JP5182859B2

JP5182859B2 - 評価装置及び評価システム

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Publication number: JP5182859B2
Application number: JP2007337469A
Authority: JP
Inventors: 富浩麦谷; 小林　　孝; 竜彦中島
Original assignee: Step Technica Co Ltd
Current assignee: Step Technica Co Ltd
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: US20080181369A1; JP2008211770A; US8299805B2

Description

本発明は、評価装置及び評価システムに関し、特に、送信装置と受信装置とが相互に通信を行えるか否かを評価する評価装置及び評価システムに関する。

従来、２線式共通帯域動作における全二重伝送による伝送リンクのインタフェース用測定装置であって、インタフェース・モジュールがハイブリッド回路及び変成器を介して上記インタフェースに接続される一方、線終端又は回路網終端が試験対象物としてそこに接続され、上記ハイブリッド回路、上記変成器及び線又は回路網の終端の配列を評価する手段が、上記測定装置に含まれ、上記手段の入力が、高インピーダンス差動増幅器を介して上記インタフェース・モジュールの伝送出力に接続され、上記手段の出力が、別の高インピーダンス差動増幅器を介して減算器の入力に接続され、上記減算器の他の入力が別の高インピーダンス差動増幅器を介して上記インタフェースに接続され、上記減算器の出力が測定システムと通信を行い、比較器が後段となる微分器を上記減算器に接続し、測定システムとしてのジッタ測定装置を上記比較器の後段に接続することを特徴とする測定装置について開示されている。

特表２００１−５０５０１４号公報

しかし、特許文献１に開示されている測定装置は、全二重伝送による伝送リンクのインタフェースに関する評価を行うことはできるものの、送信装置と受信装置とが相互に通信を行えるか否かを評価することができない。

送信装置と受信装置という通信装置には種々のタイプのものが存在し、更には、各通信装置には種々の通信プロトコルが存在する以上、送信装置と受信装置とが相互に通信を行うことができるか否かを評価することは重要である。

また、特許文献１に開示されている測定装置は、通信機能を有していない装置が所要の動作を実現できるか否かを評価することができない。

そこで、本発明は、種々の装置が所要の動作を実現できるか否かを評価することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の評価装置又は評価システムは、
幾つかの容量と前記容量の両端に対して各々の一端が接続されている抵抗とを含む夫々１対の入出力を有していて、信号入力側の抵抗値と信号出力側の抵抗値とが略同一である回路素子を備え、
評価対象装置に対して信号を出力する出力装置との接続用端子が前記信号入力側に設けられていて、
前記評価対象装置との接続用端子が前記信号出力側に設けられている。

また、前記回路素子の一方の１対に出力が接続されている第一の増幅器と、
前記回路素子又は他の回路素子の一方の１対に入力が接続されている第二の増幅器と、を備えていて、
前記回路素子の他方の１対に評価対象装置が接続され、前記評価対象装置へ信号を出力する出力装置が前記第一及び第二の増幅器に対して接続される。

ここで、容量としては、相互に異なる容量値の容量を用いてもよいし、可変容量を用いてもよい。なお、本発明の範囲には、容量値が０である場合、すなわち、容量が存在しない場合も含まれる点に留意されたい。抵抗については、容量の上流に配置しても、下流に配置してもよいし、更には、上流と下流とに配置してもよい。

第一の増幅器は、１入力と２出力とを実現する。第二の増幅器は、２入力と１出力とを実現する。なお、各増幅器が２入力の場合には、入力のいずれか接地或いは一定電位に接続されているときに、この電位等への接続も入力に含まれるし、このことは出力側の場合にも同じである。第二の増幅器が、前記回路素子の一方の１対に入力が接続されている場合とは、評価対象装置がいわゆる全二重通信を行える通信装置である場合に好適に用いることができる評価装置である。一方、第二の増幅器が、他の回路素子の一方の１対に入力が接続されている場合とは、評価対象装置がいわゆる半二重通信を行える通信装置である場合に好適に用いることができる評価装置である。

