JPH01253673A - 波形測定装置 - Google Patents

波形測定装置

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JPH01253673A
JPH01253673A JP8209888A JP8209888A JPH01253673A JP H01253673 A JPH01253673 A JP H01253673A JP 8209888 A JP8209888 A JP 8209888A JP 8209888 A JP8209888 A JP 8209888A JP H01253673 A JPH01253673 A JP H01253673A
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JP
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digital signal
speed
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signal processing
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Nobuji Karibe
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高速信号波形を高精度で測定する装置に関す
る。
〔発明の技術的背景及びその問題点〕
従来、高速信号波形を測定するには高速オン1コスコー
プやサンプリングスコープで直接測定を行っていた。し
かしこの様な方法では充分な精度を望むことは難しい。
そこで、ステップ信号が比較的簡単に充分、精度良く発
生できることを利用し、これを基準として測定系を含む
測定装置を補正し、これに芥って被測定信号を精度良く
測定する装置が考えられた。特願昭62−140614
にこの方式が述べられている。
上記特願では波高レベルが平坦である基準パルス波をサ
ンプリングし、デジタル化して基準データを得、前記基
準データに基づきフーリエ変換し、また理想ステップ波
のフーリエ変換と前記基準データに基づいたフーリエ変
換とから測定系のセトリング特性を求めていた。具体的
には振幅のある値(例えば50%)の点を時間基準とし
て、前記基準データに基づいたフーリエ変換と前記理想
ステップ、波のフーリエ変換とを正規化し所望の測定系
補正データを得ていた。
この方法で基準パルス波と理想ステップ波のタイミング
合ねせを行うと、夫々の信号のデユーティ比が正確に5
0%となる訳ではないので高次の高調波成分か著しく低
下し補正データに誤差を生じる。矩形波の周波数成分は
第3図に示すようにSin (X) / X上に現れる
ので、デユーティ比50%の奇数次成分の場合以外では
周期的に振幅が低下することになる。また振幅の値を時
間基準の条件としているので、測定系の誤差を含んでし
まう。
さらにこの方法では基準パルス波を測定した基準データ
と理想ステップ波の夫々のフーリエ変換を比較し測定系
の誤差を得ているが、実際の基準パルスには、ある程度
の立上り・立下り時間およびリンギング等のゆらぎが含
まれている。そのため、高速域になればなる程、基準パ
ルスと理想ステップ波のずれ番才大きくなり精度が悪化
してしまう。
〔発明の目的〕
本発明は、高速信号波形の高精度測定を行なう装置を提
供することを目的としている。
[発明の概要] 本発明の一実施か1によれば、基準となる信号を発生す
るための高速パルス発生装置と、被測定信号と、入力し
たアナログ信号の所定のレベルをデジタル変換して出力
する高速測定系と、前記被測定信号と前記高速パルス発
生装置の出力とを選択的に前記高速測定系の入力に接続
する第1スイッチと、前記高速パルス発生装置の電流、
温度などのパラメータを抽出するパラメータ抽出装置と
、前記高速パルス発生装置の既知の回路パラメータと、
前記回路パラメータと前記パラメータ抽出装置との情報
を基に前記高速パルス発生装置の信号をシミュレートす
る回路シミュレータと、デジタル信号処理を行なう第1
デジタル信号処理装置(DSP)、第2DSPと、前記
高速III定系の出力に前記第1DSP、第2DSPの
それぞれの入力を選択的に接続する第2スイッチと、前
記高速パルス発生装置の出力を前記高速測定系によって
測定したデータと前記回路シミュレータの出力とから前
記第1DSPにより算出された特性データを記憶し、そ
の出力を前記第2DSPに送る特性データ記憶装置と、
から成り前記第2D、SPは前記被測定信号を前記高速
測定系によって測定したデータと前記特性データ記憶装
置からのデータとを基に前記高速測定系の誤差を補正し
、高精度の高速測定出力を発生する測定装置が提供され
る。
〔発明の実施例〕
第1図に本発明の1実施例を示す。同図においX戸め1
( て、スイッチ2は高速パルス発生装置7側に接続され、
スイッチ4はDSPB側に接続されている。
この状態において、高速パルス発生装置7の信号はスイ
ッチ2を介して高速測定系3 (アナログ入力、デジタ
ル出力)で測定される。この測定データは、スイッチ4
を介してDSPllに送られる。
また高速パル入発生装置7の電流、温度などのパラメー
タは、パラメータ抽出装置】0によって取り出され回路
シミュレータ】2に送られる。回路シミュレータ12で
は、既知である高速パルス発生装置体装置7の信号をシ
ミュレートし1)SF3に送出する。DSP8はこれら
2つのデータを茎に高速測定系3の特性データを算出し
特性データ記憶装置9に蓄積させる。次に、スイッチ2
とスイッチ4を切り換え、被測定信号】を高速測定系3
で測定する。これにより得られたデータはスイッチ4を
介してDSP5に送出する。DSP5では前述で得られ
た特性データを基に高速測定系3の誤差を補正し高精度
な高速測定出力を出力する。
上記操作のうち特性データを得るまでの一連の信号の様
子を第2図に示す。同図において、高速パルス発生装置
7の出カベ@は高速測定系3で測定され、高速渭1定系
