JP3468197B2 - 可変増幅装置の利得測定方法 - Google Patents
可変増幅装置の利得測定方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はサーボ制御のアナロ
グ信号取り込みなどに用いられる利得可変の可変増幅装
置及びその利得測定方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化と高精度化に伴
い、ＬＳＩの評価、特性測定にも高精度の機器が必要と
され、コスト、時間の負担が増大しつつある。 【０００３】以下、図面を参照しながら従来の可変増幅
装置について説明する。図２は従来の可変増幅装置の回
路図である。以下、各ブロックについて説明する。 【０００４】１は被増幅信号が入力される入力端子、２
は基準電圧が印加される基準電圧端子である。 【０００５】３は可変減衰器であり、倍率が可変であっ
て被増幅信号の利得調整を行う。可変減衰器３は、ラダ
ー抵抗４、挿入抵抗群５、スイッチ群６から構成され
る。 【０００６】４はラダー抵抗であり、入力端子１と基準
電圧端子２とに両端がそれぞれ接続されて位置の異なる
複数個の出力端を有し、この例では５個の抵抗Ｒ１〜Ｒ
５からなる。 【０００７】５は挿入抵抗群であり、ラダー抵抗６の複
数個の出力端Ｔ１〜Ｔ５に対してスイッチ群６の５個の
スイッチＳ１〜Ｓ５とそれぞれ直列になるように接続さ
れ、５個のスイッチＳ１〜Ｓ５でラダー抵抗４の複数個
の出力端Ｔ１〜Ｔ５のうちのいずれを選択した（オンに
した）ときにも可変減衰器３の出力抵抗が一定値となる
ように抵抗値が設定される。この例では５個の抵抗ｒ１
〜ｒ５からなる。 【０００８】６はスイッチ群であり、ラダー抵抗４の複
数個の出力端Ｔ１〜Ｔ５にそれぞれ接続されて利得切り
換え時に所定の一箇所から出力される利得調整された被
増幅信号を選択して固定利得増幅器７へ供給する。この
例では５個のスイッチＳ１〜Ｓ５からなる。 【０００９】７は固定利得増幅器であり、可変減衰器３
と直列に接続されたオペアンプ等からなる。 【００１０】以上のように構成された従来の可変増幅装
置の利得測定について、以下に説明する。入力端子１に
入力された被増幅信号はラダー抵抗４に入力され、基準
電圧端子２に与えられた電圧を基準にし、スイッチ群６
のスイッチＳ１〜Ｓ５のオンオフの選択状態に従った倍
率で信号が出力される。スイッチ群６からの出力信号が
固定利得増幅器７に入力され、増幅信号が出力端子８か
ら得られる。したがって、スイッチ群６のオンにするス
イッチＳ１〜Ｓ５を順次選択することによって出力端子
８から各出力レベルを得ることができ、入力電圧と出力
電圧の比から各利得を測定することができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】一般的に、高減衰率の
利得を測定する際、入力電圧に上限が有る場合、基準端
子の電圧と出力端子の電圧の差異が小さくなり、高精度
の測定が必要となり、利得の測定に困難を伴う。 【００１２】このような背景から、上記従来の構成で
は、以下に説明するような問題があった。この問題を、
図２を参照しながら説明する。図２の可変減衰器３にお
いて、スイッチ群６のスイッチＳ４をオン、スイッチＳ
１〜Ｓ３、Ｓ５をそれぞれオフにした場合、入力端子１
から見た可変減衰器３の利得はラダー抵抗４の比で、 【００１３】 【式１】 【００１４】のように表現される。以上の式では、分子
＜＜分母の関係から基準電圧端子１の電圧と可変減衰器
３の出力電圧の差異は微小となり、利得の測定には高い
精度を必要とする。 【００１５】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、従来の可変増幅装置に新たに入力端子を備え、高減
衰率の可変減衰器の利得を低減衰率の部分に分けて測定
することにより、安定で高精度な可変増幅装置の利得測
定を可能とすることを目的とする。 【００１６】 【００１７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の可変増幅装置の利得測定方
法は、被増幅信号を入力する第１の入力端子と基準電圧
を入力する第２の入力端子とに両端がそれぞれ接続され
