間軸の絶
対誤差Ｅ₀ を算出し、Ｅ₀ とｅ_k の和より、時刻ｔ_k に
おける原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k を、全てのｋに
対して求めることを、すべての測定時刻系列に対して実
行する手段とを具えて、時間軸誤差を測定するようにし
たことを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の発明は、入力信号を所定の
サンプリング時刻にサンプリングしてＡ／Ｄ変換する手
段と、そのＡ／Ｄ変換により得られたディジタル信号と
サンプリング時刻とをストアするデータメモリと、グラ
フィックデータをストアするフレームメモリと、表示に
必要なディジタル信号データをデータメモリより取り出
し、グラフィックデータに変換して、フレームメモリに
書き込む手段と、フレームメモリに保持されたグラフィ
ックデータをアナログ信号に変換する手段と、そのアナ
ログ信号を表示するディスプレイと、請求項１ないし２
ないし３のいずれかにおいて測定された時間軸誤差をス
トアする誤差メモリと、前記サンプリング時刻における
時間軸誤差を、前記誤差メモリにストアされた時間軸誤
差の測定結果によって補間する手段と、当該補間でも止
められた時間軸誤差をサンプリング時刻から減じた時刻
を、時間軸誤差校正後のサンプリング時刻として、デー
タメモリにストアする手段と、を具えて、当該オシロス
コープ装置自身が持つ時間軸誤差を校正するようにした
ことを特徴とする。

【００１６】請求項５記載の発明は、入力信号を所定の
サンプリング時刻にサンプリングしてＡ／Ｄ変換する手
段と、そのＡ／Ｄ変換により得られたディジタル信号と
サンプリング時刻とをストアするデータメモリと、グラ
フィックデータをストアするフレームメモリと、表示に
必要なディジタル信号データをデータメモリより取り出
し、グラフィックデータに変換して、フレームメモリに
書き込む手段と、フレームメモリに保持されたグラフィ
ックデータをアナログ信号に変換する手段と、そのアナ
ログ信号を表示するディスプレイと、請求項１ないし２
ないし３のいずれかにおいて測定された時間軸誤差をス
トアする誤差メモリと、当該オシロスコープ装置の時間
軸誤差を発生させる要因毎に、各々の要因により生じる
分の時間軸誤差の関数形をあらかじめ求めておき、当該
オシロスコープ装置が持つ時間軸誤差の大きさを、全て
の関数形にそれぞれ固有の重みをかけたものの和として
表し、それぞれの重みを前記誤差メモリにストアされて
いる時間軸誤差の測定結果より求めることにより、時間
軸誤差を表す近似関数を導出する手段と、それにより算
出された近似関数を保持する近似関数メモリと、前記サ
ンプリング時刻における時間軸誤差を前記近似関数メモ
リに保持された近似関数を用いて算出する手段と、算出
された時間軸誤差をサンプリング時刻から減して得た時
刻を、時間軸誤差校正後のサンプリング時刻として、デ
ータメモリにストアする手段と、を具え、オシロスコー
プ装置が持つ時間軸誤差を校正するようにしたことを特
徴とする。

【００１７】請求項６記載の発明は、請求項２記載のデ
ィジタルサンプリングオシロスコープ装置において、時
間軸誤差測定を行う範囲（Ｓ）を、当該オシロスコープ
装置が内蔵するサンプリング時刻生成用の周波数標準の
周期（Ｔ₀ ）をｐ倍（ｐは整数）した範囲（Ｔ₀ ×ｐ）
に設定する手段と、正弦波信号の周波数を、整数ｐと互
いに素である、複数のｍ個（ｍ＞１）の１より大きな互
いに異なる整数ｑ₁ ，ｑ₂ ，…，ｑ_m より、ｑ₁ ／Ｓ，
ｑ₂ ／Ｓ，…，ｑ_m ／Ｓに決定する手段とを具え、時間
軸誤差を測定するように構成したことを特徴とする。

【００１８】請求項７記載の発明は、請求項１，２，３
または６記載のディジタルサンプリングオシロスコープ
装置において、前記測定標準としての正弦波信号をＡＣ
結合で前記チャネル入力端子に供給し、当該オシロスコ
ープ装置のトリガレベル電圧を０Ｖに設定し、および前
記正弦波信号の電圧レベルが０Ｖに到達する時刻を、当
該オシロスコープ装置の表示面上の時間軸上の前記所定
範囲にわたり測定するようにしたことを特徴とする。

【００１９】請求項８記載の発明は、オシロスコープ装
置自身が持つ時間軸誤差を測定し、時間軸誤差の測定結
果を用いて該オシロスコープ装置で測定された波形デー
タを補正することにより、オシロスコープ装置の時間軸
誤差を校正する方法において、単一周波数成分のみを有
する所定周波数の正弦波信号を、前記オシロスコープ装
置に印加する第１のステップと、当該オシロスコープ装
置の表示面上の時間軸上の範囲で、当該正弦波信号の電
圧レベルがある設定電圧に到達する時刻を前記表示面上
での時間位置を表すデータとして測定する第２のステッ
プと、その測定時刻系列を、ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，
ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）とし、隣接する
測定時刻の差、Ｔ_k ＝ｔ_k −ｔ_k-1 （ｋ＝１，２，…，
ｎ）を周期の測定値とするとき、該周期の測定値Ｔ_k と
前記オシロスコープ装置に印加した正弦波信号の周期Ｔ
との差を、時刻ｔ_k における時刻ｔ_k-1 からの相対的な
時間軸誤差Δｅ_k として求める第３のステップと、Δｅ
₁ からΔｅ_k までの総和より、時刻ｔ_k における時刻ｔ
₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ_k を求める第４のステッ
プとを具え、前記オシロスコープ装置自身が持つ時間軸
誤差を測定することを特徴とする。

【００２０】請求項９記載の発明は、請求項８記載の時
間軸誤差測定方法において、前記オシロスコープ装置に
内蔵されて、サンプリングタイミングを生成する周波数
標準の周期Ｔ₀ をｐ（ｐは整数）倍した範囲を、時間軸
誤差測定を行う範囲Ｓ（＝Ｔ₀ ×ｐ）として、前記オシ
ロスコープ装置の前記表示面上の時間軸上に設定する第
５のステップと、整数ｐと互いに素であり、ｍ（ｍ＞
１）個の１より大きな互いに異なる整数ｑ₁ ，ｑ₂ ，
…，ｑ_m により、正弦波信号の周波数を、ｑ₁ ／Ｓ，ｑ
₂ ／Ｓ，…，ｑ_m ／Ｓに決定する第６のステップと、前
記第６のステップで決定したｍ個の周波数の各々に対し
て、前記第５のステップで決定したオシロスコープ装置
の時間軸上の範囲にわたり、請求項１記載の方法によ
り、時刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤
差ｅ_k を求める第７のステップと、時刻ｔ_k における原
点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_K をすべてのｋ（ｋ＝１，
２，…，ｎ）にわたり平均した値が、正弦波信号のすべ
ての周波数設定において等しくなるとの仮定の下で、時
刻ｔ₀ における時間軸の絶対誤差Ｅ₀ を算出する第８の
ステップと、Ｅ₀ とｅ_k の和より、時刻ｔ_k における時
間軸の絶対誤差Ｅ_K を、すべてのｋに対して求める第９
のステップとを具え、前記オシロスコープ装置が持つ時
間軸誤差を測定することを特徴とする。

