JP6594471B2 - Sampling oscilloscope and automatic scale method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、被測定信号としての光信号をサンプリングして波形を表示するサンプリングオシロスコープ及びこれを用いた自動スケール方法に関する。 The present invention relates to a sampling oscilloscope that samples an optical signal as a signal under measurement and displays a waveform, and an automatic scale method using the sampling oscilloscope.
オシロスコープは、従来より研究開発(R&D)から製造工程と広く用いられている。そして、オシロスコープの機能の一つであるオートスケール処理は、特に評価波形を適切なスケール表示に自動的に設定する機能として非常に高頻度で用いられる。 Oscilloscopes have been widely used from research and development (R & D) to manufacturing processes. Autoscale processing, which is one of the functions of an oscilloscope, is used very frequently, particularly as a function for automatically setting an evaluation waveform to an appropriate scale display.
ところで、オートスケール処理は、機能としてあらゆるケースを想定して実装されていることが多く、計測器内部で複数のケースを想定した処理が施されることがあり、一般論として計算コストが多い処理である。そのため、ユーザとしては、理想的にはオートスケール処理を実行せずに測定を行なうことで処理時間の短縮を図りたいという要求がある。特にタクトタイムが重要視される工程では、オートスケール処理を実行しないことで多くの処理時間が短縮できる恩恵は大きい。 By the way, auto scale processing is often implemented assuming all cases as a function, and processing that assumes multiple cases may be performed inside the measuring instrument. It is. Therefore, as a user, there is a demand for ideally reducing the processing time by performing measurement without executing the autoscale processing. In particular, in a process in which tact time is regarded as important, there is a great benefit that a lot of processing time can be shortened by not performing auto-scaling processing.
しかしながら、オシロスコープのうち特にサンプリングオシロスコープは、解析において画像に対する統計処理を用いるため、スケールが適切かどうかが測定精度に影響を与えること、また特に光モジュール製造においては、DUTから発光される光出力パワーは同一品名であっても大きな幅を持つことから、オートスケール処理を全く実行せずに固定スケールで製造検査を行うことにはリスクがある。 However, sampling oscilloscopes, especially sampling oscilloscopes, use statistical processing on images in analysis, so that whether the scale is appropriate affects measurement accuracy, and in particular, in optical module manufacturing, the optical output power emitted from the DUT Since there is a large width even if the product name is the same, there is a risk in performing a production inspection on a fixed scale without executing auto-scaling at all.
そのため、高速に適切なスケーリングを実現するオートスケール処理は、特にサンプリングオシロスコープにおいて機器の性能の一つとして重要な指標となり、各社高速化に努めている。 Therefore, autoscale processing that realizes appropriate scaling at high speed is an important index as one of the performance of equipment, especially in sampling oscilloscopes, and each company is striving to increase the speed.
ところで、一般的にオートスケール処理を行なうためには、被測定信号の最大値、最小値および平均値から設定すべき縦軸(Y軸)のスケール値を求めることが多い。例えば下記特許文献1には、サンプルの最大値と最小値とを決定するためのピーク検出手段を備えたデジタル・オシロスコープが開示されている。 By the way, in general, in order to perform autoscale processing, the scale value of the vertical axis (Y axis) to be set is often obtained from the maximum value, minimum value, and average value of the signal under measurement. For example, Patent Document 1 below discloses a digital oscilloscope including a peak detection unit for determining the maximum value and the minimum value of a sample.
そして、オートスケール処理において、被測定信号の最大値、最小値および平均値を求めるためには実際に被測定信号をサンプリングする必要がある。このため、機器内部のサンプラ回路を駆動し、一定期間だけ波形をサンプリングし、サンプリングしたデータに対してピークサーチおよび平均計算を行って被測定信号の最大値、最小値、平均値を求める。しかし、これだけでは縦軸(Y軸)のスケール情報しか得られない。このため、その後、さらに追加サンプリングを行い、波形の形を含めて横軸(X軸)のスケール情報および位相オフセットを求め、オートスケール処理を完了する。 In the auto-scaling process, in order to obtain the maximum value, the minimum value, and the average value of the signal under measurement, it is necessary to actually sample the signal under measurement. Therefore, the sampler circuit inside the device is driven, the waveform is sampled for a certain period, and the peak value and the average calculation are performed on the sampled data to obtain the maximum value, minimum value, and average value of the signal under measurement. However, only this can obtain scale information on the vertical axis (Y-axis). For this reason, after that, additional sampling is further performed, the horizontal axis (X-axis) scale information and phase offset including the waveform shape are obtained, and the auto-scaling process is completed.
