JPH0580097A - Measuring system of filter characteristic - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a measuring system of a filter characteristic which enables accurate and high-speed measurement of frequency characteristics of a filter and a system including the filter, regarding the measuring system of the filter characteristic the frequency response of an A/D conversion system including the filter. CONSTITUTION:An analog impulse generating circuit 10 generating an analog impulse, an analog input circuit 11 receiving an output of the analog impulse generating circuit 10 and an A/D converter 12 receiving an output of the analog input circuit 11 are provided. This system is constructed, moreover, by providing it with a digital impulse generating circuit 13 generating a digital impulse signal, a selector 14 receiving an output of the digital impulse generating circuit 13 and an output of the aforesaid A/D converter 12 and selecting either of them and a digital filter 15 receiving an output of the selector 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はフィルタを含むＡ／Ｄ変
換システムの周波数応答を測定するフィルタ特性測定シ
ステムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter characteristic measuring system for measuring the frequency response of an A / D conversion system including a filter.

【０００２】アナログフィルタ又はディジタルフィルタ
を含むＡ／Ｄ変換器は、振動や音声の解析を行う場合に
用いられる。この解析時にフィルタ特性を変更した時、
その特性を確認することが、解析後のデータをチェック
するうえで重要である。An A / D converter including an analog filter or a digital filter is used when analyzing vibration or voice. When changing the filter characteristics during this analysis,
Confirming its characteristics is important for checking the data after analysis.

【０００３】[0003]

【従来の技術】図７は従来システムの構成例を示すブロ
ック図である。正弦波発振器１からある周波数の正弦波
を発振する。この正弦波信号は被測定アナログフィルタ
２に入る。被測定アナログフィルタ２は、例えばある周
波数以上の信号に対しては大きな減衰特性を持ち、それ
以下の周波数信号に対してはそのまま通過させるような
特性（所謂低域通過フィルタ）を持っているものとす
る。被測定アナログフィルタ２の出力と正弦波発振器１
の出力は、切り替えスイッチＳＷを介して交流電圧計３
に入っている。つまり、交流電圧計３には、被測定アナ
ログフィルタ２又は正弦波発振器１のうちのいずれか１
つを選択したものが入る。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a conventional system. The sine wave oscillator 1 oscillates a sine wave having a certain frequency. This sine wave signal enters the measured analog filter 2. The analog filter 2 to be measured has, for example, a large attenuation characteristic for a signal having a frequency higher than a certain frequency, and a characteristic (so-called low-pass filter) that allows a signal having a frequency lower than that to pass through as it is. And Output of analog filter 2 to be measured and sine wave oscillator 1
Output of the AC voltmeter 3 via the changeover switch SW.
It is in. That is, one of the measured analog filter 2 and the sine wave oscillator 1 is connected to the AC voltmeter 3.
Enter the one that you select.

【０００４】このように構成されたシステムにおいて、
先ず正弦波発振器１からある周波数の正弦波を出力す
る。この正弦波は被測定アナログフィルタ２に入った
後、出力される。ここで、スイッチＳＷは先ず被測定ア
ナログフィルタ２の出力をセレクトし、交流電圧計３は
この被測定アナログフィルタ２の出力電圧を測定する。In the system thus constructed,
First, the sine wave oscillator 1 outputs a sine wave of a certain frequency. This sine wave is output after entering the measured analog filter 2. Here, the switch SW first selects the output of the measured analog filter 2, and the AC voltmeter 3 measures the output voltage of the measured analog filter 2.

