(57)【要約】【課題】平均化処理する測定値が多い場合、すなわち、多くの回数測定する場合に測定時間の短縮が可能な電圧測定装置を実現する。【解決手段】アナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換器で変換して測定値として記憶部に格納する取り込み動作を所定回数行い、取り込み動作後に前記記憶部に格納されている測定値の平均値を求める電圧測定装置において、アナログ電圧信号が比較電圧範囲に入っているか否かを判定する比較判定部と、アナログ電圧信号が比較電圧範囲に入っていると判定された場合に比較電圧の中間値を記憶部に格納し、測定値及び中間値を用いて平均化処理を行う演算制御部とを備える。【選択図】  図１
2009008495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換器で変換して測定値として記憶部に格納する取り込み動作を所定回数行い、取り込み動作後に前記記憶部に格納されている測定値の平均値を求める電圧測定装置において、
前記アナログ電圧信号が比較電圧範囲に入っているか否かを判定する比較判定部と、
前記アナログ電圧信号が前記比較電圧範囲に入っていると判定された場合に前記比較電圧の中間値を前記記憶部に格納し、前記測定値及び前記中間値を用いて平均化処理を行う演算制御部と
を備えたことを特徴とする電圧測定装置。
【請求項２】
前記演算制御部が、
前記Ａ／Ｄ変換器で取り込んだ２回目までの前記測定値のうち電圧値の大きいデータを前記比較電圧の上限値に設定し、電圧値の小さいデータを前記比較電圧の下限値に設定することを特徴とする
請求項１記載の電圧測定装置。
【請求項３】
前記演算制御部が、
前記測定値が前記比較電圧範囲に入っている場合に、前記比較電圧範囲を狭くするように前記比較判定部を制御することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の電圧測定装置。
【請求項４】
前記演算制御部が、
前記アナログ電圧信号が前記比較電圧範囲に入っていると判定された場合に測定回数を２回とカウントすることを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電圧測定装置。
【請求項５】
前記比較判定部が、
前記アナログ信号がそれぞれ入力されるＨ側コンパレータ及びＬ側コンパレータと、
前記Ｈ側コンパレータ及び前記Ｌ側コンパレータの出力に基づいて前記判定を行う判定部と、
前記演算制御部からの制御により前記Ｈ側コンパレータ及び前記Ｌ側コンパレータの前記比較電圧を出力する電圧設定部とから構成されることを特徴とする
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換器で変換して測定値として記憶部に格納する取り込み動作を所定回数行い、取り込み動作後に前記記憶部に格納されている測定値の平均値を求める電圧測定装置に関し、特に平均化処理する測定値が多い場合、すなわち、多くの回数測定する場合に測定時間の短縮が可能な電圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧測定装置の例として、デジタルオシロスコープや半導体試験装置等が挙げられる。このような装置では、測定するアナログ電圧信号のノイズ成分を除去する目的で、測定値の平均化処理が行われる。すなわち、平均したい数だけ測定値を取り込み、取り込んだ後に測定値の平均値を求める。
【０００３】
また、半導体試験装置においては、被試験対象デバイスの試験時間を短縮することにより、多くのデバイスを試験することができるので、デバイスの価格を下げることが可能になる。すなわち、試験時間がデバイスのコストに与える影響は大きい。
【０００４】
従来の電圧測定装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００５】
【特許文献１】実公平０４−０５４４６１号公報
【０００６】
