JPS63209224A

JPS63209224A - Ａ／ｄ変換器試験方法

Info

Publication number: JPS63209224A
Application number: JP4168787A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Okabe; 宣夫岡部
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1988-08-30

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）本発明は、Ａ／Ｄ変換器試験方法に関するものであり、
詳しくは、カーブフィツト法の改良に関するものである
。

（従来の技術）Ａ／Ｄ変換器の試験方法の一つに、カーブフィツト法が
ある。

第７図は、このような試験方法で用いられる装置の一例
を示すブロック図である。

第７図において、１は高純度正弦波発生器であり、周波
数がｆｓの正弦波信号を出力する。この出力信号は測定
対象Ａ／Ｄ変換器（以下ＤＵＴという）２に加えられて
いる。３はＣＵＴ２の変換データを格納するメモリであ
り、予め設定されたサンプル数のデータを格納するため
のエリアが確保されている。４は周波数がｆｃのクロッ
クを発生するクロック発生器であり、０ＵＴ２にサンプ
リングクロックとして加えられるとともに、メモリ３に
ストローブクロックとして加えられている。

ここで、ＤＵＴ２に加えられる入力信号の周波数ｆｓと
クロックの周波数ｆｃは、ｆｓ／ｆｃ−に／Ｎ　　　　　　　　　　　・・・（１
）Ｎ；総データサンプル数に；サンプル波数（ＮとＫは素の関係を有する）の関係が成立するように設定されている。また、総デー
タサンプル数Ｎは、３６０／Ｎ　（ｄｅｏ　）　　　　　　　　　　　−（
２）で表されるＤＬＩＴ２の分解能がＤＵＴ２のＩＬＳ
Ｂよりも十分小さくなるように設定されている。

第８図は、これらの関係の一例を示す説明図であり、（
ａ）は０ＵＴ２に加えられる正弦波信号を示し、（ｂ）
はＤＵＴ２に加えられるクロックを示している。５はデ
ータ処理部であり、メモリ３に格納された変換データに
対して離散的フーリエ変換（ｄｉｓｃｒｅａｔ　ｆｏｕ
ｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：以下ＤＦＴという）処
理を施し、ＤＬＩＴ２に加えられる入力信号に相当する
理想正弦波信号の位相データと振幅データを求めるとと
もにパーセバルの公式によるＳＮ比の演算などを行うも
のである。

このような構成において、ＣＵＴ２でサンプリングされ
変換されたデータをメモリ３のエリア一杯に格納する。

そして、これら格納された変換データに対してデータ処
理部５でＤＦＴ処理を施し、ＤＵＴ２に加えられる入力
信号に相当する理想正弦波信号の位相データと振幅デー
タを求める。

ここで、１番目の変換データをｘｔとし、それに対応す
る理想正弦波信号データをＱｔとすると、理想正弦波信
号データＱｔは、ｇｔ＝Ａｃｏｓθ１＋Ｂｓ１ｎθ（＋Ｃ＝（３）換デー
タとの誤差を求めることができ、ＣＵＴ２の各種特性を
評価することができる。

ところで、従来のこのようなカーブフィツト法では、Ｄ
ＬＩＴ２の変換データが滑らかな正弦波信号になるよう
に振幅および直流成分が調整された正弦波信号が高純度
正弦波発生器１から加えられていた。すなわち、ＤＵＴ
２には、入力範囲のフル・スパンよりも振幅の小さな正
弦波信号が加えられることになる。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、このような方法によれば、ＤＵＴ２に最小レベ
ルの信号を加えた場合の変換データ（ゼロコード）や最
大レベルの信号を加えた場合の変換データ（フルコード
）に対するダイナミックテストは不可能である。

これは、従来のカーブフィツト法の限界であって、ゼロ
コードからフルコードまでのほぼ全部の変換コードを利
用するようなりＵＴ２に対して充分な評価が行えないこ
とになる。

本発明は、このような点に着目したものであって、その
目的は、ＤＵ王から７ルコードやゼロコードなどの飽和
した変換データが出力される状態でカーブフィツト法に
よりＤＬＩＴのほぼ全変換コードに対する高精度の試験
が行えるＡ／Ｄ変換器試験方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）このような問題点を解決した本発明は、高純度正弦波発
生器から測定対象Ａ／Ｄ変換器に測定対象Ａ／Ｄ変換器
から出力される変換データが飽和する正弦波信号を与え
て変換データをメモリに格納し、メモリに格納された変換データを並べ変えた後既知直流
成分に基づいて位相が零の１波分のデータ列に変換し、この１波分のデータ列から飽和部分のデータ範囲を求め
て理想正弦波信号を求めるためのデータ範囲を決定した
後決定されたデータ範囲に基づいて離散的フーリエ変換
することにより入力信号に相当する理想正弦波信号の位
相と振幅を求め、これら理想正弦波信号データと変換デ
ータとの誤差を求めることを特徴とする。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

