JP2009271079A - 信号測定装置、信号測定方法、記録媒体、および試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定信号の立上り時間または立下り時間を十分な測定精度で測定する。
【解決手段】周期Ｔの被測定信号をサンプリングするサンプリング部であって、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で前記被測定信号をサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部がサンプリングした、前記複数閾値ごとのサンプル値の順序を再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成部と、前記複数閾値ごとの前記再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成部と、前記複数閾値ごとの前記タイミング分布に基づき、前記被測定信号の立上り時間または立下り時間を計算する計算部とを備えた信号測定装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号測定装置、信号測定方法、記録媒体、および試験装置に関する。特に、電圧コンパレータ等のデジタルコンパレータを用いて、複数の被測定信号を測定する、信号測定装置、信号測定方法、記録媒体、および試験装置に関する。

被測定信号の立上り時間または立下り時間（以下、立上り時間／立下り時間と称する場合がある。）の測定法として、サンプリングオシロスコープ等を用いて、被測定信号の遷移エッジを観測する方法が知られている。特許文献１には、信号振幅の１０％レベルクロス点と、信号振幅の９０％レベルクロス点とのタイミング差を求めることで、立上り時間／立下り時間を算出することが開示されている。

特開２００２−２２８６８７号公報

しかしながら、上記サンプリングオシロスコープを用いた測定では、サンプリング周波数が低く、十分な測定精度を得ることが難しい。また、レベルクロスタイミングの測定対象部分以外の波長データもサンプリングされるので、所定の測定精度を得るには、長時間のサンプリングが要求される場合がある。また、十分な測定精度を得るには、８ビット程度の波形測定精度が要求されるので、１ビットコンパレータで波形をサンプリングする半導体試験装置などに応用することができない。

そこで、本発明の１つの側面においては、上記の課題を解決することのできる信号測定装置、信号測定方法、記録媒体、および試験装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

即ち、本発明の第１の形態によると、周期Ｔの被測定信号をサンプリングするサンプリング部であって、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で前記被測定信号をサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部がサンプリングした、前記複数閾値ごとのサンプル値の順序を再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成部と、前記複数閾値ごとの前記再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成部と、前記複数閾値ごとの前記タイミング分布に基づき、前記被測定信号の立上り時間または立下り時間を計算する計算部とを備えた信号測定装置が提供される。また、前記サンプリング部は、周期Ｔの被測定信号がＭ周期繰り返される期間中に、前記Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ前記被測定信号をサンプリングしてもよい。さらに、前記波形再構成部は、前記サンプリング部がサンプリングしたサンプル値の順序を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対し、ｉ＝ｋ・Ｍ ｍｏｄ Ｎ、の関係にある再配列順序ｉに再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成してもよい。

前記計算部は、前記複数閾値ごとのタイミング分布の期待値の差、または、前記複数閾値ごとのタイミング分布端の最大差もしくは最小差、に基づき前記被測定信号の前記立上り時間または前記立下り時間を計算してよい。前記分布生成部は、前記再構成波形を単位周期に分割して、複数の単位周期波形を生成する単位周期波形生成部と、前記複数の単位周期波形について、同一位相における前記サンプル値を加算して、各位相における加算値を計算する加算値計算部と、位相が隣接する二つの前記加算値における差分を計算する差分計算部とを有して、前記差分計算部が計算した前記差分に基づいて、前記タイミング分布を生成してもよい。

前記分布生成部は、前記単位周期波形生成部で生成した前記単位周期波形を反転する波形反転部をさらに備え、前記加算値計算部は、立ち上がりエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値と、前記波形反転部により反転された立下りエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値とを加算してよく、または、立下りエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値と、前記波形反転部により反転された立ち上がりエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値とを加算してもよい。また、前記被測定信号における所定のビット数おきに、前記単位周期波形生成部が生成する単位周期波形を選択する所定ビット間隔単位周期波形群選択部をさらに備え、前記加算値計算部は、前記所定ビット間隔単位周期波形群選択部が選択した前記単位周期波形群について、立ち上がりエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値と前記波形反転部により反転された立下りエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値とを加算してもよい。前記加算値計算部は、立ち上がりエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値、または、立下りエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値を加算してもよい。

前記単位周期波形生成部が生成する単位周期波形のうち、その直前の前記被測定信号に同じデータ配列を有する単位周期波形群を選択する同一データ配列単位周期波形群選択部をさらに備え、前記加算値計算部は、前記同一データ配列単位周期波形群選択部が選択した前記単位周期波形群について、前記サンプル値を加算してもよい。
前記被測定信号における所定のビット数おきに、前記単位周期波形生成部が生成する単位周期波形を選択する所定ビット間隔単位周期波形群選択部をさらに備え、前記加算値計算部は、前記所定ビット間隔単位周期波形群選択部が選択した前記単位周期波形群について、前記サンプル値を加算してもよい。

なお、上記構成は、同様の構成を備える、信号測定方法、信号測定装置用のプログラムを記録した記録媒体、および、被試験デバイスに試験信号を与えて前記被試験デバイスを試験する試験装置として提供されてもよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

立上り時間／立下り時間測定装置１００の構成の一例を概略的に表す。 波形処理部１４０の構成の一例を概略的に表す。 統計値計算部１４６の構成の一例を概略的に表す。 再構成波形の形成方法を概略的に表す。 入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］のサンプル値の一例を表す。 被測定信号１２を再構成した波形の一例を概略的に表す。 被測定信号１２に含まれる単位周期波形の一例を概略的に表す。 被測定信号１２に含まれる単位周期波形の一部を反転させた場合の一例を概略的に表す。 被測定信号１２に含まれる単位周期波形を加算して得られた加算波形の一例を概略的に表す。 加算波形を微分して得られる差分波形の一例を概略的に表す。 エッジタイミング分布の一例を概略的に表す。 立上り時間／立下り時間測定装置１００における処理の手順を表す。 分布生成部１４４の構成の他の例を概略的に表す。 他の実施例における処理の手順を表す。 半導体試験装置１６００の構成の一例を概略的に表す。 立上り時間／立下り時間測定装置１００のハードウェア構成の一例を表す。 スキュー測定装置１９００の構成の一例を概略的に表す。 ジッタ測定装置２１００の構成の一例を概略的に表す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、立上り時間／立下り時間測定装置１００の構成の一例を概略的に表すブロック図である。立上り時間／立下り時間測定装置１００は、信号測定装置の一例であってよい。立上り時間／立下り時間測定装置１００は、被測定信号１０が入力されると、被測定信号１０の立上り時間または立下り時間を出力する。立上り時間または立下り時間は、被測定信号１０のエッジ遷移時間として表すことができ、例えば、信号振幅の２０％レベルクロス点と８０％レベルクロス点のタイミング差として求められる。

図１に示す通り、立上り時間／立下り時間測定装置１００は、サンプリング部１１０と、サンプリング部１１２と、立上り時間／立下り時間算出部１３０とを備え、メモリ１２０を備えてよい。サンプリング部１１０とサンプリング部１１２とは、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で被測定信号１０をサンプリングする。立上り時間／立下り時間測定装置１００は、サンプリング部１１０とサンプリング部１１２とで、被測定信号１０を同時または略同時にサンプリングすることで、例えば、２０％レベルクロス点におけるエッジタイミング分布の平均値と８０％レベルクロス点におけるエッジタイミング分布の平均値とを求める。そして、上記エッジタイミング分布の平均値の差分を計算して、立上り時間または立下り時間を測定する。

