JP2006030040A - ジッタ解析方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観測するのが困難な入力回路の入力点での波形タイミングを求めて正確なタイミング解析を行う。
【解決手段】信号波形を入力する手段と、この信号波形のタイミングを解析する手段を有するジッタ解析方法において、入力信号波形を標本化した信号電位から信号タイミングへの変換を行うときに、入力波形と求めたい波形の差分から求めたい波形に変換する手段を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、信号観測やその波形解析における、ジッタの解析方法とその機能を有した信号解析装置に関する。

従来のジッタ解析手法および装置においては、特表２００１−５２６７６８すなわち国際公開番号ＷＯ９６／２６４４８に示すように、入力信号波形の標本化した電位から信号の波形のタイミングを求める変換は、図２の流れ図のタイミング変換器５において、図３に示す線形写像により、スレッショルド電圧１２との交点６a、６bのタイミングを求めていた。図３の２a（２ｂ）が観測波形を標本化した波形データであり、波形とスレッショルド電圧１２との交点の時間で定義される信号のタイミングデータ６ａ（６ｂ）を、従来の技術では波形の傾きなどを使った線形変換１１a（１１ｂ）により求める。このように波形を標本化したデータより求めたタイミングデータを信号遷移の繰り返しに対応して有限回数Ｎ回（ｎ＝１、２、３‥Ｎ）収集し、これを分析することでジッタ分布などのタイミング解析結果を得る。

特表２００１−５２６７６８

上記従来技術では、信号の遷移時間において波形にひずみが無いことが前提となっている。図４に示す実際の波形観測の例において、本来波形を観測してタイミング解析を行いたい観測点は入力回路１５の入力点２２であるが、実際にはこの場所は波形観測のためのプロービングすることが出来ないので観測できない。そこで実際に波形を観測可能な最も近い観測点２４で観測をここなうことが行われるが、この観測点は入力回路１５の入力点２２よりもＬＳＩパッケージ１６ｂの配線１７ｂやスルーホール１９ｂなどの分だけ送信側に近い側にあるので、入力回路１５の入力容量による反射波と進行波の位相関係に差が生じ、図５に示す波形の遷移時波形で観測点の波形２３のような波形にひずみが生じ、入力回路入力点での波形２５とは異なった波形となる。図３の従来の技術における標本化した電位から線形写像によるタイミングへの変換は、これら波形のひずみが生じた場合に対する配慮が行われないために、求めるべき波形のタイミングは、求めたい入力回路の入力点での波形２５でのタイミングとは異なる値となって誤差が発生する可能性があるという問題があった。

図６Ａと図６Ｂは同一ネットにおいて、共に回路シミュレーションによりもとめたアイパターン波形で、図６Ａは図４の波形２５に相当する基板上のスルーホールでのアイパターン波形であり、図６Ｂは図４の波形２３に相当する入力回路の入力点でのアイパターン波形である。この２つの波形を比較すると、図５の観測波形２３と、入力点波形２５のように波形に差あることが分かる。図６Ａに対応する波形は実測において観測可能であるが、本来観測したい図６Ｂの波形は実測においては観測が不可能な場合が多い。

図８は、波形観測の別の実際例であり、この場合、信号遷移時の波形ひずみを避けるためにオシロスコープ２１の入力に、ケーブル２８を介して直接信号を終端して波形を観測している。しかし、オシロスコープ２１の入力容量は実際の入力回路の入力容量と比べて一般に小さいために、図９の実際に知りたい入力回路１５の入力点２２での信号遷移波形２５よりも急な傾きを持った信号波形２９をオシロスコープ２１で観測することになる。図９において、実際の入力回路の入力波形２５は、入力容量に電荷を充電する時定数を持った傾きとなるが、図８の測定系のようにオシロスコープに直接入力して観測した観測波形２９は、この波形の時定数が小さくなり波形に差が生じる。従来の技術のタイミング変換方法では、この波形の差に対する配慮がなされないので、求めたい入力回路入力点での信号タイミング２６と、入力波形で求めたタイミングの間に差が発生するという問題があった。

