JP3666864B2 - 波形観測装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気や光の信号の波形を観測するための波形観測装置のうち、高速な繰り返し周期の波形を有する信号に対して、その繰り返し周期の整数倍に対して僅かに差のある周期のサンプリング信号でサンプリングして被測定信号の波形データを求めて表示する波形観測装置において、広い範囲のパラメータに対して、被測定信号の波形の同一位相位置からの波形データのサンプリングを可能にするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば１０ＧＨｚ以上の繰り返し周期で高速変調されている電気や光の信号の波形を観測するために、図１４に示すサンプリング方式の波形観測装置１０が用いられている。
【０００３】
この波形観測装置１０は、観測対象の被測定信号Ｘの波形の繰り返し周期ＴｘのＮ倍（Ｎは１以上の整数で例えば１００、１０００等）より所定値（観測分解能）ΔＴだけ長い周期Ｔｓ（＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ）のサンプリング信号Ｓを発生する信号発生器１１と、被測定信号Ｘをサンプリング信号Ｓでサンプリングし、そのサンプリング結果をディジタル値に変換し、これを波形データとして記憶するデータ取得部１２と、表示器１３と、データ取得部１２で取得された波形データに基づいて被測定信号Ｘの波形を表示器１３に表示させる表示制御手段１４とによって構成されている。
【０００４】
このようなサンプリング方式の波形観測装置１０では、図１５の（ａ）に示すように、被測定信号Ｘの波形Ｎ周期毎に、サンプリング信号Ｓによるサンプリングタイミング（サンプリング信号Ｓの立ち上がりあるいは立ち下がりのレベル変移タイミング）が図１５の（ｂ）のように、ΔＴ時間ずつシフトしていくため、周期Ｔｘに比べて格段に低速なサンプリング信号を用いながら、被測定信号Ｘを等価的にΔＴの間隔でサンプリングしていることになり、例えばＴｘ／ΔＴ回のサンプリングで被測定信号Ｘの波形１周期分の振幅情報を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、波形観測装置に要求される観測モードには、書換えモード、平均化モード、重ね書きモード等がある。
【０００６】
書換えモードは、あるデータ取得期間に入力された被測定信号Ｘをサンプリングしてその波形を表示し、次のデータ取得期間内に入力された被測定信号Ｘの波形で、前の期間の波形を書き換えながら表示するという動作を繰り返すモードであり、被測定信号の波形の変化をリアルタイムに観測をすることができる。
【０００７】
また、平均化モードは、複数のデータ取得期間分の波形データの平均化処理を行い、その平均化された波形を表示するモードであり、ノイズ成分を除去した波形観測が可能となる。
【０００８】
また、重ね書きモードは、複数のデータ取得期間分の波形データを記憶しておき、これを同一画面上に重ね合わせて表示するモードであり、繰り返し波形の位相や振幅の変動幅を観測することができる。
【０００９】
上記のように被測定信号に対して複数のデータ取得期間の波形データを取得する観測モードの場合、各期間のサンプリングが被測定信号Ｘの繰り返し波形の同一位相位置から開始されないと、書換えモードでは表示器１３に表示される波形が時間軸方向に毎回ずれたり、平均化モードでは平均化処理が正しく行なえず波形を正しく再現できなくなり、また、書換えモードでは波形の位相や振幅の変動の大きさを正しく把握できなくなる。
【００１０】
このため、上記した各観測モードの場合には、各データ取得期間のデータ取得の開始タイミングが、被測定信号Ｘの繰り返し波形の同一位相位置となるようにサンプリング信号Ｓの周期Ｔｓを設定する必要がある。
【００１１】
例えばＴｘ／ΔＴが整数Ｋであれば、サンプリング信号Ｓの周期Ｔｓは、

と表すことができる。
【００１２】
したがってＫ＋１回目のサンプリングタイミングは、１回目のサンプリングタイミングから、

が経過したタイミングとなる。
【００１３】
上記（Ｋ・Ｎ＋１）は整数だから、被測定信号Ｘの１周期分の波形のうち、Ｋ＋１回目にサンプリングされる位置は、１回目にサンプリングされた位置と一致しており、同様に、２Ｋ＋１回目、３Ｋ＋１回目、…にサンプリングされる位置も１回目にサンプリングされた位置と一致する。
【００１４】
したがって、Ｔｘ／ΔＴが整数Ｋであれば、前記したような観測モードの場合、最初の期間のサンプリング開始タイミングから（Ｍ・Ｋ＋１）Ｔｓ（Ｍは複数）が経過したタイミングに次の期間のサンプリングを開始すればよい。
【００１５】
このタイミングの検出は、サンプリング信号を計数し、その計数値がＭ・Ｋ＋１になったときを各期間のサンプリング開始タイミングとすればよい。なお、各期間内のサンプリング回数Ｋｓは任意であるが、その上限はデータ取得部１２のメモリ容量で決まる。
【００１６】
ところが、Ｔｘ／ΔＴが整数でない場合、即ち、Ｔｘ／ΔＴ＝Ｋ＋α（０＜α＜１）の場合、Ｔｘ＝ΔＴ（Ｋ＋α）であるから、サンプリング信号Ｓの周期Ｔｓは、

と表すことができる。
【００１７】
したがってＫ＋１回目のサンプリングタイミングは、１回目のサンプリングタイミングから、

が経過したタイミングとなる。
【００１８】
ここで、Ｋ／（Ｋ＋α）は０より大きく１より小さいから、
Ｋ・Ｎ・Ｔｘ＜Ｋ・Ｔｓ＜（Ｋ・Ｎ＋１）Ｔｘ
と表すことができる。
【００１９】
つまり、Ｋ＋１回目のサンプリングタイミングは、１回目のサンプリングタイミングを基準にすると時間Ｋ・Ｎ・Ｔｘから時間Ｋ（Ｋ・Ｎ＋１）Ｔｘの間になってしまい、被測定信号Ｘの１周期分の波形のうち、Ｋ＋１回目にサンプリングされる位置は１回目にサンプリングされた位置と一致しない。
【００２０】
したがって、例えば、１回目からＫ回目目までサンプリングされる期間を最初のデータ取得期間とし、Ｋ＋１回目から２Ｋ回目までサンプリングされる期間を次のデータ取得期間とすると、前記したように表示波形がずれたり波形再現性が悪化し、後続のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングのずれは増大し、表示波形のずれや波形再現性の悪化がより顕著になってしまう。
【００２１】
なお、αが２つの整数Ａ、Ｂ（Ａ＞Ｂ）に対して
α＝Ａ／Ｂ
で表せる数（有理数）であれば、被測定信号Ｘの繰り返し波形に対して、Ｂ・Ｋ＋１回目にサンプリングされる位置は１回目にサンプリングされた位置と一致するが、実際の装置には設定できる数値の桁に制限があり、整数Ｂが大きい場合には、桁制限による誤差が累積されて、サンプリングの開始タイミングがずれてしまい、サンプリングの回数が多ければ、そのずれが増大して、表示波形がずれたり、波形再現性が悪化してしまう。
【００２２】
この問題は、被測定信号Ｘの波形の繰り返し周期Ｔｘや観測分解能ΔＴが固定であれば、これに合わせてサンプリング信号の周波数ｆｓを微調整することで対処できるが、近年では被測定信号Ｘの繰り返し周期Ｔｘや観測分解能ΔＴを所定範囲内で任意に可変して観測できるものが要求されており、このような要求に対して、上記したサンプリング周波数の微調整では対処できない。
