特許 7386000 信号発生装置、波形デジタイザ、信号発生方法、および、信号発生プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-15

(45)【発行日】2023-11-24

(54)【発明の名称】信号発生装置、波形デジタイザ、信号発生方法、および、信号発生プログラム

(51)【国際特許分類】

   H03M 1/10 20060101AFI20231116BHJP

   H03M 1/66 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

H03M1/10 B

H03M1/66 C

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019102148

(22)【出願日】2019-05-31

(65)【公開番号】P2020198487

(43)【公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-04-12

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390005175

【氏名又は名称】株式会社アドバンテスト

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川端 雅之

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２４４３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５０１５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８６６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０４２３１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２９０７４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｍ １／００－ １／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生するデジタルデータ発生部と、
前記デジタル時系列データに応じた前記ＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを補償用データ記憶部から読み出して発生する補償用データ発生部と、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、前記補償用時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給する供給部と、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部に入力したことに応じて前記ＤＡ変換部が出力した出力アナログ波形と前記目標アナログ波形との相違に基づいて、前記補償用時系列データを生成して前記補償用データ記憶部に書き込む補償用データ生成部と、
を備える信号発生装置。

【請求項2】

ＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生するデジタルデータ発生部と、
前記デジタル時系列データに応じた前記ＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを発生する補償用データ発生部と、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、前記補償用時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給する供給部と、
を備え、
前記供給部は、前記デジタル時系列データにおける下位ビット範囲を切り捨て、切り捨てた下位ビット範囲に前記補償用時系列データを挿入する、信号発生装置。

【請求項3】

前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部に入力したことに応じて前記ＤＡ変換部が出力した出力アナログ波形と前記目標アナログ波形との相違に基づいて、前記補償用時系列データを生成する補償用データ生成部を更に備える、請求項２に記載の信号発生装置。

【請求項4】

前記補償用データ生成部は、デルタシグマ変調を用いて前記補償用時系列データを生成する、請求項１または３に記載の信号発生装置。

【請求項5】

前記補償用データ生成部は、前記出力アナログ波形の高調波成分を特定し、前記高調波成分を低減させる前記補償用時系列データを生成する、請求項１、３または４のいずれか一項に記載の信号発生装置。

【請求項6】

前記補償用データ生成部は、前記出力アナログ波形の基本波成分をフィルタにより低減させて、前記高調波成分を特定する、請求項５に記載の信号発生装置。

【請求項7】

前記補償用データ生成部は、前記高調波成分の振幅および位相を特定し、前記振幅および前記位相に基づいて前記補償用時系列データを生成する、請求項５または６に記載の信号発生装置。

【請求項8】

前記供給部は、下位ビット範囲を切り捨てた前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部に入力したことに応じて前記ＤＡ変換部が出力する出力アナログ波形が、前記目標アナログ波形のフルスケール振幅に基づいて予め定められた振幅となるように、前記デジタル時系列データの振幅を正規化する、請求項２に記載の信号発生装置。

【請求項9】

前記下位ビット範囲は、１ビットである、請求項１から８のいずれか一項に記載の信号発生装置。

【請求項10】

前記下位ビット範囲は、複数ビットである、請求項１から８のいずれか一項に記載の信号発生装置。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載の信号発生装置を備え、前記信号発生装置が発生した信号をテスト信号源として用いて自己診断を行う、波形デジタイザ。

【請求項12】

ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生することと、
前記デジタル時系列データに応じた前記ＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを補償用データ記憶部から読み出して発生することと、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、前記補償用時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給することと、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部に入力したことに応じて前記ＤＡ変換部が出力した出力アナログ波形と前記目標アナログ波形との相違に基づいて、補償用データ生成部が前記補償用時系列データを生成して前記補償用データ記憶部に書き込むことと、
を備える信号発生方法。

【請求項13】

ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生することと、
前記デジタル時系列データに応じた前記ＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを発生することと、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、前記補償用時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給することと、
を備え、
前記供給することにおいて、前記デジタル時系列データにおける下位ビット範囲を切り捨て、切り捨てた下位ビット範囲に前記補償用時系列データを挿入する、
信号発生方法。

