JP2001108723A

JP2001108723A - 電気信号評価方法

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Publication number: JP2001108723A
Application number: JP2000268981A
Authority: JP
Inventors: Arnold M Frisch; アーノルド・エム・フリシュ; Thomas A Almy; トーマス・エー・アルミー
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2001-04-20
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JP2003177160A; EP0854366A1; JPH10221415A; US5793642A; DE69822527D1; JP3594949B2; JP3548108B2; DE69822527T2; EP0854366B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒストグラムを用いて、アクセスしにくい位
置のアナログ電気信号を評価する。【解決手段】被試験回路の理想的な出力信号の基準ヒ
ストグラムHEXPを準備する。被試験回路の実際の出力信
号をサンプリングし、そのサンプル値が電圧値の量子化
範囲の特定の範囲内になる回数を夫々表す複数の値から
成る試験結果ヒストグラムHCUTを作成しする。試験結果
ヒストグラムの複数の値から基準ヒストグラムの複数の
対応値を減算して（61）、分散ヒストグラムHDIFを発生
する。分散ヒストグラムの複数の値を評価して、電気信
号の特性を求める。また、基準ヒストグラムに対する試
験結果ヒストグラムのオフセットを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ電気信号
の試験方法、特に、集積回路内に埋め込まれるなどして
アクセスしにくい（近づきがたい）部分のアナログ電気
信号を評価する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路（ＩＣ）は、近年益々高密度化
している。また、複合集積回路は、マルチ・チップ・モ
ジュール（ＭＣＭ）内に更に高密度に詰め込まれている
ので、増加した数の被試験回路に対して、入力／出力性
能がほとんど追いつかなくなってきた。その結果、ビル
ト・イン（組み込み）自己試験（ＢＩＳＴ）機能の必要
性が高まっている。その名前が表すように、組み込み自
己試験では、ＩＣ又はＭＣＭの内部に試験回路及び測定
回路を組み込むと共に、機能回路が他のいつかの目的に
も働くように設計されている。実行した試験結果と同様
に、試験を開始するデータ及びコマンドを、比較的少数
の入力／出力（Ｉ／Ｏ）ピンを介して伝送できる。な
お、これらピンは、境界走査バス（boundary scan bu
s）の一部である。

【０００３】診断回路の組み込み自己試験に関しては、
非常に進歩しているが、アナログ回路の組み込み自己試
験は、さほど進歩しておらず、一般的にはまだ問題があ
る。現在のアプローチの大部分は、外部の自動化試験装
置を用いる点と、ＩＣ又はＭＣＭの端子からのアナログ
信号を外部装置に伝搬させる手段とを想定している。典
型的には、信号テンプレートから得られる最小値及び最
大値と、デジタル化した信号値と比較して、アクセスが
容易な環境下でアナログ信号の合格／不合格（パス／フ
ェイル）試験を行っている。しかし、ＩＣ又はＭＣＭの
奥深い位置の信号に近づくことは、非常に面倒であり、
高価である。非常に必要とされていることは、ＩＣ又は
ＭＣＭの内部のアナログ信号を、高速で合格／不合格
（go/no-go）を、簡単且つ安価に実行できることであ
る。よって、この場合、従来の外部手段では、試験がで
きない。

【０００４】ＩＣ又はＭＣＭ内に埋め込まれた回路の組
み込み自己試験用ツール（道具）の利用が、近年、盛ん
になってきた。集積回路内に埋め込まれて使用するのに
適したアナログ・プローブ・システムが、フリシュの米
国特許第５４１８４７０号「アナログ・マルチチャンネ
ル・プローブ・システム」（特開平７−１９１１０号に
対応）に記載されている。また、フリシュの米国特許第
４７７４６８１号「ヒストグラムを提供する方法及び装
置」（特公昭５−３０３２号に対応）は、上述の問題を
解決するのに適したヒストグラム発生回路の実現につい
て記載している。

【０００５】ヒストグラムは、歴史的に種々の方法に用
いられてきた。クロスビーの米国特許第５０９７４２８
号「データ発生周波数分析器」（特願平１−３３５２７
０号に対応）は、その特許の請求項の発明のデータ・ソ
ート装置がソートしたデータを要約するのにヒストグラ
ムをどのように用いるかを記載している。フォレイらの
米国特許第４９８５８４４号「カウンタ／タイマを用い
た統計的な波形グラフ化」は、繰り返し波形の電圧ヒス
トグラムを発生するアプローチを記載している。同様
に、バレスらの米国特許第４８９０２３７号「信号処理
方法及び装置」（特願昭６３−１８６６７７号に対応）
は、電力及び周波数の特定組合せが生じる回数を表す輝
度変化を行うのに、どのようにヒストグラムを用いるか
を記載している。シエゲルらの米国特許第５５０９６３
号「デジタル的に圧縮された波形のぼかし表示」は、デ
ジタル蓄積オシロスコープにおいて、アナログ的な輝度
表示を発生する処理で、どのようにヒストグラムを用い
るかを記載している。

