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JP3071456B2 - ベクタ補正型サンプルホールド回路 - Google Patents

ベクタ補正型サンプルホールド回路

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JP3071456B2
JP3071456B2 JP2296451A JP29645190A JP3071456B2 JP 3071456 B2 JP3071456 B2 JP 3071456B2 JP 2296451 A JP2296451 A JP 2296451A JP 29645190 A JP29645190 A JP 29645190A JP 3071456 B2 JP3071456 B2 JP 3071456B2
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JPH04168368A (ja
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睦彦 浅田
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アジレント・テクノロジー株式会社
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measuring Phase Differences (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ベクタ補正型サンプルホールド回路に係
り、特に、交流波形を一定間隔でサンプリングしてベク
タ情報を得ようとする測定回路に最適なベクタ補正型サ
ンプルホールド回路に関する。
〔従来技術およびその問題点〕
まず、従来技術の背景となる問題について説明する。
第8図(a)は、スペクトラム・アナライザ等で使用さ
れているピークディテクタの回路である。この回路の出
力では、fIF(AC波形)の絶対値のみを測定している。
この測定値にアベレージング処理を行なうと、第8図
(b)に矢印Aで示すように、信号に直接影響している
ノイズを平滑化して取り除くことができる。さらに矢印
Bで示すようにノイズ自体も平滑化され、見掛け上ダイ
ナミックレンジが広くなって、ノイズフロアに対して観
察すべき信号が見易くなる。
一方、ネットワークアナライザでは、観察する信号を
第9図に示すように、(R,X)の実部、虚部のベクタ情
報として得る必要がある。このための従来方法の一つ
を、第10図(a)に示す。ここでは、fIFに対して4倍
の周波数で信号のサンプル&ホールドを行なう。したが
って、1/(4fIF)ごとに得られる情報は、第9図の実数
軸、虚数軸を90゜づつ回した時に得られる観測波形の値
となる。したがって、第10図(b)に示す各測定時刻で
の信号の大きさを、a,b,c,dとするとき、観測する信号
のベクタ情報は、それぞれ下式で与えられる。
また、信号の絶対値の大きさは、下式で表される。
実際には、第9図に示すように正確に直交し、原点が
固定した実数軸及び虚数軸を用意することは、第10図に
示す4×fIF及びfIFの精度、4×fIFの信号を受け取っ
てからサンプル&ホールドまでの時間のジッタ等で難し
い。このため、第11図に示すように、軸の原点かずれて
しまったり、直交性がくずれる。より高精度の測定を行
なうためには、アベレージングを行なう必要がある。こ
のとき、次式のように(R,X)に分けてアベレージング
を行なうと、原点の位置の移動、直交性がくずれた時の
データ誤差を相殺することができ、第12図に示すように
測定のダイナミックレンジを広げることが可能なる。ま
た、信号に直接影響しているノイズを取り除くために、
従来では実数部、虚数部毎に平均をとった後、絶対値表
示を示している。すなわち、 |m|ave:アベレージングされた絶対値の測定 Ri,Xi :i回目に測定された信号の実部・虚部 N :測定した回数 これにより入力雑音が平均化され信号成分のみが表示
できる。(スペクトラムアナライザの場合とは異なり、
雑音レベルを測定する必要がない。) さて次に、本発明の直接の従来例について以下に説明
する。第13図(a)に示す回路により実部R,虚部Xそれ
ぞれでアベレージングを行なおうとすると、CPUは4回
データを取り込む。さらにCPUは、4回目の取り込みの
後、R−Xベクタの作成、アベレージングのデータ処理
を行なう必要がある。いま、第13図(b)に示すよう
に、1乃至4回目のデータ取込をそれぞれで表
す。CPUは、データの取り込み処理と、R−X作成・ア
ベレージングデータ処理とを順を追って一つしか行うこ