立上り時間／立下り時間算出部１３０は、波形処理部１４０と立上り時間／立下り時間計算部１５０とを有する。立上り時間／立下り時間算出部１３０は、複数の波形処理部１４０を有してよい。立上り時間／立下り時間算出部１３０は、サンプリング部１１０とサンプリング部１１２のそれぞれに対応する波形処理部１４０を有してよい。

以下、立上り時間／立下り時間測定装置１００が、２つの波形処理部１４０を有する場合について説明するが、立上り時間／立下り時間測定装置１００は、これに限定されるものではない。本実施形態において、サンプリング部１１０に入力される被測定信号１０を被測定信号１２と呼び、サンプリング部１１２に入力される被測定信号１０を被測定信号１４と呼ぶ。また、一方の波形処理部１４０は、サンプリング部１１０に対応しており、もう一方の波形処理部１４０は、サンプリング部１１２に対応してよい。

サンプリング部１１０は、周期Ｔの被測定信号１２をサンプリングする。サンプリング部１１０は、周期Ｔの被測定信号１２がＭ周期繰り返される期間中に、Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ被測定信号１２をサンプリングしてよい。サンプリング部１１０は、例えば、ストローブタイミング１１８に基づいて、入力された被測定信号１２をサンプリング周期Ｔｓでサンプリングして、入力された被測定信号１２の入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］を形成する。ここで、ｋは、サンプリング部１１０がサンプリングしたサンプル値の順序を表しており、０からＮ−１までの整数であってよい。ｋはサンプリングされた当初の順序を表しており、入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］は、サンプリングされた順にｋの値が増加する。

サンプリング部１１０としては、例えば、ＡＤ変換器または電圧コンパレータ（以下、ＡＤＣと称する場合がある。）が用いられる。また、サンプリング部１１０は、デジタルコンパレータもしくは波形デジタライザであってもよい。ＡＤＣの分解能は、例えば、１ビットまたは１．６ビットが用いられる。分解能が１ビットのＡＤＣを用いた場合には、入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］のサンプル値は２値の論理値で表されてよく、例えば、０または１のいずれかで表される。また、分解能が１．６ビットのＡＤＣを用いた場合には、入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］のサンプル値は３値で表されてよい。なお、サンプリング部１１０は、周期Ｔの被測定信号１２がＭ周期繰り返される期間中のみ被測定信号１２をサンプリングする場合に限定されるものでなく、例えば、被測定信号１２が５Ｍ周期繰り返される期間中、被測定信号１２をサンプリングしてもよい。

サンプリング部１１２は、周期Ｔの被測定信号１４がＭ周期繰り返される期間中に、Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ被測定信号１４をサンプリングする。サンプリング部１１２は、ストローブタイミング１１８に基づいて、入力された被測定信号１４をサンプリング周期Ｔｓでサンプリングして、入力された被測定信号１４の入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］を形成する。サンプリング部１１２は、サンプリング部１１０とは異なる閾値を有する他は、サンプリング部１１０と同様の構成および機能を有する。

メモリ１２０は、サンプリング部１１０およびサンプリング部１１２のサンプリング結果等を格納してもよい。メモリ１２０は、サンプリング部１１０およびサンプリング部１１２により得られた、被測定信号１２および被測定信号１４のそれぞれに対応する入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］のサンプル値を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対応づけて格納してよい。

立上り時間／立下り時間算出部１３０は、被測定信号１２および被測定信号１４のエッジタイミング分布をそれぞれ求めて、立上り時間または立下り時間を算出する。立上り時間／立下り時間算出部１３０は、特定のデータパターンを有するエッジの立上り時間または立下り時間を算出してもよい。立上り時間／立下り時間算出部１３０は、メモリ１２０に格納された被測定信号１２および被測定信号１４のそれぞれに対応する入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］を呼び出して、立上り時間または立下り時間を算出してもよい。

波形処理部１４０は、例えば、メモリ１２０から呼び出した入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］が入力されると、被測定信号１２のエッジタイミング分布の統計値を出力する。被測定信号１４の入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］が入力された場合も、被測定信号１２の場合と同様にして、エッジタイミング分布の統計値が出力される。波形処理部１４０は、波形再構成部１４２と、分布生成部１４４と、統計値計算部１４６とを含む。

波形再構成部１４２は、サンプリング部１１０またはサンプリング部１１２がサンプリングした入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］のサンプル値の順序を再配列して、周期Ｔの再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］を形成する。ここで、ｉは、再配列順序を表す。再配列順序ｉは、当初の順序ｋに対して式（１）で表される関係にあり、０からＮ−１までの整数であってよい。また、Ｍが任意の自然数ｎを用いてＭ＝ｎＮ＋１と表される場合には、ｉ＝ｋとなるので、上記再配列処理を省略できる。
ｉ＝（ｋ・Ｍ） ｍｏｄ Ｎ ・・・（１）

これにより、被測定信号１２または被測定信号１４が周期Ｔを有しており、ＭとＮとが互いに素（ｃｏｐｒｉｍｅ）の関係にある場合には、見かけ上、サンプリング周期Ｔｓよりも短い周期Ｔｅで被測定信号１２または被測定信号１４をサンプリングできる。このような実効的なサンプリング周期Ｔｅは、式（２）で表される。以下、上記実効的なサンプリング周期Ｔｅを、等価サンプリング時間間隔（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ）と称する場合がある。
Ｔｅ ＝ Ｔ／Ｎ ＝ Ｔｓ／Ｍ ・・・（２）

分布生成部１４４は、上記複数閾値ごとの再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］におけるエッジ部のタイミング分布（以下、エッジタイミング分布と称する場合がある。エッジタイミング分布は、タイミング分布の一例であってよい。）を生成する。エッジタイミング分布は、例えば、被測定信号１２または被測定信号１４に含まれる各エッジにおけるエッジタイミングのＰＤＦであってよい。

統計値計算部１４６は、上記エッジタイミング分布の統計値を計算する。統計値計算部１４６は、統計値として、上記エッジタイミング分布の期待値、または上記エッジタイミング分布の分布幅を計算してもよい。ここで、期待値としては、例えば、平均値が用いられる。また、分布幅とは、データのばらつきの範囲を示す指標であってよく、例えば、分散、標準偏差、四分位偏差、二乗平均平方根（以下、ＲＭＳと称する場合がある。）、ピークツゥピーク値、半値幅等であってよい。本明細書において、分布端とは、分布幅の両端を意味して、例えば、エッジタイミング分布の最大値または最小値であってよい。また、分布端は、エッジタイミング分布の平均値と、標準偏差などの分布幅とを用いて求めてもよい。

立上り時間／立下り時間計算部１５０は、計算部の一例であってよい。立上り時間／立下り時間計算部１５０は、複数閾値ごとのエッジタイミング分布に基づき、被測定信号１０の立上り時間または立下り時間を計算する。立上り時間／立下り時間計算部１５０は、被測定信号１２のエッジタイミング分布の期待値と、被測定信号１４のエッジタイミング分布の期待値との差を、立上り時間または立下り時間として出力してもよい。立上り時間／立下り時間計算部１５０は、被測定信号１２のエッジタイミング分布の分布端と、被測定信号１４のエッジタイミング分布の分布端の差を計算して、当該分布端の最大差もしくは最小差を立上り時間または立下り時間として出力してもよい。

