JP2004020522A - 周波数特性の測定方法及びその測定装置 - Google Patents
周波数特性の測定方法及びその測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004020522A JP2004020522A JP2002179844A JP2002179844A JP2004020522A JP 2004020522 A JP2004020522 A JP 2004020522A JP 2002179844 A JP2002179844 A JP 2002179844A JP 2002179844 A JP2002179844 A JP 2002179844A JP 2004020522 A JP2004020522 A JP 2004020522A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- frequency characteristic
- measuring
- measurement
- integrated circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
【課題】従来の周波数特性測定装置に比べて部品点数が減少でき、集積回路などの周波数特性の測定などに汎用的に使用可能な周波数特性測定装置の提供。
【解決手段】周波数特性測定装置２１は、ＤＣ測定モジュール２２と、ゼロクロス検出回路２３と、時間間隔測定回路２４と、周波数特性算出回路２５とからなる。ＤＣ測定モジュール２２は、伝送路２の出力信号の直流成分のレベルを測定する。ゼロクロス検出回路２３は、伝送路２の出力信号のゼロクロス点を検出する。時間間隔測定回路２４は、ゼロクロス検出回路２３が検出したゼロクロス点間の時間間隔を測定する。周波数特性算出回路２５は、ＤＣ測定モジュール２２が測定した直流成分レベルと時間間隔測定回路２４が測定した時間間隔に基づいて、測定信号発生器１の発生する測定信号の周波数に対する伝送路２の振幅値および位相値をそれぞれ求める。
【選択図】 図１
【解決手段】周波数特性測定装置２１は、ＤＣ測定モジュール２２と、ゼロクロス検出回路２３と、時間間隔測定回路２４と、周波数特性算出回路２５とからなる。ＤＣ測定モジュール２２は、伝送路２の出力信号の直流成分のレベルを測定する。ゼロクロス検出回路２３は、伝送路２の出力信号のゼロクロス点を検出する。時間間隔測定回路２４は、ゼロクロス検出回路２３が検出したゼロクロス点間の時間間隔を測定する。周波数特性算出回路２５は、ＤＣ測定モジュール２２が測定した直流成分レベルと時間間隔測定回路２４が測定した時間間隔に基づいて、測定信号発生器１の発生する測定信号の周波数に対する伝送路２の振幅値および位相値をそれぞれ求める。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路など集積回路の周波数特性や、その集積回路の周波数特性の測定に先立って、測定信号発生器からその集積回路までの間の伝送路の周波数特性などを測定できる、周波数特性の測定方法およびその測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤの駆動装置や、ＤＶＤの駆動装置に使用される高周波用のプロセッサ用ＩＣなどの半導体集積回路は、高周波を処理するＲＦブロックを始めとして多数のブロックを含んでいる。
このような半導体集積回路の主な試験項目（テスト項目）は、周波数に対する利得（振幅）の測定である。この測定は、例えば図５に示すようなシステム（装置）により行われる。
【０００３】
すなわち、測定信号発生器１で発生させた正弦波からなる測定信号を、入力信号がアナログ信号で出力信号がデジタル信号からなるＡＤコンバータのような集積回路３に入力させ、その集積回路３の出力信号のレベルを出力信号測定装置４で測定している。そして、このような測定を、測定信号発生器１で発生させる測定信号の周波数を変化させながら行う。
【０００４】
通常、試験に必要な測定信号発生器やデジタイザなどのテスタモジュールは、被測定対象である半導体集積回路の入力と出力の数に対して十分ではないので、試験は、１組の入出力または複数組の入出力に対して行われる。このため、入力と出力について全ての組み合わせの試験を終了させるには、そのテスタモジュールの個数に反比例した時間を必要とする。
【０００５】
従って、近年のように、多数のブロックからなる上に多数の入出力ピンを有する半導体集積回路を試験する場合には、テスタモジュールの個数が少ないと、試験時間が膨大になるという不都合がある。
一方、被測定対象である半導体集積回路に入力される測定信号発生器からの測定信号の周波数が高くなると、その測定信号発生器から半導体集積回路までの信号の伝送路の周波数特性、またはテスタモジュール自身の周波数特性を把握していないと、正確な試験ができない。
【０００６】
例えば、ＭＯ（光磁気ディスク）の波形再生用に使用する集積回路では、高速の入力波形を集積回路の内部でＡ／Ｄ変換し、デジタル処理をしている。しかし、そのＡ／Ｄ変換動作を試験するために、その集積回路に入力される測定信号のレベルを予め測定しておく必要がある。
次に、上記の伝送路の周波数特性、またはテスタモジュール自身の周波数特性を測定するための従来の方法を、図５を参照して説明する。
【０００７】
第１の方法は、図５に示すように、測定信号発生器１と集積回路３との間を伝送路２とし、その伝送路２の出力信号をＲＭＳ−ＤＣコンバータ５で直流信号に変換し、その直流信号のレベルをＤＣ測定モジュール６で測定する方法である。ここで、ＲＭＳ−ＤＣコンバータ５は、比較的大規模な回路からなり、図示しないテストボード上に作成される。
【０００８】
これに対して、第２の方法は、ＲＭＳ−ＤＣコンバータ５およびＤＣ測定モジュール６に代え、図５に破線で示すように、伝送路２の出力信号のレベルを外部の所定の測定器７で測定する方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の第１の方法では、回路規模の大きなＲＭＳ−ＤＣコンバータ５がテストボード上に搭載されるので、テストボード上の部品点数が多くなってその構成が複雑になり故障の原因になり易いという不都合がある。一方、従来の第２の方法では、その測定器７の制御のために試験時間が長期化するという不都合がある。
【００１０】
ところで、集積回路３が、入出力信号の双方がアナログ信号からなるゲインアンプのようなアナログ回路の場合には、上記のような周波数測定は、例えば図６に示すようなシステムにより行われる。
すなわち、このシステムでは、集積回路３と出力信号測定装置であるデジタイザ３０との間に、集積回路３の入力とその出力とを選択的にデジタイザ３０に導く切り換えスイッチＳＷ１０を配置するようにしている。
【００１１】
そして、その切り換えスイッチＳＷ１０の切り換えにより、伝送路２のみ周波数特性と、伝送路２を含めた集積回路３の周波数特性とを別々に求め、その両者を引き算して伝送路２の周波数特性を排除した集積回路３だけの周波数特性を求めるようにしている。
このように、集積回路３がアナログ回路の場合には、図５に示すシステムの場合のように、ＲＭＳ−ＤＣコンバータ５やＤＣ測定モジュール６がなくても、伝送路２の周波数特性を排除した集積回路３の周波数特性が測定できる。
【００１２】
しかし、このような場合であっても、デジタイザ３０に代えて、ＴＭＳ（時間測定システム）などの既存の時間測定モジュールを有効活用することが望まれる。
そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、従来の周波数特性測定装置に比べて部品点数の減少が図れ、かつ既存のモジュールの有効利用が可能となる上に、集積回路などの周波数特性の測定などに汎用的に使用可能な周波数特性の測定方法およびその測定装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して本発明の目的を達成するために、請求項１〜請求項９に記載の発明は、以下のように構成した。