JPH01156682A - サンプルデータ平均化装置 - Google Patents

サンプルデータ平均化装置

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JPH01156682A
JPH01156682A JP62315242A JP31524287A JPH01156682A JP H01156682 A JPH01156682 A JP H01156682A JP 62315242 A JP62315242 A JP 62315242A JP 31524287 A JP31524287 A JP 31524287A JP H01156682 A JPH01156682 A JP H01156682A
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JP
Japan
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address
averaging
data
sampling
waveform
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JP62315242A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Miyahara
宮原 邦彦
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はIC等の計測機器において位相差サンプリン
グ方式により計測波形をサンプリングするシステムに適
用されるサンプルデータ平均化装置に関し、特に、計測
波形データをメモリに格納する際に高精度の平均化(以
下、アベレージングともいう)ができるようにした装置
に関する。
[従来の技術] ICテスタ等の計測機器において、計測波形をサンプリ
ングする場合、単純に計測波形1周期のみをサンプリン
グしたとしても、正確な波形データは得られない。そこ
で、複数周期の波形をサンプリングしてこれを平均化す
ることにより、精度のよい計測波形データを得ることが
望ましい。
[発明が解決しようとする問題点] 単純に複数周期波形をサンプリングしてこれを平均化す
る方式では、サンプリングクロックの発生タイミングの
精度に限界があるため、高精度の平均化は困難であった
。これに対して、位相差サンプリング方式では、被サン
プリング波形とサンプリングクロックとの間の位相がロ
ックされているため、波形の各サンプルポイントとクロ
ックの発生タイミングとの間に乱れはほとんど発生せず
従って高精度のアベレージングが可能となることが期待
される。そこで、このような位相差サンプリング方式を
用いたサンプリングシステムにおいて高精度のアベレー
ジングを具体的に実現し得るようにすることが望ましい
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、位相差サ
ンプリング方式を適用したサンプリングシステムにおい
て、任意周期分の計測波形データのアベレージングを高
精度にて行うことができるようにしたサンプルデータ平
均化装置を提供しようとするものである。
[問題を解決するための手段] この発明に係るサンプルデータ平均化装置は、サンプリ
ングの対象である波形データを位相差サンプリング方式
によりサンプリングするサンプリング手段と、サンプリ
ングした波形データを記憶するための記憶手段と、サン
プリングに同期してサンプル点アドレスを特定するサン
プル点アドレス特定手段と、サンプリングした波形デー
タを平均化する回数を指定する平均化回数指定手段と、
サンプリング波形1周期の最終アドレスを指定する最終
アドレス指定手段と、前記サンプル点アドレス特定手段
により特定するサンプル点アドレスが前記最終アドレス
指定手段で指定した最終アドレスに達したことを検出す
る最終アドレス検出手段と、前記最終アドレス検出手段
により最終アドレスに達したことが検出される度に平均
化回数を歩進する平均化回数歩進手段と、この平均化回
数歩進手段における平均化回数歩進値が前記平均化回数
指定手段で指定した平均化回数に到達したことを検出す
る平均化回数検出手段と、前記サンプリング手段によっ
てサンプリングされた波形データを前記サンプル点アド
レス特定手段によって特定されたアドレスに対応して前
