JP2002237751A - サンプリング装置、サンプリング方法、交流インピーダンス測定装置および交流インピーダンス測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分に低い周波数のクロックを用いて十分な
数のサンプリングデータを取得する。 【解決手段】 周波数Ｆの測定対象信号Ｖｃを周波数Ｆ
の２倍以上高い周波数Ｆ１のクロックＣＬＫ１に同期し
てサンプリングしてサンプリングデータＤSPA に変換す
るＡ／Ｄ変換部５ａと、サンプリングデータＤSPA を順
次記憶しつつ記憶したサンプリングデータＤSPA を周波
数Ｆ１よりも低い周波数Ｆ２のクロックＣＬＫ２に同期
して出力するメモリ６ａと、メモリ６ａから出力された
サンプリングデータＤSPA をそのデータ値に対応した振
幅のインパルス状信号ＳA に変換するＤ／Ａ変換部７ａ
と、インパルス状信号ＳA をアナログ信号ＶA に復元す
るナイキストフィルタ部８ａと、アナログ信号ＶA を所
定周波数のクロックＣＬＫ３に同期してサンプリングし
てディジタルデータＤSP1 に変換するＡ／Ｄ変換部９ａ
とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象信号をサ
ンプリングするサンプリング装置およびサンプリング方
法、並びに、測定対象体の交流インピーダンスを測定す
る交流インピーダンス測定装置および交流インピーダン
ス測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の測定対象体の交流インピーダン
スを測定する従来の交流インピーダンス測定装置２１
は、図４に示すように、電流生成部２、電圧検出部３、
電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換部４、等価サンプリング部２
２、およびＣＰＵ１１を備えている。この場合、電流生
成部２は、所定の周波数Ｆ下における測定対象体３１の
交流インピーダンスＺを測定する際に、この所定の周波
数Ｆの試験用交流電流（正弦波）Ｉを生成して測定対象
体３１に供給する。電圧検出部３は、試験用交流電流Ｉ
が供給された際に測定対象体３１の両端間に発生する交
流電圧ＶO を検出すると共に所定の利得で増幅して検出
電圧ＶM として出力する。電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換部
４は、試験用交流電流Ｉの電流値を電圧に変換して変換
電圧ＶC として出力する。

【０００３】等価サンプリング部２２は、２つのＡ／Ｄ
コンバータ、水晶発振器、クロック生成部、クロック切
替部、メモリおよびデータ処理部（いずれも図示せず）
を備えて構成され、等価サンプリング方式により、変換
電圧ＶC をサンプリングしてサンプリングデータＤSP11
として出力すると共に検出電圧ＶM をサンプリングして
サンプリングデータＤSP12として出力する。この場合、
水晶発振器は、図５に示すクロックＣＬＫを生成する。
クロック生成部は、クロックＣＬＫに基づいて互いの位
相がそれぞれクロックＣＬＫの１周期分ずつずれた５つ
のサンプリングクロックＡＤＣＬＫ１〜ＡＤＣＬＫ５
（以下、区別しないときには「サンプリングクロックＡ
ＤＣＬＫ」ともいう）を生成する。クロック切替部は、
予め決められた一定の周期（サンプリングクロックＡＤ
ＣＬＫの周期よりも十分に長い周期）でこれら５つのサ
ンプリングクロックＡＤＣＬＫ１〜ＡＤＣＬＫ５をその
順序で順次切り替えると共に切り替えたサンプリングク
ロックＡＤＣＬＫを２つのＡ／Ｄコンバータに同時に供
給する。Ａ／Ｄコンバータの一方は、クロック切替部か
ら供給されるサンプリングクロックＡＤＣＬＫに同期し
て、図５の最上段に示すように、変換電圧ＶC の各部位
における電圧をサンプリングしてサンプリングデータを
生成し、他方は、検出電圧ＶM の各部位における電圧を
サンプリングしてサンプリングデータを生成する。な
お、実際には、測定対象体３１の種類（コンデンサやイ
ンダクタ）に応じて、変換電圧ＶC の位相と検出電圧Ｖ
M の位相とは互いに位相ずれを生じるが、本明細書で
は、理解を容易にするために、測定対象体３１として抵
抗のインピーダンス（抵抗値）を測定する例について説
明するものとする。このため、同図では、両者の位相を
同位相として示す。また、各Ａ／Ｄコンバータは、サン
プリングによって生成されたサンプリングデータを各サ
ンプリングクロックＡＤＣＬＫ１〜ＡＤＣＬＫ５毎にグ
ループ分けしてメモリにそれぞれ記憶させる。

