JPS63304175A - セトリング特性測定方法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、セトリング特性を高密度で測定するための方
法に関する。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

増幅器等の動特性を評価する場合、ステップ波を入力し
、そのステップ応答出力波形を観測することにより、セ
トリング時間等のセトリング特性を評価することは、重
要な評価項目の一つとなっている。

従来、セトリング特性を測定するにはオシロスコープや
高速ディジタイザ等を用いて被測定デバイス（以下ＤＵ
Ｔと称する）からの出力信号を直接観測していた。また
、測定に用いられるオシロスコープの人力増幅器の飽和
による特性劣化を防ぐため、アナログ的に差動動作をさ
せるものもあった。このような測定方法の例としては、
たとえば、１９８４年１１月１５日発行のＥＤＮ誌に掲
載された論文であるＳｅｔｔｌｉｎｇｔｉｍｅ　ｍｅａ
ｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｄｅｍａｎｄｐｒｅｃｉｓｅ　ｔ
ｅｓｔ　ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ”　（Ｊｉｍ　Ｗｉｌｌｉ
ａｍｓ著）中で説明されている。

このような方法で高田度のセトリング特性の測定を行な
う場合、被測定デバイスからの伝送線の伝送特性や差動
増幅器の特性が測定精度に誤差をもたらす。伝送線の伝
送特性による波形歪についてはたとえば産報■によって
出版された電子科学シリーズ４４「パルス計測とその応
用」の第２０６頁することも難しい。増幅器についても
周知の通り高精度のセトリング特性の測定系に使用でき
る良好な特性を持つものを得るのは困難である。

また、ＯＵＴからの出力信号をサンプリングしてディジ
タル化して得られる測定データを解析する場合、ケーブ
ル、プローブ増幅器やサンプラの部分で誤差が生じる。

ＤＵＴの出力を間に何も入れずに直接サンプラに接続す
れば、ケーブルやプローブ増幅器による誤差分はなくな
るが、サンプラによる誤差分は依然として除去できない
。その上、このような接続形態は測定系の構成上不可能
なことが多いので、この方法では汎用性が失なわれてし
まう。

昭和６１年１０月８日付けで出願された特願昭６１−２
３９７３７には被測定信号をサンプリングし、ディジタ
ル化して測定する場合の、測定系のセトリング特性によ
る上記誤差を補正する一方法が述べられている。該出願
においては、少なくとも一方の波高レベルが平坦になっ
ている基準パルスを、該測定系で測定して基準データを
得、一方ＤＯＴの出力信号から同様にして測定データを
得ている。そしてこの両データを、所定の基準点間でタ
イミングを合わせ、また両者間のレベル合わせを行なっ
た後、基準データを測定データから差し引き、この結果
に対して理想波形を足し込むことにより、測定系の誤差
成分が除去されたＤＵＴの出力信号の真のセトリング特
性を示す波形データを得る旨が開示されている。

しかしこの方法による誤差補正はすべて時間領域で成さ
れている為、被測定信号が基準パルスと大きく異なる場
合には、正確な補正が不可能となり、結局測定誤差が増
してしまう。

トリング特性測定方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の一実施例によれば、はぼ理想的な波形を発生す
るパルス発生器を用いて測定系自体のセトリング特性に
よる誤差分を周波数領域で求め、これによって被測定信
号の測定データを補償するセトリング特性測定方法が与
えられる。

この測定方法においては、ＤＵＴからの出力信号はサン
プリングされ更にディジタル化されて記録される。この
ようにして採取された測定データにはＤＵＴのセトリン
グの様子の他に、測定系のセトリング特性による誤差成
分が重畳されている。

一方、ＤＵＴの出力の測定とは別途に、測定系に直接に
基準パルス波形を与えてそのパルスをこの測定系で観測
した基準データを採取する。この基準パルス波形とは具
体的には少なくとも一方のレベルが平坦になっている波
形である。

