JP2002100987A - ディジタルフィルタ装置における入力チャンネル間の位相補正装置 - Google Patents
ディジタルフィルタ装置における入力チャンネル間の位相補正装置Info
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- JP2002100987A JP2002100987A JP2000286632A JP2000286632A JP2002100987A JP 2002100987 A JP2002100987 A JP 2002100987A JP 2000286632 A JP2000286632 A JP 2000286632A JP 2000286632 A JP2000286632 A JP 2000286632A JP 2002100987 A JP2002100987 A JP 2002100987A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】サンプルホールド回路をなくして、ソフトウエ
ア的に各入力チャンネルの同時計測を可能にする。 【解決手段】電源オン時等の特定のタイミングで既知信
号をマルチプレクサ3の最初の選択チャンネルCH1と
最後の選択チャンネルCHnに入力し、ディジタルフィ
ルタリングすることによってsinθ1およびsinθn
を得る。これにより、各チャンネル間の位相差θmを求
める。次に、測定モードにして、ディジタルフィルタリ
ングによって得られる各入力チャンネルのsin成分と
cos成分を上記平均位相差θmによって位相補正す
る。
ア的に各入力チャンネルの同時計測を可能にする。 【解決手段】電源オン時等の特定のタイミングで既知信
号をマルチプレクサ3の最初の選択チャンネルCH1と
最後の選択チャンネルCHnに入力し、ディジタルフィ
ルタリングすることによってsinθ1およびsinθn
を得る。これにより、各チャンネル間の位相差θmを求
める。次に、測定モードにして、ディジタルフィルタリ
ングによって得られる各入力チャンネルのsin成分と
cos成分を上記平均位相差θmによって位相補正す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタルリレ
ー等、複数チャンネルのアナログ入力信号をA/D変換
して処理する装置に関し、特に、複数の入力チャンネル
の計測値の位相をソフトウェア的に同一にする位相補正
を行う装置に関する。
ー等、複数チャンネルのアナログ入力信号をA/D変換
して処理する装置に関し、特に、複数の入力チャンネル
の計測値の位相をソフトウェア的に同一にする位相補正
を行う装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタルリレー等では、多チャンネル
のアナログ入力の計測を同じタイミングで行うことが必
須であるが、各チャンネルの入力信号を独立した計測回
路によって並行して測定することは非常に困難である。
そこで、一般には、マルチプレクサを使用して入力チャ
ンネルを切り換えながら各入力チャンネルの計測を行う
方式が採用されている。ところが、そのままでは同時サ
ンプリングができないために、マルチプレクサの前段ま
たは後段に各入力チャンネルごとにサンプルホールド回
路を配置し、サンプリングした値を一定時間保持するこ
とによって、計測タイミングを同一となるようにしてい
る。
のアナログ入力の計測を同じタイミングで行うことが必
須であるが、各チャンネルの入力信号を独立した計測回
路によって並行して測定することは非常に困難である。
そこで、一般には、マルチプレクサを使用して入力チャ
ンネルを切り換えながら各入力チャンネルの計測を行う
方式が採用されている。ところが、そのままでは同時サ
ンプリングができないために、マルチプレクサの前段ま
たは後段に各入力チャンネルごとにサンプルホールド回
路を配置し、サンプリングした値を一定時間保持するこ
とによって、計測タイミングを同一となるようにしてい
る。
【0003】図1は、従来のディジタルリレーのアナロ
グ入力信号処理装置の構成図を示している。
グ入力信号処理装置の構成図を示している。
【0004】入力チャンネルはCH1〜CHnのnチャ
ンネルからなり、各チャンネルの信号は、それぞれオペ
アンプ1(1a、1b、・・・1c)を介してサンプル
ホールド回路2(2a、2b、・・・2c)に入力し、
ここでサンプルホールドされた信号がマルチプレクサ3
によって順次選択され、A/D変換器4に入力する。制
御部5は、A/D変換器4でディジタル化された信号に
よりディジタルフィルタリングを行い、フーリエ演算に
よって、sin成分とcos成分を求める。なお、この
sin成分とcos成分とをフーリエ演算によって各チ
ャンネル毎に演算により算出する方法については、特公
昭61−60613号(特開平54−142043号)
公報にその詳細が示されている。具体的には、下記の
(1)式においてcos成分を求め、(2)式において
sin成分を求める。なお、lは高調波次数を示し、同
