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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wellenformgenerator,
welcher eine gewünschte
Wellenform erzeugen kann, und ein Verfahren zum Erzeugen einer gewünschten
Wellenform.
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Eine
Prüfvorrichtung
zum Prüfen
elektrischer Vorrichtungen, die jeweils eine A/D-Umwandlungseinheit
haben, die ein analoges Signal in ein digitales Signal umwandeln
kann, enthält
einen Wellenformgenerator, der eine Prüfwellenform erzeugt, welche zum
Prüfen der
A/D-Umwandlungseinheit der elektrischen Vorrichtung verwendet wird.
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1 ist ein Blockschaltbild,
das einen herkömmlichen
Wellenformgenerator 10 zeigt. Der Wellenformgenerator 10 enthält einen
Wellenformspeicher 20, einen Bezugstaktgenerator 22,
eine D/A-Umwandlungseinheit 24 und eine Wellenform-Ausgabeeinheit 26.
Der Wellenformspeicher 20 speichert Prüfwellenformdaten, die für die Erzeugung einer
Prüfwellenform
zu verwenden sind. Der Wellenformspeicher 20 gibt die Prüfwellenformdaten
zu der D/A-Umwandlungseinheit 24 zu einer Zeit eines von dem
Bezugstaktgenerator gelieferten Bezugstakts aus. Die D/A-Umwandlungseinheit 24 wandelt
die Prüfwellenformdaten
in einen Spannungswert zu der Zeit des Bezugstaktes um. Die Wellenform-Ausgabeeinheit 26 gibt
die Prüfwellenform
aus, die durch Entfernen einer vorbestimmten Frequenzkomponente von
dem zu der Zeit des Bezugstakts von der D/A-Umwandlungseinheit 24 gelieferten
Spannungswert erhalten wurde.
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2(a) zeigt den Spannungswert,
der von der D/A-Umwandlungseinheit 24 ausgegeben
wurde, welche in dem in 1 gezeigten
Wellenformgenerator 10 enthalten ist. Die D/A-Umwandlungseinheit 24 wandelt
die von dem Wellenformspeicher 20 gelieferten Prüfwellenformdaten
in den Spannungswert um und gibt den erhaltenen Spannungswert zu
der Zeit des Bezugstaktes aus. Somit gibt die D/A-Umwandlungseinheit 24 den
Spannungswert aus, der eine Periode des Bezugstaktes ändert.
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2(b) zeigt die Prüfwellenform,
die von der Wellenform-Ausgabeeinheit 26 ausgegeben wird,
welche in dem mit Bezug auf 1 beschriebenen
Wellenformgenerator 10 enthalten ist. Die Wellenform-Ausgabeein heit 26 gibt
die Prüfwellenform aus
nach Entfernen der vorbestimmten Frequenzkomponente von der in 2(a) gezeigten Wellenform.
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In
einem Fall der Erzeugung einer Prüfwellenform mit einer hohen
Frequenz war es erforderlich, dass der herkömmliche Wellenformgenerator 10 die
D/A-Umwandlungseinheit 24 enthält, welche mit einer hohen
Geschwindigkeit arbeiten kann. Auch war es bei dem herkömmlichen
Wellenformgenerator 10 schwierig, die Prüfwellenform
mit hoher Genauigkeit anzunähern,
da der herkömmliche
Wellenformgenerator 10 Spannungswerte erzeugt, welche sich den
Spannungswerten der Prüfwellenform
bei konstanten Intervallen annähern.
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Aus
der
DE 2 160 863 B2 ist
eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Sinusschwingungen durch
Summieren von gleichfrequenten Rechteckschwingungen bekannt, wobei
die Rechteckschwingungen in ihrer Phasenlage zueinander derart verschoben
und in ihrer Amplitude derart gestaffelt sind, dass die zu den Oberwellen
der zu erzeugenden Sinusschwingung beitragenden Teilschwingungen
der Rechteckschwingungen sich gegenseitig aufheben, hingegen die
zur Grundwelle der Sinusschwingung beitragenden Teilschwingungen sich
addieren.
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Die
US 4 575 811 A offenbart
einen Wellenformgenerator zum Erzeugen einer sinusförmigen Welle,
die aus zwei identischen Sinuswellen zusammengesetzt wird, deren
Phasendifferenz in gewünschter
Weise eingestellt wird. Zur Erzeugung der Sinuswellen werden Rechteckimpulse
jeweils gleicher Amplitude und unterschiedlicher Phasenlage summiert.
Dabei ist das gegenseitige Verhältnis zweier
beliebiger der eine Sinushalbwelle bildenden Rechteckimpulse derart,
dass der eine Rechteckimpuls, der früher als der andere Rechteckimpuls
beginnt, auch früher
als der andere endet, d.h., die Rechteckimpulse haben eine im Wesentlichen
gleiche Länge.
Zur Erzeugung der Rechteckimpulse werden jeweils Brückenschaltungen
mit vier gesteuerten Schaltern verwendet, wobei ein Impuls erhalten wird,
wenn die Schalter in zwei gegenüberliegenden Brückenzweigen
leitend sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wellenformgenerator
sowie ein Wellenform-Erzeugungsverfahren
anzugeben, durch die Rechteckwellen beliebiger Amplitude zur Bildung
einer gewünschten
Wellenform zusammengesetzt werden können. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine
Kombination, die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 11 beschrieben ist.
Die abhängigen
Ansprüche
definieren vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wellenformgenerator
zum Erzeugen einer gewünschten
Wellenform eine Rechteckwellen-Erzeugungseinheit
zur Erzeugung mehrerer Rechteckwellen in einer solchen Weise, dass
jede der Rechteckwellen zu einer gewünschten Anstiegszeit ansteigt
und zu einer gewünschten
Abfallzeit abfällt,
und eine Wellenform-Zusammensetzeinheit zum Zusammensetzen der Rechteckwellen
für die Erzeugung
einer Mehrpegelwelle, die Grundlage für die Erzeugung der gewünschten
Wellenform ist. Die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit enthält mindestens
einen Wellenformspeicher zum Speichern von Informationen betreffend
einen Spannungswert von jeder der Rechteckwellen, mindestens einen
Zeitspeicher zum Speichern der Anstiegs- und Abfall zeit von jeder
der Rechteckwellen, und eine Rechteckwellen-Ausgabeeinheit zur Ausgabe
jeder der Rechteckwellen auf der Grundlage der Informationen sowie
der Anstiegs- und Abfallzeit von jeder der Rechteckwellen, wobei
die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit die in dem Wellenformspeicher
gespeicherten Informationen über
den Spannungswert in eine N-stellige Zahl der Basis M (N und M sind
ganze Zahlen gleich oder größer als
2) umwandelt, N logische Spannungswerte, die entsprechend der N-stelligen Zahl
der Basis M spezifiziert sind, erzeugt, und die logischen Spannungswerte
zu der Wellenform-Zusammensetzeinheit liefert.
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Zusätzlich kann
der Wellenformgenerator ein Filter zum Entfernen einer vorbestimmten
Frequenzkomponente aus der Mehrpegelwelle aufweisen.
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Die
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit kann enthalten: mehrere Wellenformspeicher
jeweils zum Speichern von Informationen über einen Spannungswert einer
entsprechenden der Rechteckwellen, und mehrere Zeitspeicher jeweils
zum Speichern der Anstiegs- und Abfallzeit einer entsprechenden der
Rechteckwellen.
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Die
Rechteckwellen-Ausgabeeinheit kann ein D/A-Wandler sein, der die Informationen über den Spannungswert
in ein analoges Signal umwandelt. Der Wellenformgenerator kann weiterhin
eine Zeiteinstellvorrichtung zum Verzögern eines Bezugstakts basierend
auf der in dem (den) Zeitspeicher(n) gespeicherten Anstiegs- und
Abfallzeit für
jede der Rechteckwellen aufweisen.
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Der
Wellenformgenerator kann weiterhin eine Spannungssteuervorrichtung
zum Steuern der Amplitude von jeder der Rechteckwellen basierend auf
der gewünsch ten
Wellenform aufweisen. Die Wellenform-Zusammensetzeinheit kann eine Operation
für den
Spannungswert von jeder der Rechteckwellen durchführen.
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Weiterhin
kann die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit die N Rechteckwellengeneratoren
zur Erzeugung der M-wertigen
logischen Spannungswerte enthalten, und die Wellenform-Zusammensetzeinheit
multipliziert mit (1/M)K den von dem K-ten Wellenformgenerator
(K ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 1, jedoch nicht größer als
N) gelieferten logischen Spannungswert und setzt die multiplizierten
logischen Spannungswerte zusammen, um die gewünschte Wellenform zu erzeugen.