記記憶手段に記憶させると共に、同じアドレス値に対応
する波形データ同士を前記平均化回数検出手段で検出が
なされるまで加算し、この加算結果と前記平均化回数指
定手段で指定された平均化回数とに基づき各サンプル点
にその平均値を求める平均化制御手段とを具えたもので
ある。
[作用] 最終アドレス指定手段において、サンプリング波形1周
期の最終アドレスを予め指定する。また。
平均化回数指定手段において、サンプリングした波形デ
ータを平均化する回数を予め指定する。サンプリング手
段では、サンプリングの対象である波形データを位相差
サンプリング方式によりサンプリングを行う。サンプル
点アドレス特定手段では、サンプリングに同期してサン
プル点アドレスを特定する。最終アドレス検出手段では
、サンプル点アドレス特定手段により特定されるサンプ
ル点アドレスが最終アドレス指定手段で指定した最終ア
ドレスに達したか否かを調べる。やがて、すンプル点ア
ドレスが該最終アドレスに達したことを検出すると、最
終アドレス検出信号を出力する。
平均化回数歩進手段では、該最終アドレス検出信号が与
えられる度に平均化回数を歩進する。平均化回数検出手
段では、この平均化回数歩進手段における平均化回数歩
進値が平均化回数指定手段により指定した平均化回数に
到達したか否かを調べ、平均化回数歩進値が平均化回数
指定手段により指定した平均化回数に到達すると、平均
化回数検出信号を出力する。平均化制御手段では、サン
プリング手段によってサンプリングされた波形データを
サンプル点アドレス特定手段によって特定されたアドレ
スに対応して記憶手段に記憶させると共に、同じアドレ
ス値に対応する波形データ同士を平均化回数検出手段で
検出がなされるまで加算し、この加算結果と平均化回数
指定手段で指定された平均化回数とに基づき各サンプル
点にその平均値を求める。
こうして、平均化回数指定手段で任意の平均化回数を指
定すると共に、最終アドレス指定手段でサンプリング波
形1周期の最終アドレスを指定し。
サンプル点アドレスが最終アドレスに達する毎に平均化
回数の歩進を行うようにしたので、平均化回数指定手段
で指定した任意の平均化回数に対応する任意の周期数分
の計測波形データの平均化を確実に行うことができる。
また、本発明に係るサンプルデータ平均化装置によれば
、位相差サンプリング方式により被サンプリング波形を
サンプリングするので、−被サンプリング波形とサンプ
ルクロックとの間の位相がロックされ波形の各サンプル
ポイントとクロックの発生タイミングとがほぼ確定でき
るため、サンプリング波形1周期の最終アドレスを正確
に特定することができ、平均化演算制御にあたって加算
すべきサンプル点データの位相を完全に一致させること
ができるので、高精度なサンプルデータの平均化が期待
できる。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に
説明しよう。
第1図は本発明に係るサンプルデータ平均化装置を適用
したサンプリングシステムの全体構成を略示するもので
あり、このサンプリングシステムは1例えば、ICテス
タにおける測定波形のサンプリングに用いられるもので
ある。基準信号発生部21は、基準信号f STDを発
生するものである。
この基準信号f STDは、シンセサイザ22.23の
入力に与えら九る。この基準信号f STDに基づき、
シンセサイザ22.23では図示しないフェーズロック
ループ(PLL)回路により位相制御を行い、夫々のシ
ンセサイザ22.23において作成される波形の位相が
ロックされる。
シンセサイザ22は、入力に与えられた基準信号f S
TDを用いて、試験波形fsを作成し、被測定素子IC
Iに印加する。また、シンセサイザ22から出力される
試験波形fsは、被測定素子IC1に印加された状態で
計測波形f ANAとしてアナログ/デジタル(以下、
A/Dという)変換器24の入力に与えられる。シンセ
サイザ23は、基準信号fSTDに基づきクロック発生
器25に供給するための正弦波fcを作成するものであ
る。
クロック発生器25は、入力に与えられる正弦波fcに
基づき方形波であるサンプリングクロックf CLKと
システムクロックfTを発生するものであり、外部から
与えられるスタート信号によってクロック発生動作を開
始し、アベレージヤ150から与えられるクロック停止
信号工によってクロック発生動作を停止する。サンプリ
