JP5080349B2 - アナログデジタル変換装置、アナログデジタル変換方法、試験装置、および、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、アナログデジタル変換装置、アナログデジタル変換方法、試験装置、および、プログラムに関する。特に本発明は、複数のＡＤコンバータを用いてアナログの入力信号をデジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換装置、アナログデジタル変換方法、試験装置、および、プログラムに関する。

アナログの入力信号をデジタルの出力信号に変換する装置として、見かけ上のサンプリングレートを高くしたインターリーブ型のアナログデジタル変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。インターリーブ型のアナログデジタル変換装置は、複数のＡＤコンバータおよび合成部を備える。

例えばそれぞれのＡＤコンバータは、所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、サンプリングクロックに応じたタイミングで、入力信号をデジタルデータに変換する。合成部は、複数のＡＤコンバータから出力されるデータ系列を、それぞれのサンプリングタイミングに応じた順番で一つのデータ系列に整列させる。

また、特許文献１に記載されたアナログデジタル変換装置は、複数のＡＤコンバータのそれぞれから出力された信号を対応するＡＤコンバータの周波数特性に応じて補償する。これにより、特許文献１に記載されたアナログデジタル変換装置は、各ＡＤコンバータの周波数特性が異なる場合であっても、アナログの入力信号をデジタルの出力信号に精度良く変換することができる。
特開２００５−３４７９６７号公報

ところで、ＡＤコンバータは、諸所の誤差の影響により、入力信号の振幅とＡＤ変換後の出力信号のデータ値との関係を表す曲線が、理想線（例えば直線）から外れる。入力信号の振幅と、出力信号のデータ値との関係を表す曲線が理想線から外れる特性を、非線形特性という。インターリーブ型のアナログデジタル変換装置は、複数のＡＤコンバータの非線形特性が互いに異なる場合、出力信号にスプリアスを含んでしまい、この結果、ダイナミックレンジが狭くなってしまう。

また、ＡＤコンバータが出力する信号における非線形特性を補償することも考えられる。しかし、それぞれのＡＤコンバータの非線形特性はそれぞれ異なるので、非線形特性を補償する回路をそれぞれのＡＤコンバータに対して設けることになる。このため、それぞれのＡＤコンバータに対して、周波数特性のバラツキを補償する回路と、非線形特性を補償する回路を設けることになり、回路規模が増大してしまう。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるアナログデジタル変換装置、アナログデジタル変換方法、試験装置、および、プログラムを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、アナログの入力信号をデジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換装置であって、所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、それぞれが、与えられたサンプリングクロックにより入力信号をデジタル化した個別信号を出力する複数のＡＤコンバータと、所定の共通非線形歪を、それぞれの個別信号に対して共通に補償する共通補償部と、それぞれの個別信号に生じる非線形歪と、共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、それぞれの個別信号に生じる線形歪とあわせて、それぞれの個別信号に対して個別に補償する複数の個別補償部と、それぞれの個別信号に基づいて、出力信号を合成する合成部とを備えるアナログデジタル変換装置を提供する。

本発明の第２の形態においては、所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、それぞれが、与えられたサンプリングクロックにより入力信号をデジタル化した個別信号を出力する複数のＡＤコンバータを用いて、アナログの入力信号をデジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換方法であって、所定の共通非線形歪を、それぞれの個別信号に対して共通に補償し、それぞれの個別信号に生じる非線形歪と、共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、それぞれの個別信号に生じる線形歪とあわせて、それぞれの個別信号に対して個別に補償し、それぞれの個別信号に基づいて、出力信号を合成するアナログデジタル変換方法を提供する。

本発明の第３の形態においては、被試験デバイスを試験する試験装置であって、被試験デバイスに試験信号を供給する信号供給部と、被試験デバイスが試験信号に応じて出力するアナログの応答信号を、デジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換装置と、アナログデジタル変換装置が出力する出力信号に基づいて、被試験デバイスの良否を判定する判定部とを備え、アナログデジタル変換装置は、所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、それぞれが、与えられたサンプリングクロックにより応答信号をデジタル化した個別信号を出力する複数のＡＤコンバータと、所定の共通非線形歪を、それぞれの個別信号に対して共通に補償する共通補償部と、それぞれの個別信号に生じる非線形歪と、共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、それぞれの個別信号に生じる線形歪とあわせて、それぞれの個別信号に対して個別に補償する複数の個別補償部と、それぞれの個別信号に基づいて、出力信号を合成する合成部とを有する試験装置を提供する。

本発明の第４の形態においては、アナログの入力信号をデジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換装置を機能させるプログラムであって、アナログデジタル変換装置を、所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、それぞれが、与えられたサンプリングクロックにより入力信号をデジタル化した個別信号を出力する複数のＡＤコンバータと、所定の共通非線形歪を、それぞれの個別信号に対して共通に補償する共通補償部と、それぞれの個別信号に生じる非線形歪と、共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、それぞれの個別信号に生じる線形歪とあわせて、それぞれの個別信号に対して個別に補償する複数の個別補償部と、それぞれの個別信号に基づいて、出力信号を合成する合成部として機能させるプログラムを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一つの実施形態に係るアナログデジタル変換装置１００の機能構成例を示すブロック図である。アナログデジタル変換装置１００は、アナログの入力信号をデジタルの出力信号に変換する装置であって、複数のＡＤコンバータ１０、複数のスペクトル算出部１２、複数の個別補償部２０、合成部３０、および、共通補償部４０を備える。