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Die
Wellenform-Zusammensetzeinheit kann eine Leiter enthalten, welche
die N logischen Spannungswerte als Eingabesignale hat. In diesem
Fall sind die N Rechteckwellengeneratoren jeweils elektrisch mit
N Knoten verbunden, die Knoten sind miteinander über Widerstände mit jeweils einem vorbestimmten
Widerstandswert verbunden, der K-te logische Spannungswert an dem
K-ten Knoten fällt
auf das (1/M)-fache ab, und der Spannungswert an dem K-ten Knoten
fällt auf
das (1/M)-fache an dem (K-1)-ten Knoten ab.
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Die
Wellenform-Zusammensetzeinheit kann eine Leiter enthalten, die die
N logischen Spannungswerte als Eingangssignale hat. In diesem Fall
ist der J-te Rechteckwellengenerator (J ist eine ganze Zahl gleich
oder größer als
1, jedoch nicht größer als (N-1))
mit (N-1) Knoten verbunden; die Knoten sind miteinander über Widerstände mit
jeweils einem vorbestimmten Widerstandswert verbunden; der N-te Rechteckwellengenerator
ist mit dem (N-1)-ten Knoten verbunden; der N-te logische Spannungswert fällt auf
das (1/M)-fache des N-ten logischen Spannungswertes an dem (N-1)-ten
Knoten; der J-te logische Spannungswert fällt auf das (1/M)-fache an
dem J-ten Knoten; und der Spannungswert an dem J-ten Knoten fällt auf
das (1/M)-fache an dem (J-1)-ten Knoten.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Wellenform-Erzeugungsverfahren
zum Erzeugen einer gewünschten
Wellenform die Schritte auf: Erzeugen mehrerer Rechteckwellen; Zusammensetzen
der Rechteckwellen, um eine Mehrpegelwelle zu erzeugen; und Erzeugen
der gewünschten
Wellenform auf der Grundlage der Mehrpegelwelle, wobei jede Rechteckwelle
zu einer gewünschten
Anstiegszeit ansteigt und zu einer gewünschten Abfallzeit abfällt. Das
Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Informationen bezüglich eines
Spannungswertes für
jede der Rechteckwellen gespeichert werden, die Anstiegszeit und
die Abfallzeit für
jede der Rechteckwellen gespeichert werden, und jede der Rechteckwellen
auf der Grundlage der Informationen bezüglich des Spannungswertes sowie
der Anstiegszeit und der Abfallzeit gebildet wird derart, dass die
Informationen bezüglich
des Spannungswertes in eine N-stellige Zahl der Basis M (N und M
sind ganze Zahlen gleich oder größer als
2) umgewandelt, N logische Spannungswerte, die entsprechend der
N-stelligen Zahl der Basis M spezifiziert sind, erzeugt und die
logischen Spannungswerte zusammengesetzt werden.
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Es
können
Spannungswerte der Rechteckwellen berechnet werden, um die Mehrpegelwelle
zu erzeugen. Zusätzlich
kann eine vorbestimmte Frequenzkomponente aus der Mehrpegelwelle
entfernt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockschaltbild, das einen herkömmlichen Wellenformgenerator 10 zeigt.
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2 zeigt einen Spannungswert, der von einer
D/A-Umwandlungseinheit 24 ausgegeben
wird, welche in dem in 1 gezeigten Wellenformgenerator 10 enthalten
ist.
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3 ist
ein Blockschaltbild, das eine Prüfvorrichtung
zeigt.
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4 ist
ein Blockschaltbild, das einen beispielhaften Wellenformgenerator 30 zeigt.
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5 ist
ein Blockschaltbild, das einen beispielhaften Rechteckwellengenerator 40a zeigt.
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6, 7, 8 und 9 zeigen
beispielhafte Rechteckwellen.
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10 ist ein Diagramm, das die Arbeitsweise
des in 5 gezeigten Rechteckwellengenerators 40a erläutert.
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11 ist
ein Diagramm, das die Wirkungen erläutert, welche durch Anstiegs-
und Abfallzeiten der Rechteckwelle, die frei gesetzt werden können, erhalten
werden.
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12 ist
ein Blockschaltbild, das einen anderen beispielhaften Wellenformgenerator 30 zeigt.
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13 zeigt beispielhafte Wellenformen, die von
dem in 12 gezeigten Wellenformgenerator 30 erzeugt
werden.
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14 zeigt
einen beispielhaften Wellenformgenerator 30.
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15 zeigt
eine andere beispielhafte Prüfvorrichtung,
welche eine elektrische Vorrichtung mit einer A/D-Umwandlungseinheit
zum Umwandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal prüfen kann.
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16 zeigt
einen beispielhaften Wellenformgenerator 30.
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17 zeigt
eine beispielhafte Wellenform-Zusammensetzeinheit 42.
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18 ist
ein Blockschaltbild, das eine Halbleitervorrichtung 38 mit
einer Prüfeinheit
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung wird nun auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschrieben, welche nicht zur Beschränkung des Umfangs der vorliegenden
Erfindung beabsichtigt sind, sondern die Erfindung veranschaulichen.
Alle Merkmal und deren Kombinationen, die in dem Ausführungsbeispiel
beschrieben werden, sind nicht notwendigerweise wesentlich für die Erfindung.
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3 ist
ein Blockschaltbild einer beispielhaften Prüfvorrichtung zum Prüfen elektrischer
Vorrichtungen, die jeweils eine A/D-Umwandlungseinheit haben, die
ein analoges Signal in ein digitales Signal umwandelt. In der vorliegenden
Beschreibung bedeutet "elektrische
Vorrichtung" eine
Vorrichtung, die einer vorbestimmten Weise in Übereinstimmung mit einem Strom
oder einer Spannung arbeiten kann, und eine Halbleitervorrichtung
mit einem aktiven Element wie einer IC (integrierte Schaltung) oder
einer LSI (integrierte Großschaltung)
enthält.
Die "elektrische
Vorrichtung" kann
weiterhin eine Vorrichtung enthalten, die aus den vorerwähnten Vorrichtungen, die
miteinander integriert sind, um in einem einzelnen Gehäuse untergebracht
zu sein, zusammengesetzt ist, enthalten, oder eine Vorrichtung wie
eine Brettschaltung, die eine vorbestimmte Funktion implementiert
durch Aufbringen der vorerwähnten
Vorrichtung auf eine gedruckte Schaltungsplatte. Die in 3 gezeigte
Prüfvorrichtung
enthalt einen Wellenformgenerator 30, eine Signaleiangabe-/-ausgabeeinheit 12 und
einen Komparator 16. Der Wellenformgenerator 30 erzeugt
eine Prüfwellenform,
die zum Prüfen
einer geprüften
Vorrichtung 18 zu verwenden ist, und gibt die erzeugte
Prüfwellenform
zu der Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 12 aus. Der Wellenformgenerator 30 gibt
auch einen erwarteten Wert zu dem Komparator 16 aus, der
von der geprüften
Vorrichtung 18 auszugeben ist, zu welcher die Prüfwellenform
geführt
ist. Die Signaleingabe-/ausgabeeinheit 12 legt die von
dem Wellenformgenerator 30 gelieferten Prüfwellenform
an die geprüfte
Vorrichtung 18 an. Die geprüfte Vorrichtung 18 gibt
einen Ausgangswert in Übereinstimmung
mit der an sie angelegten Prüfwellenform
zu der Signaleingabe-/ausgabeeinheit 12 aus, welche den
empfangenen Ausgangswert zu dem Komparator 16 ausgibt,
der den Ausgangswert der geprüften
Vorrichtung 18 mit dem erwarteten Wert vergleicht, wodurch
bestimmt wird, ob die geprüfte
Vorrichtung 18 fehlerhaft ist oder nicht.
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4 ist
ein Blockschaltbild, das einen beispielhaften Wellenformgenerator 30 zeigt.
Der Wellenformgenerator 30 enthält einen Bezugstaktgenerator 22,
eine Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41, eine Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 und
eine Wellenform-Ausgabeeinheit 44.
Die Wellenform-Erzeugungseinheit 41 enthält Rechteckwellengeneratoren 40.