【０００４】データ処理部は、各Ａ／Ｄコンバータによ
るサンプリング動作の終了後、各サンプリングクロック
ＡＤＣＬＫ１〜ＡＤＣＬＫ５毎にグループ分けしてメモ
リに記憶されているサンプリングデータを並び替えるこ
とによってサンプリングデータＤSP11とサンプリングデ
ータＤSP12とを生成して出力する。例えば、変換電圧Ｖ
C （および検出電圧ＶM ）に対して、サンプリングクロ
ックＡＤＣＬＫ１に同期してサンプリングされたデータ
がＤ11，Ｄ12，Ｄ13，・・・、サンプリングクロックＡ
ＤＣＬＫ２に同期してサンプリングされたデータがＤ2
1，Ｄ22，Ｄ23，・・・、サンプリングクロックＡＤＣ
ＬＫ３に同期してサンプリングされたデータがＤ31，Ｄ
32，Ｄ33，・・・、サンプリングクロックＡＤＣＬＫ４
に同期してサンプリングされたデータがＤ41，Ｄ42，Ｄ
43，・・・、サンプリングクロックＡＤＣＬＫ５に同期
してサンプリングされたデータがＤ51，Ｄ52，Ｄ53，・
・・の場合、図５の最下段に示すように、Ｄ11，Ｄ21，
Ｄ31，Ｄ41，Ｄ51，Ｄ12，Ｄ22，Ｄ32，Ｄ42，Ｄ52，・
・・の順序で並び替えることにより、クロックＣＬＫに
同期してサンプリングするのと等価の各サンプリングデ
ータＤSP11（およびサンプリングデータＤSP12）をそれ
ぞれ生成してＣＰＵ１１に出力する。なお、ＣＰＵ１１
が測定対象体３１の交流インピーダンスＺを精度よく演
算するためには、変換電圧ＶC および検出電圧ＶM の１
周期に含まれる各サンプリングデータＤSP11，ＤSP12が
多数ほど望ましく、通常は数十個程度となるようにクロ
ックＣＬＫの周波数を変換電圧ＶC および検出電圧ＶM
の周波数（つまり試験用交流電流Ｉの周波数Ｆ）に対し
て十分に高く（数十倍程度）設定されている。

【０００５】ＣＰＵ１１は、等価サンプリング部２２に
よって等価的にクロックＣＬＫに同期してサンプリング
された変換電圧ＶC のサンプリングデータＤSP11と検出
電圧ＶM のサンプリングデータＤSP12との間の位相差に
関する位相情報を算出すると共に、算出した位相情報、
サンプリングデータＤSP11、およびサンプリングデータ
ＤSP12に基づいて、測定対象体３１の交流インピーダン
スＺを公知の手法で演算する。

【０００６】この交流インピーダンス測定装置２１で
は、電流生成部２が、周波数Ｆの試験用交流電流Ｉを生
成して測定対象体３１に供給する。次いで、電圧検出部
３が、試験用交流電流Ｉが供給された際に測定対象体３
１の両端間に発生する交流電圧ＶO を検出して検出電圧
ＶM として等価サンプリング部２２に出力する。同時
に、電流／電圧変換部４が、試験用交流電流Ｉの電流値
を電圧に変換して変換電圧ＶC として出力する。次い
で、等価サンプリング部２２が、変換電圧ＶC を等価サ
ンプリングしてサンプリングデータＤSP11を生成すると
共に検出電圧ＶM を等価サンプリングしてサンプリング
データＤSP12を生成する。続いて、ＣＰＵ１１が、等価
サンプリング部２２によってクロックＣＬＫの周波数と
同じ周波数で等価的にサンプリングされたサンプリング
データＤSP11とサンプリングデータＤSP12とに基づい
て、測定対象体３１の交流インピーダンスＺを演算す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
交流インピーダンス測定装置２１、およびそのサンプリ
ング方法には、以下の問題点がある。すなわち、従来の
交流インピーダンス測定装置２１では、等価サンプリン
グ方式により、Ａ／Ｄコンバータの最高サンプリングレ
ートよりも高速なサンプリングが行われている。しか
し、ＣＰＵ１１が精度よく交流インピーダンスＺを演算
するためには、各サンプリングクロックＡＤＣＬＫ１〜
ＡＤＣＬＫ５の基となるクロックＣＬＫの周波数を測定
対象体３１に供給する試験用交流電流Ｉの周波数Ｆより
も十分に高く規定する必要がある。このため、従来の交
流インピーダンス測定装置２１、およびそのサンプリン
グ方法には、周波数Ｆが高い周波数の場合、正確な周波
数のクロックＣＬＫを生成するのが困難となるという問
題点がある。また、正確な周波数のクロックＣＬＫを生
成できたとしても、クロックＣＬＫの高周波化に伴う不
要輻射ノイズが発生するという問題点もある。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、測定対象信号について十分に低い周波数の
クロックを用いて十分な数のサンプリングデータを取得
し得るサンプリング装置を提供することを主目的とす
る。また、このサンプリング装置を利用して、十分に低
い周波数のクロックを用いて交流インピーダンスを正確
に測定し得る交流インピーダンス測定装置を提供するこ
とを主目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載のサンプリング装置は、周波数Ｆの測定対象
信号を当該周波数Ｆの２倍以上高い周波数Ｆ１の第１の
クロックに同期してサンプリングしてサンプリングデー
タに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記サンプリングデータ
を順次記憶しつつ当該記憶したサンプリングデータを前
記周波数Ｆ１よりも低い周波数Ｆ２の第２のクロックに
同期して出力するメモリと、当該メモリから出力された
前記サンプリングデータをそのデータ値に対応した振幅
のインパルス状信号に変換するＤ／Ａ変換部と、前記イ
ンパルス状信号をアナログ信号に復元するナイキストフ
ィルタ部と、前記アナログ信号を所定周波数の第３のク
ロックに同期してサンプリングしてディジタルデータに
変換するＡ／Ｄ変換部とを備えたことを特徴とする。

