JP7415089B1 - ノイズ解析装置、ノイズ解析方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

時間範囲設定部（１４）は、半導体素子の複数回のスイッチングがそれぞれ起こる複数の発生時刻（ｔｏｎ（ｉ），ｔｏｆｆ（ｉ））を取得する。位相変換部（１４ａ，１４ｂ）は、半導体素子のスイッチングにおけるノイズスペクトルに対して複数の発生時刻の時間差を反映する位相変換を実行するための複数の位相差情報を生成する。加算部（１８）は、半導体素子のスイッチングにおけるノイズスペクトル（ＳＰＮｏｎ，ＳＰＮｏｆｆ）が複数の位相差情報によってそれぞれ位相変換された、複数のノイズスペクトル（ＮＳｏｎ（ｉ），ＮＳｏｆｆ（ｉ））を加算することによって、半導体素子のスイッチングによって生じる合計スペクトルの計算結果（ＲＴＮＳ）を算出する。

Description

本開示は、ノイズ解析装置、ノイズ解析方法、及び、プログラムに関する。

電子機器や電力変換器の半導体素子のスイッチングに起因して発生する電磁ノイズを予測するために、情報処理装置を用いてノイズ観測点のノイズをシミュレーションして導出する技術、（以下、「ノイズ解析技術」と称する）が知られている。

例えば、ノイズの伝搬経路を抵抗、インダクタ、及び、キャパシタの回路素子の組み合わせによってモデリングした回路シミュレーションを行うノイズ解析技術が知られている。一方で、回路素子の組み合わせによるモデル化が困難な場合には、電磁界解析で得られるノイズ伝達関数を利用したノイズ解析が有効であることが知られている。

例えば、特開２０１３－２４２６４９号公報（特許文献１）では、スイッチング制御される半導体素子をノイズ源として、当該半導体素子のターンオン時及びターンオフ時の両方を含んだ過渡波形（例えば、電圧波形）を予めフーリエ変換して、ノイズ源の周波数スペクトル（以下、単に「ノイズ源スペクトル」と称する）を計算するノイズ解析技術が開示される。

更に、特許文献１のノイズ解析技術では、ノイズ源スペクトルの計算後に、ノイズ源からノイズ観測点に至るまでのノイズ伝達関数と、ノイズ源スペクトルとを乗算することによって、ノイズの複雑な伝搬特性を考慮して、高精度にノイズ観測点のノイズを導出することができる。

特開２０１３－２４２６４９号公報

比較的簡易なスイッチング制御が行われるＤＣＤＣコンバータでは、定常動作状態において半導体素子のオン期間長及びオフ期間長を一定とみなせることが多い。この場合には、定常動作状態での半導体素子のオン期間長及びオフ期間長に対応させて、ターンオン時及びターンオフ時の過渡波形をそれぞれ１つずつ含んだスイッチング１周期分の過渡波形をノイズ源として取り扱うことで、ノイズ解析を実現することが可能である。

過渡波形の時間ステップは、高い周波数領域でのノイズ解析精度を高くする程、短くする必要があり、例えば、数［ｎｓ］程度とすることが一般的である。これに対して、半導体素子のオン期間長及びオフ期間長は、例えば数十［μｓ］を要し、上述の時間ステップに比べて比較的長くなる。

このため、スイッチング１周期、即ち、１回ずつのターンオン及びターンオフの過渡波形をノイズ源データとする際にも、時間ステップ数は多くなる。更に、スイッチング複数周期分の過渡波形をノイズ源データとすると、フーリエ変換の対象となる時間ステップ数の増大により、フーリエ変換に長時間を要することが懸念される。

上述の様に、比較的簡易なＤＣＤＣコンバータであれば、スイッチング１周期分の過渡波形をフーリエ変換して得られるノイズ源スペクトルを用いて、フーリエ変換の対象となる時間幅が抑制されたノイズ解析を行うことができる。

しかしながら、近年は電力変換回路のスイッチング制御が進化しており、定常動作状態であっても、オン期間長及びオフ期間長が変化する場合がある。特に、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバータでは、原理的にオン期間長及びオフ期間長の変化を伴って半導体素子がスイッチング制御されることが知られている。これらの様な電力変換器をノイズ解析の対象とする際には、上述した様な、ターンオン時及びターンオフ時をそれぞれ１つずつ含んだ過渡波形をノイズ源として解析すると、オン期間長及びオフ期間長が変化することでノイズの位相が変化する挙動をノイズ源に反映できなくなる。この結果、ノイズ解析の精度が低下することが懸念される。

上述したオン期間長及びオフ期間長が変化する挙動をノイズ源に反映するためには、ターンオン及びターンオフをそれぞれ複数個含んだ、スイッチング複数周期分の過渡波形をフーリエ変換したノイズ源データを用いてノイズ解析を行う選択肢がある。一方で、この様なノイズ源データを得るためには、フーリエ変換の対象となる時間幅が増大するため、フーリエ変換の所要時間が長くなる。これにより、ノイズ解析が長時間化することが課題となる。

本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体素子のオン期間長及びオフ期間長が変化する場合であっても、観測ノイズの計算結果を高速かつ正確に導出することが可能なノイズ解析技術を提供することである。

本開示のある局面では、ノイズ解析装置が提供される。ノイズ解析装置は、半導体素子のターンオン及びターンオフの少なくとも一方であるスイッチングによって生じるノイズの合計スペクトルを計算する。ノイズ解析装置は、第１取得部と、位相変換部と、第１加算部とを備える。第１取得部は、半導体素子の複数回のスイッチングが含まれるノイズ解析対象期間において複数回のスイッチングがそれぞれ起こる複数の発生時刻を示す情報を取得する。位相変換部は、半導体素子のスイッチングにおけるノイズスペクトルに対して、複数回のスイッチングの時間差を反映する位相変換を実行するための、第１取得部によって取得された複数の発生時刻のそれぞれに対応する複数の位相差情報を生成する。第１加算部は、半導体素子のスイッチングにおけるノイズスペクトルが複数の位相差情報によってそれぞれ位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した合計スペクトルを計算する。

本開示の他のある局面では、ノイズ解析方法が提供される。ノイズ解析方法は、半導体素子のターンオン及びターンオフの少なくとも一方であるスイッチングによって生じるノイズの合計スペクトルを計算する。ノイズ解析方法は、（１）半導体素子の複数回のスイッチングが含まれるノイズ解析対象期間において複数回のスイッチングがそれぞれ起こる複数の発生時刻を示す情報を取得し、（２）半導体素子のスイッチングにおけるノイズスペクトルに対して、複数回のスイッチングの時間差を反映する位相変換を実行するための、複数の発生時刻のそれぞれに対応する複数の位相差情報を生成し、（３）半導体素子のスイッチングにおけるノイズスペクトルが複数の位相差情報によってそれぞれ位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した合計スペクトルを計算する。

本開示によれば、半導体素子のオン期間長及びオフ期間長が変化する場合であっても、観測ノイズの計算結果を高速かつ正確に導出することが可能なノイズ解析技術を提供することができる。

本実施の形態に係るノイズ解析装置のハードウェア構成例を説明する概念図である。 実施の形態１に係るノイズ解析装置の構成例を説明するブロック図である。 ノイズ解析対象の一例を説明する回路図である。 ターンオン過渡波形の一例（電圧波形）を示す波形図である。 ターンオフ過渡波形の一例（電圧波形）を示す波形図である。 ターンオフ過渡波形の他の例（電流波形）を示す波形図である。 図２に示されたスイッチング制御信号の一例を示す波形図である。 折れ線近似されたターンオン過渡波形（電圧波形）を示す波形図である。 図８のターンオン波形をフーリエ変換して得られるノイズ源スペクトルの一例を示す特性図である。 図２に示された観測ノイズ計算部の構成例を説明するブロック図である。 図１０に示された合計計算部の構成例を説明するブロック図である。 複数のノイズ源からの観測ノイズを計算するための観測ノイズ計算部の構成例を説明するブロック図である。 図２に示された観測ノイズ計算部の構成の変形例を説明するブロック図である。 ノイズ解析機能部の変形例を説明するブロック図である。 過渡波形の時刻ずれ補正処理の第１の構成例を説明するブロック図である。 過渡波形の時刻ずれ補正処理の第２の構成例を説明するブロック図である。 ノイズ伝達関数の結線図の第１の例である。 ノイズ伝達関数の結線図の第２の例である。 ノイズ伝達関数の結線図の第３の例である。 ノイズ伝達関数の結線図の第４の例である。 ノイズ伝達関数を統合するための構成例を説明するブロック図である。 ノイズ解析対象の他の一例を説明する回路図である。 ノイズ解析対象の更に他の一例を説明する回路図である。 図２３に示されたノイズ解析対象回路の観測ノイズ計算結果の一例を示すスペクトル図である。 図２４中の一部周波数領域の拡大図である。 実施の形態２に係るノイズ解析装置の構成例を説明するブロック図である。 図２６中のターンオンターンオフ分離部の構成例を説明するブロック図である。 実施の形態３に係るノイズ解析装置の構成例を説明するブロック図である。 実施の形態３に係るノイズ解析において観測ノイズ計算部１０に追加される機能を説明するためのブロック図である。 実施の形態３に係るノイズ解析による観測ノイズ計算結果の一例を示すスペクトル図である。 実施の形態４に係るノイズ解析装置の構成例を説明するブロック図である。 実施の形態４に係るノイズ解析において観測ノイズ計算部に追加される機能を説明するためのブロック図である。 図１に示された情報処理装置のハードウェア構成例を説明するブロック図である。 時間領域で位相変換を実行する変形例を説明するブロック図である。 ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第１の構成例を説明するブロック図である。 図３５に示された観測ノイズ計算部の第１の構成例を説明するブロック図である。 図３６に示された合計計算部の構成を説明するブロック図である。 図３５に示された観測ノイズ計算部の第２の構成例を説明するブロック図である。 ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第２の構成例を説明するブロック図である。 ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第３の構成例を説明するブロック図である。 ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第４の構成例を説明するブロック図である。 ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第５の構成例を説明するブロック図である。

以下に、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

実施の形態１．
まず、図１及び図２を用いて、本実施の形態に係るノイズ解析装置の構成例を説明する。図１には、ノイズ解析装置のハードウェア構成例が示され、図２には、実施の形態１に係るノイズ解析装置の構成例を説明するブロック図が示される。

図１を参照して、本実施の形態に係るノイズ解析装置の機能は、例えば、情報処理装置５１による予め定められたノイズ解析プログラムの実行によって実現される。即ち、当該ノイズ解析プログラムが実行されると、図２に示されたノイズ解析機能部１に含まれる各ブロックの機能が、情報処理装置５１による演算処理によって実現されることにより、本実施の形態に係るノイズ解析装置が構成される、又は、ノイズ解析方法が実行されることとなる。これにより、本実施の形態に係るノイズ解析技術を適用した観測ノイズのシミュレーションを実行することができる。

即ち、以下に示されるブロック図に記載された各ブロックの機能は、基本的には、プログラムの実行によるソフトウェア処理によって実現される。但し、任意のブロックの少なくとも一部の機能について、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、或いは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデジタル回路、又は、アナログ回路によって構成することも可能である。

図３３には、情報処理装置５１のハードウェア構成例が示される。
例えば、図３３に示される様に、情報処理装置５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２０と、メモリ２３０と、入出力（Ｉ／Ｏ）回路２４０とを含む様にコンピュータベースで構成される。ＣＰＵ２２０、メモリ２３０及びＩ／Ｏ回路２４０は、バス２５０を経由して、相互にデータの授受が可能である。

メモリ２３０の一部領域には、ノイズ解析プログラムを含むプログラムが予め格納されており、ＣＰＵ２２０が当該プログラムを実行することで、後述するノイズ解析を実行することができる。Ｉ／Ｏ回路２４０は、図示しない通信装置を介して、他の装置、例えば、図１中に示される情報表示装置５２、情報処理装置５３、及び、クラウド５４との間で、信号及びデータを入出力する。

情報処理装置５１での当該シミュレーションの結果として得られる観測ノイズ計算結果は、情報表示装置５２に表示することができる。尚、図１では情報処理装置５１及び情報表示装置５２が別体であるが、両者は一体に構成されてもよい。

尚、観測ノイズ計算結果は、情報表示装置５２に表示する他に、情報処理装置５１に保存されてもよい。又、観測ノイズ計算結果の保存先は、シミュレーションを実行した情報処理装置５１に限らず、情報処理装置５１に有線又は無線のネットワークを経由して接続された他の情報処理装置５３であってもよく、或いは、クラウド５４であってもよい。

