JP3105988B2 - デジタルアベレージャ装置 - Google Patents

デジタルアベレージャ装置

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JP3105988B2
JP3105988B2 JP04058302A JP5830292A JP3105988B2 JP 3105988 B2 JP3105988 B2 JP 3105988B2 JP 04058302 A JP04058302 A JP 04058302A JP 5830292 A JP5830292 A JP 5830292A JP 3105988 B2 JP3105988 B2 JP 3105988B2
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行雄 佐井
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  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は繰り返して信号をデジタ
ル的に平均化するデジタルアベレージャ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高速現象を計測する一般的な方法とし
て、同期加算法がある。この方法は、高速現象を計測す
るとき、測定対象となる信号の帯域が広いのみならず、
ノイズが多いため、1回の測定では、精度の良い計測を
行なうことができとき、複数回、同じ現象を発生させな
がら、この現象によって得られた信号を同期加算してラ
ンダム信号であるノイズの合計値をゼロに収束させてS
/Nを改善することを基本としている。
【0003】そして、このような処理を行なうデジタル
アベレージャ装置では、高速A/Dコンバータ回路によ
って各現象によって得られたデータをデジタル化してC
PU等のデジタル演算器によって前記デジタル変換処理
で得られたデータを同期加算して前記現象によって得ら
れる信号からノイズ成分を除去する。
【0004】この場合、現象が非常に高速なときには、
デジタルアベレージャ装置を構成するにあたり、高速A
/Dコンバータ回路と、記憶回路とを複数個、並行に配
置し、これらを順次、駆動することにより、比較的アク
セスタイムの遅い記憶回路を使用した場合でも、高速信
号に対応することができるとともに、安定した動作を確
保することができるため、良く用いられている。
【0005】また、高速信号のデジタル化に当たって
は、8ビットの高速A/Dコンバータ回路を使用するの
が一般的になっているため、高分解能を得ようとする
と、高速A/Dコンバータ回路の帯域が低下してしま
う。
【0006】このため、このような同期加算処理を行な
うデジタルアベレージャ装置においては、A/D変換す
るとき、ディザ法と呼ばれる手法、すなわち測定対象と
なる現象からの信号に対して故意に雑音信号を加えてA
/D変換する手法によって、A/D変換による分解能を
1ビット以下にして8ビットの高速A/Dコンバータ回
路を使用しながら、10ビットや12ビットの分解能を
得るようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のデジタルアベレージャ装置においては、ディザ
法によって回路を構成する場合、次に述べる欠点が指摘
されていた。
【0008】すなわち、各高速A/Dコンバータ回路の
ゼロ点やスパン等を各高速A/Dコンバータ回路毎に調
整しても、8ビットの精度でしか、これらの各高速A/
Dコンバータ回路を調整することができないため、ディ
ザ法によって1ビット以下の分解能を得た場合でも、ゼ
ロ点やスパンのわずかな違いによってサンプリング周期
の2倍の周期ゆらぎが発生してしまう。
【0009】本発明は上記の事情に鑑み、ディザ法を用
いて回路を構成した場合においても、各高速A/Dコン
バータ回路間のゼロ点やスパンのわずかな違いに起因す
るゆらぎが発生しないようにすることができ、これによ
って測定精度を大幅に向上させることができるデジタル
アベレージャ装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明によるデジタルアベレージャ装置は、現象を
繰り返し発生させて得られた測定対象信号を同期加算処