【００２３】
本発明は、この問題を解決して、被測定信号の波形の繰り返し周期と観測分解能の可変に対応でき、また、その可変に対して表示波形のずれや波形再現性の悪化がおこらないようにした波形観測装置を提供することを目的している。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の波形観測装置は、
観測対象の被測定信号の波形の繰り返し周期に関する情報と観測分解能とを入力するためのパラメータ入力手段（２６）と、
設定された情報に対応する周期のサンプリング信号を出力する信号発生器（２５）と、
前記被測定信号の波形の繰り返し周期の整数倍に対して前記観測分解能分の差をもつ周期を算出し、該算出した周期に対応する情報を前記信号発生器に設定する周期設定手段（３３ａ）と、
前記信号発生器から出力されたサンプリング信号によって被測定信号をサンプリングし、被測定信号の波形データを取得するデータ取得部（２１）と、
前記信号発生器から出力されるサンプリング信号を計数する計数手段（３１）と、
前記周期設定手段によって算出された周期でサンプリングを所定回連続して行なう期間を１つのデータ取得期間とし、被測定信号に対して前記データ取得期間による波形データの取得を複数回行なうモードが指定されたとき、前記１つのデータ取得期間より長く且つ前記周期算出手段によって算出された周期と前記繰り返し周期の公倍数となる値を各データ取得期間の間隔値として求め、前記計数手段の出力を監視して、前記信号発生器からサンプリング信号が前記間隔値分出力される毎に、前記１つのデータ取得期間のデータ取得が開始されるように前記データ取得部を制御するデータ取得制御手段（３０、３３ｂ、３３ｃ）と、
前記各データ取得期間に前記データ取得部によって取得された波形データに基づいて、被測定信号の波形を表示する波形表示手段（２２、２３）とを備えている。
【００２５】
また、本発明の請求項２の波形観測装置は、請求項１の波形観測装置において、
前記周期設定手段によって算出された周期に対する前記信号発生器から実際に出力されるサンプリング信号の周期の誤差を累積した値が前記観測分解能に等しくなるか越えるときの累積数を算出する累積数算出手段（３３ｄ）と、
前記計数手段の出力を監視し、前記信号発生器からサンプリング信号が前記累積数分出力される毎に、被測定信号に対する前記データ取得部のデータ取得タイミングを補正するタイミング補正手段（３３ｅ、３２）とを備えたことを特徴としている。
【００２６】
また、本発明の請求項３の波形観測装置は、請求項１または請求項２の波形観測装置において、
前記計数手段は、
前記サンプリング信号が入力される毎に出力値を歩進させるカウンタ（３１）と、
前記カウンタを所定タイミング毎にリセットするリセット手段（３３ｆ）と、前記カウンタの出力値を第１入力値として受け、該第１入力値と第２入力値とを加算する加算手段（３３ｇ）と、
前記カウンタが前記リセット手段によってリセットされる毎に、前記加算手段の出力値を一時記憶し、該記憶した値を前記第２入力値として前記加算手段に入力するラッチ手段（３３ｈ）とによって構成されている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を適用した波形観測装置２０の構成を示している。
【００２８】
この波形観測装置２０は、測定対象機器１に基準信号Ｒを与えるとともに測定対象機器１から出射される被測定信号Ｘを受けて、その波形を表示するためのものである。
【００２９】
なお、ここで測定対象機器１は、入力される基準信号Ｒの周期Ｔｒの１／ｍに等しい周期Ｔｘで繰り返し変調された被測定信号Ｘを出力するものとし、また、被測定信号Ｘは電気信号の場合と光信号の場合とがあるが、ここでは発明を理解しやすいように先に電気信号の場合を説明し、光信号の場合については後述する。
【００３０】
波形観測装置２０は、入力端子２０ａから入力される被測定信号Ｘをデータ取得部２１で受ける。
【００３１】
データ取得部２１は、後述する信号発生器２５から出力されたサンプリング信号Ｓによって被測定信号Ｘをサンプリングし、被測定信号Ｘの波形データを取得する。
【００３２】
このデータ取得部２１は、図２に示しているように、サンプリング部２１ａ、データ書込手段２１ｂ、メモリ２１ｃによって構成されている。
【００３３】
サンプリング部２１ａは、Ａ／Ｄ変換器を含み、後述する第１のゲート回路３０から出力される周波数ｆｓ（周期Ｔｓ）のサンプリング信号Ｓによってサンプリングして、そのサンプリング値をディジタル値に変換してデータ書込手段２１ｂに出力する。
【００３４】
なお、このサンプリング部２１ａのサンプリングタイミングは、サンプリング信号Ｓの立ち上がりあるいは立ち下がりのレベル変移タイミングとする。
【００３５】
データ書込手段２１ｂは、サンプリング部２１ａでサンプリングされた値を波形データとしてメモリ２１ｃに所定のアドレス順に書き込む。
【００３６】
表示制御部２２は、データ取得部２１によって取得された一連の波形データＤｓを読み出し、表示器２３に時間軸、強度軸からなる直交座標を表示するとともに、その直交座標上に読み出した一連の波形データＤｓに強度が対応する波形を表示する。
【００３７】
この表示制御部２２は、図示しない操作部等によって指定された観測モードに応じて波形の表示制御を行なう。
【００３８】
即ち、書換えモードが指定された場合には、あるデータ取得期間に取得された一連の波形データＤｓに対応する波形を表示器２３に表示させ、次のデータ取得期間に取得された一連の波形データＤｓ′に対応する波形をその前に表示されていた波形の代わりに表示器２３に表示させるという動作を順次繰り返す。
【００３９】
また、平均化モードが指定された場合には、あるデータ取得期間に取得された一連の波形データＤｓを内部メモリの所定領域にアドレス順に記憶し、次のデータ取得期間に取得された一連の波形データＤｓ′と、内部メモリに記憶されている一連の波形データＤｓ′との平均演算（単純加算による平均化でもよい）をアドレス単位で行い、その平均演算で得られた一連の平均波形データＤａを内部メモリの所定領域に上書きするという動作を、所定数のデータ取得期間について行い、内部メモリに最終的に記憶された一連の平均波形データＤａに対応する波形を表示器２３に表示させる。
【００４０】
また、重ね書きモードが指定された場合には、あるデータ取得期間に取得された一連の波形データＤｓに対応する波形を表示器２３に表示させ、次のデータ取得期間に取得された一連の波形データＤｓ′に対応する波形を前の波形とともに表示器２３に表示させるという動作を、所定数のデータ取得期間について行い、複数のデータ取得期間に取得された波形を同時に観測できるようにする。
【００４１】
信号発生器２５は、後述する制御部３３の周期設定手段３３ａによって設定された情報に対応する周期のサンプリング信号Ｓと基準信号Ｒを生成し、そのサンプリング信号Ｓを後述する第１のゲート回路３０および第２のゲート回路３２を介してデータ取得部２１に出力し、基準信号Ｒを出力端子２０ｂを介して測定対象機器１に出力する。
【００４２】
