電気光学サンプリングオシロスコープ

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【発明の名称】	電気光学サンプリングオシロスコープ
【発明者】	【氏名】竹内伸成【氏名】柳沢幸樹【氏名】菊池潤【氏名】伴城暢一【氏名】遠藤善雄【氏名】品川満【氏名】永妻忠夫【氏名】山田順三
【要約】	【課題】トリガ信号が不安定になっていることに起因する測定エラーを測定者に報知することができる電気光学サンプリングオシロスコープを得ること。【解決手段】本発明は、内部クロックＳckから同期信号Ｓsを生成する制御部１０と、トリガ信号Ｓtが上記同期信号Ｓsの１周期において”Ｈ”レベルとなっているビット数をカウントして、カウント結果をカウントデータＤとして出力するカウンタ１１と、同期信号Ｓsに同期してカウンタ１１から順次入力される第１周期から第ｎ周期（ｎ：自然数）までのカウントデータＤをカウントデータＤ1～Ｄnとして順次記憶するメモリ１２と、カウントデータＤ1～Ｄnに基づいて、ｎ個のカウント値のばらつきを表すヒストグラムに基づいてトリガ信号Ｓtが安定しているか否かを判断する演算部１３と、上記ヒストグラムおよび演算部１３の判断結果を表示する表示部１４とを具備している。

【特許請求の範囲】
【請求項１】トリガ信号に基づいて生成される光パルスを利用して、被測定信号の測定を行う電気光学サンプリングオシロスコープにおいて、一定周期毎に、前記トリガ信号における”１”ビットの数を順次カウントするカウント手段と、前記カウント手段における複数のカウント結果のばらつき具合を示すヒストグラムを求める演算手段と、前記演算手段により演算された前記ヒストグラムを表示する表示手段とを具備することを特徴とする電気光学サンプリングオシロスコープ。
【請求項２】トリガ信号に基づいて生成される光パルスを利用して、被測定信号の測定を行う電気光学サンプリングオシロスコープにおいて、一定周期毎に、前記トリガ信号における”１”ビットの数を順次カウントするカウント手段と、前記カウント手段における複数のカウント結果のばらつき具合に基づいて、前記トリガ信号が安定しているか否かを判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果を表示する表示手段とを具備することを特徴とする電気光学サンプリングオシロスコープ。
【請求項３】前記カウント手段の２つのカウント結果を比較する比較手段を具備し、前記表示手段は、前記比較手段の比較結果が一致であるとき、前記トリガ信号が安定している旨を表示する一方、前記比較手段の比較結果が不一致であるとき、前記トリガ信号が不安定である旨および測定エラーが発生している旨を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学サンプリングオシロスコープ。
【請求項４】前記カウント手段は、前記”１”ビットに代えて”０”ビットをカウントすることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の電気光学サンプリングオシロスコープ。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気光学サンプリングオシロスコープに関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、例えば、２．４Ｇｂｐｓという超高速なビットレートの信号を扱う被測定回路の信号測定には、被測定回路に擾乱を与えることなく測定可能な電気光学サンプリングオシロスコープが用いられている。ここで、上記電気光学サンプリングオシロスコープには、電気光学効果を利用して被測定信号を検出する電気光学プローブが用いられる。
【０００３】また、上述した電気光学サンプリングオシロスコープは、（１）信号を測定する際に、グランド線を必要としないため、測定が容易（２）電気光学プローブの先端にある金属ピンが回路系から各々絶縁されているので高入力インピーダンスを実現でき、その結果被測定点の状態をほとんど乱すことがない（３）光パルスを利用することからＧＨｚオーダーまでの広帯域測定が可能といった特徴があることから、高速化が進む通信情報システムの測定に特に用いられている。
【０００４】図４は、上述した測定原理を用いた従来の電気光学サンプリングオシロスコープの構成を示すブロック図である。この図に示す電気光学サンプリングオシロスコープは、本体１および電気光学プローブ２から構成されている。上記本体１は、トリガ回路３、タイミング発生回路４、光パルス発生回路５、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器６、処理回路７、設定部８から構成されている。