ングクロックf CLKはA/D変換器24に与えられ
、システムクロックfTはアベレージヤ150に出力さ
れる。A/D変換器24は、位相差サンプリングによる
サンプリング・ホールド(以下、S/Hという)回路を
含み、サンプリングクロックf CLKの周期毎に計測
波形f ANAをサンプル・ホールドしアナログ信号か
らデジタル信号に変換するものである。A/D変換器2
4の出力からデジタルデータTがアベレージヤ150内
のデータメモリのデータ入力に与えられる。アベレージ
ヤ150は、データメモリを含むものであり、クロック
fTに同期してA/D変換器24の出力から与えられる
データTを所定の回数だけ加算しデータメモリに取り込
んだ後に、該データを所定の回数だけ除算して平均デー
タとして出力するものである。
このサンプリングシステムでは、次のような位相差サン
プリング方式を用いている。この位相差サンプリング方
式では、シンセサイザ22から出力される計測波形f 
ANAを、該計測波形f ANAの位相に追従した位相
特性のサンプリングクロックf CLKによって、n周
期毎に間引いてサンプリングする(第2図(a)、(b
)参照)。この場合。
計測波形f ANAとサンプリングクロックf CLK
との周波数の関係は、 fANA =n fCLK+Δf       ・(1
)(nは自然数) となるようにする。f ANAとnfCLKとの間にビ
ート周波数Δfをもたせることにより、 fCLKによ
るサンプリングタイミング毎のf ANAの位相が順次
ずれることになり、これによりf ANAのサンプリン
グが行なわれる。第2図(c)はこの位相差サンプリン
グ方式によってサンプルされた波形の一例を(a)、(
b)よりも圧縮した時間スケールで示すものであり、こ
こで、この再生波形の周波数はΔf、サンプリングレー
トはf CLKであるから、サンプルデータ点数Mは、 M=fCLK/Δf[個]      ・・・(2)で
表わせる。また、Δfは Δf = fCLK /M [七] “      ・
・・(3)という式で表わせる。
第2図(、)、(b)において、計測波形fANAとサ
ンプリングクロックf CLKとはfANA = 2 
fCLK+Δf[土]なる関係が成り立っているとし、
1周期のサンプルデータ点数Mを1000点とすると、
第4図(c)の再生波形(計測波形サンプルデジタルデ
ータT)の周波数Δfは(3)式より、Δ f=fCL
K  /1000  [七コとなる。
アベレージヤ150について以下に説明する。
第3図に示すようにアベレージヤ150は、データメモ
リのアドレス発生装置100を含むものである。アドレ
ス発生装置100は、プリセットされたスタートアドレ
スからプリセットされたエンドアドレスまでのアドレス
歩進をプリセットされたアベレージ回数分繰り返し、そ
のアドレスデータKをデータメモリ34のアドレス入力
に与えるものである。該アドレス発生装置100は、ア
ドレス発生器101とアベレージカウンタ部33とから
成り、タイミング制御用のクロックパルスDがタロツク
制御部31から与えられている。アドレス発生器101
には、スタートアドレス及びエンドアドレスがプリセッ
トされるようになっており、クロックパルスDの入力に
応じてスタートアドレスからエンドアドレスまでアドレ
ス歩進し、エンドアドレスに到達する毎にアベレージカ
ウンタ部33に対してカウント歩進信号Hを出力する。
アベレージカウンタ部33には、アベレージヤ数がプリ
セットされるようになっており、アベレージ回数プリセ
ット値Cを初期値として、カウント歩進信号Hに応じて
カウントダウンし、Oになるとクロック停止信号工をク
ロック発生器25へ出力する。
データメモリ34は、A/D変換器24からの計測波形
サンプルデジタルデータTを加算的に取り込むためのも
のである。データメモリ34のデータ入力Dinには加
算器35の出力が与えられており、データ出力D ou
tから読み出される信号は加算器35の一方の入力とシ
フトレジスタ37のデータ入力に与えられている。加算
器35は、ラッチ32を介してA/D変換器24から与
えられる成るサンプル点のデータとデータメモリ34の
出力D outから読み出された同じサンプル点の累積
データとを加算するものである。ラッチ32は、A/D
変換器24の出力から与えられる計測波形サンプルデジ
タルデータTをラッチし、その出力を加算器35の他方
