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Diese
Erfindung betrifft Systeme, die mehrwertige signalelektrische oder
optische Augendiagramm-Wellenformen von Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationsvorrichtungen,
Teilkomponenten oder Verbindungen wie Oszilloskope, Jitteranalysatoren
und Bitfehlerraten-Prüfer
sowie eingebaute Prüfmerkmale
in ATE-Ausrüstung
und Kommunikationsvorrichtungen und -systemen messen.
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Augendiagramme,
bitsynchronisierte persistierende Überlagerungen von allen möglichen
Bitübergängen in
einem mehrwertigen Datenstrom, werden gewöhnlich verwendet, um die Qualität eines
Datenstroms, der beispielsweise in digitalen Datenkommunikationen
verwendet wird, einzustufen. Augendiagramme können unter Verwendung von gut
verstandenen und allgemein angewandten Oszilloskopvorrichtungen
und Oszilloskop-Abtastmerkmalen, die in anderen Analysatoren einschließlich von
Jitteranalysatoren eingebaut sind, konstruiert werden. Außerdem wurde
die Fähigkeit
zum Zeichnen von Augendiagrammen unter Verwendung einer binären Entscheidungsschaltung
und einer Fensterentscheidungsschaltung vor kurzem von dem gegenwärtigen Erfinder
offenbart, zum Beispiel in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/541970
und 10/099487.
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Einige
Augendiagramme haben schlechte Augenöffnungen, die definiert sind
als eine kleine Öffnung
in der Mitte des Auges mit Werten zwischen einer logischen eins
und einer logischen null, wodurch eine logische Entscheidung eines
hohen Pegels oder eines niedrigen Pegels sehr fehleranfällig werden. Kommunikationssignale
mir derartigen Augendiagrammen sind für digitale Kommunikationen
sehr schwierig zu verwenden.
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Es
gibt viele Gründe
dafür,
dass Bitübergänge in einem
mehrwertigen Datenstrom von ihrem nominalen Weg von Bit zu Bit in
Abwärtsrichtung
des Datenstroms abweichen können.
Diese Gründe
umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Nulllinienabweichung von
logischen Nullen und logischen Einsen, im gesamten Signal hinzugefügte Störungen und
Jitter in Datenbitübergängen. Einige
dieser Gründe
hängen
von dem Datenwert und der unmittelbaren Datenwerthistorie ab, die übertragen
werden, während
andere Gründe
vollständig
von den Datenwerten und der unmittelbaren Historie unabhängig sind.
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Konventionelle
Techniken haben Augendiagramm-Abtastoszilloskope verwendet, um ein
Augendiagramm zu zeichnen, wobei die nicht datenabhängigen Effekte
entfernt wurden, indem der Durchschnitt einer Zahl von Abtastungen
gebildet wurde und in den Durchschnitt nur Punkte aufgenommen wurden,
die innerhalb des verwendeten Prüfmusters mit
einem bestimmten Bitversatz (z. B. Triggerversatz) korrespondierten.
Diese wurde als schlüsselfertige
Merkmale in Abtastoszilloskope von Hewlett-Packard, Agilent Technologies
und Tektronix implementiert und wurde allgemein in Laboratorien
für Forschung
und Entwicklung in weiteren manuellen Prüfvorrichtungen implementiert.
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In
den vorher erwähnten
Techniken sind Oszilloskope erforderlich, um eine derartige Messung durchzuführen, was
in Fällen,
in denen ein Oszilloskop ansonsten nicht benötigt wird, die zusätzlichen Kosten
eines Oszilloskops bedeutet, wenn Augendiagramme gewünscht werden,
die die nicht datenabhängigen
Effekte entfernen. Ein weiterer Nachteil der vorher erwähnten und
analoger Techniken ist, dass die Menge der Abtastungen, die in dem
Durchschnitt für
individuelle Bitpositionen des geprüften mehrwertigen Datensignals
enthalten sind, bei einer inhärenten
effektiven Abtastgeschwindigkeit von unter 200 K Abtastungen/s fest
ist und insbesondere nicht wie mit der Datenrate skaliert.
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In
Systemen, die vom gegenwärtigen
Erfinder im Fachgebiet offenbart wurden, werden Augendiagramme gemessen
und angezeigt, die entweder Einzelschwellenwert-Scheibenmodus-Komparatoren oder
Fenstermodus-Komparatoren verwenden. Implementierungen dieser Konzepte
resultieren in Augendiagrammen mit den gleichen Merkmalen wie reguläre Abtastoszilloskope
ohne Hervorheben von datenabhängigen
Effekten.
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Wie
beispielsweise im
US-Patent Nr. 6715112 von
Jungerman et al offenbart, können
getriggerte Wellenformen ausgeführt
werden, indem Bitfehlerraten-Messungen gegen einen Spannungsschwellenwert
abgelenkt und die Ergebnisse differenziert werden, um die Spitze
der Bitfehlerrate zu finden und um die Schwellenspannung des maximalen
Bitfehlerratenwerts als den Spannungswert der getriggerten Wellenform
zur Zeit von verschiedenen Erhöhungen
zu verwenden. Getriggerte Wellenformen wie die von Jungerman offenbarten
sind keine Augendiagramme. Sie überlagern
nicht alle Arten von Bitübergängen in
dem mehrwertigen Signal übereinander,
um die Augenöffnung
zu zeigen. Weiterhin ist Beschränken
einer Vorrichtung zum Operieren mit einem „Fehlerleistungsanalysator", wie von Jungerman
et al beschrieben, und unter Umständen, in denen eine Bitfehlerrate
gemessen werden kann (z. B. wenn eine zweite Referenzkopie des in
dem Test verwendeten Musters bekannt ist und damit synchronisiert
wurde), keine wünschenswerte
Einschränkung,
und ein Verfahren, das keine derartige Einschränkung vornimmt, würde zweifellos
eine beträchtliche
Verbesserung sein.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
der vorliegenden Erfindung werden Augendiagramme von mehrwertigen
Signalen unter Verwendung von, unter anderen Elementen, einem gefensterten
Komparators, einem abgeleiteten Mustertrigger und einem Ereigniszählers erzeugt.
Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Ergebnisse von
Ereigniszählungsmessungen
verarbeitet werden, die vorgenommen werden, während die Grenzen des gefensterten
Komparators angeordnet werden, alle interessierenden Spannungsversatze und
alle Zeitversatze innerhalb der Bitperiode oder mehrerer Bitperioden
des Augendiagramms abzudecken, und wobei diese Verarbeitung beinhaltet,
den abgeleiteten Mustertrigger zu verwenden, um jede Zählung einem
geeigneten Bitversatz in dem Datenmuster des mehrwertigen Signals
zuzuschreiben, und weiter beinhaltet, den mittleren Abtastwert für jeden
Zeitversatz in der Bitperiode für
alle Bitversatze in dem Datenmuster zu bestimmen, und weiter beinhaltet,
jede mittlere Abtastung für
alle Zeitversatze in der Bitperiode des Augendiagramms, die von
allen zugeschriebenen Bits in dem Datenmuster des mehrwertigen Signals
kommen, zu zeichnen/überlagern.
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Diese
Erfindung verwendet insbesondere keine Bitfehlerraten-Messtechniken,
die erfordern, dass ein im Wesentlichen gleiches mehrwertiges Referenzsignal
verfügbar
ist sowie das zu prüfende mehrwertige
Signal und ein Synchronisationsverfahren, um die Wellenformen miteinander
zu verriegeln, so dass ein Signal als Referenz zum Messen von Bitfehlern
in dem anderen verwendet werden kann.
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Geräte, die
geprüft
werden, geben mehrwertige Signale aus. Diese Signale können geprüft werden,
indem beispielsweise eine Augendiagramm-Repräsentation betrachtet wird.
Augendiagramme zeigen Überlagerungen
von allen möglichen
Bitübergängen (z.
B. hoch zu niedrig, niedrig zu hoch, hoch zu hoch und niedrig zu
niedrig) in allen möglichen Historiezuständen. Nach
der vorliegenden Erfindung enthält
ein Verfahren zum Messen und Anzeigen von datenabhängigen Augendiagrammen:
Erfassen von Ereigniszählungen
bei verschiedenen Bitversatzen, erwünschten Zeitversatzen in der
Bitperiode oder den -perioden und erwünschten Spannungsversatzen
in der interessierenden Spannungsversatzregion; Entfernen der nicht
datenabhängigen
Effekte aus den erfassten Ereigniszählungen durch Durchschnittsbildung;
Erzeugen eines zusammengesetzten Diagramms von gewünschten
Zeitversatzen in der Bitperiode oder den -perioden und erwünschten Spannungsversatzen
in der interessierenden Spannungsversatzregion und Anzeigen des
Ergebnisses.
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EP-A-1315327 offenbart
eine Vorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften des Bitstroms von
binären
Impulsen. Die Vorrichtung verfügt über Steuerungsvorrichtungen
zum Definieren eines Fensterkomparators und Logikvorrichtungen zum Akkumulieren
und Abbilden von Zahlen, die aus einer Zählung der Anzahl, die die Bitimpulse
auf Punkte im Inneren des Fensterkomparators fallen, abgeleitet werden,
und Zeichnen eines Augendiagramms, das Eigenschaften des Bitstroms
definiert.
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EP-A-1460792 offenbart
ein Verfahren und System zum Erzeugen eines Augendiagramms. Das Verfahren
lenkt die Komponenten und den Signaldetektionsweg eines Binärdaten-Bitentscheidungsmechanismus,
der verwendet wird, um die Bitfehlerrate des Bitstroms eines eingehenden
oder angelegten Datensignals zu erhalten, um ein Augendiagramm zu erzeugen.
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ERFASSEN VON EREIGNISZAHLUNGEN
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Ereignisse
sind ausgelöst,
um gezählt
werden, wenn die Spannung eines mehrwertigen Signals, das geprüft wird,
in den Grenzbereich zwischen Vhi und Vlow zu einem bestimmten Zeitpunkt fällt, der durch
die steigende oder fallende Flanke eines variabel verzögerten Taktsignals
plus eines etwaigen festen Verzögerungsversatzes
in dem System definiert ist. Eine ausgelöste Zählung wird tatsächlich in
einem Ereigniszähler
höchstens
einmal pro Taktperiode gezählt,
so lange die Ereigniszählung
nicht deaktiviert wurde. Die Ereigniszählung kann deaktiviert werden, weil
der gegebene Bitversatz in dem mehrwertigen Signal, das geprüft wird,
zum Zeitpunkt der Abtastung von geringem Interesse für eine gegebene
Messung ist, oder aus praktischen Gründen, weil keine Messungen
durchgeführt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung wählt
einen von vielen möglichen
Algorithmen zum Besuchen einer ausreichenden Zahl von Regionen aus,
die die interessierenden Spannungsversatze und die Zeitversatze
in einem oder mehr Bitperioden repräsentieren, um den interessierenden
Augendiagrammbereich abzudecken. Ein Algorithmus, der in einer beispielhaften
Ausführungsform
eingesetzt wird, dient zum aufeinander folgenden Vornehmen von Ereignismessungen über die
gleiche Zahl von aktivierten Taktbits bei einem gegebenen Zeitversatz
in der Bitperiode oder den -perioden bei allen Spannungsversatzen
in Inkrementen von Vdelta (das die gewünschte Spannungsauflösung des
Augendiagramms repräsentiert) von
Vtop bis Vbottom und
mit Fenstergrößen von
Vdelta (definiert durch die Subtraktion
von Vhi – Vlo)
und, sobald diese Spalte von Messungen abgeschlossen ist, zum Inkrementieren
des Zeitversatzes in der Bitperiode oder den -perioden um einen
gewünschten
Zeitinkrementbetrag Tdelta der die gewünschte Zeitauflösung des
Augendiagramms reflektiert; und zum Wiederholen des Prozesses für die nächste Spalte.