Der Bezugstaktgenerator 22 gibt den Bezugstakt zu den Rechteckwellengeneratoren 40 aus. Die
Rechteckwellengeneratoren 40 geben jeweils Rechteckwellen
auf der Grundlage des Bezugstaktes zu der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 aus.
Die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 setzt
mehrere Rechteckwellen, die von den Rechteckwellengeneratoren 40 geliefert
wurden, zusammen, um eine zusammengesetzte Mehrpegelwelle 82 zu
der Wellenform-Ausgabeeinheit 44 auszugeben.
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Beispielsweise
kann die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 eine
Addiervorrichtung sein, um die Spannungswerte der jeweiligen Quadratwerte miteinander
zu addieren. Bei einem anderen Ausfüh rungsbeispiel kann die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 eine
Multiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren der Spannungswerte
der jeweiligen Rechteckwellen sein. Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel
kann die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 eine Subtraktionsvorrichtung
zum Subtrahieren der Spannungswerte der jeweiligen Quadratwerte
sein. Bei einem weiteren anderen Ausführungsbeispiel kann die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 die
jeweiligen Rechteckwellen durch eine Kombination von Addition, Subtraktion
und Multiplikation zusammensetzen.
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Die
Wellenform-Ausgabeeinheit 44 entfernt eine vorbestimmte
Frequenzkomponente von der zusammengesetzten Welle 82,
um eine Prüfwellenform 84 zu
der Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 12 auszugeben. Z.B.
kann die Wellenform-Ausgabeeinheit 44 ein Filter zum Entfernen
der vorbestimmten Frequenzkomponente von der zusammengesetzten Welle 82 oder
ein Tiefpaßfilter
zum Entfernen einer Hochfrequenzkomponente von der zusammengesetzten
Welle 82 sein.
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5 ist
ein Blockschaltbild eines beispielhaften Rechteckwellengenerators 4 Die
Rechteckwellengeneratoren 40a bis 40-n haben eine
einander ähnliche
Struktur und Funktion. Der Rechteckwellengenerator 40a enthält einen
Wellenformspeicher 50, einen Zeitgenerator 56,
eine Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 und eine Spannungssteuervorrichtung 60.
Der Zeitgenerator 56 hat eine Zeiteinstellvorrichtung 52 und
einen Zeitspeicher 54.
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Der
Bezugstaktgenerator 22 gibt den Bezugstakt zu dem Wellenformspeicher 50,
der Zeiteinstellvorrichtung 52 und dem Zeitspeicher 54 aus.
Der Wellenformspeicher 50 speichert Informationen betreffend
den Spannungs wert der Rechteckwelle, d.h. ein Rechteckwellenmuster,
und gibt die Informationen über
den Spannungswert der Rechteckwelle zu der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 zu
den Zeiten des Bezugstaktes aus.
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Die
Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 erzeugt die Rechteckwelle
durch Erzeugung einer Spannung auf der Grundlage der Informationen über den
Spannungswert. Z.B, kann die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 einen
D/A-Wandler zum Umwandeln eines digitales in ein analoges Signal
enthalten. In diesem Fall gibt die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 die
Spannung auf der Grundlage der als das digitale Signal gelieferten
Informationen über den
Spannungswert aus. Z.B. wird ein Fall betrachtet, bei welchem die
Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 eine
positive Spannung ausgibt, wenn die Informationen über den
Spannungswert ein logischer Wert "1" sind,
und eine Spannung von 0 V ausgibt, wenn die Informationen über den
Spannungswert ein logischer Wert "0" sind.
Wenn logische Werte "0011100" von dem Wellenformspeicher 50 jeweils
zu den Zeiten des Bezugstaktes geliefert werden, gibt die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 eine
Rechteckwelle aus, die eine Spannung hat, welche bei 0 V während einer
Periode entsprechend zwei Takten bleibt, dann zu einer positiven
Spannung während
einer Periode entsprechend drei Takten geändert wird und dann während einer
Periode von zwei Takten auf 0 V geändert wird.
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Die
Spannungssteuervorrichtung 60 steuert die Größe der von
der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 erzeugten Spannung.
Die Spannungssteuervorrichtung 60 kann die von der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 erzeugte
Spannung auf der Grundlage des/der von dem Wellenformspeicher 50 gelieferten
Werte(s) steuern. Z.B. kann in einem Fall, in welchem der Wellenformspeicher 50 den
logischen Wert "1" liefert, die Spannungssteuervorrichtung 60, die
von der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 erzeugte
Spannung so steuern, daß sie
5 V beträgt. Z.B.
erzeugt die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58, wenn
der Wellenformspeicher 50 die logischen Werte "0011100" zu den Zeiten des
Bezugstaktes liefert, Spannungswerte von 0V, 0V, 5V, 5V, 5V, 0V
und 0V in dieser Reihenfolge.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist es bevorzugt, daß die
Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 eine Spannung erzeugen
kann, welche jeweils einen von drei Spannungswerten hat. Z.B. können solche
drei Spannungswerte ein positiver Spannungswert null und ein negativer
Spannungswert sein. Der Wellenformspeicher 50 kann solche
drei Spannungswerte als unterschiedliche Sätze von Zwei-Bit-Informationen
speichern.
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Der
Zeitgenerator 56 erzeugt eine Zeit, bei der der Spannungswert
von der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 auf der Grundlage
des von dem Bezugstaktgenerator 22 gelieferten Bezugstakts zu
erzeugen ist. Der Zeitspeicher 54 speichert Informationen
betreffend die Zeiten, zu welchen die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 den
Spannungswert wechselt. Z.B. können
die Zeitinformationen Informationen sein, die jeweils eine Anstiegszeit
und eine Abfallzeit einer Rechteckwelle spezifizieren. Der Zeitspeicher 54 gibt
die gespeicherten Zeitinformationen zu den Zeiten des Bezugstaktes
zu der Zeiteinstellvorrichtung 52 aus. Die Zeiteinstellvorrichtung 52 gibt
die Zeiten zu der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 aus,
zu denen die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 den Spannungswert
durch Verzögerung des
Bezugstaktes auf der Grundlage der von dem Zeitspeicher 54 gelieferten
Zeitinforma tionen ändert. Z.B.
kann die Zeiteinstellvorrichtung 52 eine variable Verzögerungsschaltung
sein, die den Bezugstakt in Übereinstimmung
mit den Zeitinformationen verzögert.
Es ist bevorzugt, daß die
Zeiteinstellvorrichtung 52 den Bezugstakt um eine Zeitspanne,
die kürzer als
eine Periode des Bezugstaktes ist, verzögern kann.
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Der
Zeitgenerator 56 kann die Zeiten, zu denen die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 den Spannungswert ändert, frei ändern. Somit
kann die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 eine
Rechteckwelle mit einer frei einstellbaren Dauer ausgeben.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel kann
der Rechteckwellengenerator 41 einen einzelnen Wellenformspeicher 50 enthalten,
welcher mehreren Wellenformspeichern 50, die miteinander
kombiniert sind, entspricht. Darüber
hinaus kann der Rechteckwellengenerator 41 einen einzelnen
Zeitspeicher 54 enthalten, der mehreren miteinander kombinierten
Zeitspeichern 54 entspricht.
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6(a) zeigt beispielhafte Rechteckwellen (80-1, 80-1, 80-1 und 80-1),
die jeweils von vier Rechteckwellengeneratoren 40-1, 40-2, 40-3 und 40-4 in
einem Fall erzeugt wurden, in welchem der in 4 gezeigte
Wellenformgenerator 30 vier Rechteckwellengeneratoren enthält. Jede
Rechteckwelle hat einen Spannungswert und eine Dauer in Übereinstimmung
mit der Prüfwellenform.
Zusätzlich
können die
Anstiegs- und Abfallzeit jeder Rechteckwelle eingestellt werden
ungeachtet der Periode des Bezugstaktes.
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6(b) zeigt eine zusammengesetzte Welle 82,
die durch Addition der in 6(a) gezeigten Spannungs werte
der vier Rechteckwellen durch die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 erhalten
wurde. Die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 setzt die
jeweiligen Rechteckwellen in eine zusammengesetzte Mehrpegelwelle
zusammen. Da die Dauer jeder Rechteckwelle eingestellt werden kann
ungeachtet der Periode des Bezugstaktes, kann ein Intervall zwischen
Zeiten, zu denen die Spannung der zusammengesetzten Welle 82 sich ändert, frei
eingestellt werden ungeachtet der Periode des Bezugstaktes. Daher
kann die Prüfwellenform
mit einer höheren
Genauigkeit als der der von dem herkömmlichen Wellenformgenerator 10 erzeugten
gebildet werden. Z.B. kann, selbst wenn der Bezugstakt keine hohe
Frequenz hat, die Prüfwellenform
mit einer höheren
Genauigkeit erzeugt werden. Darüber
hinaus kann in einem Fall, in welchem die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 beispielsweise
durch einen D/A-Wandler implementiert ist, die Prüfwellenform
mit höherer
Genauigkeit gebildet werden als die der herkömmlich erzeugten, selbst wenn
der D/A-Wandler bei einer geringeren Geschwindigkeit arbeitet als
der D/A-Wandler 24 des herkömmlichen Wellengenerators 10.