【０００６】ジョンソンの米国特許第５００３２４８号
「確率密度ヒストグラム」は、従来の時間対電圧のオシ
ロスコープ表示を補うのに、どのようにヒストグラム表
示を用いるかを記載している。同様に、クセラらの米国
特許第５３４３４０５号「多値関数からパルス・パラメ
ータの自動抽出」（特開平４−２８０１４２号に対応）
は、繰り返し信号の時間に対する動きを見るのに、どの
ようにヒストグラムを用いるかを記載している。米国特
許第５４９５１６８号「オシロスコープにおいて、安定
したスケールの表示を行うための信号分析方法」は、自
動的又は手動でオシロスコープの設定を制御するのに、
どのようにヒストグラムを用いるかを記載している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】とろこで、電気信号の
品質を評価する方法が求められている。求められている
方法は、特に、集積回路内や、その他のアクセスしにく
い位置のアナログ電気信号を評価するのに用いることが
できる方法である。したがって、本発明の目的は、ヒス
トグラムを用いて、アクセスしにくい位置の電気信号を
評価する方法の提供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、理想的
な信号又は所望信号のシミュレーションか、又は、所望
信号自体をサンプリングして、基準ヒストグラムを導出
する。この基準ヒストグラム値と試験結果ヒストグラム
値との差を減算により求めて、偏差（変動）ヒストグラ
ムを求める。この偏差ヒストグラムを更に評価して、被
試験電気信号の特性を求めたり、被評価信号を発生する
回路のメリット数を求める。試験結果ヒストグラム及び
基準ヒストグラムの差を求める前に、試験結果ヒストグ
ラムに対して、正規化、オフセット計算、利得調整、ノ
イズ・フロア（雑音下限）調整を行って、これら値を用
いて、被評価信号の特性を求めてもよい。また、基準ヒ
ストグラム及び試験結果ヒストグラムの間のオフセット
は、被試験回路からの波形を特徴づけるデータの全体的
なシグネチャの一部になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して、本発明
を更に詳細に説明する。図１は、理想的な正弦波信号１
０の１サイクル（プラス１及びマイナス１の振幅に正規
化されている）と、低利得正弦波信号１２の１サイクル
とを示す。図２は、図１に示す理想的な正弦波１０の電
圧値のヒストグラムである。理想的な正弦波の電圧値ヒ
ストグラムは、本発明により偏差ヒストグラム（差ヒス
トグラム）を求める際に用いる「基準ヒストグラム」と
なる。図３は、図１に示す低利得正弦波信号１２の試験
結果ヒストグラムを示す。図４は、図１に示す低利得正
弦波信号１２の偏差ヒストグラムを示す。基準ヒストグ
ラム値（基準ヒストグラムの各ビンに含まれるデータの
回数）を試験結果ヒストグラム値（試験結果ヒストグラ
ムの各ビンに含まれるデータの回数）から減算すること
により、この偏差ヒストグラムにおける値を得る。な
お、図１の波形図において、横軸が時間を示し、縦軸が
正規化した振幅を示す。また、図２、図３及び図４のヒ
ストグラムにおいて、横軸がビン（BIN：電気信号の振
幅を複数の範囲で分割した際の各範囲、即ち、量子化範
囲）を示し、縦軸が各ビンに含まれるデータの回数の
値、即ち、電気信号の電圧が各ビンに入った回数を示
す。また、横軸の数値は、各ビン（範囲）における最小
値を示す。アナログ電気信号がデジタル化された場合、
各ビンは各デジタル値が表す範囲に対応し、ビン内の数
はそのビンに対応するデジタル・データの回数に対応す
る。なお、以下、特に断らない限り、波形図及びヒスト
グラムの横軸及び縦軸は、上述と同様である。

【００１０】図５は、クロスオーバー歪みを含んだ正弦
波信号１４、即ち、ゼロ・クロスオーバー点付近の低レ
ベル信号が失われた正弦波信号を示す。図５は、また、
基準である理想的な（所望）正弦波１０も示している。
図６は、クロスオーバー歪みを含んだ正弦波信号１４の
試験結果ヒストグラムを示す。図７は、図６に示すクロ
スオーバー歪みを含んだ正弦波信号１４の偏差ヒストグ
ラムを示す。この偏差ヒストグラムにおける値は、試験
結果ヒストグラム値から基準ヒストグラム値を減算する
ことにより得る。