【００２１】請求項１０記載の発明は、請求項８または
９記載の時間軸誤差測定方法において、前記第２のステ
ップにおいて正弦波信号の電圧レベルがある設定電圧に
到達する時刻を前記オシロスコープ装置の表示面上測定
する際に、前記正弦波信号の電圧レベルが前記設定電圧
に立ち上がり時に到達する時刻と立ち下がり時に到達す
る時刻の両方を測定する方法、前記オシロスコープ装置
のトリガ電圧レベルを変更して、測定を繰り返す方法、
および前記正弦波信号の周期を測定するための設定電圧
を変更して、測定を繰り返す方法、の少なくともひとつ
を用いて、前記正弦波信号の単一の周波数から、複数の
測定時刻ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n（ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜
…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）を得て、前記第３および第４のステ
ップにより、それぞれの測定時刻に対して、時刻ｔ_k に
おける時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ_k を求める
測定を行い、前記第８および第９のステップにより、時
刻ｔ_k における時間軸の絶対誤差Ｅ_k を求めることによ
り、前記オシロスコープ装置が持つ時間軸誤差を測定す
ることを特徴とする。

【００２２】請求項１１記載の発明は、請求項８または
９または１０記載の時間軸誤差測定方法において、前記
第１のステップにおいて、前記単一周波数成分のみを有
する正弦波信号を、ＡＣ結合で前記被校正オシロスコー
プ装置に供給し、前記第２のステップにおいて、前記被
校正オシロスコープ装置の表示面上の時間軸上の範囲
で、前記正弦波信号の電圧レベルが０Ｖに到達する時刻
を当該オシロスコープ装置の表示面上で読み取ることを
特徴とする。

【００２３】請求項１２記載の発明は、オシロスコープ
装置自身が持つ時間軸誤差を測定する第１のステップ
と、その時間軸誤差の測定結果を誤差メモリにストアす
る第２のステップと、前記オシロスコープ装置で測定さ
れた波形データ上の時刻に対して、該時刻における時間
軸誤差の大きさを、時間軸誤差の測定結果から補間する
第３のステップと、当該補間で求められた時間軸誤差を
該時刻から減じて校正された時刻を得ることを、前記波
形データ上の全ての時刻にわたり実行する第４のステッ
プと、前記オシロスコープ装置のディスプレイにおいて
前記校正された時刻の位置に前記波形データを表示する
第５のステップとを具えたことを特徴とする。

【００２４】請求項１３記載の発明は、オシロスコープ
装置自身が持つ時間軸誤差を測定する第１のステップ
と、その時間軸誤差の測定結果を誤差メモリにストアす
る第２のステップと、前記時間軸誤差の測定結果から前
記オシロスコープ装置の時間軸誤差を表す近似関数を算
出する第３のステップと、前記オシロスコープ装置で測
定された波形データ上の時刻に対して、該時刻における
時間軸誤差の大きさを、前記近似関数より算出する第４
のステップと、その算出された時間軸誤差を該時刻から
減じて校正された時刻を得ることを、前記波形データ上
の全ての時刻にわたり実行する第５のステップと、前記
オシロスコープ装置のディスプレイにおいて前記校正さ
れた時刻の位置に前記波形データを表示する第６のステ
ップとを具えたことを特徴とする。

【００２５】請求項１４記載の発明は、請求項１３記載
の時間軸誤差校正方法において、前記オシロスコープ装
置の時間軸誤差を発生させる要因毎に、該要因による時
間軸誤差の大きさを表す関数を求める第７のステップ
と、その求められた関数に重みをかけたものの全ての要
因に対する総和として時間軸誤差を表し、それぞれの重
みを、時間軸誤差の測定値より回帰分析を用いて求める
第８のステップとを具え、前記オシロスコープ装置の時
間軸誤差を表す前記近似関数を算出することを特徴とす
る。

【００２６】

【作用】本発明では、オシロスコープ装置自身が持つ時
間時間軸誤差を時間軸上の複数の時刻において測定する
機能と、その測定結果を用いて時間軸誤差を校正してオ
シロスコープ装置の表示面に入力波形を表示する機能
を、ディジタルサンプリングオロシスコープ装置に持た
せることにより、オシロスコープ装置の時間軸精度を向
上させることができる。

【００２７】本発明では、正弦波信号発生装置をオシロ
スコープ装置に接続し、時間軸誤差測定を開始させるキ
ー入力が行われたときに開始され、オシロスコープ装置
上で正弦波信号の周期を測定し、周期の測定値と正弦波
信号の周期との差より計算することによりオシロスコー
プ装置の時間軸誤差を測定する。測定された時間軸誤差
は誤差メモリに保持され、次に時間軸誤差測定が行われ
る時までの期間に時間軸誤差校正で使用される。

【００２８】さらにまた、本発明では、以上のようにし
て行った時間軸誤差測定の測定結果を用いてオシロスコ
ープ装置の時間軸誤差を校正し、その校正された時間軸
誤差を用いて入力電圧をディスプレイに表示する。ここ
で、時間軸誤差校正機能は、サンプリング時刻における
時間軸誤差を、時間軸誤差の測定結果から補間により算
出して校正を行うことにより実現される。あるいはま
た、時間軸誤差校正機能は、時間軸誤差の測定結果か
ら、オシロスコープ装置の時間軸誤差を表す近似関数を
導出し、サンプリング時刻における時間軸誤差を該近似
関数を用いて算出して校正を行うことによっても実現さ
れる。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００３０】（実施例１）図１は、本発明ディジタルサ
ンプリングオシロスコープ装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。図１において、トリガ回路１は、トリガ入
力の電圧が設定トリガ電圧、すなわちしきい値電圧に到
達する時刻を検出してトリガパルスを発生する。サンプ
リング時刻生成回路２は、ディジタル粗遅延回路２Ａと
アナログ微遅延回路２Ｂとを有し、トリガ回路１からの
トリガパルスの発生後、周波数標準３の周期を基にし
て、サンプリング時刻にパルスを発生させる。サンプラ
ー４は、サンプリング時刻生成回路２からのサンプリン
グパルスが入力された時点で、チャネル入力信号をサン
プリングする。Ａ／Ｄ変換器５は、サンプラー４でサン
プリングされたチャネル入力信号をディジタル化する。
メモリ６は、マイクロプロセッサ７が実行するプログラ
ムを格納するプログラムメモリ６Ａ、ディジタル化され
たチャネル入力信号を保持するデータメモリ６Ｂ、およ
び時間軸誤差を保持する誤差メモリ６Ｃから構成され
る。マイクロプロセッサ７は、ディジタル化されたチャ
ネル入力信号をデータメモリ６Ｂに書き込み、測定され
た時間軸誤差を誤差メモリ６Ｃに書き込む。また、マイ
クロプロセッサ７は、キー・スイッチ入力や外部インタ
ーフェースからの入力を、入出力回路８を介して読み込
み、データメモリ６Ｂの内容をグラフィックデータに変
換して、フレームメモリ９に書き込む。Ｄ／Ａ変換器１
１はフレームメモリ９からのグラフィックデータを表示
用のアナログ信号に変換する。ディスプレイ装置１０
は、そのアナログ信号を表示する。１２はバスを示す。

【００３１】図２は、図１に示したオシロスコープ装置
自身が持つ時間軸誤差を時間軸上の複数の時刻において
測定する機能を実行するソフトウエアの一実施例を示す
プログラムの流れ図である。このプログラムはプログラ
ムメモリ６Ａに格納される。図２に基づき時間軸誤差測
定機能の一実施例について説明する。