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6(c) zeigt eine Prüfwellenform 84, die durch
Entfernen einer vorbestimmten Frequenzkomponente von der zusammengesetzten
Welle 82, die in 6(b) gezeigt
ist, in der Wellenform-Ausgabeeinheit 44 erhalten wurde.
Die Prüfwellenform 84 kann
beispielweise ein Tiefpaßfilter
werwenden und sie kann die Prüfwellenform 84 aus
der in 6(b) gezeigten Wellenform erzeugen
durch Entfernen einer Hochfrequenzkomponente von der zusammengesetzten
Welle 82. Da die in 6(b) gezeigte
zusammengesetzte Welle 82 mit höherer Genauigkeit erzeugt werden
kann, kann die Prüfwellenform 84 mit einer
höheren
Genauigkeit erzeugt werden. Da auch die vorbestimmte Frequenzkomponente
durch die Wellenform-Ausgabeeinheit 44 entfernt wurde,
ist die Prüfwellenform 84 eine
Wellenform mit einem Spannungswert, der niedriger ist als der einer
Wellenform, die durch Kombinieren der Scheitelpunkte der zusammengesetzten
Welle 82 erhalten wurde. Daher ist es bevorzugt, den Spannungswert
der in 6(a) gezeigten Rechteckwelle
einzustellen, indem die von der Wellenform-Ausgabeeinheit 44 zu
entfernende Frequenzkomponente in Betracht gezogen wird.
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7 zeigt
mehrere beispielhafte Rechteckwellen und eine beispielhafte zusammengesetzte Welle 82,
die durch Zusammensetzen dieser Rechteckwellen erhalten wurde. In 7 stellt
die horizontale Achse die Zeit dar, während die vertikale Achse einen
Spannungswert darstellt. Einer der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-n)
erzeugt einen Spannungswert (Amplitude) von 1V von einem Zeitpunkt
2 bis zu einem Zeitpunkt 7, um eine in 7(a) gezeigte
Rechteckwelle zu erzeugen. Ein anderer der Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-n) erzeugt einen Spannungswert (Amplitude)
von 2V von einem Zeitpunkt 3 bis zu einem Zeitpunkt 5, um eine in 7(b) gezeigte Rechteckwelle zu erzeugen. Noch
ein anderer der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-n)
erzeugten einen Spannungswert (Amplitude) von –1V von einem Zeitpunkt 4 bis
zu einem Zeitpunkt 6, um eine in 7(c) gezeigte
Rechteckwelle zu erzeugen.
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7(d) zeigt die zusammengesetzte Welle 82,
die durch Addieren der Rechteckwellen, die in den 7(a) bzw. 7(b) gezeigt
sind, erhalten wird. Der Spannungswert der zusammengesetzten Welle 82 beträgt 1V von
dem Zeitpunkt 2 bis zum Zeitpunkt 3, 3V von dem Zeitpunkt
3 bis zum Zeitpunkt 5 und 1V von dem Zeitpunkt 5 bis zum Zeitpunkt
7.
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7(e) zeigt die zusammengesetzte Welle 82,
die durch Addieren der in den 7(a), 7(b) und 7(c) gezeigten
Rechteckwellen erhalten wird. Der Spannungswert der zusammengesetzten Welle 82 beträgt 1V von
dem Zeitpunkt 2 bis zum Zeitpunkt 3, 3V von dem Zeitpunkt 3 bis
zum Zeitpunkt 4, 2V von dem Zeitpunkt 4 bis zum Zeitpunkt 5, 0V
von dem Zeitpunkt 5 bis zum Zeitpunkt 6 und 1V von dem Zeitpunkt
6 bis zum Zeitpunkt 7. Wie in den 7(d) und 7(e) gezeigt ist, können mehrere Typen der zusammengesetzten
Mehrpegelwelle durch Zusammensetzen mehrerer Rechteckwellen erzeugt
werden. Obgleich die Wellenform der jeweiligen Rechteckwelle in
konstanten Intervallen in 7 ansteigt
und abfällt,
ist es nicht erforderlich, die Anstiegs- und Abfallzeiten der Rechteckwelle
in konstanten Intervallen bei einem anderen Ausführungsbeispiel einzustellen.
In der vorliegenden Beschreibung wird auf die Zusammensetzung der
in 7 gezeigten Rechteckwellen Bezug genommen als
zu der Zusammensetzung in einer Spannungswert-Richtung.
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8 zeigt
mehrere beispielhafte Rechteckwellen und eine beispielhafte zusammengesetzte Welle,
die durch Zusammensetzen dieser Rechteckwellen erhalten wurde. In 8 stellt
die horizontale Achse die Zeit dar, während die vertikale Achse einen Spannungswert
darstellt. Einer der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-n)
erzeugt einen Spannungswert (Amplitude) von 1V von einem Zeitpunkt
2 bis zu einem Zeitpunkt 3, um die in 8(a) gezeigt Rechteckwelle
zu erzeugen. Ein anderer der rechteckigen Wellengeneratoren (40-1 bis 40-n)
erzeugt einen Spannungswert (Amplitude) von 2V von einem Zeitpunkt
3 bis zu einem Zeitpunkt 5, um die in 8(b) gezeigte
Rechteckwelle zu erzeugen. Noch ein anderer der Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-n) erzeugt einen Spannungswert (Amplitude) von
1V von einem Zeitpunkt 5 bis zu einem Zeitpunkt 7, um die in 8(c) gezeigte Rechteckwelle zu erzeugen.
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8(d) zeigt die zusammengesetzte Welle 82,
die durch Addieren der in den 8(a), 8(b) und 8(c) gezeigten
Rechteckwellen erhalten wurde. Die zusammengesetzte Welle 82 hat
einen Spannungswert, der 1V von dem Zeitpunkt 2 bis zum Zeitpunkt
3 beträgt,
2V von dem Zeitpunkt 3 bis zum Zeitpunkt 5 und 1V von dem Zeitpunkt
5 bis zum Zeitpunkt 7. Die Rechteckwellen können in einer solchen Weise
erzeugt werden, daß eine
Rechteckwelle ansteigt, wenn eine andere Rechteckwelle abfällt, wie
in den 8(a), 8(b) und 8(c) gezeigt ist. In der vorliegenden Beschreibung
wird auf die Zusammensetzung der in 8 gezeigten
Rechteckwellen Bezug genommen als einer Zusammensetzung in einer
Zeitrichtung.
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9 zeigt
eine zusammengesetzte Welle in einem Fall, in welchem die Rechteckwellen
so erzeugt sind, daß sie
bewirken, daß die
Zusammensetzung der Rechteckwellen in der in 7 gezeigten Spannungswert-Richtung und die
Zusammensetzung der Rechteckwellen in der in 8 gezeigten Zeitrichtung
gleichzeitig stattfinden. In 9 stellt
die horizontale Achse die Zeit dar, während die vertikale Achse einen
Spannungswert darstellt. Einer der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-n)
erzeugt einen Spannungswert (Amplitude) von 1V von einem Zeitpunkt
2 bis zu einem Zeitpunkt 4 und von einem Zeitpunkt 6 bis zu einem
Zeitpunkt 7, um eine in 9(a) gezeigte
Rechteckwelle zu erzeugen. Ein anderer der Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-n) erzeugt einen Spannungswert (Amplitude)
von 2V von einem Zeitpunkt 3 bis zu einem Zeitpunkt 7, um eine in 9(b) gezeigte Rechteck welle zu erzeugen. Noch
ein anderer der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-n)
erzeugt einen Spannungswert (Amplitude) von –1V von einem Zeitpunkt 4 bis
zu einem Zeitpunkt 6, um eine in 9(c) gezeigte
Rechteckwelle zu erzeugen.