【００１０】請求項２記載のサンプリング方法は、周波
数Ｆの測定対象信号を当該周波数Ｆの２倍以上高い周波
数Ｆ１の第１のクロックに同期してサンプリングしてサ
ンプリングデータに変換する第１のディジタル化ステッ
プと、前記サンプリングデータを順次記憶しつつ当該記
憶した当該サンプリングデータを前記周波数Ｆ１よりも
低い周波数Ｆ２の第２のクロックに同期して出力する伸
長ステップと、前記第２のクロックに同期して出力され
た前記サンプリングデータをそのデータ値に対応した振
幅のインパルス状信号に変換するパルス化ステップと、
前記インパルス状信号をナイキストフィルタによってア
ナログ信号に復元する復元ステップと、前記アナログ信
号を所定周波数の第３のクロックに同期してサンプリン
グしてディジタルデータに変換する第２のディジタル化
ステップとを実行することを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の交流インピーダンス測定装
置は、周波数Ｆの試験用交流電流を生成して測定対象体
に供給する電流生成部と、前記測定対象体に供給される
前記試験用交流電流の電流値を電圧に変換した変換電圧
を生成する電流／電圧変換部と、前記試験用交流電流が
前記測定対象体に供給された際に当該測定対象体の両端
間に発生する交流電圧を検出電圧として検出する電圧検
出部と、前記変換電圧に基づいて生成された第１のディ
ジタルデータおよび前記検出電圧に基づいて生成された
第２のディジタルデータに基づいて前記測定対象体の交
流インピーダンスを演算する演算部とを備えた交流イン
ピーダンス測定装置であって、前記変換電圧を前記周波
数Ｆの２倍以上高い周波数Ｆ１の第１のクロックに同期
してサンプリングして第１のサンプリングデータに変換
する第１のＡ／Ｄ変換部と、前記検出電圧を前記第１の
クロックに同期してサンプリングして第２のサンプリン
グデータに変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、前記第１の
サンプリングデータを順次記憶しつつ当該記憶した第１
のサンプリングデータを前記周波数Ｆ１よりも低い周波
数Ｆ２の第２のクロックに同期して出力する第１のメモ
リと、前記第２のサンプリングデータを順次記憶しつつ
当該記憶した第２のサンプリングデータを前記第２のク
ロックに同期して出力する第２のメモリと、前記第１の
メモリから出力された前記第１のサンプリングデータを
そのデータ値に対応した振幅の第１のインパルス状信号
に変換する第１のＤ／Ａ変換部と、前記第２のメモリか
ら出力された前記第２のサンプリングデータをそのデー
タ値に対応した振幅の第２のインパルス状信号に変換す
る第２のＤ／Ａ変換部と、前記第１のインパルス状信号
を伸長変換電圧としての交流信号に復元する第１のナイ
キストフィルタ部と、前記第２のインパルス状信号を伸
長検出電圧としての交流信号に復元する第２のナイキス
トフィルタ部と、前記伸長変換電圧を所定周波数の第３
のクロックに同期してサンプリングして前記第１のディ
ジタルデータに変換する第３のＡ／Ｄ変換部と、前記伸
長検出電圧を前記第３のクロックに同期してサンプリン
グして前記第２のディジタルデータに変換する第４のＡ
／Ｄ変換部とを備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の交流インピーダンス測定方
法は、周波数Ｆの試験用交流電流を生成し測定対象体に
供給する電流供給ステップと、前記測定対象体に供給さ
れる前記試験用交流電流の電流値を変換電圧に変換する
電圧変換ステップと、前記試験用交流電流を前記測定対
象体に供給した際に当該測定対象体の両端間に発生する
交流電圧を検出電圧として検出する電圧検出ステップ
と、前記変換電圧に基づいて生成された第１のディジタ
ルデータおよび前記検出電圧に基づいて生成された第２
のディジタルデータに基づいて前記測定対象体の交流イ
ンピーダンスを演算する演算ステップとを実行する交流
インピーダンス測定方法であって、前記変換電圧を前記
周波数Ｆの２倍以上高い周波数Ｆ１の第１のクロックに
同期してサンプリングして第１のサンプリングデータに
変換すると共に前記検出電圧を前記第１のクロックに同
期してサンプリングして第２のサンプリングデータに変
換する第１のディジタル化ステップと、前記第１および
第２のサンプリングデータを順次記憶しつつ当該記憶し
た両サンプリングデータを前記周波数Ｆ１よりも低い周
波数Ｆ２の第２のクロックに同期してそれぞれ出力する
伸長ステップと、前記第２のクロックに同期してそれぞ
れ出力された前記第１および第２のサンプリングデータ
を当該各サンプリングデータのデータ値に対応した振幅
の第１および第２のインパルス状信号にそれぞれ変換す
るパルス化ステップと、前記第１のインパルス状信号を
ナイキストフィルタによって伸長変換電圧としての交流
信号に復元すると共に前記第２のインパルス状信号をナ
イキストフィルタによって伸長検出電圧としての交流信
号に復元する復元ステップと、前記伸長変換電圧および
前記伸長検出電圧を所定周波数の第３のクロックに同期
してサンプリングして前記第１のディジタルデータおよ
び前記第２のディジタルデータにそれぞれ変換する第２
のディジタル化ステップとをさらに実行することを特徴
とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るサンプリング装置およびこの装置を用いた交流
インピーダンス測定装置の好適な実施の形態について説
明する。なお、従来の交流インピーダンス測定装置２１
と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を
付し、重複する説明を省略する。

