変換装置並びに信号発生装置及び信号測定装置
【課題】入出力特性が互いに異なる複数の変換器の入出力特性を合致させることが可能な変換装置、及び当該変換装置を備える信号発生装置及び信号測定装置を提供する。
【解決手段】変換装置１は、入出力特性が互いに異なる複数のＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎと、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線が設定されており、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの全ての入出力特性が理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの各々から出力されるディジタル信号を補正する補正部２０とを備える。
【解決手段】変換装置１は、入出力特性が互いに異なる複数のＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎと、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線が設定されており、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの全ての入出力特性が理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの各々から出力されるディジタル信号を補正する補正部２０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の変換を行う変換装置、並びに当該変換装置を備える信号発生装置及び信号測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
任意波形発生装置（所謂ＡＷＧ（Arbitrary Waveform Generator））等の信号発生装置、及びオシロスコープ、ディジタイザ等の信号測定装置は、信号の変換を行う変換器が多用されている。例えば、上記の任意波形発生装置は、発生させるべき信号の経時変化を規定する波形パターンデータを記憶する波形メモリと、ディジタル信号をアナログ信号に変換する変換器（ＤＡＣ）とを備えており、波形メモリから順次読み出される波形パターンデータをＤＡＣでアナログ信号に変換することで任意の波形を有する信号の発生が可能である。また、上記のオシロスコープは、アナログ信号をディジタル信号に変換する変換器（ＡＤＣ）を備えており、測定すべき信号をディジタル信号に変換し、変換後のディジタル信号に対する種々の信号処理を行うことで、多様な波形表示が可能である。
【０００３】
一般的に、上述したＤＡＣやＡＤＣ等の変換器は、ＤＣゲイン誤差、ＤＣオフセット誤差、直線性誤差等の各種の誤差を少なからず有している。変換器が有する誤差のうち、ＤＣゲイン誤差及びＤＣオフセット誤差は変換器に印加する電圧の調整等によって補正されるが、直線性誤差は補正されることが少ない。直線性誤差があると、変換器の入出力特性が非線形になるため、変換精度を高めるためには直線性誤差も補正することが望ましい。変換器の直線性誤差を補正する代表的な補正方法として、エンド・ポイント法とベスト・フィット法とが挙げられる。
【０００４】
ここで、エンド・ポイント法は、変換器の入出力特性を示す入出力特性曲線の両端を結ぶ直線を理想直線に規定し、この理想直線に合致するように変換器の入出力特性を補正する方法である。これに対し、ベスト・フィット法は、変換器の入出力特性曲線に対して最小二乗法等を用いて理想直線を規定し、この理想直線に合致するように変換器の入出力特性を補正する方法である。図５は、変換器が有する直線性誤差の従来の補正方法を説明するための図であって、（ａ）はエンド・ポイント法を説明する図であり、（ｂ）はベスト・フィット法を説明する図である。
【０００５】
いま、図５に示す通り、入出力特性が入出力特性曲線Ｃ１００で示される第１のＡＤＣと入出力特性が入出力特性曲線Ｃ２００で示される第２のＡＤＣとを例に挙げる。エンド・ポイント法では、図５（ａ）に示す通り、第１のＡＤＣについては入出力特性曲線Ｃ１００の両端Ｐ１０１，Ｐ１０２を結ぶ理想直線Ｌ１０１に合致するように入出力特性を補正し、第２のＡＤＣについては入出力特性曲線Ｃ２００の両端Ｐ２０１，Ｐ２０２を結ぶ理想直線Ｌ１０２に合致するように入出力特性を補正する。これに対し、ベスト・フィット法では、図５（ｂ）に示す通り、第１のＡＤＣについては最小二乗法を用いて得られた入出力特性曲線Ｃ１００の理想直線Ｌ２０１に合致するように入出力特性を補正し、第２のＡＤＣについては最小二乗法を用いて得られた入出力特性曲線Ｃ２００の理想直線Ｌ２０２に合致するように入出力特性を補正する。
【０００６】
上述したエンド・ポイント法及びベスト・フィット法の何れの補正方法も、個々の変換器の入出力特性を個別に補正する方法である。このため、これらの補正方法を用いて複数の変換器の入出力特性を補正する場合には、変換器の数だけ理想直線が規定されることになる。尚、以下の特許文献１には、個々の変換器の入出力特性を補正する技術に関するものではないが、変換特性が互いに異なる複数の変換器を備えており、これら変換器の各々から出力されるディジタル信号を周波数解析し、その解析結果から変換器の変換特性に応じた周波数成分を抽出して合成することにより、ＤＣ性能、ノイズ性能、歪み性能、スプリアス性能等の複数の性能を高いレベルで同時に満足することができる信号測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２２０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したエンド・ポイント法、ベスト・フィット法等の補正方法を用いれば、個々の変換器の直線性誤差を改善することはできる。しかしながら、前述した通り、変換器の各々について規定される理想直線は変換器毎に異なるため、複数の変換器の間で入出力特性に差が生ずる。すると、変換器の間における入出力特性の差の分だけ誤差が生ずるため、信号の発生精度や測定精度の低下を招くという問題がある。
【０００９】
例えば、入出力特性が異なる変換器を備える信号発生装置と信号測定装置とを用いて直交変調器であるＩＱ変調器の特性を測定する場合を考える。かかる場合には、変換器の入出力特性の差に起因する誤差を有するＩ信号とＱ信号とが信号発生装置から出力されてＩＱ変調器に印加され、またＩＱ変調器から出力される信号が信号測定装置に入力されて入出力特性の差がある複数の変換器によって変換されるため、最終的な測定誤差が大きくなってしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、入出力特性が互いに異なる複数の変換器の入出力特性を合致させることが可能な変換装置、及び当該変換装置を備える信号発生装置及び信号測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の変換装置は、入出力特性が互いに異なる複数の変換器（１０ａ〜１０ｎ、３０ａ〜３０ｎ）を備えており、当該変換器を用いて信号の変換を行う変換装置（１、２）において、前記複数の変換器に共通する入出力特性を示す理想直線（Ｌ１）が設定されており、前記複数の変換器の全ての入出力特性が前記理想直線に合致するように前記変換器の各々に対して入出力される信号を補正する補正部（２０、４０）を備えることを特徴としている。
この発明によると、複数の変換器の全ての入出力特性が理想直線に合致するように、変換器の各々に対して入出力される信号が補正部によって補正される。
ここで、本発明の変換装置において、前記理想直線は、前記変換器に規格上の最小値を有する信号が入力される場合には前記変換器から規格上の最小値を有する信号が出力され、前記変換器に規格上の最大値を有する信号が入力される場合には前記変換器から規格上の最大値を有する信号が出力されるように設定されることを特徴としている。
また、本発明の変換装置は、前記複数の変換器が、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換器（３０ａ〜３０ｎ）であり、前記補正部が、前記理想直線を示す情報を記憶する記憶部（４２）と、当該記憶部に記憶された情報に基づいて前記ディジタル／アナログに入力されるディジタル信号を補正する入力補正部（４１）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の変換装置は、前記複数の変換器が、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器（１０ａ〜１０ｎ）であり、前記補正部が、前記理想直線を示す情報を記憶する記憶部（２２）と、当該記憶部に記憶された情報に基づいて前記アナログ／ディジタル変換器から出力されるアナログ信号を補正する出力補正部（２１）とを備えることを特徴としている。
本発明の信号発生装置は、発生させるべき信号の経時変化を示すデータを記憶する記憶部と、当該記憶部から読み出されるデータをアナログ信号に変換して出力する変換部とを備える信号発生装置において、上記のディジタル／アナログ変換器等を備える変換装置を前記変換部として備えることを特徴としている。
本発明の信号測定装置は、測定すべき信号をディジタル信号に変換する変換部を備える信号測定装置において、上記のアナログ／ディジタル変換器等を備える変換装置を前記変換部として備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の変換器の全ての入出力特性が理想直線に合致するように、変換器の各々に対して入出力される信号を補正部で補正しているため、入出力特性が互いに異なる複数の変換器の入出力特性を合致させることが可能であるという効果が得られる。また、入出力特性が合致した複数の変換器を備えることによって、信号の発生精度や測定精度を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による変換装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】補正部２０に設定される理想直線の一例を示す図である。
