(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号レベルが時間の経過に応じて変化する掃引信号を出力する掃引部を含む掃引型測定装置であって、
前記信号レベルは、ベジェ曲線に基づき時間の経過に対して非線形に変化するように構成され、
前記掃引部は、
掃引パターンを定義するパラメータ値が格納される定義体と、
この掃引定義体を参照して最終時刻を検出する最終時刻検出部と、
外部から入力される時刻情報を前記最終時刻検出部の出力で割った余りを出力する剰余計算部と、
この剰余計算部の演算出力を入力として掃引定義体のその時刻が含まれる区間を検出する区間検出部と、
区間の開始点と終了点を出力する２点抽出部と、
この２点抽出部から出力される区間開始点情報と区間終了点情報および前記剰余計算部から入力される時刻情報に基づき、着目度が高いほど変化率を小さくするベジェ曲線を利用した掃引波形を演算するベジェ演算部、
とで構成されたことを特徴とする掃引型測定装置。
【請求項２】
前記掃引型測定装置は、半導体素子の静特性を可視化表示するカーブトレーサであることを特徴とする請求項１に記載の掃引型測定装置。
【請求項３】
前記掃引型測定装置は、被測定信号のスペクトラム分布を２次元的なグラフとして可視化表示するスペクトラムアナライザであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掃引型測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃引型測定装置に関し、詳しくは、掃引パターン設定の改善に関するものである。
【０００２】
従来から、たとえば半導体素子の静特性を可視化表示するのにあたり、図７または図８に示すようなカーブトレーサが用いられている。
【０００３】
図７の構成において、被測定対象（以下ＤＵＴという）１と直列に可変電圧源２と電流測定器３が接続されている。可変電圧源２の出力電圧は、掃引部４により、時間の経過に応じて所定の変化率で変化するように制御される。電流測定器３は、可変電圧源２の出力電圧の変化に応じてＤＵＴ１に流れる電流の変化を測定する。
【０００４】
Ｘ−Ｙ表示器５は、掃引部４から入力される時間の経過に応じた電圧の変化をＸ軸にとり、電流測定器３から入力される電流の測定値をＹ軸にとって、ＤＵＴ１の電圧−電流特性を２次元的なグラフとして可視化表示する。
【０００５】
一方、図８の構成では、ＤＵＴ１と直列に可変電流源６が接続され、ＤＵＴ１と並列にと電圧測定器７が接続されている。可変電流源６の出力電流は、掃引部４により、時間の経過に応じた所定の変化率で変化するように制御される。電圧測定器７は、可変電流源６の出力電流の変化に応じたＤＵＴ１の端子間電圧の変化を測定する。
【０００６】
Ｘ−Ｙ表示器５は、掃引部４から入力される時間の経過に応じた電流の変化をＸ軸にとり、電圧測定器７から入力される電圧の測定値をＹ軸にとって、ＤＵＴ１の電流−電圧特性を２次元的なグラフとして可視化表示する。
【０００７】
また、他の掃引型測定装置として、図９に示すようなスペクトラムアナライザがある。図９において、周波数混合部８の一方の入力端子には被測定信号Ｓｘが入力され、他方の入力端子には可変周波数信号源９の出力信号が入力されている。周波数混合部８の出力端子には中間周波数フィルタ１０を介してレベル検出器１１が接続されている。
【０００８】
中間周波数フィルタ１０は、周波数混合部８から出力される混合周波数成分の中から所望の周波数成分を抽出する。レベル検出器１１は、中間周波数フィルタ１０で抽出された周波数成分の信号レベルを測定する。
【０００９】
Ｘ−Ｙ表示器５は、掃引部４から入力される時間の経過に応じた周波数の変化をＸ軸にとり、レベル検出器１１から入力される測定信号レベルをＹ軸にとって、被測定信号Ｓｘのスペクトラム分布を２次元的なグラフとして可視化表示する。
【００１０】
特許文献１には、掃引方式を用いた計測器の例として、ネットワークアナライザが記載されている。
【特許文献１】実開平６−１６８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、従来のカーブトレーサやスペクトラムアナライザで用いられる内部の掃引部４の掃引波形に着目すると、図１０に示すように、開始レベルと終了レベルで直線的に変化するように定義されるランプ波形が用いられることが多い。ただし、実際の測定にあたっては、測定に伴う各種オーバーヘッドの総和時間を含む準備時間がかかることから、掃引波形は図１０に示すようなステップ状に変化する離散的なものとなり、掃引点数は周期を測定時間で割ったものになる。
【００１２】