パラメータ入力手段２６は、図示しない操作部等によってサンプリングに必要なパラメータを入力させるためのものであり、被測定信号Ｘの波形の繰り返し周期に関する情報（周波数ｆｘまたは周期Ｔｘ）、観測分解能ΔＴ、データ取得期間内のサンプリング回数Ｐ、データ取得期間の数Ｑ等を入力させる。なお、ここでは、被測定信号Ｘの波形の繰り返し周期に関する入力パラメータが繰り返し周波数ｆｘの場合を説明するが周波数の代わりに繰り返し周期Ｔｘを入力してもよい。
【００４３】
第１のゲート回路３０は、後述する制御部３３の開始タイミング算出手段３３ｂ、第１のゲート制御手段３３ｃとともにこの実施形態のデータ取得制御手段を構成するものであり、第１のゲート制御手段３３ｃの制御によってデータ取得部２１に対するサンプリング信号Ｓの入力を規制する。
【００４４】
カウンタ３１は、この実施形態の計数手段を構成するものであり、信号発生器２５によるサンプリング信号Ｓを計数し、その計数値Ｃｓを制御部３３に出力する。
【００４５】
第２のゲート回路３２は、後述する制御部３３の第２のゲート制御手段３３ｅとともにこの実施形態のタイミング補正手段を構成するものであり、信号発生器２５から第１のゲート回路３０およびカウンタ３１へのサンプリング信号Ｓの出力を規制して、サンプリング周期の累積誤差によるサンプリングタイミングのずれを補正する。
【００４６】
制御部３３は、マイクロコンピュータによって構成されており、機能的に示すと、図３に示しているように、周期設定手段３３ａ、開始タイミング算出手段３３ｂ、第１のゲート制御手段３３ｃ、累積数算出手段３３ｄ、第２のゲート制御手段３３ｅとを有している。
【００４７】
周期設定手段３３ａは、パラメータ入力手段２６から入力されたパラメータに基づいて、被測定信号Ｘの波形の繰り返し周期Ｔｘの整数倍に対して観測分解能ΔＴ分の差のあるサンプリング周期Ｔｓを求め、そのサンプリング周期Ｔｓに対応する情報を信号発生器２５に設定する。また、パラメータ入力手段２６から入力されたパラメータに基づいて、基準信号Ｒの周波数ｆｒを求め、それに対応する情報を信号発生器２５に設定する。
【００４８】
ここで、基準信号Ｒの周波数ｆｒは、周波数ｆｘの１／ｍを算出することで得られる。
【００４９】
また、サンプリング周期Ｔｓについては以下の演算によって求める。なお、ここでは、サンプリング周期Ｔｓの代わりにサンプリング周波数ｆｓを用いて説明する。
【００５０】
前記したように、被測定信号Ｘの波形がＮ回繰り返されたときに、サンプリングタイミングがΔＴだけずれるようにするためには、
１／ｆｓ−Ｎ／ｆｘ＝ΔＴ
が成立することが必要であり、この式からサンプリング周波数ｆｓを求めると次のようになる。
【００５１】
ｆｓ＝ｆｘ／（Ｎ＋ｆｘ・ΔＴ）
上記式でＮが決まれば、サンプリング周波数ｆｓを得ることができる。
【００５２】
このＮの値は、信号発生器２５のサンプリング信号Ｓの周波数可変範囲によって制限される。
【００５３】
数値例を示すと、ｆｘ＝１０ＧＨｚ、ΔＴ＝０．１ｐｓ、信号発生器２５が出力できるサンプリング信号Ｓの周波数範囲の上限をｆｓｂ＝１０ＭＨｚ＋１０ｋＨｚ、下限をｆｓｂ＝１０ＭＨｚ−１０ｋＨｚとする。
【００５４】
この範囲内で、
１／ｆｘ−Ｎ／ｆｓ＝ΔＴ
を満たすＮを求めると、
ｆｘ（１／ｆｓａ−ΔＴ）≦Ｎ≦ｆｘ（１／ｆｓｂ−ΔＴ）
９９８．９９……≦Ｎ≦１００１．００……
となり、Ｎとして、９９９、１０００、１００１のいずれかの値を用いることができる。
【００５５】
ここで、例えばＮ＝１０００とすると、

となり、この周波数ｆｓのサンプリング信号Ｓでサンプリングを行なえば、１０００（＝Ｎ）回の繰り返し周期毎に、０．１ｐｓ（＝ΔＴ）ずつ遅れてサンプリングを行なうことができる。
【００５６】
なお、このサンプリング周波数ｆｓは、信号発生器２５の内部で例えば１０ＧＨｚの信号を発生させ、これを分周器で１／１０００００１に分周し、その分周出力を逓倍器で１０００倍することで得ることができ、信号発生器２５がこのような構成を有している場合、周期設定手段３３ａから、ｆｘ＝１０ＧＨｚ、分周比（＝１０００００１）、逓倍比（＝１０００）の情報を設定すればよい。
【００５７】
また、開始タイミング算出手段３３ｂは、前記した書換えモード、平均化モードあるいは重ね書きモードのようにデータ取得期間が複数である観測モードが指定された場合に、各データ取得期間が被測定信号Ｘの波形の同一位相位置から開始されるように、１つのデータ取得期間より長く且つ周期設定手段３３ａで算出されたサンプリング周期Ｔｓと繰り返し周期Ｔｘの公倍数となる値を各データ取得期間の間隔値として求め、その間隔値に基づいて各データ取得期間のサンプリング開始タイミングをサンプリング信号Ｓの周期単位で求める。
【００５８】
また、第１のゲート制御手段３３ｃは、カウンタ３１の出力を監視し、信号発生器２５からサンプリング信号Ｓが前記した間隔値分出力される毎に各データ取得期間のデータ取得を開始させるためのものである。
【００５９】
なお、ここで、データ取得の開始は、サンプリング部２１ａのサンプリング動作とデータ書込手段２１ｂによるメモリ２１ｃへのデータの書込動作とを並行して開始する場合を示すが、後述するように、サンプリング部２１ａのサンプリング動作は定常的に行い、データ書込手段２１ｂによるメモリ２１ｃへのデータの書込動作のみを開始する場合であってもよい。
【００６０】
また、開始タイミング算出手段３３ｂで各データ取得期間のサンプリング開始タイミングを予め求めている場合、第１のゲート制御手段３３ｃは、信号発生器２５によるサンプリング信号Ｓの出力数が各開始タイミングに一致するときから所定回のサンプリングが行なわれるまでの間だけ第１のゲート回路３０をオン状態にしてサンプリング信号Ｓをデータ取得部２１に入力させ、各データ取得期間の波形データを取得させる。
【００６１】
累積数算出手段３３ｄは、周期設定手段３３ａによって算出されたサンプリング周期Ｔｓ（理論値）に対して、信号発生器２５から実際に出力されるサンプリング信号Ｓの周期に誤差が有る場合、その誤差を累積した値が観測分解能ΔＴに等しくなるか越えるときの累積数を算出する。
【００６２】
第２のゲート制御手段３３ｅは、カウンタ３１の出力を監視し、信号発生器２５からサンプリング信号Ｓが累積数算出手段３３ｄで算出された累積数分出力される毎に、被測定信号に対するデータ取得部２１のデータ取得タイミングを補正する。
【００６３】
図４〜図６は、この制御部３３の平均化モードが指定されたときの処理手順を示すフローチャートである。
【００６４】
以下、このフローチャートに基づいて制御部３３およびこの波形観測装置２０の動作を説明する。
【００６５】
図４において、始めに、前記したようにパラメータ入力手段２６によって入力された繰り返し周波数ｆｘ、観測分解能ΔＴからサンプリング周波数ｆｓ（または周期Ｔｓ）と基準周波数ｆｒを算出し、その算出値に対応する情報を信号発生器２５に設定し、算出されたサンプリング周期Ｔｓに基づいて、各データ取得期間の開始タイミングＡ（１）〜Ａ（Ｑ）を、サンプリング周期単位、即ち、カウンタ３１の出力値と比較できる値として求め、データ取得期間を示す変数ｉを１に初期化する（Ｓ１〜Ｓ３）。
【００６６】