理して前記測定対象信号のS/Nを改善するデジタルア
ベレージャ装置において、前記測定対象信号をサンプリ
ングしてデジタル信号に変換する複数のA/Dコンバー
タ回路と、繰り返し動作が切り替えられる毎に、前記各
A/Dコンバータ回路のサンプリングタイミングを予め
設定されている順序で、ずらすタイミング切替回路と、
前記各A/Dコンバータ回路のA/D変換動作によって
得られたデジタル信号を取り込んで同期加算処理する同
期加算処理回路とを備えたことを特徴としている。
【0011】
【作用】上記の構成において、繰り返し動作が切り替え
られる毎に、タイミング切替回路によって各A/Dコン
バータ回路のサンプリングタイミングが予め設定されて
いる順序で、ずらされながら、これらの各A/Dコンバ
ータ回路によって前記測定対象信号がデジタル信号に変
換されるとともに、同期加算処理回路によって前記各A
/Dコンバータ回路のA/D変換動作によって得られた
デジタル信号が取り込まれて同期加算処理される。
【0012】
【実施例】図1は本発明によるデジタルアベレージャ装
置の一実施例を示すブロック図である。
【0013】この図に示すデジタルアベレージャ装置は
第1高速A/Dコンバータ回路1と、第1切替スイッチ
2と、第1同期加算回路3と、第2高速A/Dコンバー
タ回路4と、第2切替スイッチ5と、第2同期加算回路
6と、タイミング切替回路7と、処理回路8とを備えて
おり、1回の測定毎に、第1高速A/Dコンバータ回路
1のサンプリングタイミングと、第2高速A/Dコンバ
ータ回路4のサンプリングタイミングとを交互に切り替
えながら、これら第1高速A/Dコンバータ回路1、第
2高速A/Dコンバータ回路4の奇数番目のサンプリン
グタイミングによって得られるデジタル信号を第1同期
加算回路3によって同期加算するとともに、偶数番目の
サンプリングタイミングによって得られるデジタル信号
を第2同期加算回路6によって同期加算する。そして、
処理回路8によって前記第1同期加算回路3および第2
同期加算回路6の同期加算処理によって得られる各サン
プリングタイミング毎のデジタル信号を時系列的に並べ
直してこれを出力する。
【0014】タイミング切替回路7は前記処理回路8か
ら出力されるスタート信号およびサンプリング信号φ3
に基づいて各繰り返し動作毎に位相が反転するサンプリ
ング信号φ1、φ2を生成してこれを第1高速A/Dコ
ンバータ回路1と、第2高速A/Dコンバータ回路4と
に各々、供給するとともに、各繰り返し動作毎にデジタ
ル信号の出力先が反転する第1切替信号、第2切替信号
を生成してこれを第1切替スイッチ2と、第2切替スイ
ッチ5とに各々、供給する。
【0015】第1高速A/Dコンバータ回路1は前記タ
イミング切替回路7から出力されているサンプリング信
号φ1が立ち上がる毎に入力端子を介して供給されるア
ナログ信号(同期加算対象となるアナログ信号)を取り
込んでこれをA/D変換し、このA/D変換処理によっ
て得られたデジタル信号を第1切替スイッチ2に供給す
る。
【0016】第1切替スイッチ2は前記タイミング切替
回路7から出力される第1切替信号によって第1同期加
算回路3が指定されているときには、前記第1高速A/
Dコンバータ回路1から出力されるデジタル信号を前記
第1同期加算回路3に供給し、また前記第1切替信号に
よって第2同期加算回路6が指定されているときには、
前記第1高速A/Dコンバータ回路1から出力されるデ
ジタル信号を前記第2同期加算回路6に供給する。
【0017】第1同期加算回路3は前記処理回路8から
出力される各繰り返し動作毎のスタート信号に同期して
奇数番目のサンプリングタイミングになる毎に、前記第
1切替スイッチ2または第2切替スイッチ5から出力さ
れるデジタル信号を取り込んでこれを同期加算する。そ
して、所定の繰り返し回数の同期加算処理を行なった
後、この同期加算動作によって得られた奇数番目のサン
プリングタイミングに対応する時系列デジタル信号を前
記処理回路8に供給する。
【0018】また、第2高速A/Dコンバータ回路4は
前記タイミング切替回路7から出力されているサンプリ
ング信号φ2が立ち上がる毎に前記入力端子を介して供
給されるアナログ信号(同期加算対象となるアナログ信
号)を取り込んでこれをA/D変換し、このA/D変換
処理によって得られたデジタル信号を第2切替スイッチ
