KR200360584Y1

KR200360584Y1 - Digital measurement system

Info

Publication number: KR200360584Y1
Application number: KR20-2004-0016937U
Authority: KR
Inventors: 전철규
Original assignee: 주식회사 엠엔티
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2004-08-30

Abstract

본 고안은 디지털 측정장치에 관한 것으로서, 저정밀도의 디지털 측정장치를 이용하여 1차적으로 입력신호를 측정한 후 측정된 값을 입력신호에서 차감하여 차감분에 대해 일정 게인으로 증폭하여 2차적으로 측정함으로써 1차 측정된 값과 2차 측정된 값에 의해 저정밀도 디지털 측정장치가 갖는 A/D변환기의 분해능 이하의 작은 신호 및 시스템 노이즈 보다도 작은 신호 변화량에 대해서도 고정밀 측정이 가능한 이점이 있을 뿐만 아니라 고가의 고정밀 A/D변환기를 사용하지 않고도 고정밀 측정이 가능함으로써 고정밀도 측정장치를 구입하기 위한 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a digital measuring device, which first measures an input signal using a low-precision digital measuring device, subtracts the measured value from the input signal, and amplifies the gain by a certain gain to measure the secondary. As a result, the high-precision measurement can be performed on the signal variation amount smaller than the resolution of the A / D converter of the low-precision digital measuring device and the system noise by the primary measured value and the secondary measured value. It is possible to reduce the cost of purchasing a high precision measuring device by enabling high precision measurement without using a high precision A / D converter.

Description

Digital measuring device {DIGITAL MEASUREMENT SYSTEM}

본 고안은 디지털 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저정밀도의 디지털 측정장치를 이용하여 1차적으로 입력신호를 측정한 후 측정된 값을 입력신호에서 차감하여 차감분에 대해 일정 게인으로 증폭하여 2차적으로 측정함으로써 1차 측정된 값과 2차 측정된 값에 의해 저정밀도 디지털 측정장치가 갖는 A/D변환기의 분해능 이하의 작은 신호 및 시스템 노이즈 보다도 작은 신호 변화량에 대해서도 고정밀 측정이 가능하도록 한 디지털 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a digital measuring device, and more specifically, a low-precision digital measuring device primarily measures an input signal, subtracts the measured value from the input signal, and amplifies the gain by a certain gain. The secondary measurement enables high-precision measurement of small signal changes less than the resolution of the A / D converter of the low-precision digital measuring device and system noise by the first and second measured values. It relates to a digital measuring device.

디지털 측정장치는 반도체 등과 같은 측정이 필요로 하는 모든 분야에서 적용이 가능한 기술로써 A/D변환기와 D/A변환기를 이용하여 외부와 데이터를 입출력하는 컴퓨터를 통해 구성되고 있다.Digital measuring device is a technology that can be applied in all fields that need measurement such as semiconductor, etc., and is composed of a computer that inputs and outputs data to and from the outside using A / D converter and D / A converter.

도 1은 일반적인 디지털 측정장치를 간략하게 나타낸 블록구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a general digital measuring device.

여기에 도시된 바와 같이 피측정소자(미도시)가 장착되는 지그부(5)로부터 측정하고자 하는 신호를 받아들이는 입력부(10)와, 입력부(10)를 통해 입력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(20)와, A/D변환기(20)를 통해 디지털 신호로 변환된 입력신호에 대해 측정조건에 맞게 변환하여 표시부(40)로 출력하는 제어부(30)로 이루어진다.As shown here, an input unit 10 for receiving a signal to be measured from a jig unit 5 on which an element to be measured (not shown) is mounted, and a signal input through the input unit 10 is converted into a digital signal. The control unit 30 converts the input signal converted into a digital signal through the A / D converter 20 and the A / D converter 20 according to measurement conditions and outputs the converted signal to the display unit 40.