【００１１】図８は、「クリッピング」された正弦波信
号１６、即ち、信号が最大値及び最小値になったときの
信号ピークが損失した正弦波信号を示す。図８は、基準
としての理想的な正弦波信号も示している。この信号１
６の最大値及び最小値付近を除いた総ての点において、
波形１０及び１６は一致する。図９は、図８に示すクリ
ッピングされた（クリップ済み）正弦波信号１６の試験
結果ヒストグラムを示す。図１０は、クリッピングされ
た正弦波信号１６の偏差ヒストグラムを示す。この偏差
ヒストグラムでの値は、基準ヒストグラム値を試験結果
ヒストグラム値から減算して求めたものである。

【００１２】図１１は、高レベルのノイズを含んだ正弦
波信号１８を示す。この図１１は、基準としての理想的
な正弦波信号１０も示しているが、ほとんどの部分で、
ノイズを含んだ正弦波信号１８により不鮮明になってい
る。図１２は、ノイズを含んだ正弦波信号１８の試験結
果ヒストグラムを示す。図１３は、ノイズを含んだ正弦
波信号１８の偏差ヒストグラムを示す。試験結果ヒスト
グラム値から基準ヒストグラム値を減算することによ
り、偏差ヒストグラムの値が得られる。

【００１３】図１４は、立ち上がり時間が遅い矩形波信
号と、図の目盛に重なった理想的な矩形波信号とを示
す。なお、理想的な矩形波信号は、目盛と重なっている
ため、図からは判断しにくい。基準ヒストグラムを図示
しないが、理想的な矩形波信号による基準ヒストグラム
は、２個のビンのみに総ての値が当てはまることから、
容易に作成できる。なお、これら２個のビンの内の一方
は、矩形波の頂部の振幅を示し、他方のビンは、矩形波
の底部の振幅を示す。また、図１４において、横軸は、
時間（秒）であるが、縦軸は、振幅（ボルト）である。
図１４に示す立ち上がり時間の遅い矩形波信号の試験結
果ヒストグラムを図１５に示す。適切な正規化の後に、
理論的に理想的なヒストグラム結果を試験結果ヒストグ
ラムから減算して、偏差ヒストグラムを作成できる。な
お、この図１５において、横軸は、−２ボルトから＋２
ボルトの振幅を２５６のビン（範囲）で分割したときの
各ビン（範囲）に０〜２５５の番号の各々を夫々付した
ときの番号である。図１５以外に横軸をビン番号で表し
たときは、上述と同様である。また、縦軸は、各ビンに
含まれる振幅の回数を対数で示しており、その値は、対
数の値に１を足したものである（対数軸にした場合、０
は、ｌｏｇ［−∞］になり、０を縦軸に取れないた
め）。また、縦軸では、１Ｅ０＝１、１Ｅ１＝１０、１
Ｅ２＝１００というように、１Ｅｎは１０のｎ乗を表
す。よって、１Ｅ０は１であるが、縦軸は１だけオフセ
ットして表しているので、１Ｅ０は、各ビンにおけるデ
ータの回数が０を意味する。なお、図１５以外に、ヒス
トグラムの縦軸を対数で表したときは、上述と同様であ
る。

【００１４】図１６は、オーバーシュートを含む矩形波
信号と、図の目盛と重なって判りにくくなっているが理
想的な矩形波信号も示す。この場合も、基準ヒストグラ
ムを図示しないが、理想的な矩形波信号による基準ヒス
トグラムは、２個のビンのみに総ての値が当てはまるこ
とから、容易に作成できる。この場合も、これら２個の
ビンの内の一方は、矩形波の頂部の振幅を示し、他方の
ビンは、矩形波の底部の振幅を示す。また、図１６にお
いても、横軸は、時間（秒）であるが、縦軸は、振幅
（ボルト）である。図１６に示すオーバーシュートを含
む矩形波信号の試験結果ヒストグラムを図１７に示す。
適切な正規化の後に、理論的に理想的なヒストグラム結
果を試験結果ヒストグラムから減算して、偏差ヒストグ
ラムを作成できる。図１７の横軸及び縦軸は、図１５の
場合と同じである。