【００３２】まず、オシロスコープ装置３００に正弦波
信号発生装置１００を接続する。すなわち、図３に示す
ように、単一周波数成分のみを有する正弦波を発生でき
る正弦波信号発生装置１００の出力をディバイダ２００
で分岐し、一方はオシロスコープ装置３００のチャネル
入力端子からサンプラー４へ供給し、他方はオシロスコ
ープ装置３００のトリガ端子からトリガ回路１へ供給す
る。正弦波信号発生装置１００としては、例えば１０^-8
より高い周波数確度を持つシンセサイザ装置を使用す
る。その場合、シンセサイザで発生される正弦波信号の
周波数確度は十分高く、正弦波信号の周期の誤差はオシ
ロスコープ装置の時間軸誤差に比べ十分小さく無視でき
る。例えば、シンセサイザの周波数設定を１ＧＨｚにし
た場合、正弦波信号の周期の誤差は１フェムト秒以下と
なる。

【００３３】次に、オシロスコープ装置３００の時間軸
誤差測定を開始させるキー入力が行われる。キー入力
は、入出力回路８を介してマイクロプロセッサ７に取り
込まれ、以下の処理が実行される。

【００３４】まず、ステップＳ３においては、トリガ回
路１のしきい値電圧を正弦波信号の中心電圧に近い電圧
に設定したあとに、マイクロプロセッサ７は、オシロス
コープ装置３００が備える時間軸上の範囲で、正弦波信
号が立ち上がり状態である場合に当該正弦波信号の電圧
レベルがしきい値電圧に到達する全ての時刻、あるいは
正弦波信号が立ち下がり状態である場合に当該正弦波信
号の電圧レベルがしきい値電圧に到達する全ての時刻を
測定する。ここで、オシロスコープ装置３００に印加さ
れた正弦波信号の電圧レベルが上昇している状態を正弦
波信号の立ち上がり状態と定義し、電圧レベルが降下し
ている状態を正弦波信号の立ち下がり状態と定義する。

【００３５】立ち上がり状態で正弦波信号の電圧レベル
がしきい値電圧に到達する時刻を測定している例を図４
に示す。正弦波信号の電圧レベルが設定電圧レベルに立
ち上がり状態で到達するタイミングの読み取り時刻、す
なわち測定時刻を昇順に並べたもの（以下測定時刻系列
と呼ぶ）を、ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ
₁ ＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）とする。

【００３６】ステップＳ４においては、ステップＳ３に
おいて測定された時刻系列ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ
_n より、時刻ｔ_k （ｋ＝１，２，…，ｎ）における時刻
ｔ₀からの相対的な時間軸誤差ｅ_k を算出する。ここ
で、隣接する測定時刻の差Ｔ_k＝ｔ_k −ｔ_k-1 （ｋ＝
１，２，…，ｎ）を周期の測定値とする。時刻ｔ_k にお
ける時刻ｔ_k-1 からの相対的な時間軸誤差Δｅ_k は、該
正弦波信号の設定周波数から算出される周期Ｔと周期の
測定値Ｔ_k との差、Δｅ_k ＝Ｔ_k −Ｔ（ｋ＝１，２，
…，ｎ）から求まる。

【００３７】オシロスコープ装置の時間軸上の時刻ｔ_k
における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ_k は、Δ
ｅ₁ からΔｅ_k までの和

【００３８】

【数１】e_k＝Δe₁＋Δe₂＋…＋Δe_k であり、 e_k＝T₁＋T₂＋…＋T_k−k ×T ＝t_k−t₀−k ×T （k ＝1,2,…,n） が成立する。ｅ_k は、上記の式をマイクロプロセッサ７
で求めることにより、第３のステップＳ３における測定
時刻ｔ₀ ，ｔ_k と正弦波信号の周期Ｔとより求められ
る。

【００３９】ステップＳ５においては、マイクロプロセ
ッサ７は、ステップＳ３において算出された時間軸誤差
ｅ_k を誤差メモリ６Ｃに保持させる。

【００４０】上記の操作を実行することにより、測定時
刻ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n における時刻ｔ₀ から
の相対的な時間軸誤差ｅ₀ ，ｅ₁ ，…，ｅ_n-1 ，ｅ_n を
求めることができる。

【００４１】（実施例２）図５は、本発明において、オ
シロスコープ装置に印加する正弦波信号の周波数設定を
変え、オシロスコープ装置自身が持つ時間軸誤差を時間
軸上の複数の時刻において測定する機能を実行するソフ
トウエアの一実施例を示すプログラムの流れ図である。
このプログラムはプログラムメモリ６Ａに格納される。
図５に基づきこの実施例を説明する。

【００４２】まず、オシロスコープ装置３００に正弦波
信号発生装置１００を接続する。ここでも、図３に示し
たように、単一周波数成分のみを有する正弦波を発生で
きる正弦波信号発生装置１００の出力をディバイダ２０
０で分岐し、一方はオシロスコープ装置３００のチャネ
ル入力端子へ、他方はオシロスコープ装置３００のトリ
ガ端子へ接続する。

【００４３】次に、オシロスコープ装置３００の時間軸
誤差測定を開始させるキー入力が行われる。キー入力
は、入出力回路８を介してマイクロプロセッサ７に取り
込まれ、以下の処理が実行される。

【００４４】まず、ステップＳ８においては、しきい値
電圧を正弦波信号の中心電圧に近い電圧に設定したあと
に、マイクロプロセッサ７が、オシロスコープ装置３０
０が備える時間軸上の範囲で、立ち上がり状態で正弦波
信号の電圧レベルがしきい値電圧に到達する全ての時
刻、あるいは立ち下がり状態で正弦波信号の電圧レベル
がしきい値電圧に到達する全ての時刻を設定する。さら
に、オシロスコープ装置３００に印加している正弦波信
号の周波数設定を変えて、この時刻測定を複数回繰り返
す。

【００４５】ステップＳ９においては、正弦波信号の複
数の周波数設定から得られたそれぞれの設定時刻系列に
対して実行され、それぞれの該測定時刻系列ｔ₀ ，ｔ
₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ
_n ）より、時刻ｔ_k （ｋ＝１，２，…，ｎ）における時
刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ_k を算出する。時間
軸誤差ｅ_k は、実施例１と同様にして、ｅ_k ＝ｔ_k −ｔ
₀ −ｋ×Ｔ（ｋ＝１，２，…，ｎ）を用いて、測定時刻
ｔ₀ ，ｔ_k と正弦波信号の設定周期Ｔとより求められ
る。

【００４６】ついで、ステップＳ１０では、正弦波信号
の周波数を変更するか否かを判断し、肯定のときはステ
ップＳ１１に進み、ここで正弦波信号の周波数を再設定
する。否定のとき、すなわち周波数を変更する必要のな
いときは、次のステップＳ１２に進む。

【００４７】ステップＳ１２においては、時刻ｔ_k にお
ける原点からの時間軸の絶対誤差をＥ_k とするとき、Ｅ
_k をすべてのｋ（ｋ＝０，１，…，ｎ）にわたり平均し
た値が、正弦波信号の全ての周波数設定において等しい
値Ｃになると仮定することにより、Ｅ_k を算出する。時
刻ｔ_k における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k は、時
刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ_k
に、時刻ｔ₀ における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ₀
を加えた大きさ、