て位置の異なる複数個の出力端を有する利得調整用のラ
ダー抵抗と、前記ラダー抵抗の複数個の出力端のいずれ
かに接続された第３の入力端子と、前記ラダー抵抗の複
数個の出力端のそれぞれに接続されて利得切り換え時に
所定の一箇所から出力される利得調整された被増幅信号
を選択して固定利得増幅器へ供給する複数個のスイッチ
とを備えることを特徴とする可変増幅装置の利得測定方
法であって、前記複数個のスイッチのうち、前記第３の
入力端子が接続されたスイッチを導通状態にして前記第
１の入力端子から見た前記可変増幅装置の第１の利得を
求める第１のステップと、前記複数個のスイッチのう
ち、ある１つを導通状態にして前記第３の入力端子から
見た前記可変増幅装置の第２の利得を求める第２のステ
ップと、前記第１、第２の利得を加算して前記第１の入
力端子から見た前記可変増幅装置の利得を求める第３の
ステップとを備えるものである。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。 【００１９】図１は本発明の実施の形態における可変増
幅装置の回路構成を示す回路図である。図１において、
１〜８は従来の技術で説明した同符号のものと対応す
る。異なるのは、ラダー抵抗６の任意の箇所に備えた測
定用入力端子９を備えたことである。この例ではT２の
部分に測定用入力端子９を設けている。 【００２０】以上のように構成された本発明に係わる可
変増幅装置の利得の測定について、以下に説明する。入
力端子１に入力された信号はラダー抵抗４に入力され、
基準電圧端子２に与えられた電圧を基準にし、挿入抵抗
群５の抵抗ｒ１〜ｒ５の何れかを通じ、スイッチ群６に
おけるスイッチＳ１〜Ｓ５のオンオフの選択状態に従っ
た倍率で信号が出力される。この信号が固定利得増幅器
７に入力され、増幅信号が得られる。このスイッチ群６
からの出力信号が固定利得増幅器７に入力され、増幅信
号が出力端子８から得られる。したがって、スイッチ群
６におけるオンにするスイッチＳ１〜Ｓ５を順次選択す
ることによって出力端子８から各出力レベルを得ること
ができ、入力電圧と出力電圧の比から各利得を測定する
ことができる。これは前記入力端子１を測定用入力端子
９にした場合も同様である。 【００２１】ここで、測定用入力端子９を付加したこと
による作用について、図１を参照しながら説明する。図
１の可変減衰器３において、スイッチ群６のスイッチＳ
４をオン、スイッチＳ１〜Ｓ３、Ｓ５をそれぞれオフに
した利得を求める場合に、２つのステップに分けて行
う。 （第１のステップ）スイッチ群６のスイッチＳ２をオ
ン、スイッチＳ１、Ｓ３〜Ｓ５をそれぞれオフにし、入
力端子１から見た可変減衰器３の利得を以下のように求
める。 【００２２】 【式２】 【００２３】（第２のステップ）スイッチ群６のスイッ
チS４をオン、スイッチＳ１〜Ｓ３、Ｓ５をそれぞれオ
フにし、測定用入力端子９から見た可変減衰器３の利得
を以下のように求める。 【００２４】 【式３】 【００２５】（第３のステップ）スイッチ群６のスイッ
チＳ４をオン、スイッチＳ１〜Ｓ３、Ｓ５をそれぞれオ
フにした可変減衰器３の利得を、（式２）と（式３）と
の和で求める、これは 【００２６】 【式１】 【００２７】の結果と同じになる。 【００２８】ここで、本実施の形態に係わる可変増幅装
置の利得測定によると（式２）と（式３）とでは分子＜
分母の関係から基準電圧端子１の電圧と可変減衰器３の
出力電圧の差異は従来の（式１）の場合ほど微小となら
ない。 【００２９】ここで、従来の可変増幅装置による利得測
定方法と、本願の可変増幅装置による利得測定方法とを
具体的数値を用いて比較する。スイッチＳ５をオンにし
た場合の利得を求める場合について考える。ここで、各
々の構成要素の有する値を以下のように定める。 １．入力端子１に印加する電圧：3V ２．入力端子２に印加する電圧：1.5V ３．測定用入力端子９から印加する電圧：3V ４．抵抗値（ｒ1,ｒ2,ｒ3,ｒ4,ｒ5）＝（10、4、2、1、
0.5）kΩ （従来の可変増幅装置による利得） 出力電圧Ｖ0を次式で求める。 【００３０】 【式４】 【００３１】よって利得Ｇpriを次式で求める。 【００３２】 【式５】 【００３３】（本発明の可変増幅装置による利得） （１）第１のステップ 入力端子１から３Ｖ入力し、Ｓ２をオンにして出力電圧