本例のアナログデジタル変換装置１００は、それぞれのＡＤコンバータ１０の非線形特性および線形特性により、それぞれのＡＤコンバータ１０の出力信号に生じる信号歪を補償する。ここで、非線形特性および線形特性は、ＡＤコンバータ１０毎に異なるので、アナログデジタル変換装置１００は、それぞれのＡＤコンバータ１０で生じる非線形歪および線形歪を補償する。このとき、非線形歪のうち共通部分を、複数のＡＤコンバータ１０に対して共通の回路で補償する。そして、非線形歪のうち非共通部分を、線形歪と合わせて補償する。これにより、非線形歪を補償する回路を共通化して、回路規模を低減する。なお、図１においては一例として、４個のＡＤコンバータ１０、４個のスペクトル算出部１２、および、４個の個別補償部２０を備えるアナログデジタル変換装置１００を示す。

それぞれのＡＤコンバータ１０には、位相がそれぞれ所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられる。与えられるサンプリングクロックについては、図２において後述する。また、それぞれのＡＤコンバータ１０にはアナログの入力信号が並列に与えられる。それぞれのＡＤコンバータ１０は、サンプリングクロックに応じたタイミングにおける入力信号の振幅値をデジタル化した個別信号を出力する。

このような構成により、サンプリングクロックの周波数より高速のサンプリング周波数で、入力信号をサンプリングすることができる。例えば、それぞれのサンプリングクロックの周期がＴｓであり、それぞれのサンプリングクロックの位相をＴｓ／４ずつずらすことで、入力信号をサンプリングする周波数を、等価的にＴｓ／４にすることができる。

複数のスペクトル算出部１２は、複数のＡＤコンバータ１０と一対一に対応して設けられる。それぞれのスペクトル算出部１２は、対応するＡＤコンバータ１０が出力する個別信号のスペクトルを算出する。例えば、スペクトル算出部１２は、個別信号のデータ系列を離散フーリエ変換することで、個別信号のスペクトルを算出してよい。

それぞれの個別補償部２０は、対応する個別信号に生じる非線形歪と、所定の共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、対応する個別信号に生じる線形歪とあわせて補償する。なお、非線形歪とは、ＡＤコンバータ１０における入出力間の非線形特性により生じる信号歪を指してよい。例えば非線形歪は、ＡＤコンバータ１０への入力信号の振幅の変動に対して、出力信号の振幅が線形に変動しないことにより生じる信号歪を指してよい。

また、共通非線形歪は、それぞれの個別信号の非線形歪において共通する成分であってよく、基準とするいずれかの個別信号の非線形歪であってもよい。また、共通非線形歪は、それぞれの前記個別信号と同一の周波数で高調波を有する、予め定められたスペクトルであってもよい。

一般に、ＡＤコンバータ１０は、アナログの入力信号に応じて動作するアナログ回路およびサンプリングクロックに応じて入力信号をサンプリングするサンプルホールド回路を有しており、これらのアナログ回路およびサンプルホールド回路が非線形特性を有する。また、ＡＤコンバータ１０は、アナログのそれぞれの振幅値に出力コードが割り当てられ、サンプルホールド回路により検出した振幅値に応じた出力コードを出力するが、各振幅値と出力コード値の関係も非線形になる場合がある。

また、線形歪とは、ＡＤコンバータ１０における入出力間の線形特性により生じる信号歪を指してよい。例えば線形歪は、ＡＤコンバータ１０における周波数特性により生じる信号歪を指してよい。一般に、ＡＤコンバータ１０の周波数特性はフラットではないので、ＡＤコンバータ１０への入力信号のスペクトルと、出力信号のスペクトルとは一致せず、出力信号に線形歪が生じてしまう。

なお、個別信号に生じる非線形歪、共通非線形歪、個別非線形歪については、図３に関連する説明において後述する。また、個別信号に生じる線形歪については、図４に関連する説明において後述する。

また、個別補償部２０は、対応する個別信号のスペクトルを補償してよい。つまり、個別補償部２０は、周波数軸において、対応する個別信号を補償してよい。個別補償部２０は、信号歪を補償した個別信号のスペクトルを出力してよい。また本例では、個別補償部２０を個別信号毎に設けるので、個別補償部２０は、それぞれの個別信号における信号歪を個別に補償する。

合成部３０は、それぞれの個別信号に基づいて、出力信号を合成する。本例の合成部３０は、それぞれの個別補償部２０により信号歪が補償されたそれぞれの個別信号を合成して出力信号を生成する。合成部３０は、時間軸の出力信号を生成してよく、周波数軸の出力信号を生成してもよい。