【図３】補正部２０で補正される前後のディジタル信号の積分非直線性誤差の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態による変換装置の要部構成を示すブロック図である。
【図５】変換器が有する直線性誤差の従来の補正方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による変換装置並びに信号発生装置及び信号測定装置について詳細に説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による変換装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の変換装置１は、複数のＡ／Ｄ変換器（アナログ／ディジタル変換器）１０ａ〜１０ｎ（変換器）と補正部２０とを備えており、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの少なくとも１つを用いてアナログ信号をディジタル信号に変換する。尚、図１に示す高精度直流電圧源５１及びＣＰＵ（中央処理装置）５２は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を測定する際に用いられる。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎは、入力端が端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎにそれぞれ接続されており、端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎに入力されるアナログ信号をそれぞれディジタル信号に変換して補正部２０に出力する。これらＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎは、互いに異なる非線形の入出力特性を有する。このため、端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎに同じアナログ信号が入力されたとしても、必ずしもＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから同じ値のディジタル信号が出力されるとは限らない。
【００１７】
補正部２０は、出力補正部２１とメモリ２２（記憶部）とを備えており、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性が、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されるディジタル信号をそれぞれ補正する。ここで、上記の理想直線は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性は考慮せずに、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの規格に基づいてユーザによって設定される。
【００１８】
例えば、上記の理想直線は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入力端に規格上の最小値を有する信号が入力される場合にはＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの出力端から規格上の最小値を有する信号が出力され、且つＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入力端に規格上の最大値を有する信号が入力される場合にはＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの出力端から規格上の最大値を有する信号が出力されるように設定される。尚、理想直線の設定方法は、以上の設定方法に限定されることはなく、必要に応じて他の設定方法を用いることも可能である。
【００１９】
図２は、補正部２０に設定される理想直線の一例を示す図である。尚、ここでは説明を簡単にするために、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎのうちのＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂのみについて考える。図２中に示した曲線Ｃ１はＡ／Ｄ変換器１０ａの入出力特性を示す入出力特性曲線Ｃ１であり、図２中に示した曲線Ｃ２はＡ／Ｄ変換器１０ｂの入出力特性を示す入出力特性曲線である。
【００２０】
また、図２中に示した直線Ｌ１は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの入出力特性は考慮せずに設定された理想直線である。この理想直線Ｌ１は、入力電圧がＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの規格上の最小入力電圧Ｖ１（例えば、−１［Ｖ］）である場合に出力信号（出力コード）がＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの規格上の最小出力信号Ｄ１（例えば、「０」）になる点Ｐ１と、入力電圧がＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの規格上の最大入力電圧Ｖ２（例えば、＋１［Ｖ］）である場合に出力信号（出力コード）がＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの規格上の最大出力信号Ｄ２（例えば、「６５５３５」）になる点Ｐ２とを通る直線である。
【００２１】
この理想直線は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂへの入力電圧をＶ、Ａ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂからの出力信号（出力コード）をＣとすると、以下の（１）式で表される。
Ｖ＝ａ×Ｃ＋ｂ …（１）
尚、上記（１）式中のａ，ｂは理想直線を定義する定数であって、定数ａは理想直線の傾きを意味し、定数ｂはＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂに入力されるオフセット電圧を意味する。
【００２２】
メモリ２２は、以上のＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線を定義する定数ａ，ｂ、及びＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータを記憶する。ここで、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線（例えば、図２中の入出力特性曲線Ｃ１，Ｃ２）は、以下の（２）式で近似することができる。
Ｖ＝ａ０＋ａ１×Ｃ＋ａ２×Ｃ２＋…＋ａ６×Ｃ６ …（２）
【００２３】
尚、上記（２）式中のａ０〜ａ６はＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータであり、その値がメモリ２２に記憶される。尚、上記の（２）式では、６次の多項式を用いてＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を近似しているが、入出力特性曲線を近似する式としては６次の多項式に制限されることはなく、例えば３次以上の多項式を用いることが可能である。
【００２４】
出力補正部２１は、メモリ２２に記憶された理想直線を定義する定数ａ，ｂ及びＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータａ０〜ａ６を用いて、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性が理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されるディジタル信号をそれぞれ補正する。ここで、出力補正部２１によって補正されたディジタル信号をＣＡとすると、補正後のディジタル信号ＣＡは以下の（３）式で表される。
ＣＡ＝（Ｖ−ｂ）／ａ
＝（ａ０＋ａ１×Ｃ＋ａ２×Ｃ２＋…＋ａ６×Ｃ６−ｂ）／ａ …（３）
【００２５】
尚、図１では図示を簡略化するために、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに対して１つの出力補正部２１が設けられている構成を図示しているが、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの各々に出力補正部２１が設けられている構成であっても良い。また、図１では、出力補正部２１とは別にメモリ２２を備える構成を図示しているが、メモリ２２が出力補正部２１の内部に設けられた構成であっても良い。
【００２６】