この誤差成分を除去するため、本実施例ではまず測定さ
れた基準データに基づき、これをフーリエ変換し、これ
と理想ステップ波形のフーリエ変換と比較することによ
り該測定系による誤差を求める。比較はそれぞれの波形
の立上り（又は立下り）部においてそれぞれの振幅の５
０％点を時間基準として行なわれる。また、このとき基
準パルス入力の振幅を正規化し、理想ステップ波の振幅
と同じとする。次に被測定信号を同一測定系で測定し、
測定データを得、これをフーリエ変換し、これに先に求
めた測定系による誤差の補正を加えて、結果を逆フーリ
エ変換することにより、所望の補正された真の被測定波
形を時間領域で得る。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例のセトリング特性測定方法を
実現するための一構成例である。同図において測定系１
００の入力には、一方のレベルが平坦なパルスを発生す
る平坦パルス発生器（以下、ＦＰＧと称する）１０１　
とセトリング特性を測定すべきもの（以下ＤＵＴと称す
る）の出力を切換えて与える。

ＤＯＴとしては増幅器、ディジタル・アナログ・コンバ
ータ、ケーブル、リレー等のセトリング特性を測定すべ
きものであれば何でも接続することができる。

ＦＰＧとしては、高レベル側あるいは低レベル側の一方
が平坦な（つまりセトリング時間が０で、セトリング後
は任意の時間一定レベルを維持できる）パルスを発生す
るパルス発生器を用いる。もちろん両レベルとも平坦で
あっても良い。このようなパルスの例を第２図の（Ａ）
および（Ｂ）に示し、またこれらのパルスを発生するた
めの回路の構成例を夫々第３図の（Ａ）および（Ｂ）に
示す。第３図中に示す構成例では、必ずしも理想的では
ない波形を出力するパルス発生器３０１．３０２、の出
力を、高速動作をするショットキー・バリア・ダイオー
ドＤｌａ、　Ｄ２ａ、　Ｄｌｂ、　Ｄ２ｂを用いた整形
回路３０３．３０４によって整形している。更に整形回
路３０３．３０４には、この回路の入出力に接続されて
いる伝送線とインピーダンス整合をとるための終端抵抗
Ｒｉａ、　Ｒｏａ、　Ｒｉｂｓ　Ｒｏｂが設けられてい
る。特に出力側の終端抵抗Ｒｏａｓ　Ｒｏｂにより、シ
ョットキー・バリア・ダイオードＤ２ａ、　Ｄ２ｂがオ
フになったときの、整形回路３０３．３０４の出力側で
の反射が防止される。なお、第３図に示した形態のＦＰ
Ｇについては本願出願人が昭和６１年９月１日付で出願
した特願昭６１−２０５６２７　ｒパルス発生器」中で
詳細に述べられているので、ここではこれ以上説明しな
い。

先ず、ＦＰＧ　　１０１が発生するほとんど理想的な波
形を持つパルスを測定系１００に与える。このパルスは
伝送線１０５、サンプラ１０７、ディジタイザ１０９を
通り、ディジタル化されたデータの時系列の形でメモリ
１１１に記憶される。これを基準データとしこの基準デ
ータに基づきＣＰＵ１１３にてフーリエ変換を行なう。

これと理想ステップ波形のフーリエ変換とを比較し、測
定系１００の伝送特性を求める。この時、仮にそれぞれ
の波形の立上り（又は立下り）部においてそれぞれの振
幅の５０％点を時間基準点とすれば、上記比較に求めら
れた測定系１００の伝送特性にはフーリエ変換結果の実
数部及び虚数部に相対的な位相情報も保持されている。

振幅情報も基準パルスのスウィングレベルを正規化しス
テップ波のスウィングレベルと同等とすれば相対的に求
まる。すなわち、絶対的な振幅、位相情報は求まらない
が、波形の解析に必要十分な相対振幅、位相変化が周波
数領域で表現できる。

（周波数領域上ではＯＨｚが仮想基準点となる）次にＤ
［ｌ７１０３の出力信号をＦＰＧの出力信号と同じよう
にして測定系１００で測定し、ディジタル化されたデー
タの時系列の形でメモリ　１１１に記憶する。これを測
定データとし、この測定データに基づきＣＰＵ１１３に
てフーリエ変換する。