ここで、後述するように最初のデータ取得期間の直前に図示しないリセット手段によってカウンタ３１の出力値を０にリセットするので最初のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングＡ（１）を１とし、１データ取得期間当たりのサンプリング回数をＰ、平均化するデータ取得期間の数をＱとする。
【００６７】
この各データ取得期間の開始タイミングは以下のようにして求める。
即ち、設定誤差が無い条件で各データ取得期間のサンプリングが、被測定信号Ｘの繰り返し波形の同一位相位置から開始されるためには、あるデータ取得期間のサンプリング開始タイミングとその次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングとの間隔が、一つのデータ取得期間の時間より長く且つサンプリング周期Ｔｓと被測定信号Ｘの波形の繰り返し周期Ｔｘの公倍数に一致すればよい。
【００６８】
即ち、Ｐより大きい整数Ｖと、整数Ｕとを用いて表せば、
Ｖ・Ｔｓ＝Ｕ・Ｔｘ
の関係を満たせばよい。
【００６９】
ここで周期Ｔｓ、Ｔｘは既知であるから、
Ｔｓ／Ｔｘ＝Ｕ／Ｖ
を満たす整数のＶ、Ｕの組合せのうち、Ｐより大きい最小のＶを求める。
【００７０】
数値例で示すと、前記したように、ｆｘ＝１０ＧＨｚ、ΔＴ＝０．１ｐｓ、サンプリング信号Ｓの周波数ｆｓを、
ｆｓ＝１０×１０^９／（１０００．００１）Ｈｚ
とすれば、
Ｔｓ／Ｔｘ＝ｆｘ／ｆｓ＝１０００．００１＝Ｕ／Ｖ
となる。
【００７１】
ここで、データ取得期間内のサンプリング数Ｐを例えば１０２４とすれば、
Ｕ／Ｖ＝２０００００２／２０００＝３０００００３／３０００＝…
と表すことができ、その最小のＶの値は２０００となる。
【００７２】
したがって、各データ取得期間の間隔値は２０００・Ｔｓとなり、最初のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングから２００１・Ｔｓが経過したタイミングに次のデータ取得期間のサンプリングを開始すればよく、サンプリング信号の周期Ｔｓを単位として表す、即ち、カウンタ３１の計数値（初期値０とする）で表せば、最初のデータ取得期間の開始タイミングは計数値Ｃｓ＝Ａ（１）＝１のときであり、２回目のデータ取得期間の開始タイミングは計数値Ｃｓ＝Ａ（２）＝２００１のときであり、３回目のデータ取得期間の開始タイミングは計数値Ｃｓ＝Ａ（３）＝４００１のときであり、同様にｉ回目のデータ取得期間の開始タイミングは計数値Ｃｓ＝Ａ（ｉ）＝２０００・ｉ＋１のときであり、最後のＱ回目のデータ取得期間の開始タイミングは計数値Ｃｓ＝Ａ（Ｑ）＝２０００・Ｑ＋１のときである。
【００７３】
開始タイミング算出手段３３ｂは、上記演算を行なうことで、各データ取得期間のサンプリング開始タイミングを、サンプリング信号Ｓの周期単位で求めて図示しないメモリに記憶する。
【００７４】
なお、上記処理Ｓ１の演算で得られたサンプリング周期Ｔｓに対して、信号発生器２５から実際に出力されるサンプリング信号Ｓの周期が等しい場合には問題ないが、信号発生器２５に設定可能な情報の桁数制限等による設定誤差がある場合、各データ取得期間のサンプリング開始タイミングにずれが生じる。
【００７５】
したがって、ここで設定誤差があるか否かを判定し、設定誤差がない場合にはカウンタ３１をリセットして、第１のゲート回路３０および第２のゲート回路３２をオンさせて、最初のデータ取得期間のサンプリングを開始させる（Ｓ４〜Ｓ６）。
【００７６】
このデータ取得期間のサンプリングがＰ回行なわれて、カウンタ３１の計数値ＣｓがＡ（ｉ）＋Ｐ−１になると、制御部３３は第１のゲート回路３０をオフ状態にしてサンプリングを停止させ、データ取得期間を示す変数ｉが最終値Ｑでないことを確認してから１だけ増加させて、その変数ｉに対応する次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングＡ（ｉ）を読み出し、カウンタ３１の計数値ＣｓがＡ（ｉ）−１になるまで待つ（Ｓ７〜Ｓ１１）。
【００７７】
そして、カウンタ３１の計数値ＣｓがＡ（ｉ）−１になると、その次に入力されるサンプリング信号からサンプリング部２１ａに入力されるように第１のゲート回路３０をオン状態に戻して次のデータ取得期間のサンプリングを開始させ、処理Ｓ７に戻る（Ｓ１２）。
【００７８】
以下、同様の処理を変数ｉを１ずつ増加させながらＱに達するまで行い、Ｑ回のデータ取得期間のサンプリングが終了する（Ｓ１３）。
【００７９】
各データ取得期間中にデータ取得部２１で取得された波形データＤｓは、表示制御部２２によって読み出されて内部メモリに記憶され、前記した平均化処理がなされ、その処理結果の波形が表示器２３に表示される。
【００８０】
一方、処理Ｓ４で設定誤差があると判定された場合には、図５に示しているように、入力されたパラメータの演算によって得られるサンプリング周期Ｔｓ（理論値）と、信号発生器２５から実際に出力されるサンプリング信号Ｓの周期Ｔｓ′との誤差ｅを、
ｅ＝Ｔｓ−Ｔｓ′
の演算で求める（Ｓ１４）。
【００８１】
この誤差ｅは信号発生器２５からサンプリング信号Ｓが出力される毎に累積されるが、その累積値Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなるか越える毎に、次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングがサンプリング１回分だけずれるように補正することで、誤差の累積を防止することができる。なお、この補正動作は、期間に関係なく累積値Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなるか越える毎に直ちに行なう場合と、データ取得期間とその次のデータ取得期間の間にまとめて行なう場合とがあるが、ここでは前者の場合について説明する。
【００８２】
また、このタイミング補正の方法は、誤差ｅが正の場合、即ち、実際のサンプリング周期Ｔｓ′が演算で得られた周期Ｔｓよりも短い場合と、誤差ｅが負の場合、即ち、実際のサンプリング周期Ｔｓ′が演算で得られた周期Ｔｓよりも長い場合とで異なる。
【００８３】
そこで、誤差ｅの正負を判定し、誤差ｅが正の場合には、何回のサンプリングで累積誤差Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなるか越えるかを、
Ｆ＝（ΔＴ／ｅ）＋１
の演算で求める（Ｓ１５、Ｓ１６）。なお、値Ｆが小数の場合には、切り上げて整数化するものとする。
【００８４】
そして、補正回数を表す変数ｊを０に初期化し、前同様にカウンタ３１をリセットし、第１のゲート回路３０および第２ゲート回路３２をオン状態にして、データ取得部２１による最初のデータ取得期間のサンプリングを開始させる（Ｓ１７〜Ｓ１９）。
【００８５】
このデータ取得期間中に、カウンタ３１の計数値ＣｓがＡ（ｉ）＋Ｐ−１に達する前に、（ｊ＋１）（Ｆ−１）に等しくなると、第２のゲート回路３２をオフ状態にして次のサンプリング信号Ｓの出力を停止させてサンプリングを１回だけ規制してから、第２のゲート回路３２をオン状態に戻して、変数ｊを１だけ増加するという処理を繰り返す（Ｓ２０〜Ｓ２３）。