【請求項14】

コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
ＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生するデジタルデータ発生部と、
前記デジタル時系列データに応じた前記ＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを補償用データ記憶部から読み出して発生する補償用データ発生部と、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、前記補償用時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給する供給部と、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部に入力したことに応じて前記ＤＡ変換部が出力した出力アナログ波形と前記目標アナログ波形との相違に基づいて、前記補償用時系列データを生成して前記補償用データ記憶部に書き込む補償用データ生成部と、
して機能させる、信号発生プログラム。

【請求項15】

コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
ＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生するデジタルデータ発生部と、
前記デジタル時系列データに応じた前記ＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを発生する補償用データ発生部と、
前記デジタル時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、前記補償用時系列データを前記ＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給する供給部と、
して機能させ、
前記供給部は、前記デジタル時系列データにおける下位ビット範囲を切り捨て、切り捨てた下位ビット範囲に前記補償用時系列データを挿入する、
信号発生プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号発生装置、波形デジタイザ、信号発生方法、および、信号発生プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、外部からのデジタル信号を変換補正して、補正したデジタル信号を入力してアナログ信号を出力するＤＡ変換器が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０００－２４４３１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

特許文献１では、補正用テーブルデータを用いてデジタル入力を補正することによって、ＤＡ変換後のアナログ出力値の順序が入れ替わっているデジタル入力値の変換結果を補正することを可能としている。しかしながら、ＤＡ変換後の出力を、目標どおりに精度よく補償することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、信号発生装置を提供する。信号発生装置は、ＤＡ変換部を備えてよい。信号発生装置は、ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生するデジタルデータ発生部を備えてよい。信号発生装置は、デジタル時系列データに応じたＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを発生する補償用データ発生部を備えてよい。信号発生装置は、デジタル時系列データをＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、補償用時系列データをＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給する供給部を備えてよい。

【0005】

信号発生装置は、デジタル時系列データをＤＡ変換部に入力したことに応じてＤＡ変換部が出力した出力アナログ波形と目標アナログ波形との相違に基づいて、補償用時系列データを生成する補償用データ生成部を更に備えてよい。

【0006】

補償用データ生成部は、デルタシグマ変調を用いて補償用時系列データを生成してよい。

【0007】

補償用データ生成部は、出力アナログ波形の高調波成分を特定し、高調波成分を低減させる補償用時系列データを生成してよい。

【0008】

補償用データ生成部は、出力アナログ波形の基本波成分をフィルタにより低減させて、高調波成分を特定してよい。

【0009】

補償用データ生成部は、高調波成分の振幅および位相を特定し、振幅および位相に基づいて補償用時系列データを生成してよい。

【0010】

供給部は、デジタル時系列データにおける下位ビット範囲を切り捨て、切り捨てた下位ビット範囲に補償用時系列データを挿入してよい。

【0011】

供給部は、下位ビット範囲を切り捨てたデジタル時系列データをＤＡ変換部に入力したことに応じてＤＡ変換部が出力する出力アナログ波形が、予め定められた振幅となるように、デジタル時系列データを正規化してよい。

【0012】

下位ビット範囲は、１ビットであってよい。

【0013】

下位ビット範囲は、複数ビットであってよい。

【0014】

本発明の第２の態様においては、上記のいずれかに記載の信号発生装置を備え、信号発生装置が発生した信号をテスト信号源として用いて自己診断を行う、波形デジタイザを提供する。

【0015】

本発明の第３の態様においては、信号発生方法を提供する。信号発生方法は、ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生することを備えてよい。信号発生方法は、デジタル時系列データに応じたＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを発生することを備えてよい。信号発生方法は、デジタル時系列データをＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、補償用時系列データをＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給することを備えてよい。

【0016】

本発明の第４の態様においては、信号発生プログラムを提供する。信号発生プログラムは、コンピュータにより実行されてよい。信号発生プログラムは、コンピュータを、ＤＡ変換部として機能させてよい。信号発生プログラムは、コンピュータを、ＤＡ変換部が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生するデジタルデータ発生部として機能させてよい。信号発生プログラムは、コンピュータを、デジタル時系列データに応じたＤＡ変換部の出力を補償する補償用時系列データを発生する補償用データ発生部として機能させてよい。信号発生プログラムは、コンピュータを、デジタル時系列データをＤＡ変換部の入力における上位ビット範囲に、補償用時系列データをＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に供給する供給部として機能させてよい。