高精度直流電圧源５１は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を測定するために必要な十分な高い精度を有する直流電圧を出力するものであり、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を測定する際に端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎの何れかに接続される。ＣＰＵ５２は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎのうち、入力端に高精度直流電圧源５１が接続されたＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を用いてそのＡ／Ｄ変換器の入出力特性曲線の近似式を求める（上記（２）式中のパラメータａ０〜ａ６）を求める。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を測定する手順は以下の通りである。まず、端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎのうち、入出力特性を測定すべきＡ／Ｄ変換器の入力端が接続された端子に高精度直流電圧源５１を接続する。ここでは、Ａ／Ｄ変換器１０ａが接続された端子Ｔ１１に高精度直流電圧源５１が接続されるとする。次に、高精度直流電圧源５１から直流電圧の出力を開始して、Ａ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号を順次メモリ２２に記憶する。
【００２８】
具体的には、Ａ／Ｄ変換器１０ａの規格上の最小入力電圧と最大入力電圧とで規定される電圧範囲を所定の数（例えば、数十程度）で分割して得られる電圧値を電圧変化量として高精度直流電圧源５１に設定する。そして、Ａ／Ｄ変換器１０ａの規格上の最小入力電圧から最大入力電圧まで、電圧値が電圧変化量の分ずつ変化する直流電圧を順次出力させ、各々の直流電圧が入力されたときにＡ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号をメモリ２２に順次記憶する。
【００２９】
次に、メモリ２２に記憶されたディジタル信号を順次読み出し、ＣＰＵ５２を用いてＡ／Ｄ変換器１０ａの入出力特性曲線の近似式を求める。これにより、前述した（２）式中のパラメータａ０〜ａ６が求められる。そして、これらパラメータａ０〜ａ６とユーザによって設定された理想直線を定義する定数ａ，ｂ（前述した（１）式中の定数）がメモリ２２に記憶される。Ａ／Ｄ変換器１０ａの入出力特性の測定が終了すると、高精度直流電圧源５１を端子Ｔ１２から端子Ｔ１ｎまで順次接続し、同様の処理によってＡ／Ｄ変換器１０ｂ〜１０ｎの入出力特性を測定する。
【００３０】
変換装置１の通常の使用状態では、端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎの少なくとも１つに変換すべき信号が入力される。尚、この状態においては、高精度直流電圧源５１は端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎの何れにも接続されることはない。端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎから入力された信号は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎでディジタル信号にそれぞれ変換され、変換されたディジタル信号は出力補正部２１に入力される。
【００３１】
出力補正部２１は、メモリ２２に記憶された理想直線を定義する定数ａ，ｂ及びＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータａ０〜ａ６を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性が理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されたディジタル信号をそれぞれ補正する。かかる補正によって、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されるディジタル信号は、前述した（３）式で示されるディジタル信号に補正され、これにより入出力特性が互いに異なるＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を理想直線で示される入出力特性に合致させることができる。
【００３２】
図３は、補正部２０で補正される前後のディジタル信号の積分非直線性誤差の一例を示す図である。尚、図３では、Ａ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号及び補正部２０で補正されたディジタル信号の積分非直線性誤差の一例を示している。図３に示す通り、Ａ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号の積分非直線性誤差は、入力電圧が−０．５［Ｖ］付近又は＋０．３［Ｖ］付近である場合にほぼ零になるものの、−０．５〜＋０．３［Ｖ］付近の電圧範囲内である場合には負の方向に大きくなり、−０．５〜＋０．３［Ｖ］付近の電圧範囲外である場合には正の方向に大きくなる変化を示す。
【００３３】
これに対し、補正部２０で補正されたディジタル信号の積分非直線性誤差は、−０．７〜＋０．７［Ｖ］の電圧範囲において零付近の値をとり、Ａ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号のように入力電圧に応じて積分非直線性誤差が大きく変化することはない。尚、図３ではＡ／Ｄ変換器１０ａに関する積分非直線性誤差のみを図示しているが、Ａ／Ｄ変換器１０ｂ〜１０ｎから出力されるディジタル信号を補正部２０で補正することによって、図３に示す補正後の積分非直線性誤差と同様の積分非直線性誤差を有するディジタル信号が得られる。
【００３４】
以上説明した通り、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性が、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されるディジタル信号をそれぞれ補正する補正部２０を備えている。このため、入出力特性が互いに異なるＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を合致させることができる。
【００３５】
尚、本実施形態の変換装置１は、オシロスコープ、ディジタイザ等の信号測定装置が備える変換部（測定すべき信号をディジタル信号に変換する変換部）として用いることができる。上述の通り、本実施形態の変換装置１は、入出力特性が互いに異なるＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を合致させることができるため、信号測定装置の測定精度を向上させることができる。
【００３６】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態による変換装置の要部構成を示すブロック図である。図４に示す通り、本実施形態の変換装置２は、複数のＤ／Ａ変換器（ディジタル／アナログ変換器）３０ａ〜３０ｎ（変換器）と補正部４０とを備えており、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの少なくとも１つを用いてディジタル信号をアナログ信号に変換する。尚、図４に示す高精度直流測定器５３は、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を測定する際に用いられる。
【００３７】
Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎは、出力端が端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎにそれぞれ接続されており、補正部４０から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換して端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎからそれぞれ出力する。これらＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎは互いに異なる非線形の入出力特性を有する。このため、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに同じ値のディジタル信号が入力されたとしても、必ずしもＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎから同じ電圧値を有する信号が出力されるとは限らない。
【００３８】
補正部４０は、入力補正部４１とメモリ４２（記憶部）とを備えており、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性が、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線に合致するようにＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに入力されるディジタル信号をそれぞれ補正する。尚、本実施形態においても、上記の理想直線は、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性は考慮せずに、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの規格に基づいてユーザによって設定され、その設定方法は第１実施形態と同様の方法を用いることができる。
【００３９】
メモリ４２は、以上のＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線を定義する定数及びＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータを記憶する。尚、メモリ４２に記憶される定数は第１実施形態で説明した定数ａ，ｂと同様の定数であり、メモリ４２に記憶されるパラメータは第１実施形態で説明した（２）式中のパラメータａ０〜ａ６と同様のパラメータである。