例えば合成部３０は、それぞれの個別補償部が出力するスペクトルをフーリエ逆変換して、時間軸の個別信号を生成してよい。そして、それぞれの個別信号のデータ系列を、サンプリングクロックの位相関係に応じてマージすることで、複数の個別信号を一つの出力信号に合成してよい。

また、合成部３０は、それぞれの個別補償部が出力するスペクトルを合成することで、出力信号のスペクトルを生成してもよい。この場合、合成部３０は、生成したスペクトルをフーリエ逆変換することで、時間軸の出力信号を生成してよい。

共通補償部４０は、それぞれの個別信号に生じる非線形歪のうち、共通する共通非線形歪を、それぞれの個別信号に対して共通に補償する。本例の共通補償部４０は、合成部３０が合成した出力信号に対して、共通非線形歪を補償することで、それぞれの個別信号における共通非線形歪を、それぞれの個別信号に対して共通に補償する。

図２は、複数のＡＤコンバータ１０の動作例を示す図である。図２は、それぞれのＡＤコンバータ１０に与えられるサンプリングクロックのエッジタイミングを示す。例えば、帯域［−１／（２Ｔｓ）、１／（２Ｔｓ）］のアナログ信号をデジタル信号に変換する場合、それぞれのＡＤコンバータ１０には、周波数が１／（４Ｔｓ）であるサンプリングクロックが、位相Ｔｓずつずれて与えられる。このようなサンプリングクロックを用いてアナログ信号をサンプリングすることにより、それぞれのサンプリングクロックの周波数に対して４倍の周波数でアナログ信号をサンプリングすることができる。

図３は、非線形歪の一例を説明する図である。図３（ａ）は、ＡＤコンバータ１０への入力信号の時間波形およびスペクトルの一例を示す。また、図３（ｂ）は、ＡＤコンバータ１０が出力する信号の時間波形およびスペクトルの一例を示す。

本例では、図３（ａ）に示すように、単一の周波数成分ｆｃを有する入力信号が、ＡＤコンバータ１０に与えられる場合を説明する。図３（ｂ）に示すように、ＡＤコンバータ１０は、当該入力信号の振幅値を、所定のサンプリング周期でデジタル化したデータ系列を出力する。

しかし、ＡＤコンバータ１０は、上述した非線形特性を有するので、図３（ｂ）に示すように、ＡＤコンバータ１０が出力するデータ値は、検出される入力信号の振幅値に応じて異なるゲインで出力される。このため、ＡＤコンバータ１０−ｎが出力する個別信号のスペクトルＲｎ（ｆ）には、非線形歪による高調波成分２ｆｃ、３ｆｃ、４ｆｃ、・・・が生じる。このように非線形歪とは、ＡＤコンバータ１０の入力信号または出力信号の振幅値毎に、ＡＤコンバータ１０の入出力間の振幅ゲインが異なる非線形特性により生じる高調波歪を指してよい。

図４は、線形歪の一例を説明する図である。図４（ａ）は、ＡＤコンバータ１０への入力信号の時間波形およびスペクトルの一例を示す。また、図４（ｂ）は、ＡＤコンバータ１０が出力する信号の時間波形およびスペクトルの一例を示す。

本例では、図４（ａ）に示すように、所定の周波数成分を有する入力信号が、ＡＤコンバータ１０に与えられる場合を説明する。図４（ｂ）に示すように、ＡＤコンバータ１０は、当該入力信号の振幅値を、所定のサンプリング周期でデジタル化したデータ系列を出力する。

しかし、ＡＤコンバータ１０は、上述した線形特性を有するので、図４（ｂ）に示すように、ＡＤコンバータ１０−ｎが出力する個別信号のスペクトルＢｎ（ｆ）は、入力信号のスペクトルＸ（ｆ）とは一致しない。例えばＡＤコンバータ１０−ｎがローパス特性を有する場合、個別信号は高周波数成分が除去され、個別信号に信号歪が生じる。このように線形歪とは、ＡＤコンバータ１０の周波数特性により生じる信号歪を指してよい。

図１に関連して説明したアナログデジタル変換装置１００は、図３および図４において説明した、個別信号に生じる非線形歪および線形歪を補償する。ここで、それぞれのＡＤコンバータ１０間で非線形特性および線形特性は異なる。これに対し、アナログデジタル変換装置１００は、非線形歪を、共通非線形歪と個別非線形歪に分離する。

ここで、共通非線形歪とは、基準となるＡＤコンバータ１０で生じる非線形歪を指してよい。また、個別非線形歪とは、基準となるＡＤコンバータ１０の非線形歪のスペクトルと、各ＡＤコンバータ１０の非線形歪のスペクトルとの間における、周波数成分毎の比を指してよい。また、線形歪は、入力信号のスペクトルと、対応する個別信号のスペクトルとの間における周波数成分毎の比を指してよい。