-
9(d) zeigt eine zusammengesetzte Welle 82,
die erhalten wurde durch Addieren der jeweils in den 9(a), 9(b) und 9(c) gezeigten Rechteckwellen. Die zusammengesetzte
Welle 82 hat einen Spannungswert, der von dem Zeitpunkt
2 bis zum Zeitpunkt 3 1V beträgt;
von dem Zeitpunkt 3 bis zu dem Zeitpunkt 4 3V; von dem Zeitpunkt
4 bis zu dem Zeitpunkt 6 1V; und von dem Zeitpunkt 6 bis zu dem
Zeitpunkt 7 3V. Die jeweiligen Rechteckwellen können wie in den 9(a), 9(b) und 9(c) gezeigt erzeugt werden.
-
10 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung
der Operation des Rechteckwellengenerators 40a verwendet
wird, welcher unter Bezugnahme auf 5 näher erläutert wurde.
In 10 entspricht "MUSTER VON RECHTECKWELLEN" den Informationen
betreffend den Spannungswert, der in dem Wellenformspeicher gespeichert
ist. "ZEITSTEUERUNG" stellt die Zeiten
dar, zu denen der Spannungswert von der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 ausgegeben
wird. "RECHTECKWELLE" stellt die Rechteckwelle
dar, die von der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 ausgegeben
wird. Der Zeitgenerator 56 erzeugt die Zeitabschnitte auf
der Grundlage des mit einer Periode TR gelieferten
Bezugstakts.
-
10(a) zeigt den Anstieg und den Abfall der Rechteckwelle,
welche zu Zeiten stattfinden, die gegenüber den Zeitpunkten des Bezugstaktes
um TA verschoben sind. Die Anstiegs- und
Abfallzeiten TA sind in dem Zeitspeicher 54 gespeichert.
-
Wenn
der erste Bezugstakt zugeführt
wird, gibt der Zeitspeicher 54 Verzögerungsdaten, die bestimmten,
daß der
Bezugstakt um TA verzögert wird, zu der Zeiteinstellvorrichtung 52 aus.
Die Zeiteinstellvorrichtung 52 verzögert den Bezugstakt um TA, um zu der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 die
Zeiten auszugeben, zu denen der Spannungswert ausgegeben wird. Die
Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 gibt das Rechteckwellenmuster "1" zu der Zeit aus, die gegenüber der
Zeit um TA verzögert ist, zu der der Bezugstakt
zu der Zeiteinstellvorrichtung 52 geliefert wurde. Z.B.
erzeugt das Rechteckwellenmuster "1" einen
positiven Spannungswert.
-
Wenn
der zweite Bezugstakt um TR nach dem ersten
Bezugstakt zugeführt
wird, gibt der Zeitspeicher 54 die Verzögerungsdaten zu der Zeiteinstellvorrichtung 52 aus,
welche bestimmen, daß der Bezugstakt
um TA zu verzögern ist. Die Zeiteinstellvorrichtung 52 verzögert den
Bezugstakt um TA, um zu der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 die
Zeiten für
die Ausgabe des Spannungswertes auszugeben. Die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 gibt
das Rechteckwellenmuster "0" zu einer Zeit aus,
welche um TA gegenüber der Zeit verzögert ist,
zu der der Bezugstakt zu der Zeiteinstellvorrichtug 52 geliefert wurde.
Z.B. bewirkt das Rechteckwellenmuster "0" die
Erzeugung eines Spannungswertes von 0V. Wie vorstehend beschrieben
ist, kann die Rechteckwelle zu einer Zeit erzeugt werden, die frei
gegenüber
der Zeit des Bezugstaktes verzögert
ist.
-
10(b) zeigt einen Fall, in welchem die Rechteckwelle
zu einer Zeit ansteigt, die gegenüber der Zeit des Bezugstakts
um TA verschoben ist, und zu einer Zeit
abfällt,
die gegenüber
der Zeit des Bezugstakts um TB verschoben
ist.
-
Wenn
der erste Bezugstakt zugeführt
wird, gibt der Zeitspeicher 54 die Verzögerungsdaten, welche bestimmten,
daß der
Bezugstakt um TA zu verzögern ist, zu der Zeiteinstellvorrichtung 52 aus.
Die Zeiteinstellvorrichtung 52 verzögert den Bezugstakt um TA, um die Zeit für die Ausgabe des Spannungswertes
zu der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 auszugeben. Die
Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 gibt das Rechteckwellenmuster "1" zu einer Zeit aus, die gegenüber der
Zeit, zu welcher der Bezugstakt zu der Zeiteinstellvorrichtung 52 geliefert
wurde, um TA verzögert ist. Beispielsweise bewirkt
das Rechteckwellenmuster "1" die Erzeugung eines
positiven Spannungswertes.
-
Wenn
der zweite Bezugstakt um TR nach der Zuführung des
ersten Bezugstaktes zugeführt
wird, gibt der Zeitspeicher 54 die Verzögerungsdaten, welche bestimmen,
daß der
Bezugstakt um TB zu verzögern ist, zu der Zeiteinstellvorrichtung 52 aus.
Die Zeiteinstellvorrichtung 52 verzögert den Bezugstakt um TB, um zu der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 die
Zeiten für
die Ausgabe des Spannungswertes auszugeben. Die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 gibt
das Rechteckwellenmuster "0" zu einer Zeit, die um
TB gegenüber
der Zeit, zu welcher der Bezugstakt zugeführt wurde, verzögert ist,
zu der Zeiteinstellvorrichtung 52 aus. Z.B. bewirkt das
Rechteckwellenmuster "0" die Erzeugung eines
Spannungswertes von 0V. Auf diese Weise kann die Rechteckwelle derart
erzeugt werden, daß die
Anstiegszeit der Rechteckwelle und deren Abfallzeit gegenüber den
Zeiten des Bezugstakts um unterschiedliche Zeitperioden verschoben
sind.
-
11 zeigt
die Wirkungen, die durch die Anstiegs- und Abfallzeit der Rechteckwelle, welche frei
eingestellt werden können,
erhalten werden. In 11 stellt die ausgezogene Linie
eine Prüfwellenform
dar, die von dem unter Bezug auf 1 beschriebenen
herkömmlichen
Wellenformgenerator 10 erzeugt wurde, während die gestrichelte Linie
eine Prüfwellenform
darstellt, die durch den unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen
Wellenformgenerator 30 erzeugt wurde. Da der D/A-Wandler 24 des
in 1 gezeigten herkömmlichen Wellenformgenerators 10 die
Prüfwellenform
zu Zeiten (konstante Intervalle) annähert, zu welchen der Bezugstakt
zugeführt wird,
ist die erzeugte Prüfwellenform
gegenüber
einer gewünschten
Prüfwellenform
verschoben. Andererseits können
die Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-n)
des in 4 gezeigten Wellenformgenerators 30 die
Prüfwellenform
mit einer höheren Genauigkeit
erzeugen, da er die Anstiegs- und Abfallzeiten der jeweiligen Rechteckwellen
ungeachtet der Zeiten des Bezugstaktes frei ändern kann.
-
12 ist
ein Blockschaltbild, welches einen anderen beispielhaften Wellenformgenerator 30 zeigt.
In 12 haben die Komponenten mit denselben Bezugszahlen
dieselben Funktionen wie diejenigen, die in 4 mit denselben
Bezugszahlen versehen sind, und die genaue Beschreibung hiervon
wird weggelassen. Der Wellenformgenerator 30 enthält den Bezugstaktgenerator 22,
die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41, eine Wellenform-Zusammensetzeinheit 66 und
die Wellenform-Ausgabeeinheit 44.
Die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 enthält Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-n). Die Wellenform-Zusammensetzeinheit 66 enthält eine Addiervorrichtung 62 und
eine Multipliziervorrichtung 64. Die Rechteck wellengeneratoren
(40-1 bis 40-n) erzeugen jeweils Rechteckwellen
für die
Ausgabe zu der Addiervorrichtung 62. Die Addiervorrichtung 62 erzeugt
eine erste zusammengesetzte Welle 90 durch Addieren des
Spannungswertes der Rechteckwellen. Die Multipliziervorrichtung 64 multipliziert
die von dem Rechteckwellengenerator 40a gelieferte Rechteckwelle
und die erste zusammengesetzte Welle 90 miteinander, um
eine zweite zusammengesetzte Welle 92 zu der Wellenform-Ausgabeeinheit 44 auszugeben.
Die Wellenform-Ausgabeeinheit 44 entfernt
eine vorbestimmte Frequenzkomponente von der zweiten zusammengesetzten
Welle 92, um eine Prüfwellenform 194 auszugeben.