【０００５】トリガ回路３は、外部から入力されるトリガ信号に基づいて設定部８で設定された周波数のトリガ信号を生成する。タイミング発生回路４は、光パルスを発生するタイミングおよびＡ／Ｄ変換器６におけるＡ／Ｄ変換のタイミングをとるためのタイミング信号を発生する。このタイミング信号は、希望サンプルレート、トリガ回路３より入力されるトリガ信号、内部クロックからのクロック信号から生成される。ここで、上記サンプルレートとは、設定部８で設定された測定信号の時間方向の拡大率であるｘ軸スケールに基づいて処理回路７において決定されるレートをいう。
【０００６】光パルス発生回路５は、タイミング発生回路４により発生されたタイミング信号に基づいて、光パルスを発生し、これを電気光学プローブ２へ供給する。そして、偏光変化を受けた光パルスは、電気光学プローブ２内の偏光検出光学系（図示略）により検出され、この検出結果たる検出信号は、Ａ／Ｄ変換器６により増幅およびＡ／Ｄ変換された後、処理回路７へ入力される。そして、処理回路７は、被測定信号を表示する等の処理を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電気光学サンプリングオシロスコープにおいては、トリガ信号が不安定であったり、ランダムであったりすると、測定結果たる被測定信号の波形が乱れるという測定エラーが発生する。しかしながら、従来の電気光学サンプリングオシロスコープにおいては、測定者から見れば、トリガ信号が不安定、ランダムになっていることに起因している測定エラーが発生しているのか、または被測定信号自体が不安定であって正常に測定されているのかを区別することができないという欠点があった。本発明はこのような背景の下になされたもので、トリガ信号が不安定になっていることに起因する測定エラーを測定者に報知することができる電気光学サンプリングオシロスコープを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、トリガ信号に基づいて生成される光パルスを利用して、被測定信号の測定を行う電気光学サンプリングオシロスコープにおいて、一定周期毎に、前記トリガ信号における”１”ビットの数を順次カウントするカウント手段と、前記カウント手段における複数のカウント結果のばらつき具合を示すヒストグラムを求める演算手段と、前記演算手段により演算された前記ヒストグラムを表示する表示手段とを具備することを特徴とする。また、請求項２に記載の発明は、トリガ信号に基づいて生成される光パルスを利用して、被測定信号の測定を行う電気光学サンプリングオシロスコープにおいて、一定周期毎に、前記トリガ信号における”１”ビットの数を順次カウントするカウント手段と、前記カウント手段における複数のカウント結果のばらつき具合に基づいて、前記トリガ信号が安定しているか否かを判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果を表示する表示手段とを具備することを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電気光学サンプリングオシロスコープにおいて、前記カウント手段の２つのカウント結果を比較する比較手段を具備し、前記表示手段は、前記比較手段の比較結果が一致であるとき、前記トリガ信号が安定している旨を表示する一方、前記比較手段の比較結果が不一致であるとき、前記トリガ信号が不安定である旨および測定エラーが発生している旨を表示することを特徴とする。また、請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれかに記載の電気光学サンプリングオシロスコープにおいて、前記カウント手段は、前記”１”ビットに代えて”０”ビットをカウントすることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による電気光学サンプリングオシロスコープの要部の構成を示すブロック図である。この図において、１０は、前述した内部クロックＳckから図２（ａ）に示す同期信号Ｓsを生成する制御部である。この同期信号Ｓsの周期は、８ビット分のディジタル信号の周期に相当する。なお、同期信号Ｓsの周期は、８ビットに限定されることなく、１６、３２ビット等いかなるビット数であってもよい。