따라서, 피측정소자에서 출력되는 신호에 대해 입력부(10)에서 받아 들여 A/D변환기(20)를 통해 디지털 신호로 변환하여 측정조건에 따라 변환하여 표시부(40)에 표시된다.Therefore, the signal output from the device under measurement is received by the input unit 10 and converted into a digital signal through the A / D converter 20 and converted according to the measurement conditions and displayed on the display unit 40.

이러한 디지털 측정장치에서는 측정을 위해 사용되는 A/D변환기(20)의 분해능에 따라서 측정의 정밀도가 결정되고 있으며, A/D변환기(20)의 분해능보다도 작은 신호의 변화량은 측정이 불가능하게 된다.In such a digital measuring device, the accuracy of the measurement is determined according to the resolution of the A / D converter 20 used for the measurement, and the amount of change in the signal smaller than the resolution of the A / D converter 20 becomes impossible to measure.

또한, 측정장치가 기본적으로 갖는 시스템 노이즈보다도 작은 신호도 마찬가지로 측정할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem in that a signal smaller than the system noise basically included in the measuring device cannot be measured in the same manner.

따라서, 측정의 정밀도를 높이기 위해서는 분해능이 높은 고정밀의 A/D변환기(20)를 사용함으로써 어느 정도 정밀도는 높일 수 있으나 고정밀도의 디지털 측정장치일수록 가격이 높아지는 문제점이 있을 뿐만 아니라 이 또한 시스템 노이즈 크기보다 작은 신호의 변화량은 측정할 수 없다는 문제점이 있다.Therefore, in order to increase the accuracy of the measurement, by using the high-precision A / D converter 20 with high resolution, the accuracy can be increased to a certain degree, but the higher the accuracy of the digital measuring device, the higher the price and the system noise level. There is a problem that the change amount of the smaller signal cannot be measured.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 고안의 목적은 저정밀도의 디지털 측정장치를 이용하여 1차적으로 입력신호를 측정한 후 측정된 값을 입력신호에서 차감하여 차감분에 대해 일정 게인으로 증폭하여 2차적으로 측정함으로써 1차 측정된 값과 2차 측정된 값에 의해 저정밀도 디지털 측정장치가 갖는 A/D변환기의 분해능 이하의 작은 신호 및 시스템 노이즈 보다도 작은 신호 변화량에 대해서도 고정밀 측정이 가능하도록 한 디지털 측정장치를 제공함에 있다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to first measure the input signal using a low-precision digital measuring device, and then subtract the measured value from the input signal to subtract it. By amplifying with a certain gain and measuring secondly, the signal measured less than the resolution of the A / D converter of the low-precision digital measuring device and the system noise by the first and second measured values. The present invention provides a digital measuring device that enables high-precision measurement.

도 2는 본 고안에 의한 디지털 측정장치를 간략하게 나타낸 블록구성도이다.2 is a block diagram schematically showing a digital measuring device according to the present invention.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