評価対象装置自体は、通信装置であってもよいし、通信機能を有していない装置であってもよい。評価対象装置が通信機能を有していない場合には、出力装置からの信号又は電力に対して評価対象装置が応答されるか否か、更には、その応答がされている場合であってもそれが十分であるか否かを評価することが可能となる。評価対象装置自体が、通信機能を有していない装置である場合の一例としては、出力装置が発電機であり、評価対象装置がモータである場合が該当する。係る場合には、発電機からの出力電力によって、モータの軸が十分に回転されたか否かを評価することが可能となる。

前記各増幅器と前記回路素子との間に、パルストランスなどの磁気結合部、又は、コンデンサなどの容量結合部を備えることも可能である。なお、前記回路素子は、抵抗素子などからなる負荷回路を含んでいてもよい。

また、本発明の評価システムは、上記評価装置と、前記評価装置に接続されていて前記評価対象装置に対して信号を出力する出力装置とを備える。

発明の実施の形態

以下、本発明の評価装置及び評価システムについて、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の評価システムの模式的な構成を示す回路図である。図１に示す評価システムは、以下説明する、出力装置１０と、評価装置２０と、評価対象装置３０とに大別される。

出力装置１０は、評価対象装置３０に対して信号又は電力を出力するものである。典型的には、出力装置１０は、通信装置とすることができる。この通信装置としては、例えば、評価対象装置３０に対してコマンドパケットに対応する信号を出力してから所要の受領期間中に、評価対象装置３０からレスポンスパケットに対応する信号を入力する装置が含まれる。

また、この種の通信装置を評価対象装置３０とし、出力装置を当該通信装置に対応する通信装置とすることもできる。もっとも、出力装置１０と評価対象装置３０との双方が、コマンドパケットに対応する信号とレスポンスパケットに対応する信号との双方を、通信相手の通信装置に対して通信可能なものであってもよい。

評価装置２０は、以下説明する、第一の増幅器２１と、第二の増幅器２２と、容量素子２５ａ〜２５ｃ及び抵抗素子２６ａ〜２６ｄを備える回路素子２４とを備えている。

第一の増幅器２１は、差動増幅器である。第一の増幅器２１は、波形入力端子２１ａが出力装置１０のＴＸＤ出力端子１１に接続され、入力許可端子２１ｂがＴＸＥ出力端子１２に接続され、正出力端子２１ｃが抵抗素子２６ａに接続され、負出力端子２１ｄが抵抗素子２６ｂに接続されている。ＴＸＤ出力端子１１とはコマンドパケットに対応する信号を出力する端子であり、ＴＸＥ出力端子１２とはＴＸＤ出力端子１１からの出力の有無を示す信号を出力する端子である。

第二の増幅器２２は、差動増幅器である。第二の増幅器２２は、正入力端子２２ａが抵抗素子２６ａに接続され、負入力端子２２ｂが抵抗素子２６ｂに接続され、出力端子２２ｃが出力装置１０の入力端子１３に接続されている。

なお、第一の増幅器２１又は第二の増幅器２２は、必ずしも評価装置２０内に実装されていなくてもよく、例えば、出力装置１０に実装されていてもよい。さらには、第二の増幅器２２は評価対象装置３０の出力形態により選択的に実装すればよい。

例えば、出力装置１０がモータドライバであり、評価対象装置３０がモータである場合であって出力が動力であるときには、第二の増幅器２２は割愛することができる。典型的には、第一の増幅器２１は、１入力及び２出力を実現し、第二の増幅器２２は、２入力及び１出力を実現するものである。

なお、出力装置１０がモータドライバであり、評価対象装置３０がモータであることは例示であり、出力装置１０からの信号又は電力に対する評価対象装置３０の応答の有無（評価対象装置３０に到達した電力のパワーが所定値以上か否か）が評価対象となるものであれば、これに限定されるものではない。すなわち、発電機又は電池を出力装置１０とし、ここからの出力で、評価対象装置３０であるところのランプを、所要照度で点灯させるのに必要な電力供給の有無を評価することもできる。