【００４８】

【数２】E_k＝t_k−t₀−k ×t ＋E₀ （k ＝0,1,…,n） であるので、時間軸誤差の平均値がＣになると仮定する
と、

【００４９】

【数３】

【００５０】が成立する。この式より、Ｅ₀ は

【００５１】

【数４】

【００５２】となる。ただし、

【００５３】

【数５】

【００５４】である。時刻ｔ_k （ｋ＝０，１，…，ｎ）
における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k は、ｅ_k とＥ
₀ の和であるので、

【００５５】

【数６】

【００５６】により求められる。

【００５７】ステップＳ１３においては、マイクロプロ
セッサ７は、ステップＳ１２において算出された時間軸
誤差Ｅ_k を誤差メモリ６Ｃに保持させる。

【００５８】上記の操作を実行することにより、オシロ
スコープ装置３００に印加する正弦波信号の周波数設定
を変え、それぞれの周波数の全ての測定時刻ｔ₀ ，ｔ
₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n における時間軸の絶対誤差Ｅ₀ ，
Ｅ₁ ，…，Ｅ_n-1 ，Ｅ_n を求めることができる。その結
果、実施例１に比べ、時間軸誤差測定を行う時間軸上の
時刻数を増やすことができる。

【００５９】（実施例３）図６は、オシロスコープ装置
自身が持つ時間軸誤差を時間軸上の複数の時刻において
測定する機能を実行するソフトウエアの一実施例を示す
プログラムの流れ図である。このプログラムはプログラ
ムメモリ６Ａに格納される。図６に基づきこの実施例を
説明する。

【００６０】まず、オシロスコープ装置３００に正弦波
信号発生装置１００を接続する。図３に示したように、
単一周波数成分のみを有する正弦波を発生できる正弦波
信号発生装置１００の出力をディバイダ２００で分岐
し、一方はオシロスコープ装置３００のチャネル入力端
子へ、他方はオシロスコープ装置３００のトリガ端子へ
接続する。

【００６１】次に、オシロスコープ装置３００の時間軸
誤差測定を開始させるキー入力が行われる。キー入力
は、入出力回路８を介してマイクロプロセッサ７に取り
込まれ、以下の処理が実行される。

【００６２】ステップＳ１６，Ｓ１７およびＳ１８にお
いては、しきい値電圧を正弦波信号の中心電圧に近い電
圧に設定したあとに、マイクロプロセッサ７は、オシロ
スコープ装置３００が備える時間軸上の範囲で、正弦波
信号の電圧レベルがしきい値電圧に到達する全ての時刻
を測定する。このとき、正弦波信号の立ち上がり（また
は立ち下がり）状態で正弦波信号がしきい値電圧に到達
する時刻を測定する後、立ち上がり（または立ち下が
り）状態で正弦波信号がしきい値電圧に到達する時刻を
測定することにより、単一の周波数設定から２つの測定
時刻系列を得ることができる。

【００６３】あるいは、オシロスコープ装置３００が備
える時間軸上の範囲で、正弦波信号の電圧レベルがしき
い値電圧に到達する全ての時刻を測定することを、オシ
ロスコープ装置３００のトリガ電圧を変更して繰り返す
ことにより、単一の周波数設定から複数の測定時刻系列
を得ることができる。

【００６４】あるいは、オシロスコープ装置３００が備
える時間軸上の範囲で、正弦波信号の電圧レベルがしき
い値電圧に到達する全ての時刻を測定することを、しき
い値電圧を変更して繰り返すことにより、単一の周波数
設定から複数の測定時刻系列を得ることができる。

【００６５】あるいは、上記の３つの方法を組み合わせ
て実行することによっても、単一の周波数設定から複数
の該測定時刻系列を得ることができる。

【００６６】ステップＳ１９は、ステップＳ１６〜Ｓ１
８で得られたそれぞれの測定時刻系列に対して実行され
る。すなわち、ステップＳ１９において、測定時刻系列
を、ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜
ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）とするとき、時刻ｔ_k （ｋ＝１，２，
…，ｎ）における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ
_k を算出する。実施例１と同様にして、ｅ_k ＝ｔ_k −ｔ
₀ −ｋ×Ｔ（ｋ＝１，２，…，ｎ）より、測定時刻ｔ
₀ ，ｔ_k と正弦波信号の設定周期Ｔより時間軸誤差ｅ_k
を求める。

【００６７】ステップＳ２０においては、時刻ｔ_k にお
ける原点からの時間軸の絶対誤差をＥ_k とするとき、Ｅ
_k を全てのｋ（ｋ＝０，１，…，ｎ）にわたり平均した
値が、正弦波信号の全ての周波数設定において等しい値
Ｃになると仮定することにより、Ｅ_k を算出する。実施
例２と同様にして、時刻ｔ_k （ｋ＝０，１，…，ｎ）に
おける原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k は、

【００６８】

【数７】

【００６９】で求められる。

【００７０】ステップＳ２１においては、マイクロプロ
セッサ７は、ステップＳ２０において算出された時間軸
誤差Ｅ_k を誤差メモリ６Ｃに保持させる。

【００７１】上記の操作を実行することにより、オシロ
スコープ装置３００に印加する正弦波信号の周波数設定
を変えることなく、複数の測定時刻系列ｔ₀ ，ｔ₁ ，
…，ｔ_n-1 ，ｔ_n を得て、時刻ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ
_n-1 ，ｔ_n における時間軸の絶対誤差Ｅ₀ ，Ｅ₁ ，…，
Ｅ_n-1 ，Ｅ_n を求める機能が実現される。その結果、実
施例１に比べ、時間軸誤差測定を行う時間軸上の時刻数
を増やすことができる。

【００７２】（実施例４）図７は、本発明において、オ
シロスコープ装置自身が持つ時間軸誤差を校正する機能
を実行するソフトウエアの一実施例を示すプログラムの
流れ図である。このプログラムはプログラムメモリ６Ａ
に格納される。図７に基づきこの実施例について説明す
る。

【００７３】ステップＳ２２においては、チャネル入力
信号をサンプリング、Ａ／Ｄ変換して、その結果をデー
タメモリ６Ｂに書き込む。チャネル入力信号は、サンプ
リング時刻生成回路２で生成されるサンプリング時刻
に、サンプラー４によってサンプリングされ、Ａ／Ｄ変
換器５によりディジタル化され、マイクロプロセッサ７
によりデータメモリ６Ｂに書き込まれる。

【００７４】ステップＳ２３においては、サンプリング
時刻における時間軸誤差を補間する。誤差メモリとして
の不揮発性メモリに保持された時間軸誤差の測定値が、
時刻ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜
ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）において、それぞれ、Ｅ₀ ，Ｅ₁ ，…，
Ｅ_n-1 ，Ｅ_n であるとする。このとき、ｔ₀ ≦ｔ≦ｔ_n
であるサンプリング時刻ｔにおける時間軸誤差を補間に
より求める。例えば、一次補間を用いるときは、サンプ
リング時刻ｔにおける時間軸誤差Ｅ（ｔ）は、ｔ_k-1 ≦
ｔ≦ｔ_k となるｋに対して、

【００７５】

【数８】

【００７６】により算出される。

【００７７】ステップＳ２４においては、補間により算
出された時間軸誤差Ｅ（ｔ）をサンプリング時刻から減
した時刻の位置に、入力信号の電圧を表示する。サンプ
リング時刻ｔにおける入力信号の電圧レベルがＶ（ｔ）
であるとき、ディスプレイ１０上では時刻ｔ−Ｅ（ｔ）
における入力信号の電圧レベルがＶ（ｔ）であると表示
されるように、マイクロプロセッサ７はフレームメモリ
９にグラフィックデータを書き込む。

