JPS6238618A - 動特性測定装置 - Google Patents
動特性測定装置Info
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- JPS6238618A JPS6238618A JP17818985A JP17818985A JPS6238618A JP S6238618 A JPS6238618 A JP S6238618A JP 17818985 A JP17818985 A JP 17818985A JP 17818985 A JP17818985 A JP 17818985A JP S6238618 A JPS6238618 A JP S6238618A
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- sine wave
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- signal
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はアナログ・ディジタル変換器（人ＤＣ）やディ
ジタル・アナログ変換器（Ｄ入Ｃ）の動特性測定装置に
関し、特に変換器の出方を最も良く近似する理想正弦波
を高速かつ確実に求めることができる装置に関する。
ジタル・アナログ変換器（Ｄ入Ｃ）の動特性測定装置に
関し、特に変換器の出方を最も良く近似する理想正弦波
を高速かつ確実に求めることができる装置に関する。
ＡＤＣやＤＡＣの動特性における精度？表現する方法と
して有効ビット数がある。有効ビット数についてはたと
えば電子科学１９８１年７月号第１８頁〜第２３頁「波
形ディジタイザの性能の見分は方」（鍋島隆成著）中で
説明されている。従来は、有効ビット数を以下のように
して求めていた。
して有効ビット数がある。有効ビット数についてはたと
えば電子科学１９８１年７月号第１８頁〜第２３頁「波
形ディジタイザの性能の見分は方」（鍋島隆成著）中で
説明されている。従来は、有効ビット数を以下のように
して求めていた。
第２図に示すように、信号源２１により正弦波信号Ｘ（
ｔ）を発生し、これを測定対象の入ＤＣ２３に与えろ。
ｔ）を発生し、これを測定対象の入ＤＣ２３に与えろ。
ＡＤＣ２３は正弦波信号Ｘ（ｔ）をディジタル信号Ｘｏ
（ｎ・Δｔ）に変換する。ここでｎは整数、Δｔはサン
プリング間隔である。このディジタル信号に最も近い正
弦波Ｘｒ（ｔ）を求め、Ｘｏ（ｎ−ｊｔ）とＸｙ（ｔ）
との差をノイズ成分とする。正弦波Ｘｙ（ｔ）と上述の
ノイズ成分とから有効ピント数やＳ／Ｎ比を求めること
ができる。正弦波Ｘｒ（ｔ）を求めるにあたって、従来
は最小自乗法を用いて、ディジタル信号Ｘｏ（ｎ−ｊｔ
）を最も良く近似する正弦波Ｘｒ（ｔト人ｒｓｉｎ（２
ｒｆｒｔ＋θ、ン＋Ｃ１を求めていた。ＡＤＣ２３の変
換特性は第３図に示すようにほとんどリニアであるので
、近似の正弦波Ｘｙ（ｔ）の周波数ｆｔは、ＡＤＣ２３
の入力である正弦波信号 Ｘ（ｔ）＝ Ａｓ１ｎ （２πｆ を十〇）＋Ｃの周波
数ｆと同じになる。しかしながら正弦波Ｘｄｔ）を定め
るためには、他にＮｒ、ｏｒａｃｙと３つのパラメータ
を求めなければならない。これらについて最小自乗法を
適用しようとすると、計）！量が極めて多くなってしま
う。更に、求めるべきパラメータ数がこのように多数の
場合には、最小自乗法では正しい値に収束するという保
証はない。
（ｎ・Δｔ）に変換する。ここでｎは整数、Δｔはサン
プリング間隔である。このディジタル信号に最も近い正
弦波Ｘｒ（ｔ）を求め、Ｘｏ（ｎ−ｊｔ）とＸｙ（ｔ）
との差をノイズ成分とする。正弦波Ｘｙ（ｔ）と上述の
ノイズ成分とから有効ピント数やＳ／Ｎ比を求めること
ができる。正弦波Ｘｒ（ｔ）を求めるにあたって、従来
は最小自乗法を用いて、ディジタル信号Ｘｏ（ｎ−ｊｔ
）を最も良く近似する正弦波Ｘｒ（ｔト人ｒｓｉｎ（２
ｒｆｒｔ＋θ、ン＋Ｃ１を求めていた。ＡＤＣ２３の変
換特性は第３図に示すようにほとんどリニアであるので
、近似の正弦波Ｘｙ（ｔ）の周波数ｆｔは、ＡＤＣ２３
の入力である正弦波信号 Ｘ（ｔ）＝ Ａｓ１ｎ （２πｆ を十〇）＋Ｃの周波
数ｆと同じになる。しかしながら正弦波Ｘｄｔ）を定め
るためには、他にＮｒ、ｏｒａｃｙと３つのパラメータ
を求めなければならない。これらについて最小自乗法を
適用しようとすると、計）！量が極めて多くなってしま
う。更に、求めるべきパラメータ数がこのように多数の
場合には、最小自乗法では正しい値に収束するという保
証はない。