なお、本発明では、以下の各パラメータは既知とする。

クロックの周波数二ｆＣ入力正弦波信号の周波数；ｆＳｆｃとｆｓの周波数比、ｆＲ総データサンプル数：ＮＤＵＴの変換データの直流成分；Ｃ（（３）式の０項）ＣＵＴの変換データの飽和値ＤＬＪＴの変換データの飽和値は安定であること本発明
の概要はつぎのとおりである。

（１）メモリに格納されているＣＵＴの変換データを第
１図に示すように位相差が零の１波分の正弦波に並べ変
える。

（２）並べ変えた変換データ列から飽和した部分を除き
、残った部分（ハツチングをつけた範囲Ｓ−８＋　＋Ｓ
２　＋Ｓ３　）の変換データをカーブフィツト法の対象
とする。そして、データ範囲Ｓに基づし１て、理想正弦
波信号を算出するためのデータ範囲Ｐを求める。

（３）並べ変えた変換データ列のｊ番目のデータｙｊに
対応する理想正弦波信号の値ｇｊは、次式で求められる
。

ｇＪ＝ＢＳｉｎθ−Ｊ　＋　Ｃ・＝（４）Ｂ＝　−一２
Ｊ　％ｊ−５に９ｉＬ−）１　　↓ Ｃは既知Ｈ＝乙Ｃ〆２°θシ θ′Ｊ−２π・ｊ／Ｎｎ−範囲Ｐ内のデータ数これにより、範囲Ｓ内の変換データとそれに対応する理
想正弦波信号の値によるカーブフィツト法が実現できる
ことになる。

次に、各ステップの詳細について説明する。

（１）変換データの並べ変えはじめに、メモリに格納されている変換データを１波分
のデータ列に変換する。１ｉ目にサンプルされた変換デ
ータをＸ（とする。前述のように周波数比ｆ、は既知で
ある。この時、Ｏ番目の変換データに対するＸｊの相対
位相は（３）式のθＬとなる。このθ１に対してモジュ
ロ−を取り、それをｉ−とすると、ｉ　′−θ１　　ａ＋ｏｄ　　２π　　　　　　　　　
　　　　　　・・・（５）となる。このｉ′に従ってＸ
ｉをソートすることにより、ｘｔを１波分の波形に並べ
変えることができる。

続いて、並べ変えられたデータ列を位相差が零の正弦波
データ列に変換する。この場合には、既知の直流成分を
利用し、データ列からその部分を見つけ出す。そして、
そのデータが始点になるようにデータ列をローテートシ
フトし、第２図に示すようなデータ列を得る。このよう
にしてローテートシフトされたデータ列のｊ番目のデー
タをｙｊとする。

（２）飽和部分のデータ削除ローテートシフトされたデータ列から飽和部分のデータ
範囲を決定する。この場合、第３図に示すように、ｊ　＝　（Ｎ−１）／４．３　（Ｎ−１）／４を始点と
して、外側に向かってｙｊが飽和値として連続している
ハツチングを付けた部分Ａ、Ｂを検出する。これにより
、第１図に示したような有効範囲Ｓ　（Ｓ−８＋　＋８
２　＋８３　）が特定されることになる。

続いて、第３図に示した削除部分Ａ、Ｂに基づいて、第
４図に示すように理想正弦波信号を求めるためのデータ
範囲Ｐ　（Ｐ＝Ｐ＋　＋Ｐ２　＋Ｐ３　＋Ｐ４）を決定
する。このデータ範囲Ｐの条件は、Ｐ＋　＝Ｐ２＝Ｐ３
　＝Ｐ４Ａ≦八− Ｂ≦Ｂ′ とする。これにより、削除部分Ａ＝、Ｂ′の対称性が保
たれることになる。

（３）理想正弦波信号計算まず、データは連続的に変化するものとする。

そして、ＶＪをｙ（ｊ）、ｇｊを９（ｊ）とすると、理
想正弦波信号ａ（ｊ）は１、（ｊ）＝ｐＳ＝？参十〇で表わすことができる。ここで、ｙ（ｊ）は位相差が零
の制御信号に並び変えられているので、ｑ（Ｊ）にＣＯ
Ｓ成分は必要なく、データ範囲Ｐに対してＶ、＋とｏ（
ｊ）の誤差が最小になるＢを選定すればよい。なお、Ｃ
は既知である。この条件を満たすためには次式が成り立
つ。