【００４０】
入力補正部４１は、メモリ４２に記憶された理想直線を定義する定数及びＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータを用いて、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性が理想直線に合致するように、ＣＰＵ５４から出力されてＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに入力されるディジタル信号をそれぞれ補正する。尚、図４では図示を簡略化するために、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに対して１つの入力補正部４１が設けられている構成を図示しているが、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの各々に入力補正部４１が設けられている構成であっても良い。また、図１では、入力補正部４１とは別にメモリ４２を備える構成を図示しているが、メモリ４２が入力補正部４１の内部に設けられた構成であっても良い。
【００４１】
高精度直流測定器５３は、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を測定するために必要な十分な高い精度で直流信号を測定する測定器であり、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を測定する際に端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎの何れかに接続される。ＣＰＵ５４は、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎから出力させるべきアナログ信号を指示するディジタル信号を出力する。また、高精度直流測定器５３の測定結果を用いて、出力端に高精度直流測定器５３が接続されたＤ／Ａ変換器の入出力特性曲線の近似式を求める（上記（２）式中のパラメータａ０〜ａ６）を求める。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を測定する手順は以下の通りである。まず、端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎのうち、入出力特性を測定すべきＤ／Ａ変換器の入力端が接続された端子に高精度直流測定器５３を接続する。ここでは、Ｄ／Ａ変換器３０ａが接続された端子Ｔ２１に高精度直流測定器５３が接続されるとする。次に、ＣＰＵ５４からのディジタル信号の出力を開始して、Ｄ／Ａ変換器３０ａから出力されるディジタル信号を順次高精度直流測定器５３で測定する。
【００４３】
具体的には、Ｄ／Ａ変換器３０ａの規格上の最小入力信号と最大入力信号とで規定される範囲（数値範囲）を所定の数（例えば、数十程度）で分割して得られる値を変化量としてＣＰＵ５４に設定する。そして、Ｄ／Ａ変換器３０ａの規格上の最小入力信号から最大入力信号まで、値が変化量の分ずつ変化するディジタル信号を順次出力させ、各々のディジタル信号が入力されたときにＤ／Ａ変換器３０ａから出力されるディジタル信号を高精度直流測定器５３で順次測定する。
【００４４】
次に、高精度直流測定器５３の測定結果を順次読み出し、ＣＰＵ５４を用いてＤ／Ａ変換器３０ａの入出力特性曲線の近似式を求める。これにより、前述した（２）式中のパラメータａ０〜ａ６と同様のパラメータが求められる。そして、求められたパラメータとユーザによって設定された理想直線を定義する定数（前述した（１）式中の定数ａ，ｂと同様の定数）がメモリ４２に記憶される。Ｄ／Ａ変換器３０ａの入出力特性の測定が終了すると、高精度直流測定器５３を端子Ｔ２２から端子Ｔ２ｎまで順次接続し、同様の処理によってＤ／Ａ変換器３０ｂ〜３０ｎの入出力特性を測定する。
【００４５】
変換装置２の通常の使用状態では、高精度直流測定器５３は端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎの何れにも接続されることはない。この状態で、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎから出力させるべきアナログ信号を指示するディジタル信号がＣＰＵ５４から出力されると、補正部４０の入力補正部４１に入力される。入力補正部４１は、メモリ４２に記憶された理想直線を定義する定数及びＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータを読み出し、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性が理想直線に合致するようにＣＰＵ５４から出力されたディジタル信号をそれぞれ補正する。
【００４６】
以上の補正によって、入出力特性が互いに異なるＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を理想直線で示される入出力特性に合致させることができる。入力補正部４１で補正されたディジタル信号はＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎでアナログ信号にそれぞれ変換され、変換されたアナログ信号は端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎを介して外部にそれぞれ出力される。
【００４７】
以上説明した通り、本実施形態では、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性が、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線に合致するようにＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに入力されるディジタル信号をそれぞれ補正する補正部４０を備えている。このため、入出力特性が互いに異なるＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を合致させることができる。
【００４８】
尚、本実施形態の変換装置２は、発生させるべき信号の経時変化を示すデータを記憶する記憶部と、この記憶部から読み出されるデータをアナログ信号に変換して出力する変換部とを備えるＡＷＧ等の信号発生装置の変換部として用いることができる。上述の通り、本実施形態の変換装置２は、入出力特性が互いに異なるＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を合致させることができるため、信号の発生精度を向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態による半導体試験装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、互いに異なる非線形の入出力特性を有するＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎを備える変換装置１及び互いに異なる非線形の入出力特性を有するＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎを備える変換装置２について説明した。しかしながら、Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器に加えて非線形性を有するオペアンプ等の回路が設けられていても本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２ 変換装置
１０ａ〜１０ｎ Ａ／Ｄ変換器
２０ 補正部
２１ 入力補正部
２２ メモリ
３０ａ〜３０ｎ Ｄ／Ａ変換器
４０ 補正部
４１ 入力補正部
４２ メモリ
Ｌ１ 理想直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の変換を行う変換装置、並びに当該変換装置を備える信号発生装置及び信号測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
任意波形発生装置（所謂ＡＷＧ（Arbitrary Waveform Generator））等の信号発生装置、及びオシロスコープ、ディジタイザ等の信号測定装置は、信号の変換を行う変換器が多用されている。例えば、上記の任意波形発生装置は、発生させるべき信号の経時変化を規定する波形パターンデータを記憶する波形メモリと、ディジタル信号をアナログ信号に変換する変換器（ＤＡＣ）とを備えており、波形メモリから順次読み出される波形パターンデータをＤＡＣでアナログ信号に変換することで任意の波形を有する信号の発生が可能である。また、上記のオシロスコープは、アナログ信号をディジタル信号に変換する変換器（ＡＤＣ）を備えており、測定すべき信号をディジタル信号に変換し、変換後のディジタル信号に対する種々の信号処理を行うことで、多様な波形表示が可能である。
【０００３】
一般的に、上述したＤＡＣやＡＤＣ等の変換器は、ＤＣゲイン誤差、ＤＣオフセット誤差、直線性誤差等の各種の誤差を少なからず有している。変換器が有する誤差のうち、ＤＣゲイン誤差及びＤＣオフセット誤差は変換器に印加する電圧の調整等によって補正されるが、直線性誤差は補正されることが少ない。直線性誤差があると、変換器の入出力特性が非線形になるため、変換精度を高めるためには直線性誤差も補正することが望ましい。変換器の直線性誤差を補正する代表的な補正方法として、エンド・ポイント法とベスト・フィット法とが挙げられる。