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被測定対象の周波数特性を測定する周波数特性の測定方法であって、所定の周波数を持つ測定信号を前記被測定対象に対して入力し、前記被測定対象の出力信号に含まれる直流成分レベルの測定と、前記被測定対象の出力信号のゼロクロスの検出とをそれぞれ行い、前記測定した直流成分レベルおよび前記検出したゼロクロスに基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求めるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、被測定対象の周波数特性を測定する周波数特性の測定方法であって、所定の周波数を持つ測定信号を前記被測定対象に対して入力し、前記被測定対象の出力信号に含まれる直流成分レベルの測定を行い、前記被測定対象の出力信号のゼロクロス点を検出し、この検出したゼロクロス点間の時間間隔の測定を行い、前記測定した直流成分レベルおよび時間間隔に基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求めるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の周波数特性の測定方法において、前記被測定対象は、前記測定信号の発生から本来の被測定対象である集積回路までの間の伝送路、または前記伝送路および前記集積回路であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の周波数特性の測定方法において、前記被測定対象は、前記測定信号の発生から本来の被測定対象である高周波用の集積回路までの間の伝送路と、前記高周波用の集積回路とであり、前記伝送路の周波数特性を先に行い、次に前記高周波用の集積回路の周波数特性を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、所定の周波数を持つ測定信号が入力される被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号に含まれる直流成分レベルを測定する直流成分レベル測定手段と、前記被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、前記検出したゼロクロス点間の時間間隔を測定する時間間隔測定手段と、前記測定した直流成分レベルおよび前記測定した時間間隔に基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求める周波数特性算出手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の周波数特性の測定装置において、前記測定信号を発生する測定信号発生手段を、さらに備えたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の周波数特性の測定装置において、ゼロクロス検出手段は、前記被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号がマイナスからプラスに、あるいはその逆になった場合に、その変化に応じたパルス状のゼロクロス信号を生成するようになっており、前記時間間隔測定手段は、前記ゼロクロス信号の変化点から次の変化点までの期間を前記ゼロクロスの時間間隔として測定するようになっていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の周波数特性の測定装置において、前記被測定対象は、前記測定信号の発生から本来の被測定対象である集積回路までの間の伝送路、または前記伝送路および前記集積回路であることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の周波数特性の測定装置において、前記被測定対象は、前記測定信号の発生から本来の被測定対象である高周波用の集積回路までの間の伝送路と、前記高周波用の集積回路とであり、前記伝送路の周波数特性と前記高周波用の集積回路の周波数特性を選択的に行うようになっていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような構成からなる本発明によれば、従来の周波数特性測定装置に比べて部品点数を減少できる。
すなわち、例えば、高周波用の集積回路の周波数特性の試験の場合には、その試験に先立って、集積回路に入力される測定信号の伝送路の周波数特性を把握する必要があり、本発明はその伝送路の周波数特性の測定装置として利用できる。この場合には、従来のその種の周波数特性測定装置に比べて部品点数を減少できる。
【００２０】
また、本発明の装置は、被測定対象として上記の伝送路の周波数特性の測定のみならず、集積回路などの各種の回路の周波数特性の測定に汎用的に使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の第１実施形態を適用した周波数特性測定システムの構成について、図１を参照して説明する。
この周波数特性測定システムは、図１に示すように、測定信号発生器１が発生する測定信号に基づいて本来の被測定対象である集積回路３の周波数特性を出力信号測定装置４で測定する第１の周波数特性測定系１１と、この第１の周波数特性測定系１１の測定に先立ち、測定信号発生器１から集積回路３までの信号の伝送路（伝送経路）２の周波数特性を周波数特性測定装置２１で測定する第２の周波数測定系１２とを備えたものである。
【００２２】
ここで、集積回路３の周波数特性の他に、伝送路２の周波数特性を求めるのは、測定信号発生器１が発生する測定信号が高周波の場合には、伝送路２の周波数特性を把握していないと、本来の被測定対象である集積回路３の周波数特性を正確に測定できないからである。
測定信号発生器１は、正弦波、方形波などの各種の波形の測定信号が発生できるとともに、その各波形の測定信号は任意の周波数、任意の出力レベルのものが発生できるようになっている。
【００２３】
伝送路２は、周波数信号発生器１の出力端子から集積回路３の入力端子までの信号の伝送路のみならず、周波数信号発生器１の測定信号の発生部分からその出力端子までの信号の伝送路をも、含むものである。
集積回路３は本来の被測定対象であり、入出力信号がいずれもアナログ信号からなるアナログ回路、ＡＤコンバータのような入力信号がアナログ信号で出力信号がデジタル信号からなる回路、またはＤＡコンバータのような入力信号がデジタル信号で出力信号がアナログ信号からなる回路のいずれでも良く、例えば、ＣＤやＤＶＤの駆動装置などに使用される高周波処理用の半導体集積回路などである。この集積回路３の入力端子と出力端子とは、周波数特性の測定の際に、テストボード（図示せず）上に設けられた測定端子８、９に接続（挿入）されるようになっている。
【００２４】
出力信号測定装置４は、例えばデジタイザなどからなり、集積回路３の出力信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、その変換値のレベルを測定するようになっている。この出力信号測定装置４は、集積回路３がＡＤコンバータのように出力がデジタル信号の場合にはデジタルキャプチャで良く、さらに集積回路３の周波数特性ができれば、他の一般的な測定器に置き換えることができる。
【００２５】
周波数特性測定装置２１は、図１に示すように、ＤＣ測定モジュール２２と、ゼロクロス検出回路２３と、時間間隔測定回路２４と、周波数特性算出回路２５とを備えている。
ＤＣ測定モジュール２２は、伝送路２の出力信号の直流成分のレベルを測定するものであり、その測定レベルが周波数特性算出回路２５に供給されるようになっている。
【００２６】
ゼロクロス検出回路２３は、伝送路２の出力信号のゼロクロス点を検出する回路である。すなわち、伝送路２の出力信号がマイナスからプラスに、あるいはその逆になった場合に、そのタイミングを検出し、そのタイミングの情報を含むゼロクロス信号を生成する回路である。
このゼロクロス検出回路２３は、具体的にはコンパレータ２３１からなり、コンパレータ２３１が伝送路２からの出力信号を基準電圧と比較し、その出力信号が基準電圧以上の場合に「Ｈ」レベルとなり、基準電圧以下の場合に「Ｌ」レベルとなるパスル信号をゼロクロス信号として出力するようになっている。
【００２７】
時間間隔測定回路２４は、ゼロクロス検出回路２３が検出したゼロクロス点間の時間間隔を測定する回路である。この時間間隔測定回路２４は、具体的には、コンパレータ２３１から出力される上記のパルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計数し、この計数によりゼロクロス点間の時間間隔を測定するようになっている。
【００２８】
周波数特性算出回路２５は、ＤＣ測定モジュール２２が測定した直流成分レベルと時間間隔測定回路２４が測定した時間間隔に基づいて、測定信号発生器１の発生する測定信号の周波数に対する伝送路２の振幅値および位相値をそれぞれ求める回路である。
ここで、周波数特性測定装置２１の構成要素のうち、ゼロクロス検出回路２３がテストボードに搭載され、これはコンパレータ２３１で構成できて回路規模が小さい。また、ＤＣ測定モジュール２２は既存のものを使用でき、時間間隔測定回路２３は、ＴＭＳ（Ｔｉｍｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のような既存の時間測定モジュールを使用できる。
【００２９】
次に、このような構成からなる第１実施形態を適用した周波数特性測定システムにより、集積回路３の周波数特性を測定する場合に測定例を説明する。
まず、第１の周波数特性測定系１１による集積回路３の周波数測定の測定に先立ち、第２の周波数測定系１２により、伝送路２の周波数特性の測定を以下のように行う。
【００３０】
すなわち、測定信号発生器１により、所定の周波数と出力レベルからなるアナログ信号（正弦波からなる高周波信号）を測定信号として発生させる。発生する測定信号は、シングルトーンでもマルチトーンでも良い。この測定信号は、伝送路２に入力されると変形され、伝送路２の終端から出力される。
その伝送路２の出力信号は、ＤＣ測定モジュール２２とゼロクロス検出回路２３にそれぞれ供給される。ＤＣ測定モジュール２２では、伝送路２の出力信号の直流成分のレベルが測定され、その測定レベルが周波数特性算出回路２５に供給される。
【００３１】
ゼロクロス検出回路２３では、その出力信号のゼロクロス点が検出される。そのゼロクロス点の検出は、具体的には、コンパレータ２３１が伝送路２からの出力信号を基準電圧と比較し、その出力信号が基準値以上の場合に「Ｈ」レベルとなり、基準値以下の場合に「Ｌ」レベルとなるパスル信号をゼロクロス信号として出力することにより行う。