また、パラメータＡＦの１直として入ＤＣ２３によって
サンプリングされた値の最大値を用いる方法では、サン
プリング・ポイントが正弦波信号Ｘ （ｔ）のピークに
かかつていない場合に大きな誤差を生じるので、好まし
いものではない。
サンプリングされた値の最大値を用いる方法では、サン
プリング・ポイントが正弦波信号Ｘ （ｔ）のピークに
かかつていない場合に大きな誤差を生じるので、好まし
いものではない。
本発明は上記従来技術の問題点を解消し、簡単にかつ正
確に正弦波Ｘｙ（ｔ）を求めることができる動特性測定
装置に関する。
確に正弦波Ｘｙ（ｔ）を求めることができる動特性測定
装置に関する。
本発明の好ましい実施例によれば、正弦波信号Ｘ（【）
が信号源から測定対象の変換器に与えられる。
が信号源から測定対象の変換器に与えられる。
この変換器の出力はディスクリート−フーリエ変換（Ｄ
ＦＴ ）にかけられる。その結果得られるスペクトラム
から、正弦波信号Ｘ（ｔ）の周波数を有する成分及び直
流成分を求める。これにより、変換器出力に最も近い正
弦波 Ｘｄｔ）＝Ａｒｓｉｎ （２πｂｔ＋θｔ）＋Ｃｒが求
められる。従って、変換器の出力からこの正弦波Ｘｙ（
ｔ）を引くことにより、雑音成分が得られもＸＦ （ｔ
）と雑音成分とから有効ピント数が求められる。
ＦＴ ）にかけられる。その結果得られるスペクトラム
から、正弦波信号Ｘ（ｔ）の周波数を有する成分及び直
流成分を求める。これにより、変換器出力に最も近い正
弦波 Ｘｄｔ）＝Ａｒｓｉｎ （２πｂｔ＋θｔ）＋Ｃｒが求
められる。従って、変換器の出力からこの正弦波Ｘｙ（
ｔ）を引くことにより、雑音成分が得られもＸＦ （ｔ
）と雑音成分とから有効ピント数が求められる。
以下では測定対象として入ＤＣを採用した場合を例にあ
げて本発明を詳述する。
げて本発明を詳述する。
第１図に示す本発明の一実施例のブロック図において、
信号源１１は測定対象のＡＤＣｌ ３へ正弦波信号Ｘ（
ｔ） （＝ Ａｓ１ｎ （２πｆ を十〇、）＋Ｃ）を
与える。ＡＤＣ１３の出力であるディジタル信号Ｘｏ（
ｎ ＊ ｉ ｔ ）はディスクリート・フーリエ変換器
１５によってＤＦＴされる。その結果得られたスペクト
ラムを演算装置１７に導入する。
信号源１１は測定対象のＡＤＣｌ ３へ正弦波信号Ｘ（
ｔ） （＝ Ａｓ１ｎ （２πｆ を十〇、）＋Ｃ）を
与える。ＡＤＣ１３の出力であるディジタル信号Ｘｏ（
ｎ ＊ ｉ ｔ ）はディスクリート・フーリエ変換器
１５によってＤＦＴされる。その結果得られたスペクト
ラムを演算装置１７に導入する。
既に述べたように、ＡＤＣ１３の変換特性は第３図に示
すようにほぼＩＪ ニアであるので、その出力のディジ
タル信号Ｘｏ （ｎ・ｊｔ）の周波数成分のなかで一番
犬きい成分子ｒは入力の正弦波信号の周波数ｆであるこ
とは明らかである（第４図）。
すようにほぼＩＪ ニアであるので、その出力のディジ
タル信号Ｘｏ （ｎ・ｊｔ）の周波数成分のなかで一番
犬きい成分子ｒは入力の正弦波信号の周波数ｆであるこ
とは明らかである（第４図）。
近似された正弦波Ｘｙ（ｔ）を周波数領域で表現すると
第５図に示す通りになる。つまり持ち得る周波数成分は
直流分及びｆｔの成分である。第５図で表現される波形
を第４図のものに最も近付けたいのであるから、第５図
中の直流分を第４図中の直流成分のに一致させ、また第
５図中のｆｒ酸成分第４図中のｂ成分に一致させれば良
い。なお、第４図及び第５図はパワー−スペクトラムで
示しであるが１画成分を一致させるにあたっては、フー
リエ変換の東部・虚部の双方を一致させる。
第５図に示す通りになる。つまり持ち得る周波数成分は
直流分及びｆｔの成分である。第５図で表現される波形
を第４図のものに最も近付けたいのであるから、第５図
中の直流分を第４図中の直流成分のに一致させ、また第
５図中のｆｒ酸成分第４図中のｂ成分に一致させれば良
い。なお、第４図及び第５図はパワー−スペクトラムで
示しであるが１画成分を一致させるにあたっては、フー
リエ変換の東部・虚部の双方を一致させる。
第４図に示す成分■、■はＡＤＣｌ ３の出力のディジ
タル信号Ｘｏ（ｎ−ｊｔ）をＤＦＴすることによって簡
単に求められろ。
タル信号Ｘｏ（ｎ−ｊｔ）をＤＦＴすることによって簡
単に求められろ。
たとえば第７図に示すように、ディジタル信号Ｘｏ（ｎ
・）ｔ）のサンプリング個数をＮ％ ｔｏ：Ｎ・ｊｔと
するとき、そのＤＦＴは Ｈ（ｎ／ ｔｇ ） ＝’Ｔ：’Ｘｎ （ｋ・ｌ ｔ
） ６−Ｊ ２πｎｋ／Ｎｋ＝０ となる（ｎ＝０ 、 ｌ 、 ２ 、・−−−、Ｎ−１
）。この結果の例を第８図に示す。ただし、実際には各