【００７８】上記の操作をグラフィック出力に必要な全
てのｔに対して実施することにより、時間軸誤差が校正
された測定結果をオシロスコープ装置３００のディスプ
レイ１０に表示することができ、このオシロスコープ装
置３００の時間軸誤差を校正することができる。

【００７９】（実施例５）図８は、本発明において、オ
シロスコープ装置自身が持つ時間軸誤差を校正する機能
を実行するソフトウエアの一実施例を示すプログラムの
流れ図である。このプログラムはプログラムメモリ６Ａ
に格納される。図８に基づきこの実施例について説明す
る。

【００８０】ステップＳ２５においては、ディジタルサ
ンプリングオシロスコープ装置３００の時間軸誤差を発
生させる要因毎に、時間軸誤差を表す関数形を求める。
たとえば、オシロスコープ装置３００の時間軸誤差を、
（Ａ）サンプリングタイミングを生成するためにオシロ
スコープ装置が内蔵する周波数標準のずれにより生じる
誤差、および（Ｂ）この周波数標準の周期未満のタイミ
ングを生成するアナログ遅延回路より生じる誤差に分類
できるとする。このとき、（Ａ）による時間軸誤差を、
この周波数標準の周期Ｔ毎に、一定量ずつステップ状に
増加する階段関数で表し、（Ｂ）による時間軸誤差を、
周期がＴである正弦波関数で表す。

【００８１】ステップＳ２６は、時間軸誤差の測定後に
実行され、ステップＳ２５で求めた関数形に重みをかけ
たものの全ての要因に対する和として時間軸誤差を表
し、当該重みを時間軸誤差の測定値より求め、時間軸誤
差を表す近似関数を導出する。具体例を、ステップＳ２
５で例示した関数により説明する。このとき、オシロス
コープ装置の時間軸誤差を表す近似関数Ｅ（ｔ）は、

【００８２】

【数９】 E(t)＝C₀＋C₁×[t/T] ×T ＋C₂′×sin (2π×t/T ＋θ） ＝C₀＋C₁×[t/T] ×T ＋C₂×sin (2π×t/T)＋C₃× cos(2π×t/T) （C₀, C₁, C₂′，C₂，C₃はそれぞれの誤差の重み、 θは(B) による時間軸誤差を表す正弦波関数の位相 [N] はＮを越えない最大の整数） となる。不揮発性メモリに保持された時間軸誤差の測定
値が、時刻ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁
＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）において、それぞれ、Ｅ₀，Ｅ
₁ ，…，Ｅ_n-1 ，Ｅ_n であるとする。このとき、時間軸
誤差の測定値Ｅ_K （ｋ＝０，１，…，ｎ）と近似関数よ
り求めた大きさＥ（ｔ_k ）との差の二乗、｛Ｅ（ｔ_k ）
−Ｅ_k ｝² の全てのｋに対する和を最小にするＣ₀ ，Ｃ
₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ は、回帰分析を用いて以下の式により求
めることができる。

【００８３】

【数１０】

【００８４】上記の式を解くことにより、それぞれの誤
差の重みが決定し、オシロスコープ装置の時間軸誤差を
表す近似関数Ｅ（ｔ）が導出される。導出された近似関
数は、不揮発性メモリに保持される。

【００８５】ステップＳ２７においては、チャネル入力
信号をサンプリング、Ａ／Ｄ変換して、その結果をデー
タメモリ６Ｂに書き込む。チャネル入力信号は、サンプ
リング時刻生成回路２で生成されるサンプリング時刻
に、サンプラー４によってサンプリングされ、Ａ／Ｄ変
換器５によりディジタル化され、マイクロプロセッサ７
によりデータメモリ６Ｂに書き込まれる。

【００８６】ステップＳ２８においては、サンプリング
時刻ｔにおける時間軸誤差を、ステップＳ２６で導出さ
れた近似関数より算出する。

【００８７】ステップＳ２９においては、補間により算
出された時間軸誤差Ｅ（ｔ）をサンプリング時刻から減
した時刻の位置に、入力信号の電圧を表示する。サンプ
リング時刻ｔにおける入力信号の電圧レベルがＶ（ｔ）
であるとき、ディスプレイ上では時刻ｔ−Ｅ（ｔ）にお
ける入力信号の電圧レベルがＶ（ｔ）であると表示され
るように、マイクロプロセッサ７はフレームメモリ９に
グラフィックデータを書き込む。

【００８８】上記の操作をグラフィック出力に必要な全
てのｔに対して実施することにより、時間軸誤差が校正
された測定結果をオシロスコープ装置３００のディスプ
レイ１０に表示することができる。

【００８９】（実施例６）次に、オシロスコープ装置に
印加する正弦波信号の周波数設定を変え、オシロスコー
プ装置自身が持つ時間軸誤差を時間軸上の複数の時刻に
おいて測定するようにした本発明の一実施例を説明す
る。

【００９０】ここで、実施例２において、オシロスコー
プ装置３００の時間軸上における時間軸誤差の測定範囲
Ｓは、オシロスコープ装置３００が内蔵しているサンプ
リング時刻を生成するための周波数標準３の周期Ｔ₀ を
ｐ倍（ｐは整数）した範囲とする。

【００９１】この実施例２において、オシロスコープ装
置３００に印加する正弦波信号の周波数は、整数ｐと互
いに素であり、複数のｍ個（ｍ＞１）の１より大きな互
いに異なる整数ｑ₁ ，ｑ₂ ，…，ｑ_m に対して、この整
数を時間軸誤差測定を行う範囲Ｓで割った値、ｑ₁ ／
Ｓ，ｑ₂ ／Ｓ，…，ｑ_m ／Ｓとする。

【００９２】実施例２においては、時刻ｔ_k における原
点からの時間軸の絶対誤差をＥ_K とするとき、Ｅ_k を測
定時刻系列の全てのｋ（ｋ＝０，１，…，ｎ）にわたり
平均した値が、正弦波信号の全ての周波数設定において
等しい値になると仮定している。ところが、アルナログ
遅延回路がもつ非線形誤差などから生じる周波数標準の
周期と同一の周期で繰り返される時間軸誤差が支配的
で、かつ正弦波信号の周波数設定が低いときは、この仮
定が成立しないことがある。例えば、正弦波信号の周波
数が周波数標準の周波数と同一のとき、その測定系列に
おいては、周波数標準の周期と同一の周期で繰り返され
る時間軸誤差が大きい（小さい）時刻のみを測定するこ
とがあるからである。

【００９３】しかしながら、上述の方法で時間軸誤差測
定範囲、および正弦波信号周波数を設定するとき、正弦
波信号周波数がｑ_k ／Ｓのときは、周波数標準の周期Ｔ
₀ をｑ_k 等分したｑ_k 個の全ての時刻に対して、周波数
標準の周期と同一の周期で繰り返される時間軸誤差を測
定することになる。その結果、実施例２における仮定が
成立する。

【００９４】（実施例７）オシロスコープ装置自身が持
つ時間軸誤差を時間軸上の複数の時刻において測定する
ようにした本発明の一実施例を図９に示す。

【００９５】実施例１，２，３および６において、正弦
波信号発生装置１００をオシロスコープ装置３００に接
続するとき、図９に示すように、正弦波信号発生装置１
００から発生される単一周波数成分のみを持つ正弦波信
号を、ディバイダ２００で分岐し、一方は時間軸誤差を
測定するオシロスコープ装置３００のトリガ端子へ印加
し、他方はキャパシタ４００を介したＡＣ結合で、オシ
ロスコープ装置３００のチャネル入力端子に印加する。

