JP5350939B2

JP5350939B2 - 測定装置および測定方法

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Publication number: JP5350939B2
Application number: JP2009189492A
Authority: JP
Inventors: 将司宮崎
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2013-11-27
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Description

本発明は、ＤＡコンバータの誤差を測定する測定装置および測定方法に関する。

従来、ＤＡコンバータの微分非直線性誤差または積分非直線性誤差を測定する場合、測定装置は、ゼロからフルスケール値までデータをインクリメントしてＤＡコンバータに供給し、供給されたデータに応じてＤＡコンバータが出力したアナログ信号の出力値をサンプリングする。そして、測定装置は、測定した複数の出力値をコンピュータに転送し、コンピュータにより微分非直線性誤差および積分非直線性誤差を算出する。

しかし、コンピュータは、転送された膨大な数の出力値に対して演算を行わなければならない。従って、微分非直線性誤差および積分非直線性誤差を算出する場合、測定装置は、コンピュータによる演算量をより少なくして、より短時間で算出処理を完了できることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、ＤＡコンバータを測定する測定装置であって、デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントして前記ＤＡコンバータに供給する供給部と、供給されたそれぞれの入力値に対応して前記ＤＡコンバータから出力されたアナログ信号の出力値をサンプリングするサンプリング部と、所定ステップ量の差がある２つの入力値毎に、対応する２つの出力値の間の変化量を算出する変化量算出部と、前記変化量算出部が算出した前記変化量を順次に記憶する変化量メモリと、前記変化量メモリに記憶された前記変化量のそれぞれについて、理想変化量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を出力する演算処理部と、を備える測定装置および測定方法を提供する。

本発明の第２の態様においては、ＤＡコンバータを測定する測定装置であって、デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントして前記ＤＡコンバータに供給する供給部と、供給されたそれぞれの入力値に対応して前記ＤＡコンバータから出力されたアナログ信号の出力値をサンプリングするサンプリング部と、それぞれの入力値毎に、基準入力値に対応してサンプリングされた出力値から、当該入力値に対応してサンプリングされた出力値までの差分を表す差分量を算出する差分量算出部と、前記差分量算出部が算出した前記差分量を順次に記憶する差分量メモリと、前記差分量メモリに記憶された前記差分量のそれぞれについて、理想差分量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を出力する演算処理部と、を備える測定装置および測定方法を提供する。

本発明の第３の態様においては、ＤＡコンバータを測定する測定装置であって、デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントして前記ＤＡコンバータに供給する供給部と、供給されたそれぞれの入力値に対応して前記ＤＡコンバータから出力されたアナログ信号の出力値をサンプリングするサンプリング部と、所定ステップ量の差がある２つの入力値毎に、対応する２つの出力値の間の変化量を算出する変化量算出部と、前記変化量算出部が出力した前記変化量を順次に記憶する変化量メモリと、それぞれの入力値毎に、基準入力値に対応してサンプリングされた出力値から、当該入力値に対応してサンプリングされた出力値までの差分を表す差分量を算出する差分量算出部と、前記差分量算出部が算出した前記差分量を順次に記憶する差分量メモリと、前記変化量メモリに記憶された前記変化量のそれぞれについて、理想変化量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を前記ＤＡコンバータの第１の誤差として出力し、前記差分量メモリに記憶された前記差分量のそれぞれについて、理想差分量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を前記ＤＡコンバータの第２の誤差として出力する演算処理部と、を備える測定装置を提供する。

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い。また、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。

本実施形態に係る測定装置１０の構成を測定対象であるＤＡコンバータ２００とともに示す。本実施形態に係る測定装置１０において、ＤＡコンバータ２００に与えられる入力値の変化の一例を示す。本実施形態に係る測定装置１０の処理フローを示す。図３のリアルタイム処理（Ｓ１１）の処理フローの一例を示す。図３の後処理（Ｓ１２）の処理フローの一例を示す。本実施形態の第１変形例に係る測定装置１０の構成をＤＡコンバータ２００とともに示す。本実施形態の第２変形例に係る測定装置１０の構成をＤＡコンバータ２００とともに示す。

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い。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、本実施形態に係る測定装置１０の構成を測定対象であるＤＡコンバータ２００とともに示す。図２は、本実施形態に係る測定装置１０において、ＤＡコンバータ２００に与えられる入力値の変化の一例を示す。

