JP2769637B2 - Waveform digitizer - Google Patents

Waveform digitizer

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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、波形デジタイザに関し、詳しくはアンチエ
リアジングフィルタを付加した場合の群遅延特性の劣化
の改善に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveform digitizer, and more particularly, to improvement in deterioration of group delay characteristics when an anti-aliasing filter is added.

<従来の技術> 従来より、波形を入力として取り込み、アナログ・デ
ジタル変換(以下AD変換という)してメモリにデジタル
データとして補足する波形デジタイザがある。
<Prior Art> Conventionally, there is a waveform digitizer that takes in a waveform as an input, performs analog-to-digital conversion (hereinafter referred to as AD conversion), and captures the data as digital data in a memory.

<発明が解決しようとする課題> ところで、この種の波形デジタイザにおいて、時間軸
表示の波形の忠実度を重要視するデジタルオシロスコー
プに代表される装置では、波形を一定周期でサンプリン
グするため、サンプリング周波数の2倍以上の周波数成
分が入力された時のエリアジング現象(波形折り返しに
よるビートの発生)は避けられないという問題があっ
た。
<Problems to be Solved by the Invention> By the way, in this type of waveform digitizer, in a device represented by a digital oscilloscope that emphasizes the fidelity of a waveform displayed on a time axis, a waveform is sampled at a constant cycle. There is a problem that the aliasing phenomenon (occurrence of a beat due to waveform folding) when a frequency component that is twice or more than the above is input is unavoidable.

また、サンプリング周波数の2倍以上の周波数成分が
入力されないようにするため、第5図に示すように増幅
およびインピーダンス変換用のアンプ1とAD変換器3の
間に、第6図(a)に示すような遮断特性の急峻な特性
を有するアナログフィルタ(アンチエリアジングフィル
タ)2を挿入すると、エリアジングの問題は改善され
る。しかし、第6図(b)に示すようなフィルタの位相
特性により群遅延特性が悪化し、時間軸表示した場合波
形の忠実度が損なわれるという問題があった。
Also, in order to prevent a frequency component more than twice the sampling frequency from being input, as shown in FIG. 5, between the amplifier 1 for amplification and impedance conversion and the AD converter 3, FIG. When an analog filter (anti-aliasing filter) 2 having a steep cutoff characteristic as shown is inserted, the problem of aliasing is improved. However, there is a problem that the group delay characteristic is deteriorated due to the phase characteristic of the filter as shown in FIG. 6B, and the fidelity of the waveform is impaired when the time axis is displayed.

本発明の目的は、このような点に鑑みてなされたもの
で、通常のアナログ方式のアンチエリアジングフィルタ
を付加した場合の群遅延特性の劣化を補正することので
きる波形デジタイザを提供することにある。
An object of the present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a waveform digitizer that can correct the deterioration of the group delay characteristic when a normal analog anti-aliasing filter is added. is there.

<課題を解決するための手段> このような目的を達成するための本発明は、 波形デジタイザにおいて、 アンチエリアジングフィルタと、 このアンチエリアジングフィルタの出力をデジタル変
換し、メモリに格納するデータを送出するAD変換器と、
前記メモリから読み出したデータをアナログ変換するDA
変換器と、波形入力または前記DA変換器の出力のいずれ
か一方を選択して前記アンチエリアジングフィルタに入
力するスイッチを具備したことを特徴とする。
<Means for Solving the Problems> According to the present invention for achieving the object, in a waveform digitizer, an anti-aliasing filter and an output of the anti-aliasing filter are digitally converted and data to be stored in a memory are stored. An AD converter to send out,
DA for converting data read from the memory to analog
A converter and a switch for selecting one of a waveform input and an output of the DA converter and inputting the selected signal to the anti-aliasing filter are provided.

<作用> アンチエリアジングフィルタを通してAD変換した時系
列データを一旦メモリに格納し、その後逆の時系列でそ
の格納データを読み出し、これをアナログ変換して再び
アンチエリアジングフィルタを通してAD変換する。
<Operation> The time-series data that has been AD-converted through the anti-aliasing filter is temporarily stored in a memory, and then the stored data is read out in the reverse time-series, analog-converted, and AD-converted again through the anti-aliasing filter.

このようにすることにより、アンチエリアジングフィ
ルタを使用することにより生ずる群遅延特性の劣化を補
正することができる。
By doing so, it is possible to correct the deterioration of the group delay characteristic caused by using the anti-aliasing filter.