次に、図２を参照して、ノイズ解析機能部１は、スイッチング制御信号取得部３と、ノイズ伝達関数取得部４と、ターンオン過渡波形取得部２１と、ターンオフ過渡波形取得部２２とを備える。

ターンオン過渡波形取得部２１は、スイッチング制御される半導体素子（ノイズ源）の時間軸上のターンオン過渡波形（電圧波形）を取得する。同様に、ターンオフ過渡波形取得部２２は、当該半導体素子の時間軸上のターンオフ過渡波形（電圧波形）を取得する。

ここで、図３にノイズ解析対象の回路図の一例を示す。図３では、図示を簡略化するために、ケーブル、電源、及び、周辺回路の記載が省略されている。

図３を参照して、解析対象回路２００は、入力正極端子２０１及び入力負極端子２０２の間に直列接続された、上アーム半導体素子１０１及び下アーム半導体素子１０２を有する。入力正極端子２０１及び入力負極端子２０２の間には、平滑用のキャパシタ２０４が接続される。

上アーム半導体素子１０１の高電位側端子は、入力正極端子２０１と接続され、下アーム半導体素子１０２の低電位側端子は、入力負極端子２０２と接続される。上アーム半導体素子１０１の低電位側端子と、下アーム半導体素子１０２の高電位側端子は、中間端子２０５と接続される。負荷２０３は、入力正極端子２０１及び中間端子２０５の間に接続される。図３の構成例では、上アーム半導体素子１０１は主にダイオードとして動作する一方で、下アーム半導体素子１０２が主にトランジスタとして動作する。

或いは、図３の構成において、負荷２０３を入力負極端子２０２及び中間端子２０５の間に接続することも可能である。この場合には、解析対象回路２００において、上アーム半導体素子１０１が主にトランジスタとして動作する一方で、下アーム半導体素子１０２は主にダイオードとして動作する。

尚、解析対象回路２００は、直列接続された上アーム半導体素子及び下アーム半導体素子のセット（アーム）を、入力正極端子２０１及び入力負極端子２０２の間に複数アーム分並列接続する様に構成することも可能である。又、各アームにおいて、直列接続される半導体素子の数は、２個に限らず任意の数とすることも可能である。

解析対象回路２００において、上アーム半導体素子１０１及び下アーム半導体素子１０２の各々（以下、包括的に、単に「半導体素子」とも表記する）は、入力正極端子２０１及び入力負極端子２０２の間の直流電力と、負荷２０３に対して入出力される電力（直流電力又は交流電力）の間で所望の電力変換が実行される様に、スイッチング制御される。スイッチング制御により、半導体素子では、オフ状態からオン状態に遷移するターンオン、及び、オン状態からオフ状態に遷移するターンオフが繰り返し実行される。

図４～図６には、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形の例が示される。図４及び図５には、過渡波形として、電圧波形が示される。

図４には、ｔ１で半導体素子（トランジスタとして動作）がターンオンされたときの、半導体素子（トランジスタとして動作）の端子間電圧Ｖｔｒ（以下、トランジスタ電圧Ｖｔｒとも称する）及び半導体素子（ダイオードとして動作）の端子間電圧Ｖｄｉ（以下、ダイオード電圧Ｖｄｉとも称する）の波形が示される。半導体素子（トランジスタとして動作）のオフ期間は、ダイオードの導通によりＶｄｉがゼロの近傍である一方で、Ｖｔｒ＞０となってトランジスタが導通を阻止している。トランジスタのターンオンに応じて、Ｖｔｒが０に低下する一方で、ダイオードがオフすることによりＶｄｉが上昇するが、この際に、Ｖｔｒ及びＶｄｉに生じる急峻な電圧変化がノイズ源となり得る。即ち、ｔ１以降の電圧波形が、ターンオン過渡波形に相当する。

尚、ｔ１はターンオン過渡波形における基準時刻であり、ｔ１＝０と定義される。又、図４ではｔ１をＶｔｒ、Ｖｄｉの電圧変化が始まる時刻に対応させて定めているが、半導体素子のゲート電圧の電圧変化が始まる時刻に対応させて、基準となるｔ１を定めてもよい。或いは、後述するスイッチング制御信号の変化が始まる時刻に対応させて、ｔ１を定めることも可能である。

同様に、図５には、ｔ２で半導体素子（トランジスタとして動作）がターンオフされたときの、半導体素子（トランジスタとして動作）の端子間電圧Ｖｔｒ及び半導体素子（ダイオードとして動作）の端子間電圧Ｖｄｉが示される。トランジスタのオン期間には、Ｖｔｒがゼロの近傍である一方で、Ｖｄｉ＞０となってダイオードが導通を阻止している。トランジスタのターンオフに応じて、Ｖｔｒが０から上昇する一方で、ダイオードがオンすることによりＶｄｉが０に低下するが、この際に、Ｖｔｒ及びＶｄｉに生じる急峻な電圧変化がノイズ源となり得る。即ち、ｔ２以降の電圧波形が、ターンオフ過渡波形に相当する。

尚、ｔ２はターンオフ過渡波形における基準時刻であり、ｔ２＝０と定義される。又、図５ではｔ２をＶｔｒ、Ｖｄｉの電圧変化が始まる時刻に対応させて定めているが、半導体素子のゲート電圧の電圧変化が始まる時刻に対応させて、基準となるｔ２を定めてもよい。或いは、後述するスイッチング制御信号の変化が始まる時刻に対応させて、ｔ２を定めることも可能である。

図４及び図５に示される電圧変化が半導体素子のターンオン毎及びターンオフ毎にそれぞれ発生するので、シミュレーション結果又は実測データに基づいて、半導体素子のターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を予め得ることができる。

例えば、実測データは、トリガ機能及びメモリ機能を有するオシロスコープ（図示せず）を用いて取得することができる。具体的には、半導体素子のターンオン又はターンオフをトリガとして、図４又は図５に示された実測波形をメモリすることによって、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を得ることができる。

或いは、図６に示される様に、電流波形（例えば、トランジスタ電流Ｉｔｒ）を過渡波形とすることも可能である。図６には、一例として、図３の解析対象回路２００内の下アーム半導体素子１０２（主に、トランジスタとして動作）の電流実測波形の一例が示される。電流波形についても、シミュレーション結果又は実測データ（オシロスコープ）に基づいて、過渡波形を予め定めることができる。この様に、ターンオン過渡波形取得部２１及びターンオフ過渡波形取得部２２によって取得されるターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形の各々は、必ずしも電圧波形である必要はなく、いずれか一方もしくは両方に電流波形を用いることも可能である。

更に、実測又はシミュレーションから得られた半導体素子のターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形については、当該過渡波形のデータベースを情報処理装置５１，５３及びクラウド５４のいずれかに予め保存することができる。図２に示されたターンオン過渡波形取得部２１及びターンオフ過渡波形取得部２２は、当該データベースにアクセスすることにより、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を取得することができる。

これにより、ターンオン過渡波形取得部２１は、１回のターンオン時における時間軸上の電圧変化又は電流変化を示す情報を取得する。同様に、ターンオフ過渡波形取得部２２は、１回のターンオフ時における時間軸上の電圧変化又は電流変化を示す情報を取得する。

尚、図３に例示した様な、トランジスタ及びダイオードを組み合わせた回路では、図４及び図５に示した様に、トランジスタがターンオンするとダイオードがターンオフし、トランジスタがターンオフするとダイオードがターンオンする。従って、半導体素子のターンオン過渡波形（図４）は、厳密には、Ｖｔｒのターンオン過渡波形とＶｄｉのターンオフ過渡波形とを含むことになる。同様に、半導体素子のターンオフ過渡波形（図５）は、厳密には、Ｖｔｒのターンオフ過渡波形とＶｄｉのターンオン過渡波形とを含むことになる。

又、トランジスタ及びダイオードの一方のみのノイズが支配的である場合には、トランジスタの過渡電圧波形又は過渡電流波形と、ダイオードの過渡電圧波形又は過渡電流波形との一方のみを、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形とすることも可能である。

尚、図３に示された解析対象回路２００中には２個の半導体素子がノイズ源として存在しているが、図２では、説明を簡単にするために、１個のノイズ源（半導体素子）から出力されるノイズ解析のための構成を示している。

再び図２を参照して、スイッチング制御信号取得部３は、当該半導体素子のターンオン時刻及びターンオフ時刻の情報を含むスイッチング制御信号を取得する。スイッチング制御信号は、ノイズ源となる半導体素子のターンオン及びターンオフの発生時系列情報を含む。

例えば、図７に示される、半導体素子のオン期間及びオフ期間を指定するためのゲート信号を、スイッチング制御信号として用いることができる。

図７を参照して、ゲート信号は、半導体素子がオン状態に制御されるべき期間において「１」に設定される一方で、オフ状態に制御されるべき期間において「０」に設定される、時間領域のデータである。この場合には、スイッチング制御信号とされるゲート信号の値が「０」から「１」に変化した時刻がターンオン発生時刻に相当し、「１」から「０」に変化した時刻がターンオフ発生時刻に相当する。

尚、スイッチング制御信号の値は、「０」及び「１」のデジタル値に限定されるものではなく、オン状態の期間とオフ状態の期間とで異なる様に設定されるアナログ値であってもよい。この場合には、当該アナログ値と予め定められた閾値との大小関係が反転する時刻が、ターンオン時刻又はターンオフ時刻に相当することになる。

この様に、１個のノイズ源（半導体素子）に対して、１個のスイッチング制御信号が用意され、各スイッチング制御信号には、対応する半導体素子（ノイズ源）のターンオン発生時刻及びターンオフ発生時刻を示す、時間軸上の情報が含まれる。尚、半導体素子（トランジスタとして動作）のターンオン時刻が半導体素子（ダイオードとして動作）のターンオフ時刻であり、半導体素子（トランジスタとして動作）のターンオフ時刻が半導体素子（ダイオードとして動作）のターンオン時刻であると定義して、半導体素子（トランジスタとして動作）のみのスイッチング制御信号を用意してもよい。

具体的には、スイッチング制御信号には、１個の半導体素子（ノイズ源）について、複数回のターンオン発生時刻、及び、複数回のターンオフ発生時刻を示す時間軸上の情報が含まれる。又、スイッチング制御信号は、これらのターンオン発生時刻及びターンオフ発生時刻そのものを示す情報によって構成されてもよい。

この様に、複数回のターンオン発生時刻及びターンオフ時刻を含むことによって、半導体素子のオン期間長及びオフ期間長の変化を、スイッチング制御信号データに反映することができる。

再び図２を参照して、ノイズ解析機能部１は、フーリエ変換部２３，２４と、観測ノイズ計算部１０とを更に備える。フーリエ変換部２３は、ターンオン過渡波形取得部２１によって取得されたターンオン過渡波形をフーリエ変換した、周波数領域のターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎを出力する。同様に、フーリエ変換部２４は、ターンオフ過渡波形取得部２２によって取得されたターンオフ過渡波形をフーリエ変換した周波数領域のターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを出力する。フーリエ変換部２３及び２４によって時間軸上の過渡波形データがフーリエ変換されたターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆは、スイッチング制御信号取得部３からのスイッチング制御信号、及び、ノイズ伝達関数取得部４からのノイズ伝達関数と共に、観測ノイズ計算部１０へ入力される。

ここで、図８及び図９を用いて、過渡波形のフーリエ変換処理の一例を説明する。
図８には、図４に示された半導体素子のターンオン過渡波形（トランジスタ電圧Ｖｔｒ）の折れ線近似例が示される。実測波形を用いる場合には、熱雑音又は外乱ノイズ等の影響を受けるため、図８中に実線で示された実測波形を、破線で示される様に折れ線近似して、当該折れ線近似された波形を、フーリエ変換の対象とすることが好ましい。

折れ線近似された波形は、ノイズ解析機能部１の内部で折れ線近似を自動的に実行することによって生成されてもよく、ターンオン過渡波形取得部２１及びターンオフ過渡波形取得部２２が取得するターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形について、折れ線近似されたものを予め準備してもよい。尚、折れ線近似に限らず、任意の回帰曲線で近似してもよい。

図９には、図８に示される、折れ線近似された波形をフーリエ変換した結果が示される。フーリエ変換は、通常は、複素数のスペクトルが得られるように計算される。図９は、各周波数でのスペクトルの絶対値をプロットしたものである。フーリエ変換は例えば次の式（１）で得られる。

式（１）において、Ｎ（ｆ）は周波数ｆにおけるノイズ源スペクトルである。ｎ（ｔ）は、上述のｔ１及びｔ２をｔ＝０と定義した時間軸上のターンオン過渡波形又はターンオフ過渡波形を示す、電圧値又は電流値である。ｗ（ｔ）は窓関数であり、Ｔは窓関数の時間幅である。