【００１５】図１８は、チルト（傾斜）を含む矩形波信
号と、図の目盛と重なって判りにくくなっているが理想
的な矩形波信号も示す。この場合も、基準ヒストグラム
を図示しないが、理想的な矩形波信号による基準ヒスト
グラムは、２個のビンのみに総ての値が当てはまること
から、容易に作成できる。この場合も、これら２個のビ
ンの内の一方は、矩形波の頂部の振幅を示し、他方のビ
ンは、矩形波の底部の振幅を示す。また、図１８におい
ても、横軸は、時間（秒）であるが、縦軸は、振幅（ボ
ルト）である。図１８に示すチルトを含む矩形波信号の
試験結果ヒストグラムを図１７に示す。適切な正規化の
後に、理論的に理想的なヒストグラム結果を試験結果ヒ
ストグラムから減算して、偏差ヒストグラムを作成でき
る。図１９の横軸及び縦軸は、図１５の場合と同じであ
る。

【００１６】図２０は、非直線性である傾斜波（鋸歯状
波）信号と、比較用の理想的な傾斜波信号も示す。この
場合も、基準ヒストグラムを図示しないが、理想的な傾
斜波信号による基準ヒストグラムは、総ての値が、傾斜
波信号のゼロから最大値までの総てのビンに均一に配分
されることから、容易に作成できる。図２０において
は、横軸は、時間であるが、縦軸は、振幅である。図２
０に示す非直線性の傾斜波信号の試験結果ヒストグラム
を図２１に示す。適切な正規化の後に、理論的に理想的
なヒストグラム結果を試験結果ヒストグラムから減算し
て、偏差ヒストグラムを作成できる。図２１の横軸は、
図１５と同様にビン番号であるが、縦軸は、図２と同様
のビン内の値の数（個数）である。

【００１７】図２２は、本発明の方法を実現するのに適
する回路及びソフトウェアの組合せを示す高レベルのブ
ロック図である。この図の上側のブロック２０〜２８
は、ハードウェア回路を示し、下側のブロック３０〜３
４は、ソフトウェアで実現される機能を示す。アナログ
ＢＩＳＴ（組み込み自己試験）を刺激する従来方法は、
疑似ランダム信号発生器及びデジタル・アナログ変換器
を用いている。必要に応じて（オプションとして）、図
示のように、疑似ランダム・シーケンス（ＰＲＳ）発生
器２０及びデジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２２を
設ける。これらブロック２０及び２２への試験クロック
は、必要に応じて供給するので、クロック供給線を点線
で示す。

【００１８】図２２に示す被試験回路２４は、モニタす
べき出力波形を発生するが、この出力は、刺激の結果で
あってもよいし、通常回路の動作結果であってもよい。
アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２６は、被試験回
路２４からの出力波形をサンプリングし、アナログ・レ
ベルからデジタル値に変換する。（このＡ／Ｄ変換器２
６は、その形式及びその他の理由に応じて、サンプリン
グ及びホールド（Ｓ／Ｈ）回路を含んでもよい。）これ
らデジタル値をヒストグラム発生器２８に供給する。こ
のヒストグラム発生器２８は、入力信号の関心のある期
間に対して、これらデジタル値をアナログ信号の電圧レ
ベルの試験結果ヒストグラムに処理する。

【００１９】図示の如く実現した方法では、試験結果ヒ
ストグラム値に対する残りの処理はソフトウェアで実行
されるが、処理速度が重要な場合には、これらソフトウ
ェアで実行する機能をハードウェアで実行してもよい。
ヒストグラム発生器２８からの試験結果ヒストグラム値
を、差を求めるアルゴリズム３２に供給する。この差ア
ルゴリズム３２は、期待ヒストグラム値（理想的な信号
波形のヒストグラムの値）のテーブル３０からも入力を
受け、期待ヒストグラム値を試験結果ヒストグラム値か
ら減算して、偏差ヒストグラム用の値を発生する。この
偏差ヒストグラム値を、必要に応じて、圧縮したり、被
試験回路のシグネチャにエンコードしてもよい（アルゴ
リズム３４）。

【００２０】図２３は、図２２のＡ／Ｄ変換器２６及び
ヒストグラム発生ブロック２８を取り巻く回路の詳細な
ブロック図である。左側では、（米国特許第５４１８４
７０号に記載されたような）埋め込みプローブ（被試験
回路２４に埋め込まれている）からのｎ個のアナログ入
力信号を、アナログ・マルチプレクサ（ＭＵＸ：選択
器）４０の入力端に供給している。このアナログ・マル
チプレクサ４０は、アナログ入力信号の１つをその出力
信号として選択する。アナログ・マルチプレクサ４０の
出力端をＡ／Ｄ変換器２６の入力端に結合する。３２個
のビンのヒストグラム用のデータを発生するために、Ａ
／Ｄ変換器２６の出力信号は、５ビットとして図示され
ているが、このビット数は、アプリケーションに応じて
任意に設計できる。