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13 zeigt eine beispielhafte Wellenform, die
von dem unter Bezugnahme auf 12 beschriebenen
Wellenformgenerator 30 erzeugt wurde. 13(a) zeigt eine Rechteckwelle 86a, die
von dem Rechteckwellengenerator 40a erzeugt wurde. Der Rechteckwellengenerator 40a erzeugt
die Rechteckwelle 86a mit einem Spannungswert von 1V und
einem Spannungswert von –1V.
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In 13(b) stellt eine als gestrichelte Linie gezeigte
Wellenform einen absoluten Wert einer gewünschten Prüfwellenform dar. Die Rechteckwellengeneratoren 40b, 40c und 40d erzeugen
Rechteckwellen zur Bildung der als gestrichelte Linie gezeigten
Wellenform. Die Addiervorrichtung 62 addiert die von den
Rechteckwellengeneratoren 40b, 40c und 40d gelieferten
Rechteckwellen, um die erste zusammengesetzte Welle 90 (durchgezogene
Linie) zu erzeugen.
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13(c) zeigt die zweite zusammengesetzte Welle 92 (durchgezogene
Linie), die durch Multiplizieren der Rechteckwelle 86a und
der ersten zusammengesetzten Welle 90 miteinander erhalten wurde.
In 13(c) ist die als gestrichelte
Linie gezeigte Wellenform die gewünschte Wellenform.
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13(d) zeigt die Prüfwellenform 94 (ausgezogene
Linie), die von der Wellenform-Ausgabeeinheit 44 ausgegeben
wurde. In 13(d) entspricht die als gestrichelte
Linie gezeigte Wellenform der zweiten zusammengesetzten Wellen 92.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann die gewünschte
Prüfwellenform
erzeugt werden durch Multiplizieren einer Rechteckwelle und der
zusammengesetzten Welle, die durch Zusammensetzen mehrerer Rechteckwellen
erhalten wurde. Zusätzlich
kann, da die Anstiegs- und Abfallzeit der mehreren Rechteckwellen
gegenüber
den Zeiten des Bezugstaktes verschoben werden können, eine Prüfwellenform
mit höherer
Genauigkeit erzeugt werden.
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14 zeigt
einen beispielhaften Wellenformgenerator 30. Der Wellenformgenerator 30 enthält einen
Bezugstaktgenerator 22, einen Zeitgenerator 56,
einen Wellenformspeicher 50, eine Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41,
eine Auswahleinheit 90, eine Schalteinheit 92 und
eine Wellenform-Zusammensetzeinheit 42.
Die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 enthält Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-N). Die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 enthält Widerstände (80, 82, 84 und 86).
Der Wellenformgenerator 30 kann weiterhin ein Filter enthalten,
das eine vorbestimmte Frequenzkomponente entfernt, die in einem
von der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 erzeugten
Signal enthalten ist.
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Der
Bezugstaktgenerator 22 gibt den Bezugstakt zu dem Zeitgenerator 56 aus.
Der Zeitgenerator 56 erzeugt auf der Grundlage des von
dem Bezugsgenerator 22 ge lieferten Bezugstakts eine Zeit,
zu welcher ein Spannungswert von der Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 zu
erzeugen ist, um die erzeugte Zeit zu dem Wellenformspeicher 50 und
der Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 zu liefern. Der Wellenformspeicher 50 speichert
die Informationen bezüglich
des Spannungswertes der Rechteckwelle, d.h. das Rechteckwellenmuster,
und gibt die Informationen über
den Spannungswert der Rechteckwelle zu der Zeit des Bezugstaktes
zu der Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 aus. Bei einem
anderen Beispiel kann der jeder der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
den Wellenformspeicher 50 und den Zeitgenerator 56 enthalten.
-
Es
ist bevorzugt, daß die
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit
die von dem Wellenformspeicher 50 gelieferten Informationen über den
Spannungswert in eine N-stellige Zahl der Basis M (N und M sind
ganze Zahlen gleich oder größer als
2) umwandelt, um eine Anzahl N von logischen Spannungswerten zu
erzeugen, welche Spannungswerte sind, die logische Werte entsprechend
der N-stelligen Zahl der Basis M spezifizieren. In dem vorliegenden
Beispiel entsprechen die Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N) jeweils
Stellen der N-stelligen Zahl, so daß jeder Rechteckwellengenerator
den logischen Spannungswert der Zahl mit der Basis M erzeugt. Z.B.
können die
Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N) Treiber
zum Prüfen
einer digitalen Schaltung sein. In einem Fall, in welchem die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 die
Informationen über
den Spannungswert in eine N-stellige Zahl mit der Basis 3 umwandelt,
können
die Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
einen von dem Spannungswert, der das logische H (hoch) anzeigt,
einem Spannungswert der das logische L (niedrig) anzeigt, einem Spannungswert
an einem Mittelpunkt des Span nungswertes für das logische H und des Spannungswertes
für das
logische L auswählen,
um den ausgewählten
Spannungswert auszugeben. Darüber
hinaus kann jeder der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
eine Spannungssteuervorrichtung zum Steuern einer Ausgangsspannung
hiervon enthalten.
-
Die
Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 setzt die Anzahl N von
logischen Spannungswerten, die von der Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 geliefert
wurden, zusammen. Es ist bevorzugt, daß die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 die
Anzahl von N logischen Spannungswerten mit Wichtungen, die diesen
jeweils gegeben sind, zusammensetzt, um die Wellenform zu erzeugen.
Z.B. setzt die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 (1/M)K-mal den logischen Spannungswert, der von
dem K-ten Rechteckwellengenerator 40-K (K ist eine ganze
Zahl die gleich oder größer als
1 ist, jedoch N nicht überschreitet)
geliefert wurde, zusammen, um eine gewünschte Wellenform zu erzeugen.
Beispielsweise kann die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 ein D/A-Wandler
sein.
-
In
diesem Beispiel wandeln die Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N die
Informationen über
den Spannungswert in Zahlen der Basis 3 um auf der Grundlage der
Informationen über
den Spannungswert in dem Wellenformspeispecher, um die logischen
Spannungswerte zu erzeugen, und liefern dann die erzeugten logischen
Spannungswerte zu der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42.
Jeder der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
wandelt diese Informationen über
den Spannungswert in eine Zahl der Basis 3 um durch Auswahl eines
der Spannungswerte des logischen H, des logischen L und einer Komparatorbezugsspannung
zum Erfassen des logischen H oder des logischen L.
-
In
diesem Beispiel enthält
die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 eine
Leiter, die mehrere Widerstände
(80, 82, 84 und 86) hat. Die
Leiter nimmt die Anzahl von N logischen Spannungswerten entsprechend
der Anzahl N von Stellen der Informationen über den Spannungswert, der
in eine Zahl der Basis 3 umgewandelt wurde, auf. Es ist
bevorzugt, daß die
Anzahl von N Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
jeweils elektrisch mit der Anzahl von N-Knoten (88-1 bis 88-N)
verbunden ist, und die Anzahl von N-Knoten (88-1 bis 88-N)
sind miteinander über
Widerstände,
die jeweils einen vorbestimmten elektrischen Widerstandswert haben,
verbunden.
-
In
der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 ist es bevorzugt,
daß der
von dem K-ten Rechteckwellengenerator (40-K) gelieferte
logische Spannungswert auf das 1/M-fache an dem K-ten Knoten (88-K)
fällt,
und es ist auch bevorzugt, daß der
Spannungswert an dem K-ten
Knoten (88-K) auf das 1/M-fache an dem (K-1)-ten Knoten
(88-(K-1)). fällt.
-
Z.B.
ist es in einem Fall, in welchem der Widerstand 82 den
Widerstandswert von 3R hat, in der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 bevorzugt, daß jeder
Widerstand 84 den Widerstandswert von 2R hat und an einem
Ende geerdet ist. In diesem Fall ist der Widerstandswert jedes Widerstands 80 vorzugsweise
in einer solchen Weise eingestellt, daß die Summe der Impedanzen
von den Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
zu dem Widerstand 80 gleich 3R ist, während der Widerstand 86 vorzugsweise
derart eingestellt ist, daß die
Summe der Impedanzen von der geprüften Vorrichtung zu dem Widerstand 86 gleich
3R ist. Z.B. ist in einem Fall, in welchem eine Übertragungsleitung zwischen der
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 und der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 vorgesehen
ist, die Impedanz dieser Übertragungsleitung
zu berücksichtigen.