アナログデジタル変換装置１００は、個別非線形歪および線形歪をあわせて補償する。上述したように、個別非線形歪および線形歪は、共に周波数に対するゲインの関数で与えられるので、個別非線形歪および線形歪を合成した信号歪を同様の方法で補償することができ、共通の補償回路で個別非線形歪および線形歪を補償することができる。

そして、アナログデジタル変換装置１００は、共通非線形歪を、それぞれの個別信号に対して共通の回路で補償する。このような構成により、非線形歪を補償する回路を、個別信号毎に設けずとも、それぞれの個別信号の非線形歪を補償することができる。このため、アナログデジタル変換装置１００における回路規模を低減することができる。

図５は、個別非線形歪および共通線形歪の算出方法の一例を説明する図である。図５では、図３に示したように、単一の周波数成分ｆｃを有する入力信号を、それぞれのＡＤコンバータ１０に入力したときに、それぞれのＡＤコンバータ１０−ｎが出力する個別信号のスペクトルＲｎ（ｆ）を示す。図３に示すように、単一の周波数成分ｆｃを有する入力信号をＡＤコンバータ１０に入力した場合、個別信号のスペクトルには、非線形歪による高調波成分が生じる。また、それぞれのＡＤコンバータ１０における非線形特性は異なるので、それぞれの個別信号のスペクトルも異なる。

ここで、いずれかのＡＤコンバータ１０（本例では、ＡＤコンバータ１０−０）が出力する個別信号のスペクトルＲ０（ｆ）を、共通非線形歪とする。共通補償部４０は、当該共通非線形歪による信号歪を補償する。

そして、基準となる個別信号のスペクトルＲ０（ｆ）と、他の個別信号のスペクトルＲｎ（ｆ）とを比較して、個別非線形歪Ａｎ（ｆ）を算出する。ここで、個別非線形歪Ａｎ（ｆ）は、それぞれの個別信号に生じる高調波成分と、基準となる個別信号に生じる高調波成分とのレベル比を、周波数毎に示す関数であってよい。

つまり、個別非線形歪Ａｎ（ｆ）は、基準となる個別信号のスペクトルＲ０（ｆ）と、それぞれの個別信号のスペクトルＲｎ（ｆ）との相関を示す関数であってよい。また、個別非線形歪Ａｎ（ｆ）は、基準となる個別信号のスペクトルＲ０（ｆ）をシステム入力として、それぞれの個別信号のスペクトルＲｎ（ｆ）をシステム出力としたときの、システムの伝達関数であってよい。

個別補償部２０は、上述した個別非線形歪を補償する個別非線形歪補償係数に基づいて、対応する個別信号における個別非線形歪を補償してよい。個別非線形歪補償係数は、上述した個別非線形歪Ａｎ（ｆ）の逆関数により定められてよい。

図６は、アナログデジタル変換装置１００における歪補償の一例を説明する図である。上述したように、それぞれの個別補償部２０は、個別非線形歪Ａｎ（ｆ）と、線形歪Ｂｎ（ｆ）とを合わせて補償する。なお、基準となる個別信号に対応する個別補償部２０は、個別非線形歪を補償せず、線形歪Ｂ０（ｆ）を補償してよい。

例えば個別補償部２０は、それぞれのＡＤコンバータ１０における周波数特性による信号歪を補償する個別線形歪補償係数と、それぞれの個別非線形歪を補償する個別非線形歪補償係数とを合成した合成個別補償係数により、それぞれの個別信号を補償してよい。上述したように、周波数特性による線形歪および個別非線形歪は、共に周波数およびゲインの関係を示す関数で与えられる。このため、これらを補償する個別非線形歪補償係数および合成個別補償係数も、周波数およびゲインの関係の逆関数で与えることができる。個別補償部２０は、これらの関数を合成することで得られた合成個別補償係数が与えられてよい。また、個別補償部２０は、個別線形歪および個別非線形歪を合成した後に、当該合成歪を補償すべく生成された合成個別補償係数が与えられてもよい。

合成個別補償係数で補償される歪Ｃｎ（ｆ）は、複素数の個別非線形歪Ａｎ（ｆ）および複素数の線形歪Ｂｎ（ｆ）の乗算で与えられる。例えば、
Ａｎ（ｆ）＝Ａ（ｆ）・ｅｘｐ（ｊθ（ｆ））
Ｂｎ（ｆ）＝Ｂ（ｆ）・ｅｘｐ（ｊφ（ｆ））
とすると、
Ｃｎ（ｆ）＝Ａｎ（ｆ）・Ｂｎ（ｆ）
＝Ａ（ｆ）・Ｂ（ｆ）・ｅｘｐ（ｊ（θ（ｆ）＋φ（ｆ）））
で与えられる。それぞれの個別補償部２０は、当該歪Ｃｎ（ｆ）の逆関数で与えられる合成個別補償係数を用いてよい。

また、個別補償部２０は、一例として、特許文献１に開示された方法により、それぞれの個別信号を補償してよい。例えば個別補償部２０は、特許文献１に開示された方法により、それぞれの個別信号の線形歪を補償する係数を算出してよい。