本実施形態に係る測定装置１０は、供給部１２と、サンプリング部１４と、最小入力値平均部１６と、最大入力値平均部１８と、変化量算出部２０と、変化量メモリ２２と、演算処理部２４とを備える。測定装置１０は、ＤＡコンバータ２００が有する誤差の１つである微分非直線性誤差を測定する。

供給部１２は、デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントしてＤＡコンバータ２００に供給する。本例においては、供給部１２は、入力値を１ずつインクリメントまたはデクリメントしてＤＡコンバータ２００に供給する。また、供給部１２は、入力値をインクリメントまたはデクリメントしてＤＡコンバータ２００に供給する開始段階および終了段階において、複数の最小入力値および複数の最大入力値をＤＡコンバータ２００に供給する。

例えば、図２に示されるように、供給部１２は、まず、最小入力値（例えば、０）を複数回連続して出力する。続いて、供給部１２は、最小入力値に所定値（例えば１）を加算した値（例えば、１）から、最大入力値から所定値を減算した値（例えば、フルスケール値（ＦＳ）−１）まで、所定値（例えば１）ずつインクリメントした入力値を出力する。そして、供給部１２は、最大入力値（例えば、ＦＳ）を複数回連続して出力する。

なお、供給部１２は、一例として、入力値をインクリメントまたはデクリメントして供給する開始段階および終了段階において、最小入力値および最大入力値を２のべき乗回分供給してもよい。即ち、供給部１２は、最小入力値および最大入力値を、２、４、８、１６、…回供給してもよい。

サンプリング部１４は、供給されたそれぞれの入力値に対応してＤＡコンバータ２００から出力されたアナログ信号の出力値をサンプリングする。サンプリング部１４は、複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値を最小入力値平均部１６に供給する。また、サンプリング部１４は、複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値を最大入力値平均部１８に供給する。また、サンプリング部１４は、最小入力値と最大入力値との間における各入力値に対応してサンプリングされた各出力値を、変化量算出部２０に供給する。

最小入力値平均部１６は、複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均を算出する。最大入力値平均部１８は、複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均を算出する。なお、最小入力値平均部１６および最大入力値平均部１８は、複数の出力値の個数が２のべき乗個である場合には、複数の出力値の累加算値をビットシフトすることにより平均することができる。

変化量算出部２０は、所定ステップ量の差がある２つの入力値毎に、対応する２つの出力値の間の変化量を算出する。本実施形態においては、変化量算出部２０は、１の差がある２つの入力値毎に変化量を算出する。

なお、変化量算出部２０は、最小入力値平均部１６により算出された平均値および最大入力値平均部１８により算出された平均値を用いて変化量を算出する。即ち、変化量算出部２０は、最小入力値（例えば０）および最小入力値より所定ステップ量大きい入力値（例えば１）に対応してサンプリングされた２つの出力値の間の変化量として、複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均と、最小入力値より所定ステップ量大きい入力値に対応してサンプリングされた出力値との間の変化量を算出する。

同様に、変化量算出部２０は、最大入力値（例えばＦＳ）および最大入力値より所定ステップ量小さい入力値（例えばＦＳ−１）に対応してサンプリングされた２つの出力値の間の変化量として、複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均と、最大入力値より所定ステップ量小さい入力値に対応してサンプリングされた出力値との間の変化量を算出する。

変化量メモリ２２は、変化量算出部２０が算出した変化量を順次に記憶する。変化量メモリ２２は、一例として、所定の先頭アドレスから順次に変化量を記憶する。

演算処理部２４は、変化量メモリ２２に記憶された変化量のそれぞれについて、理想変化量に対する誤差を順次に算出する。そして、演算処理部２４は、順次に算出した誤差のうちの最大値を、微分非直線性誤差として出力する。

ここで、演算処理部２４は、一例として、最小入力値から最大入力値までを所定ステップ量でインクリメントした場合の階調数に対する、最大入力値に対応してサンプリングされた出力値と最小入力値に対応してサンプリングされた出力値との差の割合に基づき、理想変化量を算出する。例えば、階調数は、最小入力値から最大入力値までを１ずつインクリメントした場合には、最大入力値と最小入力値との差から、１を減じた値となる。より具体的には、Ｎビットの入力値が与えられるＤＡコンバータ２００であって、入力値を１ずつインクリメントする場合には、階調数は、２^Ｎ−１となる。

例えば、図２に示されるように、複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均をＸｍｉｎとし、複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均をＸｍａｘとする。さらに、最小入力値から最大入力値までを所定ステップ量でインクリメントした場合の階調数をＹとする。この場合、理想変化量（ＳＴＥＰ）は、下記式（１）により表される。