-
Der
von dem K-ten Rechteckwellengenerator (40-K) ausgegebene
logische Spannungswert fällt
an dem K-ten Knoten (80-K) auf ein Drittel, und er fällt weiterhin
an dem (K-1)-ten Knoten (80-(K-1)) auf ein Drittel. Somit kann die
Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 die jeweils von den Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-N) ausgegebenen logischen Spannungswerte
gewichten und die gewichteten logischen Spannungswerte zusammensetzen, wodurch
eine gewünschte
Wellenform erzeugt werden kann.
-
15 zeigt
eine Prüfvorrichtung
zum Prüfen
elektrischer Vorrichtungen, die jeweils eine A/D-Umwandlungseinheit haben, welche ein
analoges Signal in ein digitales Signal umwandelt, gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Prüfvorrichtung kann eine Mischsignal-Prüfvorrichtung
zum Prüfen
der geprüften
Vorrichtung, in welcher sowohl eine analoge Schaltung als auch eine
digitale Schaltung enthalten sind, sein.
-
Die
Prüfvorrichtung
enthält
eine Prüfsignal-Erzeugungseinheit 120,
eine Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 12 und einen Komparator 16. Die
Prüfsignal-Erzeugungseinheit 120 enthält eine Gleichspannungs-Prüfvorrichtung 100 zum
Durchführen
einer Gleichspannungsprüfung
für die
geprüfte
Vorrichtung und einen Wellenformgenerator 30. Die Prüfsignal-Erzeugungseinheit 120 kann
ein Prüfvorrichtung
für digitale
Signale, die eine Prüfung
einer digitalen Schaltung durchführt.
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Der
Wellenformgenerator 30 erzeugt eine Prüfwellenform, die für eine Prüfung der
geprüften Vorrichtung 18 verwendet
wird, um die Prüfwellenform
zu der Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 12 auszugeben. Darüber hinaus
gibt der Wellenformgenerator 30 einen erwarteten Wert zu
dem Komparator 16 aus, der von der geprüften Vorrichtung 18 auszugeben
ist, wenn die Prüfwellenform
an die geprüfte
Vorrichtung 18 angelegt wird. Die Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 12 legt
die von dem Wellenformgenerator 30 gelieferte Prüfwellenform
an die geprüfte
Vorrichtung 18 an. Die geprüfte Vorrichtung 18 gibt
einen Ausgangswert gemäß der angelegten
Prüfwellenform
zu der Signaleingabe-/ausgabeeinheit 12 aus, welche den
Ausgangswert der geprüften
Vorrichtung zu dem Komparator 16 ausgibt. Der Komparator 16 vergleicht
den Ausgangswert mit dem erwarteten Wert, um zu bestimmen, ob die
geprüfte
Vorrichtung fehlerhaft ist.
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16 zeigt
einen beispielhaften Wellenformgenerator 30. Der Wellenformgenerator 30 enthält einen
Bezugstaktgenerator 22, einen Zeitgenerator 56,
einen Wellenformspeicher 50, eine Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41,
eine Auswahleinheit 102, eine Schalteinheit 104 und
eine Wellenform-Zusammensetzeinheit 42.
Die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 enthält Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-N). Die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 enthält Widerstände 90, 92 und 94.
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Die
Auswahleinheit 102 verbindet die Gleichspannungs-Prüfvorrichtung 1000 mit
der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42,
indem sie im Fall einer Gleichspannungsprüfung zu einem Anschluß 102a ge schaltet
wird, wie bei einem Kontakttest, um die elektrische Verbindung zwischen
der geprüften Vorrichtung
und der Prüfsignal-Erzeugungseinheit 120 zu
prüfen.
Zu dieser Zeit ist es wünschenswert, die
Schalteinheit 104 zu öffnen,
so daß die
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 nicht mit der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 verbunden
ist. Zusätzlich
ist es in einem Fall einer Analogsignalprüfung wünschenswert, daß die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 mit
der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 verbunden ist, indem
die Auswahleinheit 102 zu einem Anschluß 102b geschaltet
wird oder indem ein Kurzschluß in
der Schalteinheit 104 bewirkt wird. Darüber hinaus ist es bevorzugt,
daß die
Auswahleinheit 102 entweder den Rechteckwellengenerator
(40-1) mit der kleinsten Impedanz zwischen der geprüften Vorrichtung
und dem Rechteckwellengenerator oder die Gleichspannungs-Prüfvorrichtung 100 elektrisch
mit der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 verbindet.
In diesem Fall wird die Schalteinheit 104 vorzugsweise
geschaltet, ob der Rechteckwellengenerator (40-1) mit der
kleinsten Impedanz zwischen der geprüften Vorrichtung und diesem
Rechteckwellengenerator mit der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 verbunden
ist oder nicht.
-
Der
Bezugstaktgenerator 22 gibt den Bezugstakt zu dem Zeitgenerator 56 aus.
Der Zeitgenerator 56 erzeugt die Zeit für die Erzeugung des Spannungswertes
durch die Rechteckwellen-Ausgabeeinheit 58 auf der Grundlage
des von dem Bezugstaktgenerator 22 gelieferten Bezugstakts,
wodurch die erzeugte Zeit zu dem Wellenformspeicher 50 und
der Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 geliefert
wird. Der Wellenformspeicher 50 speichert Informationen über den
Spannungswert der Rechteckwelle, d.h. ein Rechteckwellenmuster,
und gibt die Informationen über
den Span nungswert der Rechteckwelle zu der Zeit des Bezugstaktes
aus. Bei einem anderen Beispiel kann jeder der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
den Wellenformspeicher 50 und den Zeitgenerator 56 enthalten.
-
Es
ist bevorzugt, daß die
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit,
die von dem Wellenformspeicher 50 gelieferten Informationen über den
Spannungswert in eine N-stellig Zahl der Basis M (N und M sind ganze
Zahlen gleich oder größer als
2) umwandelt, um eine Anzahl von N logischen Spannungswerten zu
erzeugen, welche Spannungswerte sind, die logische Werte entsprechend
der N-stelligen Zahl der Basis M spezifizieren. In dem vorliegenden
Beispiel entsprechen die Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
jeweils Stellen der N-stelligen Zahl, so daß jeder Rechteckwellengenerator
den logischen Spannungswert der Zahl der Basis M erzeugt. Beispielsweise
können
die Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
Treiber zum Prüfen
von digitalen Schaltungen sein. In einem Fall, in welchem die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 die
Informationen über
den Spannungswert in eine N-stellige
Zahl der Basis 3 umwandelt, können
die Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
einen von einem Spannungswert für das
logische H, einem Spannungswert für das logische L, einem Spannungswert
an einem Mittelpunkt des Spannungswertes für das logische H und des Spannungswertes
für das
logische L auswählen,
um den ausgewählten
Spannungswert auszugeben. Darüber
hinaus kann jeder der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
eine Spannungssteuervorrichtung zum Steuern einer Ausgangsspannung
hiervon enthalten.
-
Die
Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 setzt die von der Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 gelieferte
Anzahl von N logischen Spannungswerten zusammen. Es ist bevorzugt,
daß die
Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 die Anzahl von N logischen
Spannungswerten gewichtet und die gewichteten logischen Spannungswerte
zusammensetzt, um die Wellenform zu erzeugen. Z.B. setzt die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 das
(1/M)J-fache des logischen Spannungswertes,
das von dem J-ten Rechteckwellengenerator 40-J (J ist eine
ganze Zahl die gleich oder größer als
1 ist, aber (N-1) nicht übersteigt)
geliefert ist, um eine gewünschte
Wellenform zu erzeugen. Beispielsweise ist die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 ein
D/A-Wandler. Zusätzlich kann
jeder der Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
einen Spannungswert liefern, der das 1/M-fache des logischen Spannungswertes
ist.
-
Bei
diesem Beispiel erzeugen die Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis
40-(N-1)) die logischen Spannungswerte durch Umwandeln der Informationen über den
Spannungswert in binäre
Zahlen auf der Grundlage dieser Informationen über den Spannungswert in dem
Wellenformspeicher, und liefern dann die logischen Spannungswerte
zu der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42. Jeder der Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-(N-1)) wandelt diese Informationen über den
Spannungswert in binäre Zahlen
um, indem der Spannungswert für
das logische H oder der Spannungswert für das logische L ausgewählt wird.
Darüber
hinaus liefert der N-te Rechteckwellengenerator 40-N einen
gesenkten logischen Spannungswert, der erhalten wurde, indem der
logische Wert entsprechend den Informationen über den Spannungswert auf die
Hälfte
hiervon gesenkt wurde, zu der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42.