Ｖ0aを測定する。 【００３４】 【式６】 【００３５】その時の利得Ｇaを、次式で求める。 【００３６】 【式７】 【００３７】（２）第２のステップ 測定用入力端子９から３Ｖ入力しＳ５をオンにして出力
電圧Ｖ0bを測定する。 【００３８】 【式８】【００３９】その時の利得Ｇbを、次式で求める。 【００４０】 【式９】 【００４１】（３）第３のステップ 利得Ｇaと利得Ｇbとを加算して、利得Ｇtotalを求め
る。 Ｇtotal＝−２３．５ｄｂ−７．４ｄＢ＝−３０．９ｄ
Ｂ このように、可変減衰器のラダー抵抗に必要に応じて測
定用入力端子を設け、高減衰率の可変減衰器の利得を低
減衰率の部分に分けて測定することにより、安定で高精
度な可変増幅装置の利得測定が可能となる。 【００４２】 【発明の効果】本発明によれば、可変減衰器のラダー抵
抗に必要に応じて測定用入力端子を設けたことで、高減
衰率の可変減衰器の利得を低減衰率の部分に分けて測定
することができ、安定で高精度な可変増幅装置の利得測
定を実現することができる。
グ信号取り込みなどに用いられる利得可変の可変増幅装
置及びその利得測定方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化と高精度化に伴
い、ＬＳＩの評価、特性測定にも高精度の機器が必要と
され、コスト、時間の負担が増大しつつある。 【０００３】以下、図面を参照しながら従来の可変増幅
装置について説明する。図２は従来の可変増幅装置の回
路図である。以下、各ブロックについて説明する。 【０００４】１は被増幅信号が入力される入力端子、２
は基準電圧が印加される基準電圧端子である。 【０００５】３は可変減衰器であり、倍率が可変であっ
て被増幅信号の利得調整を行う。可変減衰器３は、ラダ
ー抵抗４、挿入抵抗群５、スイッチ群６から構成され
る。 【０００６】４はラダー抵抗であり、入力端子１と基準
電圧端子２とに両端がそれぞれ接続されて位置の異なる
複数個の出力端を有し、この例では５個の抵抗Ｒ１〜Ｒ
５からなる。 【０００７】５は挿入抵抗群であり、ラダー抵抗６の複
数個の出力端Ｔ１〜Ｔ５に対してスイッチ群６の５個の
スイッチＳ１〜Ｓ５とそれぞれ直列になるように接続さ
れ、５個のスイッチＳ１〜Ｓ５でラダー抵抗４の複数個
の出力端Ｔ１〜Ｔ５のうちのいずれを選択した（オンに
した）ときにも可変減衰器３の出力抵抗が一定値となる
ように抵抗値が設定される。この例では５個の抵抗ｒ１
〜ｒ５からなる。 【０００８】６はスイッチ群であり、ラダー抵抗４の複
数個の出力端Ｔ１〜Ｔ５にそれぞれ接続されて利得切り
換え時に所定の一箇所から出力される利得調整された被
増幅信号を選択して固定利得増幅器７へ供給する。この
例では５個のスイッチＳ１〜Ｓ５からなる。 【０００９】７は固定利得増幅器であり、可変減衰器３
と直列に接続されたオペアンプ等からなる。 【００１０】以上のように構成された従来の可変増幅装
置の利得測定について、以下に説明する。入力端子１に
入力された被増幅信号はラダー抵抗４に入力され、基準
電圧端子２に与えられた電圧を基準にし、スイッチ群６
のスイッチＳ１〜Ｓ５のオンオフの選択状態に従った倍
率で信号が出力される。スイッチ群６からの出力信号が
固定利得増幅器７に入力され、増幅信号が出力端子８か
ら得られる。したがって、スイッチ群６のオンにするス
イッチＳ１〜Ｓ５を順次選択することによって出力端子
８から各出力レベルを得ることができ、入力電圧と出力
電圧の比から各利得を測定することができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】一般的に、高減衰率の
利得を測定する際、入力電圧に上限が有る場合、基準端
子の電圧と出力端子の電圧の差異が小さくなり、高精度
の測定が必要となり、利得の測定に困難を伴う。 【００１２】このような背景から、上記従来の構成で
は、以下に説明するような問題があった。この問題を、
図２を参照しながら説明する。図２の可変減衰器３にお
いて、スイッチ群６のスイッチＳ４をオン、スイッチＳ
１〜Ｓ３、Ｓ５をそれぞれオフにした場合、入力端子１
から見た可変減衰器３の利得はラダー抵抗４の比で、 【００１３】 【式１】 【００１４】のように表現される。以上の式では、分子