Ｈ（ｎ／ｌｏ）は、Ｈ（ｏ／ｌｏ＞を除いて、複素数で
ある。ここにおいて、求める直流分Ｃ２は Ｃｒ二Ｈ（ｏ／ ｔｏ ） また、ｎ ／ ｔＯ＝ ｆとなるｎを選ぶことにより（
第７図の場合はｎ＝２）、Ｈ（ｎ／ ｔｏ）の振幅と位
相が夫々Ａｙ、θｒとなる。
・）ｔ）のサンプリング個数をＮ％ ｔｏ：Ｎ・ｊｔと
するとき、そのＤＦＴは Ｈ（ｎ／ ｔｇ ） ＝’Ｔ：’Ｘｎ （ｋ・ｌ ｔ
） ６−Ｊ ２πｎｋ／Ｎｋ＝０ となる（ｎ＝０ 、 ｌ 、 ２ 、・−−−、Ｎ−１
）。この結果の例を第８図に示す。ただし、実際には各
Ｈ（ｎ／ｌｏ）は、Ｈ（ｏ／ｌｏ＞を除いて、複素数で
ある。ここにおいて、求める直流分Ｃ２は Ｃｒ二Ｈ（ｏ／ ｔｏ ） また、ｎ ／ ｔＯ＝ ｆとなるｎを選ぶことにより（
第７図の場合はｎ＝２）、Ｈ（ｎ／ ｔｏ）の振幅と位
相が夫々Ａｙ、θｒとなる。
ここで、上のようにして求めたＡＦ、θ２．Ｃ，が、最
小自乗法によって求まるものと一致することについて示
す。
小自乗法によって求まるものと一致することについて示
す。
バーセバルの定理により下式が成立する。
１ ｗ−＋ ２ １ ’ｚ’ ＩＨ（ｋ／
１ｏ）１２Ｎ ＪＯＩ Ｘｏ（ｎ・）を月 −Ｎ２ （
、、＝６・・・・・・・・・・・・・・・ｔｌ）（バー
セバルの定理についてはたとえばｇ、ｏ。
１ｏ）１２Ｎ ＪＯＩ Ｘｏ（ｎ・）を月 −Ｎ２ （
、、＝６・・・・・・・・・・・・・・・ｔｌ）（バー
セバルの定理についてはたとえばｇ、ｏ。
プリガム著、宮用・今ヰ訳「高速フーリエ変換」（科学
技術出版社）の第１４４ページ等を参照されたい） 最小自乗法とは、ディジタル信号Ｘｏ （ｎ・Δｔ）か
ら正弦波１６号Ｘｙ（ｔ）を引いたもの（すなわち雑音
Ｎ−１ 成分）についてのｔｌ１式のに辺（Ｎ訝。１Ｘｏ（ｎ・
Δｔ）Ｘｔ （ｎｅａｔ）１２） を最小にするよう
なＸｙ（ｔ）をさがすことである。第４図、第５図は夫
々Ｘｏ（ｎ・Δｔ）。
技術出版社）の第１４４ページ等を参照されたい） 最小自乗法とは、ディジタル信号Ｘｏ （ｎ・Δｔ）か
ら正弦波１６号Ｘｙ（ｔ）を引いたもの（すなわち雑音
Ｎ−１ 成分）についてのｔｌ１式のに辺（Ｎ訝。１Ｘｏ（ｎ・
Δｔ）Ｘｔ （ｎｅａｔ）１２） を最小にするよう
なＸｙ（ｔ）をさがすことである。第４図、第５図は夫
々Ｘｏ（ｎ・Δｔ）。
Ｘｒ（ｔ） のパワー−スペクトラムである。また第
６図は第４図から第５図を引いたもの（すなわち雑音成
分）のパワー・スペクトラムである。ｔｌ１式の等号が
成立するから、に辺を最小にするＸＦ（ｔ）は同時に右
辺をも最小にする。ここで、正弦波信号Ｘｒ（ｔ）は第
５図に示すように２つのスペクトラム（直流成分と周波
数ｆｔ＝ｆの成分）しか持っていない。
６図は第４図から第５図を引いたもの（すなわち雑音成
分）のパワー・スペクトラムである。ｔｌ１式の等号が
成立するから、に辺を最小にするＸＦ（ｔ）は同時に右
辺をも最小にする。ここで、正弦波信号Ｘｒ（ｔ）は第
５図に示すように２つのスペクトラム（直流成分と周波
数ｆｔ＝ｆの成分）しか持っていない。
従って、ＸＤ（ｎ・Δｔ ） Ｘｙ（ｔ）についての
［１）式の右辺、すなわち第６図の各スペクトラムの合
計、を最小にするには、正弦波信号Ｘｙ（ｔ） を前
述のように定めれば良いことは明らかである。
［１）式の右辺、すなわち第６図の各スペクトラムの合
計、を最小にするには、正弦波信号Ｘｙ（ｔ） を前
述のように定めれば良いことは明らかである。
このようにして正弦波信号Ｘｙ（ｔ）が求まった後は、
従来と同様にして、Ｘｒ（ｔ）と雑音成分とから有効ピ
ント数やＳ／Ｎ比を求める等して入ＤＣの評価を行なう
。
従来と同様にして、Ｘｒ（ｔ）と雑音成分とから有効ピ
ント数やＳ／Ｎ比を求める等して入ＤＣの評価を行なう
。
′なお、上記実施例においてはＡＤＣの動特性の測定に
ついて説明したが、ＤＡＣについても同様にして測定で
きる。この場合については、第１図の信号源＋１として
正弦波に相当するコードを発生するコード発生器を用い
、またディスクリート・フーリエ変換器１５の入力に、
ＡＤＣを設ければ良い。
ついて説明したが、ＤＡＣについても同様にして測定で
きる。この場合については、第１図の信号源＋１として
正弦波に相当するコードを発生するコード発生器を用い
、またディスクリート・フーリエ変換器１５の入力に、
ＡＤＣを設ければ良い。
また、通常はｎ ／ ｔｏ ＝ ｆ となる整数ｎが存
在するようにサンプリング周波数を選択しなければなら
ない。しかし、上述のような測定の場合、入力信号の周
波数ｆは既知であるため、これはほとんど制限とはなら
