JP6651697B2 - 電子回路、電源回路、回路の特性測定方法、及び振幅及び位相特性の演算プログラム - Google Patents
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Description
Ref = A0 + A1cos(ωt)
であるとする。位相調整器42−1Aにより、信号Refに対して0度の位相遅れをもたらすと共にDCオフセットを除去した信号Ref_0は、以下のようになる。
Ref_0 = A1cos(ωt)
また位相調整器42−1Bにより、信号Refに対して90度の位相遅れをもたらすと共にDCオフセットを除去した信号Ref_90は、以下のようになる。
Ref_90 = A1sin(ωt)
同様に、デジタル入力信号Sig1が、
Sig1 = B0 + B1cos(ωt + θ1)
であるとする。位相調整器42−2により、信号Sig1に対して0度の位相遅れをもたらすと共にDCオフセットを除去した信号Sig1_0は、以下のようになる。
Sig1_0 = B1cos(ωt + θ1)
同様に、デジタル出力信号Sig2が、
Sig2 = C0 + C1cos(ωt + θ2)
であるとする。位相調整器42−3により、信号Sig2に対して0度の位相遅れをもたらすと共にDCオフセットを除去した信号Sig2_0は、以下のようになる。
Sig2_0 = C1cos(ωt + θ2)
X1’ = Ref_0・Sig1_0
= A1cos(wt)・B1cos(wt + q1)
= - (1/2)・A1・B1・(cos(2wt + q1) + cos(q1))
またミキサ回路43Bの出力Y1’は以下のように表される。
Y1’ = Ref_90・Sig1_0
= A1sin(wt)・B1cos(wt + q1)
= (1/2)・A1・B1・(sin(2wt + q1) - sin(q1))
ミキサ回路44A及び44Bの出力については、上記の式においてSig1_0をSig2_0に置き換えたものとなる。
X1 = (1/2)・A1・B1・cos(q1)
またミキサ回路43Bの出力信号Y1’をローパスフィルタリングすることに得られる信号Y1は以下のように表される。
Y1 = -(1/2)・A1・B1・sin(q1)
ミキサ回路44A及び44Bの出力をローパスフィルタリングすることにより得られる信号X2及びY2については、上記の式においてB1をC1で置き換え、θ1をθ2で置き換えたものとなる。即ち、
X2 = (1/2)・A1・C1・cos(q2)
Y2 = -(1/2)・A1・C1・sin(q2)
となる。
V1 = (X12 + Y12)1/2
= (1/2)・A1・B1
P1 = tan-1(-Y1/X1) = tan-1(sin(q1)/cos(q1)) = q1
V2 = (X22 + Y22)1/2
= (1/2)・A1・C1
P2 = tan-1(-Y2/X2) = tan-1(sin(q2)/cos(q2)) = q2
Gain = V2/V1 = C1/B1
位相差演算回路52は、上記の値P1と値P2とから前記アナログ入力信号の位相と前記アナログ出力信号の位相との差を求める。位相差Phaseは、以下のように表される。
Phase = P1 - P2 = q1 - q2
ROUT1 = cos(wt + D)
IOUT1 = sin(wt + D)
IM = cos(wt + D)・cos(q1) - sin(wt + D)・sin(q1)
= (1/2)[cos(wt + D + q1) + cos(wt + D - q1)]+(1/2)[cos(wt + D + q1) - cos(wt + D - q1)]
= cos(wt + D + q1)
同様にして計算すると、出力信号OUTは以下のようになる。
IM = cos(wt + 2D + q1 + q2)
ここで、θ1又はθ2の何れか一方を90度に設定すれば、直流成分がゼロであるヒルベルト変換の特性により、入力信号INにDCオフセットが含まれていても、出力信号OUTにおける直流成分はゼロとなる。
11 ダイレクトコンバージョンユニット
12 トランス
13 発振回路
14 定電圧源
Claims (10)
- 所望の周波数のアナログ発振信号に応じたアナログ入力信号が印加されアナログ出力信号を出力する測定対象回路と、
前記アナログ発振信号、前記アナログ入力信号、及び前記アナログ出力信号をAD変換することによりデジタル発振信号、デジタル入力信号、及びデジタル出力信号を出力するAD変換器と、
前記AD変換器から出力される前記デジタル発振信号、前記デジタル入力信号、及び前記デジタル出力信号を用いて演算処理を実行する演算ユニットと、
を含み、前記演算ユニットは、
前記デジタル発振信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する少なくとも1つの第1の位相調整器と、
前記デジタル入力信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する第2の位相調整器と、
前記デジタル出力信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する第3の位相調整器と、
前記第1の位相調整器の出力と前記第2の位相調整器の出力とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第1の乗算結果を生成する第1のミキサ回路と、
前記第1の位相調整器の出力と前記第3の位相調整器の出力とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第2の乗算結果を生成する第2のミキサ回路と
を含み、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記アナログ入力信号の振幅と前記アナログ出力信号の振幅との振幅比率を求め、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記アナログ入力信号の位相と前記アナログ出力信号の位相との位相差を求める
電子回路。 - 前記位相調整器はヒルベルト変換を計算する奇数次のFIRフィルタを含む請求項1記載の電子回路。
- 前記位相調整器はヒルベルト変換を計算する複数の奇数次のFIRフィルタを含み、それぞれの前記FIRフィルタに異なる位相遅れを設定することが可能である請求項1記載の電子回路。
- 前記演算ユニットは、
前記第1のミキサ回路の出力をローパスフィルタリングして得られる信号から前記アナログ入力信号の振幅に応じた第1の値と位相に応じた第2の値とを求める第1の演算回路と、
前記第2のミキサ回路の出力をローパスフィルタリングして得られる信号から前記アナログ出力信号の振幅に応じた第3の値と位相に応じた第4の値とを求める第2の演算回路と、
前記第1の値と前記第3の値とから前記振幅比率を求める第3の演算回路と、
前記第2の値と前記第4の値とから前記位相差を求める第4の演算回路と
を更に含む請求項1記載の電子回路。 - 前記測定対象回路は、
増幅器と、
帰還回路と
を含み、前記アナログ入力信号は前記帰還回路への入力であり、前記アナログ出力信号は前記増幅器の出力である請求項1記載の電子回路。 - 前記帰還回路の特性は可変に調整可能である請求項5記載の電子回路。
- 一定電圧を出力する基準電圧発生回路と、