＜＜分母の関係から基準電圧端子１の電圧と可変減衰器
３の出力電圧の差異は微小となり、利得の測定には高い
精度を必要とする。 【００１５】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、従来の可変増幅装置に新たに入力端子を備え、高減
衰率の可変減衰器の利得を低減衰率の部分に分けて測定
することにより、安定で高精度な可変増幅装置の利得測
定を可能とすることを目的とする。 【００１６】 【００１７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の可変増幅装置の利得測定方
法は、被増幅信号を入力する第１の入力端子と基準電圧
を入力する第２の入力端子とに両端がそれぞれ接続され
て位置の異なる複数個の出力端を有する利得調整用のラ
ダー抵抗と、前記ラダー抵抗の複数個の出力端のいずれ
かに接続された第３の入力端子と、前記ラダー抵抗の複
数個の出力端のそれぞれに接続されて利得切り換え時に
所定の一箇所から出力される利得調整された被増幅信号
を選択して固定利得増幅器へ供給する複数個のスイッチ
とを備えることを特徴とする可変増幅装置の利得測定方
法であって、前記複数個のスイッチのうち、前記第３の
入力端子が接続されたスイッチを導通状態にして前記第
１の入力端子から見た前記可変増幅装置の第１の利得を
求める第１のステップと、前記複数個のスイッチのう
ち、ある１つを導通状態にして前記第３の入力端子から
見た前記可変増幅装置の第２の利得を求める第２のステ
ップと、前記第１、第２の利得を加算して前記第１の入
力端子から見た前記可変増幅装置の利得を求める第３の
ステップとを備えるものである。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。 【００１９】図１は本発明の実施の形態における可変増
幅装置の回路構成を示す回路図である。図１において、
１〜８は従来の技術で説明した同符号のものと対応す
る。異なるのは、ラダー抵抗６の任意の箇所に備えた測
定用入力端子９を備えたことである。この例ではT２の
部分に測定用入力端子９を設けている。 【００２０】以上のように構成された本発明に係わる可
変増幅装置の利得の測定について、以下に説明する。入
力端子１に入力された信号はラダー抵抗４に入力され、
基準電圧端子２に与えられた電圧を基準にし、挿入抵抗
群５の抵抗ｒ１〜ｒ５の何れかを通じ、スイッチ群６に
おけるスイッチＳ１〜Ｓ５のオンオフの選択状態に従っ
た倍率で信号が出力される。この信号が固定利得増幅器
７に入力され、増幅信号が得られる。このスイッチ群６
からの出力信号が固定利得増幅器７に入力され、増幅信
号が出力端子８から得られる。したがって、スイッチ群
６におけるオンにするスイッチＳ１〜Ｓ５を順次選択す
ることによって出力端子８から各出力レベルを得ること
ができ、入力電圧と出力電圧の比から各利得を測定する
ことができる。これは前記入力端子１を測定用入力端子
９にした場合も同様である。 【００２１】ここで、測定用入力端子９を付加したこと
による作用について、図１を参照しながら説明する。図
１の可変減衰器３において、スイッチ群６のスイッチＳ
４をオン、スイッチＳ１〜Ｓ３、Ｓ５をそれぞれオフに
した利得を求める場合に、２つのステップに分けて行
う。 （第１のステップ）スイッチ群６のスイッチＳ２をオ
ン、スイッチＳ１、Ｓ３〜Ｓ５をそれぞれオフにし、入
力端子１から見た可変減衰器３の利得を以下のように求
める。 【００２２】 【式２】 【００２３】（第２のステップ）スイッチ群６のスイッ
チS４をオン、スイッチＳ１〜Ｓ３、Ｓ５をそれぞれオ
フにし、測定用入力端子９から見た可変減衰器３の利得
を以下のように求める。 【００２４】 【式３】 【００２５】（第３のステップ）スイッチ群６のスイッ
チＳ４をオン、スイッチＳ１〜Ｓ３、Ｓ５をそれぞれオ
フにした可変減衰器３の利得を、（式２）と（式３）と
の和で求める、これは 【００２６】 【式１】 【００２７】の結果と同じになる。 【００２８】ここで、本実施の形態に係わる可変増幅装
置の利得測定によると（式２）と（式３）とでは分子＜
分母の関係から基準電圧端子１の電圧と可変減衰器３の
出力電圧の差異は従来の（式１）の場合ほど微小となら