(1)、(2)式では、Clがcos成分を、Slがs
in成分を示している。
ンネルからなり、各チャンネルの信号は、それぞれオペ
アンプ1(1a、1b、・・・1c)を介してサンプル
ホールド回路2(2a、2b、・・・2c)に入力し、
ここでサンプルホールドされた信号がマルチプレクサ3
によって順次選択され、A/D変換器4に入力する。制
御部5は、A/D変換器4でディジタル化された信号に
よりディジタルフィルタリングを行い、フーリエ演算に
よって、sin成分とcos成分を求める。なお、この
sin成分とcos成分とをフーリエ演算によって各チ
ャンネル毎に演算により算出する方法については、特公
昭61−60613号(特開平54−142043号)
公報にその詳細が示されている。具体的には、下記の
(1)式においてcos成分を求め、(2)式において
sin成分を求める。なお、lは高調波次数を示し、同
(1)、(2)式では、Clがcos成分を、Slがs
in成分を示している。
【0005】
【数1】
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、各入力チャンネルごとにサンプルホールド回
路が必要であった。特に、入力チャンネル数が多数の場
合、サンプルホールド回路もそのチャンネル数用意しな
ければならず、コストが高くなり、且つ電力消費も大き
くなるという不都合があった。
構成では、各入力チャンネルごとにサンプルホールド回
路が必要であった。特に、入力チャンネル数が多数の場
合、サンプルホールド回路もそのチャンネル数用意しな
ければならず、コストが高くなり、且つ電力消費も大き
くなるという不都合があった。
【0007】この発明の目的は、サンプルホールド回路
をなくして、ソフトウエア的に各入力チャンネルの同時
計測を行うことのできるアナログ入力チャンネル間の位
相補正装置を提供することにある。
をなくして、ソフトウエア的に各入力チャンネルの同時
計測を行うことのできるアナログ入力チャンネル間の位
相補正装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために以下のように構成される。
を解決するために以下のように構成される。
【0009】(1)複数の入力チャンネルのアナログ入
力信号をマルチプレクサを介してA/D変換し、これを
ディジタルフィルタリングするディジタルフィルタ装置
において、各入力チャンネルの信号の過去分のサンプル
値に基づいて各入力チャンネルの信号のsin成分とc
os成分をフーリエ演算からなるディジタルフィルタリ
ングにより求める手段と、既知の信号をマルチプレクサ
による最初の選択チャンネル(CH1 )と最後の選択チ
ャンネル(CHn )に入力し、前記ディジタルフィルタ
リングにより最初の選択チャンネル(CH1 )の位相θ
1と最後の選択チャンネル(CHn )の位相θn とを求
めて、この差をn−1で除して各チャンネル間の平均位
相差θmを求め、前記ディジタルフィルタリングにより
求めた各チャンネルのsin成分とcos成分を、前記
平均位相差θmによる位相補正を行うことにより、同一
タイミングの値に補正する位相補正手段と、を備えてな
る。
力信号をマルチプレクサを介してA/D変換し、これを
ディジタルフィルタリングするディジタルフィルタ装置
において、各入力チャンネルの信号の過去分のサンプル
値に基づいて各入力チャンネルの信号のsin成分とc
os成分をフーリエ演算からなるディジタルフィルタリ
ングにより求める手段と、既知の信号をマルチプレクサ
による最初の選択チャンネル(CH1 )と最後の選択チ
ャンネル(CHn )に入力し、前記ディジタルフィルタ
リングにより最初の選択チャンネル(CH1 )の位相θ
1と最後の選択チャンネル(CHn )の位相θn とを求
めて、この差をn−1で除して各チャンネル間の平均位
相差θmを求め、前記ディジタルフィルタリングにより
求めた各チャンネルのsin成分とcos成分を、前記
平均位相差θmによる位相補正を行うことにより、同一
タイミングの値に補正する位相補正手段と、を備えてな
る。
【0010】この発明の位相補正装置は、アナログ入力
信号をA/D変換し、ディジタルフィルタリング処理す
る装置、たとえばディジタルリレーに設けられる。ディ
ジタルフィルタリング処理は、過去のn点のサンプル値
を用いて、フーリエ演算によって、高調波次数毎のsi
n成分とcos成分を求める。この具体的な演算処理方
法については、先に述べたように特公昭61−6061
3号(特開平54−142043号)公報に詳細に説明
されている。
信号をA/D変換し、ディジタルフィルタリング処理す
る装置、たとえばディジタルリレーに設けられる。ディ
ジタルフィルタリング処理は、過去のn点のサンプル値
を用いて、フーリエ演算によって、高調波次数毎のsi
n成分とcos成分を求める。この具体的な演算処理方
法については、先に述べたように特公昭61−6061
3号(特開平54−142043号)公報に詳細に説明
されている。
【0011】この発明では、このような構成において、