【０００４】
ここで、エンド・ポイント法は、変換器の入出力特性を示す入出力特性曲線の両端を結ぶ直線を理想直線に規定し、この理想直線に合致するように変換器の入出力特性を補正する方法である。これに対し、ベスト・フィット法は、変換器の入出力特性曲線に対して最小二乗法等を用いて理想直線を規定し、この理想直線に合致するように変換器の入出力特性を補正する方法である。図５は、変換器が有する直線性誤差の従来の補正方法を説明するための図であって、（ａ）はエンド・ポイント法を説明する図であり、（ｂ）はベスト・フィット法を説明する図である。
【０００５】
いま、図５に示す通り、入出力特性が入出力特性曲線Ｃ１００で示される第１のＡＤＣと入出力特性が入出力特性曲線Ｃ２００で示される第２のＡＤＣとを例に挙げる。エンド・ポイント法では、図５（ａ）に示す通り、第１のＡＤＣについては入出力特性曲線Ｃ１００の両端Ｐ１０１，Ｐ１０２を結ぶ理想直線Ｌ１０１に合致するように入出力特性を補正し、第２のＡＤＣについては入出力特性曲線Ｃ２００の両端Ｐ２０１，Ｐ２０２を結ぶ理想直線Ｌ１０２に合致するように入出力特性を補正する。これに対し、ベスト・フィット法では、図５（ｂ）に示す通り、第１のＡＤＣについては最小二乗法を用いて得られた入出力特性曲線Ｃ１００の理想直線Ｌ２０１に合致するように入出力特性を補正し、第２のＡＤＣについては最小二乗法を用いて得られた入出力特性曲線Ｃ２００の理想直線Ｌ２０２に合致するように入出力特性を補正する。
【０００６】
上述したエンド・ポイント法及びベスト・フィット法の何れの補正方法も、個々の変換器の入出力特性を個別に補正する方法である。このため、これらの補正方法を用いて複数の変換器の入出力特性を補正する場合には、変換器の数だけ理想直線が規定されることになる。尚、以下の特許文献１には、個々の変換器の入出力特性を補正する技術に関するものではないが、変換特性が互いに異なる複数の変換器を備えており、これら変換器の各々から出力されるディジタル信号を周波数解析し、その解析結果から変換器の変換特性に応じた周波数成分を抽出して合成することにより、ＤＣ性能、ノイズ性能、歪み性能、スプリアス性能等の複数の性能を高いレベルで同時に満足することができる信号測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２２０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したエンド・ポイント法、ベスト・フィット法等の補正方法を用いれば、個々の変換器の直線性誤差を改善することはできる。しかしながら、前述した通り、変換器の各々について規定される理想直線は変換器毎に異なるため、複数の変換器の間で入出力特性に差が生ずる。すると、変換器の間における入出力特性の差の分だけ誤差が生ずるため、信号の発生精度や測定精度の低下を招くという問題がある。
【０００９】
例えば、入出力特性が異なる変換器を備える信号発生装置と信号測定装置とを用いて直交変調器であるＩＱ変調器の特性を測定する場合を考える。かかる場合には、変換器の入出力特性の差に起因する誤差を有するＩ信号とＱ信号とが信号発生装置から出力されてＩＱ変調器に印加され、またＩＱ変調器から出力される信号が信号測定装置に入力されて入出力特性の差がある複数の変換器によって変換されるため、最終的な測定誤差が大きくなってしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、入出力特性が互いに異なる複数の変換器の入出力特性を合致させることが可能な変換装置、及び当該変換装置を備える信号発生装置及び信号測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の変換装置は、入出力特性が互いに異なる複数の変換器（１０ａ〜１０ｎ、３０ａ〜３０ｎ）を備えており、当該変換器を用いて信号の変換を行う変換装置（１、２）において、前記複数の変換器に共通する入出力特性を示す理想直線（Ｌ１）が設定されており、前記複数の変換器の全ての入出力特性が前記理想直線に合致するように前記変換器の各々に対して入出力される信号を補正する補正部（２０、４０）を備えることを特徴としている。
この発明によると、複数の変換器の全ての入出力特性が理想直線に合致するように、変換器の各々に対して入出力される信号が補正部によって補正される。
ここで、本発明の変換装置において、前記理想直線は、前記変換器に規格上の最小値を有する信号が入力される場合には前記変換器から規格上の最小値を有する信号が出力され、前記変換器に規格上の最大値を有する信号が入力される場合には前記変換器から規格上の最大値を有する信号が出力されるように設定されることを特徴としている。
また、本発明の変換装置は、前記複数の変換器が、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換器（３０ａ〜３０ｎ）であり、前記補正部が、前記理想直線を示す情報を記憶する記憶部（４２）と、当該記憶部に記憶された情報に基づいて前記ディジタル／アナログに入力されるディジタル信号を補正する入力補正部（４１）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の変換装置は、前記複数の変換器が、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器（１０ａ〜１０ｎ）であり、前記補正部が、前記理想直線を示す情報を記憶する記憶部（２２）と、当該記憶部に記憶された情報に基づいて前記アナログ／ディジタル変換器から出力されるアナログ信号を補正する出力補正部（２１）とを備えることを特徴としている。
本発明の信号発生装置は、発生させるべき信号の経時変化を示すデータを記憶する記憶部と、当該記憶部から読み出されるデータをアナログ信号に変換して出力する変換部とを備える信号発生装置において、上記のディジタル／アナログ変換器等を備える変換装置を前記変換部として備えることを特徴としている。
本発明の信号測定装置は、測定すべき信号をディジタル信号に変換する変換部を備える信号測定装置において、上記のアナログ／ディジタル変換器等を備える変換装置を前記変換部として備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の変換器の全ての入出力特性が理想直線に合致するように、変換器の各々に対して入出力される信号を補正部で補正しているため、入出力特性が互いに異なる複数の変換器の入出力特性を合致させることが可能であるという効果が得られる。また、入出力特性が合致した複数の変換器を備えることによって、信号の発生精度や測定精度を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による変換装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】補正部２０に設定される理想直線の一例を示す図である。
【図３】補正部２０で補正される前後のディジタル信号の積分非直線性誤差の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態による変換装置の要部構成を示すブロック図である。
【図５】変換器が有する直線性誤差の従来の補正方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による変換装置並びに信号発生装置及び信号測定装置について詳細に説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による変換装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の変換装置１は、複数のＡ／Ｄ変換器（アナログ／ディジタル変換器）１０ａ〜１０ｎ（変換器）と補正部２０とを備えており、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの少なくとも１つを用いてアナログ信号をディジタル信号に変換する。尚、図１に示す高精度直流電圧源５１及びＣＰＵ（中央処理装置）５２は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を測定する際に用いられる。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎは、入力端が端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎにそれぞれ接続されており、端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎに入力されるアナログ信号をそれぞれディジタル信号に変換して補正部２０に出力する。これらＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎは、互いに異なる非線形の入出力特性を有する。このため、端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎに同じアナログ信号が入力されたとしても、必ずしもＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから同じ値のディジタル信号が出力されるとは限らない。
【００１７】
補正部２０は、出力補正部２１とメモリ２２（記憶部）とを備えており、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性が、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されるディジタル信号をそれぞれ補正する。ここで、上記の理想直線は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性は考慮せずに、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの規格に基づいてユーザによって設定される。