なお、立上り時間／立下り時間測定装置１００は、ハードウエアによって構成されてもよく、ソフトウエアで構成され、図示していない演算装置を用いて処理を実行してもよい。演算装置として、ＣＰＵまたは制御用コンピュータを用いてもよい。また、立上り時間／立下り時間算出部１３０に含まれる構成要素の機能は厳密に区別されるものではなく、例えば、統計値計算部１４６が分布生成部１４４の機能を有してよく、立上り時間／立下り時間計算部１５０が波形処理部１４０の機能を有してもよい。

図２は、波形処理部１４０の構成の一例を概略的に表すブロック図である。上記の通り、波形処理部１４０は、波形再構成部１４２と、分布生成部１４４と、統計値計算部１４６とを含む。分布生成部１４４は、単位周期波形生成部２０２と、加算値計算部２０８と、差分計算部２１０とを有して、単位周期波形群選択部２０４と、波形反転部２０６とを有してもよい。以下、被測定信号１２の入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］が波形処理部１４０に入力された場合について説明するが、被測定信号１４の入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］が入力された場合も同様に処理される。

単位周期波形生成部２０２は、波形再構成部１４２から再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］が入力されると、Ｘ_Ｒ［ｉ］を所定の単位周期Ｔｕ毎に分割して、複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を生成する。このとき、単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］が中央近傍にエッジ部を有するように、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］を分割することが好ましい。

ここで、Ｔｕは被測定信号１２のビット時間間隔を表すビット周期Ｔｂと係数Ｌｕとを用いて、Ｔｕ＝Ｌｕ・Ｔｂで表される。Ｔｕとしては、例えば、Ｌｕ＝１として、被測定信号１２のビット時間間隔を表すビット周期Ｔｂであってもよく、Ｔｕ／Ｔｅが正の整数となるように選ばれることが好ましい。Ｌｕは、正の整数であることが好ましい。ｐは、複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］における、ある単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の順序を表す。ｐは、例えば、サンプリングした被測定信号１２に含まれる単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の個数Ｎｕを用いて、１からＮｕまでの整数で表される。Ｎｕは、被測定信号１２のサンプリング期間によっては、Ｎより大きくてもよい。

ｍは、単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］におけるサンプル値の順序を表す。以下、ｍを分割後の順序と称する場合がある。分割後の順序ｍは、再配列順序ｉに対して、式（３）で表される関係にある。式（３）において、Ｔｕ／Ｔｅは、単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］に含まれるサンプル値の個数を表す。ｍは、例えば、０から（Ｔｕ／Ｔｅ）−１までの整数で表される。
ｍ＝ ｉ ｍｏｄ （Ｔｕ／Ｔｅ）＝ ｉ ｍｏｄ （Ｎ・Ｔｕ／Ｔ）・・・（３）

単位周期波形群選択部２０４は、単位周期波形生成部２０２において再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］が分割されて生成した、複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の中から、所定の特徴を有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を選択して、単位周期波形群を生成してよい。単位周期波形群選択部２０４は、例えば立上りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択してもよく、立下りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択してもよい。例えば、分解能が１ビットのＡＤＣを用いた場合には、１番目のサンプル値がｌｏｗ論理である単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択することで、立上りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を選択してもよく、１番目のサンプル値がｈｉｇｈ論理である単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択することで、立下りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を選択してもよい。

波形反転部２０６は、単位周期波形生成部２０２で生成した単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を反転してよい。これにより、例えば、立下りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を、立上りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］に反転できる。なお、単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を反転した場合であっても、反転された単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］に含まれるエッジのエッジタイミングは変化しない。

加算値計算部２０８は、複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］について、同一位相におけるサンプル値を加算して、各位相における加算値を計算する。例えば、加算値計算部２０８は、単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］に含まれる、再配列順序ｉに対して、ｍ＝ｉ ｍｏｄ （Ｎ・Ｔｕ／Ｔ）、の関係にある分割後の順序ｍごとのサンプル値を、分割後の順序ｍごとに複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］について加算して、分割後の順序ｍごとの加算値を計算する。また、加算値計算部２０８は、立上りエッジを含む単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のサンプル値と、波形反転部２０６により反転された立下りエッジを含む単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の反転されたサンプル値とを加算してよい。また、立下りエッジを含む単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のサンプル値と、波形反転部２０６により反転された立上りエッジを含む単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の反転されたサンプル値とを加算してもよい。

さらに、加算値計算部２０８は、立上りエッジを含む単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のサンプル値のみを加算してもよく、立下りエッジを含む単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のサンプル値のみを加算してもよい。例えば、被測定信号１２としてデューティー比が５０％でないクロック信号を用いた場合には、立上りエッジと立下がりエッジとでジッタの値が異なる。上記構成によれば、このような場合であっても、立上りエッジまたは立下がりエッジにおける立上り時間または立下り時間を、それぞれ、精度よく測定できる。

差分計算部２１０は、位相が隣接する二つの加算値における差分を計算する。例えば、差分計算部２１０は、複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］にわたる分割後の順序ｍごとの、複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］にわたってサンプル値を加算した加算値のそれぞれについて、隣接する分割後の順序ｍに対応する加算値との差分を計算する。そして、分布生成部１４４は、差分計算部２１０が計算した差分に基づいて、タイミング分布を生成する。例えば、分布生成部１４４は、差分計算部２１０が計算した差分を分割後の順序ｍに対応付けて、エッジタイミング分布を生成してよい。

図３は、統計値計算部１４６の構成の一例を概略的に表すブロック図である。統計値計算部１４６は、分布生成部１４４の生成したエッジタイミング分布に基づき、エッジタイミング分布の統計値を計算する。統計値計算部１４６は、期待値計算部３０２と、分布幅計算部３０４とを有してもよい。期待値計算部３０２は、エッジタイミング分布の期待値を計算してよい。エッジタイミング分布の期待値は、例えば、平均値であってよい。

分布幅計算部３０４は、エッジタイミング分布の分布幅を計算してよい。これにより、エッジタイミング分布の時間軸上における振れ幅を算出できる。また、上記分布幅を、ジッタとして算出してもよい。分布幅計算部３０４は、標準偏差計算部３１２と、最大値計算部３１４と、最小値計算部３１６と、ピークツゥピーク計算部３１８とを含んでもよい。標準偏差計算部３１２は、分布幅の一例である標準偏差を計算してよい。最大値計算部３１４は、分布幅の一例である分布の最大値を計算してよい。最小値計算部３１６は、分布幅の一例である分布の最小値を計算してよい。ピークツゥピーク計算部３１８は、分布幅の一例であるピークツゥピーク値を計算してよい。ピークツゥピーク計算部３１８は、最大値計算部３１４で算出された最大値から、最小値計算部３１６で算出された最小値を引くことで、ピークツゥピーク値を計算してよい。

以上の構成により、波形処理部１４０は、サンプリングされた入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］に基づき、被測定信号１２のエッジタイミングを生成する。また、生成したエッジタイミング分布の統計値を計算して、エッジタイミング分布の統計値を算出する。次に、波形処理部１４０を構成する波形再構成部１４２、分布生成部１４４および統計値計算部１４６の動作について、具体例を用いて説明する。