Dieser Prozess wird dann für
jede Spalte zwischen 0 und Tmax (wobei Tmax der Zeitbetrag ist, der in der X-Achse des
Augendiagramms gezeigt werden soll) bei der gewünschten Inkrementauflösung von
Tdelta wiederholt.
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Andere
Algorithmen zum Erfassen von Ereigniszählungen können Optionen enthalten zum
Erfassen von Daten in einer anderen Reihenfolge oder zum Optimieren,
in welchen Bereichen die Erfassung tatsächlich durchgeführt wird,
basierend auf verschiedenen Faktoren einschließlich von, aber nicht beschränkt auf,
Bilderkennung des Augendiagramms, wodurch prädiziert werden kann, wo aktive mehrwertige
Signalspannungen wahrscheinlich sind.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
wird nach durchgeführter
Erfassung eine Datenstruktur-Repräsentation
konstruiert oder in anderer Weise von allen erfassten Ereigniszählungen
abgeleitet. Diese kann die Form einer dreidimensionalen Speicheranordnung
von Ereigniszählungswerten
annehmen, ist aber nicht darauf beschränkt, wobei die Achsen der drei
Dimensionen den Spannungsversatz, den Zeitversatz in der Bitperiode
oder den -perioden und die Bitposition in dem Datenmuster, das durch das
mehrwertige Signal repräsentiert
wird, darstellen.
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VERARBEITUNG VON ERFASSTEN
DATEN
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Verarbeitung
der erfassten Ereigniszählungsdaten
zum Entfernen von etwaigen nicht datenabhängigen Effekten aus den erfassten
Ereignisdaten wird durchgeführt,
indem eine neue Datenrepräsentation
erzeugt wird, in der die mehrfachen Nichtnull-Ereigniszählungen
der erfassten Daten, die in jeder Spalte von jeder Ebene der Ereigniszählungsdaten,
die jeden Bitversatz in dem mehrwertigen Signaldatenmuster repräsentieren,
vorkommen, verwendet werden, um den durchschnittlichen Spannungsversatz
für jede
Spalte für
jeden Bitversatz der Datenmusterebene zu bestimmen. Dieser Prozess
erzeugt eine einzelne Spannungswellenform, die durchschnittliche
Spannungswellenform, des mehrwertigen Eingangssignals individuell
für alle
Bitversatze in dem Datenmuster.
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Diese
Daten können
durch eine dreidimensionale Annordnung von booleschen Werten repräsentiert
werden, wobei die Achsen der drei Dimensionen den Zeitversatz in
der Bitperiode oder den -perioden, die Bitposition in dem Datenmuster,
das durch das mehrwertige Signal repräsentiert wird, und den logischen
Zustand (z. B. wahr oder falsch) davon, ob dieser Spannungsversatz
in dem interessierenden Spannungsversatzbereich der durchschnittliche Spannungsversatz
ist oder nicht, repräsentieren.
Es ist zu beachten, dass diese logische Funktionalität in einer
Datenstruktur, die mehr Repräsentationsbits
als nur eine boolesche verwendet, realisiert werden könnte.
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ÜBERLAGERUNG DES AUGENDIAGRAMMS
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Die
Augendiagramm-Anzeige ist eine zusammengesetzte Anzeige von überlagerten
Mustern, die alle möglichen
Bitübergänge in einem
Datenmuster repräsentieren,
das von dem mehrwertigen Signal von dem Gerät, das geprüft wird, stammt. In dieser Erfindung
wird ein Augendiagramm, das datenabhängige Effekte betont, durch Überlagern
von gemittelten Wellenformen konstruiert, die jeweils individuelle
Bitübergangsarten
in dem mehrwertigen Signal repräsentieren.
Nach der Beendigung der Verarbeitung der erfassten Daten zum Entfernen
von nicht datenabhängigen
Effekten aus den individuellen Wellenformen durch Durchschnittsbildung
können
diese Wellenformen summiert werden, um ein Augendiagramm zu erzeugen.
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Der
Prozess der Überlagerung
von mehreren Datenwellenform zum Zweck der Erzeugung eines Augendiagramms
kann in vielen Weisen durchgeführt
werden, die im Allgemeinen von Technikern verstanden werden, die
im Fachgebiet der Bildbearbeitung und -zusammensetzung ausgebildet
wurden. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird eine Datenstruktur erzeugt, die das Augendiagramm
repräsentiert,
das angezeigt werden soll, und die Ein/Aus-, Graustufen- oder farbigen Pixelrepräsentationen
von allen Spannungsversatzen in der interessierenden Spannungsversatzregion
und allen gewünschten
Zeitversatzen in der Bitperiode oder den -perioden enthält. Dies
erfolgt beispielsweise durch logische „ODER"-Operationen mit jedem gleich positionierten
Bildpunkt von allen Datenebenen in der 3-dimensionalen Repräsentation,
der mit jedem Bitversatz in dem Datenmuster korrespondiert, das
in dem mehrwertigen Signal von dem geprüften Gerät gefunden wird. In dieser
Weise ist ein Bildpunkt eine Farbe, wenn eines oder mehr der gemittelten
Bitpositionen in dem mehrwertigen Signal durch den Spannungsversatz
und Zeitversatz korrespondierend mit der Bildpunktposition gegangen sind.