【００２１】Ａ／Ｄ変換器２６の５ビット出力信号をデ
ジタル・マルチプレクサ４４の一方の入力端に供給す
る。デジタル・マルチプレクサ４４の他方の入力端の５
ビット入力信号は、境界走査バス（例えば、ＪＴＡＧ）
からのラッチされた１組のデジタル・サンプル値であ
る。なお、境界走査バスは、このシステムにおいて、総
ての組み込み自己試験信号源と通信を行う。これらデジ
タル・サンプル値は、Ａ／Ｄ変換器２６と同様の他のＡ
／Ｄ変換器からの出力信号でもよく、これら信号源が組
み込まれたＩＣの他の部分に存在する他のアナログ被試
験信号をモニタできる。代わりに、デジタル・マルチプ
レクサ４４へのデジタル・サンプル値入力は、ＲＡＭ
（ランダム・アクセス・メモリ）４６及びヒストグラム
・ロジック回路４８の動作を確認する試験信号であって
もよいし、パーフォマンス（性能）分析器を実現するた
めの試験信号であってもよい。

【００２２】デジタル・マルチプレクサ４４の５ビット
出力信号をランダム・アクセス・メモリ４６（３２アド
レスで、各アドレスが８ビット・データ）のアドレス・
ラインに供給する。各アドレスは、本発明に応じて発生
した試験結果ヒストグラム内の３２個のビンの１個を表
す。米国特許第４７７４６８１号は、ＲＡＭ４６及びヒ
ストグラム・ロジック回路４８の動作を更に詳細に記載
している。Ａ／Ｄ変換器２６のサンプリング・タイミン
グを制御する試験クロック信号発生器（図２２の右上）
により、このＡ／Ｄ変換器２６が制御される。また、ヒ
ストグラム・ロジック回路４８は、デジタル・マルチプ
レクサの出力信号が決定したアドレスに蓄積されたデー
タの８ビットに対して、読出し−変更−書込み（増分）
動作を実行する。この動作は、データを増分するので、
現在のアドレスに関連したヒストグラム電圧レベルのビ
ン内の計数値を増分する。すなわち、ヒストグラム・ロ
ジック回路４８は、マルチプレクサ４４の出力信号によ
りアドレス指定されたＲＡＭ４６のデータを読み取っ
て、そのデータを増分し、再び、ＲＡＭ４６のそのアド
レスに増分したデータを書き込む。なお、ＲＡＭ４６に
おいて、Ａ０−４は、アドレス端子を示し、Ｒ／Ｗは、
読出し及び書込み動作の制御端子を示し、Ｄ０−７は、
データ端子を示す。よって、ヒストグラムを発生でき
る。

【００２３】上述の方法は、比較的簡単なＡ／Ｄ変換器
２６と共に用いて、特定のアプリケーションにおける必
要な速度及び精度を満足できる。オンチップ・ヒストグ
ラム・プロセッサでは、この処理を行うのに最少の蓄積
及び処理を行えればよい。波形レコーダは不要であり、
複雑なトリガ回路も必要ない。ソフトウェア処理も同様
に簡単で、直接的なものでよい。

【００２４】このアプリケーションにおいて、ヒストグ
ラムに関して注意すべき事項は、次の通りである。すな
わち、使用したサンプル値のシーケンス関係に関する
情報を含まないので、サンプル値をランダム又はアルゴ
リズム的に取り込むことができる。また、ヒストグラ
ムによって表される原因（刺激）及び影響（応答）の間
に同期関係があるかもしれないし、ないかもしれない。
すなわち、ヒストグラムは、観察下にあるノードに現れ
る実際の信号から作成できるし、供給した刺激の結果で
ある信号からも作成できる。

【００２５】ヒストグラムのこれらの特徴により、順次
実時間サンプリングのいかなる必要性もなく、また、複
雑なトリガ資源の必要性もなく、種々の環境において、
適切な結果が得られる。被試験信号の周波数が既知の場
合、被試験信号の周波数と同期しないようするためだけ
に、サンプリング周波数を制御するだけでよいならば、
等価時間非同期サンプリングにより適切なヒストグラム
値を得ることができる。（「等価時間」サンプリング
は、多くのサイクルにわたって、各対応時点において、
繰り返し波形をわずかな点だけサンプリングする。）被
試験信号が、それ固有に関連したトリガを有し、そのト
リガ周波数に対して利用可能なサンプリング周波数が比
較的に高い場合、そのトリガを用い、その信号の各周期
にわたって、高速サンプリングを同期させ、サンプリン
グを分散させる。被試験信号の周波数が高すぎるか、又
は既知でない場合で、固有のトリガ信号が利用できない
場合、被試験信号の非常に多くのサイクルにわたって、
ランダムなインターバルで非常に多くのサンプル値を得
ることにより、安定したサンプル値を依然得ることがで
きる。