【００８６】
このような処理を行なっている間にＰ回のサンプリングが行なわれて、計数値ＣｓがＡ（ｉ）＋Ｐ−１に達すると、第１のゲート回路３０をオフ状態にしてサンプリングを停止させ、変数ｉが最終値Ｑでないことを確認して、変数ｉを１だけ増加させて、カウンタ３１の計数値Ｃｓが次のデータ取得期間のサンプリングタイミングを示す値Ａ（ｉ）の直前の値Ａ（ｉ）−１となるまで待機するが、この間に前記同様に計数値Ｃｓが（ｊ＋１）（Ｆ−１）に達すると、前記した処理Ｓ２０〜Ｓ２２と同様の処理がなされ、サンプリング信号の出力規制がなされる（Ｓ２４〜Ｓ３０）。
【００８７】
そして、計数値Ｃｓが次のデータ取得期間の開始タイミングの直前を表す値Ａ（ｉ）−１になると、第１のゲート回路３０がオン状態となり、次のデータ取得期間のサンプリングが開始されて、処理Ｓ２０に戻る（Ｓ３１）。
【００８８】
以下、同様の処理が繰り返されてＱ回のデータ取得期間のサンプリングが行なわれてｉ＝Ｑとなると、第２のゲート回路３２がオフ状態となり、Ｑ回のデータ取得期間のサンプリングが終了する（Ｓ３２）。
【００８９】
そして、前記同様に、このＱ回のデータ取得期間のサンプリングで得られた波形データに対する平均化処理がなされて、その平均化処理された被測定信号Ｘの波形が表示される。
【００９０】
このように誤差ｅが正の場合に、上記のようにデータ取得部２１に対するサンプリング信号の入力を規制することで、累積誤差Ｅを増大させることなく常に観測分解能ΔＴの範囲内に抑えることができ、観測分解能ΔＴが被測定信号Ｘの繰り返し周期Ｔｘに対して十分小さければ、各データ取得期間毎のサンプリング開始タイミングのずれによる表示波形への影響は少なく、被測定信号Ｘの波形を正確に表示させることができる。
【００９１】
例えば、２回目のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングＡ（２）が２００１で、Ｆの値が１９９７＝Ａ（２）−４の場合で説明すると、図７の（ａ）に示す周期Ｔｓの理論上のサンプリング信号の出力タイミングに対して、実際のサンプリング信号の出力タイミングは図７の（ｂ）に示すように誤差ｅの累積分ずつ進んでゆく。なお、図７はサンプリング信号の出力間隔のうちのＮ・Ｔｘ分を省略して、周期ＴｓをΔＴ、周期Ｔｓ′をΔＴｅと仮定して表している。
【００９２】
そして、１９９７回目のサンプリング信号の出力タイミングで累積誤差Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなるか越えることになるが、この出力タイミングの直前に図７の（ｃ）のように第２のゲート回路３２がオフ状態となるので、図７の（ｄ）のように第２のゲート回路３２から第１のゲート回路３０およびカウンタ３１への１９９７回目のサンプリング信号の出力が規制され、カウンタ３１は歩進せず、その計数値は図７の（ｅ）のように１９９６のままとなる。
【００９３】
そして、信号発生器２５から１９９８個目のサンプリング信号が出力される直前に第２のゲート回路３２の出力規制が解除され、第２のゲート回路３２から１９９７回目に出力されたサンプリング信号がカウンタ３１に入力されて、その計数値Ｃｓが１９９７となり、以後計数値が１ずつ増加して、信号発生器２５から２００２回目に出力されたサンプリング信号がカウンタ３１に入力されたときに計数値Ｃｓが次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを示す２００１となる。
【００９４】
制御部３３は、前記したように最初のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの直前にカウンタ３１をリセットするとともに、図７の（ｆ）のように、第１のゲート回路３０をオン状態にして、図７の（ｇ）のようにサンプリング信号をデータ取得部２１のサンプリング部２１ａに入力させてＰ回（例えば１０２４回）のサンプリングを行なわせた直後に、第１のゲート回路３０をオフ状態にし、さらに、カウンタ３１の計数値ＣｓがＡ（２）−１＝２０００になった直後に第１のゲート回路３０をオン状態にして、次のサンプリング信号Ｓをデータ取得部２１に入力させ、２回目のデータ取得期間のサンプリングを開始させる。
【００９５】
この２回目のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングは、演算で求めた周期Ｔｓのサンプリング信号の２００１回目の出力タイミングに対して僅かな累積誤差Ｅ（この例では５ｅ）をもっているが、この累積誤差Ｅは、最大でも観測分解能ΔＴとなり、被測定信号Ｘの波形の繰り返し周期Ｔｘに対してΔＴが十分小さければ、ΔＴ分の誤差による表示波形のずれや、平均化したときの波形再現性の悪化は無視できる。
【００９６】
なお、図７に示した例は、最初のデータ取得期間が終了して次のデータ取得期間が開始される前に累積誤差Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなる越える場合の例（図５の処理Ｓ２７〜Ｓ３０の例）であったが、累積誤差Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなるか越えるタイミングは、入力されるパラメータと装置の設定可能なデータの桁数に応じて決まり、図５の処理Ｓ２０〜Ｓ２３に示しているように累積誤差ＥがΔＴに等しくなる越えるタイミングがデータ取得期間中にくる場合もある。
【００９７】
一方、誤差ｅが負の場合には、図６に示しているように、何回のサンプリングで累積誤差Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなるか越えるかを、
Ｆ＝（ΔＴ／｜ｅ｜）＋１
の演算で求め、前記同様に変数ｊを０に初期化し、カウンタ３１をリセットし、第１のゲート回路３０および第２ゲート回路３２をオン状態にしてデータ取得部２１によるサンプリングを開始させる（Ｓ３３〜Ｓ３６）。
【００９８】
このデータ取得期間中にカウンタ３１がＰ回歩進する前に、計数値Ｃｓが（ｊ＋１）Ｆに達すると変数ｊを１だけ増加させるという処理を繰り返す（Ｓ３７〜Ｓ３９）。
【００９９】
そして、このような処理を行なっている間にＰ回のサンプリングが行なわれて、計数値ＣｓがＡ（ｉ）＋Ｐ−１になると、第１のゲート回路３０がオフ状態になり、変数ｉが最終値Ｑでないことを確認して、変数ｉを１だけ増加させ、カウンタ３１の計数値Ｃｓが次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを示す値Ａ（ｉ）−ｊの直前の値Ａ（ｉ）−ｊ−１となるまで待機するが、この間に前記同様に計数値Ｃｓが（ｊ＋１）Ｆに達すると、前記した処理Ｓ３８〜Ｓ４０と同様の処理がなされ、次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの値の補正がなされる（Ｓ４１〜Ｓ４６）。
【０１００】
そして、計数値Ｃｓが次のデータ取得期間の開始タイミングの直前を表す値Ａ（ｉ）−ｊ−１になると、第１のゲート回路３０がオン状態となり、次のデータ取得期間のサンプリングが開始されて、処理Ｓ３７に戻る（Ｓ４６）。
