DE10144437B4

DE10144437B4 - Zeitmessvorrichtung und deren Verwendung in einem Prüfgerät

Info

Publication number: DE10144437B4
Application number: DE10144437A
Authority: DE
Inventors: Mishio Hayashi
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: DE10144437A1; US20020041538A1; US6574168B2

Abstract

Zeitmessvorrichtung (100) zum Messen eines Zeitintervalls zwischen den Flanken eines rechteckförmigen Eingangssignals,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung aufweist:
eine Eingangssignal-Erfassungseinheit (120), welche betätigt wird, um drei oder mehr Flanken in dem Eingangssignal zu erfassen und drei oder mehr entsprechende Erfassungssignale parallel auszugeben;
eine Umwandlungseinheit (124, 144), welche betätigt wird, um die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der Erfassungssignale und Flanken eines Bezugstakts mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz jeweils in analoge Spannungswerte umzuwandeln;
eine Zähleinheit (128, 148), welche betätigt wird, um von Änderungszeitpunkten von zumindest zwei der Erfassungssignale an die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zwischen den Flanken des Bezugstakts, gegenüber denen, die zumindest zwei Erfassungssignale jeweils um die Zeitdauer entsprechend den zumindest zwei Erfassungssignalen verzögert sind, zu zählen;
eine Operationseinheit (102), die betätigt wird, um Zeitintervalle zwischen den drei oder mehr Flanken des Eingangssignals aus der Höhe der analogen Spannungswerte und der Anzahl von gezählten Flanken des...

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zeitmessvorrichtung und deren Verwendung in einem Prüfgerät.

Aus der DE 38 77 008 T2 ist eine Vorrichtung zur sukzessiven Umsetzung einer Zeitspanne in eine Spannung bekannt, mit der es möglich ist, Intervalle zwischen Impulsen zu messen. Hierzu wird eine Bruchteilszeit zwischen jedem von aufeinander folgenden Eingangsimpulsen und einem entsprechenden Taktimpuls in ein Spannungssignal umgesetzt, und zwar abwechselnd von einem ersten und einem zweiten Bruchteilszeit-Spannungs-Umsetzer. Die Spannungssignale von den beiden Umsetzern werden an einen Umschalter angelegt, in dem die Verteilung der Spannungssignale so geschaltet wird, dass das frühere der beiden aufeinander folgenden Spannungssignale immer auf einem festen Signalweg geliefert wird, während das spätere Spannungssignal auf dem anderen festen Signalweg geliefert wird. Die beiden so geschalteten Spannungssignale werden einem analogen Subtrahierer geliefert, von dem die spätere Bruchteilszeit immer von der früheren subtrahiert wird, wodurch man das Differenzsignal zwischen ihnen erhält. Folglich kann man dieses Differenzsignal für jede Periode des Eingangspulses erhalten. Andererseits wird mittels eines Zählers die Anzahl von Taktimpulsen, die in die Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Eingangsimpulsen fallen, gezählt, und der Zählwert wird von einem D-A-Umsetzer in eine analoge Spannung entsprechend der Anzahl gezählter Taktimpulse umgesetzt. Die analoge Spannung und das Differenzsignal werden an einen Addierer angelegt, von dem sie zusammenaddiert werden, wodurch man die Zeitspanne zwischen den aufeinander folgenden beiden Eingangsimpulsen erhält.

Die Arbeitsgeschwindigkeit von Halbleitervorrichtungen hat sich in den letzten Jahren dramatisch erhöht. Bei einer Halbleiter-Speichervorrichtung überschreitet beispielsweise eine Arbeitsfrequenz eines "Rambus" (registrierte Marke)-DRAM (dynamischer Speicher mit wahlweisem Zugriff) 400 MHz. Die Periode eines von dem Rambus- DRAM ausgegebenen Taktsignals beträgt 2,5 ns oder weniger und die Messung erfordert eine Genauigkeit von zumindest 10 ps.

Die in der DE 38 77 008 T2 offenbarte Vorrichtung führt eine Operation wie eine analoge Operation oder eine Abtast- und Halte-Operation bei dem Eingangssignal zweimal durch, um den Periodenwert des Eingangssignals in den Spannungswert umzuwandeln. Daher muss, um die Periode des Taktes des Rambus-DRAM mit der herkömmlichen Zeitmessvorrichtung zu messen, die Operation innerhalb 2,5 ns durchgeführt werden, während die Messgenauigkeit bei mindestens 10 ps gehalten wird. Bei der herkömmlichen Zeitmessvorrichtung existieren jedoch Kompromisse zwischen den aufeinander folgenden Messungen und der Messgenauigkeit. Somit waren die aufeinander folgenden Messungen der Periode des von dem Rambus-DRAM ausgegebenen Taktsignals mit hoher Genauigkeit sehr schwer zu erhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zeitmessvorrichtung, die kurze Zeitintervalle zwischen Flanken eines Signals mit hoher Genauigkeit messen kann, sowie deren Verwendung in einem Prüfgerät anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zeitmessvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Zeitmessvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 15, eine bevorzugte Verwendung von dieser aus den Ansprüchen 16 bis 19.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Zeitmessvorrichtung auf: eine Eingangssignal-Erfassungseinheit, welche betätigt wird, um drei oder mehr Flanken in einem Eingangssignal zu erfassen und drei oder mehr entsprechende Erfassungssignale parallel auszugeben; eine Umwandlungseinheit, welche betätigt wird, um die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der Erfassungssignale und Flanken eines Bezugstakts mit einer vorbestimmten Arbeitsfrequenz in analoge Spannungswerte umzuwandeln; eine Zähleinheit, welche betätigt wird, um von Änderungszeitpunkten von wenigstens zwei der Erfassungssignale aus die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zwischen den Flanken des Bezugstakts, gegenüber denen die zumindest zwei Erfassungssignale jeweils um die Zeitdauer entsprechend den zumindest zwei Erfassungssignalen verzögert sind, zu zählen, eine Operationseinheit, welche betätigt wird, um Zeitintervalle zwischen den drei oder mehr Flanken des Eingangssignals aus der Höhe der analogen Spannungswerte und der Anzahl von gezählten Flanken des Bezugstakts zu berechnen.

Die Umwandlungseinheit kann drei oder mehr Zeitsignale ausgeben, die sich jeweils ändern auf der Grundlage der Flanken des Bezugstakts; die Zähleinheit kann als die Anzahl der Flanken des Bezugstakts die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zwischen Änderungszeitpunkten der drei oder mehr Zeitsignale zählen; eine digitale Umwandlungseinheit kann weiterhin vorgesehen sein, um einen Analog/Digital-Wandler, der betätigt wird, um die analogen Spannungswerte in digitale Spannungswerte umzuwandeln und einen Spannungsspeicher, welcher betätigt wird, um die digitalen Spannungswerte zu speichern, enthalten; und die Operationseinheit kann das Zeitintervall aus der Anzahl von gezählten Flanken des Bezugstakts und den digitalen Spannungswerten berechnen.

Die digitale Umwandlungseinheit kann eine Auswahleinheit enthalten, die betätigt wird zum: Empfangen der drei oder mehr Zeitsignale; Liefern eines der analo gen Spannungswerte, welcher einem der empfangenen Zeitsignale entspricht, welches zuerst geändert wurde, zu dem Analog/Digital-Wandler; und Auswählen der verbleibenden Zeitsignale nacheinander, um die ausgewählten analogen Spannungswerte nacheinander zu dem Analog/Digital-Wandler zu liefern, nach der Beendigung der Umwandlung des jeweils zuvor gelieferten analogen Spannungswertes in einen entsprechenden digitalen Spannungswert durch den Analog/Digital-Wandler.

Die Zähleinheit kann enthalten: einen Zähler, welcher betätigt wird, um die Anzahl von Flanken des Bezugstakts zu zählen; und einen Taktspeicher, welcher betätigt wird, um die Anzahl von von dem Zähler gezählten Flanken des Bezugstakts zu speichern. In diesem Fall zeigen die empfangenen Zeitsignale Adressen in dem Taktspeicher an, an denen die gezählte Anzahl von Flanken des Bezugstakts entsprechend den empfangenen Zeitsignalen in Übereinstimmung mit einer Reihenfolge, in welcher die Zeitsignale empfangen wurden, gespeichert ist.

Die Zähleinheit kann weiterhin einen Adressenkodierer enthalten, welcher betätigt wird, um die Adressen auf der Grundlage von Änderungen der empfangenen Zeitsignale zu kodieren.

Die Zähleinheit kann als die Anzahl von Flanken des Bezugstakts die Anzahl von Flanken des Bezugstakts zwischen einem Änderungszeitpunkt des einen Zeitsignals, welches sich zuerst geändert hat, und Änderungszeitpunkten der anderen Zeitsignale zählen und die gezählte Anzahl von Flanken in dem Taktspeicher speichern.

Die Operationseinheit kann die in dem Spannungsspeicher gespeicherten digitalen Spannungswerte und die Anzahl der in dem Taktspeicher gespeicherten Flanken des Bezugstakts lesen, um das Zeitintervall zu berechnen.

Die Eingangssignal-Erfassungseinheit kann enthalten: ein erstes Schieberegister, das betätigt wird, um positive Erfassungssignale als die Erfassungssignale, welche sich auf der Grundlage von positiven Flanken in dem Eingangssignal ändern, auszugeben, wobei die positiven Flanken solche Flanken sind, bei denen sich das Eingangssignal von dem logischen L zu dem logischen H ändert; und ein zweites Schieberegister, welches betätigt wird, um das invertierte Eingangssignal aufzunehmen und negative Erfassungssignale als die Erfassungssignale, welche sich auf der Grundlage von negativen Flanken in dem Eingangssignal ändern, auszugeben, wobei die negativen Flanken solche Flanken sind, bei denen sich das invertierte Eingangssignal von dem logischen L zu dem logischen H ändert, und worin die drei oder mehr Erfassungssignale parallel ausgegeben werden. Sowohl das erste als auch das zweite Schieberegister können ein Schieberegister sein, welches mehrere Flip-Flops enthält, die miteinander verbunden sind, wobei jedes Flip-Flop einen Dateneingang und einen Trägereingang aufweist. Darüber hinaus kann jedes der Flip-Flops mit Ausnahme des letzten der Flip-Flops Daten, die an seinem Dateneingang eingegeben wurden, zu dem Dateneingang eines nächsten Flip-Flops liefern gemäß einer Flankenänderung in dem Eingangssignal oder invertierten Eingangssignal, das an seinem Trägereingang eingegeben wird, während das letzte Flip-Flop Daten, die durch Invertieren von an seinem Dateneingang eingegebenen Daten erhalten wurden, zu dem Dateneingang des ersten Flip-Flops gemäß der Flankenänderung liefert.

Die Umwandlungseinheit kann enthalten: eine erste Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit, welche betätigt wird, um die positiven Erfassungssignale zu empfangen, die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der positiven Erfassungssignale und den Flanken des Bezugstakts in positive analoge Spannungswerte umzuwandeln, und positive Zeitsignale als die Zeitsignale, welche sich entsprechend der Anzahl der gezählten Flanken des Bezugstakts und den positiven analogen Spannungswerten ändern, auszugeben; und eine zweite Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit, welche betätigt wird, um die negativen Erfassungssignale zu empfangen, die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der negativen Erfassungssignale und den Flanken des Bezugstakts in negative analoge Spannungswerte umzuwandeln und negative Zeitsignale als die Zeitsignale, welche sich entsprechend der Anzahl der gezählten Flanken des Bezugstakts und den negativen analogen Spannungswerten ändern, auszugeben.

Die digitale Umwandlungseinheit kann eine erste Digitalisierungseinheit und eine zweite Digitalisierungseinheit enthalten, wobei die erste Digitalisierungseinheit enthält: eine erste Auswahleinheit, welche betätigt wird, um die positiven analogen Spannungswerte und die positiven Zeitsignale zu empfangen und einen der positiven analogen Spannungswerte auszuwählen, der in einen der entsprechenden digitalen Spannungswerte umzuwandeln ist; einen ersten Analog/Digital-Wandler, der betätigt wird, um den ausgewählten positiven analogen Spannungswert in einen entsprechenden positiven digitalen Spannungswert umzuwandeln; und einen ersten Spannungsspeicher, der betätigt wird, um die positiven digitalen Spannungswerte zu speichern. Darüber hinaus kann die zweite Digitalisierungseinheit enthalten: eine zweite Auswahleinheit, welche betätigt wird, um die negativen analogen Spannungswerte und die negativen Zeitsignale zu empfangen und einen der negativen analogen Spannungswerte auszuwählen, der in einen der entsprechenden digitalen Spannungswerte umzuwandeln ist; einen zweiten Analog/Digital-Wandler, welcher betätigt wird, um den ausgewählten negativen analogen Spannungswert in einen entsprechenden negativen digitalen Spannungswert umzuwandeln; und einen zweiten Spannungsspeicher, welcher betätigt wird, um die negativen digitalen Spannungswerte zu speichern.

Die Zähleinheit kann enthalten: eine erste Taktzähleinheit mit einem ersten Zähler, der betätigt wird, um die positiven Zeitsignale zu empfangen und die Anzahl von Flanken des Bezugstakts zwischen Änderungszeitpunkten der positiven Zeitsignale zu zählen, und einem ersten Taktspeicher, der betätigt wird, um die Anzahl von von dem ersten Zähler gezählten Flanken des Bezugstakts zu speichern und die zweite Taktzähleinheit mit einem zweiten Zähler, der betätigt wird, um die Anzahl von Flanken des Bezugstakts zwischen Änderungszeitpunkten der negativen Zeitsignale zu zählen, und einem zweiten Taktspeicher, welcher betätigt wird, um die Anzahl von von dem zweiten Zähler gezählten Flanken des Bezugstakts zu speichern. Darüber hinaus kann die Änderung der empfangenen positiven Zeitsignale Adressen in den ersten Taktspeicher anzeigen, an denen die gezählte Anzahl von Flanken des Bezugstakts jeweils entsprechend den empfangenen positiven Zeitsignalen gespeichert sind, in Übereinstimmung mit einer Reihenfolge, in welcher die Änderungen der positiven Zeitsignale empfangen wurden, und die Änderung der empfangenen negativen Zeitsignale kann Adressen in dem zweiten Taktspeicher anzeigen, an denen die gezählte Anzahl von Flanken des Bezugstakts jeweils entsprechend den empfangenen negativen Zeitsignalen gespeichert ist, in Übereinstimmung mit einer Reihenfolge, in welcher die Änderungen der negativen Zeitsignale empfangen wurden.

Die Zeitmessvorrichtung kann weiterhin eine Flankendifferenz-Zähleinheit aufweisen, welche betätigt wird, um eine Anzahl von Flanken des Bezugstakts zwischen einem Änderungszeitpunkt von wenigstens einem der positiven Zeitsignale und einem Änderungszeitpunkt von wenigstens einem der negativen Zeitsignale zu zählen.

Die Flankendifferenz-Zähleinheit kann eine Anzahl von Flanken des Bezugstakts zwischen einem Änderungszeitpunkt von einem der positiven Zeitsignale, das sich zuerst geändert hat, nachdem das erste Schieberegister wieder gesetzt wurde, und einem Änderungszeitpunkt von einem der negativen Zeitsignale, das sich zuerst geändert hat, nachdem das zweite Schieberegister zurückgesetzt wurde, zählen.

Die erste Digitalisierungseinheit kann ein positives Endsignal ausgeben, welches sich ändert, nachdem alle positiven digitalen Werte, die in dem ersten Spannungsspeicher zu speichern sind, gespeichert wurden, während die zweite Digitalisierungseinheit ein negatives Endsignal ausgibt, nachdem alle in dem zweiten Spannungsspeicher zu speichernden negativen digitalen Werte gespeichert wurden. Darüber hinaus kann die Operationseinheit nach dem Empfang einer Änderung eines Endsignals auf der Grundlage des positiven Endsignals und des negativen Endsignals Daten aus dem ersten Spannungsspeicher, dem zweiten Spannungsspeicher, dem ersten Taktspeicher, dem zweiten Taktspeicher und der Flankendifferenz-Zähleinheit lesen, um das Zeitintervall zu berechnen.

Bei einer bevorzugten Verwendung der Zeitmessvorrichtung in einem Prüfgerät zum Prüfen einer elektronischen Vorrichtung weist dieses auf: einen Mustergenerator, welcher betätigt wird, um ein Eingangsmustersignal zu erzeugen, das in die elektronische Vorrichtung einzugeben ist; eine Signaleingabe/-ausgabe-Einheit, welche betätigt wird, um das Eingangsmustersignal zu der elektronischen Vorrichtung zu liefern, während sie in elektrischem Kontakt mit der elektronischen Vorrichtung ist, und ein Ausgangsmustersignal zu empfangen, das von der elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage des Eingangsmustersignals ausgegeben wird; und eine Erfassungseinheit, welche betätigt wird, um das von der elektronischen Vorrichtung ausgegebene Ausgangsmustersignal zu erfassen, worin die Erfassungseinheit enthält: eine Eingabesignal-Erfassungseinheit, welche betätigt wird, um drei oder mehr Flanken in dem Ausgangsmustersignal zu erfassen und entsprechende Erfassungssignale parallel auszugeben; eine Umwandlungseinheit, welche betätigt wird, um die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der Erfassungssignale und Flanken eines Bezugstakts in einem Bezugstakt mit einer vorbestimmten Operationsfrequenz jeweils in analoge Spannungswerte umzuwandeln; eine Zähleinheit, welche betätigt wird, um von Änderungszeitpunkten von wenigstens zwei der Erfassungssignale aus die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zwischen den Flanken des Bezugstakts, gegenüber denen die zumindest zwei Erfassungssignale jeweils um die Zeitdauer verzögert sind, zu zählen; und eine Operationseinheit, welche betätigt wird, um Zeitintervalle zwischen den drei oder mehr Flanken des Eingangssignals aus der Höhe der analogen Spannungswerte und der Anzahl der gezählten Flanken des Bezugstakts zu berechnen.

Das Prüfgerät kann weiterhin aufweisen: eine erste Übertragungsleitung, welche die Signaleingabe/-ausgabe-Einheit elektrisch mit der Umwandlungseinheit verbindet, und welche betätigt wird, um die drei oder mehr Erfassungssignale zu übertragen; und eine zweite Übertragungsleitung, welche die Signaleingabe/-ausgabe-Einheit mit der Eingangssignal-Erfassungseinheit elektrisch verbindet und welche betätigt wird, um das Ausgangsmustersignal zu übertragen, worin ein Übertragungsabstand des über die zweite Übertragungsleitung übertragenen Ausgangsmustersignals kürzer ist als ein Übertragungsabstand von einem der drei oder mehr über die erste Übertragungsleitung übertragenen Erfassungssignals. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die erste Übertragungsleitung ein Koaxialkabel ist.

Die Prüfvorrichtung kann weiterhin aufweisen: eine erste Übertragungsleitung, welche die Signaleingabe/-ausgabe-Einheit mit der Eingangssignal-Erfassungseinheit elektrisch verbindet und welche betätigt wird, um das Ausgangsmustersignal zu übertragen, worin eine Signalzeitverzögerung des Ausgangsmustersignals in der zweiten Übertragungsleitung kürzer ist als eine Signalzeitverzögerung von einem der drei oder mehr Erfassungssignale in der ersten Übertragungsleitung. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die erste Übertragungsleitung ein Koaxialkabel ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt ein Prüfgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

2 zeigt eine Zeitmessvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

3 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise der Zeitmessvorrichtung nach 2.

4 zeigt ein beispielhaftes Schieberegister, welches in einer Eingangssignal-Erfassungs einheit der Zeitmeßvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthalten ist.

5 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des ersten Schieberegisters nach 4.

6 zeigt einen beispielhaften Zeit/Spannung-Wandler.

7 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des des Zeit/Spannungs-Wandlers nach 6.

8 zeigt eine beispielhafte Spannungsdigitalisierungseinheit, die in einer Digitalumwandlungseinheit der Zeitmeßvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthalten ist.

9 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise der ersten Spannungsdigitalisierungseinheit nach 8.

10 zeigt eine beispielhafte Taktzähleinheit, die in einer Zähleinheit der Zeitmeßvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthalten ist.

Fign. 11A, 11B u. 11C zeigen eine Art der Kodierung des ersten Adressenkodierers und beispielhafte Daten, die in dem ersten Taktspeicher gespeichert sind.

12 zeigt eine beispielhafte Kantendifferenz-Erfassungseinheit der Zeitmeßvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

13 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise der Kantendifferenz-Erfassungseinheit.

14 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Zeitmeßvorrichtung 100, welche in dem Prüfgerät 300 enthalten ist.

15 zeigt ein Beispiel des ersten Schieberegisters 122.

16 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des ersten Schieberegisters 122 bei diesem Bei spiel.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nun auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben, welche nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränken, sondern die Erfindung veranschaulichen sollen. Alle Merkmale und Kombinationen hiervon, welche in dem Ausführungsbeispiel beschrieben werden, sind nicht notwendigerweise für die Erfindung wesentlich.
1 zeigt schematisch ein Prüfgerät 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Prüfgerät 300 enthält einen Mustergenerator 302, welcher ein Signal mit einem gewünschten Muster erzeugt; eine Wellenform-Formungseinheit 304, welche die Wellenform des Signals formt; eine Signaleingabe/ausgabe-Einheit 306, mit der eine zu prüfende Vorrichtung (DUT) 308 in elektrischen Kontakt gebracht ist und welche allgemein als ein Prüfkopf bezeichnet wird; und eine Erfassungseinheit 310 mit einer Zeitmeßvorrichtung 100 zum Messen eines Zeitintervalls der Signalwellenform. Die Zeitmeßvorrichtung 100 enthält eine Eingangssignal-Erfassungseinheit, eine Umwandlungseinheit, eine Zähleinheit und eine Operationseinheit.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise des Prüfgerätes 300 beschrieben. Zuerst erzeugt der Mustergenerator 302 ein in die DUT 308 einzugebendes Eingangssignalmuster entsprechend den Eingabecharakteristiken der DUT 308 und liefert das erzeugte Eingangsmustersignal zu der Wellenform-Formungseinheit 304. Die Wellenform-Formungseinheit 304 formt die Wellenform des Eingangsmustersignals und liefert das geformte Ein gangsmustersignal zu der Signaleingabe/ausgabe-Einheit 306.
Die DUT 308 empfängt das Eingangsmustersignal über die Signaleingabe/ausgabe-Einheit 306 und gibt dann ein Ausgangsmustersignal auf der Grundlage des empfangenen Eingabemustersignals aus. In einem Fall, in welchem die DUT 308 z.B. eine Speichervorrichtung ist, werden in der DUT 308 gespeicherte Daten auf der Grundlage des Eingangsmustersignals als das Ausgangsmustersignal ausgegeben. In einem anderen Fall, in welchem die DUT 308 eine Operationsvorrichtung ist, wird das Ergebnis der Operation, die auf der Grundlage des Eingangsmustersignals durchgeführt wird, als das Ausgangsmustersignal ausgegeben. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Ausdruck "elektronische Vorrichtung" in der vorliegenden Anmeldung ein Teil bedeutet, daß in einer vorbestimmten Weise in Übereinstimmung mit einem Strom oder einer Spannung arbeitet und beispielsweise eine Halbleitervorrichtung enthält, die aus aktiven Vorrichtungen wie einem IC (Integrierte Schaltung) oder LSI (Integrierte Großschaltung) gebildet ist. Darüber hinaus kann ein derartiges Teil auf einer Halbleiterscheibe vorgesehen sein. Weiterhin kann ein solches Teil Teile enthalten, welche in eine Einheit zusammengesetzt sind, um in einer einzelnen Packung untergebracht zu sein oder ein Teil wie eine Brettschaltung, bei welcher eine vorbestimmte Funktion erzielt wird, indem diese Teile auf einer gedruckten Schaltungsplatte montiert werden.
Die in der Erfassungseinheit 310 enthaltende Zeitmeßvorrichtung 100 empfängt das Ausgangssignalmuster als ein Eingangssignal. Die Eingangssignal-Erfassungseinheit der Zeitmeßvorrichtung 100 erfaßt Änderungen von drei oder mehr Kanten in dem Eingangssignal und gibt Erfassungssignale, welche sich auf der Grundlage der drei oder mehr Kanten ändern, parallel aus. Die Umwandlungseinheit der Zeitmeßvorrichtung 100 empfängt die so ausgegebenen Erfassungssignale und wandelt eine Phasendifferenz zwischen einem Änderungszeitpunkt jedes Erfassungssignals und einer Taktkante in einem Bezugstakt mit einer vorbestimmten Periode in einen analogen Spannungswert um. Die Zähleinheit zählt von den Änderungszeitpunkten von wenigstens zwei der drei oder mehr Erfassungssignale an die Anzahl von Taktkanten zwischen Taktkanten, von welchen zumindest zwei Erfassungssignale jeweils durch entsprechende Phasendifferenzen verzögert sind. Die Operationseinheit berechnet die Zeitintervalle zwischen zwei der drei oder mehr Kanten auf der Grundlage des analogen Spannungswertes und der Anzahl der so gezählten Taktkanten.
2 zeigt die Zeitmeßvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Zeitmeßvorrichtung 100 enthält einen Taktgenerator 108, welcher einen Bezugstakt mit einer vorbestimmten Periode erzeugen kann, eine Eingangssignal-Erfassungseinheit 120, welche die Änderungen drei oder mehr Kanten in dem Eingangssignal erfaßt und parallel drei oder mehr Erfassungssignale ausgibt, welche sich jeweils auf der Grundlage der erfaßten drei oder mehr Kanten ändern; eine Umwandlungseinheit 140 zum Umwandeln einer Phasendifferenz zwischen einem Zeitpunkt der Änderung jedes der Erfassungssignale und einer Taktkante in dem Bezugstakt in einen analogen Spannungswert; eine Zähleinheit 150 zum Zählen von den Änderungszeitpunkten von zumindest zwei der drei oder mehr Erfassungssignale an der Anzahl von Taktkanten zwischen den Taktkanten, von welchen zumindest Erfassungssignale jeweils durch entsprechende Phasendiffe renzen verzögert sind; und eine Steuereinheit 102 als die Operationseinheit zum Berechnen der Zeitintervalle zwischen den Kanten der erfaßten drei oder mehr Kanten auf der Grundlage des analogen Spannungswertes und der gezählten Anzahl von Taktkanten. Darüber hinaus enthält bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Zeitmeßvorrichtung 100 weiterhin eine digitale Umwandlungseinheit 160, welche den von der Umwandlungseinheit 140 ausgegebenen analogen Spannungswert in einen digitalen Wert umwandeln kann.
Die Eingangssignal-Erfassungseinheit 120 enthält ein erstes Schieberegister 122, welches n (n ist eine positive ganze Zahl) positive Erfassungssignale (PE1 bis PEn) ausgibt, die sich auf der Grundlage von positiven Kanten in dem Eingangssignals PS, bei welchen sich das Eingangssignal PS von dem logischen L zu dem logischen H ändert, ändern; und ein zweites Schieberegister 142, welches ein invertiertes Eingangssignal NS aufnimmt, das durch Invertieren des Eingangssignals PS erhalten wurde, und m (m ist eine positive ganze Zahl, wobei (m+n) ≥ 3)) negative Erfassungssignale (NE1 bis NEm) ausgibt, welche sich auf der Grundlage von negativen Kanten in den invertierten Eingangssignal NS, bei denen sich das invertierte Eingangssignal NS vom logischen L zum logischen H ändert, ändern.
Die Umwandlungseinheit 140 enthält eine erste Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 und eine zweite Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 144. Die erste Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 empfängt parallel die positiven Erfassungssignale (PE1 bis PEn), die von dem ersten Schieberegister 122 ausgegeben wurden; und wandelt dann die Phasendifferenz zwischen den Änderungszeitpunkten jedes der positiven Erfas sungssignalen (PE1 bis PEn) und der Taktkante in dem Bezugstakt 12 mit einer vorbestimmten Periode in den analogen Spannungswert um, wodurch die positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PVn) erhalten werden. Die erhaltenen positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PVn) und positiven Zeitsignale (PT1 bis PTn), welche sich jeweils auf der Grundlage der Taktkanten in dem Bezugstakt 12 ändern, werden parallel von der ersten Zeit/Spannungseinheit 124 ausgegeben. Die zweite Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 144 empfängt parallel die negativen Erfassungssignale (NE1 bis NEm), die von dem zweiten Schieberegister 142 ausgegeben wurden, und wandelt dann die Phasendifferenz zwischen den Änderungszeitpunkten jedes der negativen Erfassungssignale (NE1 bis NEm) und der Taktkante in dem Bezugstakt 12 in den analogen Spannungswert um, wodurch die negativen analogen Spannungswerte (NV1 bis NVm) erhalten werden. Die erhaltenen negativen analogen Spannungswerte (NV1 bis NVm) und negative Zeitsignale (NT1 bis NTm), welche sich jeweils auf der Grundlage der Taktkanten ändern, werden parallel von der zweiten Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 144 ausgegeben.
Die erste Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 hat n Zeit/Spannungs-Wandler (124-1 bis 124-n), welche jeweils die positiven Erfassungssignale (PE1 bis PEn) empfangen. Jeder der n Zeit/Spannungs-Wandler (124-1 bis 124-n) wandelt die Phasendifferenz entsprechend dem empfangenen positiven Erfassungssignal (PE1 bis PEn) in den positiven analogen Spannungswert (PV1 bis PVn) um und gibt das positive Zeitsignal (PT1 bis PTn) und den positiven analogen Wert (PV1 bis PVn), welcher dem empfangenen positiven Erfassungssignal entspricht, aus. Die zweite Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 144 hat m Zeit/Spannungs-Wandler (144-1 bis 144-m), welche jeweils die negativen Erfassungssignale (NE1 bis NEm) empfangen. Jeder der m Zeit/Spannungs-Wandler (144-1 bis 144-m) wandelt die Phasendifferenz entsprechend dem empfangenen negativen Erfassungssignal (NE1 bis NEm) in den negativen analogen Spannungswert (NV1 bis NVm) um und gibt das negative Zeitsignal (NT1 bis NTm) und den negativen analogen Wert (NV1 bis NVm) für das entsprechende negative Erfassungssignal (NE1 bis NEm) aus.
Die digitale Umwandlungseinheit 160 hat eine erste Spannungsdigitalisierungseinheit 126 und eine zweite Spannungsdigitalisierungseinheit 146. Die erste Spannungsdigitalisierungseinheit 126 enthält einen ersten Multiplexer als eine Auswahleinheit, welche die positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PVn) und die positiven Zeitsignale (PT1 bis PTn), welche von der ersten Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 ausgegeben wurden, empfängt und dann einen der positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PVn) auswählt, der in einen digitalen Spannungswert umzuwandeln ist; einen ersten Analog/Digital-Wandler, welcher den ausgewählten positiven analogen Spannungswert in einen positiven digitalen Spannungswert umwandelt; und einen ersten Spannungsspeicher zum Speichern des positiven digitalen Wertes. Die zweite Spannungsdigitalisierungseinheit 146 enthält einen zweiten Multiplexer als eine Auswahleinheit, welcher die negativen analogen Spannungswerte (NV1 bis NVm) und die negativen Zeitsignale (NT1 bis NTm), welche von der zweiten Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 144 ausgegeben wurden, empfängt und dann einen der negativen analogen Spannungswerte (NV1 bis NVm) auswählt, der in einen digitalen Spannungswert umzuwandeln ist; einen zweiten Analog/Digital-Wandler, der den ausgewählten negativen analogen Spannungswert in einen negativen di gitalen Spannungswert umwandelt; und einen zweiten Spannungsspeicher zum Speichern des negativen digitalen Wertes.
Die Zähleinheit 150 hat eine erste Taktzähleinheit 128 und eine zweite Taktzähleinheit 148. Die erste Taktzähleinheit 128 enthält einen ersten Zähler, welcher die positiven Zeitsignale (PT1 bis PTn), die von der ersten Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 ausgegeben wurden, empfängt und die Anzahl von Taktkanten zwischen den Änderungszeitpunkten der positiven Zeitsignale (PT1 bis PTn) zählt; und einen ersten Taktspeicher zum Speichern der gezählten Anzahl von Taktkanten. Die zweite Taktzähleinheit 148 enthält einen zweiten Zähler, welcher die negativen Zeitsignale (NT1 bis NTm), die von der zweiten Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 144 ausgegeben wurden, empfängt und die Anzahl von Taktkanten zwischen den Änderungszeitpunkten der negativen Zeitsignale (NT1 bis NTm) zählt; und einen zweiten Taktspeicher zum Speichern der gezählten Anzahl von Taktkanten.
Darüber hinaus enthält bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Zeitmeßvorrichtung 100 weiterhin eine Kantendifferenz-Zähleinheit 130 zum Zählen der Anzahl von Taktkanten zwischen dem Änderungszeitpunkt von wenigstens einem der positiven Zeitsignale ((PT1 bis PTn) und dem Änderungszeitpunkt von zumindest einem der negativen Zeitsignale (NT1 bis NTm).
3 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise der Zeitmeßvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf die 2 und 3 wird die Arbeitsweise der Zeitmeßvorrichtung 100 zum Messen der Zeitintervalle zwischen den Kanten, die in dem Eingangssignal PS enthalten sind, beschrieben. Als ein besonderes Beispiel wird eine Operation, bei welcher zwei positive Kanten und zwei negative Kanten, die sämtlich in dem Eingangssignal PS enthalten sind, erfaßt und die Zeitintervalle zwischen den so erfaßten vier Kanten gemessen werden, beschrieben.
Bei Empfang eines von einer Handhabungseinheit 106 eingegebenen Befehls ändert die Steuereinheit 102 ein Meßstartsignal 10, welches den Start der Messung anzeigt. Das Meßstartsignal 10 kann ein Impulssignal sein. In Abhängigkeit von der Änderung des Meßstartsignals 10 empfangen die erste und zweite Spannungsdigitalisierungseinheit 126 und 146, die Kantendifferenz-Zähleinheit 130, die erste und zweite Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 und 144 und ein Flip-Flop 210 den Start der Messung. Auch erzeugt der Taktgenerator 108 einen Takt mit einer vorbestimmten Periode T0 und liefert den erzeugten Takt zu der ersten und zweiten Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 und 144, der ersten und zweiten Taktzähleinheit 128 und 148 sowie der Kantendifferenz-Zähleinheit 130.
Nach Empfang der Änderung des Meßstartsignals 10 invertiert das Flip-Flop 210 seine Arbeitsweise in Abhängigkeit von einer Kantenänderung des invertierten Eingangssignals NS, das durch Invertieren in die Zeitmeßvorrichtung 100 eingegebenen Eingangssignals PS erhalten wurde, um ein zu dem ersten und dem zweiten Schieberegister 122 und 142 zu lieferndes Signal 188 zu ändern, wodurch das erste und das zweite Schieberegister 122 und 142 zurückgesetzt werden. Die Zeitmeßvorrichtung 100 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält ein Nicht-Glied 20, das ein in dieses eingegebenes Signal invertiert und das invertierte Signal ausgibt. Somit wird in der Zeitmeßvor richtung 100 das Eingangssignal PS zu dem ersten Schieberegister 122 geliefert, ohne invertiert zu werden, während es zu dem zweiten Schieberegister 124 geliefert wird, nachdem es durch das Nicht-Glied 20 in das invertierte Eingangssignal NS invertiert wurde. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Zeitmeßvorrichtung 100 das Eingangssignal PS und das invertierte Eingangssignal NS empfangen, so daß das Eingangssignal PS zu dem ersten Schieberegister 122 geliefert wird, während das invertierte Eingangssignal NS zu dem zweiten Schieberegister 142 geliefert wird.
Das erste Schieberegister 122 empfängt das Eingangssignal PS und erfaßt eine positive Kante, an welcher das Eingangssignal PS vom logischen L zum logischen H wechselt. In ähnlicher Weise empfängt das zweite Schieberegister 142 das invertierte Eingangssignal NS und erfaßt eine negative Kante, an welcher das Eingangssignal PS vom logischen H zum logischen L wechselt, auf der Grundlage einer Kantenänderung in dem invertierten Eingangssignal NS. Von der Beziehung der Kanten zum Invertieren des Flip-Flops 210 wird die positive Kante in dem Eingangssignal PS zu dem ersten Schieberegister 122 geliefert, nachdem das erste und das zweite Schieberegister 122 und 142 zurückgesetzt wurden.
Nach dem Zurücksetzen erfaßt das erste Schieberegister 122 die positiven Kanten des empfangenen Eingangssignals PS, um parallel n positive Erfassungssignale enthaltend das erste positive Erfassungssignal PE1, das sich auf der Grundlage der ersten erfaßten positiven Kante in dem Eingangssignal PS ändert, bis zum n-ten positiven Erfassungssignal PEn, das sich auf der Grundlage der n-ten erfaßten positi ven Kante des Eingangssignals PS ändert, auszugeben. In ähnlicher Weise erfaßt das zweite Schieberegister 142, nachdem es zurückgesetzt wurde, die positiven Kanten des invertierten Eingangssignals NS, welche den negativen Kanten des Eingangssignals entsprechen, um parallel m negative Erfassungssignale enthaltend das erste negative Erfassungssignal NE1, welches sich aufgrund der ersten erfaßten positiven Kante in dem invertierten Eingangssignal NS ändert, bis zum m-ten negativen Erfassungssignal NEm, das sich auf der Grundlage der m-ten erfaßten positiven Kante in dem invertierten Eingangssignal NS ändert, auszugeben. In 2 gibt das erste Schieberegister 122 das erste positive Erfassungssignal PE1, das sich auf der Grundlage der ersten erfaßten positiven Kante in dem Eingangssignal PS ändert, und das zweite positive Erfassungssignal PE2, das sich auf der Grundlage der zweiten erfaßten positiven Kante in dem Eingangssignal PS ändert, aus, nachdem es zurückgesetzt wurde. In ähnlicher Weise gibt das zweite Schieberegister 142 das erste negative Erfassungssignal NE1, das sich auf der Grundlage der ersten erfaßten positiven Kante in dem invertierten Eingangssignal NS (entsprechend der negativen Kante in dem Eingangssignal PS) ändert, und das zweite negative Erfassungssignal NE2, das sich auf der Grundlage der zweiten erfaßten positiven Kante in dem invertierten Eingangssignal NS ändert, aus, nachdem es zurückgesetzt wurde.
Die erste Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 empfängt die positiven Erfassungssignale (PE1 bis PEn) und wandelt dann für jedes der positiven Erfassungssignale (PE1 bis PEn) eine Bruchteilszeit um, welche die Phasendifferenz zwischen dem Änderungszeitpunkt des positiven Erfassungssignals und einer vorbestimmten Taktkante in dem Bezugstakt ist, in den analogen Spannungswert (PV1 bis PVn), welcher der Bruchteilszeit entspricht. Die erste Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 ändert dann die positiven Zeitsignale (PT1 bis PTn), welche die Zeitpunkte der Taktkanten entsprechend den jeweiligen positiven Erfassungssignalen (PE1 bis PEn) anzeigen, und gibt die positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PVn) aus. Genauer gesagt, es ist bevorzugt, daß die erste Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 n Zeit/Spannungs-Wandler (124-1 bis 124-n) in einer solchen Weise enthält, daß das k-te positive Erfassungssignal PEk (k ist eine ganze Zahl in dem Bereich von 1 ≤ k ≤ n), das von dem ersten Schieberegister 122 ausgegeben wurde, von dem k-ten Zeit/Spannungs-Wandler 124-k empfangen wird. Dann ändert der k-te Zeit/Spannungs-Wandler 124-k vorzugsweise das k-te positive Zeitsignal PTk und gibt den positiven analogen Spannungswert PVk aus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt der erste Zeit/Spannungs-Wandler 124-1 den positiven analogen Spannungswert PV1 entsprechend der Bruchteilszeit Ta₁ aus, welche die Phasendifferenz zwischen dem ersten positiven Erfassungssignal PE1 und der entsprechenden Taktkante ist, und er ändert auch das erste positive Zeitsignal, welches die Zeit der entsprechenden Taktkante anzeigt. In ähnlicher Weise gibt das zweite Zeit/Spannungs-Wandler 124-2 den positiven analogen Spannungswert PV2 entsprechend der Bruchteilszeit Ta₂ aus, welche die Phasendifferenz zwischen dem zweiten positiven Erfassungssignal PE2 und der Taktkante entsprechend dem zweiten positiven Erfassungssignal PE2 ist, und er ändert auch das zweite positive Zeitsignal, welches die Zeit der entsprechenden Taktkante anzeigt.
Die zweite Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 144 emp fängt die negativen Erfassungssignale (NE1 bis NEm) und wandelt dann für jedes der negativen Erfassungssignale (NE1 bis NEm) eine Bruchteilszeit, welches die Phasendifferenz zwischen dem Änderungszeitpunkt des negativen Erfassungssignals (NE1 bis NEm) und der Taktkante in dem Bezugstakt entsprechend der des negativen Erfassungssignals ist, in den negativen Spannungswert (NV1 bis NVm) um, welcher der Bruchteilszeit entspricht. Die zweite Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 144 ändert dann die negativen Zeitsignale (NT1 bis NTm), welche die Zeitpunkte der Taktkanten entsprechend den jeweiligen negativen Erfassungssignalen (NE1 bis NEm) anzeigen und gibt die negativen analogen Spannungswerte (NV1 bis NVm) aus. Genauer gesagt, es ist bevorzugt, daß die zweite Zeit-Spannungs-Umwandlungseinheit 144 m Zeit/Spannungs-Wandler (144-1 bis 144-m) in einer solchen Weise enthält, daß das h-te negative Erfassungssignal NEh (h ist eine ganze Zahl in dem Bereich von 1 ≤ h ≤ m), das von dem zweiten Schieberegister 142 ausgegeben wurde, von dem h-ten Zeit/Spannungs-Wandler 144-h empfangen wird. Dann ändert der h-te Zeit/Spannungs-Wandler 144 vorzugsweise das h-te negative Zeitsignal NTh und gibt den negativen analogen Spannungswert NVh aus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt der erste Zeit/Spannungs-Wandler 144-1 den negativen analogen Spannungswert NV1 entsprechend der Bruchteilszeit Tb₁ aus, welche die Phasendifferenz zwischen dem ersten negativen Erfassungssignal NE1 und der Taktkante entsprechend dem ersten negativen Erfassungssignal NE1 ist, und er ändert auch das erste negative Zeitsignal, welches den Zeitpunkt der entsprechenden Taktkante anzeigt. In ähnlicher Weise gibt der zweite Zeit-Spannungs-Wandler 144-2 den negativen analogen Spannungswert NV2 entsprechend der Bruchteilszeit Tb₂ aus, welche die Phasendifferenz zwischen dem zweiten negativen Erfassungssignal NE2 und der Taktkante entsprechend dem zweiten negativen Erfassungssignal NE2 ist, und er ändert auch das zweite negative Zeitsignal, welches den Zeitpunkt der entsprechenden Taktkante anzeigt.
Das von dem Zeit/Spannungs-Wandler erzeugte Zeitsignal wird in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Taktkante geändert, nachdem sich das entsprechende Erfassungssignal geändert hat, wodurch der analoge Spannungswert entsprechend der Bruchteilszeit erzeugt wird. Die vorbestimmte Taktkante kann die x-te Taktkante sein, welche nach den Änderungszeitpunkten der jeweiligen Erfassungssignale auftritt, wobei x eine positive ganze Zahl und in einer solchen Weise bestimmt ist, daß die Zahl x für jedes Erfassungssignal dieselbe ist wie solche für die anderen Erfassungssignale. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt, um den stabilen Betrieb der Zeit/Spannungs-Wandler sicherzustellen, jeder der Zeit/Spannungs-Wandler die Zeitsignale bei den zweiten Taktkanten, nachdem sich die entsprechenden Erfassungssignale geändert haben.
Die erste Taktzähleinheit 128 empfängt die positiven Zeitsignale (PT1 bis PTn) und zählt die Anzahl von Taktkanten zwischen den Änderungszeitpunkten der jeweiligen positiven Zeitsignale (PT1 bis PTn). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zählt die erste Taktzähleinheit 128 die Anzahl von Taktkanten α₁₂ zwischen dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Zeitsignals PT1 und dem Änderungszeitpunkt des zweiten positiven Zeitsignals PT2. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ändert sich das Zeitsignal in Übereinstimmung mit der Taktkante. Somit wird die Änderung des Zeitsignals gegenüber der Taktkante um ei ne kleine Zeitspanne verzögert. Demgemäß ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl von Taktkanten α₁₂ zwischen dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Zeitsignals PT1 und dem Änderungszeitpunkt des zweiten positiven Zeitsignals PT2 gleich 4, wie in 3 gezeigt ist.
Die zweite Taktzähleinheit 148 empfängt die negativen Zeitsignale (NT1 bis NTm) und zählt die Anzahl von Taktkanten zwischen den Zeitpunkten, an denen sich die negativen Zeitsignale (NT1 bis NTm) jeweils ändern. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zählt die zweite Taktzähleinheit 148 die Anzahl von Taktkanten β₁₂ zwischen dem Änderungszeitpunkt des ersten negativen Zeitsignals NT1 und dem Änderungszeitpunkt des zweiten negativen Zeitsignals NT2. Die Anzahl von Taktkanten β₁₂ beträgt 4, wie in 3 gezeigt ist.
Die erste Spannungsdigitalisierungseinheit 126 empfängt die positiven Zeitsignale (PT1 bis PTn) und die positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PVn). Der erste Multiplexer wählt den positiven analogen Wert aus, der von dem ersten Analog/Digital-Wandler umzuwandeln ist. Der erste Analog/Digital-Wandler wandelt den ausgewählten positiven analogen Spannungswert in einen positiven digitalen Spannungswert um und speichert den positiven digitalen Wert in dem ersten Spannungsspeicher. Darüber hinaus gibt die erste Spannungsdigitalisierungseinheit 126 ein positives Endsignal aus, welches sich ändert, nachdem alle zu speichernden positiven digitalen Spannungswerte in dem ersten Spannungsspeicher gespeichert wurden.
Die zweite Spannungsdigitalisierungseinheit 146 empfängt die negativen Zeitsignale (NT1 bis NTm) und die negativen analogen Spannungswerte (NV1 bis NVm). Der zweite Multiplexer wählt den negativen analogen Wert aus, welcher von dem zweiten Analog/Digital-Wandler umzuwandeln ist. Der zweite Analog/Digital-Wandler wandelt den ausgewählten negativen analogen Spannungswert in einen negativen digitalen Spannungswert um und speichert den negativen digitalen Wert in dem zweiten Spannungsspeicher. Darüber hinaus gibt die zweite Spannungsdigitalisierungseinheit 146 ein negatives Endsignal aus, welches sich ändert, nachdem alle zu speichernden negativen digitalen Spannungswerte in dem zweiten Spannungsspeicher gespeichert wurden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden das positive und negative Endsignal von der digitalen Umwandlungseinheit 160 ausgegeben. Durch ein Endsignal auf der Grundlage der Änderungen des positiven und negativen Endsignals wird der Steuereinheit 102 mitgeteilt, daß die Messung beendet wurde. Dieses Endsignal kann von einem der Blöcke ausgegeben werden, welche Daten verarbeiten, die von dem Eingangssignal PS erfaßt wurden und für eine Operation in der Steuereinheit 102 erforderlich sind, wobei der eine Block der letzte Block ist, welcher die erfaßten Daten verarbeitet. Die Steuereinheit 102 beginnt vorzugsweise die Operation auf der Grundlage der Änderung des von dem letzten Verarbeitungsblock ausgegebenen Endsignals.
Die Kantendifferenz-Zähleinheit 130 empfängt die positiven und negativen Zeitsignale und zählt die Anzahl von Taktkanten zwischen den Änderungszeitpunkten des positiven und des negativen Zeitsignals. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zählt die Kantendifferenz-Zähleinheit 130 die Anzahl der Taktkanten γ zwischen den Änderungszeitpunkten der Erfassungs signale PT1 und NT1. In 3 ist die Anzahl der Taktkanten γ gleich 2.
Die Steuereinheit 102 beginnt die Operation auf der Grundlage der Beendigung der Datenverarbeitung durch die digitale Umwandlungseinheit 160. Zuerst liest die Steuereinheit 102 in dem ersten und dem zweiten Spannungsspeicher, dem ersten und dem zweiten Taktspeicher und in der Kantendifferenz-Zähleinheit 130 gespeicherte Daten über einen Bus. Die Steuereinheit 102 berechnet dann die Zeitintervalle zwischen den in dem Eingangssignal PS enthaltenen Kanten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liest die Steuereinheit 102 die digitalen Spannungswerte jeweils entsprechend den Bruchteilszeiten Ta₁, Ta₂, Tb₁ und Tb₂, die Anzahl von Taktkanten α₁₂ und β₁₂ und die Anzahl von Taktkanten γ, um die Zeitintervalle zwischen den in den in dem Eingangssignal PS enthaltenen Kanten zu berechnen.
Als Nächstes werden ein Beispiel einer Schaltungsstruktur zum Durchführen der Operationen der jeweiligen in der Zeitmeßvorrichtung 100 enthaltenen Einheiten mit Bezug auf die 2 und 3 und die detaillierte Arbeitsweise der jeweiligen Einheiten beschrieben.
4 zeigt ein beispielhaftes Schieberegister, welches in der Eingangssignal-Erfassungseinheit 120 enthalten ist. In 4 werden die Struktur und die Arbeitsweise des Schieberegisters gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf das erste Schieberegister 122 als Beispiel beschrieben. Vorzugsweise hat das zweite Schieberegister 142 im wesentlichen dieselbe Struktur wie das erste Schieberegister 122.
Das erste Schieberegister 122 hat die Struktur, bei welcher mehrere Flip-Flops, von denen jedes einen Dateneingang D und einen Trägereingang T hat, in Reihe verbunden sind. Das Flip-Flop 200 liefert an seinem Dateneingang D eingegebene Daten zu dem Dateneingang D des nächsten Flip-Flops in Abhängigkeit von der Kantenänderung des Eingangssignals PS oder des invertierten Eingangssignals NS, welches an dem Trägereingang eingegeben wird. Das letzte Flip-Flop (200-(n/2)) der mehreren miteinander verbundenen Flip-Flops 200 liefert Daten, die durch Invertieren der an seinem Dateneingang D eingegebenen Daten erhalten wurden, zu dem Dateneingang D des ersten Flip-Flops (200-1) in Abhängigkeit von der Kantenänderung des Eingangssignals PS oder des invertierten Eingangssignals NS, das an seinem Trägereingang T eingegeben wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt das Flip-Flop 200, welches ein Flip-Flop vom D-Typ ist, den logischen Wert, welcher an den Eingangsanschluß D eingegeben wird, an den Ausgangsanschluß Q in Abhängigkeit von der steigenden Kante, die an dem Trägeranschluß T eingegeben wird, aus. Bei diesem Beispiel ist, während das Signal 18 den logischen Wert H einnimmt, das Flip-Flop 200 in dem Rücksetzzustand und gibt das logische L am Ausgangsanschluß Q aus.
5 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des ersten Schieberegisters 122. Zuerst werden die in dem ersten Schieberegister 122 enthaltenen Flip-Flops 200 als Antwort auf das logische H des Signals 18 zurückgesetzt. Die Flip-Flops 200 geben an ihren Ausgängen das logische L aus zu einer Zeit unmittelbar nachdem das Zurücksetzen freigegeben wurde, und sie geben auch das logische H an ihren invertierten Ausgängen aus.
Nachdem das erste Schieberegister 122 zurückgesetzt ist, wird das logische L an dem Dateneingang D des ersten Flip-Flops (200-1) eingegeben. Das erste Flip-Flop (200-1) ändert sein invertiertes Ausgangssignal, welches als das erste positive Erfassungssignal PE1 dient, von dem logischen H zu dem logischen L als Antwort auf die erste positive Kante des Eingangssignals PS. Gleichzeitig ändert das erste Flip-Flop (200-1) sein Ausgangssignal, welches das (n/2+1)-te positive Erfassungssignal PE(n/2+1) dient, von dem logischen L zu dem logischen H und liefert dieses Ausgangssignal zu dem Dateneingang D des nächsten Flip-Flops, d.h. des zweiten Flip-Flops (200-2). Das zweite Flip-Flop (200-2) ändert das zweite positive Erfassungssignal PE2 durch Ausgabe logischen L als sein invertiertes Ausgangssignal, das durch Invertieren des logischen H, das an seinem Dateneingang D eingegeben wurde, erhalten wurde, als Antwort auf die zweite positive Kante des an seinem Trägereingang T eingegebenen Eingangssignals PS.
Die verbleibenden Flip-Flops 200 arbeiten im wesentlichen in derselben Weise, so daß die Ausgangssignale der jeweiligen Flip-Flops sich in Abhängigkeit von den folgenden positiven Kanten des Eingangssignals PS ändern. Das letzte Flip-Flop (200-(n/2)) liefert sein invertiertes Ausgangssignal zu dem Dateneingang D des ersten Flip-Flops (200-1) in Abhängigkeit von der positiven Kante des Eingangssignals PS, welche die nächste Kante zu der Eingabe des logischen H an den Dateneingang D des letzten Flip-Flops (200-(n/2)) ist. Das erste Flip-Flop (200-1) ändert dann das (n/2+1)-te positive Erfassungssignal PE(n/2+1) von dem logischen H zu dem logischen L durch Ausgabe über seinen Ausgang das logische L, das an seinem Dateneingang D eingegeben wurde, in Abhängigkeit von der positiven Kante des nächsten Eingangssignals PS.
Das Schieberegister gemäß der vorliegenden Erfindung kann n Erfassungssignale mittels (n/2) Flip-Flops ausgeben durch Zurückführen des invertierten Ausgangssignals des letzten Flip-Flops (200-(n/2)) zu dem Dateneingang D des ersten Flip-Flops (200-1). Bei einem alternativen Beispiel z Erfassungssignale (z ist eine positive ganze Zahl) durch Verwendung von z Flip-Flops.
6 zeigt den Zeit/Spannungs-Wandler (124-1 bis 124-n, 144-1 bis 144-m). In 6 wird der Zeit/Spannungs-Wandler 124-1, der in der ersten Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 enthalten ist, als ein Beispiel beschrieben. Der Zeit/Spannungs-Wandler 124-1 enthält eine Zeiterzeugungsschaltung zum Erzeugen des ersten positiven Zeitsignals PT1 und eine Integrierschaltung zum Umwandeln der Bruchteilszeit zwischen den Änderungszeitpunkten des ersten positiven Erfassungssignals PE1 und des ersten positiven Zeitsignal PT1 in den positiven analogen Spannungswert PV1. Die Integrierschaltung hat einen Operationsverstärker 212, einen Kondensator 230 und einen Widerstand 220.
7 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des Zeit/Spannungs-Wandler 124-1. Bezugnehmend auf 6 und 7 wird die Arbeitsweise des Zeit/Spannungs-Wandlers 124-1 beschrieben. Zuerst werden Flip-Flops (202, 206 und 208) zurückgesetzt als Antwort auf die Änderung des Meßbeginnsignals 10, das von der Steuereinheit 102 (gezeigt in 2) ausgegeben wird. Dann ändert sich ein Ausgangssignal 60 einer Oder-Schaltung 232 in das logische L als Antwort auf die Änderung (negative Kante) des ersten positiven Erfas sungssignals PE1. Das Flip-Flop 202 invertiert sein Ausgangssignal in das invertierte Ausgangssignal 62 in Abhängigkeit von der negativen Kante des Ausgangssignals 60. Das invertierte Ausgangssignal 62 wird zu dem Trägereingang T des Flip-Flops 208 geliefert, In Abhängigkeit von der Änderung des invertierten Ausgangssignals 62 ändert sich ein Ausgangssignal 68 des Flip-Flops 208 vom logischen L zum logischen H. Dann wird als Antwort auf die Änderung des Ausgangssignals 68 ein Schalter 216 geöffnet, wodurch die Aufladung der Integrierschaltung beginnt. Zu dieser Zeit wird ein Schalter 218 kurzgeschlossen und eine Bezugsspannung E wird zu dem Register 220 geliefert. Die Bezugsspannung E kann ein negatives Potential sein. Ein Operationsverstärker 214 hat eine Funktion der Bereitstellung einer vorbestimmten Verstärkung und einer vorbestimmten Versetzung gegenüber einem Ausgangssignal 70 der Integrierschaltung.
Da die Änderung des invertierten Ausgangssignals 62 des Flip-Flops 202 vom logischen H zum logischen L die Zurücksetzung des Flip-Flops 204 freigibt, ändert sich ein Ausgangssignal 64 des Flip-Flops 204 ebenfalls vom logischen L zum logischen H auf der Grundlage der negativen Kante des Taktes 12. Dann ändert sich auf der Grundlage der nächsten negativen Kante des Taktes 12 ein Ausgangssignal 66 einer Und-Schaltung 234 vom logischen H zum logischen L. Diese negative Kante ist vorzugsweise eine Taktkante, für welche die Bruchteilszeit von dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Erfassungssignals PE1 bestimmt ist. Bei einem alternativen Beispiel kann diese positive Kante eine Taktkante sein, die gegenüber dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Erfassungssignals PE1 um eine vorbestimmte Phase verzögert ist. Dann erzeugt das Ausgangssignal 60 der Oder-Schaltung 232 eine negative Kante auf der Grundlage der Änderung des Ausgangssignals 66, so daß das Ausgangssignal des Flip-Flops 202 zu einem logischen L wird. Das Flip-Flop 206 ändert dann sein Ausgangssignal, welches das positive Zeitsignal PT1 ist, von dem logischen zu dem logischen H. Darüber hinaus bewirkt das Ausgangssignal des Flip-Flops 206, daß der Schalter 218 geöffnet wird. Somit wird die Spannung des Ausgangssignals 70 der Integrationsschaltung gehalten. Auch wird der erste positive analoge Spannungswert PV1, welcher ein Ausgangssignal des Operationsverstärkers 214 ist, auf einer vorbestimmten Spannung gehalten und von dem ersten Zeit/Spannungs-Wandler 124-1 ausgegeben.
8 zeigt die Spannungsdigitalisierungseinheit, die in der digitalen Umwandlungseinheit enthalten ist. In 8 ist die erste Spannungsdigitalisierungseinheit 126 mit n = 8 als Beispiel gezeigt. Die erste Spannungsdigitalisierungseinheit 126 enthält einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 236, welcher den positiven analogen Spannungswert (PV1 bis PVn) in den entsprechenden digitalen Spannungswert umwandelt; einen Spannungsspeicher 238 zum Speichern des durch die A/D-Umwandlung erhaltenen digitalen Spannungswertes und einen Multiplexer als eine Auswahleinheit, welche einen der empfangenen analogen Spannungswerte (PV1 bis PVn) auswählt, welcher der A/D-Umwandlung zu unterziehen ist.
Die von der ersten Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit 124 gelieferten positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PV8) werden jeweils über Schalter (254-1 bis 254-8) zu dem ersten A/D-Wandler 236 geleitet. Bei diesem Beispiel wird jeder der Schalter (254-1 bis 254-8) kurzgeschlossen, wenn diesem das logische H zugeführt wird, wodurch die entsprechenden positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PV8) zu dem ersten A/D-Wandler 236 geliefert werden.
Wenn eine positive Kante an einem Starteingang des ersten A/D-Wandlers 236 eingegeben wird, beginnt der erste A/D-Wandler 236 mit der A/D-Umwandlung des zugeführten positiven analogen Spannungswertes (PV1 bis PV8), in den entsprechenden digitalen Spannungswert. Wenn diese A/D-Umwandlung beendet ist, gibt der erste A/D-Wandler 236 einen positiven Impuls an einem Endausgang aus.
9 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise der ersten Spannungsdigitalisierungseinheit 126 nach 8. Bezugnehmend auf die 8 und 9 wird die Arbeitsweise der ersten Spannungsdigitalisierungseinheit 126 beschrieben. Zuerst werden als Antwort auf die Änderung des Meßstartsignals 10 ein binärer Zähler 242 und Flip-Flops (244 und 246) zurückgesetzt. Ein Ausgangssignal "0" eines Kodierers 240 ist das logische H, während Ausgangssignale "1" bis "7" das logische L sind. Zusätzlich sind die Schalter (254-2 bis 254-8) geöffnet, während der Schalter 254-1 kurzgeschlossen ist, so daß der erste positive analoge Spannungswert PV1 zu dem ersten A/D-Wandler 236 geliefert wird.
Wenn das zu einer Und-Schaltung 250-1 gelieferte erste positive Zeitsignal PT1 vom logischen L zum logischen H wechselt, gibt die Und-Schaltung 250-1 das logische H aus. Der erste A/D-Wandler 236 empfängt dann die positive Kante an seinem Starteingang über eine Oder-Schaltung 248-1, um die A/D-Umwandlung des zu ihm geführten ersten positiven analogen Spannungswertes PV1 zu beginnen. Wenn die A/D-Umwandlung been det ist, gibt der erste A/D-Wandler 236 den positiven Impuls über seinen Endausgang aus. Dieser Impuls wird zu einem Schreibsteuereingang WR des ersten Spannungsspeichers 238 geliefert, so daß der erste Spannungsspeicher 238 in einen Schreibzustand gebracht wird, in welchem eine Schreiboperation des ersten Spannungsspeichers 238 ermöglicht wird. Somit werden durch die A/D-Umwandlung erhaltene Daten an der Adresse "0" in den ersten Spannungsspeicher 238 geschrieben.
Der an dem Endausgang des ersten A/D-Wandlers 236 ausgegebene positive Impuls wird auch zu dem binären Zähler 242 und dem Flip-Flop 246 geliefert. Der binäre Zähler 242 erhöht seinen Zählwert von "0" auf "1" in Übereinstimmung mit der negativen Kante des positiven Impulses. Dann wird das Ausgangssignal "1" des Kodierers 240 das logische H und der Schalter 254-2 wird kurzgeschlossen, wodurch der zweite positive analoge Spannungswert PV2 zu dem ersten A/D-Wandler 236 geliefert wird.
Darüber hinaus liefert der Ausgang "1" des Kodierers 240 das logische H zu einer Und-Schaltung 250-2. Auch das Flip-Flop 246 gibt an seinem Ausgang 88 das logische H aus, welches zu der Und-Schaltung 250-2 zu liefern ist, gemäß der negativen Kante des positiven Impulses. Weiterhin hat sich der verbleibende Eingang der Und-Schaltung 250-2, d.h. das zweite positive Zeitsignal PT2, von dem logischen L zu dem logischen H geändert. Somit ändert die Und-Schaltung 250-2 ihr Ausgangssignal von dem logischen L zu dem logischen H. Die von der Und-Schaltung 250-2 ausgegebene positive Kante wird über eine Oder-Schaltung 248-8 zu einer Verzögerungsschaltung 252 geliefert und um eine vorbestimmte Zeit verzögert. Dann wird die verzögerte positive Kante über die Oder-Schaltung 248-1 zu dem ersten A/D-Wandler 236 geliefert. Der erste A/D-Wandler 236 beginnt dann mit der A/D-Umwandlung des zweiten positiven analogen Spannungswertes PV2. Darüber hinaus wird die verzögerte positive Kante über eine Oder-Schaltung 248-3 auch zu dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 246 geliefert, wodurch das Flip-Flop 246 zurückgesetzt wird.
Wenn die A/D-Umwandlung des zweiten positiven analogen Spannungswertes PV2 beendet ist, gibt der erste A/D-Wandler 236 den positiven Impuls an seinem Endausgang aus. Dieser positive Impuls wird zu dem Schreibsteuereingang WR des ersten Spannungsspeichers 238 geliefert, um den ersten Spannungsspeicher 238 in den Schreibzustand zu versetzen. Dann werden die durch die A/D-Umwandlung erhaltenen Daten an der Adresse "1" in den ersten Spannungsspeicher 238 geschrieben. Der an dem Endausgang des ersten A/D-Wandler 236 ausgegebene positive Impuls wird auch zu dem binären Zähler 242 und dem Flip-Flop 246 geliefert. Der binäre Zähler erhöht dann seinen Zählwert von "1" auf "2" als Antwort auf die negative Kante des positiven Impulses. Dann wird das Signal am Ausgang "2" des Kodierers 240 das logische H und der Schalter 254-3 wird kurzgeschlossen, wodurch der dritte positive analoge Spannungswert PV3 zu dem ersten A/D-Wandler 236 geliefert wird. Zusätzlich liefert der Ausgang "2" des Kodierers 240 das logische H zu einer Und-Schaltung 250-3. Weiterhin gibt das Flip-Flop 246 das logische H an seinem Ausgang 88 aus, welches zu der Und-Schaltung 250-3 zu liefern ist, als Antwort auf die negative Kante des positiven Impulses. Dann liefert die Und-Schaltung 250-3 eine positive Kante zu dem Starteingang des ersten A/D-Wandlers 236 in der selben Weise wie vorbeschrieben, als Antwort auf die Änderung des dritten positiven Zeitsignals PT3 in das logische H, so daß der erste A/D-Wandler 236 mit der A/D-Umwandlung des dritten positiven analogen Spannungswertes PV3 beginnt.
Der selbe Vorgang wird wiederholt, so daß der Multiplexer einen der positiven analogen Spannungswerte auswählt, welcher der A/D-Umwandlung zu unterziehen ist, der erste A/D-Wandler 236 die A/D-Umwandlung durchführt und der erste Spannungsspeicher 238 die durch die A/D-Umwandlung erhaltenen Daten speichert. Schließlich wird als Antwort auf die Änderung des achten positiven Zeitsignals PT8 von dem logischen L zu dem logischen H, was dem umzuwandelnden letzten positiven analogen Spannungswert entspricht, das logische H zu dem Dateneingang D des Flip-Flops 244 geliefert. Das Flip-Flop 244 ändert dann das positive Endsignal, welches anzeigt, daß der erste A/D-Wandler 236 die A/D-Umwandlung aller positiven analogen Spannungswerte (PV1 bis PV8), die in die digitalen Spannungswerte umzuwandeln sind, beendet hat, von dem logischen L zu dem logischen H in Übereinstimmung mit der negativen Kante des positiven Impulses, welchen der erste A/D-Wandler ausgibt, wenn die A/D-Umwandlung des achten positiven analogen Spannungswertes PV8 beendet ist.
10 zeigt die Taktzähleinheit, welche in der Zähleinheit enthalten ist. In 10 ist die erste Taktzähleinheit 128 mit n = 8 als Beispiel gezeigt. Die erste Taktzähleinheit 128 enthält einen ersten Zähler 262, welcher die Anzahl von Taktkanten zwischen den Änderungszeitpunkten der empfangenen positiven Zeitsignale (PT1 bis PT8) zählt; einen ersten Taktspeicher 260, welcher die gezählte Anzahl von Taktkanten speichert; und einen ersten Adressenkodie rer 264, welche eine Adresse in dem ersten Taktspeicher 260 kodiert, an welcher die gezählte Anzahl von Taktkanten zu speichern ist, basierend auf den Änderungen der empfangenen Zeitsignale (PT1 bis PT8). Der erste Adressenkodierer 264 enthält exklusiv Oder-Schaltungen (270-1 bis 270-4) und Oder-Schaltungen (272-1 und 272.2). Es ist bevorzugt, daß der erste Zähler 262 ein P-Bit Binärsynchronzähler in einem Fall ist, in welchem eine Zählkapazität gleich P ist. Die Zählkapazität P (Bits) eines Zählers auf δ-Basis ist die kleinste Zahl, welche der folgenden Beziehung genügt, in welcher die Periode des Bezugstaktes gleich λ (Sekunden) ist, die Anzahl der gelieferten positiven Zeitsignale gleich k ist, und die Meßzeitperiode ξ (Sekunden) ist. δP > (ξ/λ) × κ
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Zählkapazität P 30 Bits, wenn die Periode des Bezugstakts gleich 8 ns und die Meßzeitperiode gleich 1 Sekunde sind. Durch Verwendung des Binärsynchronzählers kann die Geschwindigkeit, mit der die Schreiboperation für den ersten Taktspeicher 260 durchgeführt wird, erhöht werden. Bei einem alternativen Beispiel kann der erste Zähler 262 ein Zähler sein, welcher nicht vom Synchronisierungstyp ist. Darüber hinaus kann die Basiszahl des ersten Zählers 262 eine andere Zahl als 2 sein.
Die 11A, 11B und 11C zeigen ein Beispiel für die Kodierart des ersten Adressenkodierers 264 und beispielhafte Daten, die in dem ersten Taktspeicher 260 gespeichert sind. 11A zeigt die Kodierart des ersten Adressenkodierers 264. In der in 11A gezeigten linken Tabelle zeigt "0" an, daß jedes der positiven Zeitsignale (PT1 bis PT8) das logische L ist, während "1" das logische H anzeigt. Die positiven Zeitsignale (PT1 bis PT8) ändern sich vom logischen L zum logischen H in der Reihenfolge von PT1 bis PT8, wie in 11A gezeigt ist. Somit kann jedes der positiven Zeitsignale (PT1 bis PT8) acht Zustände haben. Die rechte Tabelle in 11A zeigt kodierte Zustände der acht Zustände. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der erste Adressenkodierer 264 eine Funktion der Kodierung der in der linken Hälfte von 11A gezeigten Wahrheitstabelle in die rechten Tabelle.
Die 11B und 11C zeigen die beispielhaften Daten, die in dem ersten Taktspeicher 260 gespeichert sind. Es ist bevorzugt, daß der erste Taktspeicher 260 eine Datenbreite hat, die um 1 Bit größer als die Zählkapazität ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der erste Taktspeicher 260 Bereiche (D₀ bis D_P-1) zum Speichern der gezählten Anzahl von Taktkanten, und Bereiche D_P, von denen jeder anzeigt, ob der Schreibvorgang an einer entsprechenden Adresse durchgeführt ist oder nicht. Es ist bevorzugt, daß "1" in die Bereiche D_P vor dem Beginn der Messung geschrieben wird. Während der Messung wird "0" in den Bereich D_P entsprechend der Adresse, an welcher der Schreibvorgang durchgeführt wurde, geschrieben, während "1" in dem Bereich D_P entsprechend der Adresse, an welcher kein Schreibvorgang durchgeführt wurde, beibehalten wird.
11B zeigt einen Zustand, in welchem die jeweilige Anzahl der Taktkanten an allen Adressen von Nr. 0 bis Nr. 7 geschrieben wurde. In den Bereichen (D₀ bis D_P-1) ist die jeweilige Anzahl der Taktkanten geschrieben. In allen Bereichen D_P ist "0" geschrieben, welches anzeigt, daß der Schreibvorgang durchgeführt wurde. 11C zeigt einen anderen Zustand, in welchem der Schreibvorgang an den Adressen Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 4 bis Nr. 6 nicht durchgeführt wurde. In diesem Fall kann die Anzahl von Taktkanten an jeder der Adressen, an welchen der Schreibvorgang nicht durchgeführt wurde, betrachtet werden als gleich der Anzahl von Taktkanten, die unmittelbar über einer der Adressen gespeichert sind, die jeweils den Bereichen D_P entsprechen, in welchen "0" geschrieben ist. Zum Beispiel ist in 11C die Anzahl der Taktkanten zwischen dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Zeitsignals PT1 und dem Änderungszeitpunkt des sechsten positiven Zeitsignals PT6 die selbe wie die Anzahl von Taktkanten zwischen den Änderungszeitpunkten des ersten und des vierten positiven Zeitsignals und PT1 und PT4. Da der erste Taktspeicher 260 nach der vorliegenden Erfindung die Bereiche D_P hat, ist es, wie vorbeschrieben ist, möglich, die Zeitintervalle selbst dann zu messen, wenn die zu messenden Zeitintervalle kürzer als die Periode des Taktes sind.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der ersten Taktzähleinheit 128 beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zählt die erste Taktzähleinheit 128 die Anzahl von Taktkanten zwischen dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Zeitsignals PT1, welches das erste Zeitsignal ist, das die erste Taktzähleinheit 128 empfangen hat, und dem anderen positiven Zeitsignal (PT2 bis PT8), welches nicht das erste positive Zeitsignal PT1 ist, und speichert die gezählte Anzahl in dem ersten Taktspeicher 260.
Zuerst werden der erste Zähler 262 und Flip-Flop 266 zurückgesetzt als Antwort auf die Änderung des Meßstartsignals 10. Dann liefert, nachdem das erste po sitive Zeitsignal PT1 vom logischen L zum logischen H gewechselt hat, eine Und-Schaltung 268 das logische H zu dem ersten Zähler 262 und einem Schreibsteuereingang WR des ersten Taktspeichers 260 gemäß der positiven Kante des Taktes. Der erste Zähler 262 zählt dann die Anzahl von negativen Kanten des Taktes, welche der Anzahl von Taktkanten entspricht, und speichert die gezählte Anzahl in den ersten Taktspeicher 260. Es ist bevorzugt, daß die Anzahl von Taktkanten in dem ersten Taktspeicher 260 als Antwort auf das logische H des Taktes gespeichert wird. Es ist auch bevorzugt, daß der erste Zähler 262 die Anzahl von Taktkanten als Antwort auf die negativen Kanten des Taktes zählt. Die Änderung des positiven Erfassungssignals (PT1 bis PT8) zeigt die Adresse in dem ersten Taktspeicher 260 an. Wenn z.B. das zweite positive Zeitsignal PT2 vom logischen L zum logischen H wechselt, wird angezeigt, daß A0, A1 und A2 gleich "1", "0" und "0" als die Adresse in dem ersten Taktspeicher 260 sind. An dieser Adresse wird die Anzahl von Taktkanten zwischen dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Zeitsignals PT1 und dem Änderungszeitpunkt des zweiten positiven Zeitsignals PT2 geschrieben (s. 11A). In gleicher Weise wird die Adresse, an der die Anzahl von Taktkanten zwischen den Änderungszeitpunkten des ersten positiven Zeitsignals PT1 und des anderen positiven Zeitsignals (PT2 bis PT8) zu speichern ist, als Antwort auf die Änderung des anderen positiven Zeitsignals (PT2 bis PT8), das nicht das erste positive Zeitsignal PT1 ist, angezeigt, so daß die entsprechende Anzahl von Taktkanten an dieser Adresse gespeichert wird. Es ist bevorzugt, daß der gezählte Wert als die Anzahl von Taktkanten gespeichert wird, bevor der Zähler seinen Zählwert als Antwort auf die negative Kante des Taktes erhöht. Darüber hinaus wird, wenn das achte positive Zeitsignal PT8 vom logischen L zum logische H wechselt, das Signal am invertierten Ausgang des Flip-Flops 266 durch die negative Kante des Ausgangssignals der Und-Schaltung 268 invertiert, so daß das logische L zu der Und-Schaltung 268 geliefert wird. Somit gibt die Und-Schaltung 268 das logische L aus und danach zählt der erste Zähler 262 die Taktkante nicht.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, da die Taktzähleinheit den Adressenkodierer und den Taktspeicher hat, der erforderliche Zähler gleich 1. Somit ist der Schaltungswirkungsgrad ausgezeichnet. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Taktzähleinheit die Anzahl von Taktkanten messen, indem sie getrennte Zähler hat, die jeweils für die Zeitsignale vorgesehen sind, für welche die Messung durchzuführen ist.
12 zeigt die Kantendifferenz-Zähleinheit 130. Die Kantendifferenz-Zähleinheit 130 hat eine Nicht-Schaltung 284, eine Und-Schaltung 282 und einen Zähler 280. Der Zähler 280 ist vorzugsweise ein binärer Zähler mit einer vorbestimmten Zählkapazität R. Die Kantendifferenz-Zähleinheit 130 zählt die Anzahl von Taktkanten zwischen dem Änderungszeitpunkt des positiven Zeitsignals (PT1 bis PTn) und dem Änderungszeitpunkt des negativen Zeitsignals (NT1 bis NTm). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zählt die Kantendifferenz-Zähleinheit 130 die Anzahl von Taktkanten, die in einer Periode von dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Zeitsignals PT1, welches das erste der positiven Zeitsignale ist, welche sich geändert haben, nachdem das erste Schieberegister 122 zurückgesetzt wurde, bis zu dem Änderungszeitpunkt des ersten negativen Zeitsignals NT1, welches das erste der negativen Zeitsignale ist, welche sich geän dert haben, nachdem das zweite Schieberegister 142 zurückgesetzt wurde.
13 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise der Kantendifferenz-Zähleinheit 130. Bezugnehmend auf die 12 und 13 wird die Arbeitsweise der Kantendifferenz-Zähleinheit 130 beschrieben. Zuerst wird der Zähler 280 durch die Änderung des Meßstartsignals 10 zurückgesetzt.
Das erste negative Zeitsignal NT1 wird zu der Und-Schaltung 282 geliefert, nachdem es durch die Nicht-Schaltung 284 invertiert wurde. Dann gibt, nachdem das erste positive Zeitsignal PT1 vom logischen L zum logischen H gewechselt hat, die Und-Schaltung 282 positive Kanten als ihr Ausgangssignal 98 in Übereinstimmung mit Taktkanten aus. Der Zähler 280 zählt die Anzahl dieser Taktkanten in Übereinstimmung mit den positiven Kanten des Ausgangssignals 98, welche diese Taktkanten anzeigen. Dann liefert in Übereinstimmung mit dem Änderungszeitpunkt des ersten negativen Zeitsignals NT1 vom logischen L zum logischen H die Nicht-Schaltung 284 das logische L zu der Und-Schaltung 282. Der Zähler 280 hält dann den gezählten Wert, der durch Zählen der Anzahl von Taktkanten zwischen dem Änderungszeitpunkt des positiven Zeitsignals PT1 und dem Änderungszeitpunkt des negativen Zeitsignals NT1 erhalten wurde.
Zurückgehend zu 2 empfängt auf der Grundlage des Endsignals, welches die Beendigung der Verarbeitung in dem letzten der Blöcke, welche die für die Operation in der Steuereinheit 102 erforderlichen Daten verarbeiten, die aus dem Eingangssignal PS erfaßt wurden, die Steuereinheit 102 bevorzugt die verarbeiteten Daten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt die erste Spannungsdigitalisierungseinheit 126 das positive Endsignal 92 aus, während die zweite Spannungsdigitalisierungseinheit 148 das negative Endsignal 94 ausgibt. Dann liefert eine Und-Schaltung 40 das Endsignal, das als ein logisches Produkt des positiven und des negativen Endsignals 92 und 94 erhalten ist, zu der Steuereinheit 102. Die Steuereinheit 102 liest die in den Spannungsspeichern gespeicherten digitalen Spannungswerte, die Anzahl der in den Taktspeichern gespeicherten Taktkanten und den von dem Zähler der Kantendifferenz-Zähleinheit 130 gehaltenen Zählwert über den Bus. Die Steuereinheit 102 berechnet dann die Bruchteilszeiten aus den digitalen Spannungswerte und berechnet dann die Zeitintervalle der Kanten in dem Eingangssignal PS auf der Grundlage der Bruchteilszeiten, der Anzahl von Taktkanten und des Zählwertes.
Die Zeitmeßvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erfaßt die Kanten des Eingangssignals PS aufeinanderfolgend und erfaßt zuerst eine positive Kante. Wenn die Bruchteilszeit entsprechend dem k-ten positiven Erfassungssignal PEk gleich Ta_k ist, die Bruchteilszeit entsprechend des h-ten negativen Erfassungssignal NEh gleich Tb_h ist, die Anzahl von Taktkanten zwischen den Änderungszeitpunkten des k-ten positiven Zeitsignals PTk und des k'-ten positiven Zeitsignals PTk' (k < k' ≤ n) gleich α_kk' ist, die Anzahl von Taktkanten zwischen dem Änderungszeitpunkt des h-ten negativen Zeitsignals NTh und dem Änderungszeitpunkt des h-ten negativen Zeitsignals NTh' (h < h' ≤ m) gleich β_hh' ist und die Anzahl von Taktkanten zwischen dem Änderungszeitpunkt des ersten positiven Zeitsignals PT1 und dem Änderungszeitpunkt des ersten negativen Zeitsignals NT1 gleich γ ist, werden somit eine positive Periode kk', welche ein Zeitintervall zwischen der k-ten und k'-ten positiven Kante in dem Eingangssignal PS, eine negative Periode hh', welche ein Zeitintervall zwischen der h-ten und der h'-ten negativen Kante in dem Eingangssignal PS ist, eine positive Impulsbreite k, welche ein Zeitintervall zwischen der k-ten positiven Kante und der k-ten negativen Kante ist, und eine negative Impulsbreite h, welche ein Zeitintervall zwischen der h-ten negativen Kante und der (h+1)-ten positiven Kante ist, wie folgt dargestellt: Positive Periode kk' = αkk' × T0 + Tak – Tak' Negative Periode hh' = βhh' × T0 + Tbh – Tah' Positive Impulsbreite l = γ × To + Ta1 – Tb1 Negative Impulsbreite h = (positive Periode h) – (positive Impulsbreite h)
Die Anzeigeeinheit 104 zeigt dann die Zeitintervalle zwischen den Kanten des Eingangssignals PS auf der Grundlage des Ergebnisses der Operation in der Steuereinheit 102 an.
Die Zeitmeßvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kanten in dem Eingangssignal PS empfangen und die Kanten erfassen, um die erfaßten Kanten parallel auszugeben. Somit ist es möglich, die Zeiten der Kanten aufeinanderfolgend zu erfassen, selbst wenn die Zeitintervalle zwischen den Kanten extrem kurz sind. Darüber hinaus kann die Zeitmeßvor richtung 100 die für die Messung der Zeitintervalle zwischen den Kanten erforderlichen Parameter erhalten, indem das Eingangssig-nal PS nur einmal empfangen wird. Mit anderen Worten, eine Betriebsartauswahl, welche einen aus einem Betrieb zum Erfassen der positiven Kante und einem anderen Betrieb zum Erfassen der negativen Kante auswählt, eine andere Betriebsartauswahl, welche einen aus einem Betrieb zu messende Periode und einem Betrieb zum Messen der Impulsbreite auswählt, und dergleichen sind nicht erforderlich. Somit kann die Operation von der Kantenerfassung zu der Berechnung der Zeitintervalle sehr leicht durchgeführt werden. Demgemäß ist es möglich, die Zeitintervalle zwischen den Kanten in dem Eingangssignal PS aufeinanderfolgend und leicht mit hoher Genauigkeit zu messen.
14 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der in dem Prüfgerät 300 enthaltenen Zeitmeßvorrichtung 100. Die Zeitmeßvorrichtung 100 bei diesem Beispiel weist weiterhin eine erste Übertragungsleitung auf, welche die Eingangssignal-Erfassungseinheit 120 mit der Umwandlungseinheit 140 elektrisch verbindet und das Erfassungssignal überträgt. Die erste Übertragungsleitung kann ein Kabel sein. Bei diesem Beispiel enthält die erste Übertragungsleitung ein erste Coaxialkabelgruppe (400-1 bis 400-n) und eine zweite Coaxialkabelgruppe (410-1 bis 410-m). Ein erstes Coaxialkabel 400-a der ersten Coaxialkabelgruppe überträgt ein a-tes positives Erfassungssignal PEa (1 ≤ a ≤ n). Das zweite Coaxialkabel 400-b der zweiten Coaxialkabelgruppe überträgt ein b-tes negatives Erfassungssignal NEb (1 ≤ b ≤ m). Auch weist das Prüfgerät 300 bei diesem Beispiel weiterhin eine zweite Übertragungsleitung auf, welche die Signaleingabe/ausgabeeinheit 306 mit der Eingangssignal-Erfassungseinheit 120 elektrisch verbindet und das Ausgangsmustersignal von der DUT 308 überträgt. Es ist bevorzugt, daß der Übertragungsabstand des über die zweite Übertragungsleitung übertragenen Ausgangsmustersignals kürzer als der Übertragungsabstand von einem der Erfassungssignale (PE1 bis PEn, NE1 bis NEn) ist, die über das entsprechende Coaxialkabel (400-1 bis 400-n; 400-1 bis 400-m) übertragen werden. Alternativ kann die Signalverzögerungszeit des Ausgangssignals in der zweiten Übertragungsleitung kürzer als die Signalverzögerungszeit von einem der Erfassungssignale (PE1 bis PEn, NE1 bis NEn) in dem entsprechenden Coaxialkabel (400-1 bis 400-n, 400-1 bis 400-m) sein. Bei diesem Beispiel ist die zweite Übertragungsleitung eine auf ein Substrat gedruckte Leitung.
Bei diesem Beispiel enthält der Prüfkopf die Signaleingabe/ausgabeeinheit 306 und die Eingangssignal-Erfassungseinheit 120. Bei diesem Beispiel enthält der Hauptkörper des Halbleitervorrichtungs-Prüfgerätes die Umwandlungseinheit 140, die Zähleinheit 150, die Steuereinheit 102 und die Digitalumwandlungseinheit 160.
15 zeigt ein Beispiel des ersten Schieberegisters 122. Das erste Schieberegister 122 enthält die Eingangs-Erfassungseinheit 120. Es ist bevorzugt, daß das zweite Schieberegister 142 dieselbe Struktur wie das erste Schieberegister 122 hat.
Bei diesem Beispiel enthält das erste Schieberegister 122 eine Anzahl n von Flip-Flops (200-1 bis 200-n), die in Reihe miteinander verbunden sind. Bei diesem Beispiel ist es bevorzugt, daß das Flip-Flop 200 ein D-Flip-Flop ist mit einem Dateneingangsanschluß D, einem Trägereinschluß T, der das Signal 18 empfängt, einem Ausgangsanschluß Q und einem inversen Ausgangsanschluß.
Bei diesem Beispiel gibt das Flip-Flop der k-ten Stufe (1 ≤ k ≤ n) das k-te positive Erfassungssignal PEk an dem inversen Ausgangsanschluß aus. Bei diesem Beispiel empfängt der Dateneingangsanschluß D des Flip-Flops der k-ten Stufe das von dem Flip-Flop der (k-1)-ten Stufe ausgegebene Ausgangssignal. Der Dateneingangsanschluß D des Flip-Flops der ersten Stufe empfängt das logische H. Bei diesem Beispiel gibt das Flip-Flop 200 als ein D-Flip-Flop den logischen Wert, welcher am Dateneingangsanschluß D empfangen wird, an dem Ausgangsanschluß Q aus als Antwort auf die ansteigende Kante des an dem Trägereingangsanschluß T empfangenen Signals. Bei diesem Beispiel ist das Flip-Flop 200 im zurückgesetztem Zustand, während das Signal 18 das logische H zeigt, und es gibt das logische L am Ausgangsanschluß Q aus.
16 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des ersten Schieberegisters 122 bei diesem Beispiel. Zuerst wird das in dem ersten Schieberegister 122 enthaltene Flip-Flop 200 zurückgesetzt als Antwort auf das logische H des Signals 18. Das Flip-Flop 200 gibt das logische L am Ausgangsanschluß Q und das logische H am inversen Ausgangsanschluß aus, nachdem der Rücksetzzustand freigegeben ist.
Bei diesem Beispiel empfängt der Dateneingangsanschluß D des Flip-Flops der ersten Stufe das logische H. Hierdurch ändert das Flip-Flop der ersten Stufe (200-1) das inverse Ausgangssignal als das erste Erfassungssignal PE1 vom logischen H zum logischen L als Antwort auf die erste ansteigende Kante des Eingangssignals PS. Zur selben Zeit ändert das Flip-Flop der ersten Stufe (200-1) das Ausgangssignal vom logischen L zum logischen H und liefert dieses Ausgangssignal zum Dateneingangsanschluß des Flip-Flops der zweiten Stufe (200-2). Bei diesem Beispiel ändert das Flip-Flop der zweiten Stufe (200-2) das inverse Ausgangssignal, welches das zweite positive Erfassungssignal PE2 ist, vom logischen H zum logischen L als Antwort auf die zweite ansteigende Kante des am Trägereingangsanschluß T eingegebenen Eingangssignals PS. Zur selben Zeit ändert das Flip-Flop der zweiten Stufe (200-2) das Ausgangssignal vom logischen L zum logischen H und liefert dieses Ausgangssignal zum Flip-Flop der dritten Stufe, welches das Flip-Flop der nächsten Stufe ist.
Bei diesem Beispiel ändert das Flip-Flop der k-ten Stufe (200-k) das inverse Ausgangssignal, welches das k-te positive Erfassungssignal PEk ist, vom logischen H zum logischen L. Zur selben Zeit ändert das Flip-Flop der k-ten Stufe (200-k) das Ausgangssignal vom logischen L zum logischen H als Antwort auf die k-te ansteigende Kante des Eingangssignals Ps, das am Trägereingangsanschluß T eingegeben wird.
Wie vorbeschrieben ist, ändert bei diesem Beispiel das erste Schieberegister 122 das k-te positive Erfassungssignal PE(k) vom logischen H zum logischen L als Antwort auf die k-te ansteigende Kante des Eingangssignals PS.
Bei diesem Beispiel übertragen die Coaxialkabelgruppen (400-1 bis 400-n, 400-1 bis 400-m) die Erfassungssignale (PE1 bis PEn, NE1 bis NEm), welche jeweils nur eine ansteigende Kante haben. Daher kann die Zeitmeßvorrichtung 100 die Zeitintervalle mit hoher Genauigkeit messen, selbst in dem Fall, daß bei der Signalübertragung durch die Coaxialkabel (400-1 bis 400-n, 410-1 bis 410-m) die Rundheit der ansteigenden Kante gegenüber der Rundheit der abfallende Kante unterschiedlich ist.
Demgemäß kann das Prüfgerät 300 bei diesem Beispiel ein Signal über eine lange Distanz übertragen mit Coaxialkabel, die den Prüfkopf und den Hauptkörper des Prüfgerätes verbinden, selbst in dem Fall, daß das Ausgangsmustersignal, welches das Eingangssignal PS der Zeitmeßvorrichtung 100 ist, den logischen Wert in kurzen Perioden ändert und nicht für eine Übertragung über lange Distanzen geeignet ist.
Die Coaxialkabelgruppen (400-1 bis 400-n, 410-1 bis 410-m) können Coaxialkabel enthalten, die nur in einer unteren Frequenzbandbreite als der Frequenz des Ausgangsmustersignals verwendet werden können. Es ist bevorzugt, daß die Coaxialkabelgruppen (400-1 bis 400-n, 410-1 bis 410-m) Coaxialkabel enthalten, welche in einer Frequenzbandbreite um 100 MHz herum verwendbar sind.
Die Eingangssignal-Erfassungseinheit 120 kann das Schieberegister 122 des in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels enthalten. Es ist bevorzugt, daß das zweite Schieberegister 142 dieselben Merkmale wie das erste Schieberegister 122 enthält. In diesem Fall kann die Anzahl der in der Eingangssignal-Erfassungseinheit 120 enthaltenen Flip-Flops auf die Hälfte der Anzahl der Flip-Flops, die in der Eingangssignal-Erfassungseinheit 120 des in 15 dargestellten Ausführungsbeispiels enthalten sind, herabgesetzt werden. Daher kann bei dem Prüfgerät nach diesem Ausführungsbeispiel die Fläche der Eingangssignal-Erfassungseinheit 120 verringert werden.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, können gemäß der vorliegenden Erfindung Zeitintervalle zwischen Kanten in einem Signal mit hoher Genauigkeit gemessen werden, selbst wenn die Zeitintervalle sehr klein sind.

Claims

Zeitmessvorrichtung (100) zum Messen eines Zeitintervalls zwischen den Flanken eines rechteckförmigen Eingangssignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist: eine Eingangssignal-Erfassungseinheit (120), welche betätigt wird, um drei oder mehr Flanken in dem Eingangssignal zu erfassen und drei oder mehr entsprechende Erfassungssignale parallel auszugeben; eine Umwandlungseinheit (124, 144), welche betätigt wird, um die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der Erfassungssignale und Flanken eines Bezugstakts mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz jeweils in analoge Spannungswerte umzuwandeln; eine Zähleinheit (128, 148), welche betätigt wird, um von Änderungszeitpunkten von zumindest zwei der Erfassungssignale an die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zwischen den Flanken des Bezugstakts, gegenüber denen, die zumindest zwei Erfassungssignale jeweils um die Zeitdauer entsprechend den zumindest zwei Erfassungssignalen verzögert sind, zu zählen; eine Operationseinheit (102), die betätigt wird, um Zeitintervalle zwischen den drei oder mehr Flanken des Eingangssignals aus der Höhe der analogen Spannungswerte und der Anzahl von gezählten Flanken des Bezugstakts zu berechnen.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungseinheit (124, 144) drei oder mehr Zeitsignale ausgibt, welche sich jeweils auf der Grundlage der Flanken des Bezugstakts ändern; die Zähleinheit (128, 148) als die Anzahl der Flanken des Bezugstakts die Anzahl der Flanken zwischen Änderungszeitpunkten der drei oder mehr Zeitsignale zählt; dass sie eine Digitalumwandlungseinheit (126, 146) aufweist, welche einen Analog/Digital-Wandler (236), der betätigt wird, um die analogen Spannungswerte jeweils in digitale Spannungswerte umzuwandeln, und einen Spannungsspeicher (238), welcher betätigt wird, um die digitalen Spannungswerte zu speichern, enthält; und die Operationseinheit (102) das Zeitintervall aus der Anzahl von gezählten Flanken des Bezugstakts und den digitalen Spannungswerten berechnet.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalumwandlungseinheit (126, 146) eine Auswahleinheit enthält, welche betätigt wird, um die drei oder mehr Zeitsignale zu empfangen, einen der analogen Spannungswerte, der einem der empfangenen Zeitsignale, das sich zuerst geändert hat, entspricht, zu dem Analog/Digital-Wandler (236) zu liefern, und die verbleibenden Zeitsignale nacheinander auszuwählen, damit die ausgewählten analogen Spannungswerte nacheinander zu dem Analog/Digital-Wandler (236) geliefert werden, nach der Beendigung der Umwandlung des jeweils zuvor gelieferten analogen Spannungswertes in einen entspre chenden digitalen Spannungswert durch den Analog/Digital-Wandler (236).
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähleinheit (128, 148) enthält: einen Zähler (262), der betätigt wird, um die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zu zählen; und einen Taktspeicher (260), der betätigt wird, um die von dem Zähler (262) gezählte Anzahl von Flanken des Bezugstakts zu speichern, und worin die empfangenen Zeitsignale Adressen in dem Taktspeicher (260) anzeigen, an denen die gezählte Anzahl der Flanken des Bezugstakts entsprechend den empfangenen Zeitsignalen in Übereinstimmung mit einer Reihenfolge, in welcher die Zeitsignale empfangen wurden, gespeichert ist.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähleinheit (128, 148) weiterhin einen Adressenkodierer (264) enthält, welcher betätigt wird, um die Adressen auf der Grundlage von Änderungen der empfangenen Zeitsignale zu kodieren.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähleinheit (128, 148) als die Anzahl von Flanken des Bezugstakts zwischen einem Änderungszeitpunkt des einen Zeitsignals, das sich zuerst geändert hat, und Änderungszeitpunkten der anderen Zeitsignale zählt und die gezählte Anzahl der Flanken in dem Taktspeicher (260) speichert.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Operationseinheit (102) die in dem Spannungsspeicher (238) gespeicherten digitalen Spannungswerte und die in dem Taktspeicher (260) gespeicherte Anzahl von Flanken des Bezugstakts liest, um das Zeitintervall zu berechnen.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangssignal-Erfassungseinheit (120) enthält: ein erstes Schieberegister (122), dass betätigt wird, um positive Erfassungssignale als die Erfassungssignale, welche sich auf der Grundlage von positiven Flanken in dem Eingangssignal ändern, auszugeben, wobei positive Flanken solche Flanken sind, an welchen sich das Eingangssignal vom logischen L zum logischen H ändert; und ein zweites Schieberegister (142), das betätigt wird, um das invertierte Eingangssignal aufzunehmen, und negative Erfassungssignale als die Erfassungssignale, welche sich auf der Grundlage von negativen Flanken in dem Eingangssignal ändern, auszugeben, wobei negative Flanken solche Flanken sind, an welchen das invertierte Eingangssignal sich vom logischen L zum logischen H ändert, und worin die drei oder mehr Erfassungssignale parallel ausgegeben werden.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste (122) als auch das zweite (142) Schieberegister ein Schieberegister ist, welches mehrere Flip-Flops (200) enthält, die miteinander verbunden sind, wobei jedes der Flip-Flops (200) einen Dateneingang und einen Trägereingang hat, jedes der Flip-Flops (200) mit Ausnahme eines letzten der Flip-Flops (200-(n/2)) an seinem Dateneingang eingegebene Daten zu dem Dateneingang eines nächsten der Flip-Flops (200) gemäß einer Flankenänderung in dem Eingangssignal oder invertierten Eingangssignal, das an seinem Trägereingang eingegeben wird, liefert, und das letzte Flip-Flop (200-(n/2)) durch Invertieren der an seinem Dateneingang eingegebenen Daten erhaltene Daten zu dem Dateneingang eines ersten (200-1) der Flip-Flops (200) gemäß der Flankenänderung liefert.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungseinheit (124, 144) enthält: eine erste Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit (124), welche betätigt wird, um die positiven Erfassungssignale zu empfangen, die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der positiven Erfassungssignale und den Flanken des Bezugstakts umzuwandeln in positive analoge Spannungswerte, und positive Zeitsignale als die Zeitsignale, welche entsprechend der Anzahl der gezählten Flanken des Bezugstakts und den positiven analogen Spannungswerten ändern, auszugeben; und eine zweite Zeit/Spannungs-Umwandlungseinheit (144), welche betätigt wird, um die negativen Erfassungssignale zu empfangen, die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der negativen Erfassungssignale und den Flanken des Bezugstakts in negative analoge Spannungswerte umzuwandeln, und negative Zeitsignale als die Zeitsignale, welche sich entsprechend der Anzahl der gezählten Flanken des Bezugstakts und den negativen analogen Spannungswerten ändern, auszugeben.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalumwandlungseinheit (126, 146) eine erste Digitalisierungseinheit (126) und eine zweite Digitalisierungseinheit (146) enthält, wobei die erste Digitalisierungseinheit (126) enthält: eine erste Auswahleinheit, welche betätigt wird, um die positiven analogen Spannungswerte und die positiven Zeitsignale zu empfangen und einen der positiven analogen Spannungswerte, der in einen der entsprechenden digitalen Spannungswerte umzuwandeln ist, auszuwählen; einen ersten Analog/Digital-Wandler (236), welcher betätigt wird, um den ausgewählten positiven analogen Spannungswert in einen positiven digitalen Spannungswert umzuwandeln; und einen ersten Spannungsspeicher (238), welcher betätigt wird, um die positiven digitalen Spannungswerte zu speichern, und wobei die zweite Digitalisierungseinheit (146) enthält: eine zweite Auswahleinheit, welche betätigt wird, um die negativen analogen Spannungswerte und die negativen Zeitsignale zu empfangen und einen der negativen Spannungswerte, der in einen der entsprechenden digitalen Spannungswerte umzuwandeln ist, auszuwählen; einen zweiten Analog/Digital-Wandler (236), welcher betätigt wird, um den ausgewählten negativen analogen Spannungswert in einem negativen digitalen Spannungswert umzuwandeln; und einen zweiten Spannungsspeicher (236), welcher betätigt wird, um die negativen digitalen Spannungswerte zu speichern.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähleinheit (128, 148) enthält: eine erste Taktzähleinheit (128) mit einem ersten Zähler (262), welcher betätigt wird, um die positiven Zeitsignale zu empfangen und die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zwischen Änderungszeitpunkten der positiven Zeitsignale zu zählen, und einem ersten Taktspeicher (260), welcher betätigt wird, um die von dem ersten Zähler (262) gezählte Anzahl von Flanken des Bezugstakts zu speichern; eine zweite Taktzähleinheit (148) mit einem zweiten Zähler (262), welcher betätigt wird, um die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zwischen Änderungszeitpunkten der negativen Zeitsignale zu zählen, und einem zweiten Taktspeicher (260), welcher betätigt wird, um die von dem zweiten Zähler (262) gezählte Anzahl von Flanken des Bezugstakts zu speichern, wobei die Änderung der empfangenen positiven Zeitsignale Adressen in dem ersten Taktspeicher (260) anzeigt, an denen die gezählte Anzahl der Flanken des Bezugstakts jeweils entsprechend den empfangenen positiven Zeitsignalen gespeichert ist, in Übereinstimmung mit einer Reihenfolge, in welcher die Änderungen der positiven Zeitsignale empfangen wurden, und wobei die Änderung der empfangenen negativen Zeitsignale Adressen in dem zweiten Taktspeicher (260) anzeigt, an denen die gezählte Anzahl der Flanken des Bezugstakts jeweils entsprechend den empfangenen negativen Zeitsignalen gespeichert sind, in Übereinstimmung mit einer Reihenfolge, in welcher die Änderungen der negativen Zeitsignale empfangen wurden.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) weiterhin eine Flankendifferenz-Zähleinheit (130) aufweist, welche betätigt wird, um eine Anzahl von Flanken des Bezugstakts zwischen einem Änderungszeitpunkt von zumindest einem der positiven Zeitsignale und einem Änderungszeitpunkt von zumindest einem der negativen Zeitsignale zu zählen.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankendifferenz-Zähleinheit (130) eine Anzahl von Flanken des Bezugstakts zwischen einem Änderungszeitpunkt von einem der positiven Zeitsignale, welches sich zuerst geändert hat, nachdem das erste Schieberegister (122) zurückgesetzt wurde, und einem Änderungszeitpunkt von einem der negativen Zeitsignale, welches sich zuerst geändert hat, nachdem das zweite Schieberegister (142) zurückgesetzt wurde, zählt.
Zeitmessvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Digitalisierungseinheit (126) ein positives Endsignal ausgibt, welches sich ändert, nachdem alle in dem ersten Spannungsspeicher (238) zu speichernden positiven digitalen Werte gespeichert sind, die zweite Digitalisierungseinheit (146) ein negatives Endsignal ausgibt, welches sich ändert, nachdem alle in dem zweiten Spannungsspeicher (238) zu speichernden negativen digitalen Werte gespeichert sind, und die Operationseinheit (102) nach dem Empfang einer Änderung eines Endsignals auf der Grundlage des positiven Endsignals und des negativen Endsignals Daten aus dem ersten Spannungsspeicher (238), dem zweiten Spannungsspeicher (238), dem ersten Taktspeicher (260), dem zweiten Taktspeicher (260) und der Flankendifferenz-Zähleinheit (130) liest, um das Zeitintervall zu berechnen.
Verwendung der Zeitmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 in einem Prüfgerät (300) zum Prüfen einer elektronischen Vorrichtung (308), welches aufweist: einen Mustergenerator (302), welcher betätigt wird, um ein in die elektronische Vorrichtung (308) einzugebendes Eisgangsmustersignal zu erzeugen; eine Signaleingabe/-ausgabeeinheit (306), welche betätigt wird, um das Eingabemustersignal zu der elektronischen Vorrichtung (308) zu liefern, während sie in elektrischem Kontakt mit der elektronischen Vorrichtung (308) ist, und um ein Ausgangsmustersignal zu empfangen, das von der elektronischen Vorrichtung (308) auf der Grundlage des Eingangsmustersignals ausgegeben wird; und eine Erfassungseinheit (310), welche betätigt wird, um das von der elektronischen Vorrichtung (308) ausgegebene Ausgangsmustersignal zu erfassen, wobei die Erfassungseinheit (310) enthält: eine Eingangssignal-Erfassungseinheit (120), welche betätigt wird, um drei oder mehr Flanken in dem Ausgangsmustersignal zu erfassen und entsprechende Erfassungssignale parallel auszugeben; eine Umwandlungseinheit (124, 144), welche betätigt wird, um die Zeitdauer zwischen Änderungszeitpunkten der Erfassungssignale und Flanken eines Bezugstakts mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz jeweils in analoge Spannungswerte umzuwandeln; eine Zähleinheit (128, 148), welche betätigt wird, um von Änderungszeitpunkten von zumindest zwei der Erfassungssignale an die Anzahl der Flanken des Bezugstakts zwischen den Flanken des Bezugstakts gegenüber denen die zumindest zwei Erfassungssignale jeweils um die Zeitdauer verzögert sind, zu zählen; und eine Operationseinheit (102), welche betätigt wird, um Zeitintervalle zwischen den drei oder mehr Flanken des Eingangssignals aus der Höhe der analogen Spannungswerte und der Anzahl der gezählten Flanken des Bezugstakts zu berechnen.
Verwendung nach Anspruch 16, wobei das Prüfgerät (300) weiterhin aufweist: eine erste Übertragungsleitung (400, 410), welche die Signaleingabe/-ausgabeeinheit (306) elektrisch mit der Umwandlungseinheit (124, 144) verbindet, und welche betätigt wird, um die drei oder mehr Erfassungssignale zu übertragen; und eine zweite Übertragungsleitung, welche die Signaleingabe/-ausgabeeinheit (306) mit der Eingangssignal-Erfassungseinheit (120) elektrisch verbindet, und welche betätigt wird, um das Ausgangsmustersignal zu übertragen, worin eine Übertragungsdistanz des Ausgangssignalmusters, das von der zweiten Übertragungsleitung übertragen wird, kürzer als eine Übertragungsdistanz von einem der drei oder mehr Erfassungssignale, welche von der ersten Übertragungsleitung (400, 410) übertragen werden, ist.
Verwendung nach Anspruch 16, wobei das Prüfgerät (300) weiterhin aufweist: eine erste Übertragungsleitung (400, 410), welche die Signaleingabe/-ausgabeeinheit (306) elektrisch mit der Umwandlungseinheit (124, 144) verbindet, und welche betätigt wird, um die drei oder mehr Erfassungssignale zu übertragen, und eine zweite Übertragungsleitung, welche die Signaleingabe/-ausgabeeinheit (306) elektrisch mit der Eingangssignal-Erfassungseinheit (120) verbindet, und welche betätigt wird, um das Ausgangsmustersignal zu übertragen, worin eine Signalzeitverzögerung des Ausgangssignalmusters in der zweiten Übertragungsleitung kürzer ist als eine Signalzeitverzögerung von einem der drei oder mehr Erfassungssignale in der ersten Übertragungsleitung (400, 410).
Verwendung nach Anspruch 17, wobei die erste Übertragungsleitung ein Koaxialkabel (400, 410) ist.