図４は、波形再構成部１４２における再構成波形の形成方法を概略的に表す図である。図４では、被測定信号１２が"１０１"の３ビットデータ信号の場合を用いて、波形再構成部１４２における処理の概要を説明する。同図において、上側の太線は被測定信号１２を示す。下側の太線は、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］を示す。また、白丸はｌｏｗ論理を示して、黒丸はｈｉｇｈ論理を示す。被測定信号１２として、ビット周期がＴｂ、データパターンの繰り返し周期Ｌが３ビットのデータ信号を用いた。サンプリング部１１０は、被測定信号１２の繰り返し周期に同期して、ナイキスト周波数未満のサンプリング周波数Ｔｓで被測定信号１２をサンプリングした。等価サンプリング時間間隔ＴｅはＴｂ／３として、サンプリング周期Ｔｓは４Ｔｅとした。このとき、Ｎ＝９、Ｍ＝４となり、ＭとＮとは互いに素な関係にある。

図４において、サンプリング０は、サンプリング開始時点、すなわちｋ＝０のタイミングにおけるサンプリングを表す。同図に示す通り、サンプリング０のタイミングにおける入力波形Ｘ_Ｓ［０］のサンプル値はｈｉｇｈ論理であった。サンプリング１は、サンプリング０からＴｓだけ時間が経過した時点、すなわちｋ＝１のタイミングにおけるサンプリングを表す。サンプリング１のタイミングにおける入力波形Ｘ_Ｓ［１］のサンプル値はｌｏｗ論理であった。以下、同様にしてｋが０から８のタイミングにおいて、被測定信号１２をサンプリングした結果、入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］を得た。

サンプリング部１１０における上記サンプリングで得られた入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］のサンプル値は、サンプリング部１１０がサンプリングした当初の順序ｋに並んでいる。波形再構成部１４２において、上記サンプル値の順序を再配列順序ｉに再配列することで、周期Ｔの再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］が得られた。再配列順序ｉは、式（１）により求められる。例えば、ｋ＝３に対応するｉは、ｉ＝（３・４） ｍｏｄ ９＝３となる。つまり、サンプリング開始から３Ｔｓ時間後にサンプリングしたサンプル値は、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］においては、サンプリング開始から３Ｔｅ時間後にサンプリングしたサンプル値として扱われる。ｋが０から８の場合についても同様にして再配列することで、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］が得られた。

図５は、入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］のサンプル値の一例を表す図である。同図は、被測定信号１２を分解能が１ビットのＡＤＣを用いてサンプリングした場合におけるサンプリング結果の別の例を示す。同図において、被測定信号１２としてクロックパターンを用いた。サンプリング周波数Ｔｓはナイキスト周波数以上または未満であってよく、ＭとＮとが互いに素な関係になるように設定した。同図に示す通り、ｋ＝０からｋ＝７９までのタイミングにおいて、８０回サンプリングした。以下、図５に示される入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］を用いて、分布生成部１４４および統計値計算部１４６における処理の概要を説明する。

図６は、図５に示された入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］を再構成した再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］の一例を概略的に表す図である。再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］は、ｉ＝０からｉ＝７９までの８０個のサンプル値を有しており、サンプル値とサンプル値との間の時間間隔は、等価サンプリング時間間隔Ｔｅで表される。また、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］は、ビット周期Ｔｂを単位周期Ｔｕとする、単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］が８回繰り返されていることがわかる。

図７は、図６に示された再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］に含まれる単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の一例を概略的に表す図である。図７を用いて単位周期波形生成部２０２における処理の概要を説明する。ビット周期Ｔｂを単位周期Ｔｕとして、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］を単位周期Ｔｕごとに分割すると、ｐ＝１から８まで合計８個の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］が得られた。同図に示す通り、それぞれの単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］は、ｍ＝０から９まで合計１０個のサンプル値を含む。また、ｐ＝１、３、５、７の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］は立上りエッジを有しており、ｐ＝２、４、６、８の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］は立下りエッジを有していることがわかる。

図８は、図７に示された単位周期波形の一部を反転させた場合の一例を概略的に表す図である。図８を用いて、単位周期波形群選択部２０４および波形反転部２０６における処理の概要を説明する。単位周期波形群選択部２０４において、図７において立下りエッジを有していた単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択した。波形反転部２０６において、単位周期波形群選択部２０４で選択された単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の論理値を反転させて、反転波形Ｘ_{ｐ，ｒｉｓｉｎｇ}［ｍ］を得た。これにより、図８における反転波形Ｘ_{ｐ，ｒｉｓｉｎｇ}［ｍ］は、すべて、立上がりエッジを有する。なお、単位周期波形群選択部２０４において、立上りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択して、波形反転部２０６において、当該単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の論理値を反転させることで、全ての反転波形が立下りエッジを有するように波形を反転させてもよい。

図９は、図８に示された単位周期波形を加算して得られた加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］の一例を概略的に表す図である。図９を用いて、加算値計算部２０８における処理の概要を説明する。加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］は、例えば、分割後の順序ｍのそれぞれについて、ｐ＝１から８までの反転波形Ｘ_{ｐ，ｒｉｓｉｎｇ}［ｍ］の論理値を加算して、分割後の順序ｍごとの加算値を計算することで求めることができる。図９より、Ｘ_ＳＵＭ［０］からＸ_ＳＵＭ［３］の加算値は０、Ｘ_ＳＵＭ［４］の加算値は２、Ｘ_ＳＵＭ［５］の加算値は６、Ｘ_ＳＵＭ［６］からＸ_ＳＵＭ［９］までの加算値は８であり、エッジタイミングは、ｍ＝３からｍ＝６の間にあることがわかる。なお、分解能が１ビットのＡＤＣを用いた場合には、サンプル値が２値の論理値で表されるので、加算値はＨ論理のカウント値と等しい。

図１０は、加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］を微分して得られる差分波形Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］の一例を概略的に表す図である。図１０を用いて、差分計算部２１０における処理の概要を説明する。差分波形Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］は、例えば、順序ｍにおける加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］の加算値と、順序ｍに隣接する順序ｍ−１における加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ−１］の加算値との差分を計算することで求まる。差分波形Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］は、エッジタイミング分布の一例であってよい。同図に示すとおり、ｍ＝４における差分Ｘ_ＤＩＦＦ［４］は２、ｍ＝５における差分Ｘ_ＤＩＦＦ［５］は４、ｍ＝６における差分Ｘ_ＤＩＦＦ［６］は２であり、他の分割後の順序ｍにおけるＸ_ＤＩＦＦ［ｍ］の値は０であった。これにより、エッジタイミングは、ｍ＝３とｍ＝６との間にあることがわかる。

図１１は、サンプリング部１１０の閾値レベルが被測定信号１０の８０％レベルクロス点に合わせて設定されており、サンプリング部１１２の閾値レベルが被測定信号１０の２０％レベルクロス点に合わせて設定されている場合における、エッジタイミング分布の一例を概略的に表す。図１１を用いて、統計値計算部１４６における処理の概要を説明する。統計値計算部１４６は、差分波形Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］を用いて、式（４）により、エッジタイミング分布の平均値Ｅを計算してよい。これにより、被測定信号１２のエッジタイミングの平均値Ｅ_８０％、および、被測定信号１４のエッジタイミングの平均値Ｅ_２０％が得られる。式（４）において、ｔ_ｍは、被測定信号１２または被測定信号１４のサンプリング時刻を示しており、ｔ_ｍ＝ｍ・Ｔｅで表される。また、ｍａｘ（Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］）は、Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］の最大値を表す。