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Gleichermaßen kann
eine Graustufen- oder farbige Repräsentation des Augendiagramms
erzeugt werden, indem die Zahl der WAHREN gleich positionierten
Bildpunkte in den verarbeiteten 3-dimensionalen Daten arithmetisch summiert
werden. In diesen Fällen
bedeuten Bildpunkte mit 1 Zählpunkt,
dass eine Wellenformart an dieser Bildpunktposition vorhanden war;
Bildpunkte mit 2 Zählpunkten
bedeuten, dass zwei Wellenformarten an dieser Bildpunktposition
vorhanden waren, usw. Diese Zählpunkte
können
dann verwendet werden, um die Helligkeit des Bildpunkts einzustellen,
wobei eine Abstufung, Helligkeit oder Farbe verwendet werden kann, um
die Zahl oder Population von gemittelten Wellenformen zu repräsentieren,
die auf einer bestimmten Bildpunktposition vorhanden war, wobei
jede Bildpunktposition einen bestimmten Spannungsversatz in der
interessierenden Spannungsregion und einen bestimmten Zeitversatz
in der Bitperiode oder den -perioden in der interessierenden Zeitregion
repräsentiert.
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ANZEIGE DES ERGEBNISSES
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Nach
der Erzeugung der Überlagerungsdaten
kann das Ergebnis in einer Weise angezeigt werden, die bekannt und ähnlich zu
anderen Augendiagramm-Anzeigen ist. Grafische Computeranzeigen jeder
Art einschließlich,
aber nicht darauf beschränkt, von
Flachbildschirmen, Kathodenstrahlröhren, Ausdrucken sind alles
Beispiele von Vorrichtungen, die zur Anzeige des Ergebnisses verwendet
werden können,
eines Augendiagramms, das datenabhängige Effekte betont.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, imstande zu sein, Augendiagramme
zu messen und anzuzeigen, die datenabhängige Effekte betonen, durch
Entfernen der nicht datenabhängigen
Effekte durch Bearbeitung.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Augendiagramme anzuzeigen,
die datenabhängige
Effekte betonen, durch Entfernen der nicht datenabhängigen Effekte
durch Bearbeitung unter Verwendung der Abtastfähigkeiten eines gefensterten
Bitkomparators, eines abgeleiteten Mustertriggers und eines Ereigniszählers, die
mit der Datenrate skalieren, anstelle eines Oszilloskops.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Anzeige von Augendiagrammen,
die datenabhängige
Effekte betonen, durch Entfernen der nicht datenabhängigen Effekte,
während
Messungen der Bitfehlerraten oder die kombinierten Elemente eines „Fehlerleistungsanalysators" nicht erforderlich sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für ein weiteres
Verständnis
der Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollte Bezug auf
die folgende ausführliche
Beschreibung genommen werden, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen,
in denen gleiche Teile gleiche Bezugsnummern haben und in denen:
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1 ein
ausführliches
Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Verwendung eines Trigger-Decodierers und Ereigniszählers zeigt;
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2 ein
Beispiel eines Augendiagramms eines mehrwertigen Signals zeigt;
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3.a ein schematisches Diagramm eines Trigger-Decodierers
zeigt, der mit einer Variante der bevorzugten Ausführungsform
von 1 verwendet wird;
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3.b ein schematisches Diagramm eines Trigger-Decodierers
zeigt, der mit einer alternativen bevorzugten Ausführungsform
von 1 verwendet wird;
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4.a die Umwandlung von zweidimensionalen
Anordnungen von Fensterzählungen
in eine zweidimensionale Anordnung mit dem gemittelten Wert des
mehrwertigen Signals zeigt;
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4.b ein Beispiel des Ergebnisses der dargestellten
Umwandlung von zweidimensionalen Anordnungen von Fensterzählungen
in eine zweidimensionale Anordnung mit dem gemittelten Wert des mehrwertigen
Signals zeigt;
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5 ein
Ablaufdiagramm zeigt, das die Schritte darstellt, die ausgeführt werden,
wenn die Technik der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
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6 Verarbeitung
und Überlagerung
von zweidimensionalen Anordnungen von Fensterzählungen von vielen Bitversatzen
in dem Datenmuster des mehrwertigen Signals zur Erzeugung des gewünschten
Augendiagramms, das datenabhängige Effekte
betont, zeigt; und
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7 zeigt,
wie eine solche neue Art von Augendiagrammen datenabhängige Effekte
betont.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird jetzt ausführlicher unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt sind, beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch
in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht
als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt aufgefasst
werden; vielmehr werden die Ausführungsformen
bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist
und die Erfindung vollständig
an die Fachleute im Fachgebiet weitergibt.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer Abtastschaltung 10, die die Messschaltung
oder -vorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung verwendet.
Eine zu prüfende
Vorrichtung 12 gibt ein mehrwertiges Signal 13 aus,
das zu messen ist. Dieses mehrwertige Signal 13 wird einem
gefensterten Komparator 14 präsentiert, wo es mit Spannungspegeln
Vhi und Vlo verglichen
wird. Wenn die Spannung des mehrwertigen Signals 13 größer als
Vlo und kleiner als Vhi ist, stellt
der gefensterte Komparator 14 ein logisches WAHR bereit.
Es ist zu beachten, dass Komparatoren, die invertierte Logik verwenden,
ebenfalls in dieser Erfindung verwendet werden könnten. Das Ergebnis dieses
logischen Fenstervergleichs 15 wird einer Abtastvorrichtung 16 präsentiert,
beispielsweise einem Flip-Flop in D-Ausführung, dessen Funktion es ist,
den logischen Zustand WAHR oder FALSCH des Ausgangs des gefensterten
Komparators 15 zu einem Zeitpunkt abzutasten, der durch
die steigende (oder fallende oder beide) Flanke des Taktsignals oder
Stroboskopsignals 21 gekennzeichnet ist, das dem Takteingang
der Abtastvorrichtung 16 durch eine variable Verzögerungsschaltung 18 präsentiert wird.