【０００５】次に、スイッチＳＷは正弦波発振器１側を
セレクトする。交流電圧計３はこの正弦波発振器１の出
力電圧を直接測定する。このようにして、元の正弦波に
対する被測定アナログフィルタの減衰比率が測定でき、
図９に示すような周波数特性が得られる。Next, the switch SW selects the sine wave oscillator 1 side. The AC voltmeter 3 directly measures the output voltage of the sine wave oscillator 1. In this way, the attenuation ratio of the measured analog filter to the original sine wave can be measured,
The frequency characteristic as shown in FIG. 9 is obtained.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のシステ
ムでば、以下に示すような問題がある。 （１）連続と見なせる周波数応答を得るには、多数の周
波数の測定点を必要とするので、時間がかかってしま
う。 （２）交流電圧計により電圧を測定する方法では、フィ
ルタの位相特性は測定することができない。 （３）高速フーリエ変換を行うにしても、周波数精度の
よい発振器が別個に必要であり、小さい装置では高精度
の発振器は不可能である。また、発振器制御用プログラ
ムが必要となる。 （４）図７ではフィルタとしてアナログフィルタを用い
た場合を例にとったが、ディジタルフィルタについても
同様に特性を測定することができる。その場合、システ
ムの構成例は図８に示すように、アナログ入力回路４，
Ａ／Ｄ変換器５及びディジタルフィルタ６の組み合わせ
となる。The above-mentioned conventional system has the following problems. (1) In order to obtain a frequency response that can be regarded as continuous, a large number of frequency measurement points are required, which takes time. (2) The phase characteristic of the filter cannot be measured by the method of measuring the voltage with the AC voltmeter. (3) Even if the fast Fourier transform is performed, a separate oscillator with good frequency accuracy is required, and a small device cannot provide a high-precision oscillator. Also, a program for controlling the oscillator is required. (4) In FIG. 7, the case where an analog filter is used as a filter is taken as an example, but the characteristics can be similarly measured for a digital filter. In that case, the system configuration example is as shown in FIG.
It is a combination of the A / D converter 5 and the digital filter 6.

【０００７】この場合、Ａ／Ｄ変換器５までの周波数特
性と、ディジタルフィルタ６の周波数特性があるので、
このままではディジタルフィルタとして正しい特性とな
っているかを調べることが不可能である。In this case, since there are frequency characteristics up to the A / D converter 5 and frequency characteristics of the digital filter 6,
As it is, it is impossible to check whether the digital filter has the correct characteristics.

【０００８】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、フィルタ及びフィルタを含むシステムの
周波数特性を正確にしかも高速に測定することができる
フィルタ特性測定システムを提供することを目的として
いる。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a filter characteristic measuring system capable of accurately and rapidly measuring the frequency characteristic of a filter and a system including the filter. I am trying.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図である。図において、１０はアナログインパルス
を発生するインパルス発生回路、１１は該インパルス発
生回路１０の出力を受けるアナログ入力回路、１２は該
アナログ入力回路１１の出力を受けるＡ／Ｄ変換器、１
３はディジタルインパルス信号を発生するディジタルイ
ンパルス発生回路、１４は該ディジタルインパルス発生
回路１３の出力及び前記Ａ／Ｄ変換器１２の出力を受
け、いずれか一方をセレクトするセレクタ、１５は該セ
レクタ１４の出力を受けるディジタルフィルタである。FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. In the figure, 10 is an impulse generation circuit that generates an analog impulse, 11 is an analog input circuit that receives the output of the impulse generation circuit 10, 12 is an A / D converter that receives the output of the analog input circuit 11, 1
Reference numeral 3 is a digital impulse generating circuit for generating a digital impulse signal, 14 is a selector for receiving the output of the digital impulse generating circuit 13 and the output of the A / D converter 12, and selecting either one. It is a digital filter that receives the output.

【００１０】[0010]

【作用】本発明は、インパルス信号（アナログ，ディジ
タル）が全ての周波数成分を持っていることに着目し
て、１サンプリング時間だけのアナログ／ディジタル離
散インプルスを入力し、そのインパルス応答を測定する
ようにしたものである。先ず、前記ディジタルインパル
ス発生回路１３の出力をディジタルフィルタ１５にかけ
て該ディジタルフィルタ１５の特性を測定しておき、次
に、アナログインパルス信号をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／
Ｄ変換器１２の出力をディジタルフィルタ１５にかけて
該ディジタルフィルタ１５の特性を差し引いたものをア
ナログ回路を含むＡ／Ｄ変換器１２のフィルタ特性とす
るようにする。The present invention focuses on the fact that the impulse signal (analog and digital) has all the frequency components, and inputs the analog / digital discrete impulse for only one sampling time and measures the impulse response. It is the one. First, the output of the digital impulse generating circuit 13 is applied to the digital filter 15 to measure the characteristics of the digital filter 15, and then the analog impulse signal is A / D converted and the A / D conversion is performed.
The output of the D converter 12 is applied to the digital filter 15 and the characteristic obtained by subtracting the characteristic of the digital filter 15 is used as the filter characteristic of the A / D converter 12 including an analog circuit.