【００１８】
例えば、上記の理想直線は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入力端に規格上の最小値を有する信号が入力される場合にはＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの出力端から規格上の最小値を有する信号が出力され、且つＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入力端に規格上の最大値を有する信号が入力される場合にはＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの出力端から規格上の最大値を有する信号が出力されるように設定される。尚、理想直線の設定方法は、以上の設定方法に限定されることはなく、必要に応じて他の設定方法を用いることも可能である。
【００１９】
図２は、補正部２０に設定される理想直線の一例を示す図である。尚、ここでは説明を簡単にするために、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎのうちのＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂのみについて考える。図２中に示した曲線Ｃ１はＡ／Ｄ変換器１０ａの入出力特性を示す入出力特性曲線Ｃ１であり、図２中に示した曲線Ｃ２はＡ／Ｄ変換器１０ｂの入出力特性を示す入出力特性曲線である。
【００２０】
また、図２中に示した直線Ｌ１は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの入出力特性は考慮せずに設定された理想直線である。この理想直線Ｌ１は、入力電圧がＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの規格上の最小入力電圧Ｖ１（例えば、−１［Ｖ］）である場合に出力信号（出力コード）がＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの規格上の最小出力信号Ｄ１（例えば、「０」）になる点Ｐ１と、入力電圧がＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの規格上の最大入力電圧Ｖ２（例えば、＋１［Ｖ］）である場合に出力信号（出力コード）がＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂの規格上の最大出力信号Ｄ２（例えば、「６５５３５」）になる点Ｐ２とを通る直線である。
【００２１】
この理想直線は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂへの入力電圧をＶ、Ａ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂからの出力信号（出力コード）をＣとすると、以下の（１）式で表される。
Ｖ＝ａ×Ｃ＋ｂ …（１）
尚、上記（１）式中のａ，ｂは理想直線を定義する定数であって、定数ａは理想直線の傾きを意味し、定数ｂはＡ／Ｄ変換器１０ａ，１０ｂに入力されるオフセット電圧を意味する。
【００２２】
メモリ２２は、以上のＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線を定義する定数ａ，ｂ、及びＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータを記憶する。ここで、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線（例えば、図２中の入出力特性曲線Ｃ１，Ｃ２）は、以下の（２）式で近似することができる。
Ｖ＝ａ０＋ａ１×Ｃ＋ａ２×Ｃ２＋…＋ａ６×Ｃ６ …（２）
【００２３】
尚、上記（２）式中のａ０〜ａ６はＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータであり、その値がメモリ２２に記憶される。尚、上記の（２）式では、６次の多項式を用いてＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を近似しているが、入出力特性曲線を近似する式としては６次の多項式に制限されることはなく、例えば３次以上の多項式を用いることが可能である。
【００２４】
出力補正部２１は、メモリ２２に記憶された理想直線を定義する定数ａ，ｂ及びＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータａ０〜ａ６を用いて、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性が理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されるディジタル信号をそれぞれ補正する。ここで、出力補正部２１によって補正されたディジタル信号をＣＡとすると、補正後のディジタル信号ＣＡは以下の（３）式で表される。
ＣＡ＝（Ｖ−ｂ）／ａ
＝（ａ０＋ａ１×Ｃ＋ａ２×Ｃ２＋…＋ａ６×Ｃ６−ｂ）／ａ …（３）
【００２５】
尚、図１では図示を簡略化するために、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに対して１つの出力補正部２１が設けられている構成を図示しているが、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの各々に出力補正部２１が設けられている構成であっても良い。また、図１では、出力補正部２１とは別にメモリ２２を備える構成を図示しているが、メモリ２２が出力補正部２１の内部に設けられた構成であっても良い。
【００２６】
高精度直流電圧源５１は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を測定するために必要な十分な高い精度を有する直流電圧を出力するものであり、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を測定する際に端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎの何れかに接続される。ＣＰＵ５２は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎのうち、入力端に高精度直流電圧源５１が接続されたＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を用いてそのＡ／Ｄ変換器の入出力特性曲線の近似式を求める（上記（２）式中のパラメータａ０〜ａ６）を求める。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を測定する手順は以下の通りである。まず、端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎのうち、入出力特性を測定すべきＡ／Ｄ変換器の入力端が接続された端子に高精度直流電圧源５１を接続する。ここでは、Ａ／Ｄ変換器１０ａが接続された端子Ｔ１１に高精度直流電圧源５１が接続されるとする。次に、高精度直流電圧源５１から直流電圧の出力を開始して、Ａ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号を順次メモリ２２に記憶する。
【００２８】
具体的には、Ａ／Ｄ変換器１０ａの規格上の最小入力電圧と最大入力電圧とで規定される電圧範囲を所定の数（例えば、数十程度）で分割して得られる電圧値を電圧変化量として高精度直流電圧源５１に設定する。そして、Ａ／Ｄ変換器１０ａの規格上の最小入力電圧から最大入力電圧まで、電圧値が電圧変化量の分ずつ変化する直流電圧を順次出力させ、各々の直流電圧が入力されたときにＡ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号をメモリ２２に順次記憶する。
【００２９】
次に、メモリ２２に記憶されたディジタル信号を順次読み出し、ＣＰＵ５２を用いてＡ／Ｄ変換器１０ａの入出力特性曲線の近似式を求める。これにより、前述した（２）式中のパラメータａ０〜ａ６が求められる。そして、これらパラメータａ０〜ａ６とユーザによって設定された理想直線を定義する定数ａ，ｂ（前述した（１）式中の定数）がメモリ２２に記憶される。Ａ／Ｄ変換器１０ａの入出力特性の測定が終了すると、高精度直流電圧源５１を端子Ｔ１２から端子Ｔ１ｎまで順次接続し、同様の処理によってＡ／Ｄ変換器１０ｂ〜１０ｎの入出力特性を測定する。
【００３０】
変換装置１の通常の使用状態では、端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎの少なくとも１つに変換すべき信号が入力される。尚、この状態においては、高精度直流電圧源５１は端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎの何れにも接続されることはない。端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎから入力された信号は、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎでディジタル信号にそれぞれ変換され、変換されたディジタル信号は出力補正部２１に入力される。
【００３１】