3の出力■のように立上り、立下りの乱れた信号として
観測される。ただし、これらの信号は繰り返し信号を用
い必ず信号の前縁と後縁が連続となるようにする。
比からパルスの位置情報を抽出する。同時に2次高調波
成分からデユーティ比を算出する。すなわちデユーティ
比50%の場合、偶数次成分はSin (X)/X=0
となるのでン肖失するが、50%からずれていると完全
には消失しない点に着目し、X=2πイ」近の5in(
X)/Xの逆関数あるいはニュートン法などによって2
次高調波の位相を求めると、5in(X) / Xはパ
ルス幅を変数とする周期関数なのでデユーティ比を求め
ることができる。位置情幸Uとデユーティ比情報を元に
して高速測定系出力■を規格化する。具体的には位置補
正は出力■の前縁・後縁のデータを移動さセ、デユーテ
ィ比補正は出力■の立上り、立下りの過渡現象が充分に
収束した部分を補間し伸縮する。
以上の処理で得られた規格化測定出力を再びFFTを行
なうと偶数次成分がなく、奇数次成分を高次まで得るこ
とができる。比較を行うシミュレータ出力についても正
確に位置合わせやデユーティ比が50%とはならない場
合には上記と同様な処理を施しFFTを行ない奇数次成
分を高次まで得る。規格化された測定出力とシミュレー
タ出力からFFTを行なって得た奇数次成分を比較し、
高速測定系3の特性データを得る。偶数次成分は全て規
格化の誤差であり特性データには使わない。
また、上記FFTは複素数で旧算し特性データも複素数
として得ると、直交変換により利得と位相を基本波から
の相対値として得られる。基本波周波数は充分に低く正
確である。よって特性データによって高次までの利得と
位相の絶対値を得られる。
次にスイッチ2とスイッチ4を切り換え被測定信号1を
測定し特性データと共にDSP5により補正を行ない高
精度な高速測定出力を求める。この場合の補正は周波数
軸上で乗算し時間軸上に変換しても良いし、予め特性デ
ータを時間軸上に変換しておきコンボリューションによ
って所望の出力を求めても良い。
上記実施例において、デユーティ比を50%とはせずに
、そのまま規格化せずに振幅の低下する次数を求め、特
性データから削除しても良い。また、特性データの分解
能をある程度細かく取り、各データ間は直線近似により
求めることで被測定信号入力の測定条件を変えても再度
特性データをとり直さなくても良くできる。
また、第1図の参照番号5.8.9.12のデータ処理
部分をコンピューターのソフトウェアにより行いシステ
ムを簡略化できる。また、デユーティ比を2次高調波か
ら得すに他の成分から求めて良い。
〔発明の効果〕
以」二の説明から明らかなように、本発明によれば高速
測定系の誤差をほぼ完全に除去し高精度な測定ができる
、セトリング特性のようなステップ状の波形のみならず
、あらゆる波形の高精度な高速測定が実現できる等の多
大な効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は第1図に
示す装置の動作を説明するための図、第3図は5in(
X)/Xを表わす図である。 2.4:スイフチ    3:高速/ltり足糸5.8
:DSP      7;高速パルス発生装置9:特性
データ記憶装置 10;パラメータ抽出装置1);回路
パラメータ   12:回路シミュレーク出願人 横河
・ヒユーレット・バノカ一ド株式会社代理人 弁理士 
 長谷用  次男 ■ 1審昌東ぺ1し又発曳層腎 bカ (流形) (i;1)邑プ5ト≧タリ゛]ン腓−系ぬ力 (す”−
り) 第 2 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基準となる信号を発生する基準信号発生装置と、 測定の対象となる被測定信号と、 入力したアナログ信号の所定のレベルをデジタル変換し
    て出力する高速測定装置と、 前記被測定信号と前記基準信号発生装置の出力とを選択
    的に前記高速測定装置の入力に接続する第1スイッチと
    、 前記基準信号発生装置の電流、温度などのパラメータを
    抽出するパラメータ抽出装置と、前記基準信号発生装置
    の既知の回路パラメータと、 前記回路パラメータと前記パラメータ抽出装置との情報
    を基に前記基準信号発生装置の信号をシミュレートする
    回路シミュレータと、 デジタル信号処理を行なう第1デジタル信号処理装置、
    第2デジタル信号処理装置 と、 前記高速測定装置の出力に前記第1デジタル信号処理装
    置、第2デジタル信号処理装置のそれぞれの入力を選択
    的に接続する第2スイッチと、 前記基準信号発生装置の出力を前記高速測定装置によっ
    て測定したデータと前記回路シミュレータの出力とから
    前記第1デジタル信号処理装置により算出された特性デ
    ータを記憶し、その出力を前記第2デジタル信号処理装
    置に送る特性データ記憶装置と、 から成り、前記第2デジタル信号処理装置は前記被測定
    信号を前記高速測定装置によって測定したデータと前記
    特性データ記憶装置からのデータとを基に前記高速測定
    装置の誤差を補正し、高精度の高速測定出力を発生する
    ことを特徴とする波形測定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007306555A (ja) * 2006-05-01 2007-11-22 Internatl Business Mach Corp <Ibm> デジタル信号のデューティ・サイクルを補正するための方法および装置
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CN103293420A (zh) * 2013-06-06 2013-09-11 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种多参数数字信号处理硬件电路及多参数处理方法

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