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Das
Taktsignal 21 der vorliegenden Erfindung muss synchron
zu den Bitperioden der Daten sein, die von dem mehrwertigen Signal 13 geführt werden,
und kann die gleiche Datenrate oder jede feste ganzzahlige Teilung
der Datenrate, die praktisch ist, aufweisen. In der beispielhaften
Ausführungsform
wird ein voller Bitratentakt (z. B. CLOCK) verwendet, der entweder
von der geprüften
Vorrichtung 12 oder von dem Stimulus oder anderer zugehöriger Elektronik
stammen kann, die in dem Prüfsystem
angeschlossen ist und zum Zweck der Erzeugung oder Wiederherstellung
eines bitsynchronen Datenratentakts verwendet wird.
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Zur
Bewegung der Abtastzeit zu allen Bitversatzen in der Bitperiode
der Daten, die in dem mehrwertigen Signal 13 geführt werden,
wird eine variable Verzögerungsschaltung 18 in
der beispiethaften Ausführungsform
eingesetzt. Die variable Verzögerungsschaltung 18 empfangt
das eingehende bitsynchronisierte Taktsignal 17 und gibt
eine gleiche Kopie des bitsynchronisierten Taktsignals 21 mit
einem eingefügten
programmierten Verzögerungsbetrag 19 aus. Das
variabel verzögerte
Abtast-Taktsignal 21 wird als das Abtast-Stroboskopsignal
zur Abtastvorrichtung 16 verwendet, um die Abtastvorrichtung 16 anzuweisen,
das Signal 15 von dem gefensterten Komparator 14 abzutasten.
Der Ausgang 22 der Abtastvorrichtung 16 ist ein
logisches WAHR oder logisches FALSCH in Abhängigkeit davon, ob die Spannung des
mehrwertigen Signals 13 zur Zeit der Abtastung innerhalb
der Grenzen von Vhi und Vlo liegt.
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Es
wird von Fachleuten verstanden werden, dass es zahlreiche Konfigurationen
von elektronischen Schaltungen gibt, die eingesetzt werden könnten, um
gleichermaßen
ein logisches Signal abzuleiten, das ein logisches WAHR oder logisches FALSCH
in Abhängigkeit
davon ist, ob die Spannung des mehrwertigen Signals 13 zur
Zeit der Abtastung innerhalb der Grenzen von Vhi und Vlo liegt.
Beispielsweise kann dies mit zwei Einzelschwellenwert-Spannugskomparatoren
und einer logischen UND-Funktion bewirkt werden; dies kann mit zwei Einzelschwellenwert-Spannungskomparatoren,
zwei Abtast-Flipflops und einer logischen UND-Funktion hinter der
Abtastvorrichtung und mit anderen geeigneten Schaltungen durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit diesen Variationen zur
Erzeugung eines logischen WAHR oder logischen FALSCH in Abhängigkeit
davon, ob die Spannung des mehrwertigen Signals zur Zeit der Abtastung
innerhalb der Grenzen von Vhi und Vlo liegt, und daher fallen sie in den Rahmen
dieser Offenbarung.
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Das
Signal 22, das ein logisches WAHR- oder logisches FALSCH-Signal
in Abhängigkeit
davon führt,
ob die Spannung des mehrwertigen Signals 13 zur Zeit der
Abtastung innerhalb der Grenzen von Vhi und
Vlo liegt, wird dann als eine Zählungsfreigabe
einer digitalen Zählvorrichtung 24,
des Ereignisanordnungszählers,
verwendet, der einen Zählwert 25 bei
der nächsten
steigenden Flanke des Taktsignals 21 inkrementieren wird.
Das Taktsignal, das für die
Verarbeitung nach der Abtastung eingesetzt wird, könnte entweder
der variabel verzögerte
Takt 21 oder, durch Nutzung spezieller Techniken zur Kompensation
von möglichen
Einrichtungs- und Haltevariationen, die vorkommen können, eine
direkte Kopie des Eingangs-Taktsignals 17 sein. Zum Zählen kann der
Ereignisanordnungszähler 24 außerdem weiter durch
eine zusätzliche
Zählungsfreigabefunktion 23 angesteuert
werden, die die Ereigniszählung
auf nur diejenigen Zellen beschränkt,
wie durch eine Triggerverarbeitungsschaltung 26, beispielsweise
ein Mikroprozessor, einen korrespondierenden Abschnitt von Software-Code,
der von einem oder mehr Prozessoren ausgeführt wird, einem dedizierten
Hardware-Teil (z. B. ASIC), logischen Schaltungen, einer Zustandsmaschine
oder jeder anderen geeigneten Vorrichtung, die zur Verarbeitung
von eingegebenen Daten imstande ist, bestimmt wurde. Wenn die vorliegende Erfindung
als Software-Code implementiert wird, würden die Programmbefehle, die
einen derartigen Software-Code bilden würden, auf einem computerlesbaren
Medium gespeichert werden, beispielsweise einer Floppy-Diskette,
einer CD, einer DVD, einem ZIP-Datenträger oder einer anderen geeigneten Speichervorrichtung.
In der Anwendung würde
das computerlesbare Medium dann in eine geeignete Lesevorrichtung
(z. B. ein CD-ROM-Laufwerk) eingelegt werden, die mit dem einem
oder mehr Prozessoren oder Ausführungsvorrichtungen
verbunden ist, die dann bewirken würde, dass der eine oder mehr Prozessoren
den gespeicherten Code ausführen
und die korrespondierenden Operationen ausführen würden.
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Der
Ereignisanordnungszähler 24 kann
aus einem einzelnen Zähler
oder einer Vielzahl von Zählern
bestehen, von denen jeder einen bestimmten Bitversatz in dem Datenmuster
repräsentiert
und jeder, wenn richtig freigegeben, an einer gegebenen Taktflanke
als der Zähler
zum Inkrementieren durch das Bitversatzsignal 28, das von
der Triggerverarbeitungsschaltung 26 bereitgestellt wird,
adressiert wird. In dieser Weise wird eine Version der Erfindung
mit einem einzelnen Zähler
hergestellt, wenn eine Triggerverarbeitungsschaltung 26 eine
einzelne Bitposition in dem Datenmuster adressiert und Fensterereignisse
nur inkrementiert werden, wenn der abgetastete Logikwert 22 des
gefensterten Komparators für
einen Bitversatz in dem Muster richtig ist, oder ein Mehrfach-Zähler gemäß der vorliegenden
Erfindung wird hergestellt, dessen Triggerverarbeitungsschaltung 26 adressiert,
welcher Zähler
aus einer Anordnung von Zählern
als ein Ergebnis des abgetasteten Logikwerts des gefensterten Komparators
zu inkrementieren ist.