【００１１】このように、本発明によればディジタルフ
ィルタ１５だけの周波数特性、アナログフィルタを含む
Ａ／Ｄ変換器１２の周波数特性及び全体システムの周波
数特性を全て測定することができ、フィルタ及びフィル
タを含むシステムの周波数特性を正確にしかも高速に測
定することができる。As described above, according to the present invention, the frequency characteristic of only the digital filter 15, the frequency characteristic of the A / D converter 12 including the analog filter, and the frequency characteristic of the entire system can be measured. It is possible to measure the frequency characteristics of the system including the system accurately and at high speed.

【００１２】[0012]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は本発明の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。図１と同一つのものは、同一の符号を付し
て示す。図において、インパルス発生回路１０は、基準
電圧とスイッチの組み合わせから構成されている。基準
電圧Ｖ１はスイッチＳ１と接続され、基準電圧Ｖ２はス
イッチＳ２と接続され、接地電位Ｖ３はスイッチＳ３と
接続されている。そして、これらスイッチＳ１からＳ３
の他端は共通接続されてアナログ入力回路１１に入って
いる。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a configuration block diagram showing an embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In the figure, the impulse generating circuit 10 is composed of a combination of a reference voltage and a switch. The reference voltage V1 is connected to the switch S1, the reference voltage V2 is connected to the switch S2, and the ground potential V3 is connected to the switch S3. Then, these switches S1 to S3
The other ends of are connected in common and enter the analog input circuit 11.

【００１３】ディジタルインパルス発生回路１３として
のディジタルコード発生器１３からは“０”と“１”の
コードが出力される。“１”はスイッチＳ４と接続さ
れ、“０”はスイッチＳ５と接続されている。スイッチ
Ｓ４とＳ５の他端は共通接続され、ディジタルフィルタ
１５に入っている。一方、Ａ／Ｄ変換器１２の出力もス
イッチＳ６を介してディジタルフィルタ１５に入ってい
る。従って、スイッチＳ４，Ｓ５及びＳ６とで図１のセ
レクタ１４を構成している。Codes of "0" and "1" are output from the digital code generator 13 as the digital impulse generating circuit 13. "1" is connected to the switch S4, and "0" is connected to the switch S5. The other ends of the switches S4 and S5 are commonly connected and enter the digital filter 15. On the other hand, the output of the A / D converter 12 also enters the digital filter 15 via the switch S6. Therefore, the switches S4, S5 and S6 form the selector 14 of FIG.

【００１４】ディジタルフィルタ１５の出力はスイッチ
Ｓ７を介してＦＦＴ１６に入っている。一方、Ａ／Ｄ変
換器１２の出力もスイッチＳ８を介してＦＦＴ１６に入
っている。このように構成されたシステムの動作を説明
すれば、以下のとおりである。 （１）ディジタルフィルタのみの特性測定 この時には、図３の（ａ）に示すようにスイッチＳ１，
Ｓ２はオフ、Ｓ３をオンにする。従って、アナログ入力
には０Ｖが入っていることになる。その他のスイッチは
Ｓ４がオフ、Ｓ５がオン、Ｓ６はオフ、Ｓ７がオン、Ｓ
８がオフである。従って、この場合にはディジタルコー
ド発生器１３の出力の内の“０”がディジタルフィルタ
１５に入り、該ディジタルフィルタ１５の出力がスイッ
チＳ７を介してＦＦＴ１６に入っている。The output of the digital filter 15 enters the FFT 16 via the switch S7. On the other hand, the output of the A / D converter 12 also enters the FFT 16 via the switch S8. The operation of the system configured as described above will be described below. (1) Characteristic measurement of digital filter only At this time, as shown in FIG.
S2 is off and S3 is on. Therefore, 0V is input to the analog input. For other switches, S4 is off, S5 is on, S6 is off, S7 is on, S
8 is off. Therefore, in this case, "0" of the output of the digital code generator 13 enters the digital filter 15, and the output of the digital filter 15 enters the FFT 16 via the switch S7.

【００１５】次に、スイッチがＳ５からＳ４に切り替わ
り、ディジタルコードで“１”に相当するパルスを１τ
周期の間入れる。その後はスイッチをＳ４からＳ５に切
り替え、ディジタルコード“０”を出力し、（ｂ）に示
すようにディジタルフィルタ１５へのデータセット信号
により“０”がセットされていく。従って、この場合の
ディジフルフィルタ１５への入力信号は図４に示すよう
なものとなる。Next, the switch is switched from S5 to S4, and the pulse corresponding to "1" in the digital code is set to 1τ.
Enter during the cycle. After that, the switch is switched from S4 to S5, the digital code "0" is output, and "0" is set by the data set signal to the digital filter 15 as shown in (b). Therefore, the input signal to the digital full filter 15 in this case is as shown in FIG.