【００１０】１１は、前述したトリガ信号Ｓt（図２（ｂ）参照）が、上記同期信号Ｓsの１周期において”Ｈ”レベルとなっているビット数をカウントするカウンタであり、カウント結果をカウントデータＤとして出力する。１２は、同期信号Ｓsに同期してカウンタ１１から順次入力される１周期分のカウントデータＤを記憶するメモリであり、第１周期から第ｎ周期（ｎ：自然数）までのｎ個のカウントデータＤをカウントデータＤ1～Ｄnとして記憶する。
【００１１】１３は、メモリ１２に記憶されているカウントデータＤ1～Ｄnに基づいて、図３（ａ）および（ｂ）に示すようなヒストグラムを求めた後、このヒストグラムのデータ（以下、演算結果データＤsと称する）を出力する。ここで、図３（ａ）に示すヒストグラムは、ｎ個のカウントデータＤ1～Ｄnから得られるｎ個のカウント値のばらつきを示すものであり、同図においては、横軸がカウント値、縦軸が当該カウント値の発生頻度である。１４は、演算部１３における演算結果（ヒストグラム：図３（ａ）参照）等を表示する表示部であり、例えば、ランプ、発光ダイオード、液晶ディスプレイ等である。
【００１２】次に、上述した一実施形態による電気光学サンプリングオシロスコープの動作について説明する。図２（ａ）に示す時刻ｔ1において、内部クロックＳckが制御部１０に入力されると、制御部１０は、内部クロックＳckから図２（ａ）に示す同期信号Ｓsを生成して、これをカウンタ１１、メモリ１２、演算部１３へ各々出力する。
【００１３】これにより、カウンタ１１は、図２（ｂ）に示すトリガ信号Ｓtが”Ｈ”レベルとなっているビット数のカウントを開始する。ここで、上記トリガ信号Ｓtは、長時間に亙って安定しているものとする。そして、今、図２（ａ）に示す時刻ｔ2になると、カウンタ１１は、時刻ｔ1から時刻ｔ2までの期間Ｔ1における、トリガ信号Ｓtが”Ｈ”となっているビット数のカウント結果をカウントデータＤとして出力する。図２（ｂ）に示す例では、期間Ｔ1におけるトリガ信号Ｓtのビットが”１１００００００”であるため、カウントデータＤは、「２」である。この「２」のカウントデータＤは、メモリ１２にカウントデータＤ1として記憶される。
【００１４】また、時刻ｔ2において、カウンタ１１は、図２（ｂ）に示すトリガ信号Ｓtが”Ｈ”レベルとなっているビット数のカウントを再び開始する。そして、今、図２（ａ）に示す時刻ｔ3になると、カウンタ１１は、時刻ｔ2から時刻ｔ3までの期間Ｔ2において、トリガ信号Ｓtが”Ｈ”となっているビット数のカウント結果をカウントデータＤとして出力する。
【００１５】図２（ｂ）に示す例では、期間Ｔ2におけるトリガ信号Ｓtのビットが、期間Ｔ1と同一の”１１００００００”であるため、カウントデータＤは、「２」である。この「２」のカウントデータＤは、メモリ１２にカウントデータＤ2として記憶される。以下、同様の動作により図２（ａ）に示す期間Ｔ3～ＴnのカウントデータＤ3（＝「４」）～カウントデータＤn（＝「２」）が、同期信号Ｓsに同期して、メモリ１２に順次記憶される。今の場合、上述したカウントデータＤ1～Ｄnにおいては、「２」の発生頻度が最も多く、かつ「２」以外のカウント値の発生頻度が「２」に比して非常に少ないものとする。
【００１６】そして、図２（ａ）に示す時刻ｔn+1において、演算部１３は、メモリ１２に記憶されているカウントデータＤ1～Ｄnを読みだした後、該カウントデータＤ1～Ｄnから得られるｎ個のカウント値の発生頻度を図３（ａ）に示すヒストグラムとして演算する。ここで、図３（ａ）においては、「２」のカウント値の発生頻度が、他のカウント値に比して非常に多いことがわかる。
【００１７】次に、演算部１３は、図３（ａ）に示すヒストグラムにおいて、発生頻度が最も最も高いカウント値（以下、最頻カウント値と称する）を認識する。図３（ａ）に示す例では、上記最頻カウント値は、「２」である。次に、演算部１３は、最頻カウント値（「２」）の発生頻度の例えば５０％の値を示す５０％ライン（図３（ａ）参照）を認識した後、ヒストグラムにおいて最頻カウント値を中心値とする所定の範囲Ｈ以外の範囲に上記５０％ライン以上の発生頻度のカウント値が存在するか否かを判断する。図３（ａ）に示す例では、範囲Ｈ以外に、５０％ライン以上の発生頻度のカウント値が存在しないため、演算部１３は、トリガ信号Ｓtが安定していると判断する。