ない。更に本願と同一の発明者によって発明され、昭和
６０年８月８日付で本願出願人によって出願された特許
出願「ディジタル・フーリエ変換の後処理方法」を用い
ることにより、ｎが整数とならない場合であってもＡＰ
、θＦを推定できる。ただしこり）場合は計算回数は
約２倍となる。
在するようにサンプリング周波数を選択しなければなら
ない。しかし、上述のような測定の場合、入力信号の周
波数ｆは既知であるため、これはほとんど制限とはなら
ない。更に本願と同一の発明者によって発明され、昭和
６０年８月８日付で本願出願人によって出願された特許
出願「ディジタル・フーリエ変換の後処理方法」を用い
ることにより、ｎが整数とならない場合であってもＡＰ
、θＦを推定できる。ただしこり）場合は計算回数は
約２倍となる。
以上説明したように、本発明によれば、最小自乗法を用
いた場合にくらべて少ない計算回数で近似正弦波Ｘｙ（
ｔ）を求めることができる動特性測定装置が提供される
（本発明によれば、必安な乗算回数はｓｉｎ及びｃｏｓ
の値に２Ｎ回だけでよい）。
いた場合にくらべて少ない計算回数で近似正弦波Ｘｙ（
ｔ）を求めることができる動特性測定装置が提供される
（本発明によれば、必安な乗算回数はｓｉｎ及びｃｏｓ
の値に２Ｎ回だけでよい）。
また最小自乗法では、得られる近似値には、繰り返し近
似を途中で打切ることによる誤差が含まべまた必ずしも
正しい値に収束するという保証もないのに対し、本発明
においては誤差は計算誤差だけであり、また常に正しい
近似値が求まるという利点もある。
似を途中で打切ることによる誤差が含まべまた必ずしも
正しい値に収束するという保証もないのに対し、本発明
においては誤差は計算誤差だけであり、また常に正しい
近似値が求まるという利点もある。
第１図は本発明の一実施例の動特性測定装置のブロック
図、第２図は動特性の測定を説明するたＦＴ結果のパワ
ー・スペクトラムの一例を示す図、第５図はＡＤＣの出
力を最も良（近似する正弦波のパワー・スペクトラムの
一例を示す図、第６図は第４図から第５図を減算した結
果得られるパワー・スペクトラムを示す図、第７図及び
第８図はＡＤＣの出力のＤＦＴを説明するための図であ
ムｌｌ：信号源、 １３：入ＤＣ。 １５：ディスクリート・フーリエ変換器、１７：演算装
置。 出願人 横河叱−−レット・パッカード株弐余社代理人
弁理士 長 谷 川 次 男第１図 第２図 Ｍ３図 第７図 Ｍ８図 第４図 第６図 第５図 ″Ｍ４！ＪＬ＆
図、第２図は動特性の測定を説明するたＦＴ結果のパワ
ー・スペクトラムの一例を示す図、第５図はＡＤＣの出
力を最も良（近似する正弦波のパワー・スペクトラムの
一例を示す図、第６図は第４図から第５図を減算した結
果得られるパワー・スペクトラムを示す図、第７図及び
第８図はＡＤＣの出力のＤＦＴを説明するための図であ
ムｌｌ：信号源、 １３：入ＤＣ。 １５：ディスクリート・フーリエ変換器、１７：演算装
置。 出願人 横河叱−−レット・パッカード株弐余社代理人
弁理士 長 谷 川 次 男第１図 第２図 Ｍ３図 第７図 Ｍ８図 第４図 第６図 第５図 ″Ｍ４！ＪＬ＆
Claims (3)
- （１）ディジタル信号とアナログ信号との間の変換を行
なう変換器の動特性測定装置において、前記変換器に正
弦波信号を与える手段と、 前記変換器の出力信号をディスクリート・フーリエ変換
する手段と、 前記ディスクリート・フーリエ変換により得られるスペ
クトラムから前記正弦波信号の周波数に相当する成分と
直流成分を求める手段 とを設けたことを特徴とする動特性測定装置。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の動特性測定装置にお
いて、 前記変換器はアナログ・ディジタル変換器であることを
特徴とする動特性測定装置。 - （３）特許請求の範囲第１項記載の動特性測定装置にお
いて、 前記変換器はディジタル・アナログ変換器であることを
特徴とする動特性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17818985A JPS6238618A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 動特性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17818985A JPS6238618A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 動特性測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6238618A true JPS6238618A (ja) | 1987-02-19 |