5 : 지그부 10 : 입력부5: jig part 10: input part

20 : A/D변환기 30 : 제어부20: A / D converter 30: control unit

40 : 표시부 50 : 차감회로40: display unit 50: subtraction circuit

60 : 증폭부 70 : 스위칭부60: amplification unit 70: switching unit

80 : D/A변환기80: D / A Converter

상기와 같은 목적을 실현하기 위해 본 고안은 피측정소자로부터 측정하고자 하는 신호를 받아들이는 입력부와, 입력부를 통해 입력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기와, A/D변환기를 통해 디지털 신호로 변환된 입력신호에 대해 측정조건에 맞게 변환하여 표시부로 출력하는 제어부로 이루어진 디지털 측정장치에있어서, A/D변환기에서 변환된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기와, 입력부에서 출력되는 신호에서 D/A변환기에 의해 변환된 신호를 차감하는 차감회로와, 차감회로에서 차감된 값을 선택적으로 증폭하여 A/D변환기로 출력하는 증폭부와, 측정정밀도를 선택하기 위한 스위칭부와, 스위칭부의 선택에 따라 A/D변환기의 출력을 D/A변환기로 전달하고 증폭부를 통해 일정 게인으로 증폭되도록 하여 원측정값과 차감측정값을 통해 측정값을 연산하여 출력하는 제어부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징을 한다.In order to realize the above object, the present invention provides an input unit for receiving a signal to be measured from an element under measurement, an A / D converter for converting a signal input through the input unit into a digital signal, and a digital through an A / D converter. A digital measuring device comprising a control unit which converts an input signal converted into a signal according to a measurement condition and outputs it to a display unit, wherein the D / A converter converts the digital signal converted from the A / D converter into an analog signal, A subtraction circuit for subtracting the signal converted by the D / A converter from the output signal, an amplifier for selectively amplifying the value subtracted from the subtraction circuit and outputting it to the A / D converter, and a switching unit for selecting measurement accuracy And, according to the selection of the switching unit, the output of the A / D converter is transferred to the D / A converter and amplified by a certain gain through the amplification unit to measure the original measured value and the subtracted measurement. And a further comprising a controller for calculating and outputting the measured value is over a feature that was made.

본 고안에서, D/A변환기는 스위칭부에서 저정밀 측정을 선택한 경우 0값이 출력되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the D / A converter is characterized in that 0 value is output when the low precision measurement is selected in the switching unit.

또한, 본 고안에서 증폭부는 스위칭부에서 저정밀 측정을 선택한 경우 증폭없이 출력되는 것을 특징으로 한다.In addition, the amplifier in the present invention is characterized in that the output without amplification when the low-precision measurement in the switching unit.

또한, 본 고안에서, 증폭부의 증폭게인은 제어부에서 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the amplification gain of the amplification unit is characterized in that can be set in the control unit.

이와 같이 이루어진 본 고안은 고정밀도를 측정하기 위해 스위칭부를 작동시키면 A/D변환기에서 1차로 측정된 값을 D/A변환하여 차감회로 입력하여 차감된 신호에 대해 증폭부에서 선택적으로 증폭하여 2차로 측정함으로써 1차 측정된 값과 2차 측정된 차감측정값을 서로 연산하여 측정함으로써 A/D변환기의 분해능 이하의 작은 신호 및 시스템 노이즈 보다도 작은 신호 변화량에 대해서도 고정밀 측정이 가능하게 된다.When the switching unit is operated to measure the high precision, the present invention made as described above has a D / A conversion of the first measured value in the A / D converter and inputs a subtraction circuit to selectively amplify the signal to be subtracted from the amplifying unit for the second signal. By measuring and measuring the primary measured value and the secondary measured subtracted measurement value with each other, high-precision measurement is possible even for a small signal below the resolution of the A / D converter and a signal change amount smaller than system noise.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 고안의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only and the same parts as the conventional configuration using the same reference numerals and names.

여기에 도시된 바와 같이 피측정소자가 장착되는 지그부(5)로부터 측정하고자 하는 신호를 받아들이는 입력부(10)와, 입력부(10)를 통해 입력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(20)와, A/D변환기(20)에서 변환된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기(80)와, 입력부(10)에서 출력되는 신호에서 D/A변환기(80)에 의해 변환된 신호를 차감하는 차감회로(50)와, 차감회로(50)에서 차감된 값을 선택적으로 증폭하여 A/D변환기(60)로 출력하는 증폭부(60)와, 측정정밀도를 선택하기 위한 스위칭부(70)와, A/D변환기(20)를 통해 디지털 신호로 변환된 입력신호에 대해 측정조건에 맞게 변환하여 표시부(40)로 출력할 뿐만 아니라 스위칭부(70)의 선택에 따라 A/D변환기(20)의 출력을 D/A변환기(80)로 패스시키고 증폭부(60)를 통해 일정 게인으로 증폭되도록 하여 원측정값과 차감측정값을 통해 측정값을 연산하여 표시부(40)로 출력하는 제어부(30)로 이루어진다.As shown here, an input unit 10 for receiving a signal to be measured from a jig unit 5 on which the device under measurement is mounted, and an A / D converter for converting a signal input through the input unit 10 into a digital signal ( 20), a D / A converter 80 for converting the digital signal converted by the A / D converter 20 into an analog signal, and the D / A converter 80 for converting the signal output from the input unit 10. A subtraction circuit 50 for subtracting the received signal, an amplification unit 60 for selectively amplifying the value subtracted from the subtraction circuit 50 and outputting the result to the A / D converter 60, and a switching for selecting measurement accuracy The unit 70 and the input signal converted into a digital signal through the A / D converter 20 are converted to meet the measurement conditions and output to the display unit 40 as well as according to the selection of the switching unit 70. Pass the output of the D converter 20 to the D / A converter 80 and amplified to a certain gain through the amplifier 60 The control unit 30 calculates the measured value based on the original measured value and the subtracted measured value and outputs it to the display unit 40.