【００３２】
上記のように、ゼロクロス検出回路２３で検出されたゼロクロス点に基づき、時間間隔測定回路２４は、そのゼロクロス点間の時間間隔を測定する。このゼロクロス点間の時間間隔の測定は、具体的には、コンパレータ２３１から出力される上記のパルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計数することにより行う。
【００３３】
次に、ＤＣ測定モジュール２２が測定した直流成分レベルと、時間間隔測定回路２４が測定した時間間隔とに基づき、周波数特性算出回路２５は、測定信号発生器１の発生する測定信号の周波数に対する伝送路２の振幅値および位相値をそれぞれ求める。
なお、このように、直流成分レベルとゼロクロス点間の時間間隔とに基づき、周波数特性算出回路２５が、伝送路２の周波数特性に係る振幅値および位相値を測定できる原理については後述する。
【００３４】
以上の測定が終わると、測定信号発生器１が発生する測定信号が、シングルトーンの場合は、周波数を少なくとも２回以上変え、その周波数を変えるたびに、上記のようにしてその各周波数に対応する伝送路２の振幅値と位相値とをそれぞれ求める。この結果、伝送路２の振幅と位相についての周波数特性を測定できる。
【００３５】
このようにして、第２の周波数測定系１２による伝送路２の周波数特性の測定が終了すると、次に、第１の周波数測定系１１による集積回路３の周波数特性の測定を、以下のように行う。
まず、測定信号発生器１により、所定の周波数と出力レベルからなる高周波のアナログ信号を測定信号として発生させる。この測定信号は、信号路２を経て集積回路３に入力される。集積回路３の出力信号は、出力信号測定装置４でＡ／Ｄ変換され、例えば、その変換値のレベルが測定される。
【００３６】
この測定が終わると、測定信号発生器１が発生する測定信号が、シングルトーンの場合は、周波数を少なくとも２回以上変え、その周波数を変えるたびに、上記のようにしてその各周波数に対応する集積回路３の振幅値を求める。この結果、集積回路３の振幅についての周波数特性を得ることができる。
なお、出力信号測定装置４で集積回路３の周波数特性を測定する際には、上記で求めた伝送路２の周波数特性に係るデータが活用され、集積回路３の周波数特性の測定を正確に行う。
【００３７】
以上説明したように、この第１実施形態における周波数特性測定装置２１は、伝送路２の出力信号のゼロクロス点間の時間間隔と、その出力信号に含まれる直流成分のレベルに基づき、伝送路２の入力周波数に対するその振幅応答と位相応答を求めるようにしたものである。そこで、その測定原理について、以下に数式を用いて説明する。
【００３８】
なお、以下では、伝送路２をフィルタとみなして説明するものとする。
いま、フィルタに入力される入力信号として、帯域制限されたＭ個の既知の周期信号ｕｉ （ｔ） について考え、これを複素形のフーリエ級数で表すと、次に示す（１）式のようになる。
【００３９】
【数１】
【００４０】
この周期信号ｕｉ （ｔ） が、周波数特性がＨｎ からなるフィルタを通過すると、フィルタの出力信号はｙｉ となり、この出力信号ｙｉ はゼロクロスを計算できて、以下の（２）式になるとする。
【００４１】
【数２】
【００４２】
つまり、周波数特性Ｈｎ が、以下の（３）式で表されるとすると、出力信号ｙｉ のゼロクロス点は、以下の（４）式のようになる。
【００４３】
【数３】
【００４４】
（４）式において、直流成分（ｎ＝０）の項だけ右辺に移行させると、（４）式は次の（５）式のようになる。
【００４５】
【数４】
【００４６】
ここで、（５）式において、以下の（６）式に示すものは適宜に決めた値であり、以下の（７）式に示すものは測定が可能である。
【００４７】
【数５】
【００４８】
このような条件を満たすとすると、（５）式は複素数
Ｈ−Ｎ・・・Ｈ−１，Ｈ１ ，・・・ＨＮ （ｎ≠０，ｎ＝Ｎ〜−Ｎ） （８）
を未知数とする２Ｎ元１次方程式である。
従って、２Ｎ個以上のゼロクロスで同様の方程式を立てられる場合、周波数特性Ｈｎ を計算することができる。信号の数をＭ個、その各信号のゼロクロスの個数をＬｉ（ｉ ＝１ 〜Ｍ）とすると、次の（９）式の方程式を得る。
【００４９】
Ｃｅ ｈｃ ＝−Ｃｏ （９）
ただし、Ｃｅ 、ｈｃ 、Ｃｏ は、以下の（１０）式および（１１）のように表される。
【００５０】
【数６】
【００５１】
ここで、１つの信号についてＬｉ 個（ゼロクロス数）の方程式が立てられるとすると、Ｍ個の信号では次の（１２）式で示す個数の連立方程式を作ることができる。
【００５２】
【数７】
【００５３】
この場合に、ゼロクロス数が信号に含まれるｂｉｎ数Ｎの丁度２倍で、係数を表す行列が正則であれば、一意に解を求めることができる。ゼロクロス数がｂｉｎ数の２倍より多い場合は、最小自乗法によって解を求めることができる。
信号は実数であるので、Ｈｉ を求めた後、以下の式により周波数ω１ における振幅ｆｉ と位相φｉ を求めることができる。
【００５４】
【数８】
【００５５】
なお、求めたフィルタの実際のゲインは２ｆｉ であるので、注意を要する。
以上の説明は、フィルタに入力される入力信号として、帯域制限されたＭ個の既知の周期信号ｕｉ （ｔ） について考えたが、以下では、ｉ＝１，ｎ＝−１，１，ｋ＝１，２である場合、すなわちその入力信号がシングルトーンの場合について、任意の周波数（ω１ ）における振幅ｆ１ と位相φｉ の算出の仕方について説明する。
【００５６】
シングルトーンの場合には、（９）式は以下の（１５）式のようになる。
【００５７】
【数９】
【００５８】
（１５）式は、次の（１６）式のように変形できる。
【００５９】
【数１０】
【００６０】
（１６）式をＨ−１，Ｈ１ について解くと、次の（１７）式および（１８）式のようになる。
【００６１】
【数１１】
【００６２】
ここで、Ｈ１ ，Ｈ−１を以下の（１９）式および（２０）式とおくと、以下の（２１）式が得られる。
【００６３】
【数１２】
【００６４】
（２１）式において、Ｃ０ １はフィルタの出力信号のうちの直流成分の測定により求めることができ、Ｃ１ １とωは既知の値であり、λ１ ２１ は出力信号のクロスポイント間の間隔である。
従って、（２１）式によれば、フィルタの出力信号について、その直流成分のレベル、およびそのクロスポイント間の間隔を測定すれば、周波数（ω１ ）における振幅ｆ１ の大きさを求めることができる。
【００６５】
また、（１７）式と（１８）とから、次の（２２）式を得ることができる。
【００６６】
【数１３】
【００６７】
（２２）式によれば、フィルタの出力信号について、その直流成分のレベル、およびそのクロスポイント間の間隔を測定すれば、周波数（ω１ ）における位相φ１ の大きさを求めることができる。
なお、位相特性の絶対値を知るためには、ゼロクロスの絶対時間の測定が必要となるが、困難である。実際には、遅延差が重要である場合が多く、変動分の相対差を求めれば十分である。
【００６８】
以上説明したように、この第１実施形態に係る周波数特性測定装置２１によれば、テストボードに搭載するのは比較的回路規模が小さなゼロクロス検出回路２３だけで良く、他の構成要素は既存のものが使用可能である。
このため、テストボードの構成が簡易になって部品点数を減少できるので、故障になりにくくなって信頼性が向上し、その結果、周波数特性システムの全体の信頼性が向上する。
【００６９】
次に、本発明の第２実施形態を適用した周波数特性測定システムの構成について、図２を参照して説明する。
図１に示す周波数特性測定システムでは、集積回路３の周波数特性を測定するために出力信号測定装置４を使用しているが、この出力信号測定装置４は、一般に、測定信号中の直流成分のレベルを測定できるＤＣ測定モジュール２２としての機能を持っている。
【００７０】
そこで、図２に示す周波数特性測定システムでは、図１に示す周波数特性測定装置２１の構成要素からＤＣ測定モジュール２２を省略して周波数特性装置２１Ａに置換するとともに、伝送路２または集積回路３の出力信号を切り換えスイッチＳＷ１で選択的に出力信号測定装置４に導くようにした。
すなわち、この周波数特性測定システムは、伝送路２の周波数特性を測定する場合には、切り換えスイッチＳＷ１の接点を図２の位置として伝送路２からの出力信号の直流成分のレベルを出力信号測定装置４で測定し、その測定値を周波数特性算出回路２５に供給し、周波数特性測定装置２１Ａにより伝送路２の周波数特性を測定するようにした。
【００７１】
一方、集積回路３の周波数特性を測定する場合には、切り換えスイッチＳＷ１の接点を図２の位置から反対側の位置に切り換え、これにより、集積回路３の出力信号を出力信号測定装置４に供給し、出力信号測定装置４により集積回路３の周波数特性を測定するようにした。
なお、他の部分の構成は図１の周波数測定測定システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
このように、この第２実施形態に係る周波数特性測定装置２１Ａによれば、テストボードに搭載するのは比較的回路規模が小さなゼロクロス検出回路２３だけで良い上に、ＤＣ測定モジュールを省略することができる。
このため、テストボードの構成が簡易になって部品点数を減少できるので、故障になりにくくなって信頼性が向上し、その結果、周波数特性システムの全体の信頼性が向上する。
【００７３】
次に、本発明の第３実施形態を適用した周波数特性測定システムの構成について、図３を参照して説明する。