掃引の周期はＸ−Ｙ表示器５に表示されるグラフの更新レートになるが、更新レートを早くすると掃引点数（＝測定点数）が少なくなってしまう。測定点数が少なくなると測定値の変化が大きい部分のグラフ表示が粗くなって滑らかな曲線が得られない。図１０のグラフ描画では、測定値の変化が大きい部分のグラフ表示が粗くなっているので、急峻なピーク表現が十分にはできていないことを示している。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、更新レートを維持したまま滑らかなグラフ表示を行うことができる掃引型測定装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
信号レベルが時間の経過に応じて変化する掃引信号を出力する掃引部を含む掃引型測定装置であって、
前記信号レベルは、ベジェ曲線に基づき時間の経過に対して非線形に変化するように構成され、
前記掃引部は、
掃引パターンを定義するパラメータ値が格納される定義体と、
この掃引定義体を参照して最終時刻を検出する最終時刻検出部と、
外部から入力される時刻情報を前記最終時刻検出部の出力で割った余りを出力する剰余計算部と、
この剰余計算部の演算出力を入力として掃引定義体のその時刻が含まれる区間を検出する区間検出部と、
区間の開始点と終了点を出力する２点抽出部と、
この２点抽出部から出力される区間開始点情報と区間終了点情報および前記剰余計算部から入力される時刻情報に基づき、着目度が高いほど変化率を小さくするベジェ曲線を利用した掃引波形を演算するベジェ演算部、
とで構成されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の掃引型測定装置において、
前記掃引型測定装置は、半導体素子の静特性を可視化表示するカーブトレーサであることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の掃引型測定装置において、
前記掃引型測定装置は、被測定信号のスペクトラム分布を２次元的なグラフとして可視化表示するスペクトラムアナライザであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、更新レートを維持したまま、ユーザーの期待する滑らかなグラフ表示を行うことができる掃引型測定装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明で用いる掃引部の一実施例を示すブロック図である。図１において、掃引定義体４１には掃引パターンを定義するパラメータ値が格納される。定義体４１は、たとえば図２および図３に示すように「時刻ｔ」、「レベルｓ」、「着目度ｇ」のパラメータ値で定義される着目ポイントの１次元配列である。時刻ｔは０を基点とする昇順の時刻を指定し、レベルｓはその時刻におけるレベルの値を指定し、着目度ｇはその時刻における着目の大きさを０〜１の値で指定する。
【００２１】
図２の定義体は、「３００ｍｓ周期で−１０から２０を一定の変化量で増加するランプ波形」の定義となる。
【００２２】
最終時刻検出部４２は、掃引定義体４１を参照して最終時刻を検出出力する。図２の定義体の場合は、０．３を出力することになる。
【００２３】
剰余計算部４３は、時刻Ｔを最終時刻検出部４２の出力で割った余りを出力し、０〜最終時刻を繰返し出力する。
【００２４】
区間検出部４４は、剰余計算部４３の演算出力を入力として掃引定義体４１のその時刻が含まれる区間を検出する。
【００２５】
２点抽出部４５は、区間の開始点と終了点を出力する。図３の定義体の場合、たとえば時刻＝０．１８では、区間開始点は(ｔ＝０．１，ｓ＝０．０，ｇ＝０．２)の点になり、区間終了点は(ｔ＝０．２，ｓ＝１０．０，ｇ＝０．８)の点となる。
【００２６】
ベジェ演算部４６は、２点抽出部４５から出力される区間開始点情報と区間終了点情報および剰余計算部４３から入力される時刻情報に基づき、着目度が高いほど変化率を小さくするようなベジェ曲線を利用した掃引波形を演算する。
【００２７】
ここで、ベジェ曲線とは、種々のグラフィックに用いられる曲線の定義方法であって、４点を与えることにより、起点と終点を通る曲線を定義できる。内側２点で形状を制御でき、また直感的に形状制御がしやすい特徴を持つ。
【００２８】
図４に示すように、本発明ではベジェ曲線の定義点を、以下のＡ、Ａ’、Ｂ’、Ｂとする。
Ａ  :  区間開始点
Ａ’:  Ａの制御点
時刻:  Ａ時刻＋(Ｂ時刻−Ａ時刻)×Ａ着目度
レベル:  Ａレベル
Ｂ’:Ｂの制御点
時刻:  Ｂ時刻＋(Ａ時刻−Ｂ時刻)×Ｂ着目度
レベル:  Ｂレベル
Ｂ  :区間終了点
【００２９】