【００１４】最初に、交流インピーダンス測定装置１の
構成について、図１を参照して説明する。

【００１５】同図に示すように、交流インピーダンス測
定装置１は、電流生成部２、電圧検出部３、電流／電圧
変換部４、サンプリング部１０およびＣＰＵ（演算部）
１１を備えて構成されている。この交流インピーダンス
測定装置１は、等価サンプリング部２２に代えてサンプ
リング部１０を備えている点が従来の交流インピーダン
ス測定装置２１とは相違する。

【００１６】サンプリング部１０は、同一の構成要素で
形成される２つのサンプリング系１０ａ，１０ｂを備え
て構成されている。この場合、各サンプリング系１０
ａ，１０ｂがそれぞれ本発明に係るサンプリング装置を
構成し、サンプリング系１０ａは、測定対象信号として
の変換電圧ＶC をサンプリングして第３のサンプリング
データＤSP1 を生成する。一方、サンプリング系１０ｂ
は、測定対象信号としての検出電圧ＶM をサンプリング
して第４のサンプリングデータＤSP2 を生成する。

【００１７】具体的には、サンプリング系１０ａは、第
１のＡ／Ｄ変換部（ＡＤＣ１）５ａ、第１のＦＩＦＯ
（ＦＩＦＯ１）６ａ、第１のＤ／Ａ変換部（ＤＡＣ１）
７ａ、第１のナイキストフィルタ部８ａおよび第３のＡ
／Ｄ変換部（ＡＤＣ３）９ａを備えて構成されている。
この場合、第１のＡ／Ｄ変換部５ａは、電流／電圧変換
部４から出力される変換電圧ＶC を例えば２０ＭＨｚの
周波数Ｆ１（≧Ｆ（例えば１０ＭＨｚとする）×２）の
第１のクロックＣＬＫ１に同期してサンプリングして第
１のサンプリングデータＤSPA を生成する。第１のＦＩ
ＦＯ６ａは、本発明における第１のメモリに相当し、第
１のサンプリングデータＤSPA を第１のＡ／Ｄ変換部５
ａから出力される順序で順次記憶すると共に、記憶して
いる第１のサンプリングデータＤSPA を例えば５ＭＨｚ
の周波数Ｆ２（＜Ｆ１）の第２のクロックＣＬＫ２に同
期して出力する。第１のＤ／Ａ変換部７ａは、第１のＦ
ＩＦＯ６ａから出力された第１のサンプリングデータＤ
SPA をその各データ値に対応した振幅（極性も含む）の
第１のインパルス状信号ＳA に変換する。

【００１８】第１のナイキストフィルタ部８ａは、第２
のクロックＣＬＫ２の周波数Ｆ２の１／２の帯域を有し
てナイキストの第１基準を満たす仕様のナイキストフィ
ルタ（例えばコサイン・ロールオフフィルタ）で構成さ
れ、第１のインパルス状信号ＳA を標本化定理に基づい
て伸長変換電圧ＶA としての交流信号に復元する。この
場合、伸長変換電圧ＶA は、その振幅が変換電圧ＶC と
ほぼ等しく、かつ、その周波数が（周波数Ｆ×周波数Ｆ
２／周波数Ｆ１＝２．５ＭＨｚ）の交流信号として復元
される。具体的には、第１のナイキストフィルタ部８ａ
は、離散データとしての各第１のインパルス状信号ＳA
をアナログ信号に復元すると共に、復元した各第１のイ
ンパルス状信号ＳA のアナログ信号を時間軸上で加算す
る。この場合、加算後のアナログ信号は、各アナログ信
号が十分にそれぞれ遅延することにより、周波数Ｆの変
換電圧ＶC の波形に対して、その波形（周期）が（周波
数Ｆ１／周波数Ｆ２）倍に伸長された正弦波となる。ま
た、加算後のアナログ信号は、第１のナイキストフィル
タ部８ａによって所定の利得で増幅されて変換電圧ＶC
の振幅とほぼ同一振幅の波形となる。第３のＡ／Ｄ変換
部９ａは、伸長変換電圧ＶA を所定周波数Ｆ３の第３の
クロックＣＬＫ３に同期してサンプリングして第３のサ
ンプリングデータＤSP1 （本発明における第１のディジ
タルデータ）を生成する。なお、交流インピーダンス測
定装置１では、一例として第１のクロックＣＬＫ１を第
３のクロックＣＬＫ３としても使用する構成を採用して
いる。