容量素子２５ａ〜２５ｃは、図１には一例として３つ示している。これらは、互いに容量値を異ならせている。一例としては、容量素子２５ａの容量値を０．０００１〜０．１μＦ、容量素子２５ｂの容量値を０．０００２〜０．２μＦ、容量素子２５ｃの容量値を０．０００４〜０．４μＦとしている。容量値は、通信速度が相対的に遅い場合には容量素子２５ｃが選択され、速い場合には容量素子２５ａが選択され、これらの中間の場合には容量素子２５ｂが選択される。

このように、種々の容量値の容量素子２５ａ〜２５ｃを設けることによって、抵抗素子２６ａ〜２６ｄと相まって、仮想的に、出力装置と評価対象装置３０とが、種々の長さの接続線で接続されている状態を実現できる。もっとも、３つの容量素子２５ａ〜２５ｃに代えて、可変容量を用いてもよい。

抵抗素子２６ａ〜２６ｄは、容量素子２５ａ〜２５ｃに対して、並列的に接続されている。図１には一例として、４つの抵抗素子２６ａ〜２６ｄを設けているが、抵抗素子２６ａ，２６ｂ或いは抵抗素子２６ｃ，２６ｄ、又は、抵抗素子２６ａ，２６ｃ或いは抵抗素子２６ｂ，２６ｄという、２つとすることも可能である。

なお、抵抗素子２６ａ〜２６ｄの抵抗値は、相互に略同一としており、１０〜１０ｋΩの範囲から設定すればよい。一例として、実際に評価対象装置３０に接続するケーブルのインピーダンス抵抗値の半分に近い値とすればよい。すなわち、例えば、インピーダンス抵抗値が５０Ωのケーブルを用いる場合には、抵抗素子２６ａ〜２６ｄの抵抗値を１０〜３０Ωに設定すればよい。

評価対象装置３０は、出力装置１０から出力され評価装置２０によって減衰された信号に対して所要の応答がなされるか否かということが評価される装置である。したがって、評価対象装置３０は、出力装置１０に対応していて、出力装置１０から出力され減衰された信号を入力すること、当該入力に応じて所定の信号を出力することという、３つの条件を全て満たした場合に、所要の応答がなされた評価がなされる。

評価対象装置３０は、下記で説明する入力装置３１と、第一の増幅回路３２と、第二の増幅回路３３とを備える。

入力装置３１は、出力装置１０から出力されたコマンドパケットに対応していて評価装置２０において減衰された信号を入力してから、所定の期間内に出力装置１０にレスポンスパケットに対応する信号を出力する装置である。

第一の増幅器３２は、差動増幅器である。第一の増幅器３２は、波形入力端子３２ａが入力装置３１のＴＸＤ出力端子３１ａに接続され、入力許可端子３２ｂがＴＸＥ出力端子３１ｂに接続され、正出力端子３２ｃが抵抗素子２６ｃに接続され、負出力端子３２ｄが抵抗素子２６ｄに接続されている。ＴＸＤ出力端子３１ａとはレスポンスパケットに対応する信号を出力する端子であり、ＴＸＥ出力端子３１ｂとはＴＸＤ出力端子３１ａからの信号の有無を出力する端子である。

第二の増幅器３３は、差動増幅器である。第二の増幅器３３は、正入力端子３３ａが抵抗素子２６ｃに接続され、負入力端子３３ｂが抵抗素子２６ｄに接続され、出力端子３３ｃが出力装置３１の入力端子３１ｃに接続されている。なお、第二の増幅器３３は、評価装置２０によって減衰された入力信号のパワーを増幅することによって、入力装置３１に対して矩形波として入力できるようにする。

つぎに、図１に示す評価システムの動作について説明する。図１に示す評価システムは、出力装置１０のＴＸＤ出力端子１１及びＴＸＥ出力端子１２から、評価対象装置３０に向けて信号を出力する。この信号は、評価装置２０の第一の増幅器２１の波形入力端子２１ａ及び入力許可端子２１ｂでそれぞれ入力される。

第一の増幅器２１は、出力装置１０からの信号を入力すると、これらの差動増幅信号を生成して、正出力端子２１ｃ及び負出力端子２１ｄから出力する。この信号は、回路素子２４に入力される。

