JP2008096175A - ジッタ測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回路規模を小さくでき、かつ高速測定が可能なジッタ測定装置を提供する。
【解決手段】ジッタ測定装置20は、波形切出部2により端数パルスX,Yを生成する。端数パルスXは、対象信号の立ち上がりに同期して立ち上がり、基準クロックの立ち下がりに同期して立ち下がる。もう一方の端数パルスYは、対象信号の立ち上がりに同期して立ち上がり、基準クロックの立ち下がりに同期して立ち下がる。そして減算回路9にて端数パルスX,Yの信号の電圧値に対して減算処理を行い、その最大値と最小値の差からジッタを測定する。さらに、端数パルスXが立ち下がり端数パルスYが立ち下がるまでの間(基準周期)の基準クロックを抜き出してクロック数Nを生成し、基準周期を固定値として設定する。
【選択図】図3

Description

本発明は、周期信号の周期の変動を測定するジッタ測定装置に関し、特にICテスタに用いて好適なジッタ測定装置に関するものである。
周期信号の周期及びその変動(ジッタ)を測定する装置の先行技術として、下記に示す特許文献1〜4がある。以下、これらの特許文献に記載されたジッタ測定装置を、図5を用いて説明する。
図5において、50はジッタ測定回路であり、入力部51、波形切出部52、基準クロック発生部53、カウンタ54、T/V変換部55、57、AD変換部56、58およびデータメモリ59で構成され、制御部70によって制御される。
ジッタを測定する入力信号はコンパレータやアッテネータで構成される入力部51に入力され、波形形成およびレベル調整が行われる。この入力部51の出力は波形切出部52に入力される。この波形切出部52には、基準クロック発生部53から基準クロックが入力される。
波形切出部52は、入力部51の出力および基準クロックからクロックN、端数パルスX、単数パルスYの3つの信号を生成し、それぞれカウンタ54、T/V変換部55、T/V変換部57に出力する。
クロックNはカウンタ54でカウントされ、そのカウント値はデータメモリ59に格納される。端数パルスXのパルス幅はT/V変換部で電圧信号に変換され、AD変換部56でデジタル信号に変換されてデータメモリ59に格納される。端数パルスYのパルス幅はT/V変換部57で電圧信号に変換され、AD変換部58でデジタル信号に変換されてデータメモリ59に格納される。
ジッタの測定に先立って、制御部70にはサンプル数が入力される。制御部70はジッタ測定回路50を制御し、入力されたサンプル数のデータをデータメモリ59に格納する。そして、データ処理部60を用いて、この格納されたデータからジッタを算出する。
次に、図6タイムチャートによりこのジッタ測定装置の動作を詳細に説明する。図6(A)〜(E)はそれぞれ入力信号、基準クロック、端数パルスX,端数パルスY、クロックNの波形である。端数パルスXは入力信号の立ち上がりに同期して立ち上がり、基準クロックの立ち下がりに同期して立ち下がる信号である。基準クロックの周期をTclkとすると、端数パルスXのパルス幅Xwは、0にならないようにTclk<Xw<2Tclkの間に設定される。
端数パルスYは、入力信号の次の立ち上がりに同期して立ち上がり、基準クロックの立ち下がりに同期して立ち下がる信号である。この端数パルスのパルス幅Ywも、Tclk<Yw<2Tclkになるようにされる。
クロックNは、端数パルスXの立ち下がりから端数パルスYの立ち下がり間の、基準クロックを切り出した信号である。端数パルスX、Y共に、その立ち下がりは基準クロックの立ち下がりに同期しているので、クロックNのクロック数に端数が発生することはない。
このようにすることにより、クロックNのクロック数をNとすると、入力信号の周期Tperは、
Tper=Tclk×N+Xw−Yw
で計算することができる。端数パルスX、Yのパルス幅は一旦電圧信号に変換してからデジタル信号に変換することができるので、基準クロックの周期Tclkより高い分解能で入力信号の周期を測定することができる。
この測定値N、Xw、Ywを例えば1000組データメモリ59に格納し、これから入力信号の周期Tperを計算して、その最大値と最小値を求めることにより、入力信号のジッタを測定することができる。