ＳＴＥＰ＝（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）／Ｙ …（１）

即ち、演算処理部２４は、複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均と複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均との差（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）を、階調数（Ｙ）で除算して、理想変化量（ＳＴＥＰ）を算出する。

そして、演算処理部２４は、一例として、下記式（２）により、変化量のそれぞれについての、理想変化量に対する誤差（Ｅ）を算出する。なお、式（２）において、ＤＡＴＡは、変化量を表わす。

Ｅ＝（ＤＡＴＡ／ＳＴＥＰ）−１ …（２）

即ち、演算処理部２４は、変化量を理想変化量で除算した値（ＤＡＴＡ／ＳＴＥＰ）から、１を減じた値を、誤差（Ｅ）として算出する。

このような演算を行う演算処理部２４は、一例として、演算部３０と、レジスタ３２とを有する。演算部３０は、変化量メモリ２２に対する変化量の読出し処理および誤算の算出処理を実行する。レジスタ３２は、算出した誤差のうちの最大値を記憶する。

なお、演算部３０は、一例として、変化量メモリ２２に記憶された変化量の全てについて誤差を算出した後に、当該測定装置１０を制御する制御装置に対して割込信号を発行してもよい。これにより、演算部３０は、外部の制御装置に対して、測定が終了したことを通知することができる。

また、演算部３０は、一例として、算出した誤差を、読み出した変化量が記憶されていた変化量メモリ２２のアドレスに書き戻してもよい。これにより、演算部３０は、変化量メモリ２２に、順次に算出した誤差のそれぞれを記憶させることができる。

また、演算部３０は、変化量メモリ２２に記憶された変化量のそれぞれについての誤差の累積値を算出してもよい。これにより、演算部３０は、微分非直線性誤差から、ＤＡコンバータ２００の積分非直線性誤差も算出することができる。

また、変化量メモリ２２は、一例として、変化量算出部２０からアクセスされる第１ポートと、演算処理部２４から第１ポートより高速にアクセスされる第２ポートとを有する。これにより、演算処理部２４は、サンプリング部１４のサンプリング速度に制限されずに、変化量メモリ２２にアクセスして、短い時間で演算を完了させることができる。

以上のような測定装置１０では、ＤＡコンバータ２００に対する入力値の供給および出力値のサンプリングと並行して、２つの出力値の間の変化量を算出する。これにより、測定装置１０によれば、演算処理部２４による演算処理量を少なくして、短い時間で微分非直線性誤差を算出することができる。

また、測定装置１０では、複数の最小入力値および最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均を用いて、微分非直線性誤差を算出する。これにより、測定装置１０によれば、正確な微分非直線性誤差を算出することができる。

図３は、本実施形態に係る測定装置１０の処理フローを示す。測定装置１０は、まず、リアルタイム処理を実行する（Ｓ１１）。測定装置１０は、リアルタイム処理において、図４に示される処理を実行する。

続いて、測定装置１０は、後処理（Ｓ１２）を実行する。測定装置１０は、後処理において、図５に示される処理を実行する。

図４は、図３のリアルタイム処理（Ｓ１１）の処理フローの一例を示す。なお、図４は、ＤＡコンバータ２００の入力値のビット数がＮビット（Ｎは、２以上の整数）である場合における処理の一例を示す。

リアルタイム処理において、まず、測定装置１０は、ステップＳ２２〜ステップＳ２４の各処理を指定された回数繰り返す（Ｓ２１からＳ２５までのループ処理）。ステップＳ２２において、供給部１２は、入力値を最小入力値（本例においては０）に設定する。続いて、ステップＳ２３において、供給部１２は、設定した入力値をＤＡコンバータ２００に供給する。

そして、ステップＳ２４において、サンプリング部１４は、供給された入力値に応じてＤＡコンバータ２００が出力したアナログ信号の出力値をサンプリングする。ステップＳ２１からステップＳ２５までの処理により、測定装置１０は、入力値をインクリメントしてＤＡコンバータ２００に供給する開始段階において、複数の最小入力値に応じた複数の出力値をサンプリングすることができる。

続いて、ステップＳ２６において、最小入力値平均部１６は、複数の最小入力値に応じてサンプリングされた複数の出力値の平均を算出する。最小入力値平均部１６は、算出した平均値を、変化量算出部２０および演算処理部２４に転送する。

続いて、測定装置１０は、ステップＳ２８〜ステップＳ３２の各処理を（２^Ｎ−２）回繰り返す（Ｓ２７からＳ３３までのループ処理）。ステップＳ２８において、供給部１２は、入力値を、直前の値から１インクリメントした値に設定する。