図４はこのような従来の電圧測定装置を示す構成ブロック図である。図４において、Ａ／Ｄ変換器１は、入力されたアナログ電圧信号をデジタルデータ（測定値）に変換する。演算制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成され、Ａ／Ｄ変換器１で変換された測定値を記憶部３に格納し、この測定値を用いてアナログ電圧信号の電圧値の平均値を求める演算等を行う。記憶部３は、ＲＡＭ（Random Access Memory)等で構成される。
【０００７】
Ａ／Ｄ変換器１の出力端子は演算制御部２の入力端子に接続され、演算制御部２の入出力端子は記憶部３の入出力端子に相互に接続される。Ａ／Ｄ変換器１、演算制御部２及び記憶部３は電圧測定装置１００を構成している。
【０００８】
図４に示す従来例の動作を説明する。Ａ／Ｄ変換器１に入力されたアナログ電圧信号はデジタルデータの測定値として出力され、演算制御部２はこの測定値を記憶部３に格納する。この一連の取り込み動作が所定回数（平均回数）行われる。
【０００９】
そして、取り込み動作が終了した後に、演算制御部２は記憶部３に格納されている測定値を順次取り出して平均値を求める。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図４に示す従来例では、全ての測定値の取り込み時間”Ｔ”は式（１）に示す時間がかかり、平均回数が多くなるにつれて、全ての測定値の取り込み時間”Ｔ”も長くなるという問題点があった。
Ｔ＝１回のＡ／Ｄ変換器１の変換時間×平均回数        （１）
【００１１】
特に、半導体試験装置では前述のように試験時間（測定時間）が長くなると、デバイスのコストアップにつながる。
従って本発明が解決しようとする課題は、平均化処理する測定値が多い場合、すなわち、多くの回数測定する場合に測定時間の短縮が可能な電圧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】
【００１２】
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、
アナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換器で変換して測定値として記憶部に格納する取り込み動作を所定回数行い、取り込み動作後に前記記憶部に格納されている測定値の平均値を求める電圧測定装置において、
前記アナログ電圧信号が比較電圧範囲に入っているか否かを判定する比較判定部と、前記アナログ電圧信号が前記比較電圧範囲に入っていると判定された場合に前記比較電圧の中間値を前記記憶部に格納し、前記測定値及び前記中間値を用いて平均化処理を行う演算制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の電圧測定装置において、
前記演算制御部が、
前記Ａ／Ｄ変換器で取り込んだ２回目までの前記測定値のうち電圧値の大きいデータを前記比較電圧の上限値に設定し、電圧値の小さいデータを前記比較電圧の下限値に設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載の電圧測定装置において、
前記演算制御部が、
前記測定値が前記比較電圧範囲に入っている場合に、前記比較電圧範囲を狭くするように前記比較判定部を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電圧測定装置において、
前記演算制御部が、
前記アナログ電圧信号が前記比較電圧範囲に入っていると判定された場合に測定回数を２回とカウントすることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電圧測定装置において、
前記比較判定部が、