とができないものであるため、連続して同じfinputを測
定してアベレージングを行なおうとすると、と′と
の間の時、すなわち(1/4×fIF)の間にR−Xのベクタ
作成及びアベレージング処理を行わなければならず、例
えばIF段のゲインを変えるレンジングのような作用が入
って、それを行うことができない場合には、第14図に示
すように、CPUがサンプルホールドのデータを読み出す
ことができない場合が発生してしまう。このような、デ
ータ取り込みの抜けを考慮しないままCPUがデータ処理
を行うと、実際には′′′″のデータを取り込
んでいるにもかかわらず、′′′′のデータを
取り込んだものとして、R−Xベクタ作成を行ってしま
うため、あたかも第15図に示すように、軸が回転してし
まう結果となる。このため、R−Xによるアベレージン
グも正確に行うことが不可能となる。
これと同様の問題が、連続スイープのトレース毎にア
ベレージングを行う場合にも問題となる、つまりトレー
スの終わりからトレースの初めに戻る時に、R−X軸が
どの位置にあったかを認識することができなくなるため
である。
上記のような問題を解決するためには、次の二手段が
考えられる。
(1) IFの周波数を低くし、4IFによるサンプリング
の時間を長くする。
(2) データ処理系を高速にして、常にデータ収集を
行い、軸の位置を忘れないようにする。
しかし、(1)の方法では、測定速度そのものが遅く
なる欠点があり、(2)の方法では、例えば専用CPUな
どが必要となりコストが高くなるという欠点がある。こ
のため、従来の信号入力の絶対値測定においては、アベ
レージングはあきらめる場合も多かった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになさ
れたものであって、その目的とするところは、サンプリ
ングがとぎれても、A/D変換器からCPUが読み出すデータ
に、カウンタを利用して位相情報を追加することによ
り、R−X絶対値測定でもアベレージ処理を可能とする
ことである。また他の目的は、特に高速でない一般のCP
Uを使用して、R−X絶対値のアベレージを可能とする
ことにより、測定精度の向上とダイナミックレンジの拡
大を図ることである。さらに他の目的は、カウンタを利
用した位相情報に基づく位相(軸回転)の補正に関する
処理シーケンスを類型的に複数用意することにより、位
相補正されたR−Xデータの作成を高速に行うことであ
る 〔問題点を解決するための手段〕 要するに、本発明は、アナログ信号をサンプルホール
ドするサンプルホールド回路と、該サンプルホールドさ
れたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器
と、前記サンプルホールド回路のサンプルスイッチの開
閉制御のための、前記アナログ信号の複数倍の周波数の
制御信号に同期して、周期的にカウントを行うカウンタ
と、前記アナログ信号の一定周期に対応する複数のA/D
変換器出力データを任意の時点から収集すると共に、前
記カウンタ出力が示す当該データの位相参照して前記デ
ータの処理を行うデータ処理系とを具備することを特徴
とするものである。
〔実施例〕
以下、本発明を、図面に示す実施例に基づいて説明す
る。第1図のように、本発明に係るベクタ補正型サンプ
ルホールド回路1は、サンプルホールド回路2と、アナ
ログ・デジタル変換器(A/D変換器)3と、カウンタ4
と、CPUを備えたデータ処理系5とを具備している。
サンプルホールド回路2は、アナログ中間周波信号f
IFのサンプル・ホールドを行うものである。中間周波信
号fIFは、入力信号finputと局部発振信号fLocalとから
ミキサ6で発生される。サンプルスイッチ2aは、制御信
号4×fIFによって開閉制御される。
A/D変換器3は、サンプルホールド回路2でサンプル
・ホールドされたアナログ信号をデジタル信号に変換す
るものである。
カウンタ4は、制御信号4×fIFに同期して、サイク
リック(周期的)カウントを行う2ビットカウンタであ
り、第1図に示すようにカウントアップする。このカウ
ンタの出力は、データ処理系5によって読み出せるよう
になっている。
データ処理系5は、中間周波信号fIFをサンプルホー
ルドしA/D変換したその複数の出力データを任意の時点
から収集すると共に、前記カウンタ4の出力が示す当該
データの位相を参照してデータ処理を行うようになって
いる。すなわち、データ処理系5は、カウンタ出力を読
み出すことにより、「いま何番目のサンプルホールド
(S/H)をしているか?」を知ることができる。当該デ
ータ処理は、A/D変換器3の出力データに基づいて中間
周波信号fIFのベクトル値を求める工程と、そのベクト
ル値をカウンタ4の出力に基づいて軸補正する工程とか