続いて、ステップＳ２９において、供給部１２は、設定した入力値をＤＡコンバータ２００に供給する。続いて、ステップＳ３０において、サンプリング部１４は、供給された入力値に応じてＤＡコンバータ２００が出力したアナログ信号の出力値をサンプリングする。ステップＳ２８からステップＳ３０までの処理により、測定装置１０は、入力値をインクリメントしてＤＡコンバータ２００に供給して、それぞれの入力値に応じた出力値をサンプリングすることができる。

続いて、ステップＳ３１において、変化量算出部２０は、最後にサンプリングされた出力値と、最後から１つ前のタイミングにおいてサンプリングされた出力値との間の変化量を算出する。これにより、測定装置１０は、１の差がある２つの入力値毎に、対応する２つの出力値の間の変化量を算出することができる。

なお、ステップＳ３１において、ループ内の最初の処理の場合には、変化量メモリ２２は、最後にサンプリングされた出力値と、ステップＳ２６において算出した平均値との間の変化量を算出する。これにより、測定装置１０は、最小入力値に応じてサンプリングされた出力値と、最小入力値に１を加算した入力値に応じてサンプリングされた出力値との変化量を、正確に測定することができる。

続いて、ステップＳ３２において、変化量算出部２０は、算出した変化量を変化量メモリ２２に書き込む。これにより、測定装置１０は、算出した各変化量を変化量メモリ２２に記憶させることができる。

続いて、測定装置１０は、ステップＳ３５〜ステップＳ３７の各処理を指定された回数繰り返す（Ｓ３４からＳ３８までのループ処理）。ステップＳ３５において、供給部１２は、入力値を最大入力値（本例においては２^Ｎ−１）に設定する。続いて、ステップＳ３６において、供給部１２は、設定した入力値をＤＡコンバータ２００に供給する。

そして、ステップＳ３７において、サンプリング部１４は、供給された入力値に応じてＤＡコンバータ２００が出力したアナログ信号の出力値をサンプリングする。ステップＳ３４からステップＳ３８までの処理により、測定装置１０は、入力値をインクリメントしてＤＡコンバータ２００に供給する終了段階において、複数の最大入力値に応じた複数の出力値をサンプリングすることができる。

続いて、ステップＳ３９において、最小入力値平均部１６は、複数の最大入力値に応じてサンプリングされた複数の出力値の平均を算出する。最小入力値平均部１６は、算出した平均値を、変化量算出部２０および演算処理部２４に転送する。

続いて、ステップＳ４０において、変化量算出部２０は、ステップＳ３０で最後にサンプリングされた出力値とステップＳ３９において算出した平均値と間の変化量を算出する。これにより、測定装置１０は、最大入力値に応じてサンプリングされた出力値と、最大入力値から１を減算した入力値に応じてサンプリングされた出力値との間の変化量を、正確に測定することができる。

続いて、ステップＳ４１において、変化量算出部２０は、ステップＳ４０で算出した変化量を変化量メモリ２２に書き込む。これにより、測定装置１０は、ステップＳ４０で算出した変化量を変化量メモリ２２に記憶させることができる。

図５は、図３の後処理（Ｓ１２）の処理フローの一例を示す。なお、図５は、ＤＡコンバータ２００の入力値のビット数がＮビットである場合における処理の一例を示す。

後処理において、まず、測定装置１０は、ステップＳ５２〜ステップＳ５８の各処理を（２^Ｎ−１）回繰り返す（Ｓ５１からＳ５９までのループ処理）。ステップＳ５２において、演算処理部２４は、アドレスを１インクリメントした値に設定する。なお、ステップＳ５２において、１回目のループ処理においては、演算処理部２４は、アドレスを先頭アドレスに設定する。

続いて、ステップＳ５３において、演算処理部２４は、変化量メモリ２２における設定したアドレスから変化量を読み出す。続いて、ステップＳ５４において、演算処理部２４は、読み出した変化量の理想変化量に対する誤差を算出する。

演算処理部２４は、一例として、下記式（３）により誤差を算出する。なお、下記式（３）において、Ｅは、誤差を表す。ＤＡＴＡは、読み出した変化量を表わす。Ｘｍｉｎは、図４のステップＳ２６において算出された平均値を表す。Ｘｍａｘは、図４のステップＳ３９において算出された平均値を表す。

Ｅ＝｛ＤＡＴＡ×（２^Ｎ−１）−（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）｝／（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ） …（３）