【0017】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る信号発生装置１００のブロック図の一例を示す。

【図2】本実施形態に係る信号発生装置１００が、補償用時系列データを用いて出力アナログ波形を補償するフローの一例を示す。

【図3】本実施形態に係る信号発生装置１００が補償する被補償正弦波データと補償用時系列データの一例を示す。

【図4】本実施形態に係る信号発生装置１００による補償の前後における出力アナログ波形の信号スペクトルの一例を示す。

【図5】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0020】

図１は、本実施形態に係る信号発生装置１００のブロック図の一例を示す。本実施形態において、信号発生装置１００は、ＤＡ変換部の入力における下位ビット範囲に、ＤＡ変換部の出力を補償する時系列データを供給することで、歪成分を補償した超低歪なアナログ信号を出力する。信号発生装置１００は、例えば、様々な信号を発生する任意波形ジェネレータ（ＡＷＧ：Ａｒｂｉｔｒａｒｙ Ｗａｖｅｆｏｒｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）等であってよい。信号発生装置１００が発生する信号は、任意の波形であってよいが、本実施形態においては、一例として、信号発生装置１００が１ｋＨｚの正弦波信号を出力する場合を一例として説明する。

【0021】

信号発生装置１００は、ＤＡ変換部１１０、フィルタ１２０、増幅器１３０、デジタルデータ記憶部１４０、デジタルデータ発生部１５０、補償用データ記憶部１６０、補償用データ発生部１７０、供給部１８０、および、補償用データ生成部１９０を備える。

【0022】

ＤＡ変換部１１０は、複数ビットのデジタル波形データを入力して、当該デジタル波形データに応じた信号レベルを持つアナログ波形を出力する。一例として、ＤＡ変換部１１０は、１６ビットＤＡＣや１１ビットＤＡＣ等であってよい。ＤＡ変換部１１０は、出力したアナログ波形をフィルタ１２０、および、補償用データ生成部１９０へ供給する。

【0023】

フィルタ１２０は、ＤＡ変換部１１０が出力したアナログ波形を入力して、当該アナログ波形に含まれる不要な成分を除去し、アナログ信号を出力する。一例として、フィルタ１２０は、ローパスフィルタであってよく、デジタル波形データに含まれるサンプリング周波数、および、後述するデルタシグマ（ΔΣ）変調のノイズシェーピング作用によって高域側に集められたノイズ成分等を除去する。

【0024】

増幅器１３０は、フィルタ１２０が出力したアナログ信号を入力して、当該アナログ信号を増幅し、増幅したアナログ信号を信号発生装置１００の出力として出力する。

【0025】

デジタルデータ記憶部１４０は、ＤＡ変換部１１０が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生するためのデータを予め記憶する。一例として、ＤＡ変換部１１０が１６ビットＤＡＣであり、ＤＡ変換部１１０が出力すべき目標アナログ波形が１ｋＨｚの正弦波信号である場合、デジタルデータ記憶部１４０は、当該１ｋＨｚの正弦波信号を、１６ビットの分解能で、３２ｋＳａｍｐｌｅｓ／ｓｅｃのサンプルレートで一定間隔にサンプリングしたデータを予め記憶する。

【0026】

デジタルデータ発生部１５０は、デジタルデータ記憶部１４０が記憶したデータを読み出し、当該データに従って、ＤＡ変換部１１０が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生する。デジタルデータ発生部１５０は、発生したデジタル時系列データを供給部１８０へ供給する。

【0027】

補償用データ記憶部１６０は、デジタル時系列データに応じたＤＡ変換部１１０の出力を補償する補償用時系列データを発生するためのデータを記憶する。なお、補償用時系列データが未知である場合には、補償用データ記憶部１６０は、予め定められたデータ、例えば、０パディングされたデータ等を仮のデータとして予め記憶する。そして、補償用データ記憶部１６０は、補償用時系列データが特定された場合に、記憶していたデータを、当該補償用時系列データを発生するためのデータに書き換える。