の入力に与えるものであり、タイミング制御用のクロッ
クパルスをクロック制御部31から得ている。
クロック制御部3j、は、クロック発生器25からシス
テムクロックパルスfTを入力して、制御ロジック部3
6等に各種タイミング制御用のクロツクパルスを供給す
るものである。シフトレジスタ37は、シフトロジック
制御部36から与えられる制御信号によって、データメ
モリ34の出力D outから読み出される24ビツト
のデータをロードし右シフト除算することによって12
ビツトのアベレージデータを出力するものである。制御
ロジック部36には、アベレージ回数Cがプリセットさ
れるようになっており、このアベレージ回数Cにより、
シフトレジスタ37のシフト回数をエンコードし、その
回数分のシフトクロックパルスを該シフトレジスタ37
に対して送出する。
次にアベレージヤ150の動作を具体例を挙げ゛て説明
する。第3図において、アドレス発生器101にスター
トアドレスのプリセット値Aとして「0」、エンドアド
レスのプリセット値Bとしてr999J、アベレージカ
ウンタ部33及び制御ロジック部36にアベレージ回数
のプリセット値Cとして「3」 (なお、これは4回分
のアベレージを示す)を予め設定するものとする。先ず
、クロック発生器25に対して外部からスタート信号が
与えられると、クロック発生器25はクロック供給を開
始し、サンプルが実行される。サンプル開始と同時にア
ベレージヤ150では、前記スタートアドレスのプリセ
ット値A== rOJがアドレス発生器101にロード
され、データメモリ34のスタートアドレスはO番地に
設定される。
一方、A/D変換器24からの出力データTは。
ラッチ32により取り込まれ加算器35の他方の入力に
与えられる。加算器35の一方の入力には、初期化クリ
アされているデータメモリ34の出力データが与えられ
、計測波形サンプルデジタルデータTと加算される。加
算器35の出力データは、データメモリ34のデータ入
力Dinに加えられ、プリセットされたスタートアドレ
スであるO番地に格納される。同様に、次の同期クロッ
クにてメモリアドレスKがインクリメントされ、計測デ
ータTはデータメモリ34の1番地に格納される。
これらの動作は、メモリアドレスにの歩進値がエンドア
ドレスのプリセット値Bで示される999番地に達する
まで繰り返されるのである(第2図(d)〜(g)参照
)、メモリアドレスKがプリセット値Bで示される99
9番地まで歩進すると、該データメモリアドレスには初
期化されてスタートアドレスのプリセット値A=O番地
に戻り、同時にアベレージカウンタ歩進信号Hがアドレ
ス発生器101からアベレージカウンタ部33に与えら
れる。該アベレージカウンタ歩進信号Hの入力により、
アベレージカウンタ部33では、アベレージ回数プリセ
ット値C=3から「1」デクリメントされて「2」にな
る。そして、再びデータメモリ34の0番地から「リー
ド→加算リライト」の動作が繰り返され、前回書き込ん
だデータに加算的書き込みを行なうのである。このよう
に、計測データTの取り込みと、データメモリ34から
のデータ読み出しと、加算器35による計測データTと
データメモリ34からの読み出しデータとの加算と、デ
ータメモリ34に対する再度の加算データの書き込みは
、すなわち、リード・アフター・ライト動作は、アベレ
ージカウンタ部33のカウント値が「0」になるまで繰
り返される。アベレージカウンタ部33のカウント値が
rOJからボローすると、つまり、4回の累算が終了す
ると。
アベレージカウンタ部33からクロック発生器25に対
してクロック停止信号Iが出力され、前述した一連のA
/D変換などの動作は停止する(第2図(d)〜(g)
参照)。アベレージデータの、読出し時には、制御ロジ
ック部36からの制御信号によって、データメモリ34
からシフトレジスタ37にデータがロードされる。シフ
トレジスタ37では、データメモリ34からのデータを
アベレージング回数「4」だけシフト除算して外部に出
力する。つまり、第2図に示すように、4周期分の計測
波形サンプルデータTを同一位相サンプル点毎に加算し
て1周期分のデータとしてデータメモリ34に取り込み
、読み出し時に該データを1/4に除算するのである。
換言するなら、4周期分の平均化された計測波形サンプ
ルデジタルデータが得られるのである。
次に、アベレージヤ150を構成する本発明に係るデー