或いは、フーリエ変換部２３，２４では、式（１）と同等のフーリエ変換の計算結果が得られる、変形式又は近似式を用いることも可能である。尚、窓関数の時間幅Ｔの設定は任意であり、過渡波形のデータの時間長に対して、窓関数の時間幅Ｔの方が長い場合は、過渡波形のデータを外挿で補間してもよい。又、ｆ＝０、すなわち直流のノイズ源スペクトルを計算する必要はないが、ｆ＝０の場合には、式（１）で得られた値を２で割る必要がある。

フーリエ変換部２３，２４は、ターンオン及びターンオフのそれぞれの１回分の過渡波形（図４～図６）をフーリエ変換の対象としている。即ち、フーリエ変換部２３，２４でフーリエ変換の対象となる過渡波形（ターンオン及びターンオフ）の個数は、スイッチング制御信号から取得される複数回のターンオン発生時刻及び複数回のターンオフ発生時刻の個数よりも少ないことが理解される。

再び図２を参照して、図２の例では、フーリエ変換部２３，２４によって、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を並列してフーリエ変換しているが、共通のフーリエ変換部によって、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を順次フーリエ変換することも可能である。

観測ノイズ計算部１０は、フーリエ変換部２３，２４からのターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆと、スイッチング制御信号取得部３からのスイッチング制御信号データと、ノイズ伝達関数取得部４からのノイズ伝達関数とを用いて、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを算出する。

図１０には、図２に示された観測ノイズ計算部１０の構成例を説明するブロック図が示される。

図１０を参照して、観測ノイズ計算部１０は、乗算部１２，１３と、合計計算部１０Ｘとを含む。ノイズ伝達関数取得部４は、ターンオン時のノイズ伝達関数Ｇｏｎと、ターンオフ時のノイズ伝達関数Ｇｏｆｆとを取得する。即ち、図１０の例では、ターンオン時及びターンオフ時で、ノイズ伝達関数が個別に設定される。

乗算部１２は、ターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎと、ターンオン時のノイズ伝達関数Ｇｏｎとを乗算する。乗算部１３は、ターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆと、ターンオフ時のノイズ伝達関数Ｇｏｆｆとを乗算する。

ここで、ノイズ伝達関数とは、ノイズ源からノイズ観測点に至るまでの周波数領域の伝達関数を含むデータであり、例えば、電磁界解析又は回路解析によって予め求めることができる。当該ノイズ伝達関数は、例えば、ノイズ源に１［Ｖ］の電圧又は１［Ａ］の電流を与えたときの、ノイズ観測点の電圧又は電流によって示される。ノイズ源及びノイズ観測点の位相差を考慮するためには、ノイズ観測点の電圧又は電流が複素数で示される必要がある。

又、後述する様に、ノイズ源及びノイズ観測点が複数ある場合には、ノイズ伝達関数のデータは、ノイズ源とノイズ観測点の組み合わせそれぞれについてのノイズ伝達関数を含む。ノイズ観測点で観測する対象は、電圧、電流に限らず、電界、磁界であってもよいが、本明細書では、電界、磁界の場合を省略して、電圧、電流をノイズとして説明する。

ノイズ伝達関数のデータは、ノイズ源及びノイズ観測点のポートを有するＳパラメータのデータであってもよく、Ｓパラメータの変換計算を行うことで、ノイズ源に１［Ｖ］の電圧又は１［Ａ］の電流を与えたときのノイズ観測点の電圧又は電流を導出したものを、ノイズ伝達関数取得部４によって得られるノイズ伝達関数として用いてもよい。

尚、複数のノイズ源及び複数のノイズ観測点のポートを有するＳパラメータを用いる場合には、１つのＳパラメータのデータから、ノイズ源及びノイズ観測点の組み合わせのそれぞれに対してノイズ伝達関数を導出してもよい。Ｓパラメータの変換を行う際には、ノイズ源に直列又は並列に任意のインピーダンスを与えてもよく、例えば、１［Ｖ］の電圧に直列にターンオン時の半導体素子の抵抗を与えてもよく、１［Ａ］の電流に並列にターンオフ時の半導体素子の静電容量を与えてもよい。

或いは、Ｓパラメータの代わりに、Ｓパラメータとの相互変換が可能なＹパラメータ、Ｚパラメータ、又は、Ｆパラメータを用いて、ノイズ伝達関数を設定することも可能である。

図１０に示される様に、ターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆが、ターンオン時のノイズ伝達関数Ｇｏｎ及びターンオフ時のノイズ伝達関数Ｇｏｆｆとそれぞれ乗算されることでターンオン観測ノイズとターンオフ観測ノイズが計算される。更に、これらのターンオン観測ノイズとターンオフ観測ノイズをスイッチング制御信号のデータに基づき合計加算することで、観測ノイズが計算される。

図１１には、図１０に示された合計計算部１０Ｘの構成例を説明するブロック図が示される。

図１１を参照して、合計計算部１０Ｘは、時間範囲設定部１４と、位相変換部１４ａ，１４ｂと、乗算部１５，１６と、加算部１７，１８とを有する。

時間範囲設定部１４は、スイッチング制御信号取得部３からのスイッチング制御信号から、指定されたノイズ解析対象期間（開始時間Ｔｓｔｒ～終了時間Ｔｅｎｄ）に含まれる、第１回～第Ｎ回（Ｎ：自然数）のターンオン発生時刻及びターンオフ発生時刻を抽出する。これにより、スイッチング制御信号から、第ｉ回（ｉ：１～Ｎ）のターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）と、第ｉ回（ｉ：１～Ｎ）のターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）が得られる。尚、ノイズ解析対象期間は任意に設定することが可能であり、スイッチング制御信号取得部３によって取得されたスイッチング制御信号に対応する時間領域の一部又は全部とすることができる。

以下では、説明を簡単にするために、同数（Ｎ個ずつ）のターンオン時刻及びターンオフ時刻が抽出される例を説明するが、実際には、ノイズ解析対象期間の最端のパルスからターンオン時刻及びターンオフ時刻の一方のみが抽出されることで、ターンオン時刻及びターンオフ時刻の数に差異が生じるケースも有り得る。

位相変換部１４ａは、第ｉ回目のターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）＝ｔとして、ターンオン時刻の違いによって生じる位相の違いをノイズ源スペクトルに与えるために、ｅｘｐ（－ｊ・２πｆｔ）を算出する。同様に、位相変換部１４ｂは、第ｉ回目のターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）＝ｔとして、ターンオフの時間差を位相差で表現するために、ｅｘｐ（－ｊ・２πｆｔ）を算出する。ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及びターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）のそれぞれに対応して算出されたｅｘｐ（－ｊ・２πｆｔ）は、「複数の位相差情報」の一実施例に対応する。これらの位相差情報をノイズ源スペクトルに乗算することで、複数回ずつのターンオン時刻及びターンオフ時刻それぞれにおける位相変化をノイズ源スペクトルに含めることができる。

乗算部１５は、乗算部１２の出力値（ターンオン観測ノイズ）と、位相変換部１４ａからの複数回のターンオン時刻の位相差情報のそれぞれとの乗算結果を出力する。これにより、第ｉ回（ｉ：１～Ｎ）のターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）のそれぞれに対応するターンオン観測ノイズＮＳｏｎ（ｉ）が算出される。

同様に、乗算部１６は、乗算部１３の出力値（ターンオフ観測ノイズ）と、位相変換部１４ｂからの複数回のターンオフ時刻の位相差情報のそれぞれとの乗算結果を出力する。これにより、第ｉ回（ｉ：１～Ｎ）のターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）に対応するターンオフ観測ノイズＮＳｏｆｆ（ｉ）が算出される。

ターンオン観測ノイズＮＳｏｎ（ｉ）及びターンオフ観測ノイズＮＳｏｆｆ（ｉ）は、ノイズ源スペクトル（ターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ又はターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆ）がターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及びターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）のそれぞれに対応する位相差情報によってそれぞれ位相変換された複数のノイズ源スペクトルと、ノイズ伝達関数（Ｇｏｎ又はＧｏｆｆ）との乗算値である「複数の乗算値」の一実施例に対応する。尚、図１０，図１１において、乗算部１２，１３と、乗算部１５，１６との位置（乗算の前後）を入れ替えても、同様の「複数の乗算値」を算出することが可能であり、乗算部１２，１３，１５，１６によって「第１乗算部」の機能が実現される。

加算部１７は、乗算部１５からのターンオン観測ノイズＮＳｏｎ（ｉ）と、乗算部１６からのターンオフ観測ノイズＮＳｏｆｆ（ｉ）とを加算して、第ｉ回のパルス（即ち、１回のターンオン及びターンオフ）の観測ノイズＮＳ（ｉ）を算出する。これにより、ｉ＝１～Ｎ、即ち、第１回～第Ｎ回のパルスのそれぞれ観測ノイズＮＳ（１）～ＮＳ（Ｎ）が算出される。

加算部１８は、加算部１７によって算出された観測ノイズＮＳ（１）～ＮＳ（Ｎ）を加算することによって、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを出力する。観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳは、図９に例示したノイズ源スペクトルと同様の、各周波数でのノイズ強度（例えば、雑音電圧［ｄＢＶ］）のデータの集合として示される。

尚、この際に、複数回のパルス間での重み付けを変えて加算することも可能である。例えば、重み付け係数ｋｗ（ｉ）を導入して、加算部１７からの観測ノイズＮＳ（ｉ）及び重み付け係数ｋｗ（ｉ）の乗算値を加算部１８で合計することも可能である。一例として、重み付け係数ｋｗ（ｉ）は、ノイズ解析対象期間の中央部で値が大きく、端部で値が小さくなる様に設定することができる。

図１１において、スイッチング制御信号取得部３は「第１取得部」の一実施例に対応し、ノイズ伝達関数取得部４は「第２取得部」の一実施例に対応する。又、加算部１７，１８によって「第１加算部」の機能が実現される。又、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及びターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）は、半導体素子の複数回のスイッチングが起こる「複数の発生時刻」に対応する。

図１１に示された観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳは、時間範囲設定部１４によって設定された１個のノイズ解析対象期間に対応して算出される。従って、時間範囲設定部１４が複数のノイズ解析対象期間を設定すると、当該複数のノイズ解析対象期間毎に観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを算出することが可能である。この場合には、算出された複数の観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳの統計計算（平均値、最大値、最小値等の算出）を実行する機能を更に具備して、統計計算で得られた結果を、最終的な観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして、ノイズ解析機能部１（図２）から出力することも可能である。

尚、図１１の構成例において、加算部１７及び１８のそれぞれによる加算の順序を入れ替えても、同じ観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳが得られることについて確認的に記載する。即ち、加算部１８によるＮ回分の加算演算結果に対して、加算部１７によるターンオンノイズ及びターンオフノイズの加算演算を実行する構成とすることも可能である。

図１２には、複数個のノイズ源（半導体素子）からの観測ノイズを計算するための観測ノイズ計算部１１の構成例が示される。例えば、図３に例示した解析対象回路２００において、半導体素子１０１及び１０２のそれぞれを別個のノイズ源として観測ノイズを計算する際に、図１２に示された観測ノイズ計算部を適用することができる。

図１２に示される様に、観測ノイズ計算部１１は、各ノイズ源に対応して設けられた合計計算部１０Ｘ（図１１と同様の構成）と、加算部１９とを有する。各合計計算部１０Ｘからは、加算部１８の出力として、ノイズ源毎に観測ノイズ計算結果が算出される。

加算部１９は、ノイズ源毎に設けられた合計計算部１０Ｘからの観測ノイズ計算結果を加算して、複数のノイズ源からの観測ノイズの合計値を、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして出力する。これにより、任意の個数のノイズ源に対応して、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを求めることが可能である。即ち、加算部１９は「第２加算部」の一実施例に対応する。

以上説明した様に、実施の形態１に係るノイズ解析技術によれば、フーリエ変換の対象となる時間幅を最小限のパルス数（代表的には、１回分）に抑えた上で、オン期間長及びオフ期間長が変化する情報を含む複数のパルスでの半導体素子のターンオン及びターンオフをノイズ源とするノイズ解析を行うことができる。これにより、複数のパルスを直接フーリエ変換の対象としてフーリエ変換の所要時間を増大することなく、半導体素子のオン期間長及びオフ期間長が変化する挙動を反映させて、ノイズ解析を高速かつ正確に実行することが可能となる。

以上では、１個又は複数個のノイズ源に対するノイズ解析に係る基本構成を説明したが、以下では、実施の形態１に係るノイズ解析技術の変形例及び詳細な具体例について適宜説明する。