【0028】

補償用データ発生部１７０は、補償用データ記憶部１６０が記憶したデータを読み出し、当該データに従って、デジタル時系列データに応じたＤＡ変換部１１０の出力を補償する補償用時系列データを発生する。補償用データ発生部１７０は、発生した補償用時系列データを供給部１８０へ供給する。

【0029】

供給部１８０は、デジタルデータ発生部１５０が発生したデジタル時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における上位ビット範囲に、補償用データ発生部１７０が発生した補償用時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における下位ビット範囲に供給する。ここで、下位ビット範囲は、例えば、１ビットであってよい。すなわち、例えば、ＤＡ変換部１１０が１６ビットＤＡＣである場合、供給部１８０は、デジタル時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における上位１５ビット範囲に供給し、補償用時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における下位１ビット範囲に供給してよい。これにより、信号発生装置１００は、下位１ビットのみを用いてＤＡ変換部１１０の出力を補償することができるので、制御を単純化することができる。これに代えて、下位ビット範囲は、複数ビットであってもよい。すなわち、例えば、ＤＡ変換部１１０が１６ビットＤＡＣである場合、供給部１８０は、デジタル時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における上位１４ビット範囲に供給し、補償用時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における下位２ビット範囲に供給してもよい。これにより、信号発生装置１００は、下位の複数ビットを用いてＤＡ変換部１１０の出力を補償することができるので、より大きな歪成分までＤＡ変換部１１０の出力を補償することができる。

【0030】

補償用データ生成部１９０は、デジタル時系列データをＤＡ変換部１１０に入力したことに応じてＤＡ変換部１１０が出力した出力アナログ波形と目標アナログ波形との相違に基づいて、補償用時系列データを生成する。補償用データ生成部１９０は、生成した補償用時系列データを補償用データ記憶部１６０へ供給する。そして、信号発生装置１００は、当該生成した補償用時系列データを用いてＤＡ変換部１１０の出力を補償する。これについて、フローを用いて詳細に説明する。

【0031】

図２は、本実施形態に係る信号発生装置１００が、補償用時系列データを用いて出力アナログ波形を補償するフローの一例を示す。

【0032】

ステップ２１０において、信号発生装置１００は、歪成分抽出用の時系列データを発生する。例えば、デジタルデータ発生部１５０は、デジタルデータ記憶部１４０が予め記憶していたデータを読み出し、当該データに従って、ＤＡ変換部１１０が出力すべき目標アナログ波形に応じたデジタル時系列データを発生する。この際、一例として、デジタルデータ発生部１５０は、１ｋＨｚの正弦波信号を、１６ビットの分解能で、３２ｋＳａｍｐｌｅｓ／ｓｅｃのサンプルレートで一定間隔にサンプリングした時系列データを発生する。そして、デジタルデータ発生部１５０は、発生したデジタル時系列データを供給部１８０へ供給する。

【0033】

また、この時点では、補償用時系列データが未知であるので、補償用データ発生部１７０は、補償用データ記憶部１６０が予め仮のデータとして記憶していた予め定められたデータ（例えば、０パディングされたデータ等）を読み出し、当該仮のデータに従って、補償用時系列データを発生する。そして、補償用データ発生部１７０は、発生した補償用時系列データを供給部１８０へ供給する。

【0034】

ステップ２２０において、信号発生装置１００は、ステップ２１０において発生した時系列データに基づいて、歪成分抽出用のアナログ波形を出力する。この際、本実施形態において、供給部１８０は、デジタルデータ発生部１５０が発生したデジタル時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における上位ビット範囲に、補償用データ発生部１７０が発生した補償用時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における下位ビット範囲に供給する。一例として、供給部１８０は、デジタルデータ発生部１５０が発生したデジタル時系列データにおける下位ビット範囲を切り捨て、切り捨てた下位ビット範囲に、補償用データ発生部１７０が発生した補償用時系列データを挿入してよい。すなわち、例えば、下位ビット範囲が１ビットである場合、供給部１８０は、デジタルデータ発生部１５０が発生したデジタル時系列データにおける下位１ビット範囲を切り捨て、切り捨てた下位１ビット範囲に、補償用データ発生部１７０が発生した０パディングされたデータを挿入してよい。そして、ＤＡ変換部１１０は、これら時系列データを入力して、歪成分抽出用のアナログ波形を出力する。