図１に示す周波数特性測定システムでは、伝送路２の周波数特性を周波数特性測定装置２１で測定し、集積回路３の周波数特性を出力信号測定装置４で測定するようにした。しかし、周波数特性測定装置２１は、伝送路２のみならず集積回路３の周波数特性を測定することができる。
【００７４】
そこで、図３の周波数特性測定システムでは、周波数特性測定装置２１によりその伝送路２と集積回路３の周波数測定を選択的に行うようにした。
すなわち、この周波数特性測定システムは、図３に示すように、２つの切り換えスイッチＳＷ２、ＳＷ３を設け、伝送路２の周波数特性を測定する場合には、切り換えスイッチＳＷ２、ＳＷ３の各接点を図３の位置として伝送路２からの出力信号を周波数特性装置２１に導き、周波数特性測定装置２１により伝送路２の周波数特性を測定するようにした。
【００７５】
一方、集積回路３の周波数特性を測定する場合には、スイッチＳＷ２、ＳＷ３の各接点を図３の位置から反対側の位置に切り換え、これにより、集積回路３の出力信号を周波数特性測定装置２１に供給し、周波数特性測定装置２１により集積回路３の周波数特性を測定するようにした。
このような構成からなる周波数特性測定システムでは、周波数特性測定装置２１を伝送路２と集積回路３の周波数特性の測定に共用できるので、図１に示す出力信号測定装置４を省略できる。
【００７６】
次に、本発明の第４実施形態を適用した周波数特性測定システムの構成について、図４を参照して説明する。
図１に示す周波数特性測定システムでは、伝送路２の周波数特性を周波数特性測定装置２１で測定し、集積回路３の周波数特性を出力信号測定装置４で測定するようにした。
【００７７】
このように、集積回路３の周波数特性の他に、伝送路２の周波数特性を求めるのは、測定信号発生器１が発生する測定信号が高周波の場合には、伝送路２の周波数特性を把握していないと、本来の被測定対象である集積回路３の周波数特性を正確に測定できないからである。
しかし、集積回路３が高周波用以外の場合、すなわち測定信号発生器１が発生する測定信号が高周波以外の場合には、伝送路２の周波数特性の測定は必ずしも必要でない。
【００７８】
そこで、図４の周波数特性測定システムでは、図１に示す周波数特性測定装置２１が各種の回路の周波数特性を汎用的に測定できる点に着目し、集積回路３の周波数測定を行うようにした。
すなわち、この周波数特性測定システムは、図４に示すように、集積回路３の出力信号を周波数特性測定装置２１に導き、この周波数特性測定装置２１により集積回路３の周波数特性を測定するようにした。
【００７９】
この場合には、周波数特性測定装置２１の被測定対象は、伝送路２と集積回路３の双方になるが、伝送路２の周波数特性は無視できるので、実質的に集積回路３の周波数特性を測定することになる。
次に、第５実施形態の周波数特性測定システムについて、図４を参照して説明する。
【００８０】
この第５実施形態の周波数特性測定システムは、図４の集積回路３と周波数特性測定装置２１との間に、図６に示す切り換えスイッチＳＷ１０に相当する切り換えスイッチ（図示せず）を設け、その切り換えスイッチの切り換えにより集積回路３の入力信号とその出力信号とを選択的に周波数特性測定装置２１に導くようにしたものである。
【００８１】
このような構成からなる第５実施形態では、その切り換えスイッチの切り換えにより、伝送路２のみ周波数特性と、伝送路２を含めた集積回路３の周波数特性とを別々に求め、その両者を引き算して伝送路２の周波数特性を排除した集積回路３だけの周波数特性を求めることができる。
この第５実施形態では、図６に示すデジタイザ３０を図４に示す周波数特性測定装置２１に置き換えるようにしたので、周波数特性測定装置２１を構成する時間間隔測定回路２４として既存の時間測定モジュールを有効に活用できる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の周波数特性測定装置に比べて部品点数が減少できる上に、既存のモジュールが有効に活用可能となる。
また、本発明によれば、被測定対象として上記のような伝送路の周波数特性の測定のみならず、集積回路などの各種の回路の周波数特性の測定に汎用的に使用できる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用させた周波数特性測定システムのブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を適用させた周波数特性測定システムのブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態を適用させた周波数特性測定システムのブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態を適用させた周波数特性測定システムのブロック図である。
【図５】従来の周波数特性測定システムの一例を示すブロック図である。
【図６】従来の周波数特性測定システムの他の例を示すブロック図である。
【符号の簡単な説明】
ＳＷ１〜ＳＷ３ 切り換えスイッチ
１ 測定信号発生器
２ 伝送路
３ 集積回路
４ 出力信号測定装置
１１ 第１の周波数特性測定系
１２ 第２の周波数特性測定系
２１、２１Ａ 周波数特性測定装置
２２ ＤＣ測定モジュール
２３ ゼロクロス検出回路
２４ 時間間隔測定回路
２５ 周波数特性算出回路
２３１ コンパレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路など集積回路の周波数特性や、その集積回路の周波数特性の測定に先立って、測定信号発生器からその集積回路までの間の伝送路の周波数特性などを測定できる、周波数特性の測定方法およびその測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤの駆動装置や、ＤＶＤの駆動装置に使用される高周波用のプロセッサ用ＩＣなどの半導体集積回路は、高周波を処理するＲＦブロックを始めとして多数のブロックを含んでいる。
このような半導体集積回路の主な試験項目（テスト項目）は、周波数に対する利得（振幅）の測定である。この測定は、例えば図５に示すようなシステム（装置）により行われる。
【０００３】
すなわち、測定信号発生器１で発生させた正弦波からなる測定信号を、入力信号がアナログ信号で出力信号がデジタル信号からなるＡＤコンバータのような集積回路３に入力させ、その集積回路３の出力信号のレベルを出力信号測定装置４で測定している。そして、このような測定を、測定信号発生器１で発生させる測定信号の周波数を変化させながら行う。
【０００４】
通常、試験に必要な測定信号発生器やデジタイザなどのテスタモジュールは、被測定対象である半導体集積回路の入力と出力の数に対して十分ではないので、試験は、１組の入出力または複数組の入出力に対して行われる。このため、入力と出力について全ての組み合わせの試験を終了させるには、そのテスタモジュールの個数に反比例した時間を必要とする。
【０００５】
従って、近年のように、多数のブロックからなる上に多数の入出力ピンを有する半導体集積回路を試験する場合には、テスタモジュールの個数が少ないと、試験時間が膨大になるという不都合がある。
一方、被測定対象である半導体集積回路に入力される測定信号発生器からの測定信号の周波数が高くなると、その測定信号発生器から半導体集積回路までの信号の伝送路の周波数特性、またはテスタモジュール自身の周波数特性を把握していないと、正確な試験ができない。
【０００６】
例えば、ＭＯ（光磁気ディスク）の波形再生用に使用する集積回路では、高速の入力波形を集積回路の内部でＡ／Ｄ変換し、デジタル処理をしている。しかし、そのＡ／Ｄ変換動作を試験するために、その集積回路に入力される測定信号のレベルを予め測定しておく必要がある。
次に、上記の伝送路の周波数特性、またはテスタモジュール自身の周波数特性を測定するための従来の方法を、図５を参照して説明する。
【０００７】
第１の方法は、図５に示すように、測定信号発生器１と集積回路３との間を伝送路２とし、その伝送路２の出力信号をＲＭＳ−ＤＣコンバータ５で直流信号に変換し、その直流信号のレベルをＤＣ測定モジュール６で測定する方法である。ここで、ＲＭＳ−ＤＣコンバータ５は、比較的大規模な回路からなり、図示しないテストボード上に作成される。
【０００８】
これに対して、第２の方法は、ＲＭＳ−ＤＣコンバータ５およびＤＣ測定モジュール６に代え、図５に破線で示すように、伝送路２の出力信号のレベルを外部の所定の測定器７で測定する方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の第１の方法では、回路規模の大きなＲＭＳ−ＤＣコンバータ５がテストボード上に搭載されるので、テストボード上の部品点数が多くなってその構成が複雑になり故障の原因になり易いという不都合がある。一方、従来の第２の方法では、その測定器７の制御のために試験時間が長期化するという不都合がある。
【００１０】
ところで、集積回路３が、入出力信号の双方がアナログ信号からなるゲインアンプのようなアナログ回路の場合には、上記のような周波数測定は、例えば図６に示すようなシステムにより行われる。
すなわち、このシステムでは、集積回路３と出力信号測定装置であるデジタイザ３０との間に、集積回路３の入力とその出力とを選択的にデジタイザ３０に導く切り換えスイッチＳＷ１０を配置するようにしている。
【００１１】