らなる。
本発明実施例は、上記のように構成されており、以下
その作用について第2図及び第3図を参照しながら説明
する。
データ処理系5は、例えば、下記のような処理を行
う。
カウンターの値(0)を読み出す。(参照番号21) 4つのS/Hデータを読み出す。(参照番号22、23、2
4、25) R−Xを作成し、軸位置(位相)情報(ここでは、
「0」)から、軸位置の補正を行う。(参照番号26) アベレージングのデータ処理を行う。(参照番号2
7) カウンターの値(2)を読み出す。(参照番号28) 4つのS/Hデータを読み出す。(参照番号29、30、3
1、・・・) R−Xを作成し、軸位置(位相)情報(ここでは、
「2」)から、軸位置の補正を行う。(図示せず) アベレージングのデータ処理を行う。(図示せず) ここでは、第2図の区間Iでは、軸位置が「0」、す
なわち、最初にデータの取り込みを始めた時のカウンタ
の値が「0」であり、区間IIでは、軸位置が「2」なの
で、第3図に示すような軸補正を行うことになる。
以上のように、R−Xを求めるため軸の位置が一定に
なる。
なお、上記実施例においては、fIFに対して4倍の4
×fIFによってサンプルを行っているが、これに限定さ
れるものではない。すなわち、fIFに同期しており、且
つ、一周期間中2回以上データ処理系がデータを得るこ
とができ、且つ、そのデータを得た時刻がR−X軸に対
してどれほどの角度であるかが既知であれば、その信号
のベクトルのR−X軸上に投影された大きさを知ること
ができ、R−Xに関するアベレージングを行うことがで
きる。その場合はサンプル周期をカウントするカウンタ
を、fIFの1周期中でサンプルする回数で周期的にカウ
ントアップするように構成すればよい。
〔本発明の別実施例〕
上記実施例においては、データ処理系5は、まず、任
意の時点から収集されたA/D変換器3の出力データに基
づいてfIFのベクトル値を求め、ベクトル値をカウンタ
4の出力に基づいて軸補正するという工程で処理するも
のとして説明したがこれに限定されるものではない。
データ処理系5が、A/D変換器3からの出力データの
位相の相違に応じて複数の処理シーケンスを備え、カウ
ンタ4の出力に対応して前記複数の処理ルーチンを選択
してデータ処理を行うようにすることにより、処理時間
の短縮を図ることができる。
以下、第4図乃至第6図を用いて、この別実施例につ
いて詳細に説明する。
上記第1実施例においては、第6図に示すように、デ
ータ処理系5がD0〜D3のデータを取り込んで初めて、カ
ウンタの値を使用した軸回転の補正を行っており、最後
のD3のデータの取り込み後、次のデータD0の取り込みを
開始するまで時間がかかる。
軸回転の補正について、ここで再度説明すると、い
ま、4回の読み出しデータから、fIFの1周期のベクタ
情報を取り出そうとすると、第4図の区間I(D0A〜D
3A)の読み出しデータを、 R=D0+(−D2) X=D1+(−D3) と処理して(R,X)のベクタ情報を得ている。このとき
のデータが、仮に、第5図(a)のように見えたとする
と、カウンタ4の出力が(1)で始まる区間で同一の処
理をするとデータは第5図(b)のように見え、カウン
タ4の出力が(2)で始まる区間(例えば、第4図の区
間II)で同一の処理をするとデータは第5図(c)のよ
うに見え、カウンタ4の出力が(3)で始まる区間で同
一の処理をするとデータは第5図(d)のように見え
る。以上のように、カウンタ4の出力が1〜3の時に取
り込んだデータは、本来、同一位相のアナログ信号を求
めるためのものであるから、これらのデータを、カウン
タ4の出力が(0)の時の(R,X)のベクタになるよう
に処理することを、軸回転の補正と言う。
しかしながら、fIFの1周期あたりのデータサンプル
数は決まっており、ここでは、4つのデータの組を取り
込んで処理するものである。このため、カウンタ4の値
を、データ処理系5が読んだ段階で、「4つのデータそ
れぞれに関してどのような軸補正を行えばよいか」は明
らかになる。
第7図には、最初に読み出したカウンタ出力と、「読
み込んだ各データをいずれの軸上のデータとして処理す
るか」との対応関係の例が示されている。例えば、最初
の読出時のカウンタ4の出力が(2)である場合には、
D0C、D1C、D2C、D3Cの各データが、それぞれ、−R軸、
−X軸、R時、X軸に投影されるものとして処理する。
このため、上記第1実施例では、第4図の区間IIにおけ
るD0C、D1C、D2C、D3Cの各データは、第6図に示すよう
に区間Iと同様に処理されて軸回転補正の処理がなされ
るものであるが、本実施例のデータ処理系5では、カウ
ンタ4の出力に応じて、つまり、A/D変換器3から読み