【0035】

なお、この際、供給部１８０は、下位ビット範囲を切り捨てたデジタル時系列データをＤＡ変換部１１０に入力したことに応じてＤＡ変換部１１０が出力する出力アナログ波形が、予め定められた振幅となるように、デジタル時系列データを正規化してよい。すなわち、デジタル時系列データにおける下位ビット範囲を切り捨てると、ＤＡ変換部１１０が出力する出力アナログ波形は、目標とするアナログ波形に対して、振幅が相対的に小さくなる。そこで、供給部１８０は、デジタル時系列データの下位ビット範囲を切り捨てたことによって生じる出力アナログ波形の振幅のロスを補う。一例として、供給部１８０は、リファレンス電圧を調整する等して、下位ビット範囲が切り捨てられたデジタル時系列データを入力した場合における出力アナログ波形の振幅を、予め定められた振幅、例えば、目標アナログ波形のフルスケール振幅の９９．９％となるように正規化する。なお、ここで、出力アナログ波形の振幅を目標アナログ波形のフルスケール振幅の９９．９％としたのは、後述する補償用時系列データによる振幅増の余地を残すためである。ただし、この割合については任意の値であってよく、９９．９％とは異なる値であってもよい。

【0036】

ステップ２３０において、信号発生装置１００は、出力アナログ波形と目標アナログ波形との相違として、出力アナログ波形の歪成分を特定する。例えば、補償用データ生成部１９０は、ＤＡ変換部１１０が出力した出力アナログ波形をオーディオアナライザ等により測定して、出力アナログ波形の高調波成分を特定する。一例として、補償用データ生成部１９０は、出力アナログ波形の、複数の高次の高調波成分の振幅および位相をそれぞれ特定する。

【0037】

ステップ２４０において、信号発生装置１００は、特定した歪成分に基づいて、ＤＡ変換部１１０の出力アナログ波形を補償する補償用時系列データを生成する。例えば、補償用データ生成部１９０は、ステップ２３０で特定した高調波成分の振幅および位相に基づいて、これら高調波成分を低減させる補償用時系列データを生成する。一例として、補償用データ生成部１９０は、目標アナログ波形のフルスケール振幅の０．１％以下の振幅で、特定した高調波成分の正負極性を反転させた波形をサンプリングして、下位ビット範囲に対応するビット数、例えば、１ビットの補償用時系列データを生成する。この際、補償用データ生成部１９０は、補償用時系列データを生成する際のサンプリングレートを、デジタル時系列データを生成した際のサンプリングレートである３２ｋＳａｍｐｌｅｓ／ｓｅｃの整数倍とすればよい。また、補償用データ生成部１９０は、補償用時系列データのデータ長を、デジタル時系列データの信号周期である１ｍｓの整数倍とすればよい。

【0038】

また、この際、補償用データ生成部１９０は、デルタシグマ変調を用いて補償用時系列データを生成してよい。したがって、信号発生装置１００は、デルタシグマ変調によりノイズシェーピングされたデータを補償用時系列データとして用いることができる。なお、デルタシグマ変調により高域側に集められたノイズ成分は、フィルタ１２０によって除去可能である。これにより、信号発生装置１００は、１ＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）分解能以下の微小な成分を高精度に作成することができる。

【0039】

ステップ２５０において、信号発生装置１００は、ステップ２４０において生成した補償用時系列データを用いて出力アナログ波形を補償する。例えば、補償用データ生成部１９０は、ステップ２４０において生成した補償用時系列データを補償用データ記憶部１６０へ供給し、補償用データ記憶部１６０は、記憶していたデータを、ステップ２４０において生成された補償用時系列データに書き換える。そして、供給部１８０は、デジタルデータ発生部１５０が発生したデジタル時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における上位ビット範囲に、補償用データ発生部１７０が発生した補償用時系列データ、すなわち、ステップ２４０で生成された補償用時系列データをＤＡ変換部１１０の入力における下位ビット範囲に供給する。そして、ＤＡ変換部１１０は、これら時系列データを入力して、補償用時系列データによって歪成分が補償されたアナログ波形を出力する。

