JP2007132936A - 利得自動補正の装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定機器の複数の再校正の間の利得対温度を自動的に補償して、測定の変動を避けると共に、校正と校正の間で測定機器の規格を維持する。
【解決手段】温度検知器１２が、温度により利得がドリフトする回路の周囲温度を検知して、温度電圧Ｖ_Tを発生する。増幅器１４で温度電圧のオフセットを調整し、乗算器１６で温度係数と乗算して、補正電圧Ｖ_TEMPを発生する。加算器１８は、基準電圧Ｖ_REFから補正電圧を減算して、補正済基準電圧を発生する。この補正済基準電圧により、測定機器のＡ／Ｄ変換器や、増幅器の利得を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、測定機器の制御に関し、特に、オシロスコープにおける温度に対する利得の自動補正に関する。

オシロスコープなどの測定機器において、利得確度は、測定の品質に寄与するので、重要なパラメータである。現在、測定機器の製造業者は、定まった規格内に利得精度を維持するために、摂氏５度以上その環境の周囲温度が変化したときに測定機器を再校正することを一般的には推奨している。よって、多くの測定機器の規格の確度は、測定機器の利得が温度に対してどの程度変化するかによって制限されている。測定機器のユーザが校正ルーチンを実際に実行したことをどの程度確かに覚えているかにより、実際の利得確度が更に限定される。いくつかの場合では、校正ルーチンの実行に１分以上が必要である。再校正の他の欠点は、校正が完了した後に、入力チャネルの利得が突然変化することであり、ユーザの視点からは、不可解な測定変動が生じる。この結果、測定機器は、複数回の校正の間、規格内に留まらないかもしれない。

特開２００５−１９７９０４公報 特開２００３−３０９４４０公報

そこで、測定機器の複数の再校正の間の利得対温度を自動的に補償して、測定の変動を避けると共に、校正と校正の間で測定機器の規格を維持できる装置及び方法が望まれている。

本発明は、温度に対する利得を自動的に補正する装置であって；温度により利得がドリフトする回路の周囲温度を検知する検知手段（１２）と；周囲温度と回路の既知の温度／利得特性とに応じて回路の利得を補正する補正手段（１４、１６、１８）とを具えている。なお、括弧内に参照符号は、実施例との対応関係を示すものである。
また、本発明は、温度に対する利得を自動的に補正する方法であって；温度により利得がドリフトする回路の周囲温度を検知するステップと；周囲温度と回路の既知の温度／利得特性とに応じて回路の利得を補正する補正ステップとを具えている。
さらに、本発明は、温度に対する利得を自動的に補正する装置であって；温度により利得がドリフトする回路の周囲温度を検出し、この周囲温度を温度電圧として出力する温度検知器（１２）と；温度電圧と回路の既知の温度／利得特性を表す設定可能な電圧とを入力として受け、温度補正電圧を発生する乗算器（１６）と；温度補正電圧と回路の利得を表す基準電圧と入力として受け、回路の補正基準電圧を発生する減算器（１８）とを具えている。

よって、本発明は、測定機器の複数の再校正の間の利得対温度を自動的に補償して、測定の変動を避けると共に、校正の間で測定機器の規格を維持できる。

本発明は、温度に対して利得がドリフトする測定機器の回路における利得対温度を自動的に補償するものである。温度検知器は、この回路の周囲温度を温度電圧として検出する。この回路の既知の温度／利得特性を表す設定可能な値により、温度電圧をスケーリング（拡大／縮小）して、温度補正電圧を発生する。この回路の利得を表す基準電圧から温度補正電圧を減算して、この回路用に補正された基準電圧を発生する。この回路が処理する信号に対してユーザが介入や干渉をすることなく、バックグランドにて自動補償が連続的に行われる。

本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の詳細な説明から明らかになろう。

図１は、本発明により利得対温度を自動的に補償する回路のブロック図である。温度検知器（検知手段）１２は、測定機器内のある領域の周囲温度を検出する。この周囲温度は、利得ドリフトが補償される回路の温度を表す。温度検知器１２は、電圧出力Ｖ_Tを発生する。この温度電圧Ｖ_Tを増幅器１４に入力する。この増幅器１４の利得及びオフセットは、後続の乗算器１６のダイナミック・レンジの範囲内で調整される。乗算器１６は、設定可能な値（温度係数）により調整された温度電圧をスケーリングする。この設定可能な値は、測定機器の温度／利得特性、より正確には補償される回路の温度／利得特性に従属している。この設定可能な値は、温度に対する利得制御調整の量を決定する。負の温度／利得特性の測定機器の入力チャネルでは、調整可能な値は、正に設定される。負の温度／利得特性が大きくなるほど、正の設定可能な値が大きくなる。乗算器１６からの出力は、補正電圧Ｖ_TEMPである。この補正電圧Ｖ_TEMPは、加算回路１８にて、利得制御が補償される装置用の基準電圧Ｖ_REFから減算される。（加算回路１８は、負の加算を行うので、減算回路でもある。）この例では、減算結果である補償された基準電圧Ｖ_REFは、オシロスコープの入力チャネル経路におけるアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器に供給される。温度が上昇すると、入力チャネルの利得は低下する。この影響をキャンセルするために、温度上昇に伴って、Ａ／Ｄ基準電圧が低下する。周囲温度が上昇すると、Ｖ_TEMPの値が増加する。Ｖ_REFからＶ_TEMPを減算することにより、Ｖ_REFが低下する。すなわち、正確に必要なことは、温度変動を補正することである。