【００２６】上述した例に関連して、本発明の方法は、
区分的方法により実現できる点に留意されたい。これ
は、多くの部分的結果を累積し、時間にわたって処理し
て、直接的に発生したいかなるヒストグラムの大きさ
（例えば、データ・フィールドの所定サイズに拘束され
た大きさ）をも大幅に超えた等価なヒストグラムを作成
できることを意味する。

【００２７】本発明の上述の実施例は、集積回路内から
の結果を転送する際のデータ量が比較的に少なくてよい
ので、埋め込み試験アプリケーションにとっては理想的
であるが、本発明を他のアプリケーションにも利用でき
る。特に、ＩＣの内部で実行されたステップ数は、本発
明の広範な概念から離れることなく、大幅に変更でき
る。被試験アナログ電気信号波形を外に伝送し、上述の
如き分析の総てのステップを集積回路の外部で実行する
こともできる。または、アナログ信号のデジタル化を内
部で実行して、他の総てのステップを外部で実行するこ
ともできる。または、結果のヒストグラムの構成を内部
的に実行し、その結果のヒストグラムを外に伝送して、
その後の手順を外部的に完了できる。または、上述の如
く、偏差ヒストグラムの評価を除いた総てのステップを
ＩＣの内部で実行でき、この評価のみを外部で実行でき
る。または、さらに進んで、偏差ヒストグラムの評価を
内部で実行し、必要なエラー・コードのみを外部に伝送
することもできる。

【００２８】図２４は、本発明を実行するソフトウェア
により利用されるデータの流れ及び処理ステップを表す
概念ブロック図である。期待又は基準ヒストグラム（Ｈ
ＥＸＰ）データ及び試験結果ヒストグラム（ＨＣＵＴ）
を最初に正規化し（ステップ５１及び５２）、総てのビ
ン内のデータの和を１とする。この正規化は、取得した
サンプル値の数に応じて、ヒストグラム内の偏差を除去
する。結果としての正規化したデータは、整数の配列と
して表すことができる。この配列において、２進小数点
は、最上位ビットであり、少数の和は１に等しい。この
形式において、データは小型であり、浮動小数点動作が
不要な安価な処理を用いて迅速に処理できる。

【００２９】ＨＥＸＰ（基準又は「期待」ヒストグラ
ム）データを次に試験して、中間（中央）のビン番号を
求める。中央のビン番号は、種々の処理により決定でき
るし、希望により改良して、（ａ）差ヒストグラム（偏
差ヒストグラム）のＲＭＳエラーを最少にできるか、
（ｂ）差ヒストグラムの最大エラーを最少にできるか、
（ｃ）差ヒストグラムの偏差成分の平均値を最少にする
か、又は（ｄ）種々の他の基準にできる。

【００３０】実行した試験の結果として、ＨＣＵＴ（被
試験回路の試験結果ヒストグラム）をハードウェアが発
生して、ソフトウェアが正規化する（ステップ５２）。
非常に正確な結果を得るには、ハードウェアは、１個の
ビンが最大係数に達するまでサンプリングをし続けなけ
ればならない。つぎに、正規化を標準形式の結果に適用
して、計算をその後に行なう。その後の次の計算によ
り、ＨＣＵＴの中央ビン又は局部的なオフセットを求め
（ステップ５３）るが、この際、ＨＥＸＰの中央ビンの
数を求めるのに使用するのと同じ基準により条件付け
る。ステップ５４でも、正規化されたＨＣＵＴをオフセ
ットする。ＨＣＵＴの中央ビンとＨＥＸＰの中央ビンと
の間の差（ステップ５５）は、オフセット・エラーを表
す。このオフセット・エラー値は、被試験回路からの波
形を特徴づけるデータの全体的なシグネチャの一部にな
れる。オフセットを求めた後、これを用いて、その中央
ビン番号がＨＥＸＰのものと同じになるまで、ＨＣＵＴ
データをオフセット調整する（ステップ５６）。ほとん
どの測定では、このオフセットが連続的に行われると、
測定が悪影響を受けるので、このオフセット調整のステ
ップは、通常必要である。