しかしながら、上述したオートスケール処理において、最初の縦軸(Y軸)のスケール値を求めるためには、サンプラ回路を適切な状態で駆動する必要がある。例えばIF回路のゲインを適切な設定に変更する必要がある。このため、ハードウェアの状態を振りながら測定するといった処理が必要であり、処理に時間がかかるという問題があった。 However, in the above-described autoscale processing, in order to obtain the first scale value of the vertical axis (Y-axis), it is necessary to drive the sampler circuit in an appropriate state. For example, it is necessary to change the gain of the IF circuit to an appropriate setting. For this reason, there is a problem in that it takes a long time to perform the process, such as measuring while changing the state of the hardware.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、従来よりもオートスケール処理に要する処理時間を短縮することができるサンプリングオシロスコープ及びこれを用いた自動スケール方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a sampling oscilloscope capable of reducing the processing time required for auto-scaling processing compared to the prior art and an auto-scaling method using the same. It is said.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載されたサンプリングオシロスコープは、被測定信号としての光信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングして表示画面に波形表示するサンプリングオシロスコープ1において、
前記光信号の消光比を設定する消光比設定手段2と、
前記光信号を電気信号に変換する光電変換器3と、
前記光電変換器に流れる電流値を検出する電流検出手段7と、
前記電流検出手段にて検出された電流値から前記光信号の平均値を算出し、算出した平均値と前記消光比設定手段にて設定された消光比に基づいて該消光比の比率を示すOneレベルとZeroレベルを算出するパラメータ算出手段8と、
前記パラメータ算出手段にて算出された前記光信号の平均値、Oneレベル、Zeroレベルに基づいて前記表示画面の縦軸をスケーリング調整する表示制御手段10とを備えたことを特徴とする。
To achieve the above object, a sampling oscilloscope according to claim 1 of the present invention is a sampling oscilloscope 1 that samples an optical signal as a signal under measurement at a predetermined sampling timing and displays a waveform on a display screen.
An extinction ratio setting means 2 for setting an extinction ratio of the optical signal;
A photoelectric converter 3 for converting the optical signal into an electrical signal;
Current detection means 7 for detecting a current value flowing through the photoelectric converter;
One value indicating the ratio of the extinction ratio based on the calculated average value and the extinction ratio set by the extinction ratio setting means is calculated from the current value detected by the current detection means. Parameter calculating means 8 for calculating the level and the Zero level;
And display control means for adjusting the vertical axis of the display screen based on the average value, One level, and Zero level of the optical signal calculated by the parameter calculation means.
請求項2に記載されたサンプリングオシロスコープを用いた自動スケール方法は、被測定信号としての光信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングして表示画面に波形表示するサンプリングオシロスコープ1を用いた自動スケール方法において、
前記光信号の消光比を設定するステップと、
前記光信号を光電変換器にて電気信号に変換するステップと、
前記光電変換器に流れる電流値を検出するステップと、
前記電流値から前記光信号の平均値を算出し、算出した平均値と前記消光比に基づいて該消光比の比率を示すOneレベルとZeroレベルを算出するステップと、
前記光信号の平均値、Oneレベル、Zeroレベルに基づいて前記表示画面の縦軸をスケーリング調整するステップとを含むことを特徴とする。
The automatic scale method using the sampling oscilloscope according to claim 2 is an automatic scale method using the sampling oscilloscope 1 that samples an optical signal as a signal under measurement at a predetermined sampling timing and displays a waveform on a display screen.
Setting an extinction ratio of the optical signal;
Converting the optical signal into an electrical signal by a photoelectric converter;
Detecting a current value flowing through the photoelectric converter;
Calculating an average value of the optical signal from the current value, and calculating an One level and a Zero level indicating a ratio of the extinction ratio based on the calculated average value and the extinction ratio;
Adjusting the vertical axis of the display screen based on the average value, the One level, and the Zero level of the optical signal.
本発明によれば、オートスケール処理において表示画面の縦軸(Y軸)のスケーリング調整に要する処理時間を短縮することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the processing time required for scaling adjustment of the vertical axis (Y axis) of the display screen in auto scale processing.
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[本発明の概要について]
被測定信号が光信号の場合、光電変換器のフォトダイオードに流れる電流値を測定することにより、入力光信号の平均値をサンプラ回路を用いないで測定が可能である。
[Outline of the present invention]
When the signal under measurement is an optical signal, the average value of the input optical signal can be measured without using a sampler circuit by measuring the current value flowing through the photodiode of the photoelectric converter.
また、被測定信号が製造検査で用いられることを想定すると、被測定信号に想定される消光比パラメータが設計値として存在するはずである。消光比は、One/Zeroレベルの比率で表現される。このため、既に光電変換器のフォトダイオードに流れる電流値から既知となった被測定信号の平均値と消光比が与えられれば、一般的に製造装置では被測定信号のマーク率が1/2であるため、One/Zeroレベルといった縦軸(Y軸)のスケールを測定推定することができる。 Further, assuming that the signal under measurement is used in manufacturing inspection, the extinction ratio parameter assumed for the signal under measurement should exist as a design value. The extinction ratio is expressed as a ratio of One / Zero level. Therefore, if the average value and extinction ratio of the signal under measurement already known from the value of the current flowing through the photodiode of the photoelectric converter are given, generally the mark ratio of the signal under measurement is ½ in the manufacturing apparatus. Therefore, the scale of the vertical axis (Y axis) such as the One / Zero level can be measured and estimated.