上述の例は、入力チャネル内のＡ／Ｄ変換器の基準電圧への温度補償に適用しているが、その代わりに、この補正電圧を入力チャネル前置増幅器の可変利得制御に適用してもよい。また、温度はデジタル的に検知してよく、このデジタル値はマイクロコントローラに入力される。マイクロコントローラは、利得制御、即ち、入力チャネル内の任意の利得制御を連続的に調整する。同じ形式の汎用機器は、基本的に同じ温度／利得特性なので、測定機器の設計にて、調整可能な値を経験的に導き出してもよい。しかし、機器によって、温度／利得特性に変動の可能性がある場合、各機器の特定の温度／利得特性を製造試験期間中に決定してもよい。

上述の例では、利得ドリフト対温度が線形である場合について述べた。かかる場合においては、温度／利得特性としても単一の温度係数を表しているたった１つの設定可能な値が必要となる。しかし、利得対温度における非線形変化より、一般的な温度ドリフトを補償することもできる。非線形の場合、２つ以上の設定可能な値があり、適切な利得補正の式における各係数の１つは、非線形温度／利得特性を表す。非線形を実施する場合は、マイクロコントローラを直接的に用いる。アナログ的な実現は、一層複雑であり、カスケード接続の多くの乗算器が必要となる。

よって、本発明では、利得対温度の自動補償を行うために、周囲温度を測定し、温度により利得がドリフトする回路の利得制御をこの回路の既知の温度／利得特性に基づいて調整しているので、実際の回路利得を一層安定にできる。この処理は、バックグランドで自動的に行われるので、ユーザが仲介する必要もなく、また、データ取込みが中断されることもない。すなわち、１００％の実時間となる。また、動作が連続的に行われるので、回路利得は、略一定に保たれる。これは、測定機器の規格をより厳密に設定できる。また、校正の頻度を減らすこともできる。さらに、回路の温度安定要求を軽減することができ、設計時間を短縮できるし、ノイズや帯域幅の如き他の規格と有利なトレード・オフが可能となる。

本発明により利得対温度を自動的に補償する回路のブロック図である。

符号の説明

１２ 温度検出器
１４ 増幅器
１６ 乗算器
１８ 加算器（減算器）

Claims (10)

1. 温度に対する利得を自動的に補正する装置であって、
   温度により利得がドリフトする回路の周囲温度を検知する検知手段と、
   上記周囲温度と上記回路の既知の温度／利得特性とに応じて上記回路の利得を補正する補正手段と
   を具えた利得自動補正装置。
2. 上記補正手段は、連続的に出力することを特徴とする請求項１の装置。
3. 上記補正手段は、
   周囲温度を表す温度電圧を上記既知の温度／利得特性を表す設定可能な電圧と乗算して、温度補正電圧を発生する手段と、
   上記温度補正電圧を、上記回路の利得を決定する基準電圧と組合せて、補正された基準電圧を発生する手段と
   を具えた請求項１の装置。
4. 温度に対する利得を自動的に補正する方法であって、
   温度により利得がドリフトする回路の周囲温度を検知するステップと、
   上記周囲温度と上記回路の既知の温度／利得特性とに応じて上記回路の利得を補正する補正ステップと
   を具えた利得自動補正方法。
5. 上記補正ステップは、連続的に実行することを特徴とする請求項４の装置。
6. 上記補正ステップは、
   周囲温度を表す温度電圧を上記既知の温度／利得特性を表す設定可能な電圧と乗算して、温度補正電圧を発生し、
   上記温度補正電圧を、上記回路の利得を決定する基準電圧と組合せて、補正された基準電圧を発生する
   ことを特徴とする請求項４の装置。
7. 温度に対する利得を自動的に補正する装置であって、
   温度により利得がドリフトする回路の周囲温度を検出し、該周囲温度を温度電圧として出力する温度検知器と、
   上記温度電圧と上記回路の既知の温度／利得特性を表す設定可能な電圧とを入力として受け、温度補正電圧を発生する乗算器と、
   上記温度補正電圧と上記回路の利得を表す基準電圧と入力として受け、上記回路の補正基準電圧を発生する減算器と
   を具えた利得自動補正装置。
8. 上記設定可能な値は、上記既知の温度／利得特性が負の時に正の値であることを特徴とする請求項７の装置。
9. 上記設定可能な値は、上記既知の温度／利得特性が正の時に負の値であることを特徴とする請求項７の装置。
10. 上記温度電圧及びオフセット値を入力として受け、上記乗算器への入力である上記温度電圧を、調整された温度電圧を出力する増幅器を更に具えた請求項７の装置。

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