【００３１】ＨＥＸＰをＨＣＵＴから減算して（ステッ
プ６１）、フィルタ処理（ステップ６２）して、偏差ヒ
ストグラム（ＨＤＩＦ）を直接発生する。または、図２
４に示すように、更に処理を実行する。後者の場合、利
得調整（ステップ５８）を実行するには、信号振幅の差
を求め（ステップ５７）、ＨＣＵＴデータを適切にスケ
ーリング（拡大縮小）するか、又は、逐次近似を用い
て、ＨＣＵＴデータを調整する。必要な利得調整（ステ
ップ５８）の信号は、「利得エラー」として外に伝送さ
れた他の信号であり、波形を特徴づける。図２４が示す
ステップのシーケンスは、幾分任意であり、同じステッ
プの他のシーケンスとは、ある場合には等価である。例
えば、図２４に示す如く、オフセット調整（ステップ５
６）を最初に実行するのではなく、差、即ち、偏差ヒス
トグラムＨＤＩＦの後で且つこれらを基にして、オフセ
ット調整（ステップ５６）を実行できる。

【００３２】ノイズ計算ステップ５９及びフロア値（底
の値）の低下（減算）ステップ６０を用いて、「ポッ
プ」形式のノイズを測定及び除去できる一方、ノイズ・
エラー信号を発生する。総てのビンに対して均一に付加
することにより、「ポップ」ノイズは、ある場合には、
ヒストグラムを変更できる。この形式のノイズを測定し
た（ステップ５９）後に、ヒストグラム間の差を求める
前に、総てのビンからこのフロア値を減算（ステップ６
０：フロア値だけ低くする）して、それを補償し、差ヒ
ストグラム（ＨＤＩＦ）を作成できる。

【００３３】測定する波形が、正弦波、矩形波、又は傾
斜信号の如く、簡単な数学的表現ならば、ＨＣＵＴで行
った付加的な測定により、差ヒストグラムを作成する必
要性がなくなる。かかる波形に対する量子化エラー値を
求めるが、これら値は、標準測定技法と容易には両立性
がない。したがって、求めた値を基準（最高）回路から
の対応する値と比較すると、この形式の測定は、良好に
機能する。

【００３４】正弦波の場合、電圧の端部及び中央部にお
けるビンを解析して、クリッピングを測定し（ステップ
６３）、クロスオーバー歪みを測定（ステップ６４）で
きる。いくつかの場合、試験結果ヒストグラムの形を調
べて、ハーモニックひずみを測定することができる。矩
形波の場合、ヒストグラムの中央ビンを調べて立ち上が
り時間／立ち下がり時間を最良に求め（ステップ６
５）、電圧の端部でのビンを調べてオーバーシュート／
アンダーシュートを最良に求める（ステップ６６）こと
ができる。一方、電圧端部間のビンを試験して、チルト
を測定できる（ステップ６７）。同様に、中央ビンを調
べて、鋸歯状傾斜信号の線形性を求めることができる
（ステップ６５）。一層複雑であるか、簡単でない波形
にとって、最良の基準ヒストグラムは、一般的には、
「最高の」即ち、基準の装置又は回路から得る。

【００３５】ＨＣＵＴに関して上述した任意又は総ての
補正を実行した後、メリット数を差ヒストグラムから求
めることができる。このメリット数の計算を重み付けし
て、より重要な電圧範囲での差が、結果を求める際に、
より重要な意味を持つようにする。いくつかの環境にお
いては、かかるメリット数は、単独で、集積回路から外
部に伝送されて、その被試験回路の動作を適切に特徴づ
ける。

【００３６】本発明の好適実施例について図示し説明し
たが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更
が可能なことが理解できよう。特許請求の範囲は、本発
明の要旨内の総ての変更変形をカバーするものである。

【００３７】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、ヒストグ
ラムを用いて、アクセスしにくい位置の電気信号を評価
することができる。また、基準ヒストグラム及び試験結
果ヒストグラムの間のオフセットは、被試験回路からの
波形を特徴づけるデータの全体的なシグネチャの一部と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】低利得の正弦波信号と、基準である理想正弦波
信号とである。