5に供給する。
【0019】第2切替スイッチ5は前記タイミング切替
回路7から出力される第2切替信号によって第2同期加
算回路6が指定されているときには、前記第2高速A/
Dコンバータ回路4から出力されるデジタル信号を前記
第2同期加算回路6に供給し、また前記第2切替信号に
よって第1同期加算回路3が指定されているときには、
前記第2高速A/Dコンバータ回路4から出力されるデ
ジタル信号を前記第1同期加算回路3に供給する。
【0020】第2同期加算回路6は前記処理回路8から
出力されるスタート信号に同期して偶数番目のサンプリ
ングタイミングになる毎に、前記第1切替スイッチ2ま
たは第2切替スイッチ5から出力されるデジタル信号を
取り込んでこれを同期加算する。そして、所定の繰り返
し回数の同期加算処理を行なった後、この同期加算動作
によって得られた偶数番目のサンプリングタイミングに
対応する時系列デジタル信号を前記処理回路8に供給す
る。
【0021】処理回路8は測定対象となる現象の繰り返
し動作が開始される毎にスタート信号を生成してこれを
前記タイミング切替回路7と、第1同期加算回路3と、
第2同期加算回路6とに供給するとともに、前記スター
ト信号に同期したサンプリング信号φ3を生成してこれ
を前記タイミング切替回路7に供給する。そして、所定
の繰り返し回数が終了したとき、第1同期加算回路3か
ら出力される時系列デジタル信号(奇数番目のサンプリ
ング動作によって得られたデジタル信号を同期加算して
得られた時系列信号)を取り込むとともに、前記第2同
期加算処理回路6から出力される時系列デジタル信号
(偶数番目のサンプリング動作によって得られたデジタ
ル信号を同期加算して得られた時系列信号)を取り込ん
で、これらを時系列的に並べ直して出力する。
【0022】次に、図2および図3に示す波形図を参照
しながらこの実施例のA/D変換動作および同期加算動
作について説明する。
【0023】まず、図2(b)に示す如く前記処理回路
8から出力される各繰り返し動作毎のスタート信号に基
づいて今回の繰り返し回数が奇数番目であるときには、
タイミング切替回路7によって図2(c)、(d)に示
す如く前記処理回路8から出力されるサンプリング信号
φ3に基づいて奇数番目で立ち上がるサンプリング信号
φ1が生成されてこれが前記第1高速A/Dコンバータ
回路1に供給されるとともに、偶数番目で立ち上がるサ
ンプリング信号φ2が生成されてこれが第2高速A/D
コンバータ回路4に供給され、さらにこのとき第1同期
加算回路3を指定する第1切替信号が生成されてこれが
第1切替スイッチ2に供給されるとともに、第2同期加
算回路6を指定する第2切替信号が生成されてこれが第
2切替スイッチ5に供給される。
【0024】これにより、図2(a)に示す如くこれら
第1高速A/Dコンバータ回路1、第2高速A/Dコン
バータ回路4によって各入力端子に供給されている処理
対象となるアナログ信号が交互にA/D変換され、この
A/D変換動作によって得られた奇数番目のサンプリン
グタイミングに対応するデジタル信号が第1同期加算回
路3に供給されて同期加算処理されるとともに、前記A
/D変換動作によって得られた偶数番目のサンプリング
タイミングに対応するデジタル信号が第2同期加算回路
6に供給されて同期加算処理される。
【0025】次いで、図3(b)に示す如く前記処理回
路8から次のスタート信号、すなわち偶数番目の現象の
開始に同期したスタート信号が出力されれば、タイミン
グ切替回路7によって図3(c)、(d)に示す如く前
記処理回路8から出力されるサンプリング信号φ3に基
づいて偶数番目で立ち上がるサンプリング信号φ1が生
成されてこれが前記第1高速A/Dコンバータ回路1に
供給されるとともに、奇数番目で立ち上がるサンプリン
グ信号φ2が生成されてこれが第2高速A/Dコンバー
タ回路4に供給され、さらにこのとき第2同期加算回路
6を指定する第1切替信号が生成されてこれが第1切替
スイッチ2に供給されるとともに、第1同期加算回路3
を指定する第2切替信号が生成されてこれが第2切替ス
イッチ5に供給される。
【0026】これにより、図3(a)に示す如くこれら
第1高速A/Dコンバータ回路1、第2高速A/Dコン
バータ回路4によって入力端子に供給されているアナロ
グ信号が交互にA/D変換され、このA/D変換動作に