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Die
vorher erwähnte
Ausführungsform
erfordert die sequentielle Konstruktion von Ebenen von Wellenformdaten
durch Operieren der Erfindung und Durchführen von Ereigniszählungen über den
vollständigen
Bereich von Spannungsversatzen in dem interessierenden Spannungsbereich
und Zeitversatzen in den Bitversatzen innerhalb der interessierenden
Bitperiode oder den -perioden für
individuelle Bitversatze in der Datenperiode und anschließender Änderung
des Bitversatzes in der Datenperiode und Wiederholung des Zyklus;
während
eine alternative Ausführungsform
gleichzeitig Ereigniszählungen
für mehrere
Bitebenen von Datenmustern während
eines einzelnen Durchlaufs der Spannungsversatze in der interessierenden
Spannungsversatzregion und Zeitversatze in den Zeitversatzen in
der interessierenden Bitperiode oder den -perioden erfassen kann. Die
vorher erwähnte
Messschaltung 20 verwendet weniger Hardware, erfordert
aber mehr Durchlaufe durch die Daten, wohingegen die alternative
Ausführungsform
mehr Hardware-Ressourcen benutzt und effizienter ist.
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Die
Ereigniszähleranordnung 24 kann
durch einen Prozessor 30 zwischen Erfassungsabtastperioden
an jeder Fenster-Schwellenwerteinstellung und Verzögerungseinstellung
zurückgesetzt
werden. Die Dauer der Abtastperiode kann durch einem Takt-Abwärtszählungs-Zeitgeber 27 eingestellt
werden, der die Zahl der Takte oder die Zahl der Takte, an denen ein
bestimmter Bitübergang
vorhanden ist, zählt.
Diese Funktion dient zur Gewährleistung,
dass die Zahl der Abtastungen, die an einem bestimmten Spannungsversatz,
einer Zeitverzögerung
und einer Bitposition in dem Datenmuster genommen werden, bekannt
ist. Wenn eine neue Messung an einem neuen Spannungsversatz, einer
Zeitverzögerung
und einer Bitposition in dem Datenmuster gestartet wird, setzt eine
Rücksetzfunktion 29 von
dem Prozessor 30 gleichermaßen auch den Taktzählwert zurück.
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Die
Triggerverarbeitungsschaltung 26 der vorliegenden Erfindung
stellt die Taktsynchronisation mit dem Datenmuster bereit, die erforderlich
ist, um ein Augendiagramm 40 (2) zu zeichnen,
das die datenabhängigen
Effekte betont. Die Triggerverarbeitungsschaltung 26 muss
die Zahl der Bitabtastungen in einem Datenmuster, die Musterlänge, kennen, und
pflegt dann einen laufende Zählungsmodul
dieser Zahl 31. Diese Zahl wird durch das Prüfmuster, das
von der geprüften
Vorrichtung verwendet wird, definiert und wird von dem Prozessor 30 programmiert.
Basierend auf diesem laufenden Triggerzählungswert 31 werden
die Taktzähler
und die Ereigniszähleranordnung
zum Zählen
freigegeben oder nicht. Es gibt viele mögliche beispielhafte Ausführungsformen
eines derartigen Triggerelements; zwei beispielhafte Ausführungsformen
der Triggerverarbeitungsschaltung 26 nach der vorliegenden
Erfindung werden hierin offenbart und ausführlich in 3 beschrieben.
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Der
Zählwert
oder die Anordnung von Zählwerten 25 werden
von dem Prozessor 30 nach jedem gefensterten Ereigniszähler-Messsatz
bei einem gegebenen Spannungsversatz in der interessierenden Spannungsversatzregion
und Zeitversatzen in der interessierenden Bitperiode oder den -perioden
gelesen. Abhängig
von der verwendeten Art von Ausführungsform
können
ein oder mehr Zählwerte 25 vorhanden
sein, die nach jedem Messsatz zu lesen sind. Nachdem diese Werte
von dem Prozessor 30 gelesen wurden, können sie für spätere Verarbeitungs-, Überlagerungs-
und Anzeigefunktionen in dem Speichermittel des Prozessors 30 gespeichert
werden.
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Die
Abtastschaltung 10 enthält
außerdem ein
Speicherelement 32, beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher
(RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher oder
jedes geeignete flüchtige
oder nichtflüchtige
Speichermedium, und ein Anzeigeelement 34, beispielsweise
einen Monitor, eine Kathodenstrahlröhre, einen Flachbildschirm, einen
Drucker oder jede geeignete Anzeige- oder Präsentationsvorrichtung, die
einer im Allgemeinen verfügbaren
und gut verstandenen Speicher- oder Anzeigetechnologie entspricht.
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2 zeigt
ein beispielhaftes Augendiagramm 40, das eine geschlossene
Augenöffnung 41 zu
haben scheint und unter datenabhängigen
Effekten leidet. Diese Darstellung ist das Ergebnis der Überlagerung
von zahlreichen Spannungsabtastungen des mehrwertigen Signals von
der geprüften
Vorrichtung, die bei allen möglichen
Zeitversatzen in den dargestellten Bitperioden genommen wurden.
In diesem Beispiel werden ungefähr
3 und ein halb Bitperioden dargestellt. Die Aufgabe dieser Ausführungsform
betont die datenabhängigen
Effekte von 2 und ähnlicher Augendiagramme. Es
ist außerdem
die ausdrückliche
Aufgabe dieser Erfindung, andere, bereits beschriebene Aufgaben
dieser Erfindung zu erfüllen.