特開2001−141767号公報 特許第3256954号公報 特開平5−2085号公報 特開平11−232763号公報
しかし、図5に示したジッタ測定装置は、多数の測定データを一旦データメモリ59に格納し、この格納されたデータから入力信号の周期を求めてジッタを演算するものである。このため、汎用性が高いという利点はあるが、測定に時間がかかり、かつ装置が大規模になるという課題があった。また、特許文献1および2に記載された発明は、高速で測定できるという利点はあるが測定範囲に限界があり、汎用性に乏しいという課題があった。
そこで、本発明は、回路規模を小さくでき、かつ高速測定が可能なジッタ測定装置を提供することを課題とする。
以上のような課題を達成するために、本発明に係るジッタ測定装置は、ジッタを測定するための基準となるクロックである基準クロックを発生する基準クロック発生部と、ジッタを測定する対象となる対象信号及び基準クロックに基づいて、第1及び第2の端数パルスを生成する波形切出部と、第1及び第2の端数パルスのパルス幅を演算した値の電圧の信号を出力するパルス幅演算部と、このパルス幅演算部が出力した信号の電圧の変化幅を検出して、この変化幅に基づいた信号を出力するピーク検出部とを備える。
また、本発明に係る他のジッタ測定装置は、ジッタを測定するための基準となるクロックである基準クロックを発生する基準クロック発生部と、ジッタを測定する対象となる対象信号及び基準クロックを用いて、対象信号の第1の変化点と基準クロックの変化点との間の時間差に基づいたパルス幅を有する第1の端数パルスを生成するとともに、対象信号の第2の変化点と基準クロックの変化点との間の時間差に基づいたパルス幅を有する第2の端数パルスを生成する波形切出部と、第1の端数パルスのパルス幅と第2の端数パルスのパルス幅とを減算した値に対応する電圧の信号を出力するパルス幅演算部と、パルス幅演算部が出力した信号の電圧の変化幅を検出して、この変化幅に基づいた信号を出力するピーク検出部と、第1の端数パルスの立ち下がりから開始して基準クロックをカウントしていき、第2の端数パルスの立ち下がりの時点までの基準クロックをカウントするカウンタと、カウンタがカウントして得られたカウント数をラッチして前記波形切出部に出力するラッチ部とを備えている。
上記の波形切出部は、ジッタを測定する対象となる対象信号及び基準クロックを用いて、対象信号の第1の変化点と同期して立ち上がり、かつ基準クロックの変化点と同期して立ち下がるパルス幅を有する第1の端数パルスを生成するとともに、対象信号の第2の変化点と同期して立ち上がり、かつ基準クロックの変化点と同期して立ち下がるパルス幅を有する第2の端数パルスを生成することとしてもよい。
またパルス幅演算部は、第1の端数パルスのパルス幅を電圧信号に変換する第1の時間電圧変換部と、第2の端数パルスのパルス幅を電圧信号に変換する第2の時間電圧変換部と、第1の時間電圧変換部が変換した信号の電圧値及び第2の時間電圧変換部が変換した信号の電圧値を減算する減算部とを備えてもよい。
上記の波形切出部は、第1の端数パルスを基準クロックの周期の1倍から2倍までの間に設定し、第2の端数パルスのパルス幅を基準クロックの周期の2倍から3倍までの間に設定することとしてもよい。
本発明に係るジッタ測定装置によれば、回路規模を小さくでき、かつ高速測定が可能となるという効果が得られる。また、使用上の制約を無くして利便性の向上を図るとともに、ジッタ測定の対象信号の測定周期を拡大することが可能となるという効果が得られる。
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は一実施形態としてのジッタ測定装置20の構成を示す説明図である。ジッタ測定装置20は、ジッタを測定するための回路を備えた装置であり、外部からジッタを測定する対象となる対象信号が入力される入力部1を備えている。この入力部1は、コンパレータやアッテネータ等により構成されており、対象信号を外部から入力し、この対象信号に対して波形形成やレベル調整を行う機能を有する。