出力補正部２１は、メモリ２２に記憶された理想直線を定義する定数ａ，ｂ及びＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータａ０〜ａ６を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性が理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されたディジタル信号をそれぞれ補正する。かかる補正によって、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されるディジタル信号は、前述した（３）式で示されるディジタル信号に補正され、これにより入出力特性が互いに異なるＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を理想直線で示される入出力特性に合致させることができる。
【００３２】
図３は、補正部２０で補正される前後のディジタル信号の積分非直線性誤差の一例を示す図である。尚、図３では、Ａ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号及び補正部２０で補正されたディジタル信号の積分非直線性誤差の一例を示している。図３に示す通り、Ａ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号の積分非直線性誤差は、入力電圧が−０．５［Ｖ］付近又は＋０．３［Ｖ］付近である場合にほぼ零になるものの、−０．５〜＋０．３［Ｖ］付近の電圧範囲内である場合には負の方向に大きくなり、−０．５〜＋０．３［Ｖ］付近の電圧範囲外である場合には正の方向に大きくなる変化を示す。
【００３３】
これに対し、補正部２０で補正されたディジタル信号の積分非直線性誤差は、−０．７〜＋０．７［Ｖ］の電圧範囲において零付近の値をとり、Ａ／Ｄ変換器１０ａから出力されるディジタル信号のように入力電圧に応じて積分非直線性誤差が大きく変化することはない。尚、図３ではＡ／Ｄ変換器１０ａに関する積分非直線性誤差のみを図示しているが、Ａ／Ｄ変換器１０ｂ〜１０ｎから出力されるディジタル信号を補正部２０で補正することによって、図３に示す補正後の積分非直線性誤差と同様の積分非直線性誤差を有するディジタル信号が得られる。
【００３４】
以上説明した通り、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性が、Ａ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線に合致するようにＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎから出力されるディジタル信号をそれぞれ補正する補正部２０を備えている。このため、入出力特性が互いに異なるＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を合致させることができる。
【００３５】
尚、本実施形態の変換装置１は、オシロスコープ、ディジタイザ等の信号測定装置が備える変換部（測定すべき信号をディジタル信号に変換する変換部）として用いることができる。上述の通り、本実施形態の変換装置１は、入出力特性が互いに異なるＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎの入出力特性を合致させることができるため、信号測定装置の測定精度を向上させることができる。
【００３６】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態による変換装置の要部構成を示すブロック図である。図４に示す通り、本実施形態の変換装置２は、複数のＤ／Ａ変換器（ディジタル／アナログ変換器）３０ａ〜３０ｎ（変換器）と補正部４０とを備えており、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの少なくとも１つを用いてディジタル信号をアナログ信号に変換する。尚、図４に示す高精度直流測定器５３は、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を測定する際に用いられる。
【００３７】
Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎは、出力端が端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎにそれぞれ接続されており、補正部４０から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換して端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎからそれぞれ出力する。これらＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎは互いに異なる非線形の入出力特性を有する。このため、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに同じ値のディジタル信号が入力されたとしても、必ずしもＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎから同じ電圧値を有する信号が出力されるとは限らない。
【００３８】
補正部４０は、入力補正部４１とメモリ４２（記憶部）とを備えており、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性が、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線に合致するようにＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに入力されるディジタル信号をそれぞれ補正する。尚、本実施形態においても、上記の理想直線は、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性は考慮せずに、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの規格に基づいてユーザによって設定され、その設定方法は第１実施形態と同様の方法を用いることができる。
【００３９】
メモリ４２は、以上のＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線を定義する定数及びＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータを記憶する。尚、メモリ４２に記憶される定数は第１実施形態で説明した定数ａ，ｂと同様の定数であり、メモリ４２に記憶されるパラメータは第１実施形態で説明した（２）式中のパラメータａ０〜ａ６と同様のパラメータである。
【００４０】
入力補正部４１は、メモリ４２に記憶された理想直線を定義する定数及びＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータを用いて、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性が理想直線に合致するように、ＣＰＵ５４から出力されてＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに入力されるディジタル信号をそれぞれ補正する。尚、図４では図示を簡略化するために、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに対して１つの入力補正部４１が設けられている構成を図示しているが、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの各々に入力補正部４１が設けられている構成であっても良い。また、図１では、入力補正部４１とは別にメモリ４２を備える構成を図示しているが、メモリ４２が入力補正部４１の内部に設けられた構成であっても良い。
【００４１】
高精度直流測定器５３は、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を測定するために必要な十分な高い精度で直流信号を測定する測定器であり、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を測定する際に端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎの何れかに接続される。ＣＰＵ５４は、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎから出力させるべきアナログ信号を指示するディジタル信号を出力する。また、高精度直流測定器５３の測定結果を用いて、出力端に高精度直流測定器５３が接続されたＤ／Ａ変換器の入出力特性曲線の近似式を求める（上記（２）式中のパラメータａ０〜ａ６）を求める。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を測定する手順は以下の通りである。まず、端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎのうち、入出力特性を測定すべきＤ／Ａ変換器の入力端が接続された端子に高精度直流測定器５３を接続する。ここでは、Ｄ／Ａ変換器３０ａが接続された端子Ｔ２１に高精度直流測定器５３が接続されるとする。次に、ＣＰＵ５４からのディジタル信号の出力を開始して、Ｄ／Ａ変換器３０ａから出力されるディジタル信号を順次高精度直流測定器５３で測定する。
【００４３】