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3a zeigt
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Triggerverarbeitungsschaltung 26 der
vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird das Eingangs-Taktsignal 21 kontinuierlich
von einem Taktzähler 50 gezählt. Der Zählwert 28 von
dem Taktzähler 50 wird
mit dem Musterlängenwert 31a verglichen,
der von dem Prozessor 30 durch den Komparator 52 bereitgestellt wird.
Wenn der Zählwert 28 gleich
der Musterlänge 31a ist,
wird ein Rücksetzsignal 53 erzeugt,
das Zurücksetzen
des Taktzählers 50 bewirkt,
wodurch die Zählung
des Taktsignals erneut initialisiert wird. In dieser Weise wird
der Zählwert 28 seine
Zählungen von
0 bis zur Musterlänge
durchlaufen. Der Zählwert 28 wird
dann auch als der Bitversatzwert verwendet, der dem Ereignisanordnungszähler 24 bereitgestellt wird,
der diesen Zählwert 28 als
einen Index verwendet, um zu wissen, welcher Zähler in der Anordnung von Zählern an
der nächsten
steigenden (oder fallenden) Flanke des angewandten Takts zu inkrementieren
ist, wenn dies freigegeben ist.
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Die
in 3a beschriebene Triggerverarbeitungsschaltung 26 erfordert,
dass der Prozessor 30 den Musterlängenwert 31a bereitstellt.
Die Triggerverarbeitungsschaltung 26 gibt den Bitversatzwert 28,
der von dem Ereignisanordnungszähler 24 zu verwenden
ist, aus oder stellt ihn in anderer Weise bereit.
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3b zeigt
ein Blockdiagramm einer alternativen bevorzugten Ausführungsform
der Triggerverarbeitungsschaltung 46 nach der vorliegenden
Erfindung. In dieser Triggerverarbeitungsschaltung 46 sind
sowohl die Musterlänge 31a als
auch die Bitzahl 31b korrespondierend mit dem Bitversatz
in dem Modulzähler
des Triggerverarbeitungsschaltungs-Zählers 50 erforderlich.
Diese Werte werden von dem Prozessor 30 bereitgestellt.
Wie in der ersten Ausführungsform
der Triggerverarbeitungsschaltung 26, die in 3a dargestellt
ist, wird die Musterlänge 31a mit einem
frei laufenden Taktzählerwert 28 verglichen, um
zu bestimmen, warm der Zähler 50 zurückzusetzen
ist, beispielsweise durch Erzeugen eines Rücksetzsignals 53 und
Anlegen des Signals an den Zähler 50.
In dieser Ausführungsform
wird der frei laufende Taktzähler 50 die
Zahl der Taktflanken von 0 bis zur Musterlänge zählen und dann erneut beginnen.
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Der
Wert des Taktzählers 28 wird
von dem zweiten Komparator 54 auch mit der Bitzahl 31b verglichen,
und wenn diese beiden Werte übereinstimmen,
erzeugt der zweite Komparator 54 das Bit-Gattersignal 23,
das anschließend
von der Triggerverarbeitungsschaltung 46 bereitgestellt
wird. Das Bit-Gattersignal 23 wird
sowohl von dem Ereignisanordnungszähler 24 als auch von
der Takt-Abwärtszählungsschaltung 27 verwendet,
die in 1 dargestellt sind. Das Bit-Gattersignal 23 qualifiziert
weiter, ob der Ereignisanordnungszähler, in dieser Ausführungsform
ein einzelner Zähler,
erwägt
zu zählen, wenn
das logische Ergebnis des abgetasteten Fenstervergleichs gültig ist
oder nicht. Wenn das Taktzähler-Signal 28 nicht
mit der interessierenden Bitzahl 31b übereinstimmt, aktiviert das
Bit-Gattersignal 23 nicht das Zählen von Ereignissen.
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4a.
zeigt die Verarbeitung von erfassten Daten, um nicht datenabhängige Effekte
zu entfernen. Die Darstellung zeigt, wie die rohen Ereigniszählungen 60 für eine bestimmte
Bitposition in dem Datenmuster, das von dem mehrwertigen Signal 13 von
der geprüften
Vorrichtung 12 (1) geführt wird, verrauscht ist und
viele Abtastungen 60 enthält, die viele Spannungsversatze
(z. B. zwischen Vtop und Vbottom)
an jedem Zeitversatz (z. B. 0 bis Bitperiode) abdeckt. Diese Abtastungen 60,
die von Vtop bis Vbottom)
für jeden
Zeitversatz reichen, werden analysiert, um den Durchschnitt der
Werte ungleich null zu finden, der in dieser Darstellung mit dem
Buchstaben A gekennzeichnet ist. Es ist an diesem Spannungsversatz
(z. B. A) zwischen Vbottom und Vtop, dass der durchschnittliche Wert für alle Abtastungszählungen an
dem bezeichneten Zeitversatz existiert. Zur Vervollständigung
der Verarbeitung müssen ähnliche durchschnittliche
Punkte „A" für alle Zeitversatze
in der einen oder den mehreren interessierenden Bitperioden bestimmt
werden. Sobald dies abgeschlossen ist, können die verarbeiteten Daten 62 konstruiert werden,
die einen singulären
Spannungsversatzwert für
alle Zeitversatze in der einen oder den mehreren interessierenden
Bitperioden aufweisen. Es ist die Erfassung von diesen verarbeiteten
Datenstrukturen für
verschiedene Bitversatzpositionen in dem Datenmuster, die von der
Verarbeitung der erfassten Daten 60 ausgegeben werden.