【００１９】一方、サンプリング系１０ｂは、第２のＡ
／Ｄ変換部（ＡＤＣ２）５ｂ、第２のＦＩＦＯ（ＦＩＦ
Ｏ２）６ｂ、第２のＤ／Ａ変換部（ＤＡＣ２）７ｂ、第
２のナイキストフィルタ部８ｂおよび第４のＡ／Ｄ変換
部（ＡＤＣ４）９ｂを備えて構成されている。この場
合、第２のＡ／Ｄ変換部５ｂは、電圧検出部３から出力
される検出電圧ＶM を第１のクロックＣＬＫ１に同期し
てサンプリングして第２のサンプリングデータＤSPB を
生成する。第２のＦＩＦＯ６ｂは、本発明における第２
のメモリに相当し、第２のサンプリングデータＤSPB を
第２のＡ／Ｄ変換部５ｂから出力される順序で順次記憶
すると共に、記憶している第２のサンプリングデータＤ
SPB を第２のクロックＣＬＫ２に同期して出力する。第
２のＤ／Ａ変換部７ｂは、第２のＦＩＦＯ６ｂから出力
された第２のサンプリングデータＤSPB をその各データ
値に対応した振幅（極性も含む）の第２のインパルス状
信号ＳB に変換する。第２のナイキストフィルタ部８ｂ
は、第１のナイキストフィルタ部８ａと同一仕様で構成
され、第２のインパルス状信号ＳB を標本化定理に基づ
いて伸長検出電圧ＶB としての交流信号に復元する。こ
の場合、伸長検出電圧ＶB は、伸長換算電圧ＶA と同様
にして、その振幅が検出電圧ＶM とほぼ等しく、かつ、
その周波数が（周波数Ｆ×周波数Ｆ２／周波数Ｆ１＝
２．５ＭＨｚ）の正弦波交流信号として復元される。第
４のＡ／Ｄ変換部９ｂは、伸長検出電圧ＶB を第３のク
ロックＣＬＫ３に同期してサンプリングして第４のサン
プリングデータＤSP2 （本発明における第２のディジタ
ルデータ）を生成する。

【００２０】次に、交流インピーダンス測定装置１によ
る例えば抵抗のインピーダンス（抵抗値）を測定する測
定処理について、図２，３を参照して説明する。

【００２１】まず、電流生成部２が、周波数Ｆの試験用
交流電流Ｉを生成し、測定対象体３１に供給する（電流
供給ステップ）。次いで、電圧検出部３が、試験用交流
電流Ｉを測定対象体３１に供給した際に測定対象体３１
の両端間に発生する交流電圧ＶO を図２に示す検出電圧
ＶM として検出する（電圧検出ステップ）。同時に、電
流／電圧変換部４が、測定対象体３１に供給される試験
用交流電流Ｉの電流値を電圧に変換して図２に示す変換
電圧ＶC を生成する（電圧変換ステップ）。

【００２２】次いで、サンプリング系１０ａでは、第１
のＡ／Ｄ変換部５ａが、図２に示すように、変換電圧Ｖ
C を第１のクロックＣＬＫ１に同期してサンプリングす
ることにより第１のサンプリングデータＤSPA （ＤA1，
ＤA2，・・）を生成する（第１のディジタル化ステッ
プ）。次に、第１のＦＩＦＯ６ａが、第１のサンプリン
グデータＤSPA を第１のＡ／Ｄ変換部５ａから出力され
る順序で順次記憶すると共に、図３に示すように、記憶
している第１のサンプリングデータＤSPA を第２のクロ
ックＣＬＫ２に同期して出力する（伸長ステップ）。続
いて、第１のＤ／Ａ変換部７ａが、同図に示すように、
第１のＦＩＦＯ６ａから出力された第１のサンプリング
データＤSPA をその各データ値（ＤA1，ＤA2，・・）に
それぞれ対応した振幅の第１のインパルス状信号ＳA に
変換して出力する（パルス化ステップ）。次いで、第１
のナイキストフィルタ部８ａが、同図に示すように、第
１のインパルス状信号ＳA を振幅が変換電圧ＶC とほぼ
同一で、かつ周波数が（Ｆ×Ｆ２／Ｆ１）の伸長変換電
圧ＶA としての交流信号に復元する（復元ステップ）。
次いで、第３のＡ／Ｄ変換部９ａが、同図に示すよう
に、伸長変換電圧ＶA を第３のクロックＣＬＫ３に同期
してサンプリングすることにより第３のサンプリングデ
ータＤSP1 （ＤA1，ＤA2，・・）を生成し、生成した第
３のサンプリングデータＤSP1 をＣＰＵ１１に出力する
（第２のディジタル化ステップ）。