本発明の目的は、観測した波形を標本化して取り込んだ入力波形データと、実際に知りたい入力回路の入力点における信号波形の差分を考慮することにより、知りたい入力回路の入力点でのタイミング解析を正しく行うことにある。

上記目的を達成するために、本発明では、実際に観測した波形を標本化した入力波形データと知りたい観測点での波形との差分である波形補正データを使い観測データから知りたい観測点の波形へ変換を行うという波形変換機能を設けて本来知りたい観測点での波形データを得る。こうして得た波形データをタイミング変換して得られた本来知りたい観測点におけるタイミングデータのタイミング解析を行うという手順を行うものである。

観測した波形を標本化した入力波形データと知りたい入力回路入力点での波形との差分である波形補正データを得るための手段としては、回路シミュレータなどの回路解析計算を別途行って、実際の観測点と入力回路入力点での波形の差分データを得て、これを使って本来知りたい観測点でのタイミングデータを得るという手順を行うものである。

観測した波形を標本化した波形データと知りたい観測点での波形との差分である波形補正データを得るための別の手段としては、波形補正を行う変換を解析式や近似式などの関数として定義して、これを使って本来知りたい入力回路の入力点でのタイミングデータを得るという手順を行うものである。

実際のタイミング解析の実測において、本来ジッタ解析を行いたい波形観測点が観測不可能である場合が多く見られるが、本発明によれば、実施可能な観測手段で得られた観測波形と、本来知りたい観測点での波形の差分データから波形を補正する機能を付加し、これを使った波形変換を行うことによって、本来知りたい観測ポイントでの波形のタイミング解析を行うことができるようになって、本来知りたい観測点でのジッタ解析結果を得ることができるようになるという効果が得られる。

以下、本発明の一実施例を図１により説明する。波形観測１で得られた観測波形データ２を、実際に観測した波形と知りたい波形観測点での波形の差分について予測するための解析を行った結果として得ている波形補正データ９を使って、波形変換３を実施することにより、本来知りたい観測点での波形として推定された波形データ４を生成する。この波形データ４からタイミングデータへの変換５を行い、この結果得られたタイミングデータ６を集計したタイミング解析７を行うことでジッタなどのタイミング分析結果を得るという手順を示している。このとき波形変換とタイミング変換が一連のデータ処理による変換手順１０として行われると定義しても良い。本実施例では、波形補正データは、データベースの形で事前に準備される。

図７は本発明による波形変換とタイミング変換を説明する。実際に観測した波形２２ａ、（２２bはスレッショルドより高い標本電位の場合を説明する波形）と、本来解析を行いたいが観測が不可能な波形２５ａ（２５b）がある。観測波形の標本化したデータ２a（２ｂ）を補正データ３a（３ｂ）を使った波形変換により知りたい観測点でのデータ４a（４ｂ）に変換する。このデータ４a（４ｂ）をタイミング変換２７a（２７ｂ）してタイミング情報６a（６ｂ）を得る。つまり、本来知りたいが観測できない波形観測点たとえば入力回路の入力点でのタイミングデータを小さな誤差で推定することになり、本来知りたい観測点でのジッタ解析結果を得ることができるようになる。

次に、別の一実施例の手順を図１０により説明する。図１の実施例での波形補正データ９を、回路シミュレータなどの回路解析計算３０で求めるという手段を解析手順に含んだ場合を示している。この場合において、実際に観測を実施して得られる観測波形と本来知りたい観測波形の差から得られる波形補正データを求めるために、それぞれ回路シミュレータによる波形解析を実施する。本実施例ではこの回路シミュレーション機能が一連の処理手順に組み込まれており、回路モデル化が可能な場合より高精度で汎用性を持った解析が期待できる。