またジッタ測定装置20は、入力部1に入力された対象信号を入力する波形切出部2を備えている。この波形切出部2は、入力部1から入力した対象信号のほか、基準クロック発生部3から供給された基準クロックと、基準周期検出回路4が出力した基準周期とを用いて、クロック数Nや端数パルスX,Yを生成し、これらをそれぞれ基準周期検出回路4、T/V変換部5,6に出力する機能を有する。
なおクロック数Nは、端数パルスXの立ち下がりから端数パルスYの立ち下がりの時点までにカウントされた基準クロックの数を用いて生成され、基準周期検出回路4に出力される。
図2は、基準周期検出回路4の構成を示す説明図である。基準周期検出回路4は、カウンタ41及びラッチ部42を有している。このうちカウンタ41は、波形切出部2が生成したクロック数Nをカウントするものである。またラッチ部42は、カウンタ41によりカウントして得られたカウント数をラッチして基準周期として設定し、これを波形切出部2に出力するものである。
端数パルスXは、対象信号の第1の変化点である立ち上がりの時点と、基準クロックの変化点である立ち下がりの時点との間の時間差に基づいたパルス幅を有している。このため端数パルスXは、対象信号の立ち上がりに同期して立ち上がるとともに、基準クロックの立ち下がりに同期して立ち下がることにより生成される。なお、端数パルスXは、基準クロックの周期の1倍から2倍までの間のパルス幅を有するものとして設定されている。
端数パルスYは、対象信号の第2の変化点である立ち下がりの時点と、基準クロックの変化点である立ち下がりの時点との間の時間差に基づいたパルス幅を有している。このため端数パルスYは、対象信号の立ち下がりに同期して立ち上がるとともに、基準クロックの立ち下がりと同期して立ち下がることにより生成される。なお、端数パルスYは、基準クロックの周期の2倍から3倍までの間のパルス幅を有するものとして設定されている。
またジッタ測定装置20は、波形切出部2に対してジッタ測定に用いる基準クロックを供給する基準クロック発生部3を備えている。この基準クロック発生部3は、対象信号の周期を測定するために用いる際の基準となる基準クロックを発生させ、波形切出部2に出力する機能を有する。
ジッタ測定装置20は、波形切出部2が出力した端数パルスX,Yを入力するT/V変換部5,6を備えている。T/V変換部5,6は、端数パルスX,Yをそのパルス幅に比例した電圧信号に変換する機能を有する。
ジッタ測定装置20は、T/V変換部5,6が出力した電圧の信号を入力するサンプルホールド部7,8を備えている。サンプルホールド部7,8は、T/V変換部5,6が変換した電圧信号をサンプリングしてホールドする機能を有する。
さらにジッタ測定装置20は、サンプルホールド部7,8が出力した信号の電圧値に基づいて減算処理を行う減算回路9を備えている。減算回路9は、サンプルホールド部7,8が出力した信号の電圧値に基づいて減算処理を行い、ピーク検出部10に出力する機能を有する。
そしてジッタ測定装置20は、減算回路9が出力した電圧の信号を入力するピーク検出部10を備えている。ピーク検出部10は、減算回路9が出力した信号の電圧の変化幅を検出して出力する機能を有する。この出力した信号電圧の変化幅がジッタとして測定される。
ジッタ測定装置20は、ジッタ測定装置20全体の動作を制御する制御部11を備えている。制御部11は、ジッタ測定装置20全体の動作を制御する。
次に、図3に示すタイムチャートに基づいてこの実施例の動作を説明する。図3中(A)は対象信号を示しており、図3には合わせて対象信号の周期Tperが図示されている。また図3中(B)は基準クロックを示し、図3には基準クロックの周期Tclkが図示されている。
その他、図3中(C)は端数パルスXを示し、図3中(D)は端数パルスYを示す。また図3中(E)はクロック数Nを示している。図3中(F)はT/V変換部5の出力信号の電圧値を示し、図3中(G)はサンプルホールド部7の出力信号の電圧値を示し、図3中(H)はT/V変換部6の出力信号の電圧値を示している。そして図3中(I)はサンプルホールド部8の出力信号の電圧値を示し、図3中(J)は減算回路9の出力信号の波形を示している。