<実施例> 以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。第1図
は本発明に係る波形デジタイザの一実施例を示す要部構
成図である。図において、1は入力信号を増幅およびイ
ンピーダンス変換するアンプ、2はアンチエリアジング
フィルタ、3はアンチエリアジングフィルタ2の出力を
デジタル変換するAD変換器、4はAD変換器3の出力デー
タを記憶するメモリ、5はメモリから読み出したデータ
をアナログ変換するデジタル・アナログ変換器(以下DA
変換器という)、6はアンチエリアジングフィルタ2に
入力する信号としてアンプ1の出力信号またはDA変換器
5の出力信号のいずれか一方に切換えるスイッチであ
る。
<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a main part configuration diagram showing one embodiment of a waveform digitizer according to the present invention. In the figure, 1 is an amplifier for amplifying and impedance-converting an input signal, 2 is an anti-aliasing filter, 3 is an AD converter for digitally converting the output of the anti-aliasing filter 2, and 4 is the output data of the AD converter 3 5 is a digital-to-analog converter (hereinafter referred to as DA) that converts data read from the memory into analog.
A switch 6 switches between the output signal of the amplifier 1 and the output signal of the DA converter 5 as a signal to be input to the anti-aliasing filter 2.

7は制御装置であり、スイッチ6の制御並びにメモリ
4に書き込む順次および読み出す順序を制御する。
Reference numeral 7 denotes a control device, which controls the switch 6 and controls the order of writing and reading in the memory 4.

このような構成における動作を次に説明する。入力信
号は従来の波形デジタイザの動作と同様にアンプ1で増
幅およびインピーダンス変換され、スイッチ6を経由し
てアンチエリアジングフィルタ2に入力される。アンチ
エリアジングフィルタ2の出力にはサンプリング周波数
fsの1/2の周波数(fs/2)以上の周波数成分を遮断した
信号が出力される。
The operation in such a configuration will now be described. The input signal is amplified and impedance-converted by the amplifier 1 as in the operation of the conventional waveform digitizer, and is input to the anti-aliasing filter 2 via the switch 6. The sampling frequency is output to the output of the anti-aliasing filter 2.
A signal in which a frequency component equal to or higher than half the frequency of fs (fs / 2) is cut off is output.

このアンチエリアジングフィルタ2は第2図(a)に
示すように非常に急峻な遮断特性(ゲイン特性:このゲ
イン特性をh(t)とする)を持っているため、同図
(b)に示すように通過帯域内においても大きな位相遅
れを生じ、出力信号は群遅延歪みを持った出力波形とな
る。
As shown in FIG. 2A, the anti-aliasing filter 2 has a very steep cutoff characteristic (gain characteristic: this gain characteristic is represented by h (t)). As shown, a large phase delay occurs even in the pass band, and the output signal has an output waveform having group delay distortion.

このデジタルデータを一旦メモリ4に格納する。この
時のデータ列を、t=0,1,2,...nでサンプリングした時
系列のデータとして、 V(t=0),V(t=1),V(t=2),...V(t=
n) とする。
This digital data is temporarily stored in the memory 4. The data sequence at this time is represented as time-series data sampled at t = 0, 1, 2,... N, and V (t = 0), V (t = 1), V (t = 2),. ..V (t =
n).

デジタルデータのメモリ4への格納が終了すると、次
にスイッチ6を切換え、メモリ4内のデジタルデータを
サンプリングレート1/fsの速さで、V(t=n),...V
(t=2),V(t=1),V(t=0)の順に時系列を逆
に並べ変えて出力し、DA変換器5の入力とする。
When the storage of the digital data in the memory 4 is completed, the switch 6 is then switched to change the digital data in the memory 4 at a sampling rate of 1 / fs at V (t = n),.
(T = 2), V (t = 1), V (t = 0) in reverse order of the time series, and output them, which are input to the DA converter 5.

DA変換器5はこのデジタルデータをfsのサンプリング
レートでアナログ信号に変換する。この信号のゲインと
位相特性を第3図の(a)と(b)に示す。
The DA converter 5 converts the digital data into an analog signal at a sampling rate of fs. The gain and phase characteristics of this signal are shown in FIGS. 3 (a) and (b).

DA変換された信号はスイッチ6を経由して再びアンチ
エリアジングフィルタ2に入力される。
The DA-converted signal is input to the anti-aliasing filter 2 again via the switch 6.

したがって、第4図に示すように、サンプリングによ
り折返し成分が除去される共に位相特性はアンチエリア
ジングフィルタ2の伝達特性h(t)の時間を負にした
特性h(−t)となる。
Accordingly, as shown in FIG. 4, the aliasing component is removed by sampling, and the phase characteristic becomes a characteristic h (-t) obtained by making the time of the transfer characteristic h (t) of the anti-aliasing filter 2 negative.