【0040】

ステップ２６０において、信号発生装置１００は、出力アナログ波形が目標とする性能を達成したか否か判定する。例えば、補償用データ生成部１９０は、ＤＡ変換部１１０が出力した出力アナログ波形を測定し、出力アナログ波形の歪成分、例えば、複数の高次の高調波成分の振幅の合計値、最大値、および、平均値等が予め定められた閾値未満であるか否か判定する。そして、歪成分が予め定められた閾値未満であると判定した場合、信号発生装置１００は、出力アナログ波形が目標とする性能を達成したと判定して処理を終了する。

【0041】

一方、ステップ２６０において、出力アナログ波形が目標とする性能を達成していないと判定した場合、信号発生装置１００は、処理をステップ２３０へ戻し、ステップ２６０において、出力アナログ波形が目標とする性能を達成したと判定するまで処理を繰り返す。なお、信号発生装置１００は、当該処理を複数回繰り返しても出力アナログ波形が目標とする性能を達成しない場合、警告を出力してもよい。これにより、信号発生装置１００は、装置の故障やデータの異常等により、出力アナログ波形を精度よく補償できないことをユーザに知らしめることができる。

【0042】

図３は、本実施形態に係る信号発生装置１００が補償する被補償正弦波データと補償用時系列データの一例を示す。本図において、ＤＡ変換部１１０は１６ビット分解能であり、符号３１０は、デジタル時系列データの上位１５ビット（－３２７６８ＬＳＢ～３２７６６ＬＳＢ、分解能２ＬＳＢ）によるＤＡ変換部１１０の出力アナログ波形である被補償正弦波データを示している。また、符号３２０は、被補償正弦波データ３１０の３次高調波歪（ＨＤ３）、５次高調波歪（ＨＤ５）、７次高調波歪（ＨＤ７）、および、９次高調波歪（ＨＤ９）から生成した１ビットの補償用時系列データを示している。なお、本図において、横軸は時間軸を示しており、縦軸は出力アナログ波形の電圧をＬＳＢ単位で示している。また、本図左の縦軸に示される数値は、被補償正弦波データ３１０に対する電圧波形を示しており、本図右の縦軸に示される数値は補償用時系列データ３２０に対する電圧波形を示している。

【0043】

図４は、本実施形態に係る信号発生装置１００による補償の前後における出力アナログ波形の信号スペクトルの一例を示す。本図の縦軸数値は、所望の正弦波信号出力レベルを基準にしたデシベル［ｄＢ］単位を、横軸は、周波数を示す。本図上は、被補償正弦波データ３１０の信号スペクトルを示し、本図下は、補償用時系列データ３２０を用いて被補償正弦波データ３１０を補償した後の出力アナログ波形の信号スペクトルを示している。一般に、ＤＡ変換後の出力において量子化ノイズとして発生するＨＤ３～ＨＤ９の高調波成分は、基本波との周波数の関係上、後段のフィルタ１２０で落とすことが難しい。しかしながら、本実施形態に係る信号発生装置１００によれば、補償用時系列データを用いて出力アナログ波形を補償することで、本図に示すように、これらＨＤ３～ＨＤ９の高調波成分を低減させることができる。また、本実施形態に係る信号発生装置１００によれば、上位ビット範囲の元データに影響を与えないように補償用時系列データを下位ビット範囲に挿入するため、下位ビット範囲を加算することによる桁上がりを防止することができ、桁上がりによるリニアリティ誤差の現れ方が変化することにより期待通りに補償できないという事態を防ぐことができる。また、本実施形態に係る信号発生装置１００によれば、デルタシグマ変調を用いて補償用時系列データを生成するので、ノイズシェーピングされたデータを補償用時系列データとして用いることができ、１ＬＳＢ分解能以下の微小な成分をも高精度に補償することができる。また、本実施形態に係る信号発生装置１００によれば、高調波成分の振幅に加えて位相をも考慮した補償用時系列データを生成するので、ＤＣ誤差に加えて位相誤差をも高精度に補償することができる。