よって得られた奇数番目のサンプリングタイミングに対
応するデジタル信号が第1同期加算回路3に供給されて
同期加算処理されるとともに、前記A/D変換動作によ
って得られた偶数番目のサンプリングタイミングに対応
するデジタル信号が第2同期加算回路6に供給されて同
期加算処理される。
【0027】以下、予め設定されている繰り返し回数だ
け上述した動作が繰り返された後、処理回路8によって
第1同期加算回路3から出力される時系列デジタル信号
(奇数番目のサンプリング動作によって得られたデジタ
ル信号を同期加算して得られた時系列信号)が取り込ま
れるとともに、前記第2同期加算処理回路から出力され
る時系列デジタル信号(偶数番目のサンプリング動作に
よって得られたデジタル信号を同期加算処理して得られ
た時系列信号)が取り込まれて、これらが時系列的に並
べ直されて出力される。
【0028】このようにこの実施例においては、1回の
測定動作が終了する毎に、第1高速A/Dコンバータ回
路1のサンプリングタイミングと、第2高速A/Dコン
バータ回路4のサンプリングタイミングとを切り替える
とともに、これら第1高速A/Dコンバータ回路1、第
2高速A/Dコンバータ回路4によって得られた奇数番
目のサンプリングタイミングに対応するデジタル信号を
第1同期加算回路3によって同期加算処理させ、偶数番
目のサンプリングタイミングに対応するデジタル信号を
第2同期加算回路6によって同期加算処理させるように
したので、ディザ法を用いて回路を構成した場合におい
ても、第1、第2高速A/Dコンバータ回路1、4間の
ゼロ点やスパンのわずかな違いに起因するゆらぎが発生
しないようにすることができ、これによって測定精度を
大幅に向上させることができる。
【0029】また、上述した実施例においては、処理対
象となるアナログ信号を第1、第2高速A/Dコンバー
タ回路1、4によって交互にA/D変換するようにして
いるが、これを3つ以上の高速A/Dコンバータ回路に
よって順次、A/D変換するようにしても良い。
【0030】このようにしても、1回の測定動作が終了
する毎に、各高速A/Dコンバータ回路のサンプリング
タイミングを順次、サイクリックに切り替えることによ
り、上述した実施例と同様にディザ法を用いて回路を構
成した場合においても、各高速A/Dコンバータ回路間
のゼロ点やスパンのわずかな違いに起因するゆらぎが発
生しないようにすることができ、これによって測定精度
を大幅に向上させることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
ィザ法を用いて回路を構成した場合においても、各高速
A/Dコンバータ回路間のゼロ点やスパンのわずかな違
いに起因するゆらぎが発生しないようにすることがで
き、これによって測定精度を大幅に向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるデジタルアベレージャ装置の一実
施例を示すブロック図である。
【図2】図1に示すデジタルアベレージャ装置の動作例
を示す波形図である。
【図3】図1に示すデジタルアベレージャ装置の動作例
を示す波形図である。
【符号の説明】
1 第1高速A/Dコンバータ回路 2 第1切替スイッチ 3 第1同期加算回路 4 第2高速A/Dコンバータ回路 5 第2切替スイッチ 6 第2同期加算回路 7 タイミング切替回路 8 処理回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現象を繰り返し発生させて得られた測定
    対象信号を同期加算処理して前記測定対象信号のS/N
    を改善するデジタルアベレージャ装置において、 前記測定対象信号をサンプリングしてデジタル信号に変
    換する複数のA/Dコンバータ回路と、 繰り返し動作が切り替えられる毎に、前記各A/Dコン
    バータ回路のサンプリングタイミングを予め設定されて
    いる順序で、ずらすタイミング切替回路と、 前記各A/Dコンバータ回路のA/D変換動作によって
    得られたデジタル信号を取り込んで同期加算処理する同
    期加算処理回路と、 を備えたことを特徴とするデジタルアベレージャ装置。
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