【００１６】この入力信号は、ディジタルフィルタ１５
に入り、所定のフィルタリング処理が行われる。このデ
ィジタルフィルタ１５の出力はＦＦＴ１６に入り、周波
数解析が行われる。この時のフィルタ出力ｙは、次式で
表わされる。This input signal is supplied to the digital filter 15
Then, the predetermined filtering process is performed. The output of the digital filter 15 enters the FFT 16 for frequency analysis. The filter output y at this time is expressed by the following equation.

【００１７】[0017]

【数１】 [Equation 1]

【００１８】ここで、ａｏ，ａ１，ａ２…はフィルタ係
数で、その係数は図５に示すようなものとなっている。
つまり、最初だけ“１”のディジタルインパルスを与え
ることにより、ＦＦＴ１６は（１）式に示すようなイン
パルス応答（周波数スペクトル）を出力する。これはと
りもなおさず周波数を種々に変化させた場合の入力信号
に対する減衰特性に他ならない。このように、本発明に
よればディジタルフィルタ１５そのものの周波数特性を
極めて容易に得ることができる。 （２）アナログ部のみの特性測定 図２に示す実施例によればアナログ部（アナログ入力回
路１１及びＡ／Ｄ変換器１２）のフィルタ特性を測定す
ることができる。先ず、図６の（ａ）に示すようにスイ
ッチＳ１がオフ、Ｓ２がオフ、Ｓ３がオン、Ｓ４，Ｓ
５，Ｓ６，Ｓ７がオフ、Ｓ８がオンとなっている。つま
り、この場合にはアナログ入力回路１１には０Ｖが入っ
ており、Ａ／Ｄ変換器１２の出力はスイッチＳ８により
ディジタルフィルタ１５をバイパスし、ＦＦＴ１６に入
っている。Here, ao, a1, a2 ... Are filter coefficients, and the coefficients are as shown in FIG.
That is, the FFT 16 outputs the impulse response (frequency spectrum) as shown in the equation (1) by giving the digital impulse of "1" only at the beginning. This is nothing but the attenuation characteristic for the input signal when the frequency is changed variously. As described above, according to the present invention, the frequency characteristic of the digital filter 15 itself can be obtained very easily. (2) Measurement of characteristics of analog section only According to the embodiment shown in FIG. 2, the filter characteristics of the analog section (analog input circuit 11 and A / D converter 12) can be measured. First, as shown in FIG. 6A, the switch S1 is off, S2 is off, S3 is on, S4 and S4.
5, S6 and S7 are off, and S8 is on. That is, in this case, 0V is input to the analog input circuit 11, the output of the A / D converter 12 bypasses the digital filter 15 by the switch S8, and is input to the FFT 16.

【００１９】次に、（ｂ）に示すようにＡ／Ｄ変換スタ
ート信号が入力されると、この瞬間から１サンプリング
時間τだけスイッチＳ２がオン、Ｓ３がオフになり電圧
Ｖ２のパルスが（ａ）に示すように入力される。それ以
降は、再びスイッチＳ３がオン、Ｓ２がオフになり０Ｖ
が入力され続ける。このようなシーケンスとすること
で、アナログ部にアナログ離散パルスが入力され、この
アナログ部のフィルタ特性がＦＦＴ１６に入力され、周
波数変換されてインパルスの応答特性を測定することが
できる。 （３）システム全体の特性測定 この場合には、スイッチＳ１，Ｓ２オフ、Ｓ３オン、Ｓ
４，Ｓ５オフ、Ｓ６，Ｓ７オン、Ｓ８オフとすること
で、Ａ／Ｄ変換器１２の出力がディジタルフィルタ１５
に入り、ディジタルフィルタ１５の出力がＦＦＴ１６に
入る構成となる。従って、この場合には電圧値Ｖ１のア
ナログインパルスに対する応答が測定されることにな
る。若し、ここでディジタルフィルタ１５の特性を差し
引けば、アナログ部のみの特性が得られることになる。Next, when the A / D conversion start signal is input as shown in (b), the switch S2 is turned on and S3 is turned off for one sampling time τ from this moment, and the pulse of the voltage V2 is (a). ). After that, switch S3 turns on again, S2 turns off again, and 0V
Continues to be input. With such a sequence, the analog discrete pulse is input to the analog section, the filter characteristic of the analog section is input to the FFT 16, and frequency conversion is performed to measure the impulse response characteristic. (3) Characteristic measurement of the entire system In this case, the switches S1, S2 off, S3 on, S
By setting S4, S5 off, S6, S7 on, and S8 off, the output of the A / D converter 12 is changed to the digital filter 15
Then, the output of the digital filter 15 enters the FFT 16. Therefore, in this case, the response to the analog impulse of the voltage value V1 is measured. If the characteristics of the digital filter 15 are subtracted here, the characteristics of only the analog section will be obtained.

