JP2002090393A - 測定器の入力回路 - Google Patents

測定器の入力回路

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JP2002090393A
JP2002090393A JP2000281611A JP2000281611A JP2002090393A JP 2002090393 A JP2002090393 A JP 2002090393A JP 2000281611 A JP2000281611 A JP 2000281611A JP 2000281611 A JP2000281611 A JP 2000281611A JP 2002090393 A JP2002090393 A JP 2002090393A
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harmonic
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Tomoshiro Seki
智志路 関
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Hioki EE Corp
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Hioki EE Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1台のA/Dコンバータで、少なくとも実効
値用データと高調波用データとを直接的に取り込むこと
を可能とする。 【解決手段】 1台のA/Dコンバータ10に対して、
実効値用の第1サンプリングクロックを生成する第1P
LL回路11と、高調波用の第2サンプリングクロック
を生成する第2PLL回路12とを設け、コントローラ
13によってそのすべてのタイミングでA/D変換可能
となるようにA/Dコンバータ10を制御するととも
に、各変換データをそのときのサンプリングクロックに
応じて実効値用と高調波用の各メモリ15,16に選択
的に格納する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PLLクロックを
サンプリングクロックとして動作するA/Dコンバータ
を有する測定器の入力回路に関し、さらに詳しく言え
ば、1台のA/Dコンバータで少なくとも実効値および
高調波の各データを直接取り込めるようにした測定器の
入力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電力ラインなどの計測においては、測定
した電圧・電流から実効値を初めとして種々のパラメー
タが求められるが、近年では高調波解析も必須的な測定
項目に挙げられている。この種の測定器において、電圧
および電流のアナログ入力波形は、まず、A/Dコンバ
ータによりディジタルデータに変換されるが、実効値用
データと高調波解析用データとでは、そのサンプリング
周波数が異なる。
【0003】すなわち、実効値用データを取り込む場合
には、一般的に1波あたり256もしくは512のサン
プリング数となるように、A/Dコンバータのサンプリ
ング周波数が決められる。これは、2のべき乗数でサン
プリングすることにより演算速度を速めるためと、サン
プリング誤差をなくすためである。
【0004】これに対して、高調波解析では例えば20
0ms期間の波形からデータを得るため、50Hzでは
10波、60Hzでは12波の波形に対して演算を行な
う。その場合、FFT演算での処理上、データサンプル
数は2のべき乗数である例えば2048個とされる。
【0005】しかしながら、これを行なうには実効値用
データを取り込むA/Dコンバータと、高調波解析用デ
ータを取り込むA/Dコンバータを2台必要としコスト
的に好ましくないため、従来では、図3に示されている
ように、1台のA/Dコンバータ1で実効値データと高
調波データとを得るようにしている。
【0006】すなわち、PLL回路2を用いて、入力波
形の基本波周波数に対して256倍(もしくは512
倍)のPLLクロックを作り出し、これをサンプリング
クロックとしてA/Dコンバータ1に与える。これによ
り、A/Dコンバータ1から1波を256等分した実効
値用データが得られる。
【0007】高調波解析用データについては、それ専用
として直接取り込むのではなく、まず、実効値用データ
を50Hzでは10波分の2560個、60Hzでは1
2波分の3072個を取り込む。そして、これらのデー
タを2048個のデータに補間し直した後、FFTを実
行して高調波データを得る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】これによれば、確かに
1台のA/Dコンバータで済むためコスト的にはよいと
しても、FFT演算を行なうためにデータを補間してい
るため、高調波演算結果に誤差が含まれることは否めな
い。また、データ補間のための演算が別途に必要なた
め、高調波解析がリアルタイムで実行できないという課
題もあった。
【0009】また、特に電力ラインの計測では、実効値
測定や高調波測定とは別に、突発的なインパルス波形を
測定することが求められているが、そもそもインパルス
波形は不規則でしかも瞬間的に現れるため、上記実効値
用のA/Dコンバータ1のサンプリング周波数ではイン
パルス波形を捉えることは困難である。
【0010】そこで、従来においては、図3に示されて
いるように、インパルス波形測定用として、高速のA/
Dコンバータ3を別に搭載するようにしているが、イン
パルス波形の発生頻度からすると、それ専用のA/Dコ
ンバータ3はコスト的に見合わない。できれば、他のA