このような式（３）により誤差を算出することにより、演算処理部２４は、上述した式（２）と同様の演算結果を得ることができる。

続いて、演算処理部２４は、読み出した変化量が記憶された変化量メモリ２２上のアドレスに、算出した誤差を書き戻す。これにより、測定装置１０は、変化量メモリ２２に、順次に算出した誤差のそれぞれを記憶させることができる。

続いて、演算処理部２４は、算出した誤差が、これまでに算出した誤差のうちの最大値か否かを判断する。演算処理部２４は、一例として、レジスタに格納された誤差と、ステップＳ５４で算出した誤差とを比較して、ステップＳ５４において算出した誤差の方が大きければ最大値であると判断する。

算出した誤差がこれまでに算出した誤差の最大値である場合には（Ｓ５６のＹｅｓ）、ステップＳ５７において、演算処理部２４は、ステップＳ５４で算出した誤差をレジスタに書き込み、処理をステップＳ５８に進める。算出した誤差がこれまでに算出した誤差の最大値でない場合には（Ｓ５６のＮｏ）、演算処理部２４は、レジスタへの書き込みを行わず、処理をステップ５８に進める。

続いて、ステップＳ５８において、演算処理部２４は、ステップＳ５４で算出した誤差を累積する。最小入力値から最大入力値までの全ての変化量に対して誤差を累積することにより、演算処理部２４は、積分非直線性誤差を算出することができる。なお、演算処理部２４は、積分非直線性誤差を算出しない場合には、ステップＳ５８の処理を実行しない。

演算処理部２４は、ステップＳ５１からステップＳ５９までのループ処理を（２^Ｎ−１）回繰り返すと、当該ループ処理を抜けて、処理をステップＳ６０に進める。続いて、ステップＳ６０において、演算処理部２４は、ステップＳ５８で累積された累積値の結果を、外部の制御装置からアクセスされるレジスタへ書き込む。なお、演算処理部２４は、積分非直線性誤差を算出しない場合には、ステップＳ６０の処理を実行しない。

続いて、ステップＳ６１において、演算処理部２４は、演算が終了したことを通知するために、外部の制御装置に割込信号を発行する。これにより、外部の制御装置は、測定装置１０により測定された微分非直線性誤差を読み出すことができる。以上のステップＳ５１からステップＳ６１の処理を終えると、測定装置１０は、ＤＡコンバータ２００の微分非直線性誤差の測定を完了する。

図６は、本実施形態の第１変形例に係る測定装置１０の構成をＤＡコンバータ２００とともに示す。本変形例に係る測定装置１０は、図１に示された測定装置１０と略同一の構成および機能を採るので、図１に示された測定装置１０が備える部材と略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、以下相違点を除き説明を省略する。

本変形例に係る測定装置１０は、ＤＡコンバータ２００が有する誤差の１つである積分非直線性誤差を測定する。測定装置１０は、変化量算出部２０に代えて差分量算出部４２を備え、変化量メモリ２２に代えて差分量メモリ４４を備える。

差分量算出部４２は、それぞれの入力値毎に、基準入力値に対応してサンプリングされた出力値から、当該入力値に対応してサンプリングされた出力値までの差分を表す差分量を算出する。基準入力値は、一例として、インクリメントまたはデクリメントの開始段階に供給される最小入力値または最大入力値である。

本実施形態においては、差分量算出部４２は、基準入力値に対応してサンプリングされた出力値として、ＤＡコンバータ２００に入力値を供給する開始段階において、複数の最小入力値または複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均を用いる。即ち、差分量算出部４２は、それぞれの入力値毎に、開始段階において複数の最小入力値または複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均から、当該入力値に対応してサンプリングされた出力値までの差分量を算出する。

差分量メモリ４４は、差分量算出部４２が算出した差分量を順次に記憶する。差分量メモリ４４は、一例として、所定の先頭アドレスから順次に差分量を記憶する。

演算処理部２４は、差分量メモリ４４に記憶された差分量のそれぞれについて、理想差分量に対する誤差を順次に算出する。そして、演算処理部２４は、順次に算出した誤差のうちの最大値を、積分非直線性誤差として出力する。

ここで、演算処理部２４は、一例として、最小入力値から最大入力値までを１ずつインクリメントした場合の階調数に対する、最大入力値に対応してサンプリングされた出力値と最小入力値に対応してサンプリングされた出力値との差の割合に基づき、理想差分量を算出する。例えば、複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均をＸｍｉｎとし、複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均をＸｍａｘとする。さらに、最小入力値から最大入力値までを１ずつインクリメントした場合の階調数をＹとする。この場合、上述の式（１）で示したように、理想変化量（ＳＴＥＰ）は、下記式（４）により表される。