統計値計算部１４６は、式（５）を用いて標準偏差ＴＪ_ＲＭＳを計算してもよい。また、統計値計算部１４６は、エッジタイミング分布の最大値Ｔ_{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}および最小値Ｔ_{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}を計算してもよい。最大値Ｔ_{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}は、Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］がゼロでない最大の時刻ｔ_ｍとして求めてもよい。また、最小値Ｔ_{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}は、Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］がゼロでない最小の時刻ｔ_ｍとして求めてもよい。図１１において、Ｔ^８０％ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}は、被測定信号１２のエッジタイミング分布の最大値を表しており、Ｔ^２０％ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}は、被測定信号１４のエッジタイミング分布の最大値を表す。また、Ｔ^８０％ _{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}は、被測定信号１２のエッジタイミング分布の最小値を表しており、Ｔ^２０％ _{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}は、被測定信号１４のエッジタイミング分布の最小値を表す。

統計値計算部１４６は、式（６）を用いてピークツゥピーク値ＴＪ_ＰＰを計算してもよい。式（６）において、ｍａｘ（ｔ_ｍ｜ｘ_ＤＩＦＦ≠０）は、Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］がゼロでない最大の時刻ｔ_ｍを表しており、ｍｉｎ（ｔ_ｍ｜ｘ_ＤＩＦＦ≠０）は、Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］がゼロでない最小の時刻ｔ_ｍを表す。

ＴＪ_ＰＰ ＝ Ｔ_{ｅｄｇｅ，ｍａｘ} − Ｔ_{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}
＝ｍａｘ（ｔ_ｍ｜ｘ_ＤＩＦＦ≠０）−ｍｉｎ（ｔ_ｍ｜ｘ_ＤＩＦＦ≠０）・・（６）

次に、図１１を用いて、立上り時間／立下り時間計算部１５０における処理の概要を説明する。以下、被測定信号１０の立上り時間Ｔ_ＲＩＳＥを求める場合について説明するが、立下り時間も同様にして求めることができる。立上り時間／立下り時間計算部１５０は、例えば、被測定信号１２のエッジタイミングの平均値Ｅ_８０％と、被測定信号１４のエッジタイミングの平均値Ｅ_２０％との差分または当該差分の絶対値を計算して、立上り時間Ｔ_ＲＩＳＥを求めてよい。

また、立上り時間／立下り時間計算部１５０は、被測定信号１２のタイミング分布端と、被測定信号１４のタイミング分布端の最大差もしくは最小差を求めてもよい。例えば、式（７）を用いて、タイミング分布端の最大差から立上り時間Ｔ_{ＲＩＳＥ，ｍａｘ}を求めてもよい。式（７）において、ｍａｘ（Ｔ^８０％ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}，Ｔ^２０％ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}）は、Ｔ^８０％ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}とＴ^２０％ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}）とを比較して大きい方の値を表しており、ｍｉｎ（Ｔ^８０％ _{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}，Ｔ^２０％ _{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}）は、Ｔ^８０％ _{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}とＴ^２０％ _{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}とを比較して小さい方の値を表す。
Ｔ_{ＲＩＳＥ，ｍａｘ} ＝ ｍａｘ（Ｔ^１０ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}，Ｔ^２０ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}）−ｍｉｎ（Ｔ^１０ _{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}，Ｔ^２０ _{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}）・・・（７）

なお、立上り時間／立下り時間計算部１５０は、被測定信号１２のエッジタイミング分布の平均値、最大値、最小値のいずれか１つと、被測定信号１４のエッジタイミング分布の平均値、最大値、最小値のいずれか１つとの差分を立上り時間Ｔ_ＲＩＳＥとして求めてもよい。例えば、Ｅ_８０％と、Ｔ^２０％ _{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}との差分を立上り時間Ｔ_ＲＩＳＥとして求めてもよい。また、図５から図１１においては、クロック信号を用いて、立上り時間／立下り時間算出部１３０の動作を説明したが、立上り時間／立下り時間算出部１３０の処理対象はクロック信号に限定されるものではない。他の周期信号であっても、同様にして、立上り時間または立下り時間を算出できる。

図１２は、立上り時間／立下り時間測定装置１００における処理の手順を表すフローチャートを示す。図１２を用いて、立上り時間／立下り時間測定装置１００の動作を説明する。まず、Ｓ１２０２において、サンプリング部１１０およびサンプリング部１１２が、周期Ｔを有する被測定信号１２および被測定信号１４をサンプリングして、被測定信号１２および被測定信号１４のそれぞれについて入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］のサンプル値を得る。被測定信号１２は、被測定信号１２がＭ周期繰り返される期間中に、Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ被測定信号１２をサンプリングする条件でサンプリングされる。被測定信号１４も被測定信号１２と同様の条件でサンプリングされる。被測定信号１２と被測定信号１４とは、同時にまたは略同時に、同一または略同一のサンプリング周波数Ｔｓでサンプリングされることが好ましい。サンプリングしたサンプル値は、メモリ１２０に格納してもよい。被測定信号１２および被測定信号１４のそれぞれに対応する入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］について、以下のＳ１２０４からＳ１２２０における処理が施される。

Ｓ１２０４において、波形再構成部１４２が、入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］を再構成して、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］を生成する。入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］の再構成は、メモリ１２０に格納したサンプル値を呼び出して、当初の順序ｋに対して、ｉ＝（ｋ・Ｍ） ｍｏｄ Ｎの関係にある再配列順序ｉに再配列してもよい。さらに、Ｓ１２０６において、単位周期波形生成部２０２が、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］を単位周期Ｔｕごとに分割して、複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を得る。

Ｓ１２０８では、Ｓ１２０６で得られた複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の中から、エッジタイミング分布を求める対象を選択する。選択モードとしては、例えば、立上りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択するモード、立下りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択するモード、全ての単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を選択するモードなどが用いられる。

Ｓ１２０８で、立上りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択するモードを選んだ場合（Ｓ１２０８の（ａ））には、Ｓ１２１０において、単位周期波形群選択部２０４が、Ｓ１２０６で得られた複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の中から、立上りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択して、立上りエッジを有する単位周期波形群を生成する。

一方、Ｓ１２０８で、立下りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択するモード、または、全ての単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］を選択するモードを選んだ場合（Ｓ１２０８の（ｂ））には、Ｓ１２１２において、単位周期波形群選択部２０４が、Ｓ１２０６で得られた複数の単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の中から、立下りエッジを有する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のみを選択して、立下りエッジを有する単位周期波形群を生成する。そして、Ｓ１２１４において、波形反転部２０６が、上記立下りエッジを有する単位周期波形群の波形を反転させる。

次に、Ｓ１２１６において、加算値計算部２０８が、Ｓ１２０８で選択したモードに応じて、単位周期波形群選択部２０４で選択した単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］の論理値を分割後の順序ｍごとに加算して、加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］を得る。そして、Ｓ１２１８において、差分計算部２１０が、加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］を微分して差分波形Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］を得る。差分波形Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］は、例えば、等価サンプリング時間間隔Ｔｅごとの加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］の変化量を計算することで求めることができる。上記加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］の変化量は、例えば、順序ｍにおける加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ］の加算値と、順序ｍに隣接する順序ｍ−１における加算波形Ｘ_ＳＵＭ［ｍ−１］の加算値との差分を求めることで計算できる。