出したデータの位相パターンに応じてR−Xデータを直
接計算するシーケンスを4つ備えているため、R−Xデ
ータが作成された後あらためて軸回転の補正の処理は必
要ない。
これにより、全体の処理時間の高速化を図ることが可
能となる。
〔効 果〕
本発明は、以上のように構成され、作用するものであ
るから、上記した課題を解決することができるベクタ補
正型サンプルホールド回路を提供することができるとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明実施例に係るベクタ補正型サンプルホ
ールド回路の回路図である。 第2図は、第1図に示す回路の動作を説明するため、信
号及びデータを示すタイミングチャート図である。 第3図は、軸補正の概念を説明するための図である。 第4図は、第1実施例に係るベクタ補正型サンプルホー
ルド回路の動作を、第2実施例と対比して説明するため
のタイミングチャート図である。 第5図は、第2実施例におけるデータ処理の概念を説明
するための図である。 第6図は、第1実施例に係るベクタ補正型サンプルホー
ルド回路の動作を、第2実施例と対比して説明するため
のタイミングチャート図である。 第7図は、第2実施例のデータ処理系が具備する複数の
処理シーケンスを説明するための図である。 第8図は、従来例に係るピークディテクタを説明する図
である。 第9図は、従来例に係るネットワークアナライザにおけ
る観測信号の情報を説明するための図である。 第10図は、従来例に係るネットワークアナライザにおい
て第9図の観測信号情報を得る方法について説明するた
めの図である。 第11図は、第9図に示す観測信号情報の誤差について説
明するための図である。 第12図は、アベレージングについて説明するための図で
ある。 第13図、第14図、第15図は、本考案が解決しようとする
課題について説明するための従来例を示す図である。 fIF:アナログ信号の一例たる中間周波信号、 1:ベクタ補正型サンプルホールド回路、 2:サンプルホールド回路、 3:A/D変換器、 4:カウンタ、 5:データ処理系。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 25/00 G01R 13/20 G01R 23/16 G01R 27/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アナログ信号をサンプルホールドするサン
    プルホールド回路と、 前記サンプルホールド回路によってサンプルホールドさ
    れたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器
    と、 前記サンプルホールド回路のサンプルスイッチの開閉制
    御のための、前記アナログ信号の複数倍の周波数の制御
    信号に同期して、周期的にカウントを行うカウンタと、 前記A/D変換器からの複数の出力データを任意の時点か
    ら収集すると共に、前記カウンタの出力が示す前記複数
    の出力データ夫々の位相情報を参照して前記出力データ
    の処理を行うデータ処理系と を具備して成り、前記データ処理系は、 任意の時点から収集された前記A/D変換器の出力データ
    に基づいて前記アナログ信号のベクトル値を求める工程
    と、 前記ベクトル値を前記カウンタの出力に基づいて軸補正
    する工程と を含むデータ処理を行う ことを特徴とする、ベクタ補正型サンプルホールド回
    路。
  2. 【請求項2】前記データ処理系は、前記アナログ信号の
    ベクトル値を求める処理シーケンスをそれぞれ前記A/D
    変換器の出力データの位相パターン毎に備えており、前
    記データ処理系が読み出した前記カウンタの出力に応じ
    て前記ベクトル値を求める処理シーケンスを選択するも
    のであることを特徴とする、請求項1に記載のベクタ補
    正型サンプルホールド回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102520545B1 (ko) * 2018-10-15 2023-04-10 광둥 미디어 화이트 홈 어플라이언스 테크놀로지 이노베이션 센터 컴퍼니 리미티드 이중 반전 팬

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102520545B1 (ko) * 2018-10-15 2023-04-10 광둥 미디어 화이트 홈 어플라이언스 테크놀로지 이노베이션 센터 컴퍼니 리미티드 이중 반전 팬

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