いま、h(t)のフーリエ変換H(ω)は、 であり、一方、h(−t)のフーリエ変換H(ω′)は で表わされるが、上式において−t=τとおくと、 となり、 H(ω)・▲▲=|H(ω)|=実数 であるから、 h(t)* h(−t)は実数となる。Now, the Fourier transform H (ω) of h (t) is On the other hand, the Fourier transform H (ω ′) of h (−t) is Where -t = τ in the above equation, Since H (ω) · ▲ == H (ω) | 2 = real number, h (t) * h (−t) is a real number.

このため、伝達特性は虚数分を含まない偶関数となっ
て群遅延歪みが補正されたものとなる。
For this reason, the transfer characteristic is an even function not including the imaginary part, and the group delay distortion is corrected.

このようにして補正されたデータがAD変換器3でデジ
タル化され、再びメモリ4に格納される。再度格納され
たこのデータは時系列が逆になっているので、波形表示
のために読み出す場合は時系列を逆にして、V(t=
0),V(t=1),V(t=2),...V(t=n)の順に
読み出せばよい。
The data corrected in this manner is digitized by the AD converter 3 and stored in the memory 4 again. Since the time series of this stored data is reversed, when the data is read out for waveform display, the time series is reversed and V (t =
0), V (t = 1), V (t = 2),... V (t = n).

<発明の効果> 以上詳細に説明したように、本発明によれば、時間軸
の波形測定に不可欠な群遅延特性を悪化させないでアン
チエリアジングフィルタを付加することができ、エリア
ジングの問題を解決した波形デジタイザを実現すること
ができる。
<Effects of the Invention> As described above in detail, according to the present invention, an anti-aliasing filter can be added without deteriorating the group delay characteristic indispensable for waveform measurement on the time axis, and the problem of aliasing can be solved. A resolved waveform digitizer can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る波形デジタイザの一実施例を示す
要部構成図、第2図はアンチエリアジングフィルタの遮
断特性および位相特性を示す図、第3図および第4図は
第1図回路におけるゲイン特性と位相特性を示す図、第
5図は従来の波形デジタイザの一例を示す要部構成図、
第6図は第5図におけるゲイン特性と位相特性を示す図
である。 1……アンプ 2……アンチエリアジングフィルタ 3……AD変換器、4……メモリ 5……DA変換器、6……スイッチ 7……制御装置
FIG. 1 is a diagram showing a main part of an embodiment of a waveform digitizer according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing cutoff characteristics and phase characteristics of an anti-aliasing filter, and FIGS. 3 and 4 are FIG. FIG. 5 is a diagram showing a gain characteristic and a phase characteristic in a circuit, FIG. 5 is a main part configuration diagram showing an example of a conventional waveform digitizer,
FIG. 6 is a diagram showing gain characteristics and phase characteristics in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Amplifier 2 ... Anti-aliasing filter 3 ... AD converter, 4 ... Memory 5 ... DA converter, 6 ... Switch 7 ... Control device

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】波形を入力として取り込みAD変換した後メ
モリにデジタルデータとして補足する波形デジタイザに
おいて、 アンチエリアジングフィルタと、 このアンチエリアジングフィルタの出力をデジタル変換
し、前記メモリに格納するデータを送出するAD変換器
と、 前記メモリから読み出したデータをアナログ変換するDA
変換器と、 波形入力または前記DA変換器の出力のいずれか一方を選
択して前記アンチエリアジングフィルタに入力するスイ
ッチ を具備し、はじめに波形入力をアンチエリアジングフィ
ルタを介してAD変換し時系列データとして前記メモリに
格納し、次にその格納データを逆の時系列で読み出し前
記DA変換器でアナログ変換した後スイッチを介して再び
前記アンチエリアジングフィルタに入力し、これをAD変
換して前記メモリに再び格納することにより、群遅延特
性の劣化を防止するようにしたことを特徴とする波形デ
ジタイザ。
A waveform digitizer which takes in a waveform as an input, converts the data into an analog signal, and captures the data as digital data in a memory. An anti-aliasing filter, and converts the output of the anti-aliasing filter into digital data and stores the data stored in the memory. An AD converter to send out, and a DA to convert data read from the memory to analog
And a switch for selecting one of a waveform input and an output of the DA converter and inputting the selected signal to the anti-aliasing filter.First, the waveform input is AD-converted through the anti-aliasing filter and time-series. The data is stored in the memory, and then the stored data is read out in reverse time series, converted into an analog signal by the DA converter, and then input again to the anti-aliasing filter via a switch. A waveform digitizer wherein the group delay characteristic is prevented from deteriorating by storing it again in a memory.
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