さらに、別の一実施例の手順を図１１により説明する。図１の実施例で示した波形変換に必要な波形補正量を波形補正データ９としてデータベースとして事前に準備することなく、波形補正量を関数３１で表現してこれを波形変換手段の中に組み込んだ解析手順を示す。ここで用いる関数は、回路理論や伝送理論による物理現象を表現する理論解析式や近似式である。回路の入力容量が波形差の主要因である場合は、波形遷移の時定数の差を示す関数としての物理的な意味をもつことになり、波形の反射による影響が波形差の主な要因である場合は、伝送線路のインピーダンス不整合時の過渡現象を表す意味を持つ関数となる。このように補正量の関数化が可能な場合は、回路シミュレータを解析手順に組み込む場合よりもモデル化を手間がなく手順の処理速度が速くなることが期待できる。

本発明の一実施例を示す流れ図である。 従来技術の実施例を示す流れ図である。 従来技術における、波形の標本電位からタイミングへの変換を説明する図である。 実際の測定条件例を示す図である。 図４の測定条件下において観測波形と入力回路入力波形の差を示す図である。 図４の測定条件での、受信側チップ下の基板上のスルーホールでの観測波形（アイパターン）を示すシミュレーション結果である。 図６Ａと同じ伝送回路での、入力回路入力点の波形（アイパターン）を示すシミュレーション結果である。 本発明の実施例における、波形の標本電位からタイミングへの変換を説明する図である。 実際の測定条件例を示す図である。 図８の測定条件下において観測波形と入力回路入力波形の差を示す図である。 本発明の一実施例を示す流れ図である。 本発明の一実施例を示す流れ図である。

符号の説明

１ 波形観測器
２、２ａ、２ｂ 観測波形データ
３、３ａ、３ｂ 波形変換器
４、４ａ、４ｂ 入力点波形データ
５、５ａ、５ｂ タイミング変換器
６、６ａ、６ｂ タイミングテータ
７ タイミング解析器
８ 解析結果データ
９ 波形補正データ
１０ データ変換器
１２ スレッショルド電圧
１３ａ、１３ｂ 半導体チップ
１４ 出力回路
１５ 入力回路
１６ａ、１６ｂ ＬＳＩパッケージ
１７ａ、１７ｂ ＬＳＩパッケージ配線
１８ 配線基板
１９ａ、１９ｂ 基板スルーホール
２０ 基板配線
２１ 波形観測装置
２２、２２ａ、２２ｂ 受信側チップ下の基板上のスルーホールでの観測点
２３ 観測波形
２４ 入力回路の入力点
２５、２５ａ、２５ｂ 入力回路の入力点での波形
２６ 入力回路の入力点でのタイミング
２７ａ、２７ｂ タイミング変換
２８ ケーブル
２９ 波形観測装置入力での波形
３０ 回路解析計算器
３１ 波形補正関数

Claims (6)

1. 信号波形を入力する手段と、この信号波形のタイミングを解析する手段を有するジッタ解析方法において、入力信号波形を標本化した信号電位から信号タイミングへの変換を行うときに、入力波形と求めたい波形の差分から求めたい波形に変換する手段を有することを特徴とするジッタ解析方法。
2. 請求項１に記載のジッタ解析方法において、入力信号波形の標本化された信号電位から求めたい波形への変換を行うときに、入力波形と求めたい波形の補正量を回路解析計算で求めることを特徴とするジッタ解析方法。
3. 請求項１に記載のジッタ解析方法において、入力信号波形の標本化した信号電位から本当に求めたい波形への変換を行うときに、入力波形と求めたい波形の補正量を、指定した関数を用いて求めることを特徴とするジッタ解析方法
4. 信号波形を入力する機能と、この信号波形のタイミングを解析する機能を有するタイミング解析装置において、入力信号波形を標本化した信号電位から信号タイミングへの変換を行うときに、入力波形と求めたい波形の差分から求めたい波形に補正する機能を有することを特徴とするジッタ解析装置。
5. 請求項４に記載のジッタ解析装置において、入力信号波形を標本化した信号電位から求めたい波形への変換を行うときに、入力波形と求めたい波形の差分補正量を回路解析計算で求める機能を有することを特徴とするジッタ解析装置。
6. 請求項４に記載のジッタ解析装置において、入力信号波形を標本化した信号電位から求めたい波形への変換を行うときに、入力波形と求めたい波形の差分補正量を、指定した関数を用いて求めることを特徴とするジッタ解析装置。
   

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