【図２】図１、図５、図８及び図１１で基準として示し
た所望正弦波の値を示すヒストグラムである。

【図３】図１に示す低利得正弦波信号の試験結果ヒスト
グラムである。

【図４】図１に示す低利得正弦波信号の偏差ヒストグラ
ムである。

【図５】クロスオーバー歪みを示す正弦波信号と、基準
である理想又は所望正弦波とである。

【図６】図５に示すクロスオーバー歪みを伴った正弦波
信号の試験結果ヒストグラムである。

【図７】図５に示すクロスオーバー歪みを伴った正弦波
信号の偏差ヒストグラムである。

【図８】クリッピングされた正弦波信号と、基準である
所望正弦波信号とである。

【図９】図８に示すクリッピングされた正弦波信号の試
験結果ヒストグラムである。

【図１０】図８に示すクリッピングされた正弦波信号の
偏差ヒストグラムである。

【図１１】ノイズを含んだ正弦波信号と、基準である所
望正弦波信号である。

【図１２】図１１に示すノイズを含んだ正弦波信号の試
験結果ヒストグラムである。

【図１３】図１１に示すノイズを含んだ正弦波信号の偏
差ヒストグラムである。

【図１４】立ち上がり時間の遅い矩形波信号である。

【図１５】図１４に示す立ち上がり時間の遅い矩形波信
号の試験結果ヒストグラムである。

【図１６】オーバーシュートを含んだ矩形波信号であ
る。

【図１７】図１６に示すオーバーシュートを含んだ矩形
波信号の試験結果ヒストグラムである。

【図１８】チルト（傾斜）を含んだ矩形波信号である。

【図１９】図１９に示すチルトを含んだ矩形波信号の試
験結果ヒストグラムである。

【図２０】非線形の傾斜波信号と、基準である所望信号
波形とである。

【図２１】非線形の傾斜波信号の試験結果ヒストグラム
である。

【図２２】本発明の方法を実現するのに適する回路及び
ソフトウェアの組合せを示す高レベルのブロック図であ
る。

【図２３】図２２のＡ／Ｄ変換器２６及びヒストグラム
発生ブロック２８を取り巻く回路の詳細なブロック図で
ある。

【図２４】本発明を実行するソフトウェアにより利用さ
れるデータの流れ及び処理ステップを表す概念ブロック
図である。

【符号の説明】

２０疑似ランダム・シーケンス発生器２２Ｄ／Ａ変換器２４被試験回路２６Ａ／Ｄ変換器２８ヒストグラム発生器３０期待ヒストグラムのテーブル３２差アルゴリズム３４圧縮エンコード・アルゴリズム４０、４４マルチプレクサ４６ＲＡＭ４８ヒストグラム・ロジック回路５１、５２正規化ステップ５３、５４オフセット・ステップ５６オフセット調整ステップ５７相対振幅を求めるステップ５８利得調整ステップ５９ノイズ計算ステップ６０フロア値減算ステップ６２フィルタ処理ステップ６３正弦波のクリッピング測定６４正弦波のクロスオーバー測定６５鋸歯状傾斜波の線形測定６６矩形波の立ち上がり／立ち下がり測定６７矩形波のチルト測定６８矩形波のオーバーシュート測定

フロントページの続き (72)発明者トーマス・エー・アルミーアメリカ合衆国オレゴン州 97062 トゥラティンサウスウェストシャスタ・トレイル 17830

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集積回路内の被試験電気信号を評価する
方法であって、上記被試験電気信号に関連した基準電気信号をサンプリ
ングし、そのサンプル値が１組の電圧値の量子化範囲の
特定の範囲内になる回数を夫々表す複数の値から成る基
準ヒストグラムを求め、上記被試験電気信号をサンプリングし、これらサンプリ
ングした値の各々をデジタル電圧値に変換し、１組の電圧値の量子化範囲の内の特定範囲内になった上
記被測定電気信号のデジタル電圧値の回数を夫々表す複
数の値から成る試験結果ヒストグラムを上記デジタル電
圧値から作成し、上記試験結果ヒストグラムの複数の値と上記基準ヒスト
グラムの対応する複数の値との差を夫々求めて、偏差ヒ
ストグラム用の値を発生して偏差ヒストグラムを作成
し、上記基準試験結果ヒストグラム及び上記基準ヒストグラ
ムの差、又は上記偏差ヒストグラムを用いて、上記基準
ヒストグラム及び上記試験結果ヒストグラムの間のオフ
セットを求め、上記偏差ヒストグラムの複数の値を評価して、上記基準
電気信号に対する上記被試験電気信号の特性を求め、上記サンプリング及び上記変換のステップ並びに上記作
成のステップを上記集積回路の内部で実行して上記試験
結果ヒストグラムを上記集積回路の外部に取り出し、上
記偏差ヒストグラムを作成するステップ及び上記評価を
行うステップを上記集積回路の外部で実行することを特
徴とする電気信号評価方法。法。