前記アナログ信号がそれぞれ入力されるＨ側コンパレータ及びＬ側コンパレータと、前記Ｈ側コンパレータ及び前記Ｌ側コンパレータの出力に基づいて前記判定を行う判定部と、前記演算制御部からの制御により前記Ｈ側コンパレータ及び前記Ｌ側コンパレータの前記比較電圧を出力する電圧設定部とから構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１〜請求項５の発明によれば、アナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換器で変換して測定値として記憶部に格納する取り込み動作を所定回数行い、取り込み動作後に前記記憶部に格納されている測定値の平均値を求める電圧測定装置において、前記アナログ電圧信号が比較電圧範囲に入っているか否かを判定する比較判定部と、前記アナログ電圧信号が前記比較電圧範囲に入っていると判定された場合に前記比較電圧の中間値を前記記憶部に格納し、前記測定値及び前記中間値を用いて平均化処理を行う演算制御部とを備えたことにより、１回の測定で平均用データが２個取得できるので、平均化処理する測定値が多い場合、すなわち、多くの回数測定する場合に測定時間の短縮が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る電圧測定装置の一実施例を示す構成ブロック図であり、図４と共通する部分には同一の符号を付けている。
【００１９】
図４において、演算制御部４は、ＣＰＵ等で構成され、Ａ／Ｄ変換器１で変換された測定値を記憶部３に格納し、この測定値を用いてアナログ電圧信号の電圧値の平均値を求める演算等を行う。また、内部に測定回数の残りをカウントするカウンタ（以下、残り測定回数カウンタという）を持つ。なお、測定回数は、測定値の平均回数と同じとする。
【００２０】
ハイ側コンパレータ（以下、Ｈ側コンパレータという）５及びロー側コンパレータ（以下、Ｌ側コンパレータという）６は、アナログ電圧信号と比較電圧を比較する。判定部７は、Ｈ側コンパレータ５及びＬ側コンパレータ６の出力に基づいて、アナログ電圧信号が比較電圧範囲に入っているか否かを判定する。電圧設定部８は、演算制御部４からの制御によりＨ側コンパレータ５及びＬ側コンパレータ６の比較電圧を出力する。
【００２１】
アナログ電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器１の入力端子、Ｈ側コンパレータ５の負側入力端子及びＬ側コンパレータ６の正側入力端子にそれぞれ接続される。Ａ／Ｄ変換器１の出力端子は演算制御部４の一方の入力端子に接続され、演算制御部４の入出力端子は記憶部３の入出力端子に相互に接続される。
【００２２】
演算制御部４の出力端子は電圧設定部８の入力端子に接続される。電圧設定部８の一方の出力端子はＨ側コンパレータ５の正側入力端子に接続され、電圧設定部８の他方の出力端子はＬ側コンパレータ６の負側入力端子に接続される。
【００２３】
Ｈ側コンパレータ５の出力端子は判定部７の一方の入力端子に接続され、Ｌ側コンパレータ６の出力端子は判定部７の他方の入力端子に接続される。判定部７の出力端子は演算制御部４の他方の入力端子に接続される。
【００２４】
Ｈ側コンパレータ５、Ｌ側コンパレータ６、判定部７及び電圧設定部８は比較判定部５０を構成している。Ａ／Ｄ変換器１、記憶部３、演算制御部４及び比較判定部５０は電圧測定装置１０１を構成している。
【００２５】
図１に示す実施例の動作を図２及び図３を用いて説明する。図２は電圧測定装置１０１の動作を示すフローチャート、図３は電圧測定装置１０１の動作を説明する説明図である。
【００２６】
図２中”Ｓ００１”において演算制御部４は、設定された平均回数が３回以上か否かを判断し、もし、設定された平均回数が３回以上でない場合には、図２中”Ｓ００２”に進む。また、残り測定回数カウンタに測定回数をセットする。
【００２７】
そして、図２中”Ｓ００２”において演算制御部４は、Ａ／Ｄ変換器１で変換された測定値を記憶部３に格納する動作を平均回数分（１回又は２回）行い、平均回数が１回の場合にはそのまま終了し、平均回数が２回の場合には平均値を演算して終了する。
【００２８】
一方、図２中”Ｓ００１”において演算制御部４は、設定された平均回数が３回以上か否かを判断し、もし、設定された平均回数が３回以上である場合には、図２中”Ｓ００３”に進む。そして、Ａ／Ｄ変換器１で変換された測定値を記憶部３に格納する動作を順次行う。
【００２９】
図２中”Ｓ００３”において演算制御部４は、次の測定が３回目か否かを判断し、もし、次の測定が３回目でない（１回目又は２回目の）場合には、図２中”Ｓ００４”に進む。そして、図２中”Ｓ００４”において演算制御部４は、Ａ／Ｄ変換器１で変換された測定値を記憶部３に格納する。