そして、その切り換えスイッチＳＷ１０の切り換えにより、伝送路２のみ周波数特性と、伝送路２を含めた集積回路３の周波数特性とを別々に求め、その両者を引き算して伝送路２の周波数特性を排除した集積回路３だけの周波数特性を求めるようにしている。
このように、集積回路３がアナログ回路の場合には、図５に示すシステムの場合のように、ＲＭＳ−ＤＣコンバータ５やＤＣ測定モジュール６がなくても、伝送路２の周波数特性を排除した集積回路３の周波数特性が測定できる。
【００１２】
しかし、このような場合であっても、デジタイザ３０に代えて、ＴＭＳ（時間測定システム）などの既存の時間測定モジュールを有効活用することが望まれる。
そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、従来の周波数特性測定装置に比べて部品点数の減少が図れ、かつ既存のモジュールの有効利用が可能となる上に、集積回路などの周波数特性の測定などに汎用的に使用可能な周波数特性の測定方法およびその測定装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して本発明の目的を達成するために、請求項１〜請求項９に記載の発明は、以下のように構成した。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被測定対象の周波数特性を測定する周波数特性の測定方法であって、所定の周波数を持つ測定信号を前記被測定対象に対して入力し、前記被測定対象の出力信号に含まれる直流成分レベルの測定と、前記被測定対象の出力信号のゼロクロスの検出とをそれぞれ行い、前記測定した直流成分レベルおよび前記検出したゼロクロスに基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求めるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、被測定対象の周波数特性を測定する周波数特性の測定方法であって、所定の周波数を持つ測定信号を前記被測定対象に対して入力し、前記被測定対象の出力信号に含まれる直流成分レベルの測定を行い、前記被測定対象の出力信号のゼロクロス点を検出し、この検出したゼロクロス点間の時間間隔の測定を行い、前記測定した直流成分レベルおよび時間間隔に基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求めるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の周波数特性の測定方法において、前記被測定対象は、前記測定信号の発生から本来の被測定対象である集積回路までの間の伝送路、または前記伝送路および前記集積回路であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の周波数特性の測定方法において、前記被測定対象は、前記測定信号の発生から本来の被測定対象である高周波用の集積回路までの間の伝送路と、前記高周波用の集積回路とであり、前記伝送路の周波数特性を先に行い、次に前記高周波用の集積回路の周波数特性を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、所定の周波数を持つ測定信号が入力される被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号に含まれる直流成分レベルを測定する直流成分レベル測定手段と、前記被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、前記検出したゼロクロス点間の時間間隔を測定する時間間隔測定手段と、前記測定した直流成分レベルおよび前記測定した時間間隔に基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求める周波数特性算出手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の周波数特性の測定装置において、前記測定信号を発生する測定信号発生手段を、さらに備えたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の周波数特性の測定装置において、ゼロクロス検出手段は、前記被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号がマイナスからプラスに、あるいはその逆になった場合に、その変化に応じたパルス状のゼロクロス信号を生成するようになっており、前記時間間隔測定手段は、前記ゼロクロス信号の変化点から次の変化点までの期間を前記ゼロクロスの時間間隔として測定するようになっていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の周波数特性の測定装置において、前記被測定対象は、前記測定信号の発生から本来の被測定対象である集積回路までの間の伝送路、または前記伝送路および前記集積回路であることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の周波数特性の測定装置において、前記被測定対象は、前記測定信号の発生から本来の被測定対象である高周波用の集積回路までの間の伝送路と、前記高周波用の集積回路とであり、前記伝送路の周波数特性と前記高周波用の集積回路の周波数特性を選択的に行うようになっていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような構成からなる本発明によれば、従来の周波数特性測定装置に比べて部品点数を減少できる。
すなわち、例えば、高周波用の集積回路の周波数特性の試験の場合には、その試験に先立って、集積回路に入力される測定信号の伝送路の周波数特性を把握する必要があり、本発明はその伝送路の周波数特性の測定装置として利用できる。この場合には、従来のその種の周波数特性測定装置に比べて部品点数を減少できる。
【００２０】
また、本発明の装置は、被測定対象として上記の伝送路の周波数特性の測定のみならず、集積回路などの各種の回路の周波数特性の測定に汎用的に使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の第１実施形態を適用した周波数特性測定システムの構成について、図１を参照して説明する。
この周波数特性測定システムは、図１に示すように、測定信号発生器１が発生する測定信号に基づいて本来の被測定対象である集積回路３の周波数特性を出力信号測定装置４で測定する第１の周波数特性測定系１１と、この第１の周波数特性測定系１１の測定に先立ち、測定信号発生器１から集積回路３までの信号の伝送路（伝送経路）２の周波数特性を周波数特性測定装置２１で測定する第２の周波数測定系１２とを備えたものである。
【００２２】
ここで、集積回路３の周波数特性の他に、伝送路２の周波数特性を求めるのは、測定信号発生器１が発生する測定信号が高周波の場合には、伝送路２の周波数特性を把握していないと、本来の被測定対象である集積回路３の周波数特性を正確に測定できないからである。
測定信号発生器１は、正弦波、方形波などの各種の波形の測定信号が発生できるとともに、その各波形の測定信号は任意の周波数、任意の出力レベルのものが発生できるようになっている。
【００２３】
伝送路２は、周波数信号発生器１の出力端子から集積回路３の入力端子までの信号の伝送路のみならず、周波数信号発生器１の測定信号の発生部分からその出力端子までの信号の伝送路をも、含むものである。
集積回路３は本来の被測定対象であり、入出力信号がいずれもアナログ信号からなるアナログ回路、ＡＤコンバータのような入力信号がアナログ信号で出力信号がデジタル信号からなる回路、またはＤＡコンバータのような入力信号がデジタル信号で出力信号がアナログ信号からなる回路のいずれでも良く、例えば、ＣＤやＤＶＤの駆動装置などに使用される高周波処理用の半導体集積回路などである。この集積回路３の入力端子と出力端子とは、周波数特性の測定の際に、テストボード（図示せず）上に設けられた測定端子８、９に接続（挿入）されるようになっている。
【００２４】
出力信号測定装置４は、例えばデジタイザなどからなり、集積回路３の出力信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、その変換値のレベルを測定するようになっている。この出力信号測定装置４は、集積回路３がＡＤコンバータのように出力がデジタル信号の場合にはデジタルキャプチャで良く、さらに集積回路３の周波数特性ができれば、他の一般的な測定器に置き換えることができる。
【００２５】
周波数特性測定装置２１は、図１に示すように、ＤＣ測定モジュール２２と、ゼロクロス検出回路２３と、時間間隔測定回路２４と、周波数特性算出回路２５とを備えている。
ＤＣ測定モジュール２２は、伝送路２の出力信号の直流成分のレベルを測定するものであり、その測定レベルが周波数特性算出回路２５に供給されるようになっている。
【００２６】
ゼロクロス検出回路２３は、伝送路２の出力信号のゼロクロス点を検出する回路である。すなわち、伝送路２の出力信号がマイナスからプラスに、あるいはその逆になった場合に、そのタイミングを検出し、そのタイミングの情報を含むゼロクロス信号を生成する回路である。
このゼロクロス検出回路２３は、具体的にはコンパレータ２３１からなり、コンパレータ２３１が伝送路２からの出力信号を基準電圧と比較し、その出力信号が基準電圧以上の場合に「Ｈ」レベルとなり、基準電圧以下の場合に「Ｌ」レベルとなるパスル信号をゼロクロス信号として出力するようになっている。