Ｓ１２２０では、統計値計算部１４６が、Ｓ１２１８で得られた差分波形Ｘ_ＤＩＦＦ［ｍ］に基づき、エッジタイミング分布の統計値を計算する。エッジタイミング分布の統計値としては、例えば、エッジタイミング分布の平均値Ｅ、標準偏差ＴＪ_ＲＭＳ、最大値Ｔ_{ｅｄｇｅ，ｍａｘ}、最小値Ｔ_{ｅｄｇｅ，ｍｉｎ}、またはピークツゥピーク値ＴＪ_ＰＰであってよい。Ｓ１２２２において、立上り時間／立下り時間計算部１５０が、被測定信号１２のエッジタイミング分布の平均値Ｅ_８０％と被測定信号１４のエッジタイミング分布の平均値Ｅ_２０％との差分を計算してよい。その後、立上り時間／立下り時間算出部１３０が、立上り時間／立下り時間計算部１５０が求めた立上り時間／立下り時間を算出して、処理を終了する。

図１３は、分布生成部１４４の他の例を概略的に表すブロック図である。分布生成部１３４４は、単位周期波形群選択部２０４に代えて同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４を用いる以外は、分布生成部１４４と同様の構成を有する。同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４は、単位周期波形生成部２０２が生成する単位周期波形Ｘ_ｐ［ｍ］のうち、その直前の被測定信号１２または被測定信号１４のサンプル値に同じデータ配列を有する単位周期波形群を選択する。そして、加算値計算部２０８は、単位周期波形群選択部２０４が選択した単位周期波形群に代えて、同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４が選択した単位周期波形群について、サンプル値の論理値を加算する。

図１４は、図１３の実施例における処理の手順を表すフローチャートを示す。図１４を用いて、被測定信号１０がＬビットのデータパターンを繰り返す場合に、同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４を用いて立上り時間／立下り時間を計算する処理について説明する。ここで、Ｌは、正の整数を表す。Ｓ１４０２からＳ１４０６における処理は、Ｓ１２０２からＳ１２０６における処理と同様なので説明を省略する。また、Ｓ１４１０からＳ１４１４における処理は、Ｓ１４０８で選択された同一データ配列単位周期波形群について処理する以外は、Ｓ１２１６からＳ１２２０における処理と同様なので説明を省略する。以下、被測定信号１２に対応する入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］が処理される場合について説明するが、被測定信号１４に対応する入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］についても、被測定信号１２に対応する入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］が処理される場合と同様にして、Ｓ１４０２からＳ１４１４における処理が施される。

本実施例では、Ｓ１４０８において、同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４は、測定対象となるエッジの前に同じデータ配列を有する同一データ配列単位周期波形群を生成する。同一データ配列単位周期波形群は、例えば、次のように生成できる。まず、再構成波形Ｘ_Ｒ［ｉ］をビット周期ごとに分割する。次に、同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４は、被測定信号１２に含まれるエッジのうち、ある特定のエッジを測定対象として選択する。そして、各単位周期波形に対して、上記特定エッジの直前のＬビットと同一のデータ配列をもつ単位周期波形のみを選択して、抜き出す。これにより、測定対象となるエッジの前に同じデータ配列を有する同一データ配列単位周期波形群を生成できる。

Ｓ１４１０からＳ１４１４において、Ｓ１３０４で得られた同一データ配列単位周期波形群に含まれる単位周期波形について、Ｓ１２１６からＳ１２２０における処理と同様の手順で、エッジタイミング分布およびエッジタイミング分布の平均値を求める。これにより、上記特定エッジにおけるエッジタイミングの平均値を算出できる。被測定信号１２に含まれる複数のエッジについて、上記Ｓ１４０８からＳ１４１４までの処理を施すことで、各エッジにおけるエッジタイミングの平均値を算出できる。なお、被測定信号１２に含まれる全てのエッジについて、上記Ｓ１４０８からＳ１４１４までの処理を施してもよい。

Ｓ１４１６において、立上り時間／立下り時間計算部１５０は、Ｓ１４１４で求められた被測定信号１２の特定エッジにおけるエッジタイミングの平均値と、当該特定エッジに対応する、被測定信号１４の特定エッジにおけるエッジタイミングの平均値との差分を計算して、立上り時間または立下り時間を計算してよい。また、立上り時間／立下り時間計算部１５０は、被測定信号１２のエッジタイミング分布の統計値と、被測定信号１４のエッジタイミング分布の統計値との様々な組み合わせにより、立上り時間または立下り時間を計算してよい。

被測定信号１２および被測定信号１４の複数のエッジについて、エッジタイミング分布が求まっている場合には、立上り時間／立下り時間計算部１５０は、それぞれのエッジについて立上り時間／立下り時間を計算してよい。これにより、立上り時間／立下り時間を時系列に配列した立上り時間／立下り時間配列を生成できる。立上り時間／立下り時間計算部１５０は、上記立上り時間／立下り時間配列について統計値を計算して、立上り時間／立下り時間を計算してよい。立上り時間／立下り時間計算部１５０は、上記統計値として、二乗平均平方根を計算してよい。その後、立上り時間／立下り時間算出部１３０が、立上り時間／立下り時間計算部１５０が求めた立上り時間／立下り時間を算出して、処理を終了する。

なお、本実施形態においては、単位周期波形群選択部２０４に代えて同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４を用いる場合について説明したが、同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４と単位周期波形群選択部２０４との両方を用いてもよい。また、同一データ配列単位周期波形群選択部１３０４に代えて、被測定信号１２または被測定信号１４における所定のビット数おきに、単位周期波形生成部２０２が生成する単位周期波形を選択する所定ビット間隔単位周期波形群選択部を用いてもよい。また、加算値計算部２０８は、上記所定ビット間隔単位周期波形群選択部が選択した所定ビット間隔単位周期波形群について、例えば、立ち上がりエッジを含む単位周期波形のサンプル値と、波形反転部２０６により反転された立下りエッジを含む単位周期波形のサンプル値とを加算してもよい。さらに、所定ビット間隔単位周期波形群選択部と単位周期波形群選択部２０４との両方を用いてもよい。

以上の記載によれば、周期Ｔの被測定信号をサンプリングするサンプリング部であって、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で被測定信号をサンプリングするサンプリング段階と、サンプリング段階でサンプリングした、複数閾値ごとのサンプル値の順序を再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成段階と、複数閾値ごとの再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成段階と、複数閾値ごとのタイミング分布に基づき、被測定信号の立上り時間または立下り時間を計算する計算段階とを備えた信号測定方法が開示される。また、上記サンプリング段階において、周期Ｔの被測定信号がＭ周期繰り返される期間中に、Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ被測定信号をサンプリングする信号測定方法、および、上記波形再構成段階において、サンプリング段階でサンプリングしたサンプル値の順序を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対して、ｉ＝ｋ・Ｍ ｍｏｄ Ｎの関係にある再配列順序ｉに再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する信号測定方法が開示される。

図１５は、半導体試験装置１６００の構成の一例を概略的に表すブロック図である。半導体試験装置１６００は、試験装置の一例であってよい。半導体試験装置１６００は、被試験デバイス６０に試験信号１６０２を与えて、被試験デバイス６０を試験する。半導体試験装置１６００は、信号生成部１６１０と、信号計測部１６２０とを備える。信号生成部１６１０は、試験信号１６０２を生成する。信号計測部１６２０は、被試験デバイス６０が出力する出力信号１６０４を計測する。出力信号１６０４は、周期Ｔを有する。信号生成部１６１０は、信号発生部１６１２と、周波数特性補正部１６１４とを有する。信号計測部１６２０は、立上り時間／立下り時間測定装置１００と、立上り時間／立下り時間通知部１６２２とを有する。