図４において、着目度を大きくするほどその点近傍の変化率が小さくなるが、２点の着目度を共に１としても単調増加（または減少）であることは守られる。
【００３０】
図５は、ベジェ演算部４６の具体例を示すブロック図である。ベジェ演算部４６は、媒介変数Ｊを演算する媒介変数演算部４６ａと、レベルＳを演算するレベル演算部４６ｂで構成されている。
【００３１】
媒介変数演算部４６ａには、区間開始点情報(ｔ０，ｓ０，ｇ０)と、区間終了点情報(ｔ１，ｓ１，ｇ１)と、０〜最終時刻の範囲の時間Ｔが入力されている。媒介変数演算部４６ａは、時間軸方向のベジェ曲線式ｆ１(ｔ０，ｇ０，ｔ１，ｇ１，ｊ)を参照して、たとえばニュートン法によりｆ１(ｔ０，ｇ０，ｔ１，ｇ１，ｊ)が時間Ｔになるような媒介変数ｊを算出し、レベル演算部４６ｂに出力する。
【００３２】
レベル演算部４６ｂは、レベル軸方向のベジェ曲線式がｆ２(ｓ０，ｇ０，ｓ１，ｇ１，ｊ)で与えられるものとすると、媒介変数ｊをこのレベル軸方向のベジェ曲線式に代入してレベルＳを求める。
【００３３】
図６は本発明に基づく掃引波形の具体例であり、図１０と同一形状のグラフの例を示している。図６の掃引波形では、測定値変化の大きい部分２ヵ所を着目点Ｘ、Ｙとして、それぞれに適切な着目度を与えている。すなわち、着目点Ｘ付近の着目度はやや大きく設定し、着目点Ｘ付近の着目度はかなり大きく設定している。
【００３４】
これにより、図６のグラフにおける掃引点数は、グラフ全体としては図１０と同じ掃引点数（＝測定点数）でありながら、着目点Ｘ付近ではやや多くなって着目点Ｙ付近ではかなり多くなる。連動して、レベルの分解能は、着目点Ｘ付近ではやや細かくなって着目点Ｙ付近ではかなり細かくなり、測定値の変化の大きい部分に関するグラフの表示は滑らかになって表現力が大幅に改善されていることが分かる。なお、掃引点数（＝測定点数）は従来と同じであることから、更新レートの低下はない。
【００３５】
なお、着目点をＸ−Ｙ表示器５の画面上で指定するように構成することで、測定される特性に対してより直感的な測定装置が得られる。
【００３６】
たとえば、カーブトレーサやスペクトラムアナライザにおいて、はじめに等間隔で掃引測定した場合の図１０のような特性曲線をＸ−Ｙ表示器５の画面上に表示させ、特性の変化状態を確認する。
【００３７】
そして、Ｘ−Ｙ表示器５に表示されている特性曲線の変化の大きい部分を着目点として指定するとともにその着目点に関する所望の定義体データを入力し、これら設定入力された条件に基づいて掃引測定して図６のような特性曲線をＸ−Ｙ表示器５の画面上に表示させる。図６によれば、図１０では表示されなかったピーク特性が滑らかに表示されることから、同一ＤＵＴに対する掃引波形の違いによる特性曲線の表示の差を確認できる。
【００３８】
以上説明したように、本発明によれば、更新レートを維持したままで滑らかなグラフ表示を行うことができる掃引型測定装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明で用いる掃引部の一実施例を示すブロック図である。
【図２】掃引定義体の具体例図である。
【図３】掃引定義体の他の具体例図である。
【図４】ベジェ曲線の説明図である。
【図５】本発明で用いるベジェ演算部４６の具体例を示すブロック図である。
【図６】本発明に基づく掃引波形の具体例図である。
【図７】カーブトレーサの構成例を示すブロック図である。
【図８】カーブトレーサの他の構成例を示すブロック図である。
【図９】スペクトラムアナライザの構成例を示すブロック図である。
【図１０】従来の掃引型測定装置における掃引波形例図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  被測定対象
２  可変電圧源
３  電流測定器
４  掃引部
４１  掃引定義体
４２  最終時刻検出部
４３  剰余計算部
４４  区間検出部
４５  ２点抽出部
４６  ベジェ演算部
５  Ｘ−Ｙ表示器
６  可変電流源
７  電圧測定器
８  周波数混合部
９  可変周波数信号源
１０  中間周波数フィルタ
１１  レベル検出器
【図１】
0005206037.tif 000002
【図２】
0005206037.tif 000003
【図３】
0005206037.tif 000004
【図４】
0005206037.tif 000005
【図５】
0005206037.tif 000006
【図６】
0005206037.tif 000007
【図７】
0005206037.tif 000008
【図８】
0005206037.tif 000009
【図９】
0005206037.tif 000010
【図１０】
0005206037.tif 000011