回路素子２４は、第一の増幅器２１からの信号を入力すると、抵抗素子２６ａ及び抵抗素子２６ｂと容量素子２５ａ〜２５ｃのいずれかと抵抗素子２６ｃ及び抵抗素子２６ｄとによって、当該信号を減衰させて出力する。この信号は、評価対象装置３０に入力される。

評価対象装置３０は、評価装置２０からの信号を、第二の増幅器３３の正入力端子３３ａ及び負入力端子３３ｂで受ける。ここで、第二の増幅器３３に異常がある、若しくは、十分な性能がないという場合には、第二の増幅器３３は、出力端子３３ｃから増幅信号を出力できない。一方、第二の増幅器３３に異常がない、若しくは、十分な性能があるという場合には、第二の増幅器３３は、出力端子３３ｃから増幅信号を出力する。この信号は、入力装置３１へ入力される。

入力装置３１は、第二の増幅器３３からの出力信号を入力端子３１ｃで受ける。ここで、入力装置３１に異常がある、若しくは、十分な性能がない場合には、ＴＸＤ出力端子３１ａ及びＴＸＥ出力端子３１ｂから、出力装置１０からの信号に応答する信号を出力することができない。一方、入力装置３１に異常がない、若しくは、十分な性能がある場合には、ＴＸＤ出力端子３１ａ及びＴＸＥ出力端子３１ｂから、出力装置１０からの信号に応答する信号を出力する。この信号は、第一の増幅器３２に入力される。

第一の増幅器３２は、入力装置３１からの信号を波形入力端子３２ａ及び入力許可端子３２ｂで受ける。ここで、第一の増幅器３２に異常がある、若しくは、十分な性能がない場合には、正出力端子３２ｃ及び負出力端子３２ｄから、波形入力端子３２ａ及び入力許可端子３２ｂの差動増幅信号を出力できない。一方、第一の増幅器３２に異常がない、若しくは、十分な性能がある場合には、波形入力端子３２ａ及び入力許可端子３２ｂの差動増幅信号を生成して、正出力端子３２ｃ及び負出力端子３２ｄから出力する。この信号は、回路素子２４に入力される。

回路素子２４は、評価対象装置３０からからの信号を入力すると、抵抗素子２６ｃ及び抵抗素子２６ｄと容量素子２５ａ〜２５ｃのいずれかと抵抗素子２６ａ及び抵抗素子２６ｂとによって、当該信号を減衰させて出力する。この信号は、第二の増幅器２２に入力される。

第二の増幅器２２は、回路素子２４からの信号を正入力端子２２ａ及び負入力端子２２ｂで受け、増幅信号を出力端子２２ｃから出力する。この信号は、出力装置１０で入力される。

以上説明したように、評価対象装置３０に異常がない、若しくは、十分な性能がある場合には、出力装置１０から信号を出力すると、この信号に応答して評価対象装置３０から出力される信号を、出力装置１０で入力することができる。

図２は、図１に示す評価システムの変形例を示す図であり、いわゆる全二重方式の通信装置を評価する場合に好適な評価システムの構成図である。

ここで、図１に示す評価装置２０は、主として、いわゆる半二重方式の通信装置を評価するためのものである。これに対して、全二重方式の通信装置を評価する場合には、図２に示すように、出力装置１０から出力され評価対象装置３０に入力される信号を減衰させる回路素子２４と、評価対象装置３０から出力され出力装置１０に入力される信号を減衰させる回路素子２４’とを備える評価装置２０’とすればよい。

なお、回路素子２４と回路素子２４’との内部構成は同様とすればよい。したがって、例えば回路素子２４に４つの抵抗２６ａ〜２６ｄを実装し、回路素子２４’に２つの抵抗２６ａ’，２６ｄ’を実装するという態様も可能である。

図３は、図１に示す評価装置２０又は図２に示す評価装置２０’の特性を示す信号図である。図３には、評価対象装置３０の信号入力能力を評価するための信号を示している。図３（ａ）には、評価装置２０等に対して入力する信号例を示している。図３（ｂ）には、図３（ａ）に示す信号が第一の増幅器２１に対して入力されたときに第一の増幅器２１から出力される信号例を示している。図３（ｃ）には、図３（ｂ）に示す信号が回路素子２４等に対して入力されたときに回路素子２４等から出力される信号例を示している。