ＳＴＥＰ＝（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）／Ｙ …（４）

そして、最小入力値と、ＤＡコンバータ２００に供給される当該入力値との差をｎとする。この場合、理想差分量（ＤＥＦＦ）は、下記式（５）により表される。

ＤＥＦＦ＝（ｎ×ＳＴＥＰ） …（５）

即ち、演算処理部２４は、最小入力値とＤＡコンバータ２００に供給される入力値との差（ｎ）に、理想変化量（ＳＴＥＰ）を乗じて、理想差分量（ＤＥＦＦ）を算出する。そして、演算処理部２４は、一例として、下記式（６）により、差分量のそれぞれについての、理想差分量に対する誤差（Ｅ）を算出する。なお、式（６）において、ＤＡＴＡは、差分量を表わす。

Ｅ＝（ＤＡＴＡ−ＤＥＦＦ）／ＳＴＥＰ …（６）

即ち、演算処理部２４は、差分量から理想差分量を減じた値（ＤＡＴＡ−ＤＥＦＦ）を、理想変化量（ＳＴＥＰ）で除算して、誤差（Ｅ）を算出する。

以上のような本変形例に係る測定装置１０では、ＤＡコンバータ２００に対する入力値の供給および出力値のサンプリングと並行して、それぞれの入力値に対応した差分量を算出する。これにより、測定装置１０によれば、演算処理部２４による演算処理量を少なくして、短い時間で積分非直線性誤差を算出することができる。

また、測定装置１０では、複数の最小入力値および最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均を用いて、積分非直線性誤差を算出する。これにより、測定装置１０によれば、正確な積分非直線性誤差を算出することができる。

また、本変形例に係る測定装置１０は、図３から図５に示したフローと同様の処理手順により、入力値のビット数がＮビットのＤＡコンバータ２００の積分非直線性誤差を算出することできる。なお、この場合、図４のステップＳ３１において、差分量算出部４２は、ステップＳ３０でそれぞれの入力値に応じてサンプリングされた出力値と、ステップＳ２６で算出された平均値との差分を表す差分量を算出する。また、図４のステップＳ３２において、差分量算出部４２は、ステップＳ３１で算出した差分量を差分量メモリ４４に書き込む。

また、図４のステップＳ４０において、差分量算出部４２は、ステップＳ３９で算出された平均値と、ステップＳ２６で算出された平均値との差分を表す差分量を算出する。また、図４のステップＳ４１において、差分量算出部４２は、ステップＳ４０で算出した差分量を差分量メモリ４４に書き込む処理となる。

また、図５の各ステップにおいて、測定装置１０は、変化量に代えて、差分量を用いて、積分非直線性誤差を算出する処理を実行する。例えば、ステップＳ５４において、演算処理部２４は、下記の式（７）により誤差を算出する。

なお、下記式（７）において、Ｅは、誤差を表す。ＤＡＴＡは、読み出した差分量を表わす。Ｘｍｉｎは、図４のステップＳ２６において算出された平均値を表す。Ｘｍａｘは、図４のステップＳ３９において算出された平均値を表す。ｎは、入力値を表す。

Ｅ＝｛ＤＡＴＡ×（２^Ｎ−１）−ｎ×（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）｝／（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ） …（７）

以上のように本変形例にかかる測定装置１０は、微分非直線性誤差の算出手順と略同一の処理手順により、積分非直線性誤差を算出することができる。

図７は、本実施形態の第２変形例に係る測定装置１０の構成をＤＡコンバータ２００とともに示す。本変形例に係る測定装置１０は、図１および図６に示された測定装置１０と略同一の構成および機能を採るので、図１および図６に示された測定装置１０が備える部材と略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、以下相違点を除き説明を省略する。

本変形例に係る測定装置１０は、微分非直線性誤差および積分非直線性誤差の両者を測定する。本変形例に係る測定装置１０は、供給部１２と、サンプリング部１４と、最小入力値平均部１６と、最大入力値平均部１８と、変化量算出部２０と、変化量メモリ２２と、差分量算出部４２と、差分量メモリ４４と、演算処理部２４とを備える。