具体的には、個別補償部２０は、個別信号の周波数帯域を、ＡＤコンバータ１０の個数に応じて分割する。続いて、個別補償部２０は、分割された周波数帯域毎に、それぞれのＡＤコンバータ１０の周波数特性により生じる、それぞれの個別信号のスプリアス成分がうち消し合うように、それぞれの個別信号に乗ずるそれぞれの第１補正係数を、全てのＡＤコンバータ１０の周波数特性に基づいて算出する。

続いて、複数の個別補償部２０は、分割された周波数帯域毎に、第１補正係数を乗じたことにより生じる、個別信号の信号成分の位相の誤差を補正するための第２補正係数を、それぞれの第１補正係数及びそれぞれの周波数特性に基づいて算出する。そして、個別補償部２０は、ＡＤコンバータ１０の周波数特性に基づいて算出した補正係数と、個別非線形歪補償係数とを合成して、合成個別補償係数を算出してよい。

合成部３０は、それぞれの個別補償部２０により補償された個別信号を合成する。共通補償部４０は、合成部３０により合成された出力信号を、共通非線形歪Ｒ０（ｆ）に応じた共通非線形歪補償係数により補償する。このような構成により、それぞれのＡＤコンバータ１０で生じる線形歪および非線形歪を、小規模の回路で容易に補償することができる。

図７は、アナログデジタル変換装置１００の他の構成例を示す図である。本例のアナログデジタル変換装置１００は、図１から図６に関連して説明したアナログデジタル変換装置１００に対して、測定部６０を更に備える。他の構成は、図１から図６に関連して説明したアナログデジタル変換装置１００と同一であってよい。

測定部６０は、上述した個別非線形歪補償係数、共通非線形歪補償係数、および、合成個別補償係数を算出して、それぞれの個別補償部２０および共通補償部４０に設定してよい。測定部６０は、それぞれの個別信号を、それぞれの個別補償部２０に対して並列に受け取ってよい。本例の測定部６０は、それぞれの個別信号のスペクトルを、それぞれの個別補償部２０に対して並列に受け取る。

例えば測定部６０は、基準となる個別信号のスペクトルと、それぞれの個別信号のスペクトルとに基づいて、それぞれの個別非線形歪補償係数を算出してよい。上述したように、測定部６０は、基準となる個別信号のスペクトルと、それぞれの個別信号スペクトルとにおいて、対応する各高調波成分のレベル比に基づいて、周波数毎に係数を有する個別非線形歪補償係数を算出してよい。

また、測定部６０には、それぞれのＡＤコンバータ１０における線形特性、または、当該線形特性による信号歪を補償する個別線形歪補償係数が与えられてよい。そして、測定部６０は、ＡＤコンバータ１０における線形特性と、個別非線形歪とを合成して、合成された信号歪を補償する合成個別補償係数を算出してよい。また、測定部６０は、与えられる個別線形歪補償係数と、個別非線形歪補償係数とを合成して、合成個別補償係数を算出してもよい。測定部６０における線形特性および個別非線形歪の合成は、例えばこれらの特性の畳み込み演算により求めてよい。また、個別線形歪補償係数と、個別非線形歪補償係数との合成も同様に、これらの関数の畳み込み演算により求めてよい。上述したように、測定部６０は、対応する個別非線形歪補償係数と個別線形歪補償係数とを周波数軸で合成することで、周波数軸の合成個別補償係数を算出してよい。

また、測定部６０は、上述した補償係数を、アナログデジタル変換装置１００の実動作前に予め生成して、それぞれの個別補償部２０および共通補償部４０に設定してよい。この場合、測定部６０は、それぞれのＡＤコンバータ１０に、単一の周波数成分の入力信号を与えてよい。

また、測定部６０は、ＡＤコンバータ１０への入力信号の周波数を順次変更して、入力信号の周波数毎に補償係数を生成してもよい。測定部６０は、生成した補償係数を、入力信号の周波数と対応付けて格納してよい。この場合、測定部６０は、アナログデジタル変換装置１００の実動作時において、入力信号の周波数に応じて、いずれの補償係数を個別補償部２０および共通補償部４０に設定するかを選択してよい。アナログデジタル変換装置１００の実動作時における入力信号の周波数は、使用者等から与えられてよく、測定部６０が、アナログデジタル変換装置１００の実動作時に測定してもよい。

また、入力信号が、複数の周波数成分を有する場合、測定部６０は、入力信号の主周波数成分に応じた補償係数を選択してよい。主周波数成分とは、最もパワーの大きい周波数成分を指してよい。

また、測定部６０は、上述した補償係数を、アナログデジタル変換装置１００の実動作時に生成して、それぞれの個別補償部２０および共通補償部４０に設定してもよい。この場合、測定部６０は、それぞれのＡＤコンバータ１０に、単一の周波数成分の入力信号が与えられたときの個別信号に基づいて、上述した補償係数を生成することが好ましい。それぞれの個別補償部２０は、測定部６０により補償係数が設定されてから、当該補償係数に基づいて当該個別信号を補償してよい。