【０１０１】
以下、同様の処理が繰り返されてＱ回のデータ取得期間のサンプリングが行なわれてｉ＝Ｑとなると、第２のゲート回路３２がオフ状態となり、Ｑ回のデータ取得期間のサンプリングが終了する（Ｓ４７）。
【０１０２】
このように、誤差ｅが負の場合、カウンタ３１がＦ回歩進した回数ｊ分だけ、次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの値を減少補正して、その開始タイミングを早めることで、前記した誤差の累積によるデータ取得期間の開始タイミングのずれを吸収することができる。
【０１０３】
例えば、前記同様に２回目のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングＡ（２）が２００１で、Ｆの値が１９９７＝Ａ（２）−４の場合で説明すると、図８の（ａ）に示す周期Ｔｓの理論上のサンプリング信号の出力タイミングに対して、実際のサンプリング信号の出力タイミングは図８の（ｂ）に示すように誤差ｅの累積分ずつ遅れてゆき、１９９７回目の出力タイミングで累積誤差Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなるか越えることになるが、このとき、次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングＡ（ｉ）を１回分早めるために図８の（ｃ）のように変数ｊを１だけ増加更新して、図８の（ｄ）のように、第２のゲート回路３２の出力規制を行なわずにサンプリング信号をカウンタ３１と第１のゲート回路３０にそのまま与える。
【０１０４】
このため、カウンタ３１の計数値は図８の（ｅ）のように１ずつ増加して信号発生器２５から２０００回目に出力されたサンプリング信号Ｓがカウンタ３１に入力されたときに計数値Ｃｓが２０００となる。
【０１０５】
制御部３３は、図８の（ｆ）のように、カウンタ３１の計数値ＣｓがＡ（２）ｊ−１＝１９９９になった直後に、第１のゲート回路３０をオン状態にして、図８の（ｇ）のように、次のサンプリング信号Ｓをデータ取得部２１に入力させ、２回目のデータ取得期間のサンプリングを開始させる。
【０１０６】
この２回目のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングは、周期Ｔｓの理論上のサンプリング信号の２００１回目の出力タイミングに対して僅かな累積誤差Ｅ（この場合３ｅ）をもっているが、前記したようにこの累積誤差Ｅは、最大でも観測分解能ΔＴとなり、被測定信号Ｘの波形の繰り返し周期Ｔｘに対してΔＴが十分小さければ、ΔＴ分の誤差による表示波形のずれや、平均化したときの波形再現性の悪化は無視できる。
【０１０７】
なお、上記説明では、誤差ｅが正の場合に信号発生器２５からのサンプリング信号の出力を規制することで、次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを遅らせていたが、誤差ｅが負の場合と同様に、カウンタ３１の歩進回数がＦに達したときもサンプリング信号を出力させて、次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの値を補正してもよい。この場合には、算出された次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの値Ａ（ｉ）をＡ（ｉ）＋ｊに増加補正する。
【０１０８】
また、カウンタ３１としてデータのプリセットが可能なものを用いれば、誤差ｅが負の場合でも、算出されたデータ取得期間の開始タイミングの値Ａ（ｉ）を補正しないで、そのサンプリング開始タイミングをずらすことができる。
【０１０９】
例えば、前記した例で説明すれば、カウンタ３１の計数値Ｃｓが１９９７になったときに、変数ｊを１増加する代わりに、Ｃｓ＋１＝１９９８をカウンタ３１にプリセットすれば、次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを１回分早めることができる。
【０１１０】
また、誤差ｅが正の場合でも、カウンタ３１へのサンプリング信号の出力を規制する代わりに、カウンタ３１へその計数値Ｃｓより１だけ少ない値をプリセットすることで、サンプリング開始タイミングを１回分遅らせることができる。ただし、この場合には、処理が無限ループにならないように、カウンタ３１の歩進回数がＦに達してから、少なくとも２回サンプリング信号が入力された後に、プリセットを行なう。
【０１１１】
上記した各タイミング補正の方法は任意に組合せることができる。
例えば、誤差ｅが正の場合に、サンプリング信号のカウンタ３１への出力を規制して次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを遅らせ、誤差ｅが負の場合に、カウンタ３１に対してその計数値から１を減じた値をプリセットして次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを早める方法を採用してもよい。
【０１１２】
また、誤差ｅが正の場合にカウンタ３１に対してその計数値に１を加えた値をプリセットして次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを遅らせ、誤差ｅが負の場合にカウンタ３１に対してその計数値から１を減じた値をプリセットして次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを早める方法を採用してもよい。なお、この場合には第２のゲート回路３２は不要である。
【０１１３】
また、誤差ｅが正の場合に、算出された次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの値を増加補正して次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを遅らせ、誤差ｅが負の場合に、算出された次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの値を減少補正して次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを早める方法を採用してもよい。この場合も第２のゲート回路３２は不要である。
【０１１４】
また、前記説明では、累積誤差Ｅが観測分解能ΔＴに等しくなるか越える毎に次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングを補正するための処理を行なっていたが、このタイミング補正の処理は次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの前であれば任意のタイミングに行なうことができる。
【０１１５】
また、上記波形観測装置２０では、第２のゲート回路３２によってデータ取得部２１およびカウンタ３１へのサンプリング信号の入力を規制してタイミング補正を行なっていたが、図９に示す波形観測装置２０′のように、第２のゲート回路３２を省略し、制御部３３内の第２のゲート制御手段３３ｅの代わりにタイミング補正のための書込規制手段（図示せず）を設け、この書込規制手段によってデータ取得部２１のデータ書込手段２１ｂによる波形データのメモリ２１ｃへの書込処理を規制してもよい。