既知の信号、たとえばsinωtをマルチプレクサによ
る最初の選択チャンネル(CH1)と最後の選択チャン
ネル(CHn)に入力し、これをディジタルフィルタリ
ングすることによってCH1とCHnとの位相差を求
め、その値を(n−1)で除することにより、各チャン
ネル間の平均位相差θmを求める。一例を示すと、CH
1測定値のsinθ1(sin成分)をM1、CHn測
定値のsin成分(sinθn)をMnとすると、各チ
ャンネル間の平均位相差θmは、
既知の信号、たとえばsinωtをマルチプレクサによ
る最初の選択チャンネル(CH1)と最後の選択チャン
ネル(CHn)に入力し、これをディジタルフィルタリ
ングすることによってCH1とCHnとの位相差を求
め、その値を(n−1)で除することにより、各チャン
ネル間の平均位相差θmを求める。一例を示すと、CH
1測定値のsinθ1(sin成分)をM1、CHn測
定値のsin成分(sinθn)をMnとすると、各チ
ャンネル間の平均位相差θmは、
【0012】
【数2】
【0013】で求めることができる。
【0014】上記平均位相差θmを求めることができる
と、ディジタルフィルタリングによる各実測値(sin
成分とcos成分)を基準となる位相に合わせるよう、
次の式によって位相補正を行うことができる。
と、ディジタルフィルタリングによる各実測値(sin
成分とcos成分)を基準となる位相に合わせるよう、
次の式によって位相補正を行うことができる。
【0015】
【数3】
【0016】上記(4)式において、cosθi、si
nθiは、iCHのcos成分とsin成分を表し、左
項のcosθi-とsinθi-は、位相補正後のcos成
分とsin成分を表す。この(4)式は、位相円周上
で、(i−1)θm に相当する時間分だけ位相を戻す
一次変換式である。
nθiは、iCHのcos成分とsin成分を表し、左
項のcosθi-とsinθi-は、位相補正後のcos成
分とsin成分を表す。この(4)式は、位相円周上
で、(i−1)θm に相当する時間分だけ位相を戻す
一次変換式である。
【0017】上記のようにして、(4式)によりディジ
タルフィルタリングによって求めたsin成分とcos
成分の位相補正を行うことにより、各入力チャンネルの
信号を同じタイミングで処理できたものとなる。
タルフィルタリングによって求めたsin成分とcos
成分の位相補正を行うことにより、各入力チャンネルの
信号を同じタイミングで処理できたものとなる。
【0018】
【発明の実施の形態】図2は、この発明の実施形態であ
るディジタルリレーのアナログ入力信号処理装置の構成
図である。図1に示すディジタルリレーと相違する点
は、サンプルホールド回路がなく、且つ、A/D精度監
視用電圧の代わりに、既知の信号であるsinωtが入
力される点である。マルチプレクサ3は図1に示すもの
と同様で、sinωtが入力される入力端子はマルチプ
レクサの最初の入力チャンネルと最後の入力チャンネル
となる。このsinωtは、例えば、常時供給されてい
て、この信号を使用して、ディジタルフィルタリングに
より最初の選択チャンネル(CH1 )の位相θ1 と最後
の選択チャンネル(CHn )の位相θnとを求めて、こ
の差をn−1で除して各チャンネル間の平均位相差θm
を求める。チャンネル間の平均位相差θmの算出タイミ
ングは、常時であっても良いし、電源オン時やリセット
時などの特定のタイミングであっても良い。
るディジタルリレーのアナログ入力信号処理装置の構成
図である。図1に示すディジタルリレーと相違する点
は、サンプルホールド回路がなく、且つ、A/D精度監
視用電圧の代わりに、既知の信号であるsinωtが入
力される点である。マルチプレクサ3は図1に示すもの
と同様で、sinωtが入力される入力端子はマルチプ
レクサの最初の入力チャンネルと最後の入力チャンネル
となる。このsinωtは、例えば、常時供給されてい
て、この信号を使用して、ディジタルフィルタリングに
より最初の選択チャンネル(CH1 )の位相θ1 と最後
の選択チャンネル(CHn )の位相θnとを求めて、こ
の差をn−1で除して各チャンネル間の平均位相差θm
を求める。チャンネル間の平均位相差θmの算出タイミ
ングは、常時であっても良いし、電源オン時やリセット
時などの特定のタイミングであっても良い。
【0019】図3は、図2に示すディジタルリレーの要
部の機能ブロック図を示している。
部の機能ブロック図を示している。
【0020】ディジタルフィルタ処理を行うディジタル
フィルタ10の入力部には被測定信号と既知信号が入力
し、制御部12によって、マルチプレクサ13の入力チ
ャンネルの選択を行う。sinωtの既知信号が選択さ
れている場合には、後述のように平均位相差θmが求め
られる。
フィルタ10の入力部には被測定信号と既知信号が入力
し、制御部12によって、マルチプレクサ13の入力チ
ャンネルの選択を行う。sinωtの既知信号が選択さ
れている場合には、後述のように平均位相差θmが求め
られる。
【0021】ディジタルフィルタ10は、各入力チャン