【００２３】一方、サンプリング系１０ｂでもサンプリ
ング系１０ａと同時に、第２のＡ／Ｄ変換部５ｂが、図
２に示すように、検出電圧ＶM を第１のクロックＣＬＫ
１に同期してサンプリングすることにより第２のサンプ
リングデータＤSPB （ＤB1，ＤB2，・・）を生成する
（第１のディジタル化ステップ）。次に、第２のＦＩＦ
Ｏ６ｂが、第２のサンプリングデータＤSPB を第２のＡ
／Ｄ変換部５ｂから出力される順序で順次記憶すると共
に、図３に示すように、記憶している第２のサンプリン
グデータＤSPB を第２のクロックＣＬＫ２に同期して出
力する（伸長ステップ）。続いて、第２のＤ／Ａ変換部
７ｂが、同図に示すように、第２のＦＩＦＯ６ｂから出
力された第２のサンプリングデータＤSPB をその各デー
タ値（ＤB1，ＤB2，・・）にそれぞれ対応した振幅の第
２のインパルス状信号ＳB に変換して出力する（パルス
化ステップ）。次いで、第２のナイキストフィルタ部８
ｂが、同図に示すように、第２のインパルス状信号ＳB
を振幅が検出電圧ＶM とほぼ同一で、かつ周波数が（Ｆ
×Ｆ２／Ｆ１）の伸長検出電圧ＶB としての交流信号に
復元する（復元ステップ）。次いで、第４のＡ／Ｄ変換
部９ｂが、同図に示すように、伸長検出電圧ＶB を第３
のクロックＣＬＫ３に同期してサンプリングすることに
より第４のサンプリングデータＤSP2 （ＤB1，ＤB2，・
・）を生成し、生成した第４のサンプリングデータＤSP
2 をＣＰＵ１１に出力する（第２のディジタル化ステッ
プ）。

【００２４】この後、ＣＰＵ１１が、これら第３のサン
プリングデータＤSP1 と第４のサンプリングデータＤSP
2 とに基づいて測定対象体３１の抵抗値（交流インピー
ダンスＺ）を演算する（演算ステップ）。

【００２５】このように、各サンプリング系１０ａ，１
０ｂは、標本化定理を利用して周波数Ｆの変換電圧ＶC
と検出電圧ＶM をそれぞれ時間軸上で伸長して生成した
伸長変換電圧ＶA と伸長検出電圧ＶB とをさらにサンプ
リングすることにより、例えば第３のクロックＣＬＫ３
として第１のクロックＣＬＫ１を使用した場合、変換電
圧ＶC および検出電圧ＶM の１周期当たり（Ｆ１／Ｆ
２）個のサンプリングデータＤSP1 ，ＤSP2 を生成する
ことができる。したがって、この交流インピーダンス測
定装置１によれば、交流インピーダンスＺを精度よく測
定することができる。また、最も高い周波数である第１
のクロックＣＬＫ１の周波数Ｆ１でも、変換電圧ＶC お
よび検出電圧ＶM の周波数Ｆ（試験用交流電流Ｉの周波
数と等しい）の少なくとも２倍の周波数であれば十分で
ある。したがって、交流インピーダンス測定装置２１と
は異なり、試験用交流電流Ｉの周波数Ｆに対して数十倍
という極めて高い周波数のクロックＣＬＫを使用する必
要がないため、正確な周波数のクロックを容易に生成す
ることができると共に、高周波による不要輻射ノイズの
発生を抑制することができる。

【００２６】なお、本発明は、本発明の実施の形態に限
定されず、その構成や測定方法の手順を適宜変更するこ
とができる。例えば、本発明の実施の形態では、測定対
象体３１としての抵抗の抵抗値を測定する例について説
明したが、コンデンサやインダクタについても同じよう
にして、そのインピーダンスＺを精度よく測定すること
ができるのは勿論である。また、第３のクロックＣＬＫ
３としては、第１のクロックＣＬＫ１とは異なる周波数
のクロックを用いることもできる。この場合、不要輻射
ノイズの発生を抑制するという観点からは、第３のクロ
ックＣＬＫ３として第１のクロックＣＬＫ１よりも低い
周波数のクロックを用いることが好ましい。また、第２
のクロックＣＬＫ２の周波数も上記した周波数に限定さ
れず、適宜変更が可能である。この場合、第２のクロッ
クＣＬＫ２の周波数を下げるほど、変換電圧ＶC および
検出電圧ＶM に対するサンプリングの分解能を高くする
ことができる。また、サンプリング部１０は、ＤＳＰ
（Digital Signal Processor）若しくはアナログ回路、
またはこれらを組み合わせて構成することが可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、請求項１，２記載のサン
プリング装置およびサンプリング方法によれば、標本化
定理を利用して周波数Ｆの測定対象信号をサンプリング
して生成したサンプリングデータを時間軸上で伸長して
生成したサンプリングデータをさらにサンプリングする
ことにより、測定対象信号の周波数Ｆよりも十分に高い
周波数のクロックを用いることなく、より低い周波数の
クロックを用いて十分な数のサンプリングデータを取得
することができる。したがって、正確な周波数のクロッ
クを容易に生成することができると共に、高周波による
不要輻射ノイズの発生を確実に抑制することができる。