時刻T1で対象信号が立ち上がると、波形切出部2は、端数パルスXの生成を開始し、(C)に示すように、対象信号に同期して端数パルスXが立ち上がる。この端数パルスXは、基準クロックが立ち下がる時刻T2で、基準クロックに同期して立ち下がる。端数パルスXのパルス幅Xwは、時刻T1の後、基準クロックの2回目の立ち下がりエッジまでの時間であり、Tclk<Xw<2・Tclkの範囲内にて設定される。
図3中(F)に示すように、T/V変換部5は、端数パルスXに対して変換処理を行い、端数パルスXが高レベルの間、直線的に増加する電圧信号を生成する。この電圧信号は、端数パルスXが立ち下がった次の基準クロックの立ち下がりのタイミングで、図3中(G)に示すように、サンプルホールド部7によってサンプルされる。したがって、サンプルホールド部7の出力電圧は、端数パルスXのパルス幅Xwに比例する。
時刻T3で次の周期の対象信号が立ち上がると、波形切出部2は、端数パルスYの生成を開始し、図3中(D)に示すように、対象信号に同期して端数パルスYが立ち上がる。この端数パルスYは、基準クロックが立ち下がる時刻T4で、基準クロックに同期して立ち下がる。端数パルスYのパルス幅Ywは、時刻T2の後、基準クロックの3回目の立ち下がりエッジまでの時間であり、2・Tclk<Yw<3・Tclkの範囲内にて設定される。
このとき、波形切出部2は、クロック数Nの生成を同時に行い、図3中(E)に示すように、端数パルスXが立ち下がってから端数パルスYが立ち下がるまでの間(基準周期)の基準クロックを抜き出した信号を生成する。基準周期検出回路4は、カウンタ41によりこのクロック数Nの信号のクロックをカウントすることによって基準周期を検出して、ラッチ部42によりラッチして基準周期を設定する。この基準周期は、固定値として波形切出部2に出力され、2回目以降の対象信号の被測定周期Tper測定の際の、固定値カウント数Nとして用いられる。
図3中(H)に示すように、T/V変換部6は、端数パルスYに対して変換処理を行い、端数パルスYが高レベルの間、直線的に増加する電圧信号を生成する。この電圧信号は、端数パルスYが立ち下がった次の基準クロックの立ち下がりのタイミングで、図3中(I)に示すように、サンプルホールド部8によってサンプルされる。したがって、サンプルホールド部8の出力電圧は、端数パルスYのパルス幅Ywに比例する。
図3中(J)は減算回路9の出力信号の波形である。減算回路9は、サンプルホールド部7,8によりサンプルホールドされた端数パルスX,Yを変換した信号の電圧値に対して減算処理を行い、この減算処理により得られた電圧値の信号を生成する。
ここで、対象信号の被測定周期Tperは以下の計算式により測定される。

Tper=Tck×N+X−Y
ジッタを測定する間、対象信号の1周期間のクロック数Nの個数は、固定値であり変化しないため、ジッタはXw−Ywの変化、すなわち減算回路9が出力する信号の電圧値の変化に比例する。したがって、ピーク検出部10によって減算回路9の出力信号の電圧値の最大値と最小値の差を計測することにより、対象信号のジッタを測定することが可能となる。
次に、図4を用いて本実施形態のジッタ測定装置20の動作をより具体的に説明する。図4中(B)は正弦波状の対象信号であり、対象信号は入力部1によって図4中(C)に示すような矩形波に変換される。図4中(A)はサンプルクロックであり、このサンプルクロックに同期して対象信号の周期が測定される。
図4中(D)は端数パルスXであり、また図4中(E)は端数パルスYである。図4中(F)はT/V変換部5の出力波形であり、図4中(G)はT/V変換部6の出力波形である。これらの波形は図3と同じなので、その説明を省略する。
図4中(H)は減算回路9の出力信号の波形である。減算回路9の出力変化は、対象信号の周期変化に対応している。またT/V変換部5,6の出力信号は、2回目以降の次の測定に備えてゼロにクリアされるが、端数パルスX,Yのパルス幅に対応する電圧信号はサンプルホールド部7,8によってホールドされるので、減算回路9の出力は対象信号の周期変化に正確に対応する。
例えば、基準パルスの周期Tclk=10nSとし、対象信号の周期Tper=80nSのパルスのジッタを測定する場合を想定する。この場合、端数パルスX,Yのパルス幅Xw、Ywをそれぞれ10nS、20nS以上にするために、基準周期として、クロックNの個数を8〜10個(=80〜100nS)とし、残りの−20〜0nSは、XwとYwの減算値に応じて変動して配分される。どのように配分するかは、対象信号と基準クロックの位相関係によって定まる。