上述したように、合成部３０は、それぞれの個別補償部２０において補償されたそれぞれのスペクトルに基づいて、時間領域の出力信号を合成してよい。また、共通補償部４０は、合成部３０が合成した出力信号を、時間軸で補償してよい。

図８は、共通補償部４０の構成例を示す図である。共通補償部４０は、複素数化部４２、複素補正部４４、および、実数化部４６を有する。複素数化部４２は、合成部３０が出力する信号を、複素数により表される複素信号に変換する。例えば複素数化部４２は、合成部３０が出力する出力信号を実数部として、出力信号と位相が９０度異なる信号を虚数部とする複素信号を生成してよい。複素数化部４２は、一例として、ヒルベルト変換を用いて、実数により表される信号を複素数により表される複素信号に変換してよい。

複素補正部４４は、複素数により表される補正係数により複素信号を補正して、複素補償済信号を生成する。複素補正部４４は、一例として、テーブル５０と、係数出力部５２と、複素乗算部５４とを含んでよい。

テーブル５０は、共通非線形歪補償係数を記憶する。本例のテーブル５０は、共通非線形歪補償係数として、信号の振幅毎の補正係数を記憶する。例えば、基準となるＡＤコンバータ１０の入力信号と、当該ＡＤコンバータ１０が出力する個別信号とを比較して、個別信号の振幅毎に、ＡＤコンバータ１０の入出力間の振幅ゲインを算出する。そして、テーブル５０は、当該振幅ゲインの特性と、線形特性との差分を補償する共通非線形歪補償係数を記憶してよい。テーブル５０は、実数で求められる共通非線形歪補償係数に対して、位相が９０度異なる関数を算出して、当該関数を虚数部とすることで、複素数の共通非線形歪補償係数を算出してよい。

つまり、テーブル５０は、基準となるＡＤコンバータ１０の非線形特性の逆特性に応じた補正係数を、個別信号の振幅に対応させて記憶してよい。この場合において、ＡＤコンバータ１０の非線形特性は、複素数の入力信号の位相及び振幅に対する、複素数化された個別信号の位相及び振幅の割合を表す特性であってよい。

係数出力部５２は、補正係数を、合成部３０が出力した出力信号の振幅に応じて出力する。より詳しくは、係数出力部５２は、合成部３０が出力した出力信号の振幅に応じた補正係数を、テーブル５０から読み出して複素乗算部５４に与える。

複素乗算部５４は、複素数化部４２が出力した複素個別信号と係数出力部５２から与えられた補正係数とを複素乗算する。そして、複素乗算部５４は、複素乗算結果を複素補償済信号として出力する。このようにして複素補正部４４は、複素補償済信号を生成することができる。

実数化部４６は、複素補正部４４が出力した複素補償済信号を、実数により表される出力信号に変換する。例えば実数化部４６は、複素補償済信号の実数部を、出力信号として出力してよい。実数化部４６は、一例として、逆ヒルベルト変換を用いて、複素数により表される複素補償済信号を、実数により表される出力信号に変換してよい。このような構成により、合成部３０が出力する時間軸の出力信号に対して、共通非線形歪を補償することができる。

図９は、一つの実施形態に係る試験装置２００の構成例を、被試験デバイス３００と共に示す図である。試験装置２００は、半導体回路等の被試験デバイス３００を試験する装置であって、信号供給部２１０、アナログデジタル変換装置１００、および、判定部２４０を備える。

信号供給部２１０は、被試験デバイス３００に試験信号を供給する。例えば信号供給部２１０は、被試験デバイス３００に所定の動作をさせる試験信号を供給してよい。本例の信号供給部２１０は、パターン発生部２２０および波形成形部２３０を有する。パターン発生部２２０は、試験信号が有するべき論理パターンを生成する。波形成形部２３０は、パターン発生部２２０が生成した論理パターンに応じて、試験信号の波形を成形する。

アナログデジタル変換装置１００は、被試験デバイス３００が試験信号に応じて出力するアナログの応答信号を、デジタルの出力信号に変換する。アナログデジタル変換装置１００は、図１から図８に関連して説明したいずれかのアナログデジタル変換装置１００であってよい。

判定部２４０は、アナログデジタル変換装置１００が出力する出力信号に基づいて、被試験デバイス３００の良否を判定する。例えば判定部２４０は、アナログデジタル変換装置１００から与えられる出力信号が、所定の仕様を満たすか否かに基づいて、被試験デバイス３００の良否を判定してよい。

本例の試験装置２００によれば、インターリーブ型のアナログデジタル変換装置１００が高速に応答信号をサンプリングすることができるので、高速の被試験デバイス３００を精度よく試験することができる。更に、インターリーブ型のアナログデジタル変換装置１００における、それぞれのＡＤコンバータ１０で生じる非線形歪および線形歪を小さい回路規模で補償することができる。即ち、本例の試験装置２００によれば、小さい回路規模で、高速の被試験デバイス３００を精度よく試験することができる。