図１３には、図１０と対比される、観測ノイズ計算部１０（図２）の構成の変形例が示される。

図１３を参照して、ノイズ伝達関数取得部４は、ターンオン時及びターンオフ時に共通に設定されるノイズ伝達関数Ｇｃｍｎを取得してもよい。この場合には、観測ノイズ計算部１０は、合計計算部１０Ｙと、乗算部１２Ｙとを有する様に構成することができる。

合計計算部１０Ｙは、図１１に示された合計計算部１０Ｘの構成から、乗算部１２，１３が削除された構成を有する。更に、乗算部１２Ｙは、図１１の加算部１８の出力値と、ノイズ伝達関数Ｇｃｍｎとを乗算する様に構成される。これにより、図１１において、Ｇｏｎ＝Ｇｏｆｆ＝Ｇｃｍｎとした観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを得ることができる。

尚、図１１の構成において、Ｇｏｎ＝Ｇｏｆｆ＝Ｇｃｍｎを乗算部１２，１３に入力しても上記同様の観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを得ることが可能であるが、図１３の構成とすることで、乗算演算を１回減少することができるので、ノイズ解析時間の短縮を図ることができる。

図１４には、図２に示されたノイズ解析機能部１の変形例が示される。
図２の構成では、ノイズ解析機能部１にフーリエ変換部２３，２４を設けることによってターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形をターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを取得していた。

これに対して、図１４の変形例では、ノイズ解析機能部１に対して、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を予めフーリエ変換して得られたターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆが入力される。

この場合には、ターンオンノイズ源スペクトル取得部２５及びターンオフノイズ源スペクトル取得部２６が、ノイズ解析機能部１に入力されたターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを取得する。図１４では、ターンオンノイズ源スペクトル取得部２５及びターンオフノイズ源スペクトル取得部２６は「第３取得部」の一実施例に対応する。

取得されたターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆは、観測ノイズ計算部１０に対して入力されることで、図１０又は図１３の構成によって観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを算出することができる。

或いは、図２及び図１４を統合して、ノイズ解析機能部１に対して入力されるターンオンノイズ源データ及びターンオフノイズ源のデータが、過渡波形（時間領域）及びスペクトル（周波数領域）のいずれであるかを自動判定する機能を設けることも可能である。この場合には、当該自動判定の結果に従って、図２のフーリエ変換部２３，２４を経由する経路及びバイパスする経路を選択して、ターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを観測ノイズ計算部１０に入力する構成とすることができる。これにより、ノイズ解析における、ターンオンノイズ源データ及びターンオフノイズ源データとして、過渡波形（時間領域）及びスペクトル（周波数領域）の両方を許容することが可能となる。

尚、図４及び図５では、ｔ１及びｔ２をゼロ時刻として基準とした過渡波形を例示したが、過渡波形のデータを入力する時点では、ｔ１及びｔ２とゼロ時刻との間にずれが生じる場合があってもよい。この様な場合には、図１５に示される構成を適用するとこで、過渡波形からターンオンの発生時刻もしくはターンオフの発生時刻を自動的に検出して、時刻ずれの補正処理を自動的に実行することも可能である。

図１５を参照して、ターンオン過渡波形取得部２１によって取得されたターンオン過渡波形（例えば、図４）は、時刻ずれ検出機能部２７ａに入力される。時刻ずれ検出機能部２７ａは、過渡波形データの最初の時刻（図４における原点の時刻）における電圧値（又は、電流値）を初期値として格納する。更に、時刻ずれ検出機能部２７ａは、以降の各時刻において、当該時刻における電圧値（又は、電流値）と初期値との差分を予め定められた閾値と比較して、差分の絶対値が閾値よりも大きくなると、ターンオンの発生を検出する。当該閾値は、例えば、図４のｔ１近傍において、ターンオンが検知されるように定めることができる。

時刻ずれ検出機能部２７ａは、ゼロ時刻（原点相当の時刻）と、ターンオンの検出時刻との時間差を時刻ずれ量τとして検出する。時刻ずれ量τは、基準となるゼロ時刻よりも遅くターンオンが発生したときに正値（τ＞０）とすることを想定しているが、一方で、当該ゼロ時刻よりも早くターンオンが発生したときには負値（τ＜０）とすることで対応できる。

時刻ずれ補正機能部２８ａは、ターンオン過渡波形取得部２１によって取得されたターンオン過渡波形の時間軸データを、時刻ずれ検出機能部２７ａによって検出された時刻ずれ量τに従って補正したターンオン過渡波形をフーリエ変換部２３に入力する。

同様に、ターンオフ過渡波形取得部２２によって取得されたターンオフ過渡波形（例えば、図５）に対しても、時刻ずれ検出機能部２７ａ及び時刻ずれ補正機能部２８ａと同様の、時刻ずれ検出機能部２７ｂ及び時刻ずれ補正機能部２８ｂが設けられる。即ち、時刻ずれ検出機能部２７ｂは、ゼロ時刻（原点相当の時刻）と、ターンオフの検出時刻との時間差を時刻ずれ量τとして検出する。尚、ターンオンに係る時刻ずれ量τ（時刻ずれ検出機能部２７ａ）と、ターンオフに係る時刻ずれ量τ（時刻ずれ検出機能部２７ｂ）とについて、説明を簡略化するための同じ記号で表記しているが、実際には、両者は異なる値となり得るものである。ターンオフに係る時刻ずれ量τについても、基準となるゼロ時刻よりも遅くターンオフが発生したときに正値（τ＞０）とする一方で、当該ゼロ時刻よりも早くターンオフが発生したときに負値（τ＜０）とすることができる。

この様な構成とすることにより、ターンオン時刻及びターンオフ時刻をゼロ時刻とする電圧波形又は電流波形を入力しなくても、ターンオン時刻又はターンオフ時刻との時間ずれ量を自動的に補正して、ターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを得るための過渡波形データを得ることができる。

或いは、図１６に示される様に、時刻ずれ補正機能部２８ａ，２８ｂは、フーリエ変換部２３，２４の後段に配置することも可能である。この場合には、時刻ずれ補正機能部２８ａ，２８ｂは、時刻ずれ検出機能部２７ａ，２７ｂによって検出された時刻ずれ量τに従って、フーリエ変換部２３，２４の出力に対して、ｅｘｐ（－ｊ・２πｆ（－τ））＝ｅｘｐ（ｊ・２πｆτ）を乗算する様に構成される。図１６の構成例を用いても、図１５と同様のターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを得ることが可能である。

例えば図１１では、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及びターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）のそれぞれに対応して算出されたｅｘｐ（－ｊ・２πｆｔ）を周波数領域で乗算することで位相変換を実行したが、図３４に示される構成によって、時間領域において位相変換を実行する変形例も可能である。

図３４は、時間領域で位相変換を実行する変形例を説明するブロック図である。
図３４を参照して、ターンオン過渡波形取得部２１によって取得されたターンオン過渡波形は、位相変換部１４ｃに入力される。位相変換部１４ｃは、時間範囲設定部１４によって抽出されたターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）を受けて、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）にそれぞれ対応する時間差に従って時間軸上でシフトされたターンオン過渡波形を出力する。この様にして、時間領域で位相差が反映されたターンオン過渡波形（波形データ）が、フーリエ変換部２３に入力される。フーリエ変換部２３は、位相変換部１４ｃから出力された、各ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）のターンオン過渡波形（波形データ）をフーリエ変換する。

同様に、ターンオフ過渡波形取得部２２によって取得されたターンオフ過渡波形は、位相変換部１４ｄに入力される。位相変換部１４ｄは、時間範囲設定部１４によって抽出されたターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）を受けて、ターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）にそれぞれ対応する時間差に従って時間軸上でシフトされたターンオフ過渡波形を出力する。フーリエ変換部２４は、位相変換部１４ｄからの、時間領域で位相差が反映された各ターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）のターンオフ過渡波形（波形データ）をフーリエ変換する。

図１１に示された合計計算部１０Ｘは、位相変換部１４ａ，１４ｂ及び乗算部１５，１６に代えて、図３４の構成を適用して、フーリエ変換部２３，２４の出力に、乗算部１２，１３によってノイズ伝達関数Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆを乗算することで、ターンオフ観測ノイズＮＳｏｆｆ（ｉ）及びターンオン観測ノイズＮＳｏｎ（ｉ）を算出する様に変形することができる。

図３４の変形例によって位相差情報による位相変換を時間領域で実行しても、ターンオン及びターンオフを含むパルス全体をフーリエ変換の対象としなくてよいので、フーリエ変換の対象となる時間ステップ数の削減には一定の効果を享受することができる。但し、位相変換後にフーリエ変換することで、ターンオン及びターンオフの発生回数分のフーリエ変換が必要になるので、周波数領域での乗算によって位相変換を実行する方が、フーリエ変換の演算負荷の削減効果は高くなる。

次に、ノイズ伝達関数がＳパラメータである場合を例示して、図１７～図２１を用いてノイズ伝達関数の結線例を説明する。上述の様に、ノイズ伝達関数は、ノイズ源からノイズ観測点に至るまでの伝搬経路における周波数領域でのノイズの伝達関数を意味する。

図１７には、ノイズ源及びノイズ観測点が２個ずつのときの結線図が第１の例として示される。

図１７に示される様に、ノイズ伝達関数８１は、４つのポートＰｒｔ１～Ｐｒｔ４を有し、ポートＰｒｔ１～Ｐｒｔ４は、第１ノイズ源７１、第２ノイズ源７２、第１ノイズ観測点７３、第２ノイズ観測点７４にそれぞれ接続される。第１ノイズ源７１及び第２ノイズ源７２は、例えば、図３に例示された解析対象回路２００内の上アーム半導体素子１０１及び下アーム半導体素子１０２にそれぞれ対応する。尚、ポートの数は、４つに制限されるものではなく、任意の数とすることができる。

図１８には、ノイズ源及びノイズ観測点がそれぞれ単一であるときの結線図が第２の例として示される。

図１８では、ノイズ伝達関数８１は、２つのポートＰｒｔ１，Ｐｒｔ２を有し、ポートＰｒｔ１は、第１ノイズ源７１と接続されるとともに、ポートＰｒｔ２は、第１ノイズ観測点７３と接続される。

ノイズ解析の対象とするべき、ノイズ源及びノイズ観測点の間の伝達関数を予め導出して、ノイズ伝達関数取得部４によって当該伝達関数のデータを読み出すことにより、ノイズ解析に用いるノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）を取得することができる。

図１９には、中継点を介して伝達関数が２つに分割されるときの結線図が第３の例として示される。

図１９に示される様に、第１ノイズ源７１及び第１ノイズ観測点７３の間の伝達関数は、第１ノイズ源７１及び中継点８２の間の第１ノイズ伝達関数８１ａと、第１ノイズ観測点７３及び中継点８２の間の第２ノイズ伝達関数８１ｂとに分割される。即ち、図１９では、第１ノイズ源７１及び第１ノイズ観測点７３の間が中継点８２を介して２個の伝搬経路に分割されており、第１ノイズ伝達関数８１ａ及び第２ノイズ伝達関数８１ｂは、当該２個の伝搬経路の伝達関数にそれぞれ相当する。

第１ノイズ伝達関数８１ａ及び第２ノイズ伝達関数８１ｂの各々は、２つのポートＰｒｔ１，Ｐｒｔ２を有する。第１ノイズ伝達関数８１ａのポートＰｒｔ１及びＰｒｔ２は、第１ノイズ源７１及び中継点８２とそれぞれ接続される。第２ノイズ伝達関数８１ｂのポートＰｒｔ１及びＰｒｔ２は、中継点８２及び第１ノイズ観測点７３とそれぞれ接続される。

図２０には、複数の中継点を介して伝達関数が２つに分割されるときの結線図が第４の例として示される。

図２０に示される様に、第１ノイズ源７１及び第１ノイズ観測点７３の間の伝達関数は、第１ノイズ源７１及び中継点８３，８４の間の第１ノイズ伝達関数８１ａと、第１ノイズ観測点７３及び中継点８２，８３の間の第２ノイズ伝達関数８１ｂとに分割される。図２０においても、第１ノイズ源７１及び第１ノイズ観測点７３の間は、中継点８３，８４を介して２個の伝搬経路に分割されており、第１ノイズ伝達関数８１ａ及び第２ノイズ伝達関数８１ｂは、当該２個の伝搬経路の伝達関数にそれぞれ相当する。

第１ノイズ伝達関数８１ａ及び第２ノイズ伝達関数８１ｂの各々は、３つのポートＰｒｔ１～Ｐｒｔ３を有する。第１ノイズ伝達関数８１ａにおいて、ポートＰｒｔ１は第１ノイズ源７１と接続され、ポートＰｒｔ２は中継点８３と接続され、ポートＰｒｔ３は中継点８４と接続される。又、第２ノイズ伝達関数８１ｂにおいて、ポートＰｒｔ１は中継点８３と接続され、ポートＰｒｔ２は第１ノイズ観測点７３と接続され、ポートＰｒｔ３は中継点８４と接続される。