Bei einem anderen Beispiel kann der N-te Rechteckwellengenerator 40-N den
logischen Spannungswert ausgeben, und der gesenkte logische Spannungswert,
der durch Senken des logischen Spannungswertes auf die Hälfte hiervon
erhalten wurde, kann zu der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 geliefert
werden.
-
Bei
diesem Beispiel enthält
die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 eine
Leiter, in welche die Anzahl von N logischen Spannungswerten entsprechend
der Anzahl von N Stellen der Informationen über den Spannungswert, welcher
in binäre
Zahlen umgewandelt wurde, eingegeben werden und die mehrere Widerstände (90, 92 und 94)
hat. Es ist bevorzugt, daß die
Anzahl von N Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-(N-1))
jeweils elektrisch mit (N-1) Knoten (96-1 bis 96-(N- 1))
verbunden ist, und die Knoten 96-1 bis 96-(N-1)) sind miteinander über Widerstände 92 verbunden,
die jeweils einen vorbestimmten elektrischen Widerstandswert haben.
-
In
der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 ist es bevorzugt,
daß der
von dem J-ten Rechteckwellengenerator (40-J) gelieferte
logische Spannungswert an dem J-ten Knoten (96-J) auf das 1/M-fache
fällt,
und es ist auch bevorzugt, daß der Spannungswert
an dem J-ten Knoten
(96-J) an dem (J-1)-ten Knoten (96-(J-1)) auf das 1/M-fache
fällt.
-
Zusätzlich ist
es bevorzugt, den N-ten Rechteckwellengenerator 40-N mit
dem (N-1)-ten Knoten (96-(N-1)) zu verbinden. Darüber hinaus
ist es bevorzugt, daß der
gesenkte logische Spannungswert, der erhalten wurde, indem der logische
Spannungswert auf das 1/M-fache
gesenkt wurde, und der von dem N-ten Rechteckwellengenerator (40-N)
ausgegeben wurde, das 1/M-fache
des gesenkten logischen Spannungswertes an dem (N-1)-ten Knoten (96-(N-1))
ist.
-
Z.B.
ist es in einem Fall, in welchem der Widerstand 92 den
Widerstandswert R hat, in der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 bevorzugt,
daß der Widerstandswert
jedes Widerstands 90 in einer solchen Weise eingestellt
wird, daß die
Summe der Impedanzen von den Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
zu dem Widerstand 90 gleich 2R ist. Auch ist es bevorzugt,
den Widerstandswert des Widerstands 94 in einer solchen
Weise einzustellen, daß die
Summe der Impedanzen von der geprüften Vorrichtung zu dem Widerstand 94 gleich
2R ist. Z.B. ist in einem Fall, in welchem eine Übertragungsleitung zwischen
der Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 und
der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 vorgesehen
ist, die Impedanz der Übertragungsleitung
zu berücksichtigen.
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Der
von dem J-ten Rechteckwellengenerator (40-J) ausgegebene
logische Spannungswert fällt auf
die Hälfte
an dem J-ten Knoten (80-J) und fällt weiterhin auf die Hälfte an
dem (J-1)-ten Knoten (80-(J-1)). Zusätzlich ist der gesenkte logische
Spannungswert, der von dem N-ten Rechteckwellengenerator (40-N)
ausgegeben wurde, gleich der Hälfte
des abgesenkten logischen Spannungswertes an dem (N-1)-ten Knoten
(96-(N-1)). Somit kann die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 die
logischen Spannungswerte gewichten, die jeweils von den Rechteckwellengeneratoren
(40-1 bis 40-N) ausgegeben wurden und die gewichteten
logischen Spannungswerte zusammensetzen, wodurch eine gewünschte Wellenform
erzeugt werden kann.
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17 zeigt
eine andere beispielhafte Wellenform-Zusammensetzeinheit 42. Die
Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 enthält mehrere
Widerstände
(110, 112 und 114). In einem Fall, in
welchem die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 41 die logischen
Werte entsprechend der N-stelligen Zahl der Basis M ausgibt, gewichtet
die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 die Anzahl von N
logischen Spannungswerten durch Verwendung jeweils von Gewichten
der Basis M und setzt die gewichteten logischen Spannungswerte zusammen,
um das Zusammensetzergebnis auszugeben. Es ist bevorzugt, den Widerstandswert
von jedem der Widerstände (110 und 112)
in einer solchen Weise einzustellen, daß das Verhältnis der Summe der Impedanzen
von den Rechteckwellengeneratoren (40-1 bis 40-N)
zu den Widerständen 110 zu
dem Widerstandswert des Widerstands 112 gleich M : M/2
ist. Zusätzlich
ist der Widerstandswert des Widerstands 114 vorzugsweise so
eingestellt, daß ein
Verhältnis
der Summe der Impedanzen von der geprüften Vorrichtung zu dem Widerstand 114 zu
dem Widerstandswert des Widerstands 112 auf M/2 : M eingestellt
ist. Mit anderen Worten, die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 kann
jede Schaltung sein, solange wie die Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 sicherstellen
kann, daß die
Impedanzen angepaßt
sind und den M-wertigen logischen Spannungswert, der zu dieser geliefert
wurde, gewichten kann durch Potenzen von M, um die gewichteten logischen
Spannungswerte zusammenzusetzen.
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Bei
dem Wellenformgenerator 30 nach der vorliegenden Erfindung
sind die Widerstände
(90, 92, 94, 110, 112 und 114)
nicht geerdet. Daher ist es möglich,
sehr wirksam einen in der Gleichspannungs-Prüfvorrichtung 100 erzeugten
Strom zu der geprüften
Vorrichtung zu liefern. Da der Wellenformgenerator 30 eine
Auswahleinheit wie ein Relais oder einen Schalter zur Auswahl entweder
der Gleichspannungsprüfung
oder der Analogsignalprüfung zwischen
der Wellenform-Zusammensetzeinheit 42 und
der geprüften
Vorrichtung nicht enthält,
ist es zusätzlich
möglich,
die Verschlechterung des Analogprüfsignals, die durch eine derartige
Auswahl bewirkt wird, weitgehend zu reduzieren, selbst wenn die
Analogsignalprüfung
durchgeführt
wird. Darüber
hinaus kann die Prüfvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung eine gewünschte Analogprüfungs-Wellenform
erzeugen durch Verwendung eines in einer Digitalschaltungs-Prüfvorrichtung
enthaltenen Treibers. Daher ist eine Wellenform-Erzeugungsvorrichtung, welche eine Wellenform
frei erzeugen kann, nicht erforderlich, wodurch die Größe der Prüfvorrichtung
in erheblichem Maße
verringert werden kann.
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18 ist
ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Halbleitervorrichtung
zeigt, welche eine Selbstprüfung
eines in ihr enthaltenen A/D-Wandlers durchführen kann. In 18 sind
die Komponenten, welche dieselben Funktionen wie die in 3 gezeigten
haben, mit denselben Bezugszahlen wie diejenigen in 3 gekennzeichnet.
Da die Komponenten mit denselben Bezugszahlen wie derjenigen in 3 dieselben
Funktionen wie diejenigen in 3 haben,
wird die Beschreibung hiervon weggelassen. Die Halbleitervorrichtung 38 enthält eine
geprüfte Vorrichtungseinheit 34 und
eine Prüfeinheit 36.
Die geprüfte
Vorrichtungseinheit 34 enthält einen A/D-Wandler 32.
Die Prüfeinheit 36 enthält den Wellenformgenerator 30 und
den Komparator 16.
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Der
Wellenformgenerator 30 erzeugt eine Prüfwellenform, die zum Prüfen des
A/D-Wandlers 32 verwendet wird, und legt die erzeugte Prüfwellenform
an den A/D-Wandler 32 an. Auch gibt der Wellenformgenerator 30 einen
erwarteten Wert, der von dem A/D-Wandler 32 auszugeben
ist, wenn die Prüfwellenform
an den A/D- Wandler 32 angelegt
ist, zu dem Komparator 16 aus. Der A/D-Wandler 32 gibt
einen Ausgangswert gemäß der angelegten
Prüfwellenform
zu dem Komparator 16 aus. Der Komparator 16 vergleicht
den Ausgangswert mit dem erwarteten Wert, um zu bestimmen, ob der
A/D-Wandler 32 fehlerhaft ist oder nicht.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Prüfwellenform mit
hoher Genauigkeit frei erzeugt werden.