Family
ID=16044150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17818985A Pending JPS6238618A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 動特性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6238618A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63227122A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Yokogawa Electric Corp | Ｄ／ａ変換器評価装置 |
| JPS6460022A (en) * | 1987-08-05 | 1989-03-07 | Tektronix Inc | Method and apparatus for measuring effective resolution of digitizer |
| JPH01155719A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 監視機能付音声符号化・復合化装置 |
| JP2021044690A (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | ローム株式会社 | Ａ／ｄコンバータの試験装置および試験方法、半導体装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5364536A (en) * | 1976-11-22 | 1978-06-09 | Nippon Steel Corp | Transmission characteristic measuring apparatus |
| JPS564870A (en) * | 1979-06-26 | 1981-01-19 | Taisei Corp | Data collection system for goods of many types, many items and a number of quantities |
| JPS58219465A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-20 | Toshiba Corp | Ｄ／ａコンバ−タ用試験装置 |
-
1985
- 1985-08-13 JP JP17818985A patent/JPS6238618A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5364536A (en) * | 1976-11-22 | 1978-06-09 | Nippon Steel Corp | Transmission characteristic measuring apparatus |
| JPS564870A (en) * | 1979-06-26 | 1981-01-19 | Taisei Corp | Data collection system for goods of many types, many items and a number of quantities |
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| JPS6460022A (en) * | 1987-08-05 | 1989-03-07 | Tektronix Inc | Method and apparatus for measuring effective resolution of digitizer |
| JPH01155719A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 監視機能付音声符号化・復合化装置 |
| JP2021044690A (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | ローム株式会社 | Ａ／ｄコンバータの試験装置および試験方法、半導体装置 |
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