タメモリのアドレス発生装置100に関し、第4図に示
すブロック図を参照しながら説明する。アドレスカウン
タ1は、クロックパルスDに同期して、予め設定される
任意のスタートアドレスのプリセット値からアドレス値
を歩進するものである。アドレスカウンタ1の出力アド
レスデータには、データメモリ34のデータ入力とコン
パレータ2に与えられる。該アドレスカウンタ1には、
クロック制御部31からタイミングクロックパルスDが
カウント入力CKに与えられており。
ロード制御入力には反転ノアゲート6の出力が与えられ
る。コンパレータ2は、予め設定されるエンドアドレス
のプリセット値とアドレスデータKにより示されるアド
レス値とを比較し、該アドレス値が該プリセット値に達
したときにエンドアドレス検出信号Gを出力するもので
ある。コンパレータ2の出力からは、エンドアドレス検
出信号Gが、反転ノアゲート6及び反転ナントゲート7
の一方の入力に与えられている0反転ナントゲート7は
、前記エンドアドレス検出信号Gと他方の入力に与えら
れているタイミングクロックDとからアベレージカウン
タ歩進信号Hを作成するためのものである。アベレージ
カウンタ3には、アベレージ回数プリセット値がプリセ
ットされ、コンパレータ2がエンドアドレスを検出する
度毎にアベレージ回数プリセット値をダウンカウントす
るものである。このアベレージカウンタ3は、カウント
値が「0」からボローすると、ボロー信号Jをフリップ
フロップ(以下F/Fという)5のD入力に出力する。
F/F5は、アベレージカウンタ3からのボロー信号J
によってクロック停止信号Iを発生せしめるものである
。F/F4は、リセット信号Eによってアドレスカウン
タ1のロード入力信号を初期化クリアするためのもので
あり、その出力信号Fを反転ノアゲート6の他方の入力
に与えるものである。反転ノアゲート6は、F/F4か
らの出力信号Fとコンパレータ2からのエンドアドレス
検出信号Gのいずれかによりアドレスカウンタ1のロー
ド信号を作成する。
次に、アドレス発生装置100の各部の作用につき、第
4図及び第5図を参照しながら説明する。
前述したようにスタート及びエンドアドレスのプリセッ
ト値とアベレージ回数プリセット値とは、任意の値を予
め夫々設定しておくものとする。先ず、第5図(d)〜
(g)に示すように、リセット信号Eによって、F/F
4はロウレベル出力にリセットされ、F/F5はハイレ
ベル出力にセットされる。クロックDの立上り時にF/
F4の出力Fはハイレベルとなるため、アドレスカウン
タ1のロード入力に与えられている反転ノアゲート6の
出力もハイレベルになりアドレスカウンタ1はイネーブ
ル状態となる。この時点からアドレスカウンタ1では、
クロックDに同期してプリセットされたスタートアドレ
スからデータメモリアドレスKを歩進させるのである(
第5図(b)、(c)、(g)参照)。
コンパレータ2では、アドレスカウンタ1から供給され
るアドレスデータにとエンドアドレスのプリセット値B
とを比較し、アドレスデータにの歩進値がプリセット値
Bに達したときにエンドアドレス検出信号Gとしてロウ
レベルを出力する。
該信号Gは、反転ノアゲート6及び7の一方の入力に印
加される。この信号Gの入力により、反転ノアゲート6
の出力はロウレベルとなり、アドレスカウンタ1のロー
ド入力もロウレベルになってアドレスカウンタ1は初期
化される。これらの動作は、プリセットしたアベレージ
回数だけ繰り返されるのである(第5図(f)〜(h)
参照)。
一方1反転ナントゲート7では、クロックDの立下りに
同期してコンパレータ2から出力されるエンドアドレス
検出信号Gの入力により、アベレージカウンタ歩進信号
Hとしてロウレベルを出力し、アベレージカウンタ3と
F/F5のクロック入力に与える。アベレージカウンタ
3では、該歩進信号Hをクロックとして、アベレージ回
数プリセット値Cをデクリメントするのである。プリセ
ット値C=Oになるまで、前述の動作が繰り返される。
このプリセット値C=0になると、アベレージカウンタ
3はF/F5のD入力に対しロウレベルのボロー信号J
を出力する。F / P 5では、ボロー信号Jの入力
により、クロック停止信号工を出力する(第5図(i)
〜(1)参照)。
なお、アベレージカウンタ3における演算は。
アベレージ回数プリセット値からエンドアドレス検出信
号の供給回数を減算するようにしてもよく。