【０１１６】
この場合、前記した補正タイミングがデータ取得期間内にある場合に、その補正タイミングにサンプリング部２１ａで得られた波形データのメモリ２１ｃへの書込みを規制（破棄）し、そのデータ取得期間における所定数の波形データが集まるタイミングを遅らせる。ただし、この場合には、破棄した波形データの分もカウンタ３１が歩進するので、次のデータ取得期間のサンプリング開始タイミングの値Ａ（ｉ）を、破棄したデータの数だけ減少補正する。
【０１１７】
また、上記のようにデータ書込手段２１ｂのメモリ２１ｃに対する波形データの書込みが規制できるように構成した場合には、図９の点線で示しているように第１のゲート回路３０も省略し、信号発生器２５から出力されたサンプリング信号Ｓがデータ取得部２１に直接入力されるようにして、サンプリング部２１ａによるサンプリングを定常的に行なわせ、制御部３３内に第１のゲート制御手段３３ｃの代わりにデータ取得のための書込規制手段を設け、この書込規制手段によりデータ書込手段２１ｂによるデータの書込み（データ取得）を、データ取得期間の間だけ行なうように制御してもよい。
【０１１８】
また、上記説明では、開始タイミング算出手段３３ｂによって各データ取得期間のサンプリング開始タイミングを示す値Ａ（１）〜Ａ（Ｑ）を全て求めてからサンプリングを開始させていたが、前記したデータ取得期間の間隔値２０００・Ｖを求めて、データ取得期間のデータ取得を開始し、その開始タイミングから間隔値分（Ｖ）だけサンプリング信号Ｓが出力されたときに、次のデータ取得期間のデータ取得を開始するように制御してもよい。また、間隔値を求めて最初のデータ取得期間のデータ取得を開始し、そのデータ取得期間の間（あるいはそのデータ取得期間が終了した直後）に、次のデータ取得期間の開始タイミングを前記したＶ・ｉ＋１と補正回数ｊとに基づいて求め、その演算で求めた値とカウンタ３１の歩進回数とを比較して、次のデータ取得期間のデータ取得を開始してもよい。
【０１１９】
また、上記例は、平均化モードが指定された場合の例であったが、重ね書きモーとの場合でも波形データの取得処理やタイミング補正の処理は同一であり、また、書換えモードの場合には、図４〜図６のｉ＝Ｑの判定処理（Ｓ９、Ｓ２５、Ｓ４１）の代わりに、図示しない操作部からの停止指示の入力を待ち、その停止指示があるまで前記処理を繰り返し行い、各データ取得期間で得られた波形を順次書き換えながら表示する。
【０１２０】
また、ここでは、最初のデータ取得期間の開始から最後のデータ取得期間の終了までカウンタ３１による計数動作を継続させていたが、平均化モードや重ね書きモードで、データ取得期間の間隔Ｖとデータ取得期間の数Ｑとの積がカウンタ３１の計数上限値より大きい場合や前記書換えモードの場合には、カウンタ３１がオーバフローする前にカウンタ３１をリセットして０から計数を継続させればよい。
【０１２１】
この場合には、図１０に示すように、制御部３３内に、リセット手段３３ｆ、加算手段３３ｇ、ラッチ手段３３ｈを設け、カウンタ３１の出力値とラッチ手段３３ｈにラッチされている値とを加算手段３３ｇに入力し、その加算結果を信号発生器２５からのサンプリング信号の出力数として出力するとともに、加算手段３３ｇの出力値をリセット手段３３ｆによるカウンタ３１のリセットタイミングにラッチ手段３３ｈでラッチするように構成し、これらの各手段とカウンタ３１とで計数手段を構成する。
【０１２２】
この場合、前記した第１のゲート制御手段３３ｃおよび第２のゲート制御手段３３ｅは、加算手段３３ｇの出力値を監視して、データ取得期間の開始や終了のタイミングあるいは補正タイミングの判定を行なうようにすればよい。
【０１２３】
なお、このリセット手段３３ｆによるリセットのタイミングは任意であるが、前記した補正タイミングや、各データ取得期間の直前、直後に行うことができ、このようにカウンタ３１のリセットを行いながらサンプリング信号の計数を継続することで、カウンタ３１として桁数の少ない高速なものが使用でき、カウンタ３１の動作速度の遅れによるタイミングの誤差も少なくすることができる。
【０１２４】
また、カウンタ３１に対する上記のようなリセットを行なわずに、カウンタ３１がオーバフローしたときに出力されるキャリー信号の出力回数を求め、その出力回数にカウンタ３１の計数上限値を乗じた結果と、カウンタ３１の計数値とを加算して、その加算結果でデータ取得期間の終了や開始のタイミングや補正タイミングの判定を行なってもよい。
【０１２５】
また、前記実施形態では、被測定信号Ｘが電気信号の場合について説明したが、被測定信号Ｘが光信号の場合でも本発明を同様に適用できる。
【０１２６】
光の被測定信号Ｘをサンプリングする方式として、被測定信号Ｘを電気信号に変換してからＡ／Ｄ変換によりサンプリングしてディジタルのデータに変換する第１の方式、被測定信号Ｘを電気のパルス信号でスイッチングしてサンプリングし、そのサンプリングで得られた光パルス信号を電気のパルス信号に変換して、そのピーク値をディジタルのデータに変換する第２の方式、被測定信号Ｘを光パルスでサンプリングし、そのサンプリングで得られた光パルス信号を電気のパルス信号に変換して、そのピーク値をディジタルのデータに変換する第３の方式とがあり、そのいずれを用いてもよい。
【０１２７】
前記第１の方式の場合、例えば図１１に示すサンプリング部２１ａのように、被測定信号Ｘを光電変換器１２１ａによって電気の信号Ｅｘに変換してＡ／Ｄ変換器１２１ｂに入力し、Ａ／Ｄ変換器１２１ｂにサンプリング信号Ｓを与えて、ディジタルのデータＤｓに変換してデータ書込手段２１ｂに出力する。
【０１２８】
また、第２の方式の場合、図１２に示すサンプリング部２１ａのように、被測定信号Ｘを高速な光スイッチ１２１ｃに入力し、サンプリング信号Ｓを受けたパルス発生器１２１ｄからサンプリング信号Ｓと等しい周期Ｔｓで出力される幅の狭い電気のパルス信号Ｅｐで光スイッチ１２１ｃをオンさせて、被測定信号Ｘをサンプリングし、その光スイッチ１２１ｃから出力される光パルス信号Ｐｓを光電変換器１２１ａで電気信号Ｅｓに変換し、そのピーク値をＡ／Ｄ変換器１２１ｂによってディジタルのデータＤｓに変換して、データ書込手段２１ｂに出力する。
【０１２９】
また、第３の方式の場合、例えば図１３に示サンプリング部２１ａのように、サンプリング信号Ｓを受けた光パルス発生器１２１ｅからサンプリング信号Ｓと等しい周期Ｔｓで出射される光パルスＰを、非線型光学結晶等からなる光サンプリング部１２１ｆに入射してこの光パルスＰで被測定信号Ｘをサンプリングし、そのサンプリングで得られた光パルス信号Ｐｓを光電変換器１２１ａによって電気のパルス信号Ｅｓに変換し、そのパルス信号Ｅｓのピーク値をＡ／Ｄ変換器１２１ｂでディジタルのデータＤｓに変換して、データ書込手段２１ｂに出力する。
【０１３０】
なお、電気や光のパルスを用いて被測定信号Ｘのサンプリングを行う前記第２、第３の方式の場合、そのパルス幅が狭い程、観測分解能を高くすることができる。