そこで、本発明では、被測定信号としての光信号に想定される消光比を設定し、光電変換器のフォトダイオードに流れる電流値を測定することにより、被測定信号の平均値、One/Zeroレベルを算出して光信号のオートスケール処理における縦軸(Y軸)のスケーリング調整時間の短縮を実現する。 Therefore, in the present invention, the average extinction ratio of the signal under measurement, One / Zero level is set by setting the extinction ratio assumed for the optical signal as the signal under measurement and measuring the current value flowing through the photodiode of the photoelectric converter. And the scaling adjustment time on the vertical axis (Y-axis) in the optical signal auto-scaling process is reduced.
[サンプリングオシロスコープの構成について]
図1に示すように、本実施の形態のサンプリングオシロスコープ1は、被測定信号としての光信号の波形を表示するものであり、表示画面の縦軸(Y軸)のスケーリング調整に要する処理時間の短縮を図ったオートスケール処理を実現するため、消光比設定手段2、光電変換器(O/E)3、トリガ生成回路4、サンプラ5、クロッシング座標測定手段6、電流検出手段7、パラメータ算出手段8、切替手段9、表示制御手段10、表示手段11を備えて概略構成される。
[Configuration of sampling oscilloscope]
As shown in FIG. 1, the sampling oscilloscope 1 of this embodiment displays the waveform of an optical signal as a signal under measurement, and the processing time required for scaling adjustment on the vertical axis (Y axis) of the display screen. In order to realize shortened autoscale processing, extinction ratio setting means 2, photoelectric converter (O / E) 3, trigger generation circuit 4, sampler 5, crossing coordinate measurement means 6, current detection means 7, parameter calculation means 8, a switching means 9, a display control means 10, and a display means 11 are schematically configured.
消光比設定手段2は、被測定信号としての光信号のOneレベル(1レベル)とZeroレベル(0レベル)の比率として表現される消光比を設定する。 The extinction ratio setting means 2 sets an extinction ratio expressed as a ratio between the One level (1 level) and the Zero level (0 level) of the optical signal as the signal under measurement.
光電変換器(O/E)3は、例えば光検出器としてのフォトダイオードを備え、外部から入力される被測定信号としての光信号を電気信号に変換する。 The photoelectric converter (O / E) 3 includes a photodiode as a photodetector, for example, and converts an optical signal as a signal under measurement input from the outside into an electric signal.
トリガ生成回路4は、サンプラ5が動作するサンプリングタイミングとして用いられるストローブ信号を生成する。 The trigger generation circuit 4 generates a strobe signal used as a sampling timing at which the sampler 5 operates.
さらに説明すると、トリガ生成回路4は、図2に示すように、例えば、周波数変換部21、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ(以下、DDSと略称する)22、バンドパスフィルタ(以下、BPFと略称する)23、増幅器24、可変分周器25を含んで構成される。 More specifically, as shown in FIG. 2, the trigger generation circuit 4 includes, for example, a frequency converter 21, a direct digital synthesizer (hereinafter abbreviated as DDS) 22, a bandpass filter (hereinafter abbreviated as BPF). 23, an amplifier 24, and a variable frequency divider 25.
周波数変換部21は、トリガ生成回路4の初段に位置し、可変分周器21aと周波数逓倍回路21bを備え、次段に位置するDDS22が動作可能な入力周波数範囲(1.25GHz〜2.5GHzのオクターブ(2倍)の範囲)に外部から供給されるトリガクロック(例えば矩形波や正弦波)の周波数を変換する。 The frequency conversion unit 21 is located in the first stage of the trigger generation circuit 4 and includes a variable frequency divider 21a and a frequency multiplication circuit 21b, and an input frequency range (1.25 GHz to 2.5 GHz) in which the DDS 22 located in the next stage can operate. The frequency of a trigger clock (for example, a rectangular wave or a sine wave) supplied from the outside is converted into an octave (a range of 2).
尚、周波数変換部21は、DDS22の動作周波数範囲がオクターブ(2倍)の範囲であれば、可変分周器21aの分周比及び周波数逓倍回路21bの逓倍比が2のべき乗で対応可能となる。また、周波数変換部21は、DDS22が動作可能な入力周波数範囲のトリガクロックが外部から入力される場合には省略することができる。この場合、外部からトリガクロックがDDS22に直接入力される。 The frequency converter 21 can handle the frequency division ratio of the variable frequency divider 21a and the frequency multiplication circuit 21b by a power of 2 if the operating frequency range of the DDS 22 is an octave (double) range. Become. The frequency converter 21 can be omitted when a trigger clock in the input frequency range in which the DDS 22 can operate is input from the outside. In this case, a trigger clock is directly input to the DDS 22 from the outside.