演算処理部２４は、変化量メモリ２２に記憶された変化量のそれぞれについて、理想変化量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した誤差のうちの最大値をＤＡコンバータ２００の第１の特性値（微分非直線性誤差）として出力する。また、演算処理部２４は、差分量メモリ４４に記憶された差分量のそれぞれについて、理想差分量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した誤差のうちの最大値をＤＡコンバータ２００の第２の特性値（積分非直線性誤差）として出力する。そして、このような演算処理部２４は、微分非直線性誤差および積分非直線性誤差の算出処理を、切り替えて実行する。

このような本変形例に係る測定装置１０は、微分非直線性誤差の算出処理におけるリアルタイム処理と、積分非直線性誤差の算出処理におけるリアルタイム処理とを並行して実行することができる。これにより、測定装置１０は、微分非直線性誤差および積分非直線性誤差の両者を算出する場合における処理時間を短縮することができる。

また、このような変形例に係る測定装置１０は、微分非直線性誤差の算出処理と積分非直線性誤差の算出処理において、供給部１２、サンプリング部１４、最小入力値平均部１６、最大入力値平均部１８および演算処理部２４を共通化することができる。これにより、本変形例に係る測定装置１０によれば、微分非直線性誤差および積分非直線性誤差の両者を算出する場合におけるハードウェア構成を小さくすることができる。

なお、演算処理部２４は、微分非直線性誤差の算出処理を実行する第１演算部と、積分非直線性誤差の算出処理を実行する第１演算部とを有する構成であってもよい。このような構成の場合、演算処理部２４は、微分非直線性誤差と積分非直線性誤差とを並行して測定することができる。これにより、測定装置１０は、微分非直線性誤差および積分非直線性誤差の両者を算出する場合における処理時間を、更に短縮することができる。

また、本変形例に係る測定装置１０は、変化量算出部２０および差分量算出部４２に代えて、変化量の算出処理と差分量の算出処理とを切り替えて実行する共通算出部を有する構成であってもよい。このような構成の測定装置１０は、微分非直線性誤差と積分非直線性誤差を並列に測定せずに、何れか一方のみを選択して測定する場合には、ハードウェア構成をより小さくすることができる。

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。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０測定装置、１２供給部、１４サンプリング部、１６最小入力値平均部、１８最大入力値平均部、２０変化量算出部、２２変化量メモリ、２４演算処理部、３０演算部、３２レジスタ、４２差分量算出部、４４差分量メモリ、２００ＤＡコンバータ