【００３０】
一方、図２中”Ｓ００３”において演算制御部４は、次の測定が３回目か否かを判断し、もし、次の測定が３回目の場合には、図２中”Ｓ００５”に進む。そして、図２中”Ｓ００５”において演算制御部４は、測定回数が残っているか否かを判断し、もし、残っている場合には図２中”Ｓ００６”に進む。
【００３１】
図２中”Ｓ００６”において演算制御部４は、１回目及び２回目に測定した測定値のうち電圧値の大きい方をＨ側コンパレータの比較電圧に設定し、電圧値の小さい方をＬ側コンパレータの比較電圧に設定する。そして、測定を再開し、図２中”Ｓ００７”において演算制御部４は、測定値が比較電圧の範囲内に入っているか否かを判断し、もし、範囲内に入っている場合には、残り測定回数カウンタの値を”２”減らして図２中”Ｓ００８”に進む。
【００３２】
具体的には、アナログ電圧信号がコンパレータの比較電圧範囲に入っていると、Ｈ側コンパレータ及びＬ側コンパレータからそれぞれハイレベルの電圧が出力される。判定部７は、Ｈ側コンパレータ及びＬ側コンパレータからの出力電圧がそれぞれハイレベルであるか否かを判定する。
【００３３】
Ｈ側コンパレータ及びＬ側コンパレータからの出力信号がそれぞれハイレベルである場合に、判定部７は演算制御部４に判定信号を出力する。演算制御部４は、この判定信号を受け取ることで、アナログ電圧信号が比較電圧範囲に入っていることを認識する。
【００３４】
一方、図２中”Ｓ００７”において演算制御部４は、測定値が比較電圧の範囲内に入っているか否かを判断し、もし、範囲内に入っていない場合には、残り測定回数カウンタの値を”１”減らして図２中”Ｓ００５”に戻る。
【００３５】
図２中”Ｓ００８”において演算制御部４は、Ｈ側コンパレータに設定されている比較電圧とＬ側コンパレータに設定されている比較電圧の中間値を平均処理に使用するデータ（以下、平均用データという）とする。
【００３６】
そして、図２中”Ｓ００９”において演算制御部４は、Ｈ側コンパレータに設定されている比較電圧と直前の測定値の中間値（以下、Ｈ側再設定電圧という）を演算する。同様に、Ｌ側コンパレータに設定されている比較電圧と直前の測定値の中間値（以下、Ｌ側再設定電圧という）を演算する。
【００３７】
Ｈ側再設定電圧及びＬ側再設定電圧は、演算制御部４からの制御により電圧設定部８でそれぞれ生成され、Ｈ側コンパレータ及びＬ側コンパレータに出力される。また、図２中”Ｓ００９”の処理の後、”Ｓ００５”に戻って同様の処理を繰り返す時、すなわち、測定回数が残っている場合には、”Ｓ００６”において”Ｓ００９”で演算したＨ側再設定電圧をＨ側コンパレータの新たな比較電圧として設定し、Ｌ側再設定電圧をＬ側コンパレータの新たな比較電圧として設定する。
【００３８】
そして、図２中”Ｓ００５”において演算制御部４は、測定回数が残っているか否かを判断し、もし、残っていない場合には図２中”Ｓ０１０”に進む。図２中”Ｓ０１０”において演算制御部４は、これまでの測定で記憶部３に格納されていた測定値を取り出して、平均化処理を実行する。これにより、測定値の平均値が求まる。
【００３９】
図３を用いて、より具体的に動作を説明する。図３において、横軸は時間を表し、紙面向かって右に進むほど時間が進む。また、縦軸は電圧を表し、測定値の電圧やコンパレータに設定する比較電圧のレベルを表している。なお、図３は平均回数が７回の場合とする。
【００４０】
まず、測定が開始されると、１回目の測定値”Ｍ１”及び２回目の測定値”Ｍ２”をＡ／Ｄ変換器１で測定する。１回目の測定値”Ｍ１”が２回目の測定値”Ｍ２”より電圧値が大きいので、１回目の測定値”Ｍ１”をＨ側コンパレータ５の比較電圧”ＣＨ１”に設定する。また、２回目の測定値”Ｍ２”をＬ側コンパレータ６の比較電圧”ＣＬ１”に設定する。
【００４１】
そして、３回目の測定値”Ｍ３”が比較電圧範囲、すなわち、”ＣＬ１”から”ＣＨ１”の間に入っているので、比較電圧の中間値”ＩＭ１”を４個目の平均用データとする。なお、平均用データの１個目〜３個目は、それぞれ１回目の測定値”Ｍ１”、２回目の測定値”Ｍ２”、３回目の測定値”Ｍ３”となる。