이와 같이 이루어진 디지털 측정장치의 작동상태를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation state of the digital measuring device made as described above in detail.

먼저, 저정밀도로 측정할 경우를 설명한다. 즉, 스위칭부(70)에서 측정정밀도를 저장밀도로 선택되었다면, 지그부(5)에 장착된 피측정소자(미도시)에서 측정하고자 하는 신호가 입력부(10)를 통해 입력되고 이 입력된 신호는 차감신호에 의해 차감되는데 D/A변환기(80)를 통해 입력되는 값이 0값이기 때문에 차감되지 않고 원래의 입력신호가 증폭부(60)로 인가된다.First, the case of measuring with low precision is demonstrated. That is, if the measurement precision is selected as the storage density in the switching unit 70, a signal to be measured by the device under measurement (not shown) mounted on the jig unit 5 is input through the input unit 10, and the input signal is input. Is subtracted by the subtraction signal, but since the value input through the D / A converter 80 is 0, the original input signal is applied to the amplifier 60 without being subtracted.

또한, 증폭부(60)에서도 저정밀도의 측정이므로 증폭 게인이 0로 증폭되지 않고 출력되고 이렇게 출력된 값은 A/D변환기(20)에 의해 디지털 신호로 변환되어 제어부(30)로 입력되고 제어부(30)에서는 측정조건에 따라 측정값을 표시부(40)로 출력함으로써 측정이 이루어진다.In addition, since the amplification unit 60 is a low-precision measurement, the amplification gain is output without being amplified to zero, and the output value is converted into a digital signal by the A / D converter 20 and input to the controller 30. In operation 30, the measurement is performed by outputting the measurement value to the display unit 40 according to the measurement conditions.

그런데, 스위칭부(70)에서 측정정밀도를 고정밀도 측정으로 선택할 경우에는 제어부(30)에서 A/D변환기(20)에서 측정된 측정값(V1)을 D/A변환기(80)로 전달하여 아날로그 신호로 변환한 후 이 값을 차감회로(50)를 통해 입력부(10)에서 출력되는 신호에서 차감하게 된다.However, in the case where the switching unit 70 selects the measurement precision as the high precision measurement, the control unit 30 transmits the measured value V1 measured by the A / D converter 20 to the D / A converter 80 to provide analog. After conversion to a signal, this value is subtracted from the signal output from the input unit 10 through the subtraction circuit 50.

이렇게 차감된 값은 A/D변환기(20)의 분해능의 한계로 인해 측정하지 못한 값으로써 이 값을 증폭부(60)를 통해 일정한 게인으로 증폭하여 출력하게 된다.The subtracted value is a value not measured due to the limitation of the resolution of the A / D converter 20 and is amplified by a predetermined gain through the amplifier 60 to output.

즉, 분해능의 한계로 측정되지 못한 값을 증폭하여 큰 신호로 변환한 후 A/D변환기(20)를 통해 디지털 신호로 변환하여 차감측정값(V2)을 측정하게 된다.That is, a value not measured due to the limit of resolution is amplified and converted into a large signal, and then converted into a digital signal through the A / D converter 20 to measure the subtraction measurement value V2.