図１９及び図２０に例示した様に、解析すべきノイズ源及びノイズ観測点の間のノイズ伝達関数を複数に分割した場合には、図２１の構成を適用することで、ノイズ解析機能部１で用いるノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）を取得することができる。

図２１を参照して、伝達関数統合部４Ｘは、図１９及び図２０での第１ノイズ伝達関数８１ａ及び第２ノイズ伝達関数８２ａのデータを入力されて、両者を統合した伝達関数データによりノイズ伝達関数Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆを出力する。伝達関数統合部４Ｘが、ノイズ伝達関数取得部４の後段に配置されることで、分割された伝達関数を統合することによってノイズ解析機能部１で用いるノイズ伝達関数を取得することができる。

図２１には、ターンオンノイズ源及びターンオフノイズ源に対するノイズ伝達関数が個別である図１０の構成において、伝達関数統合部４Ｘが適用される例が示されている。同様に、ターンオンノイズ源及びターンオフノイズ源に対するノイズ伝達関数が共通である図１３の構成においても、伝達関数統合部４Ｘを適用して、ノイズ伝達関数Ｇｃｍｎを取得することが可能である。

ノイズ伝達関数を複数に分けることで、ノイズ伝達関数を区間ごとに個別に導出することが可能となる。これにより、一部の区間の設計が変更されても、変更された区間分のノイズ伝達関数のみを導出しなおせばよく、ノイズ伝達関数の全体を導出しなおす必要がなくなる。この結果、ノイズ伝達関数のデータを準備する負荷を削減できる。

尚、ノイズ伝達関数の分割数は２に限定されるものではなく、３つ以上の任意の複数に分割されてもよい。この場合にも、図２０と同様に、解析すべきノイズ源及びノイズ観測点の間での分割された複数の伝搬経路のそれぞれの伝達関数を適宜統合することで、ノイズ解析機能部１で用いるノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）を取得することができる。

尚、ノイズ伝達関数の各ポートと、ノイズ源、ノイズ観測点、又は、中継点との接続対応関係は、ノイズ解析プログラムが備える結線設定用のインターフェースにおいて、結線図或いは対応表で定義することが可能である。ノイズ伝達関数取得部４は、解析すべきノイズ源及びノイズ観測点の間の伝搬経路を上記インターフェースに入力し、更に、必要に応じて伝達関数統合部４Ｘを配置することで、ノイズ解析に用いるノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）を取得することができる。

次に、ノイズ解析対象回路の他の例と、実施の形態１に係るノイズ解析装置で得られた観測ノイズ計算結果の例を更に説明する。

図２２は、図３とは異なる、ノイズ解析対象の他の一例を説明する回路図である。
図２２の例では、解析対象回路２００は、図３と同様のアームを構成する上アーム半導体素子１０１及び下アーム半導体素子１０２を有する。上アーム半導体素子１０１及び下アーム半導体素子１０２は、出力正極端子３０１及び出力負極端子３０２の間に直列接続される。

上アーム半導体素子１０１及び下アーム半導体素子１０２の接続点に対応する中間端子２０５は、リアクトル３０４を介して、入力正極端子２０１と接続される。一方で、図３と同様に、入力負極端子２０２は、下アーム半導体素子１０２の低電位側端子と接続され、キャパシタ２０４は、入力正極端子２０１及び入力負極端子２０２の間に接続される。出力負極端子３０２は、入力負極端子２０２と共通に、下アーム半導体素子１０２の低電位側端子と接続される。

負荷３０３は、出力正極端子３０１及び出力負極端子３０２の間に接続される。図２２の構成では、下アーム半導体素子１０２は主にトランジスタとして動作し、上アーム半導体素子１０１は主にダイオードとして動作する。図３でも説明した様に、解析対象回路２００は、直列接続された上アーム半導体素子及び下アーム半導体素子のセットを複数アーム分備えていてもよく、直列接続される半導体素子の数は２個に限らず任意の数とすることができる。或いは、解析対象回路２００は、ＤＣＤＣコンバータであってもよく、ＡＣＤＣコンバータであってもよい。

図２３には、ノイズ解析対象の更に他の一例が示される。
図２３の例では、解析対象回路２００は、入力正極端子２０１及び入力負極端子２０２の間に並列接続された、第１アーム４０１、第２アーム４０２、及び、第３アーム４０３を有する。第１アーム４０１、第２アーム４０２、及び、第３アーム４０３の各々は、入力正極端子２０１及び入力負極端子２０２の間に直列接続された、上アーム半導体素子及び下アーム半導体素子で構成される。第１アーム４０１、第２アーム４０２、及び、第３アーム４０３のそれぞれにおいて、上アーム半導体素子及び下アーム半導体素子の接続点に相当する中間端子４１１～４１３は、交流負荷４０５に接続される。即ち、図２３の解析対象回路２００は、三相インバータとして動作する。

この様に、解析対象回路２００は、ＤＣＡＣ変換を行うインバータであってもよく、インバータの相数は３相に限らず任意の相数とすることができる。又、各アームで直列接続される半導体素子の数は２個に限らず任意の個数とすることが可能である。

図２４には、図２３に示された解析対象回路（三相インバータ）のスイッチング制御に対する観測ノイズ計算結果の例が示される。ここでは、三相インバータの各相アームを構成する半導体素子（ノイズ源）は、交流波形を変調信号とするＰＷＭ制御によってスイッチング制御されるものとして、ノイズ解析を行った。又、ＰＷＭ制御における各半導体素子のスイッチング周波数は１０［ｋＨｚ］とした。インバータのＰＷＭ制御では、各半導体素子のスイッチング制御信号は、図７に例示されたスイッチング制御信号と同様に、オン期間長及びオフ期間長が変化することが知られている。

図２４には、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして得られた、各周波数でのノイズ強度を示す雑音端子電圧［ｄＢＶ］がプロットされており、図２５には、図２４中の０．１「ＭＨｚ］～０．５［ＭＨｚ］領域の拡大図が示される。

スイッチング周波数が１０［ｋＨｚ］に固定されるスイッチング制御では、オン期間長が一定である場合には、１０［ｋＨｚ］の整数倍でノイズスペクトルの山が生じるため、スペクトルには１０［ｋＨｚ］間隔で凹凸が生じることになる。

しかしながら、ＰＷＭ制御が適用される三相インバータ（図２３）を対象とする、実施の形態１に係るノイズ解析によれば、図２５に示される様に、上述の様な１０［ｋＨｚ］間隔の凹凸は発生していない。

即ち、上述した実施の形態１によれば、図７に示されたゲート信号に含まれる複数のパルスを直接フーリエ変換の対象とすることなく、オン期間長及びオフ期間長の変化を伴うスイッチング制御に対するノイズ解析を実現できることが理解される。

実施の形態２．
実施の形態１では、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を区別してノイズ解析機能部１に入力したが、実施の形態２では、ノイズ解析機能部１の内部で、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を分離可能とする構成について説明する。

図２６は、実施の形態２に係るノイズ解析装置の構成例を説明するブロック図である。
図２６を参照して、実施の形態２に係るノイズ解析装置のノイズ解析機能部１は、図２に示された実施の形態１での構成と比較して、ターンオン過渡波形取得部２１及びターンオフ過渡波形取得部２２に代えて、過渡波形取得部２０を備える点と、ターンオンターンオフ分離部２９を更に備える点で異なる。

過渡波形取得部２０は、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形の両方が含まれた過渡波形を取得する。即ち、実施の形態２では、ノイズ解析機能部１（ノイズ解析装置）に対して入力する過渡波形から、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を抽出する処理が不要となる。

図２７には、図２６に示されたターンオンターンオフ分離部２９の構成例が示される。
図２７を参照して、ターンオンターンオフ分離部２９は、ターンオン時刻検出部３１と、ターンオフ時刻検出部３２と、ターンオン過渡波形出力部３３と、ターンオフ過渡波形出力部３４とを有する。

ターンオン時刻検出部３１は、過渡波形取得部２０によって得られた過渡波形に含まれる、時間経過に応じて変化する電圧値（例えば、図４及び図５中のＶｔｒ）が、予め定められた閾値と交差する様に低下した時刻に対応して半導体素子のターンオン時刻を検出する。ターンオン過渡波形出力部３３は、過渡波形取得部２０によって得られた過渡波形から、ターンオン時刻検出部３１によって検出されたターンオン時刻を含む一定期間の過渡波形を抽出して、ターンオン過渡波形を出力する。

ターンオフ時刻検出部３２は、過渡波形取得部２０によって得られた過渡波形に含まれる、時間経過に応じて変化する電圧値（例えば、図４及び図５中のＶｔｒ）が、予め定められた閾値と交差する様に上昇した時刻に対応して半導体素子のターンオフ時刻を検出する。ターンオフ過渡波形出力部３４は、過渡波形取得部２０によって得られた過渡波形から、ターンオフ時刻検出部３２によって検出されたターンオフ時刻を含む一定期間の過渡波形を抽出して、ターンオフ過渡波形を出力する。

ターンオン過渡波形出力部３３及びターンオフ過渡波形出力部３４からは、図２に、ターンオン過渡波形取得部２１及びターンオフ過渡波形取得部２２によって取得されたのと同様のターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形がそれぞれ出力される。出力されたターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形は、図２６のフーリエ変換部２３及び２４にそれぞれ入力される。或いは、ターンオン過渡波形出力部３３及びターンオフ過渡波形出力部３４から出力されたターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形は、図３４の位相変換部１４ｃ，１４ｄへ入力することもできる。

尚、過渡波形が、時間経過に応じて変化する電流値（例えば、図６中のＩｔｒ）を含む場合には、ターンオン時刻検出部３１は、閾値と交差する電流値の上昇に応じてターンオン時刻を検出する様に構成され、ターンオフ時刻検出部３２は、閾値と交差する電流値の低下に応じてターンオフ時刻を検出する様に構成することができる。

再び図２６を参照して、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を取得するための構成以外は、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

この様に、実施の形態２に係るノイズ解析技術によれば、ノイズ解析機能部１（ノイズ解析装置）に対して入力する過渡波形について、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を分けて準備する工程を不要とすることができる。

実施の形態３．
一般的に、ノイズを実測するノイズ測定器の分解能帯域幅（Resolution Band Width）が、ノイズ源となる半導体素子のスイッチング周波数よりも高くなる程、測定ノイズは大きく現れることが知られている。実施の形態３では、ノイズ観測点で想定される分解能帯域幅を考慮したノイズ解析技術について説明する。

図２８は、実施の形態３に係るノイズ解析装置の構成例を説明するブロック図である。
図２８を図２と比較して、実施の形態３に係るノイズ解析装置のノイズ解析機能部１は、測定器パラメータ取得部５を更に備える点が異なる。

そして、観測ノイズ計算部１０では、測定器パラメータ取得部５によって取得された、ノイズ観測点で想定される分解能帯域幅に係る情報を反映したノイズ解析を行うために、図２９に示された構成を更に備える。代表的には、当該情報は、ノイズ観測点において用いられるノイズ測定器の分解能帯域幅を含む。ノイズ測定器としては、スペクトラムアナライザ、又は、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）レシーバ等を適用することができる。実施の形態３に係る図２８のその他の部分の構成及び動作は、図２（実施の形態１）と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。

図２９は、実施の形態３に係るノイズ解析において観測ノイズ計算部１０に追加される機能を説明するためのブロック図である。

図２９を参照して、実施の形態３に係る観測ノイズ計算部１０は、重み付け演算機能部４０を更に含む。重み付け演算機能部４０は、窓関数計算部４１と、重み付け係数設定部４２と、乗算部４３，４４とを有する。

窓関数計算部４１は、時間範囲設定部１４（図１１）からのノイズ解析対象期間の開始時間Ｔｓｔｒ～終了時間Ｔｅｎｄの情報に基づき、窓関数ｗ（ｔ）を設定する。窓関数ｗ（ｔ）は、ノイズ解析対象期間外ではｗ（ｔ）＝０に設定される。窓関数ｗ（ｔ）は、ノイズ解析対象期間の端部で値が小さく、中心部で値が大きくなるような形状で設定される。

更に、実施の形態３では窓関数ｗ（ｔ）の形状は、測定器パラメータ取得部５によって取得された分解能帯域幅に基づいて、ノイズ測定器等によるノイズ観測における周波数分解能と一致する様に設定される。例えば、予め定められた総合選択度特性に従って、窓関数ｗ（ｔ）をフーリエ変換したときに、直流成分が０［ｄＢ］となり、分解能帯域幅の半分の値の周波数の成分が、－６［ｄＢ］又は－３［ｄＢ］となるように、窓関数ｗ（ｔ）の形状を定めることができる。