【００２８】また、請求項３，４記載の交流インピーダ
ンス測定装置および交流インピーダンス測定方法によれ
ば、標本化定理を利用して周波数Ｆの変換電圧と検出電
圧とをサンプリングして生成したサンプリングデータを
それぞれ時間軸上で伸長して生成した伸長変換電圧と伸
長検出電圧とをさらにサンプリングすることにより、試
験用交流電流の周波数Ｆよりも十分に高い周波数のクロ
ックを用いることなく、より低い周波数のクロックを用
いて測定対象体の交流インピーダンスを正確に測定する
ことができる。したがって、正確な周波数のクロックを
容易に生成することができると共に、高周波による不要
輻射ノイズの発生を確実に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る交流インピーダンス
測定装置１の構成を示すブロック図である。

【図２】周波数Ｆの変換電圧ＶC （または検出電圧ＶM
）を標本化定理に基づいて周波数Ｆ１（≧２Ｆ）の第
１のクロックＣＬＫ１に同期してサンプリングして第１
のサンプリングデータＤSPA （または第２のサンプリン
グデータＤSPB ）を生成する動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【図３】周波数Ｆの変換電圧ＶC （または検出電圧ＶM
）を（Ｆ１／Ｆ２）倍に伸長して生成した伸長変換電
圧ＶA （または伸長検出電圧ＶB ）をサンプリングして
第３のサンプリングデータＤSP1 （または第４のサンプ
リングデータＤSP2 ）を生成する動作を説明するための
タイミングチャートである。

【図４】従来の交流インピーダンス測定装置２１の構成
を説明するためのブロック図である。

【図５】交流インピーダンス測定装置２１による等価サ
ンプリングの動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【符号の説明】

１ 交流インピーダンス測定装置 ２ 電流生成部 ３ 電圧検出部 ４ 電流／電圧変換部 ５ａ 第１のＡ／Ｄ変換部 ５ｂ 第２のＡ／Ｄ変換部 ６ａ 第１のＦＩＦＯ ６ｂ 第２のＦＩＦＯ ７ａ 第１のＤ／Ａ変換部 ７ｂ 第２のＤ／Ａ変換部 ８ａ 第１のナイキストフィルタ部 ８ｂ 第２のナイキストフィルタ部 ９ａ 第３のＡ／Ｄ変換部 ９ｂ 第４のＡ／Ｄ変換部 １０ サンプリング部 １１ ＣＰＵ ３１ 測定対象体 ＤSP1 第３のサンプリングデータ ＤSP2 第４のサンプリングデータ ＤSPA 第１のサンプリングデータ ＤSPB 第２のサンプリングデータ Ｉ 試験用交流電流 Ｒ 交流インピーダンス ＳA 第１のインパルス状信号 ＳB 第２のインパルス状信号 ＶA 伸長変換電圧 ＶB 伸長検出電圧 ＶC 変換電圧 ＶM 検出電圧