따라서, 증폭부(60)의 증폭 게인을 알 경우 최종적으로 입력신호에 대한 측정값(Vin)은 1차 측정값(V1)에 차감측정값(V2)을 증폭 게인(G)으로 나눈 값을 더함으로써 구할 수 있게 된다.Therefore, when the amplification gain of the amplifying unit 60 is known, finally, the measured value Vin for the input signal is further divided by the first measured value V1 divided by the subtracted measurement value V2 by the amplified gain G. You can get it by doing.

즉, Vin = V1 + V2 / G 로 정의할 수 있다.That is, it can be defined as Vin = V1 + V2 / G.

결과적으로 이와 같은 절차로 측정된 측정값은 n 비트의 A/D변환기(20)로 측정할 수 있는 정밀도보다 증폭 게인인 G배 더 정밀한 측정값을 얻을 수 있게 된다.As a result, the measured value measured by such a procedure can obtain the measured value which is G times more accurate than the amplification gain, which can be measured by the n-bit A / D converter 20.

예를 들어 14비트 A/D변환기를 사용하여 증폭 게인이 128배(2⁷)인 증폭기를 사용하는 경우의 정밀도는 21비트 A/D변환기를 사용한 경우의 정밀도와 동일한 정밀도를 얻을 수 있게 된다.For example, the accuracy of using an amplifier with 128 times (2 ⁷ ) amplification gain using a 14-bit A / D converter can achieve the same precision as that of a 21-bit A / D converter.

상기한 바와 같이 본 고안은 저정밀도의 디지털 측정장치를 이용하여 1차적으로 입력신호를 측정한 후 측정된 값을 입력신호에서 차감하여 차감분에 대해 일정 게인으로 증폭하여 2차적으로 측정함으로써 1차 측정된 값과 2차 측정된 값에 의해 저정밀도 디지털 측정장치가 갖는 A/D변환기의 분해능 이하의 작은 신호 및 시스템 노이즈 보다도 작은 신호 변화량에 대해서도 고정밀 측정이 가능한 이점이 있다.As described above, the present invention first measures the input signal using a low-precision digital measuring device, subtracts the measured value from the input signal, and amplifies the gain by a certain gain to measure the second. The measured value and the second measured value have an advantage that high precision measurement can be performed even for a small signal less than the resolution of the A / D converter of the low precision digital measuring device and a signal change amount smaller than the system noise.

또한, 고가의 고정밀 A/D변환기를 사용하지 않고도 고정밀 측정이 가능함으로써 고정밀도 측정장치를 구입하기 위한 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, high-precision measurement is possible without using expensive high-precision A / D converter, thereby reducing the cost of purchasing a high-precision measuring device.

Claims

An input unit receiving a signal to be measured from an element under measurement, an A / D converter converting a signal input through the input unit into a digital signal, and an input signal converted into a digital signal through the A / D converter A digital measuring device comprising a control unit for converting according to a condition and outputting it to a display unit;

A D / A converter for converting the digital signal converted by the A / D converter into an analog signal;

A subtraction circuit for subtracting the signal converted by the D / A converter from the signal output from the input unit;

An amplifier for selectively amplifying the value subtracted from the subtraction circuit and outputting the amplified value to the A / D converter;

A switching unit for selecting measurement accuracy;

A control unit for outputting the output of the A / D converter to the D / A converter according to the selection of the switching unit and amplifying the output unit to a predetermined gain through the amplifying unit to calculate and output the measured value through the original measured value and the subtracted measured value;

Digital measuring device characterized in that it further comprises.

The digital measuring device of claim 1, wherein the D / A converter outputs a zero value when the D / A converter selects a low precision measurement.

The digital measuring device of claim 1, wherein the amplifier is output without amplification when the low precision measurement is selected by the switching unit.

The digital measuring device according to claim 1, wherein the amplifying gain of the amplifying unit can be set by the controller.