【００２７】
時間間隔測定回路２４は、ゼロクロス検出回路２３が検出したゼロクロス点間の時間間隔を測定する回路である。この時間間隔測定回路２４は、具体的には、コンパレータ２３１から出力される上記のパルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計数し、この計数によりゼロクロス点間の時間間隔を測定するようになっている。
【００２８】
周波数特性算出回路２５は、ＤＣ測定モジュール２２が測定した直流成分レベルと時間間隔測定回路２４が測定した時間間隔に基づいて、測定信号発生器１の発生する測定信号の周波数に対する伝送路２の振幅値および位相値をそれぞれ求める回路である。
ここで、周波数特性測定装置２１の構成要素のうち、ゼロクロス検出回路２３がテストボードに搭載され、これはコンパレータ２３１で構成できて回路規模が小さい。また、ＤＣ測定モジュール２２は既存のものを使用でき、時間間隔測定回路２３は、ＴＭＳ（Ｔｉｍｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のような既存の時間測定モジュールを使用できる。
【００２９】
次に、このような構成からなる第１実施形態を適用した周波数特性測定システムにより、集積回路３の周波数特性を測定する場合に測定例を説明する。
まず、第１の周波数特性測定系１１による集積回路３の周波数測定の測定に先立ち、第２の周波数測定系１２により、伝送路２の周波数特性の測定を以下のように行う。
【００３０】
すなわち、測定信号発生器１により、所定の周波数と出力レベルからなるアナログ信号（正弦波からなる高周波信号）を測定信号として発生させる。発生する測定信号は、シングルトーンでもマルチトーンでも良い。この測定信号は、伝送路２に入力されると変形され、伝送路２の終端から出力される。
その伝送路２の出力信号は、ＤＣ測定モジュール２２とゼロクロス検出回路２３にそれぞれ供給される。ＤＣ測定モジュール２２では、伝送路２の出力信号の直流成分のレベルが測定され、その測定レベルが周波数特性算出回路２５に供給される。
【００３１】
ゼロクロス検出回路２３では、その出力信号のゼロクロス点が検出される。そのゼロクロス点の検出は、具体的には、コンパレータ２３１が伝送路２からの出力信号を基準電圧と比較し、その出力信号が基準値以上の場合に「Ｈ」レベルとなり、基準値以下の場合に「Ｌ」レベルとなるパスル信号をゼロクロス信号として出力することにより行う。
【００３２】
上記のように、ゼロクロス検出回路２３で検出されたゼロクロス点に基づき、時間間隔測定回路２４は、そのゼロクロス点間の時間間隔を測定する。このゼロクロス点間の時間間隔の測定は、具体的には、コンパレータ２３１から出力される上記のパルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計数することにより行う。
【００３３】
次に、ＤＣ測定モジュール２２が測定した直流成分レベルと、時間間隔測定回路２４が測定した時間間隔とに基づき、周波数特性算出回路２５は、測定信号発生器１の発生する測定信号の周波数に対する伝送路２の振幅値および位相値をそれぞれ求める。
なお、このように、直流成分レベルとゼロクロス点間の時間間隔とに基づき、周波数特性算出回路２５が、伝送路２の周波数特性に係る振幅値および位相値を測定できる原理については後述する。
【００３４】
以上の測定が終わると、測定信号発生器１が発生する測定信号が、シングルトーンの場合は、周波数を少なくとも２回以上変え、その周波数を変えるたびに、上記のようにしてその各周波数に対応する伝送路２の振幅値と位相値とをそれぞれ求める。この結果、伝送路２の振幅と位相についての周波数特性を測定できる。
【００３５】
このようにして、第２の周波数測定系１２による伝送路２の周波数特性の測定が終了すると、次に、第１の周波数測定系１１による集積回路３の周波数特性の測定を、以下のように行う。
まず、測定信号発生器１により、所定の周波数と出力レベルからなる高周波のアナログ信号を測定信号として発生させる。この測定信号は、信号路２を経て集積回路３に入力される。集積回路３の出力信号は、出力信号測定装置４でＡ／Ｄ変換され、例えば、その変換値のレベルが測定される。
【００３６】
この測定が終わると、測定信号発生器１が発生する測定信号が、シングルトーンの場合は、周波数を少なくとも２回以上変え、その周波数を変えるたびに、上記のようにしてその各周波数に対応する集積回路３の振幅値を求める。この結果、集積回路３の振幅についての周波数特性を得ることができる。
なお、出力信号測定装置４で集積回路３の周波数特性を測定する際には、上記で求めた伝送路２の周波数特性に係るデータが活用され、集積回路３の周波数特性の測定を正確に行う。
【００３７】
以上説明したように、この第１実施形態における周波数特性測定装置２１は、伝送路２の出力信号のゼロクロス点間の時間間隔と、その出力信号に含まれる直流成分のレベルに基づき、伝送路２の入力周波数に対するその振幅応答と位相応答を求めるようにしたものである。そこで、その測定原理について、以下に数式を用いて説明する。
【００３８】
なお、以下では、伝送路２をフィルタとみなして説明するものとする。
いま、フィルタに入力される入力信号として、帯域制限されたＭ個の既知の周期信号ｕｉ （ｔ） について考え、これを複素形のフーリエ級数で表すと、次に示す（１）式のようになる。
【００３９】
【数１】
この周期信号ｕｉ （ｔ） が、周波数特性がＨｎ からなるフィルタを通過すると、フィルタの出力信号はｙｉ となり、この出力信号ｙｉ はゼロクロスを計算できて、以下の（２）式になるとする。
【００４１】
【数２】
つまり、周波数特性Ｈｎ が、以下の（３）式で表されるとすると、出力信号ｙｉ のゼロクロス点は、以下の（４）式のようになる。
【００４３】
【数３】
（４）式において、直流成分（ｎ＝０）の項だけ右辺に移行させると、（４）式は次の（５）式のようになる。
【００４５】
【数４】
ここで、（５）式において、以下の（６）式に示すものは適宜に決めた値であり、以下の（７）式に示すものは測定が可能である。
【００４７】
【数５】
このような条件を満たすとすると、（５）式は複素数
Ｈ−Ｎ・・・Ｈ−１，Ｈ１ ，・・・ＨＮ （ｎ≠０，ｎ＝Ｎ〜−Ｎ） （８）
を未知数とする２Ｎ元１次方程式である。
従って、２Ｎ個以上のゼロクロスで同様の方程式を立てられる場合、周波数特性Ｈｎ を計算することができる。信号の数をＭ個、その各信号のゼロクロスの個数をＬｉ（ｉ ＝１ 〜Ｍ）とすると、次の（９）式の方程式を得る。
【００４９】
Ｃｅ ｈｃ ＝−Ｃｏ （９）
ただし、Ｃｅ 、ｈｃ 、Ｃｏ は、以下の（１０）式および（１１）のように表される。
【００５０】
【数６】
ここで、１つの信号についてＬｉ 個（ゼロクロス数）の方程式が立てられるとすると、Ｍ個の信号では次の（１２）式で示す個数の連立方程式を作ることができる。
【００５２】
【数７】
この場合に、ゼロクロス数が信号に含まれるｂｉｎ数Ｎの丁度２倍で、係数を表す行列が正則であれば、一意に解を求めることができる。ゼロクロス数がｂｉｎ数の２倍より多い場合は、最小自乗法によって解を求めることができる。
信号は実数であるので、Ｈｉ を求めた後、以下の式により周波数ω１ における振幅ｆｉ と位相φｉ を求めることができる。
【００５４】
【数８】
なお、求めたフィルタの実際のゲインは２ｆｉ であるので、注意を要する。
以上の説明は、フィルタに入力される入力信号として、帯域制限されたＭ個の既知の周期信号ｕｉ （ｔ） について考えたが、以下では、ｉ＝１，ｎ＝−１，１，ｋ＝１，２である場合、すなわちその入力信号がシングルトーンの場合について、任意の周波数（ω１ ）における振幅ｆ１ と位相φｉ の算出の仕方について説明する。
【００５６】
シングルトーンの場合には、（９）式は以下の（１５）式のようになる。
【００５７】
【数９】
（１５）式は、次の（１６）式のように変形できる。
【００５９】
【数１０】
（１６）式をＨ−１，Ｈ１ について解くと、次の（１７）式および（１８）式のようになる。
【００６１】
【数１１】
ここで、Ｈ１ ，Ｈ−１を以下の（１９）式および（２０）式とおくと、以下の（２１）式が得られる。
【００６３】
【数１２】
（２１）式において、Ｃ０ １はフィルタの出力信号のうちの直流成分の測定により求めることができ、Ｃ１ １とωは既知の値であり、λ１ ２１ は出力信号のクロスポイント間の間隔である。
従って、（２１）式によれば、フィルタの出力信号について、その直流成分のレベル、およびそのクロスポイント間の間隔を測定すれば、周波数（ω１ ）における振幅ｆ１ の大きさを求めることができる。
【００６５】
また、（１７）式と（１８）とから、次の（２２）式を得ることができる。
【００６６】
【数１３】
（２２）式によれば、フィルタの出力信号について、その直流成分のレベル、およびそのクロスポイント間の間隔を測定すれば、周波数（ω１ ）における位相φ１ の大きさを求めることができる。
なお、位相特性の絶対値を知るためには、ゼロクロスの絶対時間の測定が必要となるが、困難である。実際には、遅延差が重要である場合が多く、変動分の相対差を求めれば十分である。
【００６８】
以上説明したように、この第１実施形態に係る周波数特性測定装置２１によれば、テストボードに搭載するのは比較的回路規模が小さなゼロクロス検出回路２３だけで良く、他の構成要素は既存のものが使用可能である。