図１０は、コンピュータ１９００の構成例を示す図である。コンピュータ１９００は、図１から図８に関連して説明したアナログデジタル変換装置１００を機能させるプログラムを格納する。コンピュータ１９００は、当該プログラムを実行することにより、アナログデジタル変換装置１００として機能してよく、また、アナログデジタル変換装置１００の一部として機能してもよい。例えばコンピュータ１９００は、図１から図８に関連して説明した、ＡＤコンバータ１０、スペクトル算出部１２、個別補償部２０、合成部３０、共通補償部４０、および、測定部６０の全部または一部として機能してよい。また、コンピュータ１９００は、当該プログラムを実行することにより、アナログデジタル変換装置１００を制御する制御装置として機能してもよい。

コンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部を備える。

ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。

また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラムおよびコンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０および、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。

ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。

コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００をアナログデジタル変換装置１００として機能させるプログラムは、複数のスペクトル算出モジュールと、複数の個別補償モジュールと、合成モジュールと、共通補償モジュールと、測定モジュールとを備えてよい。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、複数のスペクトル算出部１２、複数の個別補償部２０、合成部３０、共通補償部４０、および、測定部６０として機能させる。

以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤおよびＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークおよびインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

一つの実施形態に係るアナログデジタル変換装置１００の構成例を示す図である。 複数のＡＤコンバータ１０の動作例を示す図である。 非線形歪の一例を説明する図である。 線形歪の一例を説明する図である。 個別非線形歪および共通線形歪の算出方法の一例を説明する図である。 アナログデジタル変換装置１００における歪補償の一例を説明する図である。 アナログデジタル変換装置１００の他の構成例を示す図である。 共通補償部４０の構成例を示す図である。 一つの実施形態に係る試験装置２００の構成例を示す図である。 コンピュータ１９００の構成例を示す図である。

符号の説明

１０・・・ＡＤコンバータ、１２・・・スペクトル算出部、２０・・・個別補償部、３０・・・合成部、４０・・・共通補償部、４２・・・複素数化部、４４・・・複素補正部、４６・・・実数化部、５０・・・テーブル、５２・・・係数出力部、５４・・・複素乗算部、６０・・・測定部、１００・・・アナログデジタル変換装置、２００・・・試験装置、２１０・・・信号供給部、２２０・・・パターン発生部、２３０・・・波形成形部、２４０・・・判定部、３００・・・被試験デバイス、１９００・・・コンピュータ、２０００・・・ＣＰＵ、２０１０・・・ＲＯＭ、２０２０・・・ＲＡＭ、２０３０・・・ 通信インターフェイス、２０４０・・・ハードディスクドライブ、２０５０・・・フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０・・・ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２０７０・・・入出力チップ、２０７５・・・グラフィック・コントローラ、２０８０・・・表示装置、２０８２・・・ホスト・コントローラ、２０８４・・・入出力コントローラ、２０９０・・・フレキシブルディスク、２０９５・・・ＣＤ−ＲＯＭ

Claims (15)