【００９６】実施例１，２，３および６において、オシ
ロスコープ装置３００が備える時間軸上の範囲で、正弦
波信号の電圧レベルがあるしきい値電圧に到達する時刻
を測定するとき、オシロスコープ装置３００のトリガ電
圧を０Ｖに設定し、しきい値電圧を０Ｖに設定する。

【００９７】正弦波信号の時間微分、すなわちスルーレ
ートは、正弦波信号の中心電圧レベルにおいてもっとも
小さくなる。よって、正弦波信号の電圧レベルが中心電
圧レベルとなる時刻を測定するとき、測定時刻における
正弦波信号の傾きが最大となるため、正弦波信号のノイ
ズやジッタにより生じるタイミング測定誤差が最小にな
る。正弦波信号をキャパシタ４００によりＡＣ結合でオ
シロスコープ装置３００に印加するときは、０Ｖが正弦
波信号の中心電圧レベルとなる。従って、正弦波信号の
しきい値電圧を０Ｖに設定したとき、正弦波信号のノイ
ズやジッタが時刻の測定に与える影響が最小になる。

【００９８】また、オシロスコープ装置３００の電圧
軸、トリガレベル設定には、ゲインやオフセットの誤差
が含まれる。しかし、これらの誤差は、オシロスコープ
装置のトリガ電圧を０Ｖに設定し、しきい値電圧を０Ｖ
に設定したときには、時刻の測定精度に影響を与えな
い。

【００９９】それらの結果、ＡＣ結合で正弦波信号をオ
シロスコープ装置に印加し、オシロスコープ装置のトリ
ガ電圧を０Ｖに設定し、正弦波信号のしきい値電圧を０
Ｖに設定したときには、実施例１，２，３および６にお
ける時刻の測定精度を向上させることができ、時間軸誤
差の測定精度を向上させることができる。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正弦波信号発生装置をオシロスコープ装置に接続し、時
間軸誤差測定を開始させるキー入力が行われたときに開
始され、オシロスコープ装置上で正弦波信号の周期を測
定し、周期の測定値と正弦波信号の周期との差より計算
することによりオシロスコープ装置の時間軸誤差を測定
し、そして、以上のようにして行った時間軸誤差測定の
測定結果を用いてオシロスコープ装置の時間軸誤差を校
正し、その校正された時間軸誤差を用いて入力電圧をデ
ィスプレイに表示することによって、時間軸誤差測定機
能および校正機能を持つディジタルサンプリングオシロ
スコープ装置を提供することができる。例えば、本発明
の時間軸誤差測定機能および校正機能を、帯域２０ＧＨ
ｚ、時間軸誤差１０ピコ秒のディジタルサンプリングオ
シロスコープ装置にもたせ、１０^-8の確度のシンセサイ
ザを用いて時間軸誤差の測定を行い、時間軸誤差の校正
を行ったとき、約２ピコ秒の時間軸精度を持つオシロス
コープ装置を実現することができる。

【０１０１】さらにまた、本発明による時間軸誤差の測
定方法および校正方法を既存のディジタルサンプリング
オシロスコープ装置と組合せ用いることでも上述したよ
うな効果を奏することができ、以て、時間軸精度の悪い
オシロスコープ装置を用いて測定精度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明オシロスコープ装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明オシロスコープ装置の時間軸誤差を測定
する機能を実行するソフトウェアの一実施例を示す流れ
図である。

【図３】本発明オシロスコープ装置に正弦波信号源を接
続する形態の一実施例を示す結線図である。

【図４】本発明において時間軸誤差の測定範囲にわたり
正弦波信号の周期を測定する一実施例の説明図である。

【図５】本発明オシロスコープ装置の複数周波数の正弦
波信号を用いてオシロスコープ装置の時間軸誤差を測定
する機能を実行するソフトウェアの一実施例を示す流れ
図である。