なお、ＤＩＪＴ１０３が増幅器やケーブル等の場合には
、ＦＰＧＩＯＩ、ＤＵＴ１０３の接続を第１Ａ図に示す
ようにして良い。

最後に、前記測定データに基づいたフーリエ変換結果に
前記導出された測定系１００の伝送特性を適用し、測定
系１００の持つ誤差成分を補正し、この結果を逆フーリ
エ変換して、所望の補正されたＤＵＴ１０３出力の波形
を時間領域で得る。

なお、前述の時間基準点の求め方は以下のようにする。

まず測定データおよび基準データの各々について第４図
に示すようにして５０％のレベルの基準点Ａ、Ｂを定め
る。すなわち、基準点Ａ、　Ｂ間の時間をＴｈとすると
き、基準点Ａの時刻からＴｈの８５％ないし９０％の区
間Ｈのレベルの平均（上側平均）を１００％のレベルと
する。また、基準点Ｂの時刻からＴＩ　（＝Ｔ−Ｔｈ）
の８５％ないし９０％（データ終了点に達するとデータ
開始点に戻る）の区間りの平均値（下側平均）を０％と
する。このとき基準点Ａ、Ｂのレベルが５０％となるよ
うにＡ、Ｂを決定する。なお以下では測定データの基準
点Ａ、Ｂを夫々Ａｍ、　Ｂｍまた基準データの基準点Ａ
、Ｂを夫々Ａｒ、　Ｂｒで表わす。なお、１００％点、
０％点を５０％点からの時間によって定めているので循
環的な定義に見えるかも知れないが、実際には逐次近似
的にこれらの点を定めることができる。たとえば、測定
された最小電圧および最大電圧を夫々仮に０％点および
１００％点と定めると５０％レベルの電圧が仮に定めら
れる。これから上述の定義によりある区間の平均を行っ
て、０％および１００％のレヘルが定められる。これに
より、より正確な５０％レベルがわかる。測定された波
形が充分すみやかにセトリングする場合にはこれで実用
上止しいと見なせる５０％点が求まる。あるいは上述の
手続を更に繰返して良い。

なお、上述した基準データと測定データとのタイミング
合わせは第４図とは異なる手順でも良い。

また、基準データと測定データとを得る順序はどちらを
先にしても良い。基準信号を発生する手段としては、所
望の基準波形を発生できるものであれば、実施例中に示
したものに限定されるものではない。また、測定系１０
０には増幅器、プローブ。

ミキサー等を含んでも良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いることにより、セト
リング特性等の測定にあたって被測定信号が基準信号に
似ていなくとも、測定系の誤差をほぼ完全に除去するこ
とができる。

また、理想に近い基準パルス波を用いることにより、測
定系の伝送特性を、ネットワークアナライープなしで、
−回で単一チャンネルにより求めることができる。さら
に測定系の伝送特性が長期にわたって安定であれば、本
発明による測定系の伝送特性を１度求めるだけでいつで
もこの特性データを補正に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のセトリング特性測定方法を
行なうための構成を示すブロック図、第１Ａ図は第１図
中のＦＰＧとＤＵＴの接続形態の一例を示す図、第２図
は基準データを与えるパルスの波形の例を示す図、第３
図は第２図に示すパルスを発生するためのＦＰＧの構成
例を示す図、第４図は実施例における測定データおよび
基準データのタイミング合わせ　　゛　　　　　　を説
明するための図である。 １０１：ＦＰＧ、　　　　１０３：ＤＵＴ。 １０５：伝送線、　　　　１０７：サンプラ、１０９：
ディジタイザ、　１１１：メモリ、１１３：ＣＰＵ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定信号をサンプリングしディジタル化して測定する
   測定系を用いたセトリング特性測定方法において、 少なくとも一方の波高レベルが平坦である基準パルスを
   測定して基準データを得、前記基準データに基づきフー
   リエ変換する段階と、 理想ステップ波のフーリエ変換と前記基準データに基づ
   いたフーリエ変換とから前記測定系のセトリング特性を
   求める段階と、 被測定信号を測定して測定データを得、前記測定データ
   に基づきフーリエ変換する段階と、前記測定データに基
   づいたフーリエ変換に前記導出された測定系のセトリン
   グ特性による誤差の補正を行なう段階と、 前記補正結果を逆フーリエ変換する段階 とを含むことを特徴とするセトリング特性測定方法。