以上のように、本実施形態におけるジッタ測定装置20は、波形切出部2が、対象信号の立ち上がりに同期して立ち上げ、基準クロックの立ち下がりに同期して立ち下げるようにして端数パルスXを生成する。また、波形切出部2が次の周期の対象信号の立ち上がりに同期して立ち上げ、基準クロックの立ち下がりに同期して立ち下げるようにして端数パルスYを生成する。
そして、減算回路9により、端数パルスX,Yを変換した信号の電圧値に対して減算処理を行い、減算回路9の出力信号の電圧値の最大値と最小値の差を計測することにより、対象信号のジッタを測定する。このため、対象信号の被測定周期の一周期の間に、端数パルスX,Yをともに生成する必要性が無くなり、測定上の制約が無くなって、ジッタ測定の対象信号の測定可能な測定周期の上限を拡大することが可能となる。
また、減算回路9が端数パルスX,Yのパルス幅を減算した値の電圧の信号を出力し、ピーク検出部10がこの減算回路9が出力した信号の電圧の変化幅を検出することで、より正確にジッタを測定することができる。
さらに、波形切出部2は、端数パルスXが立ち下がってから端数パルスYが立ち下がるまでの間(基準周期)の基準クロックを抜き出してクロック数Nを生成する。そして、基準周期検出回路4は、このクロック数Nをカウントすることによって基準周期を検出して設定する。このため、測定を行うことで自動的に基準周期を設定し、固定値として2回目以降の対象信号の被測定周期Tper測定の際に用いられるので、使用上の制約が解消され、利便性の向上が実現される。
なお、このジッタ測定装置20はICテスタが出力する信号のジッタの測定に対して用いて好適である。
以上、具体例を挙げて説明したように、本発明に係るジッタ測定装置(請求項1)によれば、対象信号の1周期の間に制約されることなく第1及び第2の端数パルスを生成することができる。このため、測定上の制約がなくなり、ジッタ測定の対象信号の測定周期を拡大することが可能となる。
また、本発明に係るジッタ測定装置(請求項2)では、パルス幅減算部が第1の端数パルスのパルス幅と第2の端数パルスのパルス幅を減算した値の電圧の信号を出力し、ピーク検出部がこのパルス幅演算部が出力した信号の電圧の変化幅を検出して、この変化幅に基づいた信号を出力するので、この出力した信号に基づいて正確にジッタを測定できる。
さらに、本発明では一度カウントしたカウント数を用いて対象信号の周期測定のための基準周期を設定することができるので、予め対象信号の概略値を算出しておく必要がなくなり、使用上の制約を解消することができる。
また本発明に係るジッタ測定装置(請求項3)によれば、波形切出部がジッタを測定する対象となる対象信号及び基準クロックを用いて、対象信号の第1の変化点と同期して立ち上がるとともに基準クロックの変化点と同期して立ち下がるパルス幅を有する第1の端数パルスを生成する。合わせて波形切出部は、対象信号の第2の変化点と同期して立ち上がるとともに基準クロックの変化点と同期して立ち下がるパルス幅を有する第2の端数パルスを生成する。このため、対象信号の一周期の間に第1及び第2の端数パルスを生成する必要性が無くなり、測定上の制約がなくなってジッタ測定の対象信号の測定周期を拡大することが可能となる。
本発明に係るジッタ測定装置(請求項4)によれば、パルス幅演算部は、第1及び第2の時間電圧変換部により第1及び第2の端数パルスのパルス幅を電圧信号に変換し、減算部により第1及び第2の時間電圧変換部が変換した信号の電圧値を減算して、ジッタを測定するために必要となる電圧値を算出することが可能となる。
そして、本発明に係るジッタ測定装置(請求項5)によれば、基準クロックの周期の1倍から2倍までの間に設定されたパルス幅の端数パルスXと、基準クロックの周期の2倍から3倍までの間に設定されたパルス幅の端数パルスYを用いて、ジッタの測定を行うことができる。