【図６】本発明オシロスコープ装置の時間軸誤差を測定
する機能を実行するソフトウェアの一実施例を示す流れ
図である。

【図７】本発明オシロスコープ装置の時間軸誤差を校正
する機能を実行するソフトウェアの一実施例を示す流れ
図である。

【図８】本発明オシロスコープ装置の時間軸誤差を校正
する機能を実行するソフトウェアの一実施例を示す流れ
図である。

【図９】本発明オシロスコープ装置に正弦波信号源を接
続する形態の他の実施例を示す結線図である。

【符号の説明】

１ トリガ回路 ２ サンプリング時刻生成回路 ３ 周波数標準 ４ サンプラー ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ メモリ ６Ａ プログラムメモリ ６Ｂ データメモリ ６Ｃ 誤差メモリ ７ マイクロプロセッサ ８ 入出力回路 ９ フレームメモリ １０ ディスプレイ装置 １１ Ｄ／Ａ変換器 １２ バス １００ 正弦波信号発生装置 ２００ ディバイダ ３００ オシロスコープ装置 ４００ キャパシタ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャネル入力を受けるチャネル入力端子
   と、 トリガ入力を受けるトリガ端子と、 単一周波数成分のみを有する正弦波信号を測定標準とし
   て前記チャネル入力端子および前記トリガ端子へ供給
   し、当該正弦波信号の電圧レベルが立ち上がりまたは立
   ち下がり状態で所定しきい値電圧に到達する時刻を、当
   該オシロスコープ装置の表示面上の時間軸上の所定範囲
   にわたり全て測定して測定時刻系列を得る手段と、 該測定時刻系列を、ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n （ｔ
   ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1＜ｔ_n ）とし、隣接するそれぞれ
   の測定時刻の差、Ｔ_k ＝ｔ_k −ｔ_k-1 （ｋ＝１，２，
   …，ｎ）を周期の測定値とするとき、周期の測定値Ｔ_k
   と前記正弦波信号の周期Ｔとの差を、時刻ｔ_k における
   時刻ｔ_k-1 からの相対的な時間軸誤差Δｅ_k として求め
   る手段と、 時刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ
   _k を、Δｅ₁ からΔｅ_k までの総和より求める手段とを
   具えて、時間軸誤差を測定するようにしたことを特徴と
   するディジタルサンプリングオシロスコープ装置。
2. 【請求項２】 チャネル入力を受けるチャネル入力端子
   と、 トリガ入力を受けるトリガ端子と、 単一周波数成分のみを有する正弦波信号を測定標準とし
   て前記チャネル入力端子および前記トリガ端子へ供給
   し、当該正弦波信号の電圧レベルが立ち上がりまたは立
   ち下がり状態で所定しきい値電圧に到達する時刻を、オ
   シロスコープ装置の表示面上の時間軸上の所定範囲にわ
   たり全て測定して測定時刻系列を得ることを、当該正弦
   波信号の周波数設定を変えて複数回繰り返し実行する手
   段と、 該測定時刻系列のひとつを、ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，
   ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）とし、隣接する
   それぞれの測定時刻の差、Ｔ_k ＝ｔ_k −ｔ_ｋ−１（ｋ＝
   １，２，…，ｎ）を周期の測定値とするとき、周期の測
   定値Ｔ_ｋ と前記正弦波信号の周期Ｔとの差を、時刻ｔ
   _k における時刻ｔ_k-1 からの相対的な時間軸誤差Δｅ_k
   として求める手段と、 時刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ
   _k を、Δｅ₁ からΔｅ_k までの総和より求めることを、
   全ての測定時刻系列に対して実行する手段と、 時刻ｔ_k における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k を全
   てのｋ（ｋ＝０，１，…，ｎ）にわたり平均した値が、
   それぞれの測定時刻系列に対して等しくなると仮定し
   て、時刻ｔ₀ における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ₀
   を全ての測定時刻系列に対して算出し、時刻ｔ_k におけ
   る原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k を、Ｅ₀ とｅ_k の総
   和より求めることを全ての測定時刻系列の全てのｋに対
   して実行する手段とを具えて、時間軸誤差を測定するよ
   うにしたことを特徴とするディジタルサンプリングオシ
   ロスコープ装置。
3. 【請求項３】 チャネル入力を受けるチャネル入力端子
   と、 トリガ入力を受けるトリガ端子と、 単一周波数成分のみを有する正弦波信号を測定標準とし
   て前記チャネル入力端子および前記トリガ端子へ供給
   し、当該正弦波信号の電圧レベルが立ち上がり状態で所
   定しきい値電圧に到達する時刻を、当該オシロスコープ
   装置が備える時間軸上の所定範囲にわたり全て測定し、
   さらに立ち下がり状態で所定しきい値に到達する時刻を
   前記所定範囲にわたり全て測定し、立ち上がり状態での
   測定時刻系列と立ち下がり状態での測定時刻系列の両者
   を得ること、および前記正弦波信号の電圧レベルが所定
   しきい値電圧に到達する時刻を、当該オシロスコープ装
   置の表示面上の時間軸上の所定範囲にわたり全て測定し
   て測定時刻系列を得ることを、前記しきい値電圧を変更
   して繰り返すことにより、複数の測定時刻系列を得るこ
   と、の少なくともひとつを実行することにより、正弦波
   信号の単一の周波数設定から、複数の測定時刻系列を得
   る手段と、 該複数の測定時刻系列のひとつを、ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ
   _n-1 ，ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）とし、隣
   接するそれぞれの測定時刻の差、Ｔ_k ＝ｔ_k −ｔ_k-1
   （ｋ＝１，２，…，ｎ）を周期の測定値とするとき、周
   期の当該測定値Ｔ _k と当該オシロスコープ装置に印加し
   た正弦波信号の周期Ｔとの差を、時刻ｔ_kにおける時刻
   ｔ_k-1 からの相対的な時間軸誤差Δｅ_k として求める手
   段と、 時刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ
   _k を、Δｅ₁ からΔｅ_k までの総和より求めることを、
   全ての測定時刻系列に対して実行する手段と、 時刻ｔ_k における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k を全
   てのｋ（ｋ＝０，１，…，ｎ）にわたり平均した値が、
   それぞれの測定時刻系列に対して等しくなると仮定し
   て、時刻ｔ₀ における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ₀
   を算出し、Ｅ₀ とｅ_k の和より、時刻ｔ_k における原点
   からの時間軸の絶対誤差Ｅ_k を、全てのｋに対して求め
   ることを、すべての測定時刻系列に対して実行する手段
   とを具えて、時間軸誤差を測定するようにしたことを特
   徴とするディジタルサンプリングオシロスコープ装置。
4. 【請求項４】 入力信号を所定のサンプリング時刻にサ
   ンプリングしてＡ／Ｄ変換する手段と、 そのＡ／Ｄ変換により得られたディジタル信号とサンプ
   リング時刻とをストアするデータメモリと、 グラフィックデータをストアするフレームメモリと、 表示に必要なディジタル信号データをデータメモリより
   取り出し、グラフィックデータに変換して、フレームメ
   モリに書き込む手段と、 フレームメモリに保持されたグラフィックデータをアナ
   ログ信号に変換する手段と、 そのアナログ信号を表示するディスプレイと、 請求項１ないし２ないし３のいずれかにおいて測定され
   た時間軸誤差をストアする誤差メモリと、 前記サンプリング時刻における時間軸誤差を、前記誤差
   メモリにストアされた時間軸誤差の測定結果によって補
   間する手段と、 当該補間でも止められた時間軸誤差をサンプリング時刻
   から減じた時刻を、時間軸誤差校正後のサンプリング時
   刻として、データメモリにストアする手段と、 を具えて、当該オシロスコープ装置自身が持つ時間軸誤
   差を校正するようにしたことを特徴とするディジタルサ
   ンプリングオシロスコープ装置。
5. 【請求項５】 入力信号を所定のサンプリング時刻にサ
   ンプリングしてＡ／Ｄ変換する手段と、 そのＡ／Ｄ変換により得られたディジタル信号とサンプ
   リング時刻とをストアするデータメモリと、 グラフィックデータをストアするフレームメモリと、 表示に必要なディジタル信号データをデータメモリより
   取り出し、グラフィックデータに変換して、フレームメ
   モリに書き込む手段と、 フレームメモリに保持されたグラフィックデータをアナ
   ログ信号に変換する手段と、 そのアナログ信号を表示するディスプレイと、 請求項１ないし２ないし３のいずれかにおいて測定され
   た時間軸誤差をストアする誤差メモリと、 当該オシロスコープ装置の時間軸誤差を発生させる要因
   毎に、各々の要因により生じる分の時間軸誤差の関数形
   をあらかじめ求めておき、当該オシロスコープ装置が持
   つ時間軸誤差の大きさを、全ての関数形にそれぞれ固有