【００１８】次に、演算部１３は、図３（ａ）に示すヒストグラムに対応する演算結果データＤsおよび上記判断結果のデータを表示部１４へ出力する。これにより、表示部１４には、図３（ａ）に示すヒストグラムが表示される。また、表示部１４には、トリガ信号Ｓtが安定している旨が表示されるか、またまいずれも表示されない。そして、測定者は、図３（ａ）に示すヒストグラムにおいて、特定のカウント値（「２」）の発生頻度が、他のカウント値の発生頻度に比して非常に多いことから、トリガ信号Ｓtが安定していることを認識する。これと同時に測定者は、表示部１４の表示を見てトリガ信号Ｓtが安定していることを認識する。
【００１９】一方、トリガ信号Ｓtが不安定である場合、演算部１３により、例えば、図３（ｂ）に示すようなカウント値のばらつきが非常に大きいヒストグラムが求められる。これにより、演算部１３は、図３（ｂ）に示す「５」を上述した最頻カウント値として認識した後、該最頻カウント値（「５」）の発生頻度の例えば５０％の値を示す５０％ラインを認識する。次いで、演算部１３は、ヒストグラムにおいて最頻カウント値「５」を中心値とする範囲Ｈ以外の範囲に上記５０％ライン以上の発生頻度のカウント値が存在するか否かを判断する。図３（ｂ）に示す例では、範囲Ｈ以外に、５０％ライン以上の発生頻度のカウント値が多数存在しているため、演算部１３は、トリガ信号Ｓtが不安定であると判断する。
【００２０】これにより、上述した動作と同様にして、表示部１４には、図３（ｂ）に示すようにカウント値のばらつきが大きいヒストグラムが表示されるとともに、トリガ信号Ｓtが不安定である旨が表示される。この結果、測定者は、図３（ｂ）に示すヒストグラムにおいて、カウント値が非常にばらついていること、および不安定である旨の表示から、トリガ信号Ｓtが不安定であることを認識する。
【００２１】以上説明したように本発明の一実施形態による電気光学サンプリングオシロスコープによれば、トリガ信号Ｓtが安定度が表示部１４に表示されるように構成されているので、トリガ信号の不安定になっていることに起因する測定エラーを測定者に報知することができる。
【００２２】以上、本発明の一実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述した一実施形態による電気光学サンプリングオシロスコープにおいては、メモリ１２に記憶されている、隣接するカウントデータＤnの値とカウントデータＤn+1の値とを、同期信号Ｓsに同期させて比較することにより、トリガ信号Ｓtの安定度を判定するようにしてもよい。この場合、演算部１３は、図２（ａ）に示す時刻ｔ3においてメモリ１２に記憶されている、カウントデータＤ1（「２」）とカウントデータＤ2（「２」）とを比較する。今の場合、両者が一致しているため、演算部１３は、一致していることを示す演算結果データＤsを出力する。この結果、表示部１４には、トリガ信号Ｓtが安定している旨が表示される。
【００２３】そして、図２（ａ）に示す時刻ｔ4において演算部１３は、メモリ１２に記憶されている、カウントデータＤ2（「２」）とカウントデータＤ3とを比較する。今の場合、両者が一致していないため、演算部１３は、不一致であることを示す演算結果データＤsを出力する。この結果、表示部１４には、トリガ信号Ｓtが不安定である旨が表示される。
【００２４】また、上述した一実施形態による電気光学サンプリングオシロスコープにおいては、トリガ信号Ｓtにおける”１”ビットの数をカウントする例について説明したが、これに限定されることなく、上記”１”ビットに代えて”０”ビットをカウントするようにしてもよい。さらに、上述した電気光学サンプリングオシロスコープにおいては、カウント値に関するヒストグラムを求める例について説明したが、これに限定されることなく、上記カウント値を周波数に変換したものに関するヒストグラムを求めるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、トリガ信号が不安定になっていることに起因する測定エラーを測定者に報知することができるという効果が得られる。

【出願人】	【識別番号】０００１１７７４４【氏名又は名称】安藤電気株式会社【識別番号】０００００４２２６【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１２月１５日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】志賀正武（外１名）
【公開番号】	特開平１１－１７４０９０
【公開日】	平成１１年（１９９９）７月２日
【出願番号】	特願平９－３４５５７２