信号発生部１６１２は、試験信号１６０２を発生させる。周波数特性補正部１６１４は、信号計測部１６２０の測定した出力信号１６０４の立上り時間／立下り時間に応じて、出力信号１６０４の立上り時間／立下り時間が小さくなるよう試験信号１６０２の周波数特性を補正する。周波数特性補正部１６１４は、立上り時間／立下り時間通知部１６２２から通知された立上り時間／立下り時間に応じて試験信号１６０２の周波数特性を補正してもよい。例えば、立上り時間／立下り時間通知部１６２２から通知された立上り時間／立下り時間が所定の値より大きな場合には、試験信号１６０２の高周波成分を強調するように、図示していないイコライザを調整してもよい。

立上り時間／立下り時間測定装置１００のサンプリング部１１０およびサンプリング部１１２は、出力信号１６０４がＭ周期繰り返される期間中に、Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ出力信号１６０４をサンプリングする。また、サンプリング部１１０およびサンプリング部１１２は、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で出力信号１６０４をサンプリングする。立上り時間／立下り時間通知部１６２２は、立上り時間／立下り時間測定装置１００の統計値計算部１４６が計算した統計値を出力信号１６０４の立上り時間／立下り時間として信号生成部１６１０に通知する。

図１６は、立上り時間／立下り時間測定装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。立上り時間／立下り時間測定装置１００をコンピュータ等の電子情報処理装置で構成した場合のハードウェア構成の一例を示す。立上り時間／立下り時間測定装置１００は、ＣＰＵ周辺部と、入出力部と、レガシー入出力部とを備える。ＣＰＵ周辺部は、ホスト・コントローラ１８８２により相互に接続されるＣＰＵ１８０５、ＲＡＭ１８２０、グラフィック・コントローラ１８７５、及び表示装置１８８０を有する。入出力部は、入出力コントローラ１８８４によりホスト・コントローラ１８８２に接続される通信インターフェイス１８３０、ハードディスクドライブ１８４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ１８６０を有する。レガシー入出力部は、入出力コントローラ１８８４に接続されるＲＯＭ１８１０、フレキシブルディスク・ドライブ１８５０、及び入出力チップ１８７０を有する。

ホスト・コントローラ１８８２は、ＲＡＭ１８２０と、高い転送レートでＲＡＭ１８２０をアクセスするＣＰＵ１８０５、及びグラフィック・コントローラ１８７５とを接続する。ＣＰＵ１８０５は、ＲＯＭ１８１０、及びＲＡＭ１８２０に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部の制御をする。グラフィック・コントローラ１８７５は、ＣＰＵ１８０５等がＲＡＭ１８２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得して、表示装置１８８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ１８７５は、ＣＰＵ１８０５等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

入出力コントローラ１８８４は、ホスト・コントローラ１８８２と、比較的高速な入出力装置であるハードディスクドライブ１８４０、通信インターフェイス１８３０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１８６０を接続する。ハードディスクドライブ１８４０は、ＣＰＵ１８０５が使用するプログラム、及びデータを格納する。通信インターフェイス１８３０は、ネットワーク通信装置１８９８に接続してプログラムまたはデータを送受信する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１８６０は、ＣＤ−ＲＯＭ１８９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１８２０を介してハードディスクドライブ１８４０、及び通信インターフェイス１８３０に提供する。

入出力コントローラ１８８４には、ＲＯＭ１８１０と、フレキシブルディスク・ドライブ１８５０、及び入出力チップ１８７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ１８１０は、立上り時間／立下り時間測定装置１００が起動時に実行するブート・プログラム、あるいは立上り時間／立下り時間測定装置１００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ１８５０は、フレキシブルディスク１８９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１８２０を介してハードディスクドライブ１８４０、及び通信インターフェイス１８３０に提供する。入出力チップ１８７０は、フレキシブルディスク・ドライブ１８５０、あるいはパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。

ＣＰＵ１８０５が実行するプログラムは、フレキシブルディスク１８９０、ＣＤ−ＲＯＭ１８９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。記録媒体に格納されたプログラムは圧縮されていても非圧縮であってもよい。プログラムは、記録媒体からハードディスクドライブ１８４０にインストールされ、ＲＡＭ１８２０に読み出されてＣＰＵ１８０５により実行される。ＣＰＵ１８０５により実行されるプログラムは、立上り時間／立下り時間測定装置１００を、図１から図１５に関連して説明したサンプリング部１１０、サンプリング部１１２、波形再構成部１４２、分布生成部１４４及び統計値計算部１４６として機能させる。

以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク１８９０、ＣＤ−ＲＯＭ１８９５の他に、ＤＶＤまたはＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークあるいはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用して、ネットワークを介してプログラムを立上り時間／立下り時間測定装置１００に提供してもよい。

図１７は、スキュー測定装置１９００の構成の一例を概略的に表すブロック図である。同図に示される通り、スキュー測定装置１９００は複数のサンプリング部１１０と、メモリ１２０と、スキュー算出部１９３０とを備える。スキュー測定装置１９００は、複数の被測定信号が入力され、複数のサンプリング部１１０の閾値が略同一なことを除いて、立上り時間／立下り時間測定装置１００と同様の構成を有してよい。スキュー算出部１９３０は、波形処理部１４０とスキュー計算部１９５０とを有する。

スキュー算出部１９３０は、複数の波形処理部１４０を有してよい。波形処理部１４０は、例えば、被測定信号１０および被測定信号２０のエッジタイミングの平均値をそれぞれ算出してよい。エッジタイミングの平均値は、エッジタイミング分布の統計値の一例であってよい。スキュー計算部１９５０は、被測定信号１０のエッジタイミングの平均値と、被測定信号２０のエッジタイミングの平均値との差分を求めることで、被測定信号１０と被測定信号２０とのスキュー値を算出する。

即ち、スキュー測定装置１９００は、周期Ｔの被測定信号がＭ周期繰り返される期間中に、Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ被測定信号をサンプリングするサンプリング部であって、複数の被測定信号の各々をサンプリングするサンプリング部と、サンプリング部がサンプリングした、被測定信号ごとのサンプル値の順序を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対して、ｉ＝ｋ・Ｍ ｍｏｄ Ｎ、の関係にある再配列順序ｉに再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成部と、被測定信号ごとの再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成部と、被測定信号ごとのタイミング分布に基づき、比較対象の被測定信号間のスキューを計算するスキュー計算部とを備えてよい。

図１８は、ジッタ測定装置２１００の構成の一例を概略的に表すブロック図である。ジッタ測定装置２１００は、被測定信号１０が入力されると、被測定信号１０のジッタ値を出力する。ジッタ測定装置２１００は、データ依存ジッタ値等の確定ジッタ値、および、当該確定ジッタの周波数成分を出力してもよい。ジッタ測定装置２１００は、サンプリング部１１０と、ジッタ算出部２１３０とを備え、メモリ１２０を備えてもよい。ジッタ算出部２１３０は、被測定信号１０のエッジタイミング分布を求めて、被測定信号１０のジッタ値を出力する。ジッタ算出部２１３０は、メモリ１２０に格納された入力波形Ｘ_Ｓ［ｋ］を呼び出して、被測定信号１０のジッタ値を求めてもよい。

