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

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

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JP2002237751A
JP2002237751A JP2001035057A JP2001035057A JP2002237751A JP 2002237751 A JP2002237751 A JP 2002237751A JP 2001035057 A JP2001035057 A JP 2001035057A JP 2001035057 A JP2001035057 A JP 2001035057A JP 2002237751 A JP2002237751 A JP 2002237751A
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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。
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