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4b.
zeigt weiterhin die Eingabe 70 und Ausgabe 72 der
Verarbeitung des erfassten Datenelements dieser Erfindung für einen
Bitversatz in dem Datenmuster. In diesem Beispiel wird ein Bitversatz analysiert,
der mit dem Datenmuster von 11010 korrespondiert. In der linken
Wellenform 70 (z. B. Eingang) sind deutlich Störungen vorhanden,
die in der gemittelten Wellenform 72 (z. B. Ausgang) an
der rechten Seite entfernt sind.
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das das Abtastungs- und Anzeigeverfahren 100 nach
einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Obwohl es möglich ist,
die Operationsschritte umzukehren, zu kombinieren oder anderweitig
in verschiedener Weise zu ändern
und trotzdem dasselbe Ergebnis zu erzielen, wird in dieser beispielhaften
Ausführungsform
der Verarbeitungsfluss verwendet, um die Erfindung auszuführen. Der
Prozess beginnt in Schritt 102, in dem die Ereigniszählungen
erfasst werden. Dies kann beispielsweise durch die Messschaltung 20 durchgeführt werden, die
Spannungsversatze in der interessierenden Spannungsversatzregion
abtastet, Zeitversatze in der einen oder den mehreren Bitperioden
in der interessierenden Zeitversatzregion abtastet und durch verschiedene
Bitversatze in dem Bitmuster geht, das von dem mehrwertigen Signal
geführt
wird, das von der geprüften
Vorrichtung bereitgestellt wird, während sie Zählungen oder Anordnungen von
Zählungen
erfasst, die zur Erstellung eines Augendiagramms, das datenabhängige Effekte
betont, verwendet werden sollen.
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In
Schritt 104 werden die vorher erfassten Daten verarbeitet,
um Störungen
oder andere Daten oder vorrichtungsabhängige Varianzen aus den Daten
zu entfernen. Dies kann beispielsweise durchgeführt werden, indem der durchschnittliche
Wert der erfassten (z. B. eingegebenen) Daten für jeden Bitversatz in dem Datenmuster
bestimmt wird.
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In
Schritt 106 wird ein Überlagerungs-Augendiagramm
erstellt, beispielsweise durch Überlagerung
der Ergebnisse der verschiedenen gemittelten eingegebenen Datenwellenformen
in einer geeigneten Weise, so dass sie auf einer korrespondierenden
Anzeigevorrichtung angezeigt werden können.
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In
Schritt 108 wird das Augendiagramm auf einer geeigneten
Anzeigevorrichtung präsentiert.
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Andere
beispielhafte Ausführungsformen nach
dieser Erfindung können
die Daten auf andere Weisen verarbeiten, einschließlich von,
aber nicht beschränkt
auf partielle Vervollständigung
und partielle Aktualisierungen der Anzeige. Diese zusätzlichen
Ausführungsformen
werden als andere Mittel zum Zeichnen eines Augendiagramms, das
datenabhängige
Effekte betont, vorweggenommen.
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6 zeigt
weiter, wie gemittelte Wellenformen 110a–110n für verschiedene
Bitversatze in dem Datenmuster überlagert
werden, um ein gesamtes Augendiagramm 120 zu bilden, das
datenabhängige Effekte
betont. In diesem Diagramm werden 7 Bitversatze in dem Muster verwendet.
Es ist klar, dass jede beliebige Zahl von Bitversatzen für diesen
Zweck verwendet werden könnte.
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7 zeigt
eine Darstellung eines Augendiagramms 130, das datenabhängige Effekte
betont. Dieses Diagramm sollte mit dem Diagramm von 2 verglichen
werden. In diesem erzeugten Augendiagramm 130 wurden die
Störungen,
die in allen Übergängen des
Signals vorhanden waren, Störungen,
die nicht von den Daten abhängig
waren, entfernt, so dass nur deutliche, scharfe Linien sichtbar sind,
die die Ausmaße
der datenabhängigen
Variation in Bitübergängen des
mehrwertigen Signals anzeigen.
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Dieses
Diagramm veranschaulicht ein Beispiel der Realisierung der ausgedrückten Aufgabe dieser
Erfindung.
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Zusammenfassend
stellt die vorliegende Offenbarung eine Beschreibung einer Abtastungsschaltung
einschließlich
eines Fenster-Komparators, eines abgeleiteten Mustertriggers und
eines Ereigniszählers
zusammen mit anderen geeigneten Komponenten bereit, um individuell
gemittelte Bitübergänge eines
mehrwertigen Signals zu einer zusammengesetzten Augendiagramm-Anzeige
zu überlagern.
Um dies zu erreichen, wird ein Mustertrigger erzeugt, der die Wiederholungsrate
des gesamten Musters, das geprüft
wird, definiert. Dieser Mustertrigger wird verwendet, um zu definieren,
welchem Bit gefensterte Ereigniszählungen zuzuordnen sind. Gefensterte
Ereigniszählungen
werden von dieser Erfindung erzeugt, indem die zwei Grenz-Schwellenwerte
eines Fenster-Komparators über
den Spannungsbereich, der die Spannungsausmaße des mehrwertigen Signals
abdeckt, für
Zeitversatz-Verzögerungen
in der Bitperiode des mehrwertigen Signals bei jeder gewünschten
Auflösung
abgetastet werden und indem gezählt
wird, wie oft das mehrwertige Signal bei den verschiedenen Fenster-Spannungsversatzen
und -Zeitversatzen in das Fenster fällt. Erfasste Fenster-Ereigniszählungen
für Spannungs-
und Zeitversatz-Abtastungen werden individuell für zahlreiche Datenbitversatze,
die von dem Mustertrigger abgeleitet wurden, gespeichert. Der Mittelwert
jeder vertikalen Spalte von gefensterten Ereigniszählungen
für alle
Zeitversatze in einer Bitperiode und für alle Bitversatze, die von
dem Mustertrigger abgeleitet wurden, wird bestimmt und auf einer
Augendiagramm-Anzeige, die datenabhängige Effekte betont, gezeichnet/überlagert.