この実施例に限定されるものではない、また、第2図及
び第5図に示したタイムチャートは、本発明に係わるサ
ンプルデータ平均化装置の特性を限定するものではない
[発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、位相差サンプリング方
式により被サンプリング波形をサンプリングし、被サン
プリング波形とサンプルクロックとの間の位相がロック
され波形の各サンプルポイントとクロックの発生タイミ
ングとがほぼ確定できるので、サンプリングされた波形
データのサンプル点アドレスを正確に特定することが可
能になる。従って、平均化演算制御にあたって加算すべ
きサンプル点データの位相を完全に一致させることがで
きるので、サンプルデータの高精度な平均化処理が期待
できる。また、平均化回数指定手段で任意の平均化回数
を指定すると共に、最終アドレス指定手段でサンプリン
グ波形1周期の最終アドレスを指定し、サンプル点アド
レスが最終アドレスに達する毎に平均化回数の歩進を行
うようにしたので、平均化回数指定手段で指定した任意
の平均化回数に対応する任意の周期数分の計測波形デー
タの平均化を確実に行うことができる、という優れた効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わるサンプルデータ平均化装置を適
用したサンプリングシステムの一実施例の全体構成を略
示するブロック図、 第2図は同実施例における各種信号のタイミングチャー
ト、 第3図は同実施例におけるアベレージヤの一例を示すブ
ロック図、 第4図は同実施例におけるアドレス発生装置の一例を示
すブロック図、 第5図は第4図のアドレス発生装置における各種信号の
タイミングチャート、である。 1・・・アドレスカウンタ、2・・・デジタルコンパレ
ータ、3・・・アベレージカウンタ、4,5・・・フリ
ップフロップ、6・・・反転ノアゲート、7・・・反転
ナントゲート、10・・・アドレス発生装置、21・・
・基準信号発生部、22.23・・・シンセサイザ、2
4・・・アナログ/デジタル(A/D)変換器、25・
・・クロック発生器、31・・・クロック制御部、32
・・・ラッチ、33・・・アドレスカウンタ部、34・
・・データメモリ、35・・・加算器、36・・・制御
ロジック部、37・・・シフトレジスタ、101・・・
アドレス発生器、150・・・アベレージヤ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)サンプリングの対象である波形データを位相差サ
    ンプリング方式によりサンプリングするサンプリング手
    段と、 サンプリングした波形データを記憶するための記憶手段
    と、 サンプリングに同期してサンプル点アドレスを特定する
    サンプル点アドレス特定手段と、 サンプリングした波形データを平均化する回数を指定す
    る平均化回数指定手段と、 サンプリング波形1周期の最終アドレスを指定する最終
    アドレス指定手段と、 前記サンプル点アドレス特定手段により特定するサンプ
    ル点アドレスが前記最終アドレス指定手段で指定した最
    終アドレスに達したことを検出する最終アドレス検出手
    段と、 前記最終アドレス検出手段により最終アドレスに達した
    ことが検出される度に平均化回数を歩進する平均化回数
    歩進手段と、 この平均化回数歩進手段における平均化回数歩進値が前
    記平均化回数指定手段で指定した平均化回数に到達した
    ことを検出する平均化回数検出手段と、 前記サンプリング手段によってサンプリングされた波形
    データを前記サンプル点アドレス特定手段によって特定
    されたアドレスに対応して前記記憶手段に記憶させると
    共に、同じアドレス値に対応する波形データ同士を前記
    平均化回数検出手段で検出がなされるまで加算し、この
    加算結果と前記平均化回数指定手段で指定された平均化
    回数とに基づき各サンプル点にその平均値を求める平均
    化制御手段と を具えたサンプルデータ平均化装置。
JP62315242A 1987-12-15 1987-12-15 サンプルデータ平均化装置 Pending JPH01156682A (ja)

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