このため、テストボードの構成が簡易になって部品点数を減少できるので、故障になりにくくなって信頼性が向上し、その結果、周波数特性システムの全体の信頼性が向上する。
【００６９】
次に、本発明の第２実施形態を適用した周波数特性測定システムの構成について、図２を参照して説明する。
図１に示す周波数特性測定システムでは、集積回路３の周波数特性を測定するために出力信号測定装置４を使用しているが、この出力信号測定装置４は、一般に、測定信号中の直流成分のレベルを測定できるＤＣ測定モジュール２２としての機能を持っている。
【００７０】
そこで、図２に示す周波数特性測定システムでは、図１に示す周波数特性測定装置２１の構成要素からＤＣ測定モジュール２２を省略して周波数特性装置２１Ａに置換するとともに、伝送路２または集積回路３の出力信号を切り換えスイッチＳＷ１で選択的に出力信号測定装置４に導くようにした。
すなわち、この周波数特性測定システムは、伝送路２の周波数特性を測定する場合には、切り換えスイッチＳＷ１の接点を図２の位置として伝送路２からの出力信号の直流成分のレベルを出力信号測定装置４で測定し、その測定値を周波数特性算出回路２５に供給し、周波数特性測定装置２１Ａにより伝送路２の周波数特性を測定するようにした。
【００７１】
一方、集積回路３の周波数特性を測定する場合には、切り換えスイッチＳＷ１の接点を図２の位置から反対側の位置に切り換え、これにより、集積回路３の出力信号を出力信号測定装置４に供給し、出力信号測定装置４により集積回路３の周波数特性を測定するようにした。
なお、他の部分の構成は図１の周波数測定測定システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
このように、この第２実施形態に係る周波数特性測定装置２１Ａによれば、テストボードに搭載するのは比較的回路規模が小さなゼロクロス検出回路２３だけで良い上に、ＤＣ測定モジュールを省略することができる。
このため、テストボードの構成が簡易になって部品点数を減少できるので、故障になりにくくなって信頼性が向上し、その結果、周波数特性システムの全体の信頼性が向上する。
【００７３】
次に、本発明の第３実施形態を適用した周波数特性測定システムの構成について、図３を参照して説明する。
図１に示す周波数特性測定システムでは、伝送路２の周波数特性を周波数特性測定装置２１で測定し、集積回路３の周波数特性を出力信号測定装置４で測定するようにした。しかし、周波数特性測定装置２１は、伝送路２のみならず集積回路３の周波数特性を測定することができる。
【００７４】
そこで、図３の周波数特性測定システムでは、周波数特性測定装置２１によりその伝送路２と集積回路３の周波数測定を選択的に行うようにした。
すなわち、この周波数特性測定システムは、図３に示すように、２つの切り換えスイッチＳＷ２、ＳＷ３を設け、伝送路２の周波数特性を測定する場合には、切り換えスイッチＳＷ２、ＳＷ３の各接点を図３の位置として伝送路２からの出力信号を周波数特性装置２１に導き、周波数特性測定装置２１により伝送路２の周波数特性を測定するようにした。
【００７５】
一方、集積回路３の周波数特性を測定する場合には、スイッチＳＷ２、ＳＷ３の各接点を図３の位置から反対側の位置に切り換え、これにより、集積回路３の出力信号を周波数特性測定装置２１に供給し、周波数特性測定装置２１により集積回路３の周波数特性を測定するようにした。
このような構成からなる周波数特性測定システムでは、周波数特性測定装置２１を伝送路２と集積回路３の周波数特性の測定に共用できるので、図１に示す出力信号測定装置４を省略できる。
【００７６】
次に、本発明の第４実施形態を適用した周波数特性測定システムの構成について、図４を参照して説明する。
図１に示す周波数特性測定システムでは、伝送路２の周波数特性を周波数特性測定装置２１で測定し、集積回路３の周波数特性を出力信号測定装置４で測定するようにした。
【００７７】
このように、集積回路３の周波数特性の他に、伝送路２の周波数特性を求めるのは、測定信号発生器１が発生する測定信号が高周波の場合には、伝送路２の周波数特性を把握していないと、本来の被測定対象である集積回路３の周波数特性を正確に測定できないからである。
しかし、集積回路３が高周波用以外の場合、すなわち測定信号発生器１が発生する測定信号が高周波以外の場合には、伝送路２の周波数特性の測定は必ずしも必要でない。
【００７８】
そこで、図４の周波数特性測定システムでは、図１に示す周波数特性測定装置２１が各種の回路の周波数特性を汎用的に測定できる点に着目し、集積回路３の周波数測定を行うようにした。
すなわち、この周波数特性測定システムは、図４に示すように、集積回路３の出力信号を周波数特性測定装置２１に導き、この周波数特性測定装置２１により集積回路３の周波数特性を測定するようにした。
【００７９】
この場合には、周波数特性測定装置２１の被測定対象は、伝送路２と集積回路３の双方になるが、伝送路２の周波数特性は無視できるので、実質的に集積回路３の周波数特性を測定することになる。
次に、第５実施形態の周波数特性測定システムについて、図４を参照して説明する。
【００８０】
この第５実施形態の周波数特性測定システムは、図４の集積回路３と周波数特性測定装置２１との間に、図６に示す切り換えスイッチＳＷ１０に相当する切り換えスイッチ（図示せず）を設け、その切り換えスイッチの切り換えにより集積回路３の入力信号とその出力信号とを選択的に周波数特性測定装置２１に導くようにしたものである。
【００８１】
このような構成からなる第５実施形態では、その切り換えスイッチの切り換えにより、伝送路２のみ周波数特性と、伝送路２を含めた集積回路３の周波数特性とを別々に求め、その両者を引き算して伝送路２の周波数特性を排除した集積回路３だけの周波数特性を求めることができる。
この第５実施形態では、図６に示すデジタイザ３０を図４に示す周波数特性測定装置２１に置き換えるようにしたので、周波数特性測定装置２１を構成する時間間隔測定回路２４として既存の時間測定モジュールを有効に活用できる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の周波数特性測定装置に比べて部品点数が減少できる上に、既存のモジュールが有効に活用可能となる。
また、本発明によれば、被測定対象として上記のような伝送路の周波数特性の測定のみならず、集積回路などの各種の回路の周波数特性の測定に汎用的に使用できる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用させた周波数特性測定システムのブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を適用させた周波数特性測定システムのブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態を適用させた周波数特性測定システムのブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態を適用させた周波数特性測定システムのブロック図である。
【図５】従来の周波数特性測定システムの一例を示すブロック図である。
【図６】従来の周波数特性測定システムの他の例を示すブロック図である。
【符号の簡単な説明】
ＳＷ１〜ＳＷ３ 切り換えスイッチ
１ 測定信号発生器
２ 伝送路
３ 集積回路
４ 出力信号測定装置
１１ 第１の周波数特性測定系
１２ 第２の周波数特性測定系
２１、２１Ａ 周波数特性測定装置
２２ ＤＣ測定モジュール
２３ ゼロクロス検出回路
２４ 時間間隔測定回路
２５ 周波数特性算出回路
２３１ コンパレータ
Claims (9)
- 被測定対象の周波数特性を測定する周波数特性の測定方法であって、
所定の周波数を持つ測定信号を前記被測定対象に対して入力し、
前記被測定対象の出力信号に含まれる直流成分レベルの測定と、前記被測定対象の出力信号のゼロクロスの検出とをそれぞれ行い、
前記測定した直流成分レベルおよび前記検出したゼロクロスに基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求めるようにしたことを特徴とする周波数特性の測定方法。 - 被測定対象の周波数特性を測定する周波数特性の測定方法であって、
所定の周波数を持つ測定信号を前記被測定対象に対して入力し、
前記被測定対象の出力信号に含まれる直流成分レベルの測定を行い、
前記被測定対象の出力信号のゼロクロス点を検出し、この検出したゼロクロス点間の時間間隔の測定を行い、
前記測定した直流成分レベルおよび時間間隔に基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求めるようにしたことを特徴とする周波数特性の測定方法。 - 前記被測定対象は、
前記測定信号の発生から本来の被測定対象である集積回路までの間の伝送路、または前記伝送路および前記集積回路であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の周波数特性の測定方法。 - 前記被測定対象は、
前記測定信号の発生から本来の被測定対象である高周波用の集積回路までの間の伝送路と、前記高周波用の集積回路とであり、