DDS22は、周波数変換部21の次段に接続され、リファレンスクロック発生器、位相アキュムレータ、波形データを記憶するROM、DAC(デジタル−アナログ変換回路)を備えて構成される。 The DDS 22 is connected to the next stage of the frequency conversion unit 21 and includes a reference clock generator, a phase accumulator, a ROM for storing waveform data, and a DAC (digital-analog conversion circuit).
DDS22は、周波数変換部21にて動作周波数範囲に入力周波数が調整され、周波数変換部21にて周波数変換されたトリガクロックから、任意の波形や周波数(出力周波数)をデジタル的に生成する。 The DDS 22 digitally generates an arbitrary waveform or frequency (output frequency) from the trigger clock whose frequency is adjusted by the frequency converter 21 in the operating frequency range and frequency-converted by the frequency converter 21.
BPF23は、DDS22の次段に接続され、スプリアスを除去するため、DDS22から出力されるトリガクロックの通過帯域を制限する。 The BPF 23 is connected to the next stage of the DDS 22 and limits the pass band of the trigger clock output from the DDS 22 in order to remove spurious.
増幅器24は、ローノイズアンプで構成され、BPF23にて帯域制限されたトリガクロックの振幅を増幅する。 The amplifier 24 is composed of a low noise amplifier, and amplifies the amplitude of the trigger clock whose band is limited by the BPF 23.
可変分周器25は、増幅器24の次段に接続され、分周比が可変設定可能(例えば2〜1/231)であり、サンプラ5のサンプリングタイミングを生成するためにトリガ回路3の最終段に設けられる。可変分周器25は、BPF23を通過して増幅器24にて増幅されたトリガクロックの周波数を、サンプラ5が動作可能な周波数範囲に調整する。 The variable frequency divider 25 is connected to the next stage of the amplifier 24, and the frequency division ratio can be variably set (for example, 2 to 1/2 31 ). In order to generate the sampling timing of the sampler 5, Provided on the stage. The variable frequency divider 25 adjusts the frequency of the trigger clock that passes through the BPF 23 and is amplified by the amplifier 24 to a frequency range in which the sampler 5 can operate.
ここで、サンプラ5が駆動可能なサンプリングタイミングの周期(ストローブ周期)は一般的にkHzオーダとなり、DDS22とBPF23の出力周波数にてサンプラ5を直接駆動することは現実的ではない。そのため、最終段の可変分周器25は、BPF23を通過したトリガクロックをサンプラ5が駆動可能な周波数まで周波数を分周し、サンプラ5のサンプリングタイミングとなるストローブ信号を出力する。 Here, the sampling timing period (strobe period) at which the sampler 5 can be driven is generally in the order of kHz, and it is not realistic to directly drive the sampler 5 at the output frequencies of the DDS 22 and the BPF 23. Therefore, the last-stage variable frequency divider 25 divides the frequency of the trigger clock that has passed through the BPF 23 to a frequency that the sampler 5 can drive, and outputs a strobe signal that is the sampling timing of the sampler 5.
サンプラ5は、トリガ生成回路4にて生成されるストローブ信号をサンプリングタイミングとして例えば数百kHzでスイッチング動作(閉状態:例えば10〜100psec)し、光電変換器3にて電気信号に変換された被測定信号をサンプリングする。 The sampler 5 performs a switching operation (closed state: for example, 10 to 100 psec) with a strobe signal generated by the trigger generation circuit 4 at a sampling timing of, for example, several hundred kHz, and is converted into an electric signal by the photoelectric converter 3. Sampling the measurement signal.
クロッシング座標測定手段6は、横軸(X軸)方向の位相を調整するためのクロッシング座標を測定する。測定したクロッシング座標は、切替手段9を介して表示制御手段10に出力される。 The crossing coordinate measuring means 6 measures crossing coordinates for adjusting the phase in the horizontal axis (X-axis) direction. The measured crossing coordinates are output to the display control means 10 via the switching means 9.
電流検出手段7は、光電変換器3の後段に設けられ、光電変換器3が備えるフォトダイオードに流れる電流値を検出する。 The current detection means 7 is provided at the subsequent stage of the photoelectric converter 3 and detects the value of the current flowing through the photodiode provided in the photoelectric converter 3.
パラメータ算出手段8は、縦軸(Y軸)のスケーリング調整を行うために必要なパラメータとして、被測定信号の平均値、Oneレベル、Zeroレベルを算出する。算出した被測定信号のOneレベル、Zeroレベル、平均値は、切替手段9を介して表示制御手段10に出力される。 The parameter calculation means 8 calculates the average value, the One level, and the Zero level of the signal under measurement as parameters necessary for performing scaling adjustment on the vertical axis (Y axis). The calculated One level, Zero level, and average value of the signal under measurement are output to the display control means 10 via the switching means 9.
さらに説明すると、パラメータ算出手段8は、電流検出手段7にて検出した電流値(A/D変換した値)から被測定信号の平均値を算出する。また、パラメータ算出手段8は、算出した平均値と消光比設定手段2にて設定された消光比に基づいてOneレベル、Zeroレベルを算出する。具体的には、マーク率=1/2として、消光比=One/Zero…式(1)と、平均値=(One+Zero)×1/2…式(2)との連立方程式からOneレベル、Zeroレベルを算出する。 More specifically, the parameter calculation means 8 calculates the average value of the signal under measurement from the current value (A / D converted value) detected by the current detection means 7. The parameter calculation means 8 calculates the One level and the Zero level based on the calculated average value and the extinction ratio set by the extinction ratio setting means 2. Specifically, with the mark ratio = 1/2, the extinction ratio = One / Zero (1) and the average value = (One + Zero) × 1/2 (2) From the simultaneous equations of the formula (2), the One level, Zero Calculate the level.
切替手段9は、表示手段11の表示画面の縦軸(Y軸)のスケーリング調整を行なうときに、パラメータ算出手段8と表示制御手段10を接続するように切替制御される。また、切替手段9は、表示手段11の表示画面の横軸(X軸)のスケーリング調整および縦軸(Y軸)の微調整を行なうときに、クロッシング座標測定手段6と表示制御手段10を接続するように切替制御される。 The switching unit 9 is controlled to be connected so that the parameter calculation unit 8 and the display control unit 10 are connected when the scaling adjustment of the vertical axis (Y axis) of the display screen of the display unit 11 is performed. The switching unit 9 connects the crossing coordinate measuring unit 6 and the display control unit 10 when performing the scaling adjustment on the horizontal axis (X axis) and the fine adjustment on the vertical axis (Y axis) of the display screen of the display unit 11. The switching is controlled so that
表示制御手段10は、サンプラ5からのサンプルデータに基づく被測定信号の波形を表示するように表示手段11を制御する。 The display control means 10 controls the display means 11 so as to display the waveform of the signal under measurement based on the sample data from the sampler 5.
また、表示制御手段10は、オートスケール処理として、パラメータ算出手段8にて算出した被測定信号のOneレベル、Zeroレベル、平均値に基づいて表示手段11の表示画面の縦軸(Y軸)のスケーリング調整を行なう。 Further, the display control means 10 performs auto-scaling processing on the vertical axis (Y axis) of the display screen of the display means 11 based on the One level, Zero level, and average value of the signal under measurement calculated by the parameter calculation means 8. Adjust the scaling.
さらに、表示制御手段10は、オートスケール処理として、クロッシング座標測定手段6にて測定したクロッシング座標に基づいて表示手段11の表示画面の横軸(X軸)のスケーリング調整を行なう。また、表示手段11の表示画面に表示される画像よりヒストグラムを用いて統計的にOneレベルとZeroレベルを算出し、算出したOneレベルとZeroレベルを用いて表示画面の縦軸(Y軸)の微調整を行なう。 Further, the display control means 10 performs scaling adjustment on the horizontal axis (X axis) of the display screen of the display means 11 based on the crossing coordinates measured by the crossing coordinate measurement means 6 as auto-scaling processing. Further, the One level and the Zero level are statistically calculated from the image displayed on the display screen of the display unit 11 using a histogram, and the vertical axis (Y axis) of the display screen is calculated using the calculated One level and Zero level. Make fine adjustments.
表示手段11は、例えば液晶表示器などで構成される。表示手段11は、表示制御手段10の制御により、サンプラ5にて得られるサンプルデータに基づく被測定信号の波形を表示画面上に表示する。 The display means 11 is composed of, for example, a liquid crystal display. The display unit 11 displays the waveform of the signal under measurement based on the sample data obtained by the sampler 5 on the display screen under the control of the display control unit 10.
また、表示手段11は、オートスケール処理として、表示制御手段10の制御により、表示画面の縦軸(Y軸)がスケーリング調整された後、横軸(X)がスケーリング調整される。また、必要に応じて表示画面の縦軸(Y軸)が微調整される。 Further, the display unit 11 performs the scaling adjustment on the horizontal axis (X) after the vertical axis (Y axis) of the display screen is scaled and adjusted under the control of the display control unit 10 as autoscale processing. Further, the vertical axis (Y axis) of the display screen is finely adjusted as necessary.
次に、上記のように構成されるサンプリングオシロスコープ1のオートスケール処理について図4を参照しながら説明する。 Next, autoscale processing of the sampling oscilloscope 1 configured as described above will be described with reference to FIG.
オートスケール処理を実行するにあたっては、消光比設定手段2にて消光比が予め設定される(ST1)。また、パラメータ算出手段8と表示制御手段10を接続するように切替手段9を切替制御する。 In executing the auto scale processing, the extinction ratio is preset by the extinction ratio setting means 2 (ST1). Further, the switching means 9 is controlled to be connected so that the parameter calculation means 8 and the display control means 10 are connected.
そして、被測定信号としての光信号が光電変換器3に入力されると、光信号は光電変換器3にて電気信号に変換された後、トリガ生成回路4にて生成されたストローブ信号をサンプリングタイミングとしてサンプラ5にてサンプリングされる(ST2)。 When an optical signal as a signal under measurement is input to the photoelectric converter 3, the optical signal is converted into an electric signal by the photoelectric converter 3, and then the strobe signal generated by the trigger generation circuit 4 is sampled. Sampled by the sampler 5 as timing (ST2).
その際、光電変換器3が備えるフォトダイオードに流れる電流値が電流検出手段7にて検出される(ST3)。また、パラメータ算出手段8は、電流検出手段7にて検出した電流値から被測定信号の平均値を算出し、算出した平均値と消光比設定手段2にて設定された消光比に基づいてOneレベル、Zeroレベルを算出する(ST4)。 At that time, the current detection means 7 detects the current value flowing through the photodiode included in the photoelectric converter 3 (ST3). The parameter calculation means 8 calculates the average value of the signal under measurement from the current value detected by the current detection means 7, and based on the calculated average value and the extinction ratio set by the extinction ratio setting means 2. Level and Zero level are calculated (ST4).
そして、表示制御手段10は、パラメータ算出手段8にて算出した被測定信号のOneレベル、Zeroレベル、平均値に基づいて表示手段11の表示画面の縦軸(Y軸)のスケーリング調整を行なう(ST5)。 Then, the display control means 10 performs scaling adjustment of the vertical axis (Y axis) of the display screen of the display means 11 based on the One level, Zero level, and average value of the signal under measurement calculated by the parameter calculation means 8 ( ST5).
この表示手段11の表示画面の縦軸(Y軸)のスケーリング調整では、算出した被測定信号の平均値が縦軸(Y軸)スケールのオフセットとなり、表示手段11の表示画面の縦軸の中央値に設定される。また、算出したOneレベルとZeroレベルの差分が観測信号の振幅となる。 In the scaling adjustment of the vertical axis (Y axis) of the display screen of the display means 11, the calculated average value of the signal under measurement becomes the offset of the vertical axis (Y axis) scale, and the center of the vertical axis of the display screen of the display means 11. Set to a value. The difference between the calculated One level and Zero level is the amplitude of the observation signal.
具体的に、例えば図3(a)に示すように、表示手段11の表示画面のフルスケールを10マス全部の振幅とし、10マス中5マスを用いて波形を描画する場合、観測信号の振幅はフルスケール/2となる。 Specifically, for example, as shown in FIG. 3A, when the full scale of the display screen of the display unit 11 is set to the amplitude of all 10 squares, and the waveform is drawn using 5 squares of 10 squares, the amplitude of the observation signal Is full scale / 2.
したがって、フルスケール=10マス×1マス当たりの振幅値(Division)となるので、観測信号の振幅は(10×Division)/2となる。これにより、1マス当たりの振幅値(Division)は、観測信号の振幅/5に設定される。なお、この縦軸(Y軸)のスケーリング調整を終えた段階では、表示手段11の表示画面の横軸(X軸)方向の位相がずれている。 Therefore, since full scale = 10 squares × amplitude value (division) per square, the amplitude of the observation signal is (10 × division) / 2. Thereby, the amplitude value (Division) per square is set to the amplitude of the observation signal / 5. It should be noted that the phase in the horizontal axis (X axis) direction of the display screen of the display means 11 is shifted at the stage where the scaling adjustment of the vertical axis (Y axis) is completed.
そこで、表示手段11の表示画面の横軸(X軸)のスケーリング調整を行なうため、クロッシング座標測定手段6と表示制御手段10を接続するように切替手段9を切替制御する。 Therefore, in order to perform scaling adjustment on the horizontal axis (X axis) of the display screen of the display unit 11, the switching unit 9 is controlled so as to connect the crossing coordinate measuring unit 6 and the display control unit 10.
そして、クロッシング座標測定手段6は、横軸(X軸)方向の位相を調整するためのクロッシング座標を測定する。具体的には、最初に表示手段11の表示画面左端の中央付近にサンプルデータが存在するか否かを確認する。そして、図3(b)に示すように、表示画面左端にサンプルデータが存在しない場合は、表示画面左端から表示画面中央までの範囲(図3(b)の点線で示す範囲)のヒストグラムの平均値によりクロッシング座標を測定する。これに対し、図3(c)に示すように、表示画面左端にサンプルデータが存在する場合は、表示画面中央(図3(c)の点線で示す25〜75%の範囲)のヒストグラムの平均値によりクロッシング座標を測定する(ST6)。 Then, the crossing coordinate measuring means 6 measures the crossing coordinates for adjusting the phase in the horizontal axis (X-axis) direction. Specifically, first, it is confirmed whether or not sample data exists near the center of the left end of the display screen of the display means 11. Then, as shown in FIG. 3B, when there is no sample data at the left end of the display screen, the average of the histogram of the range from the left end of the display screen to the center of the display screen (the range indicated by the dotted line in FIG. 3B) Measure crossing coordinates by value. On the other hand, as shown in FIG. 3C, when sample data exists at the left end of the display screen, the average of the histograms at the center of the display screen (the range of 25 to 75% indicated by the dotted line in FIG. 3C). The crossing coordinate is measured by the value (ST6).
そして、表示制御手段10は、クロッシング座標測定手段6にて測定したクロッシング座標に基づいて表示手段11の表示画面の横軸(X軸)のスケーリング調整を行なう(ST7)。 Then, the display control means 10 performs scaling adjustment on the horizontal axis (X axis) of the display screen of the display means 11 based on the crossing coordinates measured by the crossing coordinate measuring means 6 (ST7).
この表示手段11の表示画面の横軸(X軸)のスケーリング調整では、アイ波形のクロッシング座標が表示画面の特定エリア(2UIの場合は、横軸(X軸)方向で25%、75%にクロッシングが来るのが適正)に来るので、測定したクロッシング座標が上記25%または75%の座標に来るように横軸(X軸)のオフセットを設定する(例えば図3(d)の状態)。なお、アイ波形を表示する場合は、表示画面のX座標を2UI固定としてもよい。 In the scaling adjustment of the horizontal axis (X axis) of the display screen of the display means 11, the crossing coordinates of the eye waveform are set to 25% and 75% in the specific area of the display screen (in the case of 2 UI, the horizontal axis (X axis)). Therefore, the offset of the horizontal axis (X axis) is set so that the measured crossing coordinates are at the 25% or 75% coordinates (for example, the state of FIG. 3D). When displaying an eye waveform, the X coordinate of the display screen may be fixed to 2 UI.
また、表示手段11の表示画面の縦軸(Y軸)の微調整に関しては、アイ波形の場合、クロッシング+0.5UIがアイの開口中心と考えられるので、例えばアイの開口中心において、画像からヒストグラムを用いて統計的にOneレベルとZeroレベルを算出し、算出したOneレベルとZeroレベルの差分を観測信号の振幅とする。そして、前述したように、表示手段11の表示画面のフルスケールを10マス全部の振幅とし、10マス中5マスを用いて波形を描画する場合には、1マス当たりの振幅値(Division)を観測信号の振幅/5に設定して縦軸(Y軸)を微調整する。 Further, regarding fine adjustment of the vertical axis (Y axis) of the display screen of the display unit 11, in the case of an eye waveform, since crossing +0.5 UI is considered as the eye opening center, for example, at the eye opening center, a histogram is obtained from the image. Is used to statistically calculate the One level and the Zero level, and the difference between the calculated One level and the Zero level is set as the amplitude of the observation signal. As described above, when the full scale of the display screen of the display unit 11 is set to the amplitude of all 10 squares, and the waveform is drawn using 5 squares in 10 squares, the amplitude value (Division) per square is set. Set the observation signal amplitude to 5 and finely adjust the vertical axis (Y-axis).
このように、本実施の形態によれば、サンプリングオシロスコープにおいて最も高頻度で用いられるオートスケール処理において表示画面の縦軸(Y軸)のスケーリング調整に要する処理時間を短縮することができる。具体的に、例えばオートスケール処理全体で約2秒の処理のうち、縦軸(Y軸)のスケーリング調整で400ミリ秒程度の時間が短縮可能となり、従来より20%程度処理の高速化が図れる。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to reduce the processing time required for the scaling adjustment of the vertical axis (Y axis) of the display screen in the autoscale processing most frequently used in the sampling oscilloscope. Specifically, for example, of the entire auto-scaling process, about 400 seconds can be shortened by scaling adjustment on the vertical axis (Y-axis), and the processing speed can be increased by about 20% compared to the prior art. .
また、測定対象物(DUT)によってばらつくことが懸念される光出力パワーは、サンプリングオシロスコープ1で測定した上でスケーリング調整を行なうので、ユーザが固定スケールで実施した場合の懸念点も解消できる。 In addition, since the optical output power that is likely to vary depending on the measurement object (DUT) is measured with the sampling oscilloscope 1 and is subjected to scaling adjustment, it is possible to eliminate the concern when the user carries out with a fixed scale.
ところで、上述した実施の形態では、1チャネルの被測定信号をサンプリングして波形表示する場合のオートスケール処理を例にとって説明したが、複数チャネルの被測定信号をサンプリングし、それぞれの波形を同時表示又は切替表示する際のオートスケール処理に適用することもできる。この場合、チャネル数が増加するほど縦軸(Y軸)のスケーリング調整に要する処理時間を短縮でき、オートスケール処理全体の高速化を図ることができる。 By the way, in the above-described embodiment, an example of the auto-scaling process in the case of sampling and displaying a waveform of a signal under measurement of one channel has been described as an example. Alternatively, it can be applied to auto-scaling processing for switching display. In this case, as the number of channels increases, the processing time required for scaling adjustment on the vertical axis (Y-axis) can be shortened, and the entire autoscale process can be accelerated.
以上、本発明に係るサンプリングオシロスコープ及びこれを用いた自動スケール方法の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。 The best mode of the sampling oscilloscope and the automatic scale method using the sampling oscilloscope according to the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the description and drawings according to this mode. That is, it is a matter of course that all other forms, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on this form are included in the scope of the present invention.
1 サンプリングオシロスコープ
2 消光比設定手段
3 光電変換器(O/E)
4 トリガ生成回路
5 サンプラ
6 クロッシング座標測定手段
7 電流検出手段
8 パラメータ算出手段
9 切替手段
10 表示制御手段
11 表示手段
21 周波数変換部
21a 可変分周器
21b 周波数逓倍回路
22 DDS(ダイレクト・デジタル・シンセサイザ)
23 BPF(バンドパスフィルタ)
24 増幅器
25 可変分周器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sampling oscilloscope 2 Extinction ratio setting means 3 Photoelectric converter (O / E)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Trigger generation circuit 5 Sampler 6 Crossing coordinate measurement means 7 Current detection means 8 Parameter calculation means 9 Switching means 10 Display control means 11 Display means 21 Frequency conversion part 21a Variable frequency divider 21b Frequency multiplication circuit 22 DDS (direct digital synthesizer) )
23 BPF (band pass filter)
24 amplifier 25 variable frequency divider
Claims (2)
前記光信号の消光比を設定する消光比設定手段(2)と、
前記光信号を電気信号に変換する光電変換器(3)と、
前記光電変換器に流れる電流値を検出する電流検出手段(7)と、
前記電流検出手段にて検出された電流値から前記光信号の平均値を算出し、算出した平均値と前記消光比設定手段にて設定された消光比に基づいて該消光比の比率を示すOneレベルとZeroレベルを算出するパラメータ算出手段(8)と、
前記パラメータ算出手段にて算出された前記光信号の平均値、Oneレベル、Zeroレベルに基づいて前記表示画面の縦軸をスケーリング調整する表示制御手段(10)とを備えたことを特徴とするサンプリングオシロスコープ。 In a sampling oscilloscope (1) for sampling an optical signal as a signal under measurement at a predetermined sampling timing and displaying the waveform on a display screen,
An extinction ratio setting means (2) for setting an extinction ratio of the optical signal;
A photoelectric converter (3) for converting the optical signal into an electrical signal;
Current detection means (7) for detecting a current value flowing through the photoelectric converter;
One value indicating the ratio of the extinction ratio based on the calculated average value and the extinction ratio set by the extinction ratio setting means is calculated from the current value detected by the current detection means. Parameter calculating means (8) for calculating the level and the Zero level;
Sampling comprising: display control means (10) for adjusting the scaling of the vertical axis of the display screen based on the average value, One level, and Zero level of the optical signal calculated by the parameter calculation means. oscilloscope.
前記光信号の消光比を設定するステップと、
前記光信号を光電変換器にて電気信号に変換するステップと、
前記光電変換器に流れる電流値を検出するステップと、
前記電流値から前記光信号の平均値を算出し、算出した平均値と前記消光比に基づいて該消光比の比率を示すOneレベルとZeroレベルを算出するステップと、
前記光信号の平均値、Oneレベル、Zeroレベルに基づいて前記表示画面の縦軸をスケーリング調整するステップとを含むことを特徴とするサンプリングオシロスコープを用いた自動スケール方法。 In an automatic scale method using a sampling oscilloscope (1) for sampling an optical signal as a signal under measurement at a predetermined sampling timing and displaying the waveform on a display screen,
Setting an extinction ratio of the optical signal;
Converting the optical signal into an electrical signal by a photoelectric converter;
Detecting a current value flowing through the photoelectric converter;
Calculating an average value of the optical signal from the current value, and calculating an One level and a Zero level indicating a ratio of the extinction ratio based on the calculated average value and the extinction ratio;
Adjusting the vertical axis of the display screen based on the average value, the One level, and the Zero level of the optical signal, and an automatic scaling method using a sampling oscilloscope.
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