重み付け係数設定部４２には、窓関数計算部４１によって設定された窓関数ｗ（ｔ）と、時間範囲設定部１４（図１１）からのノイズ解析対象期間内でのターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及びターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）とが入力される。

重み付け係数設定部４２は、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）のそれぞれにおける窓関数ｗ（ｔ）の値を、各ターンオン時刻における重み付け係数ＷＧｏｎ（ｉ）として出力する。同様に、重み付け係数設定部４２は、ターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）のそれぞれにおける窓関数ｗ（ｔ）の値を、各ターンオフ時刻での重み付け係数ＷＧｏｆｆ（ｉ）として出力する。

乗算部４３は、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）に係るターンオンノイズ源データに対して、対応する重み付け係数ＷＧｏｎ（ｉ）を乗算する。同様に、乗算部４４は、ターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）に係るターンオフノイズ源データに対して、対応する重み付け係数ＷＧｏｆｆ（ｉ）を乗算する。

図２９において、ターンオンノイズ源データは、観測ノイズ計算部１０の内部において、ターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎに対してターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）を区別するための情報（位相変換部１４ａの出力値）を反映した後のデータを包括するものである。同様に、ターンオフノイズ源データは、観測ノイズ計算部１０の内部において、ターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆに対してターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）を区別するための情報（位相変換部１４ｂの出力値）を反映した後のデータを包括するものである。

図２９において、測定器パラメータ取得部５は「第４取得部」の一実施例に対応する。又、乗算部４３，４４によって「第２乗算部」の機能が実現される。

尚、重み付け係数ＷＧｏｎ（ｉ），ＷＧｏｆｆ（ｉ）は、時間領域のノイズ源データに対して乗算されることによって、ターンオン観測ノイズＮＳｏｎ（ｉ）及びターンオフ観測ノイズＮＳｏｆｆ（ｉ）に反映されてもよい。例えば、図３４の構成において、位相変換部１４ｃ，１４ｄに対して、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及びターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）のそれぞれにおける重み付け係数ＷＧｏｎ（ｉ），Ｇｏｆｆ（ｉ）を入力することができる。そして、位相変換部１４ｃ、１４ｄは、時間領域で位相差が付与されたターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形と、重み付け係数ＷＧｏｎ（ｉ）及びＧｏｆｆ（ｉ）のそれぞれの乗算結果を、フーリエ変換部２３及び２４に対して出力することができる。

又、周波数領域で反映される重み付け係数ＷＧｏｎ（ｉ），Ｇｏｆｆ（ｉ）について、乗算部４３，４４（第２乗算部）は、図２９の例に対して、図１１等に示された乗算部１２，１３，１５，１６（第１乗算部）と順序を入れ替えても、乗算部１２，１３，１５，１６によって算出される乗算値に対して、重み付け係数ＷＧｏｎ（ｉ），ＷＧｏｆｆ（ｉ）を同様に反映することができる。即ち、これらの乗算値には、任意の過程にて、ノイズ伝達関数を乗算可能であることが、図１１等での説明から明らかである。

この結果、加算部１７では、ｉ回目パルスの観測ノイズＮＳ（ｉ）について、窓関数ｗ（ｔ）の形状に対応した重み付け係数ＷＧｏｎ（ｉ），ＷＧｏｆｆ（ｉ）が乗算された値を算出することができる。従って、最終的に算出される観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳについても、ノイズ解析対象期間内における各ターンオン時刻及び各ターンオフ時刻の位置を考慮した重み付けを伴って算出することができる。特に、実施の形態３では、重み付け係数の設定にノイズ測定器の分解能帯域幅を反映することで、当該分解能帯域幅を考慮した解析ノイズ計算結果を得ることができる。

尚、図２９の構成例においても、加算部１７及び１８のそれぞれによる加算の順序を入れ替えても、同じ観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳが得られることについて確認的に記載する。即ち、加算部１８によるＮ回分の加算演算結果に対して、加算部１７によるターンオンノイズ及びターンオフノイズの加算演算を実行する構成とすることも可能である。

図３０は、実施の形態３に係るノイズ解析による観測ノイズ計算結果の一例を示すスペクトル図である。図３０には、３０［ＭＨｚ］以下では分解能帯域幅を９［ｋＨｚ］とし、３０［ＭＨｚ］以上では分解能帯域幅を１２０［ｋＨｚ］として得られた観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳがプロットされている。尚、ノイズ源となる半導体素子のスイッチング周波数は、図２４と同様に１０［ｋＨｚ］としている。

図３０に示される様に、分解能帯域幅がスイッチング周波数よりも高くなる３０［ＭＨｚ］以上の周波数領域では、ノイズが大きく現れる計算結果が得られている。この結果より、ノイズ測定器の分解能帯域幅の影響を考慮した、高精度のノイズ解析が可能となることが理解される。

尚、図２９において、ノイズ測定のパラメータ（分解能帯域幅）を反映せずに窓関数ｗ（ｔ）を設定する構成を、実施の形態１又は２と組みわせることも可能である。この場合にも、ノイズ解析対象期間内における各ターンオン時刻及び各ターンオフ時刻の位置を考慮した重み付けを行うことで、ノイズ解析を高精度化することができる。

実施の形態４．
実施の形態１～３では、各ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）でのターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎは共通とされ、かつ、各ターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）でのターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆも共通として、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳの演算が実行されていた。

一方で、半導体素子のスイッチングに伴って発生するノイズ源スペクトルは、スイッチングされる電流（負荷電流）に依存して変化する。例えば、負荷電流が小さくなるとスイッチング時の半導体素子の電流変化が小さくなり、それに伴い半導体素子の電圧変化が始まる時刻や電圧変化の勾配が変化する。従って、実施の形態４では、半導体素子のターンオン時刻及びターンオフ時刻での負荷電流を更に反映したノイズ解析技術について説明する。

図３１は、実施の形態４に係るノイズ解析装置の構成例を説明するブロック図である。
図３１を参照して、実施の形態４に係るノイズ解析装置のノイズ解析機能部１は、図２に示された実施の形態１での構成と比較して、負荷電流波形取得部６を更に備える点で異なる。負荷電流波形取得部６は、ノイズ解析対象期間を含む時間範囲における負荷電流波形（時間軸）を取得する。

更に、実施の形態４では、ターンオン過渡波形取得部２１及びターンオフ過渡波形取得部２２は、負荷電流が異なる複数個ずつのターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形を取得する。図３１では、Ｊ個（Ｊ：２以上の自然数）ずつのターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形が取得されて、それぞれがフーリエ変換部２３，２４に入力される。この結果、負荷電流レベルが異なる、Ｊ個ずつのターンオンノイズ源スペクトル及びターンオフノイズ源スペクトルが、観測ノイズ計算部１０に入力される。

実施の形態４では、観測ノイズ計算部１０内に、図３２に示される、ノイズ源スペクトル補正部６０の機能が追加される。

図３２を参照して、ノイズ源スペクトル補正部６０は、負荷電流値取得部６１，６２と、補間計算機能部６５，６６とを含む。

負荷電流値取得部６１は、負荷電流波形取得部６によって取得された負荷電流波形（時間軸）と、時間範囲設定部１４（図１１）からのターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）とが入力される。負荷電流値取得部６１は、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）のそれぞれにおける負荷電流波形の電流値を、各ターンオン時刻における負荷電流値Ｘ（ｉ）として出力する。負荷電流値Ｘ（ｉ）は、補間計算機能部６５に入力される。

更に、補間計算機能部６５には、異なるＪ個の負荷電流値Ｘ１～ＸＪのそれぞれにおけるターンオンノイズ源スペクトルがフーリエ変換部２３から入力される。

補間計算機能部６５は、負荷電流値Ｘ１～ＸＪと、入力された負荷電流値Ｘ（ｉ）の関係に基づき、負荷電流値Ｘ１～ＸＪのそれぞれにおけるターンオンノイズ源スペクトルから、負荷電流値Ｘ（ｉ）に対応するターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎを出力する。

例えば、負荷電流値Ｘ１～ＸＪのうちの、負荷電流値Ｘ（ｉ）と最も近い２個の負荷電流値に対応するターンオンノイズ源スペクトルを用いた内挿又は外挿による線形補間によって、負荷電流値Ｘ（ｉ）に対応するターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎを求めることができる。

この結果、補間計算機能部６５は、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）の各々に対応して、当該タイミングでの負荷電流値Ｘ（ｉ）に依存したターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎを算出することができる。

同様に、負荷電流値取得部６２には、負荷電流波形取得部６からの負荷電流波形（時間軸）と、時間範囲設定部１４（図１１）からのターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）とが入力される。負荷電流値取得部６２は、ターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）のそれぞれにおける負荷電流波形の電流値を、各ターンオフ時刻における負荷電流値Ｘ（ｉ）として出力する。負荷電流値Ｘ（ｉ）は、補間計算機能部６６に入力される。

更に、補間計算機能部６６には、異なるＪ個の負荷電流値Ｘ１～ＸＪのそれぞれにおけるターンオフノイズ源スペクトルがフーリエ変換部２４から入力される。

補間計算機能部６６は、負荷電流値Ｘ１～ＸＪと、入力された負荷電流値Ｘ（ｉ）の関係に基づき、負荷電流値Ｘ１～ＸＪのそれぞれにおけるターンオフノイズ源スペクトルから、負荷電流値Ｘ（ｉ）に対応するターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを出力する。

例えば、負荷電流値Ｘ１～ＸＪのうちの、負荷電流値Ｘ（ｉ）と最も近い２個の負荷電流値に対応するターンオフノイズ源スペクトルを用いた内挿又は外挿による線形補間によって、負荷電流値Ｘ（ｉ）に対応するターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを求めることができる。

この結果、補間計算機能部６６は、ターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）の各々に対応して、当該タイミングでの負荷電流値Ｘ（ｉ）に依存したターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを算出することができる。尚、補間計算機能部６５，６６による補間計算は、上述の線形補間に限られるものではない。例えば、ｎ次のスプライン補間（ｎ：ｎ＞２の自然数）によって、負荷電流値Ｘ（ｉ）毎のターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを求めることも可能である。

この様に、実施の形態４では、ノイズ源スペクトル補正部６０により、各ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及び各ターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）において、ターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを、各タイミングでの負荷電流に依存して算出することができる。

実施の形態４に係るノイズ解析技術では、ノイズ源スペクトル補正部６０によって求められたターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆを用いて、実施の形態１～３で説明した観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを導出する演算が実行される。この際には、図１１等での１回目～Ｎ回目（ｉ：１～Ｎ）のそれぞれの観測ノイズの計算で用いられるターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆは、負荷電流Ｘ（ｉ）の違いによって異なり得ることになる。

この様に、実施の形態４に係るノイズ解析技術によれば、ノイズ源（半導体素子）からのノイズ強度の負荷電流依存性を考慮することが可能となるので、ノイズ解析を更に高精度化することができる。

尚、実施の形態２～４については、実施の形態１で変形例として説明した図１３、図１４、図２１等と組み合わせることが可能である。

（ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置及びノイズ解析方法）
実施の形態１～４では、半導体スイッチング素子のスイッチングによって生じるノイズの合計スペクトルとして、ノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）の乗算を含んだ観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳが算出されるノイズ解析装置の例を説明した。しかしながら、ＰＷＭ波形等で半導体素子のオン期間長及びオフ期間長が変化する挙動を反映するために、ターンオン及びターンオフをそれぞれ複数個含んだスイッチング複数周期分の過渡波形をフーリエ変換してノイズ解析を行うことで、フーリエ変換の対象となる時間幅が増大する課題を考慮すると、実施の形態１～４において、ノイズ伝達関数の乗算を含まない観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳが、上記合計スペクトルとして算出される構成としても、上記課題については解決できることが理解される。ノイズ伝達関数の乗算を含まない観測ノイズとは、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズに相当する。この場合には、算出された観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳに対して、ノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）を乗算することで、実施の形態１～４と同様の観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを得ることができる。

従って、上述の実施の形態１～４に係るノイズ解析装置については、ノイズ伝達関数の乗算要素を除く態様で、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算する様に動作しても、上述の効果が達成される。以下に説明する図３５，図３９～４２に示されるノイズ解析機能部１Ｙに含まれる各ブロックの機能が、情報処理装置５１による演算処理によって実現されることにより、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置又はノイズ解析方法が実行されることとなる。

図３５は、本実施の形態に係る、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第１の構成例を説明するブロック図である。