ジッタ算出部２１３０は、波形処理部１４０を有して、理想タイミング計算部２１５０と、誤差系列生成部２１６０と、誤差系列統計値計算部２１７０と、フーリエ変換部２１８０とを有してもよい。誤差系列生成部２１６０は、統計値計算部１４６が計算した上記エッジタイミング分布の期待値と理想タイミング計算部２１５０が計算した理想エッジタイミングとの誤差を時系列に配列した誤差系列を生成してよい。誤差系列統計値計算部２１７０は、誤差系列の統計値を計算してよい。フーリエ変換部２１８０は、誤差系列をフーリエ変換して、誤差系列の周波数成分を算出してよい。フーリエ変換部２１８０は、上記誤差系列に含まれる上記誤差が時間軸上で等間隔に並んでいない場合には、ジッタ値のないビット境界におけるジッタ値を前後のジッタ値から補間して、時間軸上で等間隔に並んだ誤差系列を生成して、当該補間後の誤差系列をフーリエ変換してもよい。

即ち、ジッタ測定装置２１００は、周期Ｔの被測定信号がＭ周期繰り返される期間中に、Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ被測定信号をサンプリングするサンプリング部と、サンプリング部がサンプリングしたサンプル値の順序を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対して、ｉ＝ｋ・Ｍ ｍｏｄ Ｎ、の関係にある再配列順序ｉに再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成部と、再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成部と、タイミング分布の統計値を計算する統計値計算部とを備えてよい。

以上、本発明の一側面を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

上記説明から明らかなように、本発明の一実施形態によれば、特に、電圧コンパレータ等のデジタルコンパレータを用いて、複数の被測定信号を測定する、信号測定装置、信号測定方法、記録媒体、および試験装置を実現することができる。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 被測定信号
１２ 被測定信号
１４ 被測定信号
２０ 被測定信号
６０ 被試験デバイス
１００ 時間測定装置
１１０ サンプリング部
１１２ サンプリング部
１１８ ストローブタイミング
１２０ メモリ
１３０ 時間算出部
１４０ 波形処理部
１４２ 波形再構成部
１４４ 分布生成部
１４６ 統計値計算部
１５０ 時間計算部
２０２ 単位周期波形生成部
２０４ 単位周期波形群選択部
２０６ 波形反転部
２０８ 加算値計算部
２１０ 差分計算部
３０２ 期待値計算部
３０４ 分布幅計算部
３１２ 標準偏差計算部
３１４ 最大値計算部
３１６ 最小値計算部
３１８ ピークツゥピーク計算部
１３０４ 同一データ配列単位周期波形群選択部
１３４４ 分布生成部
１６００ 半導体試験装置
１６０２ 試験信号
１６０４ 出力信号
１６１０ 信号生成部
１６１２ 信号発生部
１６１４ 周波数特性補正部
１６２０ 信号計測部
１６２２ 時間通知部
１８０５ ＣＰＵ
１８１０ ＲＯＭ
１８２０ ＲＡＭ
１８３０ 通信インターフェイス
１８４０ ハードディスクドライブ
１８５０ フレキシブルディスク・ドライブ
１８６０ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１８７０ 入出力チップ
１８７５ グラフィック・コントローラ
１８８０ 表示装置
１８８２ ホスト・コントローラ
１８８４ 入出力コントローラ
１８９０ フレキシブルディスク
１８９５ ＣＤ−ＲＯＭ
１８９８ ネットワーク通信装置
１９００ スキュー測定装置
１９３０ スキュー算出部
１９５０ スキュー計算部
２１００ ジッタ測定装置
２１３０ ジッタ算出部
２１５０ 理想タイミング計算部
２１６０ 誤差系列生成部
２１７０ 誤差系列統計値計算部
２１８０ フーリエ変換部

Claims (15)

1. 周期Ｔの被測定信号をサンプリングするサンプリング部であって、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で前記被測定信号をサンプリングするサンプリング部と、
   前記サンプリング部がサンプリングした、前記複数閾値ごとのサンプル値の順序を再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成部と、
   前記複数閾値ごとの前記再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成部と、
   前記複数閾値ごとの前記タイミング分布に基づき、前記被測定信号の立上り時間または立下り時間を計算する計算部と、
   を備えた信号測定装置。
2. 前記サンプリング部は、周期Ｔの前記被測定信号がＭ周期繰り返される期間中に、前記Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ前記被測定信号をサンプリングする、
   請求項１に記載の信号測定装置。
3. 前記波形再構成部は、前記サンプリング部がサンプリングしたサンプル値の順序を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対し、ｉ＝ｋ・Ｍ ｍｏｄ Ｎ、の関係にある再配列順序ｉに再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する、
   請求項２に記載の信号測定装置。
4. 前記計算部は、前記複数閾値ごとのタイミング分布の期待値の差、または、前記複数閾値ごとのタイミング分布端の最大差もしくは最小差、に基づき前記被測定信号の前記立上り時間または前記立下り時間を計算する、
   請求項１から請求項３の何れかに記載の信号測定装置。
5. 前記分布生成部は、
   前記再構成波形を単位周期に分割して、複数の単位周期波形を生成する単位周期波形生成部と、
   前記複数の単位周期波形について、同一位相における前記サンプル値を加算して、各位相における加算値を計算する加算値計算部と、
   位相が隣接する二つの前記加算値における差分を計算する差分計算部と、を有し、
   前記差分計算部が計算した前記差分に基づいて、前記タイミング分布を生成する、
   請求項１から請求項４の何れかに記載の信号測定装置。
6. 前記分布生成部は、前記単位周期波形生成部で生成した前記単位周期波形を反転する波形反転部をさらに備え、
   前記加算値計算部は、
   立ち上がりエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値と、前記波形反転部により反転された立下りエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値とを加算する、または、
   立下りエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値と、前記波形反転部により反転された立ち上がりエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値とを加算する、
   請求項５に記載の信号測定装置。
7. 前記加算値計算部は、立ち上がりエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値、または、立下りエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値を加算する、
   請求項５に記載の信号測定装置。
8. 前記単位周期波形生成部が生成する単位周期波形のうち、その直前の前記被測定信号に同じデータ配列を有する単位周期波形群を選択する同一データ配列単位周期波形群選択部をさらに備え、
   前記加算値計算部は、前記同一データ配列単位周期波形群選択部が選択した前記単位周期波形群について、前記サンプル値を加算する、
   請求項５に記載の信号測定装置。
9. 前記被測定信号における所定のビット数おきに、前記単位周期波形生成部が生成する単位周期波形を選択する所定ビット間隔単位周期波形群選択部をさらに備え、
   前記加算値計算部は、前記所定ビット間隔単位周期波形群選択部が選択した前記単位周期波形群について、前記サンプル値を加算する、
   請求項５に記載の信号測定装置。
10. 前記被測定信号における所定のビット数おきに、前記単位周期波形生成部が生成する単位周期波形を選択する所定ビット間隔単位周期波形群選択部をさらに備え、
    前記加算値計算部は、前記所定ビット間隔単位周期波形群選択部が選択した前記単位周期波形群について、立ち上がりエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値と、前記波形反転部により反転された立下りエッジを含む前記単位周期波形の前記サンプル値とを加算する、
    請求項６に記載