【０１３１】
ここで、電気によるパルス変調で得られる信号（電気および光の信号）の幅は数ｐｓ程度が限界であるが、光パルスの場合には分散減少ファイバを通過させることでその幅を数１０分の１にすることができるので、前記したように０．１ｐｓの観測分解能ΔＴを得ようとする場合には、前記した第３の方式を採用し、光パルス発生器１２１ｅの内部で分散減少ファイバを用いてパルス幅の狭い光パルスＰを生成すればよい。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波形観測装置は、パラメータ入力手段によって入力された被測定信号の波形の繰り返し周期に関する情報と観測分解能とに基づいて、その繰り返し周期の整数倍に対して観測分解能分の差をもつサンプリング周期を求め、その周期のサンプリング信号を信号発生器から出力させるとともに、被測定信号に対してサンプリングを連続して所定回行なうデータ取得期間が複数である動作モードが指定されたときに、前記入力されたパラメータに基づいて、データ取得期間より長く且つ算出されたサンプリング周期と被測定信号の波形の周期の公倍数となる値を各データ取得期間の間隔値として求め、信号発生器から出力されるサンプリング信号を計数する計数手段の出力を監視して、信号発生器からサンプリング信号が前記間隔値分出力される毎に、データ取得期間のデータ取得を開始するようにデータ取得部を制御している。
【０１３３】
このため、任意のパラメータに対して各データ取得期間のデータ取得を被測定信号の波形の同一位相位置から開始させることができる。
【０１３４】
また、入力されたパラメータの演算によって得られるサンプリング周期と、信号発生器から実際に出力されるサンプリング信号の周期との誤差を累積した値が観測分解能に等しいか越えるときの累積数を求め、信号発生器からサンプリング信号が累積数分出力される毎にデータ取得部のデータ取得タイミングを補正している。
【０１３５】
このため、信号発生器の設定可能な情報の桁数制限等による設定誤差あっても、その累積誤差を観測分解能以下に抑えることができ、表示波形のずれや波形再現性が悪化することがなく、被測定信号の波形を正確に把握できる。
【０１３６】
また、計数手段を、カウンタ、そのカウンタを所定タイミングでリセットするリセット手段、加算手段およびラッチ手段によって構成し、カウンタのリセット直前の出力値を累積した値とカウンタのリセット後の出力値とを加算結果でサンプリング信号の出力数を表すようにしたものでは、カウンタのリセットを行いながらサンプリング信号の計数を継続することで、カウンタとして桁数の少ない高速なものが使用でき、カウンタの動作速度の遅れによるタイミングの誤差も少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態の要部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施形態の要部の構成を示すブロック図
【図４】実施形態の要部の処理手順を示すフローチャート
【図５】実施形態の要部の処理手順を示すフローチャート
【図６】実施形態の要部の処理手順を示すフローチャート
【図７】実施形態の動作を説明するためのタイミング図
【図８】実施形態の動作を説明するためのタイミング図
【図９】他の実施形態の構成を示すブロック図
【図１０】計数手段の構成例を示すブロック図
【図１１】実施形態の要部の構成例を示す図
【図１２】実施形態の要部の構成例を示す図
【図１３】実施形態の要部の構成例を示す図
【図１４】サンプリング方式の波形観測装置の構成を示すブロック図
【図１５】サンプリング方式の波形観測装置の動作を説明するためのタイミング図
【符号の説明】
２０……波形観測装置、２１……データ取得部、２１ａ……サンプリング部、２１ｂ……データ書込手段、２１ｃ……メモリ、２２……表示制御部、２３……表示器、２５……信号発生器、２６……パラメータ入力手段、３０……第１のゲート回路、３１……カウンタ、３２……第２のゲート回路、３３……制御部、３３ａ……周期設定手段、３３ｂ……開始タイミング算出手段、３３ｃ……第１のゲート制御手段、３３ｄ……累積数算出手段、３３ｅ……第２のゲート制御手段、３３ｆ……リセット手段、３３ｇ……加算手段、３３ｈ……ラッチ手段

Claims (3)

1. 観測対象の被測定信号の波形の繰り返し周期に関する情報と観測分解能とを入力するためのパラメータ入力手段（２６）と、
   設定された情報に対応する周期のサンプリング信号を出力する信号発生器（２５）と、
   前記被測定信号の波形の繰り返し周期の整数倍に対して前記観測分解能分の差をもつ周期を算出し、該算出した周期に対応する情報を前記信号発生器に設定する周期設定手段（３３ａ）と、
   前記信号発生器から出力されたサンプリング信号によって被測定信号をサンプリングし、被測定信号の波形データを取得するデータ取得部（２１）と、
   前記信号発生器から出力されるサンプリング信号を計数する計数手段（３１）と、
   前記周期設定手段によって算出された周期でサンプリングを所定回連続して行なう期間を１つのデータ取得期間とし、被測定信号に対して前記データ取得期間による波形データの取得を複数回行なうモードが指定されたとき、前記１つのデータ取得期間より長く且つ前記周期設定手段によって算出された周期と前記繰り返し周期の公倍数となる値を各データ取得期間の間隔値として求め、前記計数手段の出力を監視して、前記信号発生器からサンプリング信号が前記間隔値分出力される毎に、前記１つのデータ取得期間のデータ取得が開始されるように前記データ取得部を制御するデータ取得制御手段（３０、３３ｂ、３３ｃ）と、
   前記各データ取得期間に前記データ取得部によって取得された波形データに基づいて、被測定信号の波形を表示する波形表示手段（２２、２３）とを備えた波形観測装置。
2. 前記周期設定手段によって算出された周期に対する前記信号発生器から実際に出力されるサンプリング信号の周期の誤差を累積した値が前記観測分解能に等しくなるか越えるときの累積数を算出する累積数算出手段（３３ｄ）と、
   前記計数手段の出力を監視し、前記信号発生器からサンプリング信号が前記累積数分出力される毎に、被測定信号に対する前記データ取得部のデータ取得タイミングを補正するタイミング補正手段（３３ｅ、３２）とを備えたことを特徴とする請求項１記載の波形観測装置。
3. 前記計数手段は、
   前記サンプリング信号が入力される毎に出力値を歩進させるカウンタ（３１）と、
   前記カウンタを所定タイミング毎にリセットするリセット手段（３３ｆ）と、前記カウンタの出力値を第１入力値として受け、該第１入力値と第２入力値とを加算する加算手段（３３ｇ）と、
   前記カウンタが前記リセット手段によってリセットされる毎に、前記加算手段の出力値を一時記憶し、該記憶した値を前記第２入力値として前記加算手段に入力するラッチ手段（３３ｈ）とによって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波形観測装置。

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