本実施形態におけるジッタ測定装置の構成を示す説明図である。 本実施形態におけるジッタ測定装置の基準周期検出回路の構成を示す説明図である。 本実施形態におけるジッタ測定装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 本実施形態におけるジッタ測定装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 従来技術におけるジッタ測定装置の構成を示す説明図である。 従来技術におけるジッタ測定装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
符号の説明
1 入力部
2 波形切出部
3 基準クロック発生部
4 基準周期検出回路
5,6 T/V変換部
7,8 サンプルホールド部
9 減算回路
10 ピーク検出部
11 制御部
20 制御部

Claims (5)

  1. ジッタを測定するための基準となるクロックである基準クロックを発生する基準クロック発生部と、
    ジッタを測定する対象となる対象信号及び前記基準クロックに基づいて、第1及び第2の端数パルスを生成する波形切出部と、
    前記第1及び第2の端数パルスのパルス幅を演算した値の電圧の信号を出力するパルス幅演算部と、
    このパルス幅演算部が出力した信号の電圧の変化幅を検出して、この変化幅に基づいた信号を出力するピーク検出部とを備えたことを特徴とするジッタ測定装置。
  2. ジッタを測定するための基準となるクロックである基準クロックを発生する基準クロック発生部と、
    ジッタを測定する対象となる対象信号及び前記基準クロックを用いて、前記対象信号の第1の変化点と前記基準クロックの変化点の時間差に基づいたパルス幅を有する第1の端数パルスを生成するとともに、前記対象信号の第2の変化点と前記基準クロックの変化点との間の時間差に基づいたパルス幅を有する第2の端数パルスを生成する波形切出部と、
    前記第1の端数パルスのパルス幅と前記第2の端数パルスのパルス幅とを減算した値に対応する電圧の信号を出力するパルス幅演算部と、
    前記パルス幅演算部が出力した信号の電圧の変化幅を検出して、この変化幅に基づいた信号を出力するピーク検出部と、
    前記第1の端数パルスの立ち下がりから開始して基準クロックをカウントしていき、前記第2の端数パルスの立ち下がりの時点までの基準クロックをカウントするカウンタと、
    前記カウンタがカウントして得られたカウント数をラッチして前記波形切出部に出力するラッチ部と
    を備えたことを特徴とするジッタ測定装置。
  3. 請求項2に記載のジッタ測定装置において、
    前記波形切出部は、
    ジッタを測定する対象となる対象信号及び前記基準クロックを用いて、前記対象信号の第1の変化点と同期して立ち上がり、かつ前記基準クロックの変化点と同期して立ち下がるパルス幅を有する第1の端数パルスを生成するとともに、前記対象信号の第2の変化点と同期して立ち上がり、かつ前記基準クロックの変化点と同期して立ち下がるパルス幅を有する第2の端数パルスを生成することを特徴とするジッタ測定装置。
  4. 請求項2又は3に記載のジッタ測定装置において、
    前記パルス幅演算部は、
    前記第1の端数パルスのパルス幅を電圧信号に変換する第1の時間電圧変換部と、
    前記第2の端数パルスのパルス幅を電圧信号に変換する第2の時間電圧変換部と、
    前記第1の時間電圧変換部が変換した信号の電圧値及び前記第2の時間電圧変換部が変換した信号の電圧値を減算する減算部とを有することを特徴とするジッタ測定装置。
  5. 請求項2から4のいずれかに記載のジッタ測定装置において、
    前記波形切出部は、
    前記第1の端数パルスを前記基準クロックの周期の1倍から2倍までの間に設定し、前記第2の端数パルスのパルス幅を前記基準クロックの周期の2倍から3倍までの間に設定することを特徴とするジッタ測定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017181247A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 ローム株式会社 ジッタ検出回路

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