図４は、図１に示す評価装置２０又は図２に示す評価装置２０’の特性を示す信号図である。図４には、評価対象装置３０の信号出力能力を評価するための信号を示している。図４（ａ）には、評価装置２０等に対して入力される信号例を示している。図４（ｂ）には、回路素子２４等に対して入力されたときに回路素子２４等から出力される信号例を示している。図４（ｃ）には、図４（ｂ）に示す信号が第二の増幅器２２に入力されたときに第二の増幅器２２から出力される信号例を示している。

図３（ａ）に示すような矩形波の信号が評価装置２０等に対して入力されると、第一の増幅器２１においてパワーが増幅され、図３（ｂ）に示すようにほぼ同一波形の矩形波が出力される。つぎに、図３（ｂ）に示す矩形波の信号は、回路素子２４等の抵抗素子２６ａ等及び容量素子２５ａ等によって減衰され、図３（ｃ）に示すような波形の信号となる。評価対象装置３０が所要の動作をする場合には、図３（ｃ）に示す波形の信号を入力すると、第二の増幅器３３でこの信号のパワーが増幅されてから、入力装置３１に入力される。

入力装置３１が所要の動作をする場合には、図４（ａ）に示すような矩形波の信号が評価装置２０等に対して入力されると、図４（ａ）に示す矩形波の信号は、回路素子２４等の抵抗素子２６ａ等及び容量素子２５ａ等によって減衰され、図４（ｃ）に示すような波形の信号となる。つぎに、図４（ｂ）に示す波形の信号を入力すると、第二の増幅器２２においてパワーが増幅されてから、出力装置１０に向けて出力される。

換言すると、評価対象装置３０が所要の動作をしない場合、つまり、評価対象装置３０に異常がある、若しくは、十分な性能がない場合には、評価対象装置３０から出力装置１０に向けて出力されない、若しくは、図４（ａ）に示す波形に対応しないという無意味な信号が出力される。

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２の評価システムの模式的な構成を示す回路図である。この評価装置２０は、第一の増幅器２１及び第二の増幅器２２と回路素子２４との間に、直流ノイズの削減、及び、後述するパルストランス３４の能力評価を行うために、パルストランス２３を設けている点が、図１に示した評価システムと相違する。

具体的には、パルストランス２３は、第一の増幅器２１と回路素子２４とを結ぶ接続線と、第二の増幅器２２と回路素子２４とを結ぶ接続線とを結合するように設ける。本実施形態の評価システムの動作は、実施形態１の評価システムの動作と同様である。

また、このパルストランス２３は、容量結合に置き換えてもよいことは勿論のことである。さらには、評価装置２０内の回路素子２４の評価対象装置３０側にも、同様の趣旨で他のパルストランスを設けてもよい。ただし、図５に示すように評価対象装置３０内にパルストランス３４が設けられている場合には、他のパルストランスは不要である。

図６は、図５に示す評価システムの変形例を示す図であり、いわゆる全二重方式の通信装置を評価する場合に好適な評価システムの構成図である。図２に示す評価システムが図１に示す評価システムに対応するように、図６に示す評価システムは、図５に示す評価システムに対応する。したがって、第一の増幅器２１と回路素子２４との間にパルストランス２３を、第二の増幅器２２と回路素子２４’との間にパルストランス２３’を設けている。

なお、図５，図６に示す評価システムの動作は、図１，図２に示す評価システムの場合と同様であるが、評価対象装置３０から出力され、回路素子２４で減衰された信号がパルストランス２３を通過する際には、直流ノイズが削減される。また、評価対象装置３０内にパルストランス３４が設けられている場合には、伝送路内にもパルストランスが設けられることがあるので、これを模した状態での評価が可能となり、パルストランス３４の能力評価も行うことができる。

（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３の評価システムの模式的な構成を示す回路図である。この評価装置２０は、第一の増幅器２１及び第二の増幅器２２と回路素子２４との間に、パルストランス２３を設けていて、かつ、回路素子２４を複数の抵抗素子２５から構成している点が、図１に示した評価システムと相違する。