/Dコンバータと兼用したいところである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、1台の
A/Dコンバータで、少なくとも実効値用データと高調
波用データとを直接的に取り込むことができ、また、必
要に応じてインパルス波形も同時に測定することができ
る。
【0012】そのため、本発明は、PLLクロックをサ
ンプリングクロックとして動作するA/Dコンバータを
有し、被測定物から測定されたアナログの入力波形を上
記A/Dコンバータでディジタルデータに変換し、その
データから上記入力波形の少なくとも実効値および高調
波を同時に測定する測定器の入力回路において、1台の
上記A/Dコンバータに対して、上記入力波形から実効
値用の第1サンプリングクロックおよび高調波用の第2
サンプリングクロックをそれぞれ生成する第1および第
2の2つのPLL回路と、上記第1および第2サンプリ
ングクロックを監視し、すべてのタイミングで上記入力
波形をサンプリング可能とするように上記A/Dコンバ
ータを制御するコントローラとを備えているとともに、
上記A/Dコンバータの出力側には上記コントローラに
より制御されるメモリアクセス手段を介して実効値用メ
モリと高調波用メモリとが接続されており、上記第1お
よび第2サンプリングクロックに応じて上記メモリアク
セス手段が切り替えられ、上記A/Dコンバータにより
変換された実効値用データと高調波用データとが上記実
効値用メモリと高調波用メモリとにそれぞれ格納される
ようにしたことを特徴としている。
【0013】インパルス波形も同時に測定したい場合に
は、上記コントローラから一定の周期でインパルス波形
用の第3サンプリングクロックを上記A/Dコンバータ
に与えるとともに、上記A/Dコンバータの出力側に、
上記メモリアクセス手段を介してインパルス波形用メモ
リをさらに接続すればよい。
【0014】複数の上記サンプリングクロックが時間的
に重なり得ることが予想されるが、その場合には、上記
A/Dコンバータで変換された同じデータを上記メモリ
アクセス手段を介してそれら各サンプリングクロックに
対応するメモリにそれぞれ格納される。
【0015】本発明において、上記メモリアクセス手段
には、応答性が高速であるDMA(Direct Me
mory Access)が好ましく採用される。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図1お
よび図2により説明する。本発明の入力回路は高速変換
可能なA/Dコンバータ10を1台備え、この実施形態
では、この1台のA/Dコンバータ10で実効値用デー
タおよび高調波用データ、それにインパルス波形測定用
データの3つのデータを直接的に取り込み可能としてい
る。
【0017】そのため、この入力回路は、第1および第
2の2つのPLL回路11,12と、コントローラ13
とを備えている。また、A/Dコンバータ10の出力側
には、メモリアクセス手段としてのDMA14を介して
3つのメモリ、すなわち実効値用メモリ15,高調波用
メモリ16およびインパルス用メモリ17がそれぞれ並
列的に接続されている。
【0018】第1PLL回路11は実効値測定用であ
り、図示しない被測定物から入力されるアナログ入力波
形(測定波形)Aの基本波周波数に対してn倍(nは任
意の整数)の第1サンプリングクロック(PLLクロッ
ク)を生成する。この実施形態において、第1サンプリ
ングクロックは入力波形Aの1波から256個のデータ
がサンプリングされるように調整されている。
【0019】第2PLL回路12は高調波測定用であ
り、上記第1PLL回路11と同じく、入力波形Aの基
本波周波数に対してn倍の第2サンプリングクロックを
生成するが、この実施形態において、第2サンプリング
クロックは、例えば200ms期間を2のべき乗数であ
る例えば2048でサンプリングするように調整されて
いる。なお図示されていないが、各PLL回路11,1
2は、その入力段に入力波形Aの基本波を抽出して矩形
波に波形整形する波形整形回路(ローパスフィルタ)を
備えている。
【0020】コントローラ13は、CPUやマイクロプ
ロセッサなどから構成され、この実施形態では、コント
ローラ13自らインパルス波形測定用として一定周期の
クロック(第3サンプリングクロック)を出力する。
【0021】上記第1および第2サンプリングクロック
はコントローラ13に入力され、コントローラ13は、
これら2つサンプリングクロックと自己が発生する第3
サンプリングクロックとを監視し、それらすべてのタイ
ミングでサンプリングが行なわれるようにA/Dコンバ
ータ10を制御する。また、コントローラ13は、各サ
ンプリングごとにDMA14に対してメモリ入力制御信
号(データ振り分け信号)を送出する。
【0022】次に、図2のタイミングチャートを参照し
ながら、この入力回路の動作を説明する。実効値測定用
の第1サンプリングクロックの周期をta,高調波測定
用の第2サンプリングクロックの周期をtb,イパルス
波形測定用の第3サンプリングクロックの周期をtcと
すると、tc<ta<tbであり、tcはもっとも短
く、入力波形Aの周期とは無関係に決められてよい。
【0023】まず、t1時点では第1〜第3の3つのサ
ンプリングクロックが重なっているため、t1時点で変
換されたデータは、実効値用メモリ15,高調波用メモ
リ16およびインパルス用メモリ17のそれぞれに格納
される。
【0024】t2,t3の各時点では、第3サンプリン
グクロックのみが送出され、その変換データはそれぞれ
インパルス用メモリ17に格納される。t4時点では、
第1サンプリングクロックのみが送出され、その変換デ
ータは実効値用メモリ15に格納される。t5時点で
は、第3サンプリングクロックのみが送出され、その変