前記伝送路の周波数特性を先に行い、次に前記高周波用の集積回路の周波数特性を行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の周波数特性の測定方法。 - 所定の周波数を持つ測定信号が入力される被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号に含まれる直流成分レベルを測定する直流成分レベル測定手段と、
前記被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、
前記検出したゼロクロス点間の時間間隔を測定する時間間隔測定手段と、
前記測定した直流成分レベルおよび前記測定した時間間隔に基づいて、前記測定信号の周波数に対する前記被測定対象の振幅応答および位相応答のうちの少なくとも一方を求める周波数特性算出手段と、
を備えたことを特徴とする周波数特性の測定装置。 - 前記測定信号を発生する測定信号発生手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の周波数特性の測定装置。
- ゼロクロス検出手段は、前記被測定対象からの出力信号を受け取り、その出力信号がマイナスからプラスに、あるいはその逆になった場合に、その変化に応じたパルス状のゼロクロス信号を生成するようになっており、
前記時間間隔測定手段は、前記ゼロクロス信号の変化点から次の変化点までの期間を前記ゼロクロスの時間間隔として測定するようになっていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の周波数特性の測定装置。 - 前記被測定対象は、
前記測定信号の発生から本来の被測定対象である集積回路までの間の伝送路、または前記伝送路および前記集積回路であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の周波数特性の測定装置。 - 前記被測定対象は、
前記測定信号の発生から本来の被測定対象である高周波用の集積回路までの間の伝送路と、前記高周波用の集積回路とであり、
前記伝送路の周波数特性と前記高周波用の集積回路の周波数特性を選択的に行うようになっていることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の周波数特性の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002179844A JP2004020522A (ja) | 2002-06-20 | 2002-06-20 | 周波数特性の測定方法及びその測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002179844A JP2004020522A (ja) | 2002-06-20 | 2002-06-20 | 周波数特性の測定方法及びその測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004020522A true JP2004020522A (ja) | 2004-01-22 |
Family
ID=31177147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002179844A Withdrawn JP2004020522A (ja) | 2002-06-20 | 2002-06-20 | 周波数特性の測定方法及びその測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004020522A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011041107A (ja) * | 2009-08-14 | 2011-02-24 | Anritsu Corp | 移動体通信用デバイス試験システム及び試験方法 |
| CN102466763A (zh) * | 2010-11-03 | 2012-05-23 | 北京普源精电科技有限公司 | 一种频谱超限测量方法和装置 |
| JP2012177626A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置、試験プログラム、試験方法、および試験装置 |
| DE102016004775A1 (de) | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Fanuc Corporation | Servosteuervorrichtung mit Funktion zum Erhalten von Frequenzcharakteristika einer Maschine online |
-
2002
- 2002-06-20 JP JP2002179844A patent/JP2004020522A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011041107A (ja) * | 2009-08-14 | 2011-02-24 | Anritsu Corp | 移動体通信用デバイス試験システム及び試験方法 |
| CN102466763A (zh) * | 2010-11-03 | 2012-05-23 | 北京普源精电科技有限公司 | 一种频谱超限测量方法和装置 |
| JP2012177626A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置、試験プログラム、試験方法、および試験装置 |
| DE102016004775A1 (de) | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Fanuc Corporation | Servosteuervorrichtung mit Funktion zum Erhalten von Frequenzcharakteristika einer Maschine online |
| US10025296B2 (en) | 2015-04-24 | 2018-07-17 | Fanuc Corporation | Servo control apparatus having function of obtaining frequency characteristics of machine on line |
| DE102016004775B4 (de) * | 2015-04-24 | 2019-09-05 | Fanuc Corporation | Servosteuervorrichtung mit Funktion zum Erhalten von Frequenzcharakteristika einer Maschine online |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4977217B2 (ja) | 半導体試験装置 | |
| CN100543481C (zh) | 检测传递到负载的rf功率以及该负载的复数阻抗的方法 | |
| CN101231310B (zh) | 具有改进的自动模式工作的电压测量仪器和方法 | |
| CN101048668B (zh) | 比较器反馈峰值检测器 | |
| JP3546351B2 (ja) | 磁気ディスクまたは磁気ヘッドの検査装置 | |
| JPH1010179A (ja) | 遅延素子試験装置および試験機能を有する集積回路 | |
| JP2004020522A (ja) | 周波数特性の測定方法及びその測定装置 | |
| JPH09292453A (ja) | 回路素子の定数測定装置 | |
| JP4041635B2 (ja) | 対称サンプリング方法を用いた信号測定方法及び位置決定方法 | |
| JP3950722B2 (ja) | 磁気ディスクまたは磁気ヘッドの検査装置および検査方法 | |
| JP2002055128A (ja) | 交流信号測定器 | |
| US6469492B1 (en) | Precision RMS measurement | |
| JP2002084659A (ja) | 電力系統解析シミュレータ | |
| JP2007121125A (ja) | 電流検出装置および静電容量測定装置 | |
| JPH0136362Y2 (ja) | ||
| JP4002881B2 (ja) | 磁気記録媒体または磁気ヘッドの検査装置 | |
| JP3469369B2 (ja) | 電気計測器 | |
| JP2003057320A (ja) | タイミング測定方法及び半導体試験装置 | |
| JP2003287556A (ja) | 平滑用コンデンサの特性測定装置 | |
| JP2003254999A (ja) | 交流電流測定回路 | |
| JP4744455B2 (ja) | 磁気記録媒体または磁気ヘッドの検査装置 | |
| JP3419526B2 (ja) | 磁気抵抗素子ヘッドのベースシフト検査装置 | |
| JP3496936B1 (ja) | アナログデジタル（ａｄ）コンバータを備えた半導体装置の検査装置 | |
| JPH07260855A (ja) | 雑音計測方法と装置およびこれを用いる雑音低減方法 | |
| JP2001066334A (ja) | 低抵抗測定装置および回路基板検査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |