DE112007000507T5

DE112007000507T5 - Messvorrichtung, Messverfahren, Prüfvorrichtung, Prüfverfahren und elektronische Vorrichtung

Info

Publication number: DE112007000507T5
Application number: DE112007000507T
Authority: DE
Inventors: Harry Santa Clara Hou; Takahiro Yamaguchi
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2009-01-08
Also published as: US20070260947A1; US7421355B2; WO2007099917A1; TW200736639A; JPWO2007099917A1; JP5066073B2

Abstract

Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals, welche aufweist:
einen Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zu diesem gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht;
einen Abtasttaktgenerator, der aufeinander folgend in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordnete Abtastsignale erzeugt;
einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den Komparator speichert; und
eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung und ein Messverfahren zum Messen eines Messsignals, eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren zum Prüfen einer geprüften Vorrichtung und eine elektronische Vorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Messvorrichtung, ein Messverfahren, eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren zum Messen von Jitter eines Messsignals, das von einer geprüften Vorrichtung ausgegeben wird. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf folgenden US-Patentanmeldungen. Die vorliegende Anmeldung bezieht den Inhalt der folgenden Anmeldungen ein, falls dies anwendbar ist.

US-Patentanmeldung Nr. 11/362,536, die am 27. Februar 2006 eingereicht wurde.
US-Patentanmeldung Nr. 11/550,811, die am 19. Oktober 2006 eingereicht wurde.

Stand der Technik
Prüfungen einer elektronischen Vorrichtung wie einer Halbleiterschaltung können das Messen von Jitter eines Messsignals, das von der elektronischen Vorrichtung ausgegeben wird, enthalten. Beispielsweise wird das Jitter des Messsignals durch eine Zeitintervall-Analysevorrichtung, ein Oszilloskop oder dergleichen gemessen, die das Messsignal empfangen. Wenn die Zeitintervall-Analysevorrichtung oder dergleichen verwendet wird, kann das Jitter berechnet werden, beispielsweise durch Messen des Phasenfehlers der Flanke des Messsignals.
Die Prüfungen bei der elektronischen Vorrichtung können auch eine Funktionsprüfung enthalten, die beurteilt, ob das Muster des Messsignals, das von der elektronischen Vorrichtung ausgegeben wird, mit einem erwarteten Wertemuster übereinstimmt. Die Funktionsprüfung vergleicht den Spannungswert des Messsignals, das von der elektronischen Vorrichtung als Antwort auf ein vorbestimmtes Prüfmuster, das in die elektronische Vorrichtung eingegeben wurde, ausgegeben wird, mit einer Schwellenspannung, um das Datenmuster des Messsignals zu erfassen. Das erfasste Datenmuster wird dann beurteilt, ob es mit dem erwarteten Wertemuster übereinstimmt.
Um die vorbeschriebene Jitterprüfung und Funktionsprüfung durchzuführen, sind eine Vorrichtung zum Messen des Jitters und eine andere Vorrichtung für die Funktionsprüfung erforderlich. Daher ist die Jitterprüfung kostenaufwendig.
Die Vorrichtung für die Funktionsprüfung ist so ausgebildet, dass sie den Wert der Spannung des Messsignals zu einem bezeichneten Zeitpunkt mit der Schwellenspannung vergleicht. Bei dieser Konfiguration kann die Vorrichtung für die Funktionsprüfung die Übergangszeit des Datenmusters des Messsignals so erfassen, dass die Flanke des Messsignals identifiziert wird, indem der Zeitpunkt des Spannungsvergleichs allmählich verändert wird. Das heißt, die Vorrichtung für die Funktionsprüfung kann mit der Hilfe der vorgenannten Spannungsvergleichsfunktion verwendet werden, um das Jitter des Messsignals zu messen.
Da keine Patentdokumente oder andere Literaturstellen in Bezug auf die vorliegende Erfindung bekannt sind, werden derartige Dokumente hier nicht erwähnt.
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Eine herkömmliche Vorrichtung für die Funktionsprüfung ist jedoch so ausgebildet, dass der Abtastzeitpunkt in dem Prüfzyklus synchronisiert mit der Periode des Messsignals bezeichnet wird. Daher ist es erforderlich, um die relative Phase des Abtastzeitpunkts mit Bezug auf das Messsignal in jedem Prüfzyklus allmählich zu verändern, die Phase des Abtastzeitpunkts in jedem Prüfzyklus zu bezeichnen. Aus diesem Grund erfordert die Jitterprüfung eine komplizierte Zeitpunkt-Bezeichnungsprozedur, was zu einer sehr langen Prüfzeit führt. Ein anderes Problem ist die nicht zufrieden stellende Messgenauigkeit für die Jitterprüfung, die sich daraus ergibt, dass der Zeitpunkt gemäß seiner relativen Phase verschoben wird.
Beim Messen von Jitter unter Verwendung eines Oszilloskops oder dergleichen enthält das in das Oszilloskop oder dergleichen eingegebene Messsignal die Amplitudenstörkomponente sowie die Zeitstörkomponente. Daher ist es schwierig, die Zeitstörung allein anhand des Messsignals genau zu messen.
Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung, ein Messverfahren, eine Prüfvorrichtung, ein Prüfverfahren und eine elektronische Vorrichtung vorzusehen, die in der Lage sind, die vorgenannten Probleme zu lösen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um die vorgenannten Probleme zu lösen, sieht ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals vor. Die Messvorrichtung enthält einen Komparator, der aufeinanderfolgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinanderfolgend zu diesem gelieferte Abtastsignale angezeigt sind, vergleicht, einen Abtasttaktgenerator, der aufeinanderfolgend Abtastsignale, die in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordnet sind, erzeugt, einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den Komparator speichert; und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer geprüften Vorrichtung vor. Die Prüfvorrichtung enthält eine Messvorrichtung, die Jitter eines von der geprüften Vorrichtung ausgegebenen Messsignals misst, und eine Jitterbeurteilungsschaltung, die auf der Grundlage des von der Messvorrichtung gemessenen Jitters beurteilt, ob die geprüfte Vorrichtung annehmbar ist. Hier enthält die Messvorrichtung einen Komparator, der aufeinanderfolgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinanderfolgend zu diesem gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht, einen Abtasttaktgenerator, der aufeinanderfolgend in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordnete Abtastsignale erzeugt, einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den Komparator speichert, und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die das Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Messverfahren zum Messen eines Messsignals mit einer vorbestimmten Periode vor. Das Messverfahren enthält das aufeinanderfolgende Vergleichen eines Spannungswerts des Messsignals mit einem zugeführten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinanderfolgend zugeführte Abtastsignale angezeigt werden, das aufeinanderfolgende Erzeugen von in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignalen, das Speichern von Ergebnissen des Vergleichs durch den Komparator, und das Berechnen von Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnis se.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Prüfverfahren zum Prüfen einer geprüften Vorrichtung vor. Das Prüfverfahren enthält das Messen von Jitter eines von der geprüften Vorrichtung ausgegebenen Messsignals und das Beurteilen auf der Grundlage des bei dem Messen gemessenen Jitters, ob die geprüfte Vorrichtung annehmbar ist. Hier enthält das Messen das aufeinanderfolgende Vergleichen eines Spannungswerts des Messsignals mit einem zugeführten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinanderfolgend zugeführte Abtastsignale angezeigt werden, das aufeinanderfolgende Erzeugen von in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignalen, das Speichern von Ergebnissen des Vergleichs durch den Komparator, und das Berechnen des Jitters des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals mit einer vorbestimmten Periode vor. Die Messvorrichtung enthält einen Komparator, der aufeinanderfolgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem ersten Bezugsspannungswert und einem zweiten Bezugsspannungswert, die zu diesem geliefert werden, vergleicht und dreiwertige Vergleichsergebnisse ausgibt, einen Erfassungsspeicher, der die durch den Komparator erhaltenen Vergleichsergebnisse speichert, und eine digitale Signalsverarbeitungsschaltung, die Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine elektronische Vorrichtung zum Ausgeben eines Messsignals vor. Die elektronische Vorrichtung enthält eine Operationsschaltung, die das Messsignal erzeugt, und eine Messvorrichtung, die das Messsignal misst. Hier enthält die Messvorrichtung einen Komparator, der aufeinanderfolgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinanderfolgend zu diesem gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht, und einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den Komparator speichert.
Ein siebenter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals vor. Die Messvorrichtung enthält einen ersten Komparator, der aufeinanderfolgend einen Spannungswert eines ersten Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinanderfolgend zu diesem gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht, einen zweiten Komparator, der aufeinanderfolgend einen Spannungswert eines zweiten Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert vergleicht, wobei der Vergleich durch den zweiten Komparator im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Vergleich durch den ersten Komparator stattfindet, einen Abtasttaktgenerator, der aufeinanderfolgend die den im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignale erzeugt, einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den ersten und zweiten Komparator speichert, und eine digitale Signalsverarbeitungsschaltung, die (i) eine augenblickliche Phase des ersten Messsignals und eine augenblickliche Phase des zweiten Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet und (ii) einen deterministischen Versatz zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal auf der Grundlage der berechneten augenblicklichen Phasen berechnet.
Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals vor. Die Messvorrichtung enthält einen ersten Komparator, der aufeinanderfolgend einen Spannungswert eines ersten Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinanderfolgend zu diesem gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht, einen zweiten Komparator, der aufeinanderfolgend einen Spannungswert eines zweiten Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert vergleicht, wobei der Vergleich durch den zweiten Komparator im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Vergleich durch den ersten Komparator erfolgt, einen Abtasttaktgenerator, der aufeinanderfolgend die in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignale erzeugt, einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den ersten und den zweiten Komparator speichert, und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die (i) eine augenblickliche Phase des ersten Messsignals und eine augenblickliche Phase des zweiten Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet, (ii) eine augenblickliche Phasenstörung des ersten Messsignals und eine augenblickliche Phasenstörung des zweiten Messsignals auf der Grundlage der berechneten augenblicklichen Phasen des ersten und des zweiten Messsignals berechnet, und (iii) einen Zufallsversatz zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal auf der Grundlage der augenblicklichen Phasenstörung des ersten Messsignals und der augenblickli chen Phasenstörung des zweiten Messsignals berechnet.
Es sind hier nicht alle erforderlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung in der Zusammenfassung aufgeführt. Die Unterkombinationen der Merkmale können die Erfindung werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 illustriert eine beispielhafte Konfiguration einer Prüfvorrichtung 100, die sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
2 illustriert Beispiele des durch einen Abtasttaktgenerator 30 erzeugten Abtastsignals.
3A, 3B und 3C illustrieren beispielhafte Konfigurationen eines Komparators 20.
4 illustriert eine beispielhafte Operation einer Messvorrichtung 10, in der der Komparator 20 die in 3A gezeigte Konfiguration hat.
5A und 5B illustrieren beispielhafte Konfigurationen der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 60.
6A und 6B illustrieren beispielhafte Operationen einer Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68.
7 vergleicht die gemessenen Werte des Jitters, die durch ein herkömmliches Jittermessverfahren erhalten wurden, und die gemessenen Werte des Jitters, die durch Verwendung der Prüfvorrichtung 100 erhalten wurden.
8A und 8B illustrieren beispielhafte Konfigurationen einer Bandbegrenzungsschaltung 62.
9 illustriert ein Beispiel für das Frequenzband, das von einem Filter 74 durchgelassen wird.
10 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration der Messvorrichtung 10.
11 illustriert beispielhafte Operationen des Komparators 20 und des Abtasttaktgenerators 30.
12 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration der Messvorrichtung 10.
13 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration des Komparators 20.
14 illustriert beispielhafte Operationen des in 13 gezeigten Komparators 20 und des Abtasttaktgenerators 30.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Korrigieren des Fehlers eines Abtastzeitpunkts illustriert.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Korrigieren des Fehlers eines Abtastzeitpunkts illustriert.
17 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration der Prüfvorrichtung 100.
18 illustriert eine beispielhafte Konfiguration einer elektronischen Vorrichtung 400, die sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
19 illustriert ein Beispiel des von dem Abtasttaktgenerator 30 erzeugten Abtastsignals.
20A und 20B werden verwendet, um eine beispielhafte Operation der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 60 zu illustrieren.
21A und 21B werden verwendet, um eine beispielhafte Operation der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 60 zu illustrieren.
22 illustriert Beispiele der augenblicklichen Phasenstörung Δφ(t), die durch Abtasten des Messsignals mit einem Abtastsignal, deren Periode unterschiedlich (um die Differenz (Δ)) ist gegenüber der Periode des Messsignals, berechnet sind.
23 illustriert die Abhängigkeit der berechneten Jitterwerte von der Beobachtungs bandbreite, wenn die Differenz (Δ) in der Periode auf unterschiedliche Werte gesetzt ist, als ein Beispiel.
24 illustriert als ein Beispiel die Messfehler der Jitterwerte, die berechnet wurden, wenn die Differenz (Δ) in der Periode auf unterschiedliche Werte gesetzt wurde.
25 illustriert eine beispielhafte Konfiguration eines in der in 17 gezeigten Prüfvorrichtung 100 enthaltenen Mustergenerators 65.
26 illustriert Beispiele für die augenblickliche Phase Δ(t), Linearphase und augenblickliche Phasenstörung Δφ(t) des Messsignals, die mit Bezug auf 21 beschrieben sind.
27 vergleicht das von der Prüfvorrichtung 100 gemessene Jitter und das durch Verwendung einer herkömmlichen Jittermessanordnung gemessene Jitter.
Beste Art der Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Ausführungsbeispiel begrenzt nicht die Erfindung gemäß den Ansprüchen, und alle Kombinationen der in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Merkmale sind nicht notwendigerweise wesentlich für durch Aspekte der Erfindung vorgesehene Mittel.
1 illustriert eine beispielhafte Konfiguration einer sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beziehenden Prüfvorrichtung 100. Die Prüfvorrichtung 100 prüft eine geprüfte Vorrichtung 200 wie eine Halbleiterschaltung. Die Prüfvorrichtung 100 enthält eine Messvorrichtung 10 und eine Beurteilungsschaltung 70. Die Messvorrichtung 10 misst das Jitter eines Messsignals, das von der geprüften Vorrichtung 200 ausgegeben wird. Hier hat das Messsignal eine vorbestimmte Periode. Beispielsweise kann das Messsignal ein Taktsignal oder ein Datensignal sein. Die Messvorrichtung 10 kann das Zeitjitter des Messsignals messen.
Die Beurteilungsschaltung 70 beurteilt auf der Grundlage des Jitters des Messsignals, dass von der Messvorrichtung 10 gemessen wird, ob die geprüfte Vor richtung 200 annehmbar ist. Beispielsweise kann die Beurteilungsschaltung 70 beurteilen, ob die geprüfte Vorrichtung 200 annehmbar ist oder nicht, indem sie bestimmt, ob die Größe des Zeitjitters des Messsignals gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Bezugswert ist. Der Bezugswert kann gemäß den erforderlichen Spezifikationen der geprüften Vorrichtung 200 oder anderen Faktoren gesetzt werden.
Die Messvorrichtung 10 enthält einen Komparator 20, einen Abtasttaktgenerator 30, einen Erfassungsspeicher 40, eine digitale Signalumwandlungsschaltung 50 und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung 60. Der Komparator 20 vergleicht aufeinanderfolgend den Spannungswert des Messsignals mit einem zugeführten Bezugsspannungswert zu den Zeitpunkten von aufeinanderfolgend zugeführten Abtastsignalen.
Der Abtasttaktgenerator 30 erzeugt aufeinanderfolgend Abtastsignale in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen. Der Abtasttaktgenerator 30 kann aufeinanderfolgend die Abtastsignale synchron mit der Periode des Messsignals erzeugen. Der Abtasttaktgenerator 30 kann aufeinanderfolgend die Abtastsignale unabhängig von der Periode des Messsignals erzeugen. Der Abtasttaktgenerator 30 kann aufeinanderfolgend die Abtastsignale synchron mit einer Periode, die unterschiedlich gegenüber der Periode des Messsignals ist, erzeugen.
Der Erfassungsspeicher 40 speichert die Vergleichsergebnisse, die von dem Komparator 20 ausgegeben werden. Beispielsweise speichert der Erfassungsspeicher 40 die Vergleichsergebnisse, die aufeinanderfolgend von dem Komparator 20 als Antwort auf die Abtastsignale ordnungsgemäß mit den Phasen der Abtastsignale ausgegeben werden.
Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 berechnet das Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher 40 gespeicherten Vergleichsergebnisse. Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 kann das Jitter des Messsignals beispielsweise durch Anwenden der Verfahren, die später mit Bezug auf die 5A und 5B beschrieben werden, berechnen. Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 kann das Jitter des Messsignals unter Anwendung anderer bekannter Techniken berechnen.
Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 empfängt vorzugsweise Daten, die geeignet für das von der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 60 angewendete Signalverarbeitungsverfahren sind. Wenn beispielsweise die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 das Jitter des Messsignals durch Bezugnahme auf die Nulldurchgangspunkte des Messsignals berechnet, empfangt die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 vorzugsweise ein durch diskrete Werte dargestelltes Signal, bei dem der absolute Wert der Amplitude geringer als n ist (hier ist n eine reelle Zahl).
Gemäß dem vorliegenden Beispiel wandelt die Messvorrichtung 10 die in dem Erfassungsspeicher 40 gespeicherten Vergleichsergebnisse in ein in die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 einzugebendes digitales Signal um. Beispielsweise erzeugt die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 ein digitales Signal auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse, indem die jeweiligen Spannungswerte des Messsignals in digitale Werte mit einem absoluten Wert, der geringer als n ist (hier ist n eine reelle Zahl), umgewandelt werden.
Beispielsweise kann die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 die Vergleichsergebnisse in digitale Werte, die angenähert im Bereich von 1 bis –1 liegen, umwandeln.
Der Komparator 20 vergleicht z. B. den Spannungswert des Messsignals mit einer einzelnen Bezugsspannung zu den durch jedes Abtastsignal angezeigten Zeitpunkten und gibt einen logischen Wert H oder L als das Vergleichsergebnis aus. In diesem Fall wandelt die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 den logischen Wert H in einen digitalen Wert 1 um und wandelt den logischen Wert L in einen digitalen Wert –1 um, um ein digitales Signal zu erzeugen und auszugeben. Wenn der Komparator 20 ein dreiwertiges Vergleichsergebnis ausgibt, wandelt die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 jedes Vergleichsergebnis in einen der digitalen Werte 1, 0 und –1 um gemäß dem logischen Wert des Vergleichsergebnisses.
Die vorbeschriebene Signalumwandlung kann die Signalverarbeitung durch die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 erleichtern.
2 illustriert Beispiele für das von dem Abtasttaktgenerator 30 erzeugte Abtastsignal. Gemäß dem vorliegenden Beispiel hat das Messsignal eine Periode T. Wie vorstehend erwähnt ist, erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 aufeinanderfolgend die Abtastsignale in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen synchron mit oder unabhängig von der Periode T des Messsignals.
Die Prüfvorrichtung 100 arbeitet allgemein gemäß den Zyklen (T0, T1, T2, ...), die durch die Operationsperiode (Prüfrate) bestimmt sind, die synchron mit der Periode T des Messsignals ist. Der Abtasttaktgenerator 30 kann ein einzelnes oder mehrere Abtastsignale innerhalb jedes durch die Prüfrate bestimmten Zyklus erzeugen, wie durch die Abtastsignale (1) und (2) in 2 gezeigt ist. Alternativ kann der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale unabhängig von dem Prüfzyklus erzeugen, wie durch die Abtastsignale (3) in 2 gezeigt ist. Hier ist die Anzahl von innerhalb jedes Zyklus erzeugten Abtastsignalen durch die Periode, mit der der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale erzeugt, und den Prüfzyklus bestimmt. Beispielsweise kann der Abtasttaktgenerator 30 eine Oszillatorschaltung sein, die unabhängig von der Operationsperiode der Prüfvorrichtung 100 arbeitet.
Die Periode T des Messsignals kann dieselbe wie der Prüfzyklus der Prüfvorrichtung 100 oder unterschiedlich von diesem sein. Wenn die Prüfvorrichtung 100 so ausgebildet ist, dass sie auch die später beschriebene Funktionsprüfung durchführt, ist die Periode T des Messsignals vorzugsweise gleich dem Prüfzyklus gesetzt.
Wie aus dem vorstehenden ersichtlich ist, kann durch Einstellen des Intervalls TS der von dem Abtasttaktgenerator 30 erzeugten Abtastsignale auf einen geeigneten Wert der Abtasttaktgenerator 30 auch aufeinanderfolgend Gruppen von Abtastsignalen erzeugen, deren Phasen sich mit Bezug auf das Messsignal allmählich verändern. Der Abtasttaktgenerator 30 kann als Abtastsignale, die Abtastungen in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen vorsehen, jeweils (1) Abtastsignale, die eine einzelne Abtastung in jedem Prüfzyklus vorsehen, (2) Abtastsignale, die mehrere Abtastungen in jedem Prüfzyklus vorsehen, oder (3) Abtastsignale, die Abtastungen unabhängig von den Prüfzyklen vorse hen, erzeugen.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist der Prüfzyklus der Prüfvorrichtung 100 gleich der Periode T des Messsignals. Wenn die Prüfvorrichtung 100 die Funktionsprüfung nicht durchzuführen braucht, wird der Prüfzyklus der Prüfvorrichtung 100 nicht notwendigerweise gleich der Periode T des Messsignals gesetzt und kann unabhängig von der Periode T gesetzt werden.
Die 3A, 3B und 3C illustrieren beispielhafte Konfigurationen des Komparators 22. Gemäß der in 3A gezeigten beispielhaften Konfiguration empfängt der Komparator 20 eine erste Bezugsspannung VOH und eine zweite Bezugsspannung VOL und gibt ein dreiwertiges Vergleichsergebnis aus. Die folgende Beschreibung des vorliegenden Beispiels erfolgt unter der Annahme, dass die zweite Bezugsspannung VOL niedriger als die erste Bezugsspannung VOH ist. Beispielsweise gibt der Komparator 20 jeweils unterschiedliche Vergleichsergebnisse in den Fällen aus, in denen (i) der Spannungswert des Messsignals höher als die erste Bezugsspannung VOH ist, (ii) der Spannungswert des Messsignals gleich der oder niedriger als die erste Bezugsspannung VOH und höher als die zweite Bezugsspannung VOL ist, und (iii) der Spannungswert des Messsignals gleich der oder niedriger als die zweite Bezugsspannung VOL ist.
Der Komparator 20 enthält einen ersten Komparator 22-1 und einen zweiten Komparator 22-2. Der erste und der zweite Komparator 22-1 und 22-2 empfangen dasselbe Messsignal. Der erste und der zweite Komparator 22-1 und 22-2 empfangen Abtastsignale, die im Wesentlichen denselben Zeitpunkt anzeigen, von dem Abtasttaktgenerator 30.
Der erste Komparator 22-1 vergleicht den Spannungswert des Messsignals mit der ersten Bezugsspannung VOH gemäß jedem zugeführten Abtastsignal. Beispielsweise gibt der erste Komparator 22-1 einen logischen Wert HOCH aus, wenn der Spannungswert des Messsignals höher als die erste Bezugsspannung VOH ist, und gibt einen logischen Wert NIEDRIG aus, wenn der Spannungswert des Messsignals gleich der oder größer als die erste Bezugsspannung VOH ist.
Der zweite Komparator 22-2 vergleicht den Spannungswert des Messsignals mit der zweiten Bezugsspannung VOL gemäß jedem zugeführten Abtastsignal. Beispielsweise gibt der zweite Komparator 22-2 einen logischen Wert HOCH aus, wenn der Spannungswert des Messsignals höher als die zweite Bezugsspannung VOL ist, und er gibt einen logischen Wert NIEDRIG aus, wenn der Spannungswert des Messsignals gleich der oder niedriger als die zweite Bezugsspannung VOL ist.
Der Komparator 20 gibt als das Vergleichsergebnis eine Kombination des von dem ersten Komparator 22-1 ausgegebenen logischen Werts und des von dem zweiten Komparator 22-2 ausgegebenen logischen Werts aus. Genauer gesagt, wenn M den von dem ersten Komparator 22-1 ausgegebenen logischen Wert bezeichnet und N den von dem zweiten Komparator 22-2 ausgegebenen logischen Wert bezeichnet, gibt der Komparator 20 ein dreiwertiges Vergleichsergebnis (M, N) = (HOCH, HOCH), (NIEDRIG, HOCH) der (NIEDRIG, NIEDRIG) gemäß dem Spannungswert des Messsignals aus.
In diesem Fall wandelt die digitale Signalsumwandlungsschaltung 50 die jeweiligen Vergleichsergebnisse (HOCH, HOCH), (NIEDRIG, HOCH) und (NIEDRIG, NIEDRIG) beispielsweise in die digitalen Werte 1, 0 und –1 um.
Gemäß der in 3B gezeichneten beispielhaften Konfiguration gibt der Komparator 20 ein unterschiedliches Vergleichsergebnis in Abhängigkeit davon aus, ob der Spannungswert des Messsignals höher als ein zugeführter Bezugsspannungswert VT ist. Mit anderen Worten, der Komparator 20 nach dem vorliegenden Beispiel gibt ein zweiwertiges Vergleichsergebnis aus. Der Komparator 20 enthält einen Komparator 22, der die Bezugsspannung VT und das Messsignal empfängt. Der Komparator 22 vergleicht den Spannungswert des Messsignals mit dem Bezugsspannungswert VT gemäß dem von dem Abtasttaktgenerator 30 zugeführten Abtastsignal. Beispielsweise gibt der Komparator 22 einen logischen Wert HOCH aus, wenn der Spannungswert des Messsignals höher als der Bezugsspannungswert VT ist, und er gibt einen logischen Wert NIEDRIG aus, wenn der Spannungswert des Messsignals gleich dem oder niedriger als der Bezugsspannungswert VT ist. Der Komparator 20 gibt den von dem Komparator 22 ausgegebenen logischen Wert als das Vergleichsergebnis aus.
In diesem Fall wandelt die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 die Vergleichsergebnisse HOCH und NIEDRIG beispielsweise in die digitalen Werte 1 und –1 um.
Gemäß der in 3C gezeigten beispielhaften Konfiguration enthält der Komparator 20 mehrere Komparatoren 22. Die Komparatoren 22 empfangen jeweils unterschiedliche Bezugsspannungen VT1, VT2, .... Die Komparatoren 22 empfangen dasselbe Messsignal. Die Komparatoren 22 empfangen jeweils Abtastsignale, die im Wesentlichen denselben Zeitpunkt anzeigen, von dem Abtasttaktgenerator 30.
Jeder Komparator 22 vergleicht den Spannungswert des Messsignals mit einer entsprechenden Bezugsspannung VTx gemäß dem zugeführten Abtastsignal. Jeder Komparator 22 arbeitet in derselben Weise wie der in 3B gezeigte Komparator 22. Der Komparator 20 gibt als das Vergleichsergebnis die Kombination der von den jeweiligen Komparatoren 22 ausgegebenen logischen Werte aus.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel empfängt der Komparator 20 drei oder mehr unterschiedliche Bezugsspannungen VT und gibt ein unterschiedliches Vergleichsergebnis in Abhängigkeit davon aus, welcher der durch zwei benachbarte Bezugsspannungen definierte Spannungsbereich den Spannungswert des Messsignals hat.
Beispielsweise wandelt die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 ein Vergleichsergebnis, das anzeigt, dass alle Komparatoren 22 logische Werte HOCH ausgeben, in einen digitalen Wert 1 um, und sie wandelt ein Vergleichsergebnis, das anzeigt, dass alle Komparatoren 22 logische Werte NIEDRIG ausgeben, in einen digitalen Wert –1 um. Die digitale Signalumwandlungssschaltung 50 wandelt die verbleibenden Vergleichsergebnisse in vorbestimmte digitale Werte in einem Bereich von 1 bis –1 gemäß den logischen Werten um.
Der mit Bezug auf die 3A bis 3C beschriebene Komparator 20 empfängt vorzugsweise eine oder mehrere variable Bezugsspannungen. Beispielsweise kann die Messvorrichtung 10 die Bezugsspannungen gemäß Informationen betreffend die Amplitude des Messsignals, deren Messung erwartet wird, steuern.
4 illustriert eine beispielhafte Operation der Messvorrichtung 10, in der der Komparator 20 die in 3A gezeigte Konfiguration hat. Die Messvorrichtung 10 empfängt ein in 4 gezeigtes Messsignal. Das empfangene Signal enthält Zeitstörungen, die Jitter in der Zeitachse darstellen, und Amplitudenstörungen, die Jitter in der Amplitudenachse darstellen. Beispielsweise ist das durch die Zeitstörungen bewirkte Jitter in der Flanke des Messsignals vorherrschend, und die Amplitudenstörungen sind in dem stetigen Bereich des Messsignals vorherrschend.
Wie aus 4 ersichtlich ist, ist die Augenöffnung des Messsignals durch die Amplitudenstörungen in der vertikalen Richtung reduziert und durch die Zeitstörungen in der horizontalen Richtung reduziert. Hier ist es ideal, dass die horizontale Augenöffnung des Messsignals nur durch die Zeitstörungen beeinträchtigt wird. Tatsächlich jedoch wird die horizontale Augenöffnung des Messsignals auch durch die Amplitudenstörungen aufgrund einer Art von Amplitudenmodulation-zu-Phasenmodulation-Umwandlung beeinträchtigt. Demgemäß werden die Amplitudenstörungen in die Zeitstörungen mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit umgewandelt.
Angesichts des vorstehenden ist es erwünscht, den Einfluss der Amplitudenstörungen von den Zeitjittermessungen zu eliminieren. Als Antwort auf diese Anforderung wandelt die Messvorrichtung 10 nach dem vorliegenden Beispiel den Spannungswert des Messsignals in den digitalen Wert 1 um, wenn der Spannungswert des Messsignals höher als die erste Bezugsspannung VOH ist und sie wandelt den Spannungswert des Messsignals in den digitalen Wert –1 um, wenn der Spannungswert des Messsignals niedriger als die zwei te Bezugsspannung VOL ist. Durch eine derartige Konfiguration kann die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel automatisch den Einfluss der Amplitudenstörungen eliminieren. Die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel wandelt den Spannungswert des Messsignals in den digitalen Wert 0 um, wenn der Spannungswert des Messsignals gleich der oder niedriger als die erste Bezugsspannung VOH und höher als die zweite Bezugsspannung VOL ist. Der Zeitpunkt, zu welchem der digitale Wert erfasst wird, wird vollständig durch die Zeitstörungen bestimmt. Mit den vorbeschriebenen Konfigurationen kann die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel den Einfluss der Amplitudenstörungen durch die von dem Komparator 20 erhaltenen Vergleichsergebnisse eliminieren, wodurch die Zeitstörungen genau gemessen werden.
Wie in 4 illustriert ist, werden die Abtastsignale mit im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen in den Komparator 20 eingegeben, unabhängig von der stetigen Periode des Messsignals. Daher kann die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel das Zeitjitter zu jedem Zeitpunkt messen. Die Frequenz, mit der die Abtastsignale in den Komparator 20 eingegeben werden, ist vorzugsweise höher als die Nyquist-Frequenz. Beispielsweise können vier oder mehr Abtastsignale innerhalb jedes Zyklus' des Messsignals vorgesehen sein.
Die 5A und 5B illustrieren beispielhafte Konfigurationen der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 60. Gemäß der in 5A gezeigten beispielhaften Konfiguration enthält die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 eine Bandbegrenzungsschaltung 62 und eine Phasenverzerrungs-Schätzschaltung 64. Die Bandbegrenzungsschaltung 62 lässt Frequenzkomponenten des digitalen Signals durch, deren Messung erwartet wird. Gemäß dem vorliegenden Beispiel wandelt die Bandbegrenzungsschaltung 62 das digitale Signal in ein analytisches Signal um. Die Bandbegrenzungsschaltung 62 kann das analytische Signal durch Erzeugen eines Hilbert-Transformationspaares erzeugen.
Wie vorstehend beschrieben ist, wandelt die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 die von dem Komparator 20 ausgegebenen Vergleichsergebnisse in das digitale Signal um, das beispielsweise durch die digitalen Werte 1, 0 und –1 dargestellt wird. Daher kann die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 ein Signal gemäß dem digitalen Signal erzeugen. Beispielsweise kann die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 ein durch cos(2πft) + jsin(2πft) gegebenes analytisches Signal erzeugen. Wie vorstehend festgestellt wird, enthält dieses analytische Signal nicht den Einfluss der Amplitudenstörungen des Messsignals.
Die Phasenverzerrungs-Schätzschaltung 64 berechnet die Phasenstörungen des von der Bandbegrenzungsschaltung 62 ausgegebenen digitalen Signals. Gemäß dem vorliegenden Beispiel enthält die Phasenverzerrungs-Schätzschaltung 64 eine Schätzschaltung 66 für die augenblickliche Phase und eine Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68.
Die Schätzschaltung 66 für die augenblickliche Phase erzeugt ein augenblickliches Phasensignal, das die augenblickliche Phase des digitalen Signals anzeigt, auf der Grundlage des von der Bandbegrenzungsschaltung 62 ausgegebenen analytischen Signals. Die augenblickliche Phase des digitalen Signals kann durch den Arcustangens des Verhältnisses des reellen und des imaginären Teils des analytischen Signals erhalten werden.
Die Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68 eliminiert die lineare Komponente des augenblicklichen Phasensignals, um die Phasenstörungen des Messsignals zu berechnen. Beispielsweise kann die Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68 die lineare Komponente des augenblicklichen Phasensignals auf der Grundlage der Periode des Messsignals oder durch Annäherung des augenblicklichen Phasensignals durch eine gerade Linie berechnen. Die lineare Komponente stellt die augenblickliche Phase des Messsignals dar, die beobachtet werden kann, wenn angenommen wird, dass das Messsignal kein Jitter entlang der Zeitachse hat. Alternativ kann die Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68 die Durchschnittsperiode des Messsignals messen und die lineare Komponente des augenblicklichen Phasensignals auf der Grundlage der gemessenen Durchschnittsperiode berechnen. Die Differenz zwischen der linearen Komponente und dem augenblicklichen Phasensignal stellt die Phasenstörungen des Messsignals zu den jeweiligen Zeitpunkten dar.
Gemäß der in 5B gezeigten beispielhaften Konfiguration enthält die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 eine Bandbegrenzungsschaltung 62 und eine Phasenverzerrungs-Schätzschaltung 64. Die Bandbegrenzungsschaltung 62 lässt die Frequenzkomponenten des digitalen Signals durch, deren Messung erwartet wird. Die Phasenverzerrungs-Schätzschaltung 64 enthält eine Nulldurchgangs-Zeitpunkt-Schätzschaltung 72 und eine Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68. Die Nulldurchgangs-Zeitpunkt-Schätzschaltung 72 schätzt die Nulldurchgangs-Zeitpunktserien des Messsignals auf der Grundlage des von der Bandbegrenzungsschal tung 62 ausgegebenen digitalen Signals. Die Nulldurchgangs-Zeitpunktserie bildet Daten, die die aufeinanderfolgenden Zeitpunkte darstellen, zu denen das digitale Signal beispielsweise den digitalen Wert 0 anzeigt.
Die Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68 eliminiert die lineare Komponente der Nulldurchgangs-Zeitpunktserie, um die Phasenstörungen des Messsignals zu berechnen. Die lineare Komponente kann durch irgendeines der Verfahren berechnet werden, die durch die in 5A gezeigte Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68 angewendet werden können.
Die 6A und 6B illustrieren beispielhafte Operationen der Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68. 6A illustriert die augenblickliche Phase des digitalen Signals, wobei ihre horizontale Achse die Zeit t darstellt und ihre vertikale Achse die augenblickliche Phase φ(t) darstellt. Wie vorstehend erwähnt ist, kann durch Berechnen der Differenz zwischen der augenblicklichen Phase und der linearen Komponente die Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68 den Phasenfehler des digitalen Signals erzeugen.
6B zeichnet Nulldurchgangs-Zeitpunkte auf, wobei ihre horizontale Achse die Zeit t darstellt und ihre vertikale Achse die Nulldurchgangs-Zeitpunkte darstellt. Wie vorstehend erwähnt ist, kann die Linearphasen-Eliminierungsschaltung 68 durch Berechnen der Differenz zwischen jedem Nulldurchgangspunkt und der linearen Komponente den Phasenfehler jedes Nulldurchgangspunkts erzeugen, d. h. den Phasenfehler der Flanke des Messsignals.
7 vergleicht die gemessenen Werte des Jitters, die durch ein herkömmliches Jittermessverfahren erhalten wurden, und die gemessenen Werte des Jitters, die unter Verwendung der Prüfvorrichtung 100 erhalten wurden. Das herkömmliche Jittermessverfahren nach 7 wandelt das Messsignal in ein digitales Signal um durch Verwenden eines 8 Bit-A/D-Wandlers und misst das Jitter in derselben Weise wie die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60. Die Prüfvorrichtung 100 misst das Jitter unter Verwendung des Komparators 20, der ausgebildet ist, um ein dreiwertiges digitales Signal auszugeben.
Wie aus 7 ersichtlich ist, kann die Prüfvorrichtung 100 das Jitter des Messsignals, ob das Signal wenig oder viel Störungen enthält, mit einer einfacheren Konfiguration als das herkömmliche Verfahren, mit dem es möglich ist, die Differenz in den gemessenen Werten zwischen der Prüfvorrichtung 100 und dem herkömmlichen Verfahren bei oder weniger als 4% zu halten.
Die 8A und 8B illustrieren beispielhafte Konfigurationen der Bandbegrenzungsschaltung 62. Die Bandbegrenzungsschaltung 62 mit diesen beispielhaften Konfigurationen wird in der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 60 mit der in 5A gezeigten Konfiguration verwendet. Gemäß der in 8A gezeigten beispielhaften Konfiguration enthält die Bandbegrenzungsschaltung 62 ein Filter 74 und einen Hilbert-Transformator 76.
Das Filter 74 empfängt das von der digitalen Signalumwandlungsschaltung 50 ausgegebene digitale Signal und lässt die Frequenzkomponenten des digitalen Signals durch, deren Messung erwartet wird. Der Hilbert-Transformator 76 führt eine Hilbert-Transformation bei dem von dem Filter 74 ausgegebenen digitalen Signal durch. Beispielsweise erzeugt der Hilbert-Transformator 76 ein Signal durch Verschieben der Phase des digitalen Signals um 90°. Die Bandbegrenzungsschaltung 62 gibt ein analytisches Signal aus, dessen reeller Teil das von dem Filter 74 ausgegebene digitale Signal ist und dessen imaginärer Teil das von dem Hilbert-Transformator 76 ausgegebene Signal ist.
Gemäß der in 8B gezeigten beispielhaften Konfiguration enthält die Bandbegrenzungsschaltung 62 ein Filter 74, einen Mischer 78 und einen Mischer 82. Das Filter 74 ist dasselbe wie das in 8A gezeigte Filter 74. Die Mischer 78 und 82 empfangen in gleicher Weise das von dem Filter 74 ausgegebene digitale Signal, führen eine orthogonale Modulation bei den empfangenen digitalen Signalen durch und geben die sich ergebenden Signale aus. Beispielsweise empfangen die Mischer 78 und 82 Trägersignale, deren Phasen um 90° unterschiedlich voneinander sind, multiplizieren die digitalen Signale mit den jeweiligen Trägersignalen und geben die sich ergebenden Signale aus. Die Bandbegrenzungsschaltung 62 gibt ein analytisches Signal aus, dessen reeller Teil das von dem Mischer 78 ausgegebene digitale Signal ist und dessen imaginärer Teil das von dem Mischer 82 ausgegebene digitale Signal ist.
Mit den vorbeschriebenen Konfigurationen kann die Bandbegrenzungsschaltung 62 das analytische Signal erzeugen, das die Frequenzkomponenten des Messsignals, deren Messung erwartet wird, enthält. Das Filter 74 kann die Frequenzkomponenten in der Nähe der Trägerfrequenz des Messsignals durchlassen, oder es kann die Frequenzkomponenten innerhalb eines Frequenzbandes durchlassen, das die Trägerfrequenz des Messsignals nicht enthält, aus den Frequenzkomponenten des Messsignals.
9 illustriert ein Beispiel für das Frequenzband, das von dem Filter 74 durchgelassen wird. Wie vorstehend erwähnt ist, lässt das Filter 74 die Frequenzkomponenten in einem Frequenzband, das die Trägerfrequenz nicht enthält, durch, aus den Frequenzkomponenten des Messsignals. Die Trägerfrequenzkomponente des Messsignals ist keine Störkomponente und hat eine höhere Energie als andere Frequenzkomponenten. Daher müssen, wenn die Komponente bei der Trägerfrequenz nicht eliminiert ist, der Messbereich und der Berechnungsbereich so eingestellt werden, dass die Energie der Trägerfrequenzkomponente gemessen werden kann. Hier ist jedoch die Trägerfrequenzkomponente bei der Störungsmessung nicht erforderlich. Aus diesem Grund kann eine ausreichend hohe Auflösung bei der Berechnung oder dergleichen für die Störungskomponenten mit niedrigerer Energie als die Trägerfrequenzkomponente nicht erzielt werden. Als eine Folge können die Störkomponenten nicht genau gemessen werden.
Um dieses Problem zu lösen, eliminiert die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel die Trägerfrequenzkomponente des Messsignals und zieht die zu messenden Störkomponenten heraus. Mit einer derartigen Konfiguration kann die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel die Störkomponenten genau messen. Hier kann das Filter 74 vorzugsweise auch die harmonischen Komponenten der Trägerfrequenzkomponente eliminieren.
10 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration der Messvorrichtung 10. Die Messvorrichtung 10 enthält ein Filter 75 zusätzlich zu den Bestandteilen der mit Bezug auf 1 beschriebenen Messvorrichtung 10. Das in 10 gezeigte Filter 75 kann dieselben Funktionen wie das in den 8A und 8B gezeigte Filter 74 haben. Die anderen Bestandteile der Messvorrichtung 10 haben dieselben oder ähnliche Funktionen und Konfigurationen wie die entsprechenden Bestandteile, denen die gleichen Bezugszahlen in 1 zugewiesen sind. Gemäß dem vorliegenden Beispiel empfängt das Filter 75 das von der geprüften Vorrichtung 200 ausgegebene Messsignal, lässt die zu messenden Frequenzkomponenten durch und gibt das sich ergebende Signal in den Komparator 20 ein.
11 illustriert beispielhafte Operationen des Komparators 20 und des Abtasttaktgenerator 30. Gemäß dem vorliegenden Beispiel empfängt die Messvorrichtung 10 wiederholt dasselbe Messsignal und misst jedes Mal das Messsignal unter Verwendung der Abtastsignale mit einer unterschiedlichen Phase. Auf diese Weise misst die Messvorrichtung 10 äquivalent das Messsignal bei einer Frequenz, die gleich einem ganzzahligen Mehrfachen der Erzeugungsfrequenz der Abtastsignale ist. Gemäß dem vorliegenden Beispiel empfängt die Messvorrichtung 10 das Messsignal zweimal (das Messsignal A und das Messsignal B).
Für das Messsignal A erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 Abtastsignale A in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen, synchron mit (oder unabhängig von) der Periode des Messsignals oder des Prüfzyklus. Hier erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 die in den Komparator 20 einzugebenden Abtastsignale mit Bezug auf die Phase des mit dem Messsignal synchronisierten Triggersignals. Beispielsweise beginnt der Abtasttaktge nerator 30 die Ausgabe der Abtastsignale A, wenn eine vorbestimmte Versetzungszeit mit Bezug auf das Triggersignal, das eine vorbestimmte Phase mit Bezug auf das Messsignal A hat, verstrichen ist.
Für das dem Messsignal A folgende Messsignal B beginnt der Abtasttaktgenerator 30 in gleicher Weise die Ausgabe der Abtastsignale B, wenn eine vorbestimmte Versetzungszeit mit Bezug auf das Triggersignal verstrichen ist. Die Abtastsignale B liefern Abtastungen mit denselben Zeitintervallen wie die Abtastsignale A.
Für die Messsignale A und B werden die Abtastsignale mit Bezug auf im Wesentlichen dieselbe Phase des Triggersignals erzeugt. Zusätzlich liefern die Abtastsignale A die jeweiligen Abtastungen mit denselben Intervallen wie die Abtastsignale B. Die Versetzungszeit der Abtastsignale A mit Bezug auf das Triggersignal können im Wesentlichen um das halbe Abtastintervall gegenüber der Versetzungszeit der Abtastsignale A mit Bezug auf das Triggersignal unterschiedlich sein. Das heißt, wenn sie entlang derselben Zeitachse kombiniert werden, sind die Abtastsignale A und B in im Wesentlichen gleichen Intervallen abwechselnd angeordnet.
Durch Erzeugen der vorbeschriebenen Abtastsignale A und B kann die Messvorrichtung 10 äquivalent das Messsignal mit einer Frequenz, die das doppelte der Erzeugungsfrequenz der Abtastsignale ist, unter Verwendung des einzelnen Komparators 20 abtasten. Der Abtasttaktgenerator 30 kann eine Oszillatorschaltung, die Abtastsignale enthält, die in vorbestimmten Zeitintervallen angeordnete Abtastungen ergeben, und beispielsweise eine Verzögerungsschaltung, die das Aus gangssignal der Oszillatorschaltung verzögert, enthalten. In diesem Fall erzeugt die Oszillatorschaltung aufeinanderfolgend die Gruppe der Abtastsignale A und die Gruppe der Abtastsignale B. Die Verzögerungsschaltung verzögert dann aufeinanderfolgend jede Gruppe der Abtastsignale gemäß der mit der Gruppe der Abtastsignale assoziierten Versetzungszeit.
Die vorstehende Beschreibung des vorstehenden Beispiels erfolgte mit Bezug auf die Abtastsignale A und B. Als ein alternatives Beispiel kann der Abtasttaktgenerator 30 aufeinanderfolgend mehr Gruppen von Abtastsignalen erzeugen. Durch aufeinanderfolgendes Verändern der Versetzungszeiten der Gruppen der Abtastsignale kann die Messvorrichtung 10 äquivalent das Messsignal mit einer höheren Frequenz messen.
12 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration der Messvorrichtung 10. Gemäß dem vorliegenden Beispiel enthält die Messvorrichtung 10 eine Taktwiedergewinnungsschaltung 25 zusätzlich zu den Bestandteilen der mit Bezug auf 1 beschriebenen Messvorrichtung 10. Die anderen Bestandteile der Messvorrichtung 10 als die Taktwiedergewinnungsschaltung 25 sind dieselben wie die entsprechenden Bestandteile der mit Bezug auf die 1 bis 11 beschriebenen Messvorrichtung 10 und werden daher hier nicht erläutert. Die Taktwiedergewinnungsschaltung 25 erzeugt einen wiedergewonnenen, mit dem Messsignal synchronisierten Takt auf der Grundlage des Messsignals und gibt den wiedergewonnenen Takt als das Triggersignal in den Abtasttaktgenerator 30 ein. Auf diese Weise kann die Messvorrichtung 10 die Erzeugungsstartpunkte der mit Bezug auf 11 beschriebenen Abtastsignale A und B steuern und die Abtastsignale A und B, die vorbestimmte Phasendifferenzen haben, er zeugen.
13 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration des Komparators 20. Gemäß dem vorliegenden Beispiel enthält die Messvorrichtung 10 zwei Komparatoren 20-1 und 20-2 (nachfolgend insgesamt als die Komparatoren 20 bezeichnet). Jeder der Komparatoren 20 ist derselbe wie der mit Bezug auf 3A beschriebene Komparator 20. Die Komparatoren 20 empfangen in gleicher Weise die erste Bezugsspannung VOH und die zweite Bezugsspannung VOL. Die Komparatoren 20 empfangen dasselbe Messsignal. Die Messvorrichtung 10 kann weiterhin eine Eingabeschaltung 90 enthalten, die dasselbe Messsignal parallel in die Komparatoren 20 eingibt. Hier gibt der Abtasttaktgenerator 30 Abtastsignale, die einander unterschiedliche Phasen haben, in die jeweiligen Komparatoren 20 ein. Beispielsweise gibt der Abtasttaktgenerator 30 die in 11 gezeigten Abtastsignale A in den Komparator 20-1 ein und gibt die in 11 gezeigten Abtastsignale B in den Komparator 20-2 ein. Mit einer derartigen Konfiguration kann die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel eine verschachtelte Abtastung unter Verwendung der beiden Komparatoren 20 durchführen. Als eine Folge kann die Messvorrichtung 10 das Messsignal mit einer Frequenz, die das doppelt der Erzeugungsfrequenz der Abtastsignale ist, messen.
14 illustriert beispielhafte Operationen der in 13 gezeigten Komparatoren 20 und des Abtasttaktgenerators 30. Wie vorstehend erläutert ist, erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale A (1, 2, 3, ...) und die Abtastsignale B (A, B, C, ...) und die Abtastsignale A und die Abtastsignale B in die Komparatoren 20 ein.
Der Erfassungsspeicher 40 speichert die von den Komparatoren 20 erhaltenen Vergleichsergebnisse ordnungsgemäß in Übereinstimmung mit den Phasen der entsprechenden Abtastsignale. Beispielsweise speichert der Erfassungsspeicher 40 geordnet die Vergleichsergebnisse entsprechend den Abtastungen 1, A, 2, B, ..., die in 14 gezeigt sind. In diesem Fall brauchen, da die Abtastsignale A und B gleichzeitig erzeugt werden, die jeweiligen Abtastsignale A und B nicht mit Bezug auf das Triggersignal erzeugt zu werden. Es ist nur erforderlich, dass die Abtastungen, die sich aus der Kombination der Abtastsignale A und B ergeben, in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordnet sind. Beispielsweise kann der Abtasttaktgenerator 30 eine Schaltung zum Erzeugen der Abtastsignale A und eine Schaltung zum Erzeugen der Abtastsignale B durch Verzögern der Abtastsignale A enthalten.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel enthält die Messvorrichtung 10 die beiden Komparatoren 20. Als ein alternatives Beispiel kann jedoch die Messvorrichtung 10 eine größere Anzahl von Komparatoren 20 enthalten. Wenn dies der Fall ist, kann die Messvorrichtung 10 das Messsignal mit einer höheren Frequenz messen durch Vorsehen der unterschiedlichen Versetzungszeiten für die in die jeweiligen Komparatoren 20 eingegebenen Abtastsignale.
Wenn die mit Bezug auf die 11 bis 14 beschriebenen Abtastverfahren angewendet werden, kann jedoch die Messvorrichtung 10 fehlerhafte Ergebnisse erhalten, wenn die Phasen der Abtastsignale mit Bezug auf vorbestimmte Phasen Fehler haben. Daher ist es bevorzugt, die durch die Fehler der Phasen der Abtastsignale, d. h., die Fehler der Abtastzeitpunkte bewirkten Messfehler zu korrigieren.
Die 15 und 16 sind Flussdiagramme, die ein beispielhaftes Verfahren zum Korrigieren der Fehler der Abtastzeitpunkte illustrieren. Diese Korrektur kann durch die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 durchgeführt werden. Am Anfang berechnet ein Berechnungsschritt S300 für die ideale Phasendifferenz den idealen Wert der Phasendifferenz der Abtastzeitpunkte für jede Datenserie, die durch die Abtastung auf der Grundlage einer Gruppe von Abtastsignalen erhalten wurde. Beispielsweise ist die Phasendifferenz durch 2π(Δt/T) gegeben, wobei Δt den idealen Wert der Differenz der Versetzungszeit zwischen den Gruppen von Abtastsignalen bezeichnet und T die Durchschnittsperiode des Messsignals bezeichnet.
Nachfolgend wählt ein Bezugsspektrum-Berechnungsschritt S302 eine gegebene von mehreren Datenserien als eine Bezugsdatenserie aus und berechnet das Spektrum der Bezugsdatenserie. Das Spektrum kann erhalten werden, indem eine schnelle Fourier-Transformation bei der Datenserie durchgeführt wird.
Hierauf folgend wählt ein Vergleichsspektrum-Berechnungsschritt S304 eine gegenüber der Bezugsdatenserie unterschiedliche Datenserie aus den mehreren Datenserien aus und berechnet das Spektrum der ausgewählten Vergleichsdatenserie. Das Spektrum kann auch erhalten werden, indem eine schnelle Fourier-Transformation bei der ausgewählten Vergleichsdatenserie durchgeführt wird.
Nachfolgend berechnet ein Kreuzspektrum-Berechnungsschritt S306 ein Kreuzspektrum zwischen dem Spektrum der Bezugsdatenserie und dem Spektrum der Vergleichs datenserie. Das Kreuzspektrum kann erhalten werden durch komplexe Multiplikation des konjugiert komplexen Spektrums des Spektrums der Bezugsdatenserie und des Spektrums der Vergleichsdatenserie.
Danach berechnet ein Phasendifferenz-Berechnungsschritt S306 die Phasendifferenz zwischen der Bezugsdatenserie und der Vergleichsdatenserie. Die Phasendifferenz kann auf der Grundlage des im Schritt S306 erhaltenen Kreuzspektrums berechnet werden. Insbesondere wird die Phasendifferenz zwischen der Bezugsdatenserie und der Vergleichsdatenserie durch die Phasenkomponente des Kreuzspektrums dargestellt.
In den Schritten S304 und S306 wird die Phasendifferenz unter Verwendung des Kreuzspektrums zwischen den beiden Datenserien berechnet. Die Phasendifferenz kann jedoch unter Anwendung eines unterschiedlichen Verfahrens berechnet werden. Beispielsweise kann die Phasendifferenz durch Verwendung der Kreuzkorrelation zwischen den Spektren der beiden Datenserien berechnet werden.
Nachfolgend beurteilt ein Schritt S310, ob die Phasendifferenzen für alle Vergleichsdatenserien berechnet wurden. Wenn eine oder mehr Datenserien vorhanden sind, für die die Phasendifferenzen mit Bezug auf die Bezugsdatenserie noch nicht berechnet wurden, wird der Vorgang von dem Schritt S304 bis zu dem Schritt S306 für derartige Datenserien durchgeführt.
Wenn die Phasendifferenzen für alle Vergleichsdatenserien berechnet wurden, korrigiert ein Fehlerkorrekturschritt S312 die Messfehler auf der Grundlage der Phasendifferenzen der jeweiligen verglichenen Datenserien. Beispielsweise werden die jeweiligen Datense rien auf der Grundlage der Differenz zwischen den Phasendifferenzen der jeweiligen Vergleichsdatenserien und der im Schritt S300 erhaltenen idealen Phasendifferenz korrigiert.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Verarbeitung im Fehlerkorrekturschritt S312 illustriert. Am Anfang berechnet ein Zeitfehler-Berechnungsschritt S314 die Abtastzeitpunktfehler der Vergleichsdatenreihen auf der Grundlage der Phasendifferenzen zwischen der Bezugsdatenserie und der jeweiligen Vergleichsdatenserie. Die Zeitfehler können mit Bezug auf die idealen Phasendifferenzen berechnet werden.
Hierauf folgend beurteilt ein Vergleichsschritt S316, ob jeder der berechneten Zeitfehler größer als ein vorbestimmter Bezugswert ist. Wenn der Zeitfehler gleich dem oder größer als der Bezugswert ist, wird die entsprechende Datenserie nicht korrigiert, und ein Schritt S320 wird nachfolgend durchgeführt. Wenn der Zeitfehler größer als der Bezugswert ist, korrigiert ein Korrekturschritt S318 die entsprechende Datenserie. Beispielsweise kann der Korrekturschritt S318 die entsprechende Datenserie durch Verschieben der Phase des Spektrums der Datenserie gemäß dem Zeitfehler korrigieren.
Nachfolgend wird beurteilt, ob die Zeitfehler aller Datenserien korrigiert wurden. Wenn eine oder mehr Datenserien vorhanden sind, deren Zeitfehler nicht korrigiert wurden, wird der Vorgang vom Schritt S314 bis zum Schritt S318 bei derartigen Datenserien durchgeführt. Wenn die Zeitfehler aller Datenserien korrigiert wurden, erzeugt ein Datenserien-Erzeugungsschritt S322 zeitfehlerkorrigierte Datenserien.
Beispielsweise führt der Datenserien-Erzeugungsschritt S322 eine inverse schnelle Fourier-Transformation bei den Spektren der zeitfehlerkorrigierten Datenserien durch, wodurch die zeitfehlerkorrigierten Datenserien erhalten werden.
Danach ordnet ein Ordnungsschritt S324 jede der erhaltenen Datenserien ein. Beispielsweise ordnet der Ordnungsschritt S324 die jeweiligen Datenabtastungen gemäß den Abtastzeitpunkten der Abtastdaten ein. Auf diese Weise kann die Messvorrichtung 10, die durch die Fehler der Abtastzeitpunkte bewirkten Messfehler korrigieren. Als eine Folge kann die Messvorrichtung 10 das Jitter des Messsignals genauer Messen.
17 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration der Prüfvorrichtung 100. Gemäß dem vorliegenden Beispiel hat die Prüfvorrichtung 100 weiterhin eine Funktion des Durchführens einer Funktionsprüfung bei der geprüften Vorrichtung 200, zusätzlich zu der Funktion des Durchführens der mit Bezug auf die 1 bis 16 beschriebenen Jitterprüfung.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel enthält die Prüfvorrichtung 100 einen Mustergenerator 65 und eine Mustervergleichsschaltung 55 zusätzlich zu den Bestandteilen der mit Bezug auf die 1 bis 16 beschriebenen Prüfvorrichtung 100. Die Beurteilungsschaltung 70 enthält eine logische Beurteilungsschaltung 75 und eine Jitterbeurteilungsschaltung 77. Die anderen Bestandteile der Prüfvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel haben dieselben oder ähnliche Funktionen oder Konfigurationen wie die entsprechenden Bestandteile, denen dieselben Bezugszahlen in den 1 bis 16 zugewiesen sind.
Der Mustergenerator 65 gibt ein Prüfsignal mit einem vorbestimmten Datenmuster in die geprüfte Vorrichtung 200 ein, wenn die Prüfvorrichtung 100 die Funktionsprüfung bei der geprüften Vorrichtung 200 durchführt. Der Komparator 20 erfasst das Datenmuster, das von der geprüften Vorrichtung 200 ausgegebenen Messsignals durch Vergleichen des Spannungswerts des Messsignals mit einer vorbestimmten Bezugsspannung zu den durch die eingegebenen Abtastsignale angezeigten Zeitpunkten.
Hier erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale. Wenn die Prüfvorrichtung 100 die Funktionsprüfung durchführt, erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale gemäß den Prüfzyklen, die mit den Perioden des Messsignals synchronisiert sind. Beispielsweise erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 ein einzelnes Abtastsignal innerhalb jedes Prüfzyklus zu einem im Wesentlichen mittleren Zeitpunkt des Prüfzyklus. Durch Verwendung derartiger Abtastsignale erfasst der Komparator 20 den Datenwert jeder Periode des Messsignals.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann, wenn die Prüfvorrichtung 100 die Jitterprüfung durchführt, der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale unabhängig von dem Prüfzyklus erzeugen. Beispielsweise hat der Abtasttaktgenerator 30 eine Oszillatorschaltung zum Erzeugen der Abtastsignale. Wenn die Prüfvorrichtung 100 die Funktionsprüfung durchführt, kann der Abtasttaktgenerator 30 die Operation der Oszillatorschaltung gemäß dem Prüfzyklus steuern. Andererseits braucht, wenn die Prüfvorrichtung 100 die Jitterprüfung durchführt, der Abtasttaktgenerator 30 die Operation der Oszillatorschaltung nicht gemäß dem Prüfzyklus zu steuern. Alternativ kann der Abtasttaktge nerator 30 eine erste Oszillatorschaltung zum Erzeugen von Abtastsignalen, wenn die Prüfvorrichtung 100 die Funktionsprüfung durchführt und eine zweite Oszillatorschaltung zum Erzeugen von Abtastsignalen, wenn die Prüfvorrichtung 100 die Jitterprüfung durchführt, enthalten. In diesem Fall wird die Operation der ersten Oszillatorschaltung gemäß dem Prüfzyklus gesteuert, und die zweite Oszillatorschaltung arbeitet unabhängig von dem Prüfzyklus.
Wenn die Prüfvorrichtung 100 die Funktionsprüfung durchführt, vergleicht die Mustervergleichsschaltung 55 das Datenmuster des Messsignals, das durch die in dem Erfassungsspeicher 40 gespeicherten Vergleichsergebnisse gegeben wird, mit einem vorbestimmten erwarteten Wertemuster, um zu beurteilen, ob das Datenmuster des Messsignals mit dem vorbestimmten erwarteten Wertemuster übereinstimmt. Das erwartete Wertemuster kann durch den Mustergenerator 65 auf der Grundlage des Datenmusters des Prüfsignals erzeugt werden.
Die logische Beurteilungsschaltung 75 beurteilt auf der Grundlage des Ergebnisses des von der Mustervergleichsschaltung 55 durchgeführten Vergleichs, ob die geprüfte Vorrichtung 200 annehmbar ist. Hier können die digitale Signalumwandlungsschaltung 50, die digitale Signalverarbeitungsschaltung und die Beurteilungsschaltung 70 durch einen Computer mit installierter Software implementiert werden. Bei einer derartigen Konfiguration kann die Prüfvorrichtung 100 nach dem vorliegenden Beispiel die herkömmliche Prüfvorrichtung für die Funktionsprüfung ohne zusätzliche Hardware verwenden, um die Jitterprüfung durchzuführen. Als eine Folge kann die Prüfvorrichtung 100 die geprüfte Vorrichtung 200 unter geringen Kosten prüfen.
18 illustriert eine beispielhafte Konfiguration einer elektronischen Vorrichtung 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die elektronische Vorrichtung 400 enthält eine Operationsschaltung 410 zum Erzeugen eines Messsignals und die Messvorrichtung 10. Beispielsweise kann die elektronische Vorrichtung 400 die Operationsschaltung 410 und einige der Bestandteile der Messvorrichtung 10 innerhalb eines Gehäuses aus Harz, Keramik oder dergleichen haben.
Die Operationsschaltung 410 arbeitet beispielsweise gemäß einem von außen in diese eingegebenen Signal und gibt das Messsignal nach außen aus. Die Messvorrichtung 10 misst das von der Operationsschaltung 410 ausgegebene Messsignal.
Die Messvorrichtung 10 kann eine ähnliche Konfiguration wie die mit Bezug auf die 1 bis 16 beschriebene Messvorrichtung 10 haben. Beispielsweise kann die Messvorrichtung 10 den Komparator 20 und den Erfassungsspeicher 40 enthalten. Der Komparator 20 empfängt die mit Bezug auf die 1 bis 16 beschriebenen Abtastsignale. Die Abtastsignale können von außerhalb zu dem Komparator 20 gegeben werden oder innerhalb der elektronischen Vorrichtung 400 erzeugt werden.
Wenn die Abtastsignale innerhalb der elektronischen Vorrichtung 400 erzeugt werden, enthält die elektronische Vorrichtung 400 vorzugsweise den Abtasttaktgenerator 30. Wie mit Bezug auf die 1 bis 16 beschrieben ist, speichert der Erfassungsspeicher 40 die Ergebnisse des äquivalenten Messens des Messsignals bei einer hohen Frequenz.
Die vorbeschriebene Konfiguration ermöglicht, das Jitter der elektronischen Vorrichtung 400 genau zu messen mittels des Lesens der in dem Erfassungsspeicher 40 gespeicherten Vergleichsergebnisse. In diesem Fall ist nicht erforderlich, dass die externe Vorrichtung das Messsignal mit einer hohen Geschwindigkeit misst. Dies kann die Kosten der externen Vorrichtung senken.
19 illustriert ein Beispiel für die vom Abtasttaktgenerator 30 erzeugten Abtastsignale. Der Abtasttaktgenerator 30 gemäß dem vorliegenden Beispiel kann in einer der in den 1 und 10 gezeigten Messvorrichtungen 10 verwendet werden. Der Abtasttaktgenerator 30 gemäß dem vorliegenden Beispiel erzeugt aufeinanderfolgend die Abtastsignale mit der Periode (T + Δ), die sich von der Periode (T) des Messsignals um einen vorbestimmten Wert (Δ) unterscheiden. Das heißt, der Abtasttaktgenerator 30 erzeugt Abtastsignale in einer solchen Weise, dass die relativen Phasen der Abtastsignale mit Bezug auf das Messsignal sich allmählich ändern. Gemäß dem vorliegenden Beispiel zeigt das Messsignal im Wesentlichen dieselbe Wellenform mit der Periode (T).
Gemäß dem vorliegenden Beispiel kann der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale mit einer Periode erzeugen, die nicht dem Nyquist-Theorem mit Bezug auf das Messsignal genügt. Mit anderen Worten, der Abtasttaktgenerator 30 gemäß dem vorliegenden Beispiel führt eine Unterabtastung des Messsignals durch. Beispielsweise erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale mit einer Periode, die größer als die halbe Periode des Messsignals ist. Gemäß dem vorliegenden Beispiel erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale in gleichen Intervallen mit einer Periode, die größer als die Periode des Messsignals ist, wie in 19 gezeigt ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, misst die Messvorrichtung 10 das Messsignal, das im Wesentlichen dieselbe Wellenform wiederholt, unter Verwendung der Abtastsignale, deren relative Phasen sich allmählich mit Bezug auf das Messsignal ändern. Auf diese Weise kann die Messvorrichtung 10 das Messsignal bei einer hohen Frequenz äquivalent abtasten. Es wird als ein Beispiel ein Fall genommen, in welchem das Messsignal eine Periode von 400 ps hat und die Abtastsignale mit der Periode von 405 ps erzeugt werden. In diesem Fall ändern sich die relativen Phasen der Abtastsignale mit Bezug auf das Messsignal, um 5 ps/Zyklus. Da jeder Zyklus des Messsignals im Wesentlichen dieselbe Wellenform hat, kann die Messvorrichtung 10 das Messsignal mit der Periode von 5 ps äquivalent abtasten.
Der Erfassungsspeicher 40 kann die von dem Komparator 20 ausgegebenen Vergleichsergebnisse als Antwort auf die Abtastsignale ordnungsgemäß in der Zeitachse speichern. Die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 kann Vergleichsergebnisse an einer vorbestimmten Zahl von Punkten aus den in dem Erfassungsspeicher 40 gespeicherten Vergleichsergebnissen herausziehen, die herausgezogenen Vergleichsergebnisse in ein digitales Signal umwandeln und das digitale Signal in die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 eingeben. Beispielsweise kann die digitale Signalverarbeitungsschaltung 50 aus dem Erfassungsspeicher 40 Vergleichsergebnisse an mehreren Punkten herausziehen, die mehreren Zyklen des Messsignals entsprechen. Das heißt, die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 kann die Periode des Messsignals durch die Differenz zwischen der Periode der Abtastsignale und der Periode des Messsignals teilen und aufeinanderfolgende Datenabtastungen an Punkten, deren Anzahl gleich einem ganzzahligen Mehrfachen des Ergebnisses der Teilung ist, aus den ordnungsgemäß in der Zeitachse im Erfassungsspeicher 40 gespeicherten Vergleichsergebnissen herausziehen.
Wenn das Messsignal eine Periode von 400 ps hat, und die Abtastsignale mit einer Periode von 405 ps erzeugt werden, wie in dem vorstehenden Beispiel erwähnt ist, entsprechen die Vergleichsergebnisse an 160 Punkten einem Zyklus des Messsignals. In diesem Fall kann die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 aus dem Erfassungsspeicher 40 Vergleichsergebnisse an Punkten, deren Anzahl gleich einem ganzzahligen Mehrfachen von 160 ist, in der Form einer diskreten Wellenform herausziehen. Hierdurch kann die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 eine Verarbeitung wie eine Fourier-Transformation bei der diskreten Wellenform durchführen ohne Multiplizieren der diskreten Wellenform mit einer Fensterfunktion wie einer Hanning-Fensterfunktion. Daher kann die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel das Messsignal mit einer höheren Frequenzauflösung messen, im Vergleich zu dem Fall, in welchem eine Fensterfunktion verwendet wird. Die Messvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel kann auch die für die Messung erforderliche Zeit minimieren. Die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 kann Vergleichsergebnisse an Punkten, deren Anzahl gleich den größten ganzzahligen Mehrfachen der Anzahl von Punkten der Vergleichsergebnisse herausziehen, entsprechend einem Zyklus des Messsignals innerhalb des Bereichs der Anzahl von Punkten der in dem Erfassungsspeicher 40 gespeicherten Vergleichsergebnisse.
Die 20A, 20B, 21A und 21B werden verwendet, um eine beispielhafte Operation der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 60 zu illustrieren. Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 führt eine Fourier-Transformation bei dem von der digitalen Signalumwandlungsschaltung 50 eingegebenen digitalen Signal durch, um ein Frequenzdomänensignal zu erzeugen. 20A illustriert ein Beispiel für das digitale Signal in der Frequenzdomäne. Hier kann die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 eine schnelle Fourier-Transformation bei den herausgezogenen Daten durchführen, wenn die Anzahl von von der digitalen Signalumwandlungsschaltung 50 eingegebenen Datenpunkte eine Potenz von 2 ist. Andererseits kann die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 eine Fourier-Transformation bei den herausgezogenen Daten durch Verwendung eines gemischten Radix-Algorithmus durchführen, wenn die Anzahl von von der digitalen Signalumwandlungsschaltung 50 eingegebenen Datenpunkten nicht eine Potenz von 2 ist. Wenn beispielsweise die Anzahl von Datenpunkten eine Potenz von 2 ist, mit anderen Worten, die Zahl nur eine einzelne Wurzel von 2 hat, kann die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 eine eindimensionale schnelle Fourier-Transformation bei den herausgezogenen Daten durchführen. Wenn die Anzahl von Datenpunkten durch ein Produkt mehrerer Radices (das gemischte Radixsystem) ausgedrückt wird, kann die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 die gespaltene Radix-FFT, die Primfaktor-FFT oder die gemischte Radix-FFT gemäß der Anzahl von Punkten durchführen.
Nachfolgend zieht die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 die Frequenzkomponenten in der Nähe der Trägerfrequenz des Messsignals heraus. 20B il lustriert als ein Beispiel die herausgezogenen Frequenzkomponenten. In dem in 20B gezeigten Beispiel ist die Trägerfrequenz des Messsignals angenähert 16 MHz und die Grenzfrequenz liegt mit Bezug auf 15 MHz in dem Bereich von angenähert +/– 5 MHz.
Hierauf folgend führt die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 die inverse Fourier-Transformation bei den herausgezogenen Frequenzkomponenten durch, um ein Zeitdomänensignal zu erzeugen. 21A illustriert ein Beispiel für das Zeitdomänensignal. In der vorbeschriebenen Weise kann die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 ein analytisches Signal des Messsignals erhalten.
Hiernach berechnet die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 die augenblickliche Phase φ(t) des Messsignals auf der Grundlage des analytischen Signals. Auch eliminiert die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 eine lineare Komponente aus der augenblicklichen Phase, um die augenblickliche Phasenstörung Δφ(t) des Messsignals zu berechnen. Das zum Berechnen der augenblicklichen Phasenstörung Δφ(t) aus der augenblicklichen Phase φ(t) verwendete Verfahren wird mit Bezug auf 6A beschrieben. 21B illustriert ein Beispiel für die berechnete augenblickliche Phasenstörung Δφ(t).
Wie mit Bezug auf 6B erläutert ist, kann die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 das Jitter des Messsignals auf der Grundlage der augenblicklichen Phasenstörung Δφ(t) berechnen. Es ist zu beachten, dass die Genauigkeit der berechneten augenblicklichen Phasenstörung Δφ in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Periode des Messsignals und der Erzeugungsperiode der Abtastsignale variiert, d. h., der zeitlichen Auflösung.
22 illustriert Beispiele für die augenblickliche Phasenstörung Δφ(t), die berechnet werden, wenn die Differenz (Δ) zwischen der Periode des Messsignals und der Periode der Abtastsignale auf unterschiedliche Werte eingestellt wird. Die Beispiele der augenblicklichen Phasenstörung in 22 werden erhalten, wenn die Differenz (Δ) in der Periode auf 5 ps, 10 ps, 20 ps und 40 ps eingestellt wird. Wie aus 22 ersichtlich ist, bewirkt die Änderung in der Differenz (Δ) der Periode eine Änderung der Wellenform der berechneten augenblicklichen Phasenstörung. Daher wird die Differenz (Δ) der Periode vorzugsweise angenähert niedriger als der Jitterwert des Messsignals, die Standardabweichung des Jitterwerts oder der Effektivwert des Jitterwerts eingestellt.
23 illustriert als ein Beispiel die Abhängigkeit der Jitterwerte, die berechnet werden, wenn die Differenz (Δ) der Periode auf verschiedene Werte eingestellt wird, von der Beobachtungsbandbreite. 23 zeigt die Jitterwerte, die berechnet werden, wenn die Differenz (Δ) der Periode auf verschiedene Werte eingestellt wird, wobei der Effektivwert der in dem Messsignal enthaltenen Jitteramplitude gleich 2 ps ist. In 23 stellt die horizontale Achse die in 20B gezeigte Grenzfrequenz dar.
24 illustriert als ein Beispiel die Messfehler der Jitterwerte, die berechnet werden, wenn die Differenz (Δ) der Periode auf verschiedene Werte eingestellt wird. Es wird hier angenommen, dass die wahren Werte die gemessenen Werte sind, wenn die Differenz (Δ) in der Periode auf 5 ps eingestellt wird.
Wie aus den 23 und 24 ersichtlich ist, nehmen die Messfehler der Jitterwerte beträchtlich zu, wenn die Differenz (Δ) der Periode zunimmt. Der Abtasttaktgenerator 30 kann die Periode der Abtastsignale so bezeichnen, dass die Differenz (Δ) der Periode einen so kleinen Wert wie möglich annimmt. Wenn beispielsweise der Abtasttaktgenerator 30 die Periode des Abtastsignals aus mehreren unterschiedlichen Werten auswählen kann, kann der Abtasttaktgenerator 30 einen derartigen Wert auswählen, dass die kleinste Differenz (Δ) der Periode erzielt wird.
Der Abtasttaktgenerator 30 kann die Periode der Abtastsignale so bezeichnen, dass die Differenz zwischen der Periode der Abtastsignale und der Periode des Messsignals einen Wert gemäß der Amplitude des zu messenden Jitters oder der zeitlichen Auflösung, mit der die Berechnung des Jitters erwartet wird, annimmt. Beispielweise kann der Abtasttaktgenerator 30 den die Amplitude des zu messenden Jitters oder die zeitliche Auflösung, mit der die Berechnung des Jitters erwartet ist, darstellt, empfangen und nachfolgend die Zeitpunkte der Abtastsignale so bezeichnen, dass die Differenz zwischen der Periode der Abtastsignale und der Periode des Messsignals unter den Wert gleich dem dreimaligen Effektivwert des Jitters oder den Wert der zeitlichen Auflösung fällt. Hier können die zu messenden Jitterwerte Spitze-zu-Spitze-Werte des Zeitjitters sein. Der Abtasttaktgenerator 30 empfängt vorzugsweise den Wert der Periode des Messsignals.