【００４２】
Ｈ側コンパレータ５の比較電圧”ＣＨ１”と３回目の測定値”Ｍ３”の中間値”ＣＨ２”をＨ側コンパレータ５の比較電圧に設定する。同様に、Ｌ側コンパレータ６の比較電圧”ＣＬ１”と３回目の測定値”Ｍ３”の中間値”ＣＬ２”をＬ側コンパレータ６の比較電圧に設定する。
【００４３】
そして、４回目の測定値”Ｍ４”が比較電圧範囲、すなわち、”ＣＬ２”から”ＣＨ２”の間に入っているので、比較電圧の中間値”ＩＭ２”を６個目の平均用データとする。Ｈ側コンパレータ５の比較電圧”ＣＨ２”と４回目の測定値”Ｍ４”の中間値”ＣＨ３”をＨ側コンパレータ５の比較電圧に設定する。同様に、Ｌ側コンパレータ６の比較電圧”ＣＬ２”と４回目の測定値”Ｍ４”の中間値”ＣＬ３”をＬ側コンパレータ６の比較電圧に設定する。
【００４４】
５回目の測定値”Ｍ５”は７個目の平均用データとするものの、比較電圧範囲、すなわち、”ＣＬ３”から”ＣＨ３”の間に入っていないので、コンパレータの比較電圧補正には使用しない。このため、Ｈ側コンパレータ５の比較電圧は”ＣＨ２”のままで、Ｌ側コンパレータ６の比較電圧は”ＣＬ２”のままとなる。
【００４５】
ここで、平均用データが７個取得できたので、測定は終了となる。演算制御部４は、記憶部３に格納されている平均用データを取り出して平均値を求める。具体的には式（２）に示す演算を実行して平均値ＡＶを求める。
平均値ＡＶ＝（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋ＩＭ１＋Ｍ４＋ＩＭ２＋Ｍ５）／７      （２）
【００４６】
従来では、平均用データを７個取得するには７回の測定が必要であったが、本発明では、５回の測定で済むようになった。図３の例では、平均回数が７回と少ないので、従来例と測定時間の差があまり無いが、例えば、平均回数が１００回の場合には最少で５１回の測定で済むので（３回目以降の測定では、１回の測定で平均用データが２個取得できたと仮定した場合）、従来と比較して測定時間が約１／２になる。
【００４７】
この結果、Ａ／Ｄ変換器１で測定値を取得すると共にＨ側コンパレータ５及びＬ側コンパレータ６を用いて比較電圧範囲にアナログ電圧信号が入っている場合に比較電圧の中間値も平均用データとすることにより、１回の測定で平均用データが２個取得できるので、平均化処理する測定値が多い場合、すなわち、多くの回数測定する場合に測定時間の短縮が可能になる。
【００４８】
なお、図１〜図３に示す実施例において比較電圧範囲に測定値が入っていた場合に、比較電圧範囲を狭めて次の測定をするようにしているが、必ずしもこのようにする必要はなく、電圧の測定精度が要求されない場合や測定対象のアナログ電圧信号のノイズが少ない場合等では比較電圧範囲を固定にして測定してもよい。
【００４９】
また、図１〜図３に示す実施例において比較電圧範囲に測定値が入っていた場合に、コンパレータの比較電圧と直前の測定値の中間値を新たな比較電圧値としているが、必ずしも中間値を新たな比較電圧値にする必要はなく、比較電圧範囲を狭める割合は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る電圧測定装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】電圧測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】電圧測定装置の動作を説明する説明図である。
【図４】従来の電圧測定装置を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  Ａ／Ｄ変換器
２，４  演算制御部
３  記憶部
５  Ｈ側コンパレータ
６  Ｌ側コンパレータ
７  判定部
８  電圧設定部
５０  比較判定部
１００，１０１  電圧測定装置
【図１】
2009008495.tif 000003
【図２】
2009008495.tif 000004
【図３】
2009008495.tif 000005
【図４】
2009008495.tif 000006