具体的には、Ｄ／Ａ変換器３０ａの規格上の最小入力信号と最大入力信号とで規定される範囲（数値範囲）を所定の数（例えば、数十程度）で分割して得られる値を変化量としてＣＰＵ５４に設定する。そして、Ｄ／Ａ変換器３０ａの規格上の最小入力信号から最大入力信号まで、値が変化量の分ずつ変化するディジタル信号を順次出力させ、各々のディジタル信号が入力されたときにＤ／Ａ変換器３０ａから出力されるディジタル信号を高精度直流測定器５３で順次測定する。
【００４４】
次に、高精度直流測定器５３の測定結果を順次読み出し、ＣＰＵ５４を用いてＤ／Ａ変換器３０ａの入出力特性曲線の近似式を求める。これにより、前述した（２）式中のパラメータａ０〜ａ６と同様のパラメータが求められる。そして、求められたパラメータとユーザによって設定された理想直線を定義する定数（前述した（１）式中の定数ａ，ｂと同様の定数）がメモリ４２に記憶される。Ｄ／Ａ変換器３０ａの入出力特性の測定が終了すると、高精度直流測定器５３を端子Ｔ２２から端子Ｔ２ｎまで順次接続し、同様の処理によってＤ／Ａ変換器３０ｂ〜３０ｎの入出力特性を測定する。
【００４５】
変換装置２の通常の使用状態では、高精度直流測定器５３は端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎの何れにも接続されることはない。この状態で、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎから出力させるべきアナログ信号を指示するディジタル信号がＣＰＵ５４から出力されると、補正部４０の入力補正部４１に入力される。入力補正部４１は、メモリ４２に記憶された理想直線を定義する定数及びＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を示す入出力特性曲線を定義するパラメータを読み出し、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性が理想直線に合致するようにＣＰＵ５４から出力されたディジタル信号をそれぞれ補正する。
【００４６】
以上の補正によって、入出力特性が互いに異なるＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を理想直線で示される入出力特性に合致させることができる。入力補正部４１で補正されたディジタル信号はＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎでアナログ信号にそれぞれ変換され、変換されたアナログ信号は端子Ｔ２１〜Ｔ２ｎを介して外部にそれぞれ出力される。
【００４７】
以上説明した通り、本実施形態では、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性が、Ｄ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに共通する入出力特性を示す理想直線に合致するようにＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎに入力されるディジタル信号をそれぞれ補正する補正部４０を備えている。このため、入出力特性が互いに異なるＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を合致させることができる。
【００４８】
尚、本実施形態の変換装置２は、発生させるべき信号の経時変化を示すデータを記憶する記憶部と、この記憶部から読み出されるデータをアナログ信号に変換して出力する変換部とを備えるＡＷＧ等の信号発生装置の変換部として用いることができる。上述の通り、本実施形態の変換装置２は、入出力特性が互いに異なるＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎの入出力特性を合致させることができるため、信号の発生精度を向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態による半導体試験装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、互いに異なる非線形の入出力特性を有するＡ／Ｄ変換器１０ａ〜１０ｎを備える変換装置１及び互いに異なる非線形の入出力特性を有するＤ／Ａ変換器３０ａ〜３０ｎを備える変換装置２について説明した。しかしながら、Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器に加えて非線形性を有するオペアンプ等の回路が設けられていても本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２ 変換装置
１０ａ〜１０ｎ Ａ／Ｄ変換器
２０ 補正部
２１ 入力補正部
２２ メモリ
３０ａ〜３０ｎ Ｄ／Ａ変換器
４０ 補正部
４１ 入力補正部
４２ メモリ
Ｌ１ 理想直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力特性が互いに異なる複数の変換器を備えており、当該変換器を用いて信号の変換を行う変換装置において、
前記複数の変換器に共通する入出力特性を示す理想直線が設定されており、前記複数の変換器の全ての入出力特性が前記理想直線に合致するように前記変換器の各々に対して入出力される信号を補正する補正部を備えることを特徴とする変換装置。
【請求項２】
前記理想直線は、前記変換器に規格上の最小値を有する信号が入力される場合には前記変換器から規格上の最小値を有する信号が出力され、前記変換器に規格上の最大値を有する信号が入力される場合には前記変換器から規格上の最大値を有する信号が出力されるように設定されることを特徴とする請求項１記載の変換装置。
【請求項３】
前記複数の変換器は、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換器であり、
前記補正部は、前記理想直線を示す情報を記憶する記憶部と、当該記憶部に記憶された情報に基づいて前記ディジタル／アナログに入力されるディジタル信号を補正する入力補正部とを備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変換装置。
【請求項４】
前記複数の変換器は、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器であり、
前記補正部は、前記理想直線を示す情報を記憶する記憶部と、当該記憶部に記憶された情報に基づいて前記アナログ／ディジタル変換器から出力されるアナログ信号を補正する出力補正部とを備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変換装置。
【請求項５】
発生させるべき信号の経時変化を示すデータを記憶する記憶部と、当該記憶部から読み出されるデータをアナログ信号に変換して出力する変換部とを備える信号発生装置において、
請求項３記載の変換装置を前記変換部として備えることを特徴とする信号発生装置。
【請求項６】
測定すべき信号をディジタル信号に変換する変換部を備える信号測定装置において、
請求項４記載の変換装置を前記変換部として備えることを特徴とする信号測定装置。
【請求項１】
入出力特性が互いに異なる複数の変換器を備えており、当該変換器を用いて信号の変換を行う変換装置において、
前記複数の変換器に共通する入出力特性を示す理想直線が設定されており、前記複数の変換器の全ての入出力特性が前記理想直線に合致するように前記変換器の各々に対して入出力される信号を補正する補正部を備えることを特徴とする変換装置。
【請求項２】
前記理想直線は、前記変換器に規格上の最小値を有する信号が入力される場合には前記変換器から規格上の最小値を有する信号が出力され、前記変換器に規格上の最大値を有する信号が入力される場合には前記変換器から規格上の最大値を有する信号が出力されるように設定されることを特徴とする請求項１記載の変換装置。
【請求項３】
前記複数の変換器は、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換器であり、
前記補正部は、前記理想直線を示す情報を記憶する記憶部と、当該記憶部に記憶された情報に基づいて前記ディジタル／アナログに入力されるディジタル信号を補正する入力補正部とを備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変換装置。
【請求項４】
前記複数の変換器は、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器であり、
前記補正部は、前記理想直線を示す情報を記憶する記憶部と、当該記憶部に記憶された情報に基づいて前記アナログ／ディジタル変換器から出力されるアナログ信号を補正する出力補正部とを備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変換装置。
【請求項５】
発生させるべき信号の経時変化を示すデータを記憶する記憶部と、当該記憶部から読み出されるデータをアナログ信号に変換して出力する変換部とを備える信号発生装置において、
請求項３記載の変換装置を前記変換部として備えることを特徴とする信号発生装置。
【請求項６】
測定すべき信号をディジタル信号に変換する変換部を備える信号測定装置において、
請求項４記載の変換装置を前記変換部として備えることを特徴とする信号測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２７１１７３（Ｐ２０１０−２７１１７３Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２３１０９（Ｐ２００９−１２３１０９）
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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