ネルの信号の過去のサンプル値に基づいて各入力チャン
ネル毎のsin成分とcos成分をフーリエ演算によっ
て求める処理を行う。具体的には、特公昭61−606
13号公報(特開昭54−14203号公報)に示され
ている。この公報によれば、上記cos成分(Cl)と
sin成分(Sl)は、下記(5)および(6)式で求
めることができる。
ネルの信号の過去のサンプル値に基づいて各入力チャン
ネル毎のsin成分とcos成分をフーリエ演算によっ
て求める処理を行う。具体的には、特公昭61−606
13号公報(特開昭54−14203号公報)に示され
ている。この公報によれば、上記cos成分(Cl)と
sin成分(Sl)は、下記(5)および(6)式で求
めることができる。
【0022】
【数4】
【0023】ディジタルフィルタ10の出力、すなわち
各入力チャンネルの信号のsin成分とcos成分は補
正部15に入力される。この補正部15では、ディジタ
ルフィルタ10から入力されたcos成分とsin成分
の位相補正を行う。位相補正の行う方法は次の通りであ
る。
各入力チャンネルの信号のsin成分とcos成分は補
正部15に入力される。この補正部15では、ディジタ
ルフィルタ10から入力されたcos成分とsin成分
の位相補正を行う。位相補正の行う方法は次の通りであ
る。
【0024】制御部12において、マルチプレクサ13
の選択チャンネルを既知信号のチャンネルに切り換える
と、既知信号であるsinωtが、入力チャンネルCH
1およびCHnに入力し、ディジタルフィルタ10でそ
れらのチャンネルのcos成分とsin成分が求められ
る。このとき、CH1のsin成分を、sinθ1=M
1、CHnのsin成分をsinθn=Mnとすると、
隣接チャンネル間の測定値の平均位相差θmを次の(7
式)から求めることができる。
の選択チャンネルを既知信号のチャンネルに切り換える
と、既知信号であるsinωtが、入力チャンネルCH
1およびCHnに入力し、ディジタルフィルタ10でそ
れらのチャンネルのcos成分とsin成分が求められ
る。このとき、CH1のsin成分を、sinθ1=M
1、CHnのsin成分をsinθn=Mnとすると、
隣接チャンネル間の測定値の平均位相差θmを次の(7
式)から求めることができる。
【0025】
【数5】
【0026】上記のようにして得られた平均位相差θm
は、マルチプレクサによる切り換えタイミングの遅れに
相当するチャンネル間の位相遅れを示している。そこ
で、この位相のズレ分を一次変換式によって戻すことに
より各チャンネル間の位相を合わせることができる。こ
の変換式は、通常の座標変換式で可能である。次の(8
式)によって各チャンネルごとの位相補正を行うことが
できる。
は、マルチプレクサによる切り換えタイミングの遅れに
相当するチャンネル間の位相遅れを示している。そこ
で、この位相のズレ分を一次変換式によって戻すことに
より各チャンネル間の位相を合わせることができる。こ
の変換式は、通常の座標変換式で可能である。次の(8
式)によって各チャンネルごとの位相補正を行うことが
できる。
【0027】
【数6】
【0028】上記(8式)の左項のcosθi-とsin
θi-は、cosθi、sinθiの補正した値である。こ
の補正処理を高調波次数毎に行う。
θi-は、cosθi、sinθiの補正した値である。こ
の補正処理を高調波次数毎に行う。
【0029】図4は、チャンネルCH1〜チャンネルC
H3の各位相を上記の方法によって合わせる時の概念図
である。同図に示す例では、チャンネルCH2のcos
成分およびsin成分は、θm分の位相補正が行われ、
チャンネルCH3のcos成分およびsin成分につい
ては、2θmの位相補正が行われる。
H3の各位相を上記の方法によって合わせる時の概念図
である。同図に示す例では、チャンネルCH2のcos
成分およびsin成分は、θm分の位相補正が行われ、
チャンネルCH3のcos成分およびsin成分につい
ては、2θmの位相補正が行われる。
【0030】以上の処理によって、この実施形態のディ
ジタルリレーでは、サンプルホールド回路を設けなくて
も、各入力チャンネルの信号を同じタイミングで計測す
ることができる。
ジタルリレーでは、サンプルホールド回路を設けなくて
も、各入力チャンネルの信号を同じタイミングで計測す
ることができる。
【0031】
【発明の効果】この発明によれば、サンプルホールド回
路を設けなくても、ソフトウェア的に複数のチャンネル
の同時計測を行うことができるため、低コスト化および
低消費電力化を実現することができる。
路を設けなくても、ソフトウェア的に複数のチャンネル
の同時計測を行うことができるため、低コスト化および
低消費電力化を実現することができる。
【図1】従来のデジタルリレーのアナログ入力信号処理
装置の構成図
装置の構成図
【図2】この発明の実施形態のデジタルリレーのアナロ
グ入力信号処理装置の構成図
グ入力信号処理装置の構成図
【図3】同ディジタルリレーの機能構成図
【図4】同ディジタルリレーの位相補正について説明す
る図
る図
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の入力チャンネルのアナログ入力信
号をマルチプレクサを介してA/D変換し、これをディ
ジタルフィルタリングするディジタルフィルタ装置にお
いて、 各入力チャンネルの信号の過去分のサンプル値に基づい
て各入力チャンネルの信号のsin成分とcos成分を
フーリエ演算からなるディジタルフィルタリングにより
求める手段と、 既知の信号をマルチプレクサによる最初の選択チャンネ
ル(CH1 )と最後の選択チャンネル(CHn )に入力
し、前記ディジタルフィルタリングにより最初の選択チ
ャンネル(CH1 )の位相θ1 と最後の選択チャンネル
(CHn )の位相θnとを求めて、この差をn−1で除
して各チャンネル間の平均位相差θmを求め、前記ディ
ジタルフィルタリングにより求めた各チャンネルのsi
n成分とcos成分を、前記平均位相差θmによる位相
補正を行うことにより、同一タイミングの値に補正する
位相補正手段と、 を備えてなる、ディジタルフィルタ装置における入力チ
ャンネル間の位相補正装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000286632A JP3800939B2 (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | ディジタルフィルタ装置における入力チャンネル間の位相補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000286632A JP3800939B2 (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | ディジタルフィルタ装置における入力チャンネル間の位相補正装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002100987A true JP2002100987A (ja) | 2002-04-05 |
JP3800939B2 JP3800939B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=18770525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000286632A Expired - Fee Related JP3800939B2 (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | ディジタルフィルタ装置における入力チャンネル間の位相補正装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3800939B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008199220A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Toshiba Corp | Ad変換処理回路及び復調装置 |
KR101380248B1 (ko) | 2013-05-03 | 2014-04-10 | 동아대학교 산학협력단 | 힐버트 및 제곱근 혼합 방식을 이용한 디지털 위상천이 장치 및 방법 |
CN111106775A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-05 | 中国铁道科学研究院集团有限公司 | 永磁同步电机角度滤波方法及系统 |
-
2000
- 2000-09-21 JP JP2000286632A patent/JP3800939B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008199220A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Toshiba Corp | Ad変換処理回路及び復調装置 |
KR101380248B1 (ko) | 2013-05-03 | 2014-04-10 | 동아대학교 산학협력단 | 힐버트 및 제곱근 혼합 방식을 이용한 디지털 위상천이 장치 및 방법 |
CN111106775A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-05 | 中国铁道科学研究院集团有限公司 | 永磁同步电机角度滤波方法及系统 |
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---|---|
JP3800939B2 (ja) | 2006-07-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
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