前記一定電圧に応じて電源電圧を生成する増幅器と、
前記増幅器の入力に負帰還信号を供給するための帰還回路と、
第1のアナログ信号、第2のアナログ信号、及び第3のアナログ信号をAD変換することにより第1のデジタル信号、第2のデジタル信号、及び第3のデジタル信号を出力するAD変換器と、
前記AD変換器から出力される前記第1のデジタル信号、前記第2のデジタル信号、及び前記第3のデジタル信号を用いて演算処理を行い、前記AD変換器の出力に応じて前記帰還回路の特性を可変に調整する演算ユニットと、
を含み、前記演算ユニットは、
前記第1のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する第1の位相調整器と、
前記第2のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する第2の位相調整器と、
前記第3のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する第3の位相調整器と、
前記第1の位相調整器の出力と前記第2の位相調整器の出力とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第1の乗算結果を生成する第1のミキサ回路と、
前記第1の位相調整器の出力と前記第3の位相調整器の出力とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第2の乗算結果を生成する第2のミキサ回路と
を含み、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記第2のアナログ信号の振幅と前記第3のアナログ信号の振幅との振幅比率を求め、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記第2のアナログ信号の位相と前記第3のアナログ信号の位相との位相差を求め、
前記振幅比率と前記位相差とに応じて前記帰還回路の特性を可変に調整する電源回路。 - 一定電圧を出力する基準電圧発生回路と、
前記一定電圧に応じて電源電圧を生成する増幅器と、
前記増幅器の入力に負帰還信号を供給するための帰還回路と、
第1のアナログ信号、第2のアナログ信号、及び第3のアナログ信号をAD変換することにより第1のデジタル信号、第2のデジタル信号、及び第3のデジタル信号を出力するAD変換器と、
前記AD変換器から出力される前記第1のデジタル信号、前記第2のデジタル信号、及び前記第3のデジタル信号を用いて演算処理を行い、前記AD変換器の出力に応じて前記帰還回路の特性を可変に調整する演算ユニットと、
を含み、前記演算ユニットは、
前記第1のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する第1の位相調整器と、
前記第2のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する第2の位相調整器と、
前記第3のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整して出力する第3の位相調整器と、
前記第1の位相調整器の出力と前記第2の位相調整器の出力とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第1の乗算結果を生成する第1のミキサ回路と、
前記第1の位相調整器の出力と前記第3の位相調整器の出力とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第2の乗算結果を生成する第2のミキサ回路と
前記電源電圧を駆動電圧として動作する内部回路と
を含み、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記第2のアナログ信号の振幅と前記第3のアナログ信号の振幅との振幅比率を求め、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記第2のアナログ信号の位相と前記第3のアナログ信号の位相との位相差を求め、
前記振幅比率と前記位相差とに応じて前記帰還回路の特性を可変に調整する集積回路。 - 所望の周波数のアナログ発振信号に応じたアナログ入力信号を測定対象回路に入力することにより前記測定対象回路にアナログ出力信号を出力させ、
前記アナログ発振信号、前記アナログ入力信号、及び前記アナログ出力信号をAD変換することによりデジタル発振信号、デジタル入力信号、及びデジタル出力信号を生成し、
前記デジタル発振信号をヒルベルト変換により位相調整し、
前記デジタル入力信号をヒルベルト変換により位相調整し、
前記デジタル出力信号をヒルベルト変換により位相調整し、
前記位相調整後のデジタル発振信号と前記位相調整後のデジタル入力信号とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第1の乗算結果を生成し、
前記位相調整後のデジタル発振信号と前記位相調整後のデジタル出力信号とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第2の乗算結果を生成し、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記アナログ入力信号の振幅と前記アナログ出力信号の振幅との比率を求め、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記アナログ入力信号の位相と前記アナログ出力信号の位相との差を求める
各段階を含む回路の特性測定方法。 - 第1のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整し、
第2のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整し、
第3のデジタル信号をヒルベルト変換により位相調整し、
前記位相調整後の第1のデジタル信号と前記位相調整後の第2のデジタル信号とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第1の乗算結果を生成し、
前記位相調整後の第1のデジタル信号と前記位相調整後の第3のデジタル信号とを乗算することによりダイレクトコンバージョンを実行して第2の乗算結果を生成し、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記第2のデジタル信号の振幅と前記第3のデジタル信号の振幅との比率を求め、
前記第1の乗算結果と前記第2の乗算結果とに応じて前記第2のデジタル信号の位相と前記第3のデジタル信号の位相との差を求める
各段階を演算装置に実行させる振幅及び位相特性の演算プログラムであって、
前記第1のデジタル信号は所望の周波数のアナログ発振信号をAD変換したデジタル発振信号であり、前記第2のデジタル信号は測定対象回路に対する前記アナログ発振信号に応じたアナログ入力信号をAD変換したデジタル入力信号であり、前記第3のデジタル信号は前記測定対象回路が前記アナログ入力信号に応じて出力するアナログ出力信号をAD変換したデジタル出力信号であることを特徴とする演算プログラム。
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