1. アナログの入力信号をデジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換装置であって、
   所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、それぞれが、与えられた前記サンプリングクロックにより前記入力信号をデジタル化した個別信号を出力する複数のＡＤコンバータと、
   所定の共通非線形歪を、それぞれの前記個別信号に対して共通に補償する共通補償部と、
   それぞれの前記個別信号に生じる前記非線形歪と、前記共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、それぞれの前記個別信号に生じる線形歪とあわせて、それぞれの前記個別信号に対して個別に補償する複数の個別補償部と、
   それぞれの前記個別信号に基づいて、前記出力信号を合成する合成部と
   を備えるアナログデジタル変換装置。
2. それぞれの前記個別補償部は、対応する前記個別信号に生じる前記非線形歪のスペクトルと、前記共通非線形歪のスペクトルとの間における周波数成分毎の比により得られる前記個別非線形歪を、前記入力信号のスペクトルと、対応する前記個別信号のスペクトルとの間における周波数成分毎の比により得られる前記線形歪とあわせて、対応する前記個別信号に対して個別に補償する
   請求項１に記載のアナログデジタル変換装置。
3. 前記共通補償部は、いずれかの前記個別信号に生じる前記非線形歪を、前記共通非線形歪として、それぞれの前記個別信号に対して共通に補償する
   請求項２に記載のアナログデジタル変換装置。
4. 前記共通補償部は、前記入力信号に対して、いずれかの前記個別信号に生じる高調波成分を、前記共通非線形歪として、それぞれの前記個別信号に対して共通に補償する
   請求項３に記載のアナログデジタル変換装置。
5. 前記合成部は、それぞれの前記個別補償部により信号歪が補償されたそれぞれの前記個別信号を合成した前記出力信号を生成し、
   前記共通補償部は、前記合成部が合成した前記出力信号に対して、前記共通非線形歪を補償する
   請求項４に記載のアナログデジタル変換装置。
6. 基準となる前記個別信号の前記非線形歪と、それぞれの前記個別信号の前記非線形歪との間における周波数成分毎の比に基づいて、それぞれの前記個別非線形歪を算出し、算出した前記個別非線形歪に応じた補償係数を、それぞれの前記個別補償部に設定する測定部を更に備える
   請求項４に記載のアナログデジタル変換装置。
7. 前記測定部は、それぞれの前記ＡＤコンバータで生じる前記線形歪が予め与えられ、対応する前記線形歪および前記個別非線形歪を合成した信号歪を補償する合成個別補償係数を算出し、それぞれの前記個別補償部に設定する
   請求項６に記載のアナログデジタル変換装置。
8. 前記測定部は、それぞれの前記ＡＤコンバータで生じる前記線形歪を補償する補償係数が予め与えられ、対応する前記線形歪を補償する補償係数および前記非線形歪を補償する補償係数を合成した合成個別補償係数を算出し、それぞれの前記個別補償部に設定する
   請求項６に記載のアナログデジタル変換装置。
9. 前記測定部は、それぞれの前記個別信号を、それぞれの前記個別補償部に対して並列に受け取り、それぞれの前記個別信号に基づいて、当該個別信号を補償する前記合成個別補償係数を算出し、
   それぞれの前記個別補償部は、前記測定部が算出した前記合成個別補償係数に基づいて、それぞれの当該個別信号を補償する
   請求項７または８のいずれかに記載のアナログデジタル変換装置。
10. それぞれの前記個別信号のスペクトルを算出するスペクトル算出部を更に備え、
    前記測定部は、それぞれの前記個別信号のスペクトルに基づいて、周波数軸の前記合成個別補償係数を算出し、
    前記個別補償部は、それぞれの前記個別信号のスペクトルを、前記合成個別補償係数で補償する
    請求項９に記載のアナログデジタル変換装置。
11. 前記合成部は、それぞれの前記個別補償部において補償されたそれぞれの前記スペクトルに基づいて、時間領域の前記出力信号を合成し、
    前記共通補償部は、前記合成部が合成した前記出力信号を、時間軸で補償する
    請求項１０に記載のアナログデジタル変換装置。
12. 前記共通補償部は、
    前記出力信号を、複素数により表される複素信号に変換する複素数化部と、
    複素数により表される前記補償係数により前記複素信号を補償した補償済信号を生成する複素補正部と、
    前記補償済信号を、実数により表される信号に変換して、前記出力信号として出力する実数化部と
    を有する
    請求項１１に記載のアナログデジタル変換装置。
13. 所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、それぞれが、与えられた前記サンプリングクロックにより入力信号をデジタル化した個別信号を出力する複数のＡＤコンバータを用いて、アナログの前記入力信号をデジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換方法であって、
    所定の共通非線形歪を、それぞれの前記個別信号に対して共通に補償し、
    それぞれの前記個別信号に生じる前記非線形歪と、前記共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、それぞれの前記個別信号に生じる線形歪とあわせて、それぞれの前記個別信号に対して個別に補償し、
    それぞれの前記個別信号に基づいて、前記出力信号を合成するアナログデジタル変換方法。
14. 被試験デバイスを試験する試験装置であって、
    前記被試験デバイスに試験信号を供給する信号供給部と、
    前記被試験デバイスが前記試験信号に応じて出力するアナログの応答信号を、デジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換装置と、
    前記アナログデジタル変換装置が出力する前記出力信号に基づいて、前記被試験デバイスの良否を判定する判定部と
    を備え、
    前記アナログデジタル変換装置は、
    所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、それぞれが、与えられた前記サンプリングクロックにより前記応答信号をデジタル化した個別信号を出力する複数のＡＤコンバータと、
    所定の共通非線形歪を、それぞれの前記個別信号に対して共通に補償する共通補償部と、
    それぞれの前記個別信号に生じる前記非線形歪と、前記共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、それぞれの前記個別信号に生じる線形歪とあわせて、それぞれの前記個別信号に対して個別に補償する複数の個別補償部と、
    それぞれの前記個別信号に基づいて、前記出力信号を合成する合成部と
    を有する試験装置。
15. アナログの入力信号をデジタルの出力信号に変換するアナログデジタル変換装置を機能させるプログラムであって、
    前記アナログデジタル変換装置を、
    所定位相ずつ異なるサンプリングクロックが与えられ、それぞれが、与えられた前記サンプリングクロックにより前記入力信号をデジタル化した個別信号を出力する複数のＡＤコンバータと、
    所定の共通非線形歪を、それぞれの前記個別信号に対して共通に補償する共通補償部と、
    それぞれの前記個別信号に生じる前記非線形歪と、前記共通非線形歪との比により得られる個別非線形歪を、それぞれの前記個別信号に生じる線形歪とあわせて、それぞれの前記個別信号に対して個別に補償する複数の個別補償部と、
    それぞれの前記個別信号に基づいて、前記出力信号を合成する合成部と
    して機能させるプログラム。

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