図３５を参照して、本実施の形態に係るノイズ解析機能部１Ｙは、第１の構成例では、図２に示されたノイズ解析機能部１から、ノイズ伝達関数取得部４を除いた構成を有している。更に、図３５の観測ノイズ計算部１０は、図３６に示される様に、図１０及び図１１の合計計算部１０Ｘに代えて、合計計算部１０Ｚを有する様に構成される。

図３７には、図３６に示された合計計算部１０Ｚの構成が示される。
図３７に示される様に、合計計算部１０Ｚは、図１１に示された合計計算部１０Ｘと比較すると、ノイズ伝達関数取得部４からのノイズ伝達関数Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆを乗算するための乗算部１２，１３と、加算部１７との配置が省略される点で異なる。

この結果、図３７では、位相差情報が反映されたターンオンノイズ源スペクトルＳＰＮｏｎ及びターンオフノイズ源スペクトルＳＰＮｏｆｆに対して、ノイズ伝達関数Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆが乗算されることなく、ｉ回目のターンオン観測ノイズＮＳｏｎ（ｉ）及びｉ回目のターンオフ観測ノイズＮＳｏｆｆ（ｉ）の各々が、「位相変換された複数のノイズスペクトル」として算出される。

図３７では、加算部１８は、第１回から第Ｎ回のＮＳｏｎ（１）～ＮＳｏｎ（Ｎ）の加算値ΣＮＳｏｎ（ｉ）と、第１回から第Ｎ回のＮＳｏｆｆ（１）～ＮＳｏｆｆ（Ｎ）の加算値ΣＮＳｏｆｆ（ｉ）とを個別に算出する。これにより、この結果、図３７の合計計算部１０Ｚでは、ターンオンノイズ源スペクトルに係るΣＮＳｏｎ（ｉ）と、ターンオフノイズ源スペクトルに係るΣＮＳｏｆｆ（ｉ）とが、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして算出される。この場合、ΣＮＳｏｎ（ｉ）及びΣＮＳｏｆｆ（ｉ）が位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した合計スペクトルに相当する。これに対して、実施の形態１～４では、ノイズ伝達関数が乗算され、かつ、位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した合計スペクトルが、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして算出されていることが理解される。図３７中において矢印に斜線を付している様に、ターンオンに係るＮＳｏｎ（１）～ＮＳｏｎ（Ｎ）と、ターンオフに係るＮＳｏｆｆ（１）～ＮＳｏｆｆ（Ｎ）とは、加算部１８の入力において別個に取り扱われており、この結果、加算部１８からは、ΣＮＳｏｎ（ｉ）とΣＮＳｏｆｆ（ｉ）とが個別に出力される。

又、図３７の合計計算部１０Ｚについては、図３４の構成を適用した時間領域において位相変換を実行する変形例とすることも可能である。具体的には、図３７の構成において、位相変換部１４ａ，１４ｂ及び乗算部１５，１６を削除して、図３４のフーリエ変換部２３によってフーリエ変換されたＮ回分のターンオン観測ノイズＮＳｏｎ（ｉ）と、フーリエ変換部２４によってフーリエ変換されたＮ回分のターンオフ観測ノイズＮＳｏｆｆ（ｉ）とを加算部１８に入力することで、同様のΣＮＳｏｎ（ｉ）及びΣＮＳｏｆｆ（ｉ）を、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして算出することができる。

同様に、ターンオン時及びターンオフ時に共通に設定されるノイズ伝達関数Ｇｃｍｎを用いる図１３の構成についても、図３８に示される様に、ノイズ伝達関数の乗算を除くことで、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置として動作させることができる。

図３８を参照して、図３５の観測ノイズ計算部１０は、図１３の構成から乗算部１２Ｙを削除し、更に、合計計算部１０Ｙに代えて、合計計算部１０Ｙ′を有する様に構成することができる。

合計計算部１０Ｙ′は、図３７の合計計算部１０Ｚにおいて、加算部１８によって、第１回から第Ｎ回のＮＳｏｎ（１）～ＮＳｏｎ（Ｎ）の加算演算と、第１回から第Ｎ回のＮＳｏｆｆ（１）～ＮＳｏｆｆ（Ｎ）の加算演算とを実行し、更に、図１１等と同様の加算部１７を設けて、ターンオンノイズ及びターンオフノイズの加算演算を行うことによって構成できる。これにより、図３７でのΣＮＳｏｎ（ｉ）及びΣＮＳｏｆｆ（ｉ）の和に相当するΣＮＳ（ｉ）を、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして出力することができる。この場合、ΣＮＳ（ｉ）が位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した合計スペクトルに相当する。

この際にも加算部１７及び１８による加算の順序を入れ替えても、同じ観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを算出することが可能である。即ち、加算部１７によるターンオンノイズ及びターンオフノイズの加算演算によって「ＮＳｏｎ（ｉ）＋ＮＳｏｆｆ（ｉ）」をＮ回分算出した後に、加算部１８によって、「ＮＳｏｎ（１）＋ＮＳｏｆｆ（１）」～「ＮＳｏｎ（Ｎ）＋ＮＳｏｆｆ（Ｎ）」の総和を求める構成としても、上記と同じΣＮＳ（ｉ）を、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして算出することができる。

図３８においても、図３４の構成を適用した時間領域において位相変換を実行する変形例とすることが可能である。具体的には、位相変換部１４ａ，１４ｂ及び乗算部１５，１６を削除して、図３８の構成において、合計計算部１０Ｙ′への入力を、図３４のフーリエ変換部２３によってフーリエ変換されたＮ回分のターンオン観測ノイズＮＳｏｎ（ｉ）と、フーリエ変換部２４によってフーリエ変換されたＮ回分のターンオフ観測ノイズＮＳｏｆｆ（ｉ）とすることで、同様のΣＮＳ（ｉ）を、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして算出することができる。

上述の様に、本実施の形態に係るノイズ解析機能部１Ｙによる観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳ（即ち、ノイズ伝達関数の乗算を含まない合計スペクトル）は、例えば、ノイズ解析装置の外部において、ノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）と乗算することで、実施の形態１～４と同様の観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを得ることができる。即ち、図３５～図４２を用いて説明した、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置と、実施の形態１～４でのノイズ伝達関数取得部４及び乗算要素（乗算部１２，１３，１２Ｙ）とによって、実施の形態１～４と同様のノイズ解析装置を構成することができる。

この様に、本実施の形態に係るノイズ解析装置は、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算する態様で構成しても、オン期間長及びオフ期間長が変化することで位相が変化する挙動を反映した合計スペクトルを、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして出力することができる。この際に、フーリエ変換の対象となる時間幅の増大によるフーリエ変換の所要時間の増大を抑制して、ノイズ解析の高速化を実現することができる。

図３９に示される、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第２の構成例では、ノイズ解析機能部１Ｙは、図１４に示されたノイズ解析機能部１からノイズ伝達関数取得部４を除いた構成を有する。これにより、観測ノイズ計算部１０からは、ノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）の乗算を含まない、位相変換された複数のノイズスペクトルの合計値（合計スペクトル）を、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして算出することができる。

同様に、図４０～図４２に示される様に、実施の形態２～４に係るノイズ解析装置の構成を基に、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置を構成することも可能である。

ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置（図４０）の第３の構成例では、ノイズ解析機能部１Ｙは、図２６（実施の形態２）に示されたノイズ解析機能部１から、ノイズ伝達関数取得部４が除かれた構成を有する。これにより、ノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）の乗算を含まない、位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した合計スペクトルに相当する観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを算出することができる。

又、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第４の構成例（図４１）では、ノイズ解析機能部１Ｙは、図２８（実施の形態３）に示されたノイズ解析機能部１から、ノイズ伝達関数取得部４が除かれた構成を有する。これにより、図３５、図３９及び、図４０と同様に、ノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）の乗算を含まない、位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した合計スペクトルに相当する観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを算出することができる。

同様に、ノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置の第５の構成例（図４２）では、ノイズ解析機能部１Ｙは、図３１（実施の形態４）に示されたノイズ解析機能部１から、ノイズ伝達関数取得部４が除かれた構成を有する。これにより、図３５及び図３９～図４１と同様に、ノイズ伝達関数（Ｇｏｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｃｍｎ）の乗算を含まない、位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した合計スペクトルに相当する観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを算出することができる。図３９～図４２の各々において、観測ノイズ計算部１０は、図３６～図３８で説明したのと同様に構成することができる。

この様に、既に説明した実施の形態１～４の各々は、図３５～図４２を用いて説明したノイズ源をノイズ観測点とした観測ノイズを計算するノイズ解析装置についても開示している。ノイズ源をノイズ観測点とした場合においても、該ノイズ解析装置は、フーリエ変換の対象となる時間幅の増大によるフーリエ変換の所要時間の増大を抑制して、オン期間長及びオフ期間長が変化することで位相が変化する挙動を反映した合計ノイズスペクトルを、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳとして出力することができる。これにより、ノイズ解析の長時間化を防止して、最終的な観測ノイズの計算結果を高速かつ正確に導出することが可能なノイズ解析技術を提供することが可能となる。

尚、以上で説明した複数の実施の形態について、明細書内で言及されていない組み合わせを含めて、不整合や矛盾が生じない範囲内で、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている点について、確認的に記載する。

又、以上の実施の形態では、ターンオンノイズ源及びターンオフノイズ源の両方からのノイズを解析する構成例、即ち、半導体素子のターンオン及びターンオフの両方が含まれる「スイッチング」によって生じるノイズについての観測ノイズを計算するノイズ解析技術を説明した。即ち、本実施の形態では、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及びターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）の両方を「複数の発生時刻」として、本開示に係るノイズ解析が実行される例を説明した。

一方で、半導体素子のターンオン起因ノイズとターンオフ起因ノイズとのいずれか一方が支配的に観測されるケースも想定される。この様なケースでは、支配的で無い方のノイズ源については考慮せずに、ノイズ解析を行うことも可能である。

例えば、ターンオン時のノイズが支配的である場合には、ターンオフノイズ源については考慮せずに、即ち、ＮＳｏｆｆの項は削除して、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳを算出することができる。この場合には、ノイズ解析機能部１から、ターンオフ過渡波形、又は、ターンオフノイズ源スペクトルを取得するための構成が削除されてもよい。この様に、本実施の形態に係るノイズ解析技術（ノイズ解析技術及びノイズ解析方法）は、半導体素子のターンオン及びターンオフの少なくとも一方である「スイッチング」によって生じるノイズについての観測ノイズの計算に適用することが可能である。この場合には、ターンオン時刻ｔｏｎ（ｉ）及びターンオフ時刻ｔｏｆｆ（ｉ）の一方のみが「複数の発生時刻」をとして、本開示に係るノイズ解析が実行されることになる。

又、図１では、情報処理装置５１によって、本実施の形態に係るノイズ解析技術を実行するためのプログラム（ノイズ解析プログラム）が実行されることで、ノイズ解析装置が実現される構成例を説明したが、当該ノイズ解析プログラムは、図１中の情報処理装置５３、又は、クラウド５４で実行されてもよい。或いは、ノイズ解析装置として動作するノイズ解析プログラムの実行は、複数の装置間で分担されてもよい。即ち、情報処理装置５１及び５３、並びに、クラウド５４の一部又は全部によって、ノイズ解析プログラムが分担実行されることで、ノイズ解析装置が構成されてもよい。

更に、ターンオン過渡波形及びターンオフ過渡波形のデータ（時間領域或いは周波数領域）、スイッチング制御信号のデータ、及び、ノイズ伝達関数のデータの保存場所は、情報処理装置５１，５３、及びクラウド５４のいずれであってもよい。同様に、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳの保存先についても、情報処理装置５１に限らず、情報処理装置５３及び／又はクラウド５４であってもよい。

同様に、観測ノイズ計算結果ＲＴＮＳの表示先についても、情報表示装置５２に限らず、情報処理装置５３の情報表示装置、及び、クラウド５４の仮想的な情報表示環境のいずれであってもよい。仮想的な情報表示環境の内容は、例えば、情報処理装置５１がクラウド５４にアクセスすることで、情報表示装置５２で表示することができる。