Claims

ＤＡコンバータを測定する測定装置であって、
デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントして前記ＤＡコンバータに供給する供給部と、
供給されたそれぞれの入力値に対応して前記ＤＡコンバータから出力されたアナログ信号の出力値をサンプリングするサンプリング部と、
所定ステップ量の差がある２つの入力値毎に、対応する２つの出力値の間の変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部が算出した前記変化量を順次に記憶する変化量メモリと、
前記変化量メモリに記憶された前記変化量のそれぞれについて、理想変化量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を出力する演算処理部と、
を備える測定装置。
前記演算処理部は、最小入力値から最大入力値までを前記所定ステップ量でインクリメントした場合の階調数に対する、最大入力値に対応してサンプリングされた出力値と最小入力値に対応してサンプリングされた出力値との差の割合に基づき、前記理想変化量を算出する
請求項１に記載の測定装置。
前記供給部は、デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントして前記ＤＡコンバータに供給する開始段階および終了段階において、複数の最小入力値および複数の最大入力値を前記ＤＡコンバータに供給し、
前記演算処理部は、前記階調数に対する、前記複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均と前記複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均との差の割合に基づき、前記理想変化量を算出する
請求項２に記載の測定装置。
前記変化量算出部は、前記最小入力値および前記最小入力値より所定ステップ量大きい入力値に対応してサンプリングされた２つの出力値の間の変化量として、前記複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均と、前記最小入力値より所定ステップ量大きい入力値に対応してサンプリングされた出力値との間の変化量を算出する
請求項３に記載の測定装置。
前記変化量算出部は、前記最大入力値より所定ステップ量小さい入力値および前記最大入力値に対応してサンプリングされた２つの出力値の間の変化量として、前記最大入力値より所定ステップ量小さい入力値に対応してサンプリングされた出力値と、前記複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均との間の変化量を算出する
請求項３または４に記載の測定装置。
前記演算処理部は、前記変化量メモリから前記変化量を読み出して前記誤差を算出し、算出した誤差を読み出した変化量が記憶されていた前記変化量メモリのアドレスに書き戻す
請求項１から５の何れか一項に記載の測定装置。
前記変化量メモリは、前記変化量算出部からアクセスされる第１ポートと、前記演算処理部から前記第１ポートより高速にアクセスされる第２ポートとを有する
請求項１から６の何れか一項に記載の測定装置。
前記演算処理部は、前記変化量メモリに記憶された前記変化量の全てについて前記誤差を算出した後に、当該測定装置を制御する制御装置に対して割込信号を発行する
請求項１から７の何れか一項に記載の測定装置。
前記演算処理部は、前記変化量メモリに記憶された前記変化量のそれぞれについての前記誤差の累積値を算出する
請求項１から８の何れか一項に記載の測定装置。
それぞれの入力値毎に、基準入力値に対応してサンプリングされた出力値から、当該入力値に対応してサンプリングされた出力値までの差分を表す差分量を算出する差分量算出部と、
前記差分量算出部が算出した前記差分量を順次に記憶する差分量メモリと、
をさらに備え、
前記演算処理部は、前記差分量メモリに記憶された前記差分量のそれぞれについて、理想差分量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を出力する請求項１から９の何れか一項に記載の測定装置。
前記演算処理部は、最小入力値から最大入力値までを前記１ずつインクリメントした場合の階調数に対する、最大入力値に対応してサンプリングされた出力値と最小入力値に対応してサンプリングされた出力値との差の割合に基づき、前記理想差分量を算出する
請求項１０に記載の測定装置。
前記供給部は、デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントして前記ＤＡコンバータに供給する開始段階および終了段階において、複数の最小入力値および複数の最大入力値を前記ＤＡコンバータに供給し、
前記演算処理部は、前記複数の最小入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均と、前記複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均との差、および、前記ＤＡコンバータに供給された対応する入力値に基づき、前記理想差分量を算出する
請求項１１に記載の測定装置。
前記差分量算出部は、前記基準入力値に対応してサンプリングされた出力値として、前記ＤＡコンバータに入力値を供給する開始段階において、前記複数の最小入力値または前記複数の最大入力値に対応してサンプリングされた複数の出力値の平均を用いる
請求項１２に記載の測定装置。
ＤＡコンバータを測定する測定装置であって、
デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントして前記ＤＡコンバータに供給する供給部と、
供給されたそれぞれの入力値に対応して前記ＤＡコンバータから出力されたアナログ信号の出力値をサンプリングするサンプリング部と、
所定ステップ量の差がある２つの入力値毎に、対応する２つの出力値の間の変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部が出力した前記変化量を順次に記憶する変化量メモリと、
それぞれの入力値毎に、基準入力値に対応してサンプリングされた出力値から、当該入力値に対応してサンプリングされた出力値までの差分を表す差分量を算出する差分量算出部と、
前記差分量算出部が算出した前記差分量を順次に記憶する差分量メモリと、
前記変化量メモリに記憶された前記変化量のそれぞれについて、理想変化量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を前記ＤＡコンバータの第１の誤差として出力し、前記差分量メモリに記憶された前記差分量のそれぞれについて、理想差分量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を前記ＤＡコンバータの第２の誤差として出力する演算処理部と、
を備える測定装置。
前記演算処理部は、前記第１の誤差の算出処理および前記第２の誤差の算出処理を切り替えて実行する
請求項１４に記載の測定装置。
前記演算処理部は、
前記第１の誤差の算出処理を実行する第１演算部と、
前記第２の誤差の算出処理を実行する第２演算部と
を有する
請求項１４に記載の測定装置。
ＤＡコンバータを測定する測定方法であって、
デジタルの入力値をインクリメントまたはデクリメントして前記ＤＡコンバータに供給し、
供給されたそれぞれの入力値に対応して前記ＤＡコンバータから出力されたアナログ信号の出力値をサンプリングし、
変化量算出部により、所定ステップ量の差がある２つの入力値毎に、対応する２つの出力値の間の変化量を算出し、
変化量メモリに対して、前記変化量算出部が算出した前記変化量を順次に記憶させ、
演算処理部により、前記変化量メモリに記憶された前記変化量のそれぞれについて、理想変化量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を出力する
測定方法。
差分量算出部により、それぞれの入力値毎に、基準入力値に対応してサンプリングされた出力値から、当該入力値に対応してサンプリングされた出力値までの差分を表す差分量を算出し、
差分量メモリに対して、前記差分量算出部が算出した前記差分量を順次に記憶させ、
演算処理部により、前記差分量メモリに記憶された前記差分量のそれぞれについて、理想差分量に対する誤差を順次に算出し、順次に算出した前記誤差のうちの最大値を出力する
請求項１７に記載の測定方法。