換データはインパルス用メモリ17に格納される。
【0025】次のt6時点では、第2サンプリングクロ
ックのみが送出され、その変換データは高調波用メモリ
16に格納される。t7時点では、第3サンプリングク
ロックのみが送出され、その変換データはインパルス用
メモリ17に格納される。t8時点では、第1サンプリ
ングクロックと第3サンプリングクロックとが重なって
いるため、その変換データは実効値用メモリ15とイン
パルス用メモリ17とに格納される。
【0026】このように、この実施形態によれば、高速
変換可能な1台のA/Dコンバータ10により、実効値
用データ,高調波用データおよびインパルス波形測定用
データの3つのデータを直接的に取り込むことができ
る。
【0027】なお、本発明において、インパルス波形測
定用データの取り込みは任意的事項である。また、変形
例として、一つのPLL回路にて実効値用サンプリング
クロックと高調波用サンプリングクロックの最小公倍数
のクロックを生成し、その最小公倍数クロックをコント
ローラで制御してA/Dコンバータを駆動することも可
能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一つのA/Dコンバータに対して、実効値用の第1サン
プリングクロックを生成する第1PLL回路と、高調波
用の第2サンプリングクロックを生成する第2PLL回
路とを設け、コントローラによってそのすべてのタイミ
ングでA/D変換可能となるようにA/Dコンバータを
制御するとともに、各変換データをそのときのサンプリ
ングクロックに応じて実効値用と高調波用の各メモリに
選択的に格納するようにしたことにより、1台のA/D
コンバータで、少なくとも実効値用データと高調波用デ
ータとを直接的に取り込むことができる。また、同じA
/Dコンバータを利用して、必要に応じてインパルス波
形も同時に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る入力回路の回路構成
図。
【図2】上記入力回路の動作説明用タイミングチャー
ト。
【図3】従来例の回路構成図。
【符号の説明】
10 A/Dコンバータ 11 第1PLL回路 12 第2PLL回路 13 コントローラ 14 メモリアクセス手段(DMA) 15 実効値用メモリ 16 高調波用メモリ 17 インパルス用メモリ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PLLクロックをサンプリングクロック
    として動作するA/Dコンバータを有し、被測定物から
    測定されたアナログの入力波形を上記A/Dコンバータ
    でディジタルデータに変換し、そのデータから上記入力
    波形の少なくとも実効値および高調波を同時に測定する
    測定器の入力回路において、 1台の上記A/Dコンバータに対して、上記入力波形か
    ら実効値用の第1サンプリングクロックおよび高調波用
    の第2サンプリングクロックをそれぞれ生成する第1お
    よび第2の2つのPLL回路と、上記第1および第2サ
    ンプリングクロックを監視し、すべてのタイミングで上
    記入力波形をサンプリング可能とするように上記A/D
    コンバータを制御するコントローラとを備えているとと
    もに、上記A/Dコンバータの出力側には上記コントロ
    ーラにより制御されるメモリアクセス手段を介して実効
    値用メモリと高調波用メモリとが接続されており、上記
    第1および第2サンプリングクロックに応じて上記メモ
    リアクセス手段が切り替えられ、上記A/Dコンバータ
    により変換された実効値用データと高調波用データとが
    上記実効値用メモリと高調波用メモリとにそれぞれ格納
    されるようにしたことを特徴とする測定器の入力回路。
  2. 【請求項2】 上記コントローラ自らが一定の周期でイ
    ンパルス波形用の第3サンプリングクロックを上記A/
    Dコンバータに与えるとともに、上記A/Dコンバータ
    の出力側には、上記メモリアクセス手段を介してインパ
    ルス波形用メモリがさらに接続され、上記1台のA/D
    コンバータで実効値用データおよび高調波用データとと
    もにインパルス用データも同時に取り込み可能としたこ
    とを特徴とする請求項2に記載の測定器の入力回路。
  3. 【請求項3】 複数の上記サンプリングクロックが時間
    的に重なる場合には、上記A/Dコンバータで変換され
    た同じデータが上記メモリアクセス手段を介してそれら
    各サンプリングクロックに対応するメモリにそれぞれ格
    納されることを特徴とする請求項1または2に記載の測
    定器の入力回路。
  4. 【請求項4】 上記メモリアクセス手段がDMAからな
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の測定器の
    入力回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006098287A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Yokogawa Electric Corp 高調波成分測定装置
JP2006234763A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Hioki Ee Corp 波形測定装置
WO2007091332A1 (ja) * 2006-02-10 2007-08-16 Fujitsu Limited 接続検出回路

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