Der maximale Wert der Differenz zwischen dem Zeitpunkt jeder Flanke des Messsignals und dem idealen Zeitpunkt (d. h., das Zeitjitter) wird bestimmt durch den Amplitudenwert des Zeitjitters. Mit anderen Wor ten, der Zeitpunkt jeder Flanke des Messsignals kann gemäß dem Amplitudenwert des Jitters so variieren, dass er vor oder nach dem idealen Zeitpunkt stattfindet. Daher kann der Zeitpunkt jeder Flanke des Messsignals innerhalb des Bereichs des zwei- oder dreifachen des Jitterwerts, der mit Bezug auf den idealen Zeitpunkt definiert ist, variieren. Aus diesem Grund wird es durch Einstellen der Differenz (Δ) der Periode auf einen Wert, der kleiner als der zwei- oder dreifache Wert des Jitterwerts ist, möglich, die Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Messsignals und dem idealen Zeitpunkt (d. h., das Zeitjitter) genauer zu erfassen.
Auch wird es durch Einstellen der Differenz (Δ) der Periode auf einen kleineren Wert als die zeitliche Auflösung, mit der die Berechnung der Jitterwerte erwartet wird, möglich, die Jitterwerte mit der zeitlichen Auflösung genauer zu berechnen.
25 illustriert eine beispielhafte Konfiguration des in der in 17 gezeigten Prüfvorrichtung 100 enthaltenen Mustergenerators 65. Der Mustergenerator 65 enthält eine Mustererzeugungsschaltung 67 zum Erzeugen eines Signalmusters des Prüfsignals und einen Treiber 69 zum Ausgeben des Prüfsignals auf der Grundlage des Signalsmusters. Der Treiber 69 arbeitet gemäß einem vorbestimmten Prüfzyklus und bewirkt, dass die geprüfte Vorrichtung 200 ein Messsignal ausgibt, dessen Periode gemäß dem Prüfzyklus oder dem ganzzahligen Mehrfachen des Prüfzyklus bestimmt ist. Bei dem vorliegenden Beispiel empfängt der Treiber 69 ein Taktsignal, dessen Periode gemäß dem Prüfzyklus T bestimmt ist, und er bewirkt, dass die geprüfte Vorrichtung 200 ein Messsignal gemäß der Periode des Taktsignals ausgibt.
Hier erzeugt der Abtasttaktgenerator 30 die Abtastsignale mit der Periode (T + Δ), die um einen vorbestimmten Wert größer als der Prüfzyklus T ist. In der vorbeschriebenen Weise kann die Prüfvorrichtung 100 nach dem vorliegenden Beispiel das Hochgeschwindigkeits-Messsignal mit einer kurzen Operationsperiode genau messen. Der Abtasttaktgenerator 30 hat vorzugsweise mehrere mögliche Werte für die Differenz (Δ) zwischen der Periode der Abtastsignale und dem Prüfzyklus T. Beispielsweise kann der Abtasttaktgenerator 30 mehrere mögliche Takteinstellungen haben, und die Differenz Δ zwischen dem Prüfzyklus und der Periode der Abtastsignale kann vorher in Verbindung mit jedem Satz von Takten gemessen werden.
Der Abtasttaktgenerator 30 kann einen der Sätze von Takten derart auswählen, dass die Differenz Δ der Periode den kleinsten Wert annimmt. Alternativ kann der Abtasttaktgenerator 30 einen der Sätze von Takten derart auswählen, dass die Differenz Δ der Periode kleiner als der zwei- bis dreifache Wert des zu messenden Jitterwerts ist.
26 illustriert Beispiele für die augenblickliche Phase φ(t), die lineare Phase und die augenblickliche Phasenstörung Δφ(t) des Messsignals, die mit Bezug auf 21 beschrieben sind. In 26 zeigt das obere Diagramm die augenblickliche Phase φ(t) und die lineare Phase 2πf₀t + φ₀ des Messsignals, und das untere Diagramm zeigt die augenblickliche Phasenstörung Δφ(t) des Messsignals. Die Prüfvorrichtung 100 berechnet (φ₀|₂ – φ₀|₁)/(2πf₀) auf der Grundlage der Werte der augenblicklichen Phasen φ(t) von zwei Signalen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, um den deterministischen Versatz zwischen den beiden Signalen zu berechnen. Hier bezeichnet der deterministische Versatz die Differenz der elektrischen Länge zwischen den Pfaden, über die sich die beiden Signale jeweils fortpflanzen. Weiterhin kann die Prüfvorrichtung 100 einen Zufallsversatz zwischen den beiden Signalen durch Berechnen von
(Δφ(t)|₂ – Δφ(t)|₁)/(2πf₀).
Beispielsweise enthält die Prüfvorrichtung 100 zwei Komparatoren 20 parallel. Die beiden Komparatoren 20 empfangen gleichzeitig Signale. Auch empfangen die Komparatoren 20 dasselbe Abtastsignal. Mit anderen Worten, die Prüfvorrichtung 100 führt gleichzeitig eine Unterabtastung der beiden in die Komparatoren 20 eingegebenen Signale durch.
Die Prüfvorrichtung 100 berechnet dann die augenblicklichen Phasen φ(t) der jeweiligen Signale und berechnet die Werte zu einer vorbestimmten Zeit (beispielsweise t = 0) der augenblicklichen Phasen φ(t) der jeweiligen Signale. Die Differenz zwischen den berechneten Werten stellt den deterministischen Versatz dar. Die vorbeschriebene Prozedur kann durch die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 und die digitale Signalverarbeitungsschaltung 60 durchgeführt werden. Die Prüfvorrichtung 100 kann zwei Erfassungsspeicher 40 gemäß den beiden Komparatoren 20 enthalten. Die digitale Signalumwandlungsschaltung 50 empfängt Daten von den beiden Erfassungsspeichern 40 und berechnet den vorgenannten deterministischen Versatz und den Zufallsversatz.
27 vergleicht das von der Prüfvorrichtung 100 gemessene Jitter und das durch Verwendung der Jittermessanordnung E5052A gemessene Jitter. 27 zeigt den Bereich der Werte des von der Jittermessanordnung gemessenen Jitters durch Verwendung strichlierter Linien. Hier kann die Jittermessanordnung eine allgemeine Messanordnung mit einer Funktion des Messens von Jitter sein.
In 27 sind die Werte des unter Verwendung der Prüfvorrichtung 100 gemessenen Jitters als Kreise und Dreiecke aufgezeichnet. Wie aus 27 ersichtlich ist, stimmen die unter Verwendung der Prüfvorrichtung 100 gemessenen Werte vorteilhaft mit den von der Messanordnung, die zum Messen von Jitter verwendet wird, gemessenen Werten überein. Das heißt, 27 zeigt, dass die Prüfvorrichtung 100 das Jitter genau messen kann.
Während das Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist der technische Bereich der Erfindung nicht auf das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist für den Fachmann augenscheinlich, dass verschiedene Änderungen und Verbesserungen zu dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel hinzugefügt werden können. Es ist auch anhand des Bereichs der Ansprüche ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele, denen derartige Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt sind, in den technischen Bereich der Erfindung eingeschlossen werden können.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung, eine Jitterprüfung bei einer geprüften Vorrichtung mit geringen Kosten durchzuführen. Auch kann die vorliegende Erfindung Zeitstörungen getrennt von Amplitudenstörungen messen, wodurch das Zeitjitter genau gemessen wird. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung ein Messsignal mit einer höheren Rate als der maximalen Frequenz der Abtastsignale, die von einem Abtastgenerator erzeugt werden kann, messen.
Die Anlage wird hier einbezogen, wodurch sie einen Teil der vorliegenden Anmeldung bildet.
Zusammenfassung
Es ist eine Messvorrichtung (10) zum Messen eines Messsignals vorgesehen. Die Messvorrichtung enthält einen Komparator (20), der aufeinander folgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zu diesen gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht, einen Abtasttaktgenerator (30), der aufeinander folgend in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordnete Abtastsignale erzeugt, einen Erfassungsspeicher (40), der Ergebnisse des Vergleichs durch den Komparator speichert, und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung (20), die Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet.
Beschreibung der Bezugszahlen

10 Messvorrichtung, 20 Komparator, 22 Komparator, 25 Taktwiedergewinnungsschaltung, 30 Abtasttaktgenerator, 40 Erfassungsspeicher, 50 digitale Signalumwandlungsschaltung, 55 Mustervergleichsschaltung, 60 digitale Signalverarbeitungsschaltung, 62 Bandbegrenzungsschaltung, 64 Phasenverzerrungs-Schätzschaltung, 65 Mustergenerator, 66 Schätzschaltung für augenblickliche Phase, 67 Mustererzeugungsschaltung, 68 Linearphasen-Eliminierungsschaltung, 69 Treiber, 70 Beurteilungsschaltung, 72 Nulldurchgangs-Zeitpunkt-Schätzschaltung, 74 und 75 Filter, 76 Hilbert-Transformator, 77 Jitterbeurteilungsschaltung, 78 und 82 Mischer, 90 Eingabeschaltung, 100 Prüfvorrichtung, 200 geprüfte Vorrichtung, 400 elektronische Vorrichtung, 410 Operationsschaltung.

Claims

Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals, welche aufweist: einen Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zu diesem gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht; einen Abtasttaktgenerator, der aufeinander folgend in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordnete Abtastsignale erzeugt; einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den Komparator speichert; und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale mit einer Periode erzeugt, die um einen vorbestimmten Wert von einer Periode des Messsignals unterschiedlich ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale mit einer Periode, die länger als die halbe Periode des Messsignals ist, erzeugt.
Messvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale in einer solchen Weise erzeugt, dass eine Differenz zwischen der Periode der Abtastsignale und der Periode des Messsignals ein äquivalentes Abtastintervall ist, das gemäß einem zu messenden Jitterwert bestimmt ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Abtasttaktgenerator den zu messenden Jitterwert empfängt und aufeinander folgend die Abtastsignale in einer solchen Weise erzeugt, dass die Differenz zwischen der Periode der Abtastsignale und der Periode des Messsignals unter einen Wert fällt, der das N-fache des Jitterwerts ist, wobei N eine positive ganze Zahl ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale in einer solchen Weise erzeugt, dass die Differenz zwischen der Periode der Abtastsignale und der Periode des Messsignals einen Wert annimmt, der gemäß einer zeitlichen Auflösung, mit der die Berechnung des Jitters erwartet wird, bestimmt ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Abtasttaktgenerator die zeitliche Auflösung, mit der die Berechnung des Jitters erwartet wird, empfängt und aufeinander folgend die Ab tastsignale in einer solchen Weise erzeugt, dass die Differenz zwischen der Periode der Abtastsignale und der Periode des Messsignals unter die zeitliche Auflösung fällt.
Messvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die digitale Signalverarbeitungsschaltung die Periode des Messsignals durch die Differenz zwischen einer Periode der Abtastsignale und der Periode des Messsignals teilt; aufeinander folgende Abtastungen von Daten an Punkten, deren Anzahl ein ganzzahliges Mehrfaches eines Ergebnisses der Teilung ist, aus Abtastungen von Daten, die die Vergleichsergebnisse darstellen, die in dem Erfassungsspeicher ordnungsgemäß auf einer Zeitachse gespeichert sind, herauszieht; und das Jitter auf der Grundlage der herausgezogenen Abtastungen von Daten berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 8, bei der wenn die Anzahl von Punkten der herausgezogenen Abtastungen von Daten eine Potenz von zwei ist, die digitale Signalverarbeitungsschaltung das Jitter auf der Grundlage eines Ergebnisses der Durchführung einer schnellen Fourier-Transformation bei den herausgezogenen Abtastungen von Daten berechnet; und wenn die Anzahl von Punkten der herausgezogenen Abtastungen von Daten nicht eine Potenz von zwei ist, die digitale Signalverarbeitungsschaltung das Jitter auf der Grundlage eines Ergebnisses der Durchführung einer gemischten Radix-, Primfaktor- oder geteilten Radix-Fourier-Transformation bei den herausgezogenen Abtastungen von Daten berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: eine digitale Signalumwandlungsschaltung, die ein digitales Signal auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse erzeugt durch Umwandeln jedes Spannungswertes des Messsignals in einen digitalen Wert mit einem Absolutwert, der kleiner als n ist, wobei n eine reelle Zahl ist, wobei die digitale Signalverarbeitungsschaltung das Jitter des Messsignals auf der Grundlage des digitalen Signals berechnet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 10, bei der der Komparator ein unterschiedliches Vergleichsergebnis in Abhängigkeit davon ausgibt, ob der Spannungswert des Messsignals höher als der Bezugsspannungswert ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die digitale Signalumwandlungsschaltung ein Vergleichsergebnis, das anzeigt, dass der Spannungswert des Messsignals höher als der Bezugsspannungswert ist, in einen digitalen Wert 1 umwandelt; und ein Vergleichsergebnis, das anzeigt, dass der Spannungswert des Messsignals gleich dem oder niedriger als der Bezugsspannungswert ist, in einen digitalen Wert 0 umwandelt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 10, bei der der Komparator eine erste Bezugsspannung und eine zweite Bezugsspannung, die einen niedrigeren Spannungswert als die erste Bezugsspannung hat, empfängt und ein unterschiedliches Vergleichsergebnis in Abhängigkeit davon ausgibt, ob der Spannungswert des Messsignals höher als die erste Bezugsspannung ist; gleich der oder niedriger als die erste Bezugsspannung und höher als die zweite Bezugsspannung ist; oder gleich der oder niedriger als die zweite Bezugsspannung ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 13, bei der die digitale Signalumwandlungsschaltung ein Vergleichsergebnis, das anzeigt, dass der Spannungswert des Messsignals höher als der erste Bezugsspannungswert ist, in einen digitalen Wert 1 umwandelt; ein Vergleichsergebnis, das anzeigt, dass der Spannungswert des Messsignals gleich dem oder niedriger als der erste Bezugsspannungswert und höher als die zweite Bezugsspannung ist, in einen digitalen Wert 0 umwandelt; und ein Vergleichsergebnis, das anzeigt, dass der Spannungswert des Messsignals gleich dem oder niedriger als der zweite Bezugsspannungswert ist, in einen digitalen Wert –1 umwandelt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 10, bei der der Komparator 3 oder mehr unterschiedliche Bezugsspannungen empfängt und ein unterschiedliches Vergleichsergebnis in Abhängigkeit davon ausgibt, welcher der Spannungsbereiche, der durch zwei benachbarte der Bezugsspannungen definiert ist, den Spannungswert des Messsignals aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abtasttaktgenerator die in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignale unabhängig von einer Operationsperiode der Messvorrichtung erzeugt.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abtasttaktgenerator ein einzelnes Abtastsignal in jeder Operationsperiode der Messvorrichtung erzeugt.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abtasttaktgenerator mehrere Abtastsignale in jeder Operationsperiode der Messvorrichtung erzeugt.
Messvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die digitale Signalverarbeitungsschaltung enthält: eine Bandbegrenzungsschaltung, die Frequenzkomponenten des digitalen Signals, deren Messung erwartet wird, durchlässt; und eine Phasenverzerrungs-Schätzschaltung, die Phasenstörungen des von der Bandbegrenzungsschaltung ausgegebenen digitalen Signals berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Bandbegrenzungsschaltung das digitale Signal in ein analytisches Signal umwandelt, und die Phasenverzerrungs-Schätzschaltung enthält: eine Schätzschaltung für die augenblickliche Phase, die ein augenblickliches Phasensignal, das eine augenblickliche Phase des Messsignals anzeigt, auf der Grundlage des analytischen Signals erzeugt; und eine Linearphasen-Eliminierungsschaltung, die eine lineare Komponente des augenblicklichen Phasensignals eliminiert und Phasenstörungen des Messsignals berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Phasenverzerrungs-Schätzschaltung enthält: eine Nulldurchgangs-Zeitpunkt-Schätzschaltung, die eine Nulldurchgangs-Zeitpunkt-Serie des Messsignals auf der Grundlage des von der Bandbegrenzungsschaltung ausgegebenen digitalen Signals schätzt; und eine Linearphasen-Eliminierungsschaltung, die eine lineare Komponente der Nulldurchgangs- Zeitpunkt-Serie eliminiert und Phasenstörungen des Messsignals berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: ein Filter, das Frequenzkomponenten des Messsignals, deren Messung erwartet wird, durchlässt und die durchgelassenen Frequenzkomponenten in den Komparator eingibt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei der aus Frequenzkomponenten des Messsignals das Filter Frequenzkomponenten innerhalb eines Frequenzbandes, das keine Trägerfrequenz des Messsignals enthält, durchlässt.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend: mehrere einander parallel angeordnete Komparatoren, wobei die Messvorrichtung weiterhin aufweist: eine Eingabeschaltung, die das Messsignal parallel in die mehreren Komparatoren eingibt, wobei der Abtasttaktgenerator eine Gruppe der Abtastsignale mit einer unterschiedlichen Phase in jeden der mehreren Komparatoren eingibt, und der Erfassungsspeicher die durch die mehreren Komparatoren erhaltenen Vergleichsergebnisse ordnungsgemäß in Übereinstimmung mit Phasen von entsprechenden Abtastsignalen speichert.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abtasttaktgenerator die in den Komparator einzugebenden Abtastsignale erzeugt, mit Bezug auf eine Phase eines mit dem Messsignal synchronisierten Trägersignals.
Messvorrichtung nach Anspruch 25, weiterhin aufweisend: eine Taktwiedergewinnungsschaltung, die einen wieder gewonnenen Takt, der mit dem Messsignal synchronisiert ist, auf der Grundlage des Messsignals erzeugt und den wieder gewonnenen Takt als das Trägersignal in den Abtasttaktgenerator eingibt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 und 26, bei der der Abtasttaktgenerator in jeden von mehreren Komparatoren eine Gruppe der aufeinander folgenden Abtastsignale, die eine unterschiedliche Phase mit Bezug auf das Trägersignal hat, eingibt und der Erfassungsspeicher die Vergleichsergebnisse, die von jedem der mehreren Komparatoren als Antwort auf die Gruppe der aufeinander folgenden Abtastsignale ausgegeben werden, ordnungsgemäß in Übereinstimmung mit Phasen der aufeinander folgenden Abtastsignale speichert.
Prüfvorrichtung zum Prüfen einer geprüften Vorrichtung, welche aufweist: eine Messvorrichtung, die Jitter eines von der geprüften Vorrichtung ausgegebenen Messsignals misst; und eine Jitter-Beurteilungsschaltung, die auf der Grundlage des von der Messvorrichtung gemessenen Jitters beurteilt, ob die geprüfte Vorrichtung annehmbar ist, wobei die Messvorrichtung enthält: einen Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch zu diesen aufeinander folgend ge lieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht; einen Abtasttaktgenerator, der aufeinander folgend in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordnete Abtastsignale erzeugt; einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den Komparator speichert; und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die das Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 28, bei der der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale mit einer Periode, die um einen vorbestimmten Wert gegenüber einer Periode des Messsignals unterschiedlich ist, erzeugt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 29, weiterhin aufweisend: einen Treiber, der gemäß einem vorbestimmten Prüfzyklus arbeitet und bewirkt, dass die geprüfte Vorrichtung das Messsignal mit einer Periode, die gemäß dem Prüfzyklus bestimmt ist, ausgibt, wobei der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale mit einer Periode, die um einen vorbestimmten Wert größer als der Prüfzyklus ist, erzeugt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 28, weiterhin aufweisend: eine logische Beurteilungsschaltung, die beurteilt, ob ein Datenmuster des Messsignals, das durch die in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse gegeben ist, mit einem vorbestimmten erwarteten Wertemuster übereinstimmt.
Messverfahren zum Messen eines Messsignals mit einer vorbestimmten Periode, welches aufweist: aufeinander folgendes Vergleichen eines Spannungswertes des Messsignals mit einem zugeführten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zugeführte Abtastsignale angezeigt sind; aufeinander folgendes Erzeugen von in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignalen; Speichern von Ergebnissen des Vergleichs durch den Komparator; und Berechnen von Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse.
Prüfverfahren zum Prüfen einer geprüften Vorrichtung, welches aufweist: Messen eines von der geprüften Vorrichtung ausgegebenen Messsignals; und Beurteilen auf der Grundlage des bei dem Messen gemessenen Jitters, ob die geprüfte Vorrichtung annehmbar ist, wobei das Messen enthält: aufeinander folgendes Vergleichen eines Spannungswertes des Messsignals mit einem zugeführten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zugeführte Abtastsignale angezeigt werden; aufeinander folgendes Erzeugen von in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignalen; Speichern von Ergebnissen des Vergleichs durch den Komparator; und Berechnen des Jitters des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse.
Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals mit einer vorbestimmten Periode, welche aufweist: einen Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem ersten Bezugsspannungswert und einem zweiten Bezugsspannungswert, die zu diesen geliefert werden, zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zu diesen gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht und dreiwertige Vergleichsergebnisse ausgibt; einen Erfassungsspeicher, der die durch den Komparator erhaltenen Vergleichsergebnisse speichert; und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die Jitter des Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 34, bei der die digitale Signalverarbeitungsschaltung enthält: eine Erzeugungsschaltung für ein Hilbert-Transformationspaar, die die Vergleichsergebnisse in ein analytisches Signal umwandelt; eine Schätzschaltung für die augenblickliche Phase, die ein augenblickliches Phasensignal, das eine augenblickliche Phase des Messsignals anzeigt, auf der Grundlage des analytischen Signals erzeugt; und eine Linearphasen-Eliminierungsschaltung, die eine lineare Komponente des augenblicklichen Phasensignals eliminiert und Phasenstörungen des Signals berechnet.
Elektronische Vorrichtung zum Ausgeben eines Messsignals, welche aufweist: eine Operationsschaltung, die das Messsignal erzeugt; und eine Messvorrichtung, die das Messsignal misst, wobei die Messvorrichtung enthält: einen Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert des Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zu diesen gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht; und einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den Komparator speichert.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 36, weiterhin aufweisend: einen Abtasttaktgenerator, der aufeinander folgend in im Wesentlichen gleichen Zeitintervallen angeordnete Abtastsignale erzeugt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 37, bei der der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale mit einer Periode, die sich um einen vorbestimmten Wert von einer Periode des Messignals unterscheidet, erzeugt.
Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals, welche aufweist: einen ersten Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert eines ersten Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zu diesen gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht; einen zweiten Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert eines zweiten Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert vergleicht, wobei der Vergleich durch den zweiten Komparator im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Vergleich durch den ersten Komparator stattfindet; einen Abtasttaktgenerator, der aufeinander folgend die in im Wesentlichen mit gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignale erzeugt; einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den ersten und den zweiten Komparator speichert; und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die (i) eine augenblickliche Phase des ersten Messsignals und eine augenblickliche Phase des zweiten Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet, und (ii) einen deterministischen Versatz zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal auf der Grundlage der berechneten augenblicklichen Phasen berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 39, bei der der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale mit einer Periode, die sich um einen vorbestimmten Wert von einer Periode des Messsignals unterscheidet, erzeugt.
Messvorrichtung zum Messen eines Messsignals, welche aufweist: einen ersten Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert eines ersten Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert zu Zeitpunkten, die durch aufeinander folgend zu diesen gelieferte Abtastsignale angezeigt werden, vergleicht; einen zweiten Komparator, der aufeinander folgend einen Spannungswert eines zweiten Messsignals mit einem zu diesem gelieferten Bezugsspannungswert vergleicht, wobei der Vergleich durch den zweiten Komparator im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Vergleich durch den ersten Komparator stattfindet; einen Abtasttaktgenerator, der aufeinander folgend die in im Wesentlichen mit gleichen Zeitintervallen angeordneten Abtastsignale erzeugt; einen Erfassungsspeicher, der Ergebnisse des Vergleichs durch den ersten und den zweiten Komparator speichert; und eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die (i) eine augenblickliche Phase des ersten Messsignals und eine augenblickliche Phase des zweiten Messsignals auf der Grundlage der in dem Erfassungsspeicher gespeicherten Vergleichsergebnisse berechnet, (ii) augenblickliche Phasenstörungen des ersten Messsignals und augenblickliche Phasenstörungen des zweiten Messsignals auf der Grundlage der berechneten augenblicklichen Phasen des ersten und des zweiten Messsignals berechnet, und (iii) einen Zufallsversatz zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal auf der Grundlage der augenblicklichen Phasenstörungen des ersten Messsignals und der augenblicklichen Phasenstörungen des zweiten Messsignals berechnet.
Messvorrichtung nach Anspruch 40, bei der der Abtasttaktgenerator aufeinander folgend die Abtastsignale mit einer Periode erzeugt, die um einen vorbestimmten Wert von einer Periode des Messsignals unterschiedlich ist.