各抵抗素子２５は、接続線間にスイッチを介して並列に設けている。また、各スイッチには、一又は二以上の抵抗素子２５が接続されている。例えば、スイッチと一対一で接続されている抵抗素子２５の一方（最も右に図示しているもの）は１０Ωの抵抗値とし、スイッチと一対一で接続されている抵抗素子２５の他方（右から２番目に図示しているもの）は５Ωの抵抗値とし、スイッチに対して２つ接続されている各抵抗素子２５（右から３番目に図示しているもの）は５Ωの抵抗値とし、スイッチに対して４つ接続されている各抵抗素子２５（最も左に図示しているもの）は５Ωの抵抗値とする。

このような評価装置２０を用いると、評価対象装置３０の第一の増幅器３２の増幅能力を評価することができる。ここで、セメント抵抗を回路素子２４として採用することも技術的には可能であるが、セメント抵抗は高価であるため、評価装置２０に採用しがたい。そこで、本実施形態では、第一の増幅器３２の増幅能力を評価するために十分な耐電力を備えた回路素子２４を実現するために、複数の抵抗素子２５によって回路素子２４を構成している。

図８は、本発明の実施例の評価システムの構成図である。図８には、図２に示した評価システムの第二の増幅器２２と回路素子２４’との間に、チョークコイル２７，２８を加えた構成を示している。

図９は、図８の回路素子２４’から出力される信号の波形図である。

図１０は、図８のチョークコイル２７，２８によって高周波成分が除去された信号の波形図である。

図９に示すように、回路素子２４’から出力される信号には、信号のレベルが切り替わる際に、いわゆるヒゲと称される、高周波成分が重畳される。チョークコイル２７，２８は、回路素子２４’から出力される信号から高周波成分を除去するものである。つまり、チョークコイル２７，２８は、回路素子２４’から出力される信号に対するローパスフィルタとして機能する。チョークコイル２７，２８は、例えば、１μＨ〜１０ｍＨのものの中から適宜選択すればよい。

本実施例では、４００μＨのチョークコイル２７，２８を用いており、この結果、図１０に示すように、上記の高周波成分がきれいに除去されることとなった。

なお、本実施例では、図２に示す評価システムに対して、チョークコイル２７，２８を加えた構成を例に説明したが、既述の実施形態で示した図１等の他の評価システムにも、本実施例の考え方を適用することができる。

本発明の実施形態１の評価システムの模式的な構成を示す回路図である。図１に示す評価システムの変形例を示す図である。図１に示す評価装置２０又は図２に示す評価装置２０’の特性を示す信号図である。図１に示す評価装置２０又は図２に示す評価装置２０’の特性を示す信号図である。本発明の実施形態２の評価システムの模式的な構成を示す回路図である。図５に示す評価システムの変形例を示す図である。本発明の実施形態３の評価システムの模式的な構成を示す回路図である。本発明の実施例の評価システムの構成図である。図８の回路素子２４’から出力される信号の波形図である。図８のチョークコイル２７，２８によって高周波成分が除去された信号の波形図である。

Claims

出力装置と評価対象装置との間に設けられていて、前記出力装置からの信号を前記評価対象装置に入力させた場合に、前記信号に基づく所要の応答が当該評価対象装置からなされるか否かを評価するための評価装置であって、
前記出力装置からの信号を増幅する第一の増幅器と、
前記評価対象装置からの信号を増幅する第二の増幅器と、
前記各増幅器によって増幅される信号をそれぞれ減衰する一又は二以上の回路素子とを備え、
前記回路素子は、
一対の評価用伝送線間に置かれる容量と、
前記一対の評価用伝送線の少なくとも一方に直接接続される複数の抵抗とを含み、
前記第一及び第二の増幅器と前記評価対象装置とを実際に結ぶ一対の伝送路に基づいて前記容量の値と前記抵抗の値とが決定される評価装置。
前記各増幅器と前記回路素子との間にローパスフィルタ、磁気結合部又は容量結合部を備える、請求項１記載の評価装置。
前記回路素子は、負荷回路を含む、請求項１記載の評価装置。
請求項１記載の評価装置と、
前記評価装置に接続されていて前記評価対象装置に対して信号を出力する出力装置とを備える、評価システム。