   の重みをかけたものの和として表し、それぞれの重みを
   前記誤差メモリにストアされている時間軸誤差の測定結
   果より求めることにより、時間軸誤差を表す近似関数を
   導出する手段と、 それにより算出された近似関数を保持する近似関数メモ
   リと、 前記サンプリング時刻における時間軸誤差を前記近似関
   数メモリに保持された近似関数を用いて算出する手段
   と、 算出された時間軸誤差をサンプリング時刻から減して得
   た時刻を、時間軸誤差校正後のサンプリング時刻とし
   て、データメモリにストアする手段と、 を具え、オシロスコープ装置が持つ時間軸誤差を校正す
   るようにしたことを特徴とするディジタルサンプリング
   オシロスコープ装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載のディジタルサンプリング
   オシロスコープ装置において、 時間軸誤差測定を行う範囲（Ｓ）を、当該オシロスコー
   プ装置が内蔵するサンプリング時刻生成用の周波数標準
   の周期（Ｔ₀ ）をｐ倍（ｐは整数）した範囲（Ｔ₀ ×
   ｐ）に設定する手段と、 正弦波信号の周波数を、整数ｐと互いに素である、複数
   のｍ個（ｍ＞１）の１より大きな互いに異なる整数ｑ
   ₁ ，ｑ₂ ，…，ｑ_m より、ｑ₁ ／Ｓ，ｑ₂ ／Ｓ，…，ｑ
   _m ／Ｓに決定する手段とを具え、時間軸誤差を測定する
   ように構成したことを特徴とするディジタルサンプリン
   グオシロスコープ装置。
7. 【請求項７】 請求項１，２，３または６記載のディジ
   タルサンプリングオシロスコープ装置において、 前記測定標準としての正弦波信号をＡＣ結合で前記チャ
   ネル入力端子に供給し、 当該オシロスコープ装置のトリガレベル電圧を０Ｖに設
   定し、および前記正弦波信号の電圧レベルが０Ｖに到達
   する時刻を、当該オシロスコープ装置の表示面上の時間
   軸上の前記所定範囲にわたり測定するようにしたことを
   特徴とするディジタルサンプリングオシロスコープ装
   置。
8. 【請求項８】 オシロスコープ装置自身が持つ時間軸誤
   差を測定し、時間軸誤差の測定結果を用いて該オシロス
   コープ装置で測定された波形データを補正することによ
   り、オシロスコープ装置の時間軸誤差を校正する方法に
   おいて、 単一周波数成分のみを有する所定周波数の正弦波信号
   を、前記オシロスコープ装置に印加する第１のステップ
   と、 当該オシロスコープ装置の表示面上の時間軸上の範囲
   で、当該正弦波信号の電圧レベルがある設定電圧に到達
   する時刻を前記表示面上での時間位置を表すデータとし
   て測定する第２のステップと、 その測定時刻系列を、ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，ｔ_n
   （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）とし、隣接する測定
   時刻の差、Ｔ_k ＝ｔ_k −ｔ_k-1 （ｋ＝１，２，…，ｎ）
   を周期の測定値とするとき、該周期の測定値Ｔ_k と前記
   オシロスコープ装置に印加した正弦波信号の周期Ｔとの
   差を、時刻ｔ_k における時刻ｔ_k-1 からの相対的な時間
   軸誤差Δｅ_k として求める第３のステップと、 Δｅ₁ からΔｅ_k までの総和より、時刻ｔ_k における時
   刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤差ｅ_k を求める第４のス
   テップとを具え、前記オシロスコープ装置自身が持つ時
   間軸誤差を測定することを特徴とするオシロスコープ装
   置の時間軸誤差測定方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の時間軸誤差測定方法にお
   いて、 前記オシロスコープ装置に内蔵されて、サンプリングタ
   イミングを生成する周波数標準の周期Ｔ₀ をｐ（ｐは整
   数）倍した範囲を、時間軸誤差測定を行う範囲Ｓ（＝Ｔ
   ₀ ×ｐ）として、前記オシロスコープ装置の前記表示面
   上の時間軸上に設定する第５のステップと、 整数ｐと互いに素であり、ｍ（ｍ＞１）個の１より大き
   な互いに異なる整数ｑ₁ ，ｑ₂ ，…，ｑ_m により、正弦
   波信号の周波数を、ｑ₁ ／Ｓ，ｑ₂ ／Ｓ，…，ｑ_m ／Ｓ
   に決定する第６のステップと、 前記第６のステップで決定したｍ個の周波数の各々に対
   して、前記第５のステップで決定したオシロスコープ装
   置の時間軸上の範囲にわたり、請求項１記載の方法によ
   り、時刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの相対的な時間軸誤
   差ｅ_k を求める第７のステップと、 時刻ｔ_k における原点からの時間軸の絶対誤差Ｅ_K をす
   べてのｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）にわたり平均した値
   が、正弦波信号のすべての周波数設定において等しくな
   るとの仮定の下で、時刻ｔ₀ における時間軸の絶対誤差
   Ｅ₀ を算出する第８のステップと、 Ｅ₀ とｅ_k の和より、時刻ｔ_k における時間軸の絶対誤
   差Ｅ_K を、すべてのｋに対して求める第９のステップと
   を具え、前記オシロスコープ装置が持つ時間軸誤差を測
   定することを特徴とするオシロスコープ装置の時間軸誤
   差測定方法。
10. 【請求項１０】 請求項８または９記載の時間軸誤差測
    定方法において、 前記第２のステップにおいて正弦波信号の電圧レベルが
    ある設定電圧に到達する時刻を前記オシロスコープ装置
    の表示面上測定する際に、 前記正弦波信号の電圧レベルが前記設定電圧に立ち上が
    り時に到達する時刻と立ち下がり時に到達する時刻の両
    方を測定する方法、 前記オシロスコープ装置のトリガ電圧レベルを変更し
    て、測定を繰り返す方法、および前記正弦波信号の周期
    を測定するための設定電圧を変更して、測定を繰り返す
    方法、 の少なくともひとつを用いて、前記正弦波信号の単一の
    周波数から、複数の測定時刻ｔ₀ ，ｔ₁ ，…，ｔ_n-1 ，
    ｔ_n （ｔ₀ ＜ｔ₁ ＜…＜ｔ_n-1 ＜ｔ_n ）を得て、 前記第３および第４のステップにより、それぞれの測定
    時刻に対して、時刻ｔ_k における時刻ｔ₀ からの相対的
    な時間軸誤差ｅ_k を求める測定を行い、 前記第８および第９のステップにより、時刻ｔ_k におけ
    る時間軸の絶対誤差Ｅ_k を求めることにより、前記オシ
    ロスコープ装置が持つ時間軸誤差を測定することを特徴
    とするオシロスコープ装置の時間軸誤差測定方法。
11. 【請求項１１】 請求項８または９または１０記載の時
    間軸誤差測定方法において、 前記第１のステップにおいて、前記単一周波数成分のみ
    を有する正弦波信号を、ＡＣ結合で前記被校正オシロス
    コープ装置に供給し、 前記第２のステップにおいて、前記被校正オシロスコー
    プ装置の表示面上の時間軸上の範囲で、前記正弦波信号
    の電圧レベルが０Ｖに到達する時刻を当該オシロスコー
    プ装置の表示面上で読み取ることを特徴とするオシロス
    コープ装置の時間軸誤差測定方法。
12. 【請求項１２】 オシロスコープ装置自身が持つ時間軸
    誤差を測定する第１のステップと、 その時間軸誤差の測定結果を誤差メモリにストアする第
    ２のステップと、 前記オシロスコープ装置で測定された波形データ上の時
    刻に対して、該時刻における時間軸誤差の大きさを、時
    間軸誤差の測定結果から補間する第３のステップと、 当該補間で求められた時間軸誤差を該時刻から減じて校
    正された時刻を得ることを、前記波形データ上の全ての
    時刻にわたり実行する第４のステップと、 前記オシロスコープ装置のディスプレイにおいて前記校
    正された時刻の位置に前記波形データを表示する第５の
    ステップとを具えたことを特徴とするオシロスコープ装
    置の時間軸誤差校正方法。
13. 【請求項１３】 オシロスコープ装置自身が持つ時間軸
    誤差を測定する第１のステップと、 その時間軸誤差の測定結果を誤差メモリにストアする第
    ２のステップと、 前記時間軸誤差の測定結果から前記オシロスコープ装置
    の時間軸誤差を表す近似関数を算出する第３のステップ
    と、 前記オシロスコープ装置で測定された波形データ上の時
    刻に対して、該時刻における時間軸誤差の大きさを、前
    記近似関数より算出する第４のステップと、 その算出された時間軸誤差を該時刻から減じて校正され
    た時刻を得ることを、前記波形データ上の全ての時刻に
    わたり実行する第５のステップと、 前記オシロスコープ装置のディスプレイにおいて前記校
    正された時刻の位置に前記波形データを表示する第６の
    ステップとを具えたことを特徴とするオシロスコープ装
    置の時間軸誤差校正方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の時間軸誤差校正方法
    において、 前記オシロスコープ装置の時間軸誤差を発生させる要因
    毎に、該要因による時間軸誤差の大きさを表す関数を求
    める第７のステップと、 その求められた関数に重みをかけたものの全ての要因に
    対する総和として時間軸誤差を表し、それぞれの重み
    を、時間軸誤差の測定値より回帰分析を用いて求める第
    ８のステップとを具え、前記オシロスコープ装置の時間
    軸誤差を表す前記近似関数を算出することを特徴とする
    オシロスコープ装置の時間軸誤差校正方法。