この様に、本実施の形態に係るノイズ解析技術に係る処理を複数の実行主体で分担することにより、情報処理装置５１のデータ保存性能又は処理性能が高くなくとも、容易にノイズ解析を実施することが可能となる。特に、クラウド５４を活用することにより、半導体素子のオン期間長及びオフ期間長が変化する場合であってもノイズを高速かつ正確に導出するノイズ解析技術（ノイズ解析プログラム）を、ノイズ解析サービスとして多くのユーザに簡便にネットワーク経由で提供することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ｙ ノイズ解析機能部、３ スイッチング制御信号取得部、４ ノイズ伝達関数取得部、４Ｘ 伝達関数統合部、５ 測定器パラメータ取得部、６ 負荷電流波形取得部、１０，１１ 観測ノイズ計算部、１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｙ′，１０Ｚ 合計計算部、１２，１２Ｙ，１３，１５，１６，４３，４４ 乗算部、１４ 時間範囲設定部、１４ａ～１４ｄ 位相変換部、１７，１８，１９ 加算部、２０ 過渡波形取得部、２１ ターンオン過渡波形取得部、２２ ターンオフ過渡波形取得部、２３，２４ フーリエ変換部、２５ ターンオンノイズ源スペクトル取得部、２６ ターンオフノイズ源スペクトル取得部、２７ａ，２７ｂ 時刻ずれ検出機能部、２８ａ，２８ｂ 時刻ずれ補正機能部、２９ ターンオンターンオフ分離部、３１ ターンオン時刻検出部、３２ ターンオフ時刻検出部、３３ ターンオン過渡波形出力部、３４ ターンオフ過渡波形出力部、４０ 重み付け演算機能部、４１ 窓関数計算部、４２ 重み付け係数設定部、５１，５３ 情報処理装置、５２ 情報表示装置、５４ クラウド、６０ ノイズ源スペクトル補正部、６１，６２ 負荷電流値取得部、６５，６６ 補間計算機能部、７１ 第１ノイズ源、７２ 第２ノイズ源、７３ 第１ノイズ観測点、７４ 第２ノイズ観測点、Ｇｃｍｎ，Ｇｏｆｆ，Ｇｏｎ ノイズ伝達関数、８１ ノイズ伝達関数、８１ａ 第１ノイズ伝達関数、８１ｂ 第２ノイズ伝達関数、８２～８４ 中継点、１０１，１０２ 半導体素子（ノイズ源）、２００ 解析対象回路、２０１ 入力正極端子、２０２ 入力負極端子、２０３，３０３ 負荷、２０４ キャパシタ、２０５，４１１，４１２，４１３ 中間端子、２２０ ＣＰＵ、２３０ メモリ、２４０ Ｉ／Ｏ回路、２５０ バス、３０１ 出力正極端子、３０２ 出力負極端子、３０４ リアクトル、４０１ 第１アーム、４０２ 第２アーム、４０３ 第３アーム、４０５ 交流負荷、ＮＳ（ｉ） 観測ノイズ、ＮＳｏｆｆ（ｉ） ターンオフ観測ノイズ、ＮＳｏｎ（ｉ） ターンオン観測ノイズ、Ｐｒｔ１～Ｐｒｔ４ ポート、ＲＴＮＳ 観測ノイズ計算結果、ＳＰＮｏｆｆ ターンオフノイズ源スペクトル、ＳＰＮｏｎ ターンオンノイズ源スペクトル、Ｔｓｔｒ 開始時間、Ｔｅｎｄ 終了時間、Ｖｄｉ ダイオード電圧、Ｖｔｒ トランジスタ電圧、ＷＧｏｆｆ（ｉ），ＷＧｏｎ（ｉ） 重み付け係数、Ｘ１～ＸＪ，Ｘ（ｉ） 負荷電流値、ｔｏｆｆ（ｉ） ターンオフ時刻、ｔｏｎ（ｉ） ターンオン時刻、ｗ（ｔ） 窓関数。

Claims (24)

1. 半導体素子のターンオン及びターンオフの少なくとも一方であるスイッチングによって生じるノイズの合計スペクトルを計算するノイズ解析装置であって、
   前記半導体素子の複数回のスイッチングが含まれるノイズ解析対象期間において前記複数回のスイッチングがそれぞれ起こる複数の発生時刻を示す情報を取得する第１取得部と、
   前記半導体素子の前記スイッチングにおけるノイズスペクトルに対して、前記複数回のスイッチングの時間差を反映する位相変換を実行するための、前記第１取得部によって取得された前記複数の発生時刻のそれぞれに対応する複数の位相差情報を生成する位相変換部と、
   前記半導体素子の前記スイッチングにおけるノイズスペクトルが前記複数の位相差情報によってそれぞれ位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した、前記合計スペクトルを計算するための、第１加算部とを備える、ノイズ解析装置。
2. 前記半導体素子の前記スイッチングにおけるノイズスペクトルは、前記半導体素子の前記スイッチングにおける過渡波形データがフーリエ変換されたノイズ源スペクトルである、請求項１記載のノイズ解析装置。
3. 前記半導体素子及びノイズ観測点の間の伝搬経路のノイズ伝達関数を取得する第２取得部と、
   前記半導体素子の前記スイッチングにおける過渡波形データがフーリエ変換されたノイズ源スペクトルと前記ノイズ伝達関数との乗算値を算出するための、第１乗算部とを更に備え、
   前記半導体素子の前記スイッチングにおける前記ノイズスペクトルは前記乗算値である、請求項１記載のノイズ解析装置。
4. 前記第２取得部は、前記半導体素子及び前記ノイズ観測点の間を分割した複数の伝搬経路のそれぞれに対する複数の伝達関数を取得し、
   前記ノイズ解析装置は、
   前記第２取得部が取得した前記複数の伝達関数を統合して前記ノイズ伝達関数を出力する伝達関数統合部を更に備える、請求項３記載のノイズ解析装置。
5. 既にフーリエ変換された前記ノイズ源スペクトルを取得する第３取得部を更に備える、請求項２～４のいずれか１項に記載のノイズ解析装置。
6. 前記過渡波形データを取得する第３取得部と、
   前記第３取得部で取得された前記過渡波形データをフーリエ変換して前記ノイズ源スペクトルを生成するフーリエ変換部とを更に備える、請求項２～４のいずれか１項に記載のノイズ解析装置。
7. 前記複数の発生時刻は、前記ターンオン及び前記ターンオフのそれぞれに対応して個別に設定され、
   前記第３取得部は、前記半導体素子の前記ターンオン及び前記ターンオフのそれぞれ１回以上の過渡波形を含む前記過渡波形データを取得し、
   前記ノイズ解析装置は、
   前記第３取得部が取得した前記過渡波形データから、前記ターンオンでの過渡波形データと、前記ターンオフでの過渡波形データとを個別に抽出するデータ分離部を更に備え、
   前記フーリエ変換部は、前記ターンオンでの過渡波形データをフーリエ変換した前記ノイズ源スペクトルと、前記ターンオフでの過渡波形データをフーリエ変換した前記ノイズ源スペクトルとを個別に出力する、請求項６記載のノイズ解析装置。
8. 前記ノイズ源スペクトル及び前記複数の発生時刻は、前記ターンオン及び前記ターンオフのそれぞれに対応して個別に設定される、請求項２～４のいずれか１項に記載のノイズ解析装置。
9. 前記ノイズ解析対象期間における前記半導体素子を流れる負荷電流の情報を取得する第５取得部と、
   前記複数の発生時刻のそれぞれにおける前記負荷電流に応じて前記ノイズ源スペクトルの大きさを補正するノイズ源スペクトル補正部とを更に備える、請求項２～４のいずれか１項に記載のノイズ解析装置。
10. 分解能帯域幅に係る情報を取得する第４取得部と、
    前記分解能帯域幅を反映した形状で窓関数を設定する窓関数設定部と、
    前記第１取得部によって取得された前記複数の発生時刻のそれぞれにおける前記窓関数の値を、前記複数の発生時刻のそれぞれに対応する複数の重み付け係数として出力する重み付け係数設定部と、
    前記複数のノイズスペクトルに対して、前記複数の重み付け係数をそれぞれ乗算した複数の乗算値を算出するための第２乗算部とを更に備え、
    前記第１加算部は、前記第２乗算部による前記複数の乗算値を加算して、前記合計スペクトルの計算結果を算出する、請求項１～４のいずれか１項に記載のノイズ解析装置。
11. 複数個の前記半導体素子の前記スイッチングによって生じるノイズについての前記合計スペクトルを計算し、
    各前記半導体素子についての前記合計スペクトルの計算結果を合計して、前記複数個の半導体素子による前記合計スペクトルの計算結果を算出するための第２加算部を更に備える、請求項１～４のいずれか１項に記載のノイズ解析装置。
12. 前記ノイズ解析対象期間は複数設定され、複数設定された前記ノイズ解析対象期間のそれぞれに対応する複数の前記合計スペクトルの統計計算結果を出力することを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のノイズ解析装置。
13. 半導体素子のターンオン及びターンオフの少なくとも一方であるスイッチングによって生じるノイズの合計スペクトルを計算するノイズ解析方法であって、
    前記半導体素子の複数回のスイッチングが含まれるノイズ解析対象期間において前記複数回のスイッチングがそれぞれ起こる複数の発生時刻を示す情報を取得し、
    前記半導体素子の前記スイッチングにおけるノイズスペクトルに対して、前記複数回のスイッチングの時間差を反映する位相変換を実行するための、前記複数の発生時刻のそれぞれに対応する複数の位相差情報を生成し、
    前記半導体素子の前記スイッチングにおけるノイズスペクトルが前記複数の位相差情報によってそれぞれ位相変換された複数のノイズスペクトルを加算した前記合計スペクトルを計算する、ノイズ解析方法。
14. 前記半導体素子の前記スイッチングにおけるノイズスペクトルは、前記半導体素子の前記スイッチングにおける過渡波形データがフーリエ変換されたノイズ源スペクトルである、請求項１３記載のノイズ解析方法。
15. 前記ノイズ解析方法は、
    前記半導体素子及びノイズ観測点の間の伝搬経路のノイズ伝達関数を取得し、
    前記半導体素子の前記スイッチングにおける過渡波形データがフーリエ変換されたノイズ源スペクトルと前記ノイズ伝達関数との乗算値を算出し、
    前記半導体素子の前記スイッチングにおける前記ノイズスペクトルは前記乗算値である、請求項１３記載のノイズ解析方法。
16. 前記ノイズ解析方法は、
    前記半導体素子及び前記ノイズ観測点の間を分割した複数の伝搬経路のそれぞれに対する複数の伝達関数を取得し、
    取得した前記複数の伝達関数を統合した前記ノイズ伝達関数を用いて、前記乗算値を算出する、請求項１５記載のノイズ解析方法。
17. 前記ノイズ解析方法は、
    既にフーリエ変換された前記ノイズ源スペクトルを取得し、
    取得した前記ノイズ源スペクトルを用いて前記乗算値を算出する、請求項１５又は１６に記載のノイズ解析方法。
18. 前記ノイズ解析方法は、
    前記過渡波形データを取得するとともに、取得した前記過渡波形データをフーリエ変換して前記ノイズ源スペクトルを生成し、
    生成した前記ノイズ源スペクトルを用いて前記乗算値を算出する、請求項１５又は１６に記載のノイズ解析方法。
19. 前記ノイズ源スペクトル及び前記複数の発生時刻は、前記ターンオン及び前記ターンオフのそれぞれに対応して個別に設定される、請求項１４～１６のいずれか１項に記載のノイズ解析方法。
20. 前記ノイズ解析方法は、
    前記ノイズ解析対象期間における前記半導体素子を流れる負荷電流の情報を取得し、
    前記複数の発生時刻のそれぞれにおける前記負荷電流に応じて前記ノイズ源スペクトルの大きさを補正する、請求項１４～１６のいずれか１項に記載のノイズ解析方法。
21. 前記ノイズ解析方法は、
    分解能帯域幅に係る情報を取得し、
    前記分解能帯域幅を反映した形状で窓関数を設定し、
    取得された前記複数の発生時刻のそれぞれにおける前記窓関数の値を、前記複数の発生時刻のそれぞれに対応する複数の重み付け係数として設定し、
    前記複数のノイズスペクトルに対して、前記複数の重み付け係数をそれぞれ乗算した複数の乗算値を算出し、
    前記複数の重み付け係数が乗算された前記複数の乗算値を加算して、前記合計スペクトルの計算結果を算出する、請求項１３～１６のいずれか１項に記載のノイズ解析方法。
22. 複数個の前記半導体素子の前記スイッチングによって生じるノイズについての前記合計スペクトルを計算する場合には、各前記半導体素子についての前記合計スペクトルの計算結果を合計して、前記複数個の半導体素子による前記合計スペクトルの計算結果を算出する、請求項１３～１６のいずれか１項に記載のノイズ解析方法。
23. 前記ノイズ解析対象期間は複数設定され、複数設定された前記ノイズ解析対象期間のそれぞれに対応する複数の前記合計スペクトルの統計計算結果を算出する、請求項１３～１６のいずれか１項に記載のノイズ解析方法。
24. 請求項１３～１６のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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