Ｅ＝ｆｐ　　（ｙ（Ｊ）−Ｑ（ｊ））２６ｊ　・・・（
６）この（６）式を展開することにより、・・・（７）が得られる。

ところで、既に説明したように、ｙ（ｊ）は正負両頭域
での対称性を保つようにデータ範囲Ｐを選定しているこ
とから、（７）式における第３項および第４項のｓｉｎ
はＯになる。これにより、（７）式は（８）式に変形で
きる。

そして、（８）式を本来の離散データに戻すことにより
、Ｂが求められる。

Ｈ＝乙ｃ−ｏ！ｌ＋ＳＬＱ　； θ　ｊ−−） υ ｎ＝範囲Ｐのデータ数このようにして求めたｑｊとｙｊのうち、範囲Ｓのデー
タに対して誤差計算を行う。この結果、ゼロコードから
フルコードの範囲にわたってカーブフィツトを実行する
ことができる。

第５図は本発明方法を実施するための装置の具体例を示
すブロック図であり、第７図と同一部分には同一符号を
付けている。第５図において、６はデータ処理部を含む
演算制御部である。この演算制御部６は、正弦波信号周
波数ｆｓ、クロック周波数ｆｃ、サンプルデータ数Ｎを
決定して高純度正弦波発生器１およびクロック発生器４
を駆動制御するとともにオペレータにより入力される制
御信号の直流成分に応じて高純度正弦波発生器１を制御
し、さらに、サンプルデータに対して前述のようなカー
ブフィツト法を実行する。なお、正弦波信号周波数ｆｓ
は、ＣＵＴ２の試験内容に応じたサンプルデータの分解
能Ｎとサンプル波数Ｋが累の関係を保ちかつ（Ｎ＋１　）／に＝Ｍ　（Ｍは整数）または（Ｉｆ−１）　／に＝Ｍ　（Ｍは整数）の関係が成立す
るＮとＫを演算し、これらＮとＫの値に従って、ｆｓ＝　（Ｋ／Ｎ）ｆｃの関係が成立するように算出される。

第６図は、本発明の演算処理の流れを示すフローチャー
トである。

まず、正弦波信号周波数ｆｓ、クロック周波数ｆｃ、サ
ンプルデータ数Ｎが決定され、所定の値が高純度正弦波
発生器１．クロック発生器４およびメモリ３に設定され
る（ステップ■）。次に、オペレータにより直流成分お
よび飽和値が入力される（ステップ■）、高純度正弦波
発生器１の直流成分が設定される（ステップ■）。この
ようにして各部の測定条件が設定された後、高純度正弦
波発生器１．クロック発生器４およびメモリ３が起動さ
れてデータがサンプリングされ（ステップ■）、サンプ
リングされたデータｘＬがメモリ３に取り込まれる〈ス
テップ■）。メモリ３に取り込まれたデータＸｉはデー
タ列ｙｊに並べ変えられる（ステップ■）。並べ変えら
れたデータ列ｙｊに基づいて飽和部分のデータ範囲Ｓが
決定され（ステップ■）、理想正弦波信号を算出するた
めのデータ範囲Ｐが決定される（ステップ■）。そして
、理想正弦波信号ＱＪが算出され（ステップ■）、サン
プルデータｙｊと理想正弦波信号Ｑｊとの誤差が計算さ
れる（ステップ［株］）。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、測定対象Ａ／Ｄ
変換器からフルコードやゼロコードなどの飽和した変換
データが出力される状態でカーブフィツト法による高精
度の試験を行うことができ、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明を説明するための波形図、第５
図は本発明方法を実施するための装置の具体例を示すブ
ロック図、第６図は本発明の処理の流れを示すフローチ
ャート、第７図は従来の装置の一例を示すブロック図、
第８図は測定対象Ａ／Ｄ変換器に加えられる入力信号と
クロックとの関係を示す説明図である。１・・・高純度正弦波発生器、２・・・測定対象Ａ／Ｄ
変換器（ＤＵＴ）　、３・・・メモリ、４・・・クロッ
ク発第１図第２図りＪ

Claims

【特許請求の範囲】高純度正弦波発生器から測定対象Ａ／Ｄ変換器に測定対
象Ａ／Ｄ変換器から出力される変換データが飽和する正
弦波信号を与えて変換データをメモリに格納し、メモリに格納された変換データを並べ変えた後既知直流
成分に基づいて位相が零の１波分のデータ列に変換し、この１波分のデータ列から飽和部分のデータ範囲を求め
て理想正弦波信号を求めるためのデータ範囲を決定した
後決定されたデータ範囲に基づいて離散的フーリエ変換
することにより入力信号に相当する理想正弦波信号の位
相と振幅を求め、これら理想正弦波信号データと変換デ
ータとの誤差を求めることを特徴とするＡ／Ｄ変換器試
験方法。