ない。 【００２９】ここで、従来の可変増幅装置による利得測
定方法と、本願の可変増幅装置による利得測定方法とを
具体的数値を用いて比較する。スイッチＳ５をオンにし
た場合の利得を求める場合について考える。ここで、各
々の構成要素の有する値を以下のように定める。 １．入力端子１に印加する電圧：3V ２．入力端子２に印加する電圧：1.5V ３．測定用入力端子９から印加する電圧：3V ４．抵抗値（ｒ1,ｒ2,ｒ3,ｒ4,ｒ5）＝（10、4、2、1、
0.5）kΩ （従来の可変増幅装置による利得） 出力電圧Ｖ0を次式で求める。 【００３０】 【式４】 【００３１】よって利得Ｇpriを次式で求める。 【００３２】 【式５】 【００３３】（本発明の可変増幅装置による利得） （１）第１のステップ 入力端子１から３Ｖ入力し、Ｓ２をオンにして出力電圧
Ｖ0aを測定する。 【００３４】 【式６】 【００３５】その時の利得Ｇaを、次式で求める。 【００３６】 【式７】 【００３７】（２）第２のステップ 測定用入力端子９から３Ｖ入力しＳ５をオンにして出力
電圧Ｖ0bを測定する。 【００３８】 【式８】【００３９】その時の利得Ｇbを、次式で求める。 【００４０】 【式９】 【００４１】（３）第３のステップ 利得Ｇaと利得Ｇbとを加算して、利得Ｇtotalを求め
る。 Ｇtotal＝−２３．５ｄｂ−７．４ｄＢ＝−３０．９ｄ
Ｂ このように、可変減衰器のラダー抵抗に必要に応じて測
定用入力端子を設け、高減衰率の可変減衰器の利得を低
減衰率の部分に分けて測定することにより、安定で高精
度な可変増幅装置の利得測定が可能となる。 【００４２】 【発明の効果】本発明によれば、可変減衰器のラダー抵
抗に必要に応じて測定用入力端子を設けたことで、高減
衰率の可変減衰器の利得を低減衰率の部分に分けて測定
することができ、安定で高精度な可変増幅装置の利得測
定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる可変増幅装置の回路図
【図２】従来の可変増幅装置の回路図
【符号の説明】
１ 入力端子
２ 基準電圧端子
３ 可変減衰器
４ ラダー抵抗
５ 挿入抵抗群
６ スイッチ群
７ 固定利得増幅器
８ 出力端子
９ 測定用入力端子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03G 3/10
H03G 3/00
H03H 7/24
G01R 31/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 被増幅信号を入力する第１の入力端子と
基準電圧を入力する第２の入力端子とに両端がそれぞれ
接続されて位置の異なる複数個の出力端を有する利得調
整用のラダー抵抗と、前記ラダー抵抗の複数個の出力端
のいずれかに接続された第３の入力端子と、前記ラダー
抵抗の複数個の出力端のそれぞれに接続されて利得切り
換え時に所定の一箇所から出力される利得調整された被
増幅信号を選択して固定利得増幅器へ供給する複数個の
スイッチとを備えることを特徴とする可変増幅装置の利
得測定方法であって、 前記複数個のスイッチのうち、前記第３の入力端子が接
続されたスイッチを導通状態にして前記第１の入力端子
から見た前記可変増幅装置の第１の利得を求める第１の
ステップと、 前記複数個のスイッチのうち、ある１つを導通状態にし
て前記第３の入力端子から見た前記可変増幅装置の第２
の利得を求める第２のステップと、 前記第１、第２の利得を加算して前記第１の入力端子か
ら見た前記可変増幅装置の利得を求める第３のステップ
とを備えることを特徴とする可変増幅装置の利得測定方
法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000059962A JP3468197B2 (ja) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | 可変増幅装置の利得測定方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001251151A JP2001251151A (ja) | 2001-09-14 |
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