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数Ｆの測定対象信号を当該周波数Ｆ
   の２倍以上高い周波数Ｆ１の第１のクロックに同期して
   サンプリングしてサンプリングデータに変換するＡ／Ｄ
   変換部と、前記サンプリングデータを順次記憶しつつ当
   該記憶したサンプリングデータを前記周波数Ｆ１よりも
   低い周波数Ｆ２の第２のクロックに同期して出力するメ
   モリと、当該メモリから出力された前記サンプリングデ
   ータをそのデータ値に対応した振幅のインパルス状信号
   に変換するＤ／Ａ変換部と、前記インパルス状信号をア
   ナログ信号に復元するナイキストフィルタ部と、前記ア
   ナログ信号を所定周波数の第３のクロックに同期してサ
   ンプリングしてディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換
   部とを備えたことを特徴とするサンプリング装置。
2. 【請求項２】 周波数Ｆの測定対象信号を当該周波数Ｆ
   の２倍以上高い周波数Ｆ１の第１のクロックに同期して
   サンプリングしてサンプリングデータに変換する第１の
   ディジタル化ステップと、前記サンプリングデータを順
   次記憶しつつ当該記憶した当該サンプリングデータを前
   記周波数Ｆ１よりも低い周波数Ｆ２の第２のクロックに
   同期して出力する伸長ステップと、前記第２のクロック
   に同期して出力された前記サンプリングデータをそのデ
   ータ値に対応した振幅のインパルス状信号に変換するパ
   ルス化ステップと、前記インパルス状信号をナイキスト
   フィルタによってアナログ信号に復元する復元ステップ
   と、前記アナログ信号を所定周波数の第３のクロックに
   同期してサンプリングしてディジタルデータに変換する
   第２のディジタル化ステップとを実行することを特徴と
   するサンプリング方法。
3. 【請求項３】 周波数Ｆの試験用交流電流を生成して測
   定対象体に供給する電流生成部と、前記測定対象体に供
   給される前記試験用交流電流の電流値を電圧に変換した
   変換電圧を生成する電流／電圧変換部と、前記試験用交
   流電流が前記測定対象体に供給された際に当該測定対象
   体の両端間に発生する交流電圧を検出電圧として検出す
   る電圧検出部と、前記変換電圧に基づいて生成された第
   １のディジタルデータおよび前記検出電圧に基づいて生
   成された第２のディジタルデータに基づいて前記測定対
   象体の交流インピーダンスを演算する演算部とを備えた
   交流インピーダンス測定装置であって、 前記変換電圧を前記周波数Ｆの２倍以上高い周波数Ｆ１
   の第１のクロックに同期してサンプリングして第１のサ
   ンプリングデータに変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、前
   記検出電圧を前記第１のクロックに同期してサンプリン
   グして第２のサンプリングデータに変換する第２のＡ／
   Ｄ変換部と、前記第１のサンプリングデータを順次記憶
   しつつ当該記憶した第１のサンプリングデータを前記周
   波数Ｆ１よりも低い周波数Ｆ２の第２のクロックに同期
   して出力する第１のメモリと、前記第２のサンプリング
   データを順次記憶しつつ当該記憶した第２のサンプリン
   グデータを前記第２のクロックに同期して出力する第２
   のメモリと、前記第１のメモリから出力された前記第１
   のサンプリングデータをそのデータ値に対応した振幅の
   第１のインパルス状信号に変換する第１のＤ／Ａ変換部
   と、前記第２のメモリから出力された前記第２のサンプ
   リングデータをそのデータ値に対応した振幅の第２のイ
   ンパルス状信号に変換する第２のＤ／Ａ変換部と、前記
   第１のインパルス状信号を伸長変換電圧としての交流信
   号に復元する第１のナイキストフィルタ部と、前記第２
   のインパルス状信号を伸長検出電圧としての交流信号に
   復元する第２のナイキストフィルタ部と、前記伸長変換
   電圧を所定周波数の第３のクロックに同期してサンプリ
   ングして前記第１のディジタルデータに変換する第３の
   Ａ／Ｄ変換部と、前記伸長検出電圧を前記第３のクロッ
   クに同期してサンプリングして前記第２のディジタルデ
   ータに変換する第４のＡ／Ｄ変換部とを備えたことを特
   徴とする交流インピーダンス測定装置。
4. 【請求項４】 周波数Ｆの試験用交流電流を生成し測定
   対象体に供給する電流供給ステップと、前記測定対象体
   に供給される前記試験用交流電流の電流値を変換電圧に
   変換する電圧変換ステップと、前記試験用交流電流を前
   記測定対象体に供給した際に当該測定対象体の両端間に
   発生する交流電圧を検出電圧として検出する電圧検出ス
   テップと、前記変換電圧に基づいて生成された第１のデ
   ィジタルデータおよび前記検出電圧に基づいて生成され
   た第２のディジタルデータに基づいて前記測定対象体の
   交流インピーダンスを演算する演算ステップとを実行す
   る交流インピーダンス測定方法であって、 前記変換電圧を前記周波数Ｆの２倍以上高い周波数Ｆ１
   の第１のクロックに同期してサンプリングして第１のサ
   ンプリングデータに変換すると共に前記検出電圧を前記
   第１のクロックに同期してサンプリングして第２のサン
   プリングデータに変換する第１のディジタル化ステップ
   と、前記第１および第２のサンプリングデータを順次記
   憶しつつ当該記憶した両サンプリングデータを前記周波
   数Ｆ１よりも低い周波数Ｆ２の第２のクロックに同期し
   てそれぞれ出力する伸長ステップと、前記第２のクロッ
   クに同期してそれぞれ出力された前記第１および第２の
   サンプリングデータを当該各サンプリングデータのデー
   タ値に対応した振幅の第１および第２のインパルス状信
   号にそれぞれ変換するパルス化ステップと、前記第１の
   インパルス状信号をナイキストフィルタによって伸長変
   換電圧としての交流信号に復元すると共に前記第２のイ
   ンパルス状信号をナイキストフィルタによって伸長検出
   電圧としての交流信号に復元する復元ステップと、前記
   伸長変換電圧および前記伸長検出電圧を所定周波数の第
   ３のクロックに同期してサンプリングして前記第１のデ
   ィジタルデータおよび前記第２のディジタルデータにそ
   れぞれ変換する第２のディジタル化ステップとをさらに
   実行することを特徴とする交流インピーダンス測定方
   法。