【0044】

本実施形態の変形例として、上述の信号発生装置１００を備え、信号発生装置１００が発生した信号をテスト信号源として用いて自己診断を行う、波形デジタイザが提供されてよい。すなわち、波形デジタイザは、上述の信号発生装置１００を内蔵し、当該信号発生装置１００が出力した信号を用いて波形測定性能を確認してよい。そして、波形デジタイザは、当該信号発生装置１００が出力した信号を用いた性能確認の結果、波形測定性能が目標とする性能を満たす場合には、自身が良品であると判定し、波形測定性能が目標とする性能を満たさない場合には、自身が不良であると判定して、警告を出力してよい。これにより、波形デジタイザは、本実施形態に係る信号発生装置１００が出力した高精度の信号を基準として自己診断を行うことができる。

【0045】

なお、上述の説明において、信号発生装置１００は、ＤＡ変換部１１０の出力をフィルタ１２０でフィルタリングし、増幅器１３０で増幅した信号を出力する旨、示したが、予めフィルタ１２０および増幅器１３０の周波数伝達特性が既知の場合には、補償用データ生成部１９０がフィルタ１２０および増幅器１３０の周波数伝達特性の情報を共有し、当該周波数伝達特性をも考慮して補償用時系列データを生成してもよい。また、上述の説明では、補償用データ生成部１９０が、ＤＡ変換部１１０の出力である出力アナログ波形と、ＤＡ変換部１１０が出力すべき目標アナログ波形との相違に基づいて補償用時系列データを生成する場合を一例として示したが、補償用データ生成部１９０は、増幅器１３０の出力である出力アナログ波形と、増幅器１３０が出力すべき目標アナログ波形との相違に基づいて補償用時系列データを生成してもよい。これにより、信号発生装置１００は、フィルタ１２０および増幅器１３０の周波数伝達特性をも含めて、装置の出力端においてアナログ波形を補償することができる。

【0046】

また、上述の説明では、補償用時系列データが１ビットである場合を一例として示したが、補償用時系列データは複数ビット（例えば、２ビットや３ビット等）であってもよい。この場合、信号発生装置１００は、最初から補償用時系列データを複数ビットとして処理してもよいし、例えば、図２のフローにおいて、最初は補償用時系列データを１ビットとして出力アナログ波形を補償し、ステップ２６０において、出力アナログ波形が目標とする性能を達成できないと判定された場合に、補償用時系列データを１ビット追加して、ステップ２３０からステップ２６０の処理を繰り返してもよい。これにより、信号発生装置１００は、処理の単純化と補償の高精度化を両立させることができる。

【0047】

また、上述の説明において、補償用データ生成部１９０が、ＤＡ変換部１１０が出力した出力アナログ波形をオーディオアナライザ等により測定して、出力アナログ波形の高調波成分を特定する場合を一例として示したが、補償用データ生成部１９０は、出力アナログ波形の基本波成分をフィルタにより低減させて、高調波成分を特定してもよい。すなわち、補償用データ生成部１９０は、基本波成分に阻止帯域を有するノッチフィルタ等により出力アナログ波形をフィルタリングして、出力アナログ波形の基本波成分を低減させて、高調波成分を特定してもよい。この場合、高調波成分の位相特定が困難となるが、補償用データ生成部１９０は、例えば、複素ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等を用いて高周波成分の位相を特定してもよい。または、補償用データ生成部１９０は、複数の高次の高調波成分のそれぞれについて、位相を変化させながら図２のフローを繰り返すことで、歪がキャンセルされる位相を探索して特定し、複数の高次の高調波成分毎に特定した位相に基づいて補償用時系列データを生成してもよい。

【0048】

本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

【0049】

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

【0050】

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

【0051】

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

【0052】

図５は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

【0053】

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

【0054】

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

【0055】

通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

【0056】

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

【0057】

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

【0058】

例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

【0059】

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

【0060】

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

【0061】

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

【0062】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0063】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0064】

１００ 信号発生装置
１１０ ＤＡ変換部
１２０ フィルタ
１３０ 増幅器
１４０ デジタルデータ記憶部
１５０ デジタルデータ発生部
１６０ 補償用データ記憶部
１７０ 補償用データ発生部
１８０ 供給部
１９０ 補償用データ生成部
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ－ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インターフェイス
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】