【００２０】なお、本発明によればディジタルフィルタ
１５の出力またはＡ／Ｄ変換器１２の出力をＦＦＴ１６
にかけるので、減衰比率の周波数特性のみならず、周波
数に対する位相特性も測定することができる。According to the present invention, the output of the digital filter 15 or the output of the A / D converter 12 is set to the FFT 16
Therefore, not only the frequency characteristic of the attenuation ratio but also the phase characteristic with respect to the frequency can be measured.

【００２１】[0021]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よればフィルタ及びフィルタを含むシステムの周波数特
性を正確にしかも高速に測定することができるフィルタ
特性測定システムを提供することができる。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a filter characteristic measuring system capable of accurately and rapidly measuring the frequency characteristic of a filter and a system including the filter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の原理ブロック図である。FIG. 1 is a principle block diagram of the present invention.

【図２】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。FIG. 2 is a configuration block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図３】ディジタルフィルタの特性測定時のタイムチャ
ートである。FIG. 3 is a time chart when measuring characteristics of a digital filter.

【図４】ディジタルコード入力波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a digital code input waveform.

【図５】フィルタ係数を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing filter coefficients.

【図６】アナログ部の特性測定時のタイムチャートであ
る。FIG. 6 is a time chart at the time of measuring the characteristics of the analog section.

【図７】従来システムの構成例を示すブロック図であ
る。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a conventional system.

【図８】ディジタルフィルタを含むＡ／Ｄ変換器の構成
例を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of an A / D converter including a digital filter.

【図９】従来システムの周波数特性を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing frequency characteristics of a conventional system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ アナログインパルス発生回路 １１ アナログ入力回路 １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ ディジタルインパルス発生回路 １４ セレクタ １５ ディジタルフィルタ 10 analog impulse generation circuit 11 analog input circuit 12 A / D converter 13 digital impulse generation circuit 14 selector 15 digital filter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 アナログインパルスを発生するアナログ
インパルス発生回路（１０）と、 該アナログインパルス発生回路（１０）の出力を受ける
アナログ入力回路（１１）と、 該アナログ入力回路（１１）の出力を受けるＡ／Ｄ変換
器（１２）と、 ディジタルインパルス信号を発生するディジタルインパ
ルス発生回路（１３）と、 該ディジタルインパルス発生回路（１３）の出力及び前
記Ａ／Ｄ変換器（１２）の出力を受け、いずれか一方を
セレクトするセレクタ（１４）と、 該セレクタ（１４）の出力を受けるディジタルフィルタ
（１５）とで構成されるフィルタ特性測定システム。1. An analog impulse generation circuit (10) for generating an analog impulse, an analog input circuit (11) for receiving an output of the analog impulse generation circuit (10), and an output of the analog input circuit (11). An A / D converter (12), a digital impulse generating circuit (13) for generating a digital impulse signal, an output of the digital impulse generating circuit (13) and an output of the A / D converter (12), A filter characteristic measuring system comprising a selector (14) for selecting either one and a digital filter (15) for receiving the output of the selector (14). 【請求項２】 前記ディジタルフィルタ（１５）の出力
をＦＦＴにかけて周波数解析を行うようにしたことを特
徴とする請求項１記載のフィルタ特性試験システム。2. The filter characteristic test system according to claim 1, wherein the output of the digital filter (15) is subjected to FFT for frequency analysis. 【請求項３】 前記アナログインパルス発生回路（１
０）の出力をＡ／Ｄ変換器（１２）によりディジタルデ
ータに変換し、その出力をディジタルフィルタ（１５）
にかけることにより、システム全体のフィルタ特性を測
定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のフィ
ルタ特性測定システム。3. The analog impulse generating circuit (1
0) output is converted to digital data by the A / D converter (12), and the output is digital filter (15)
The filter characteristic measuring system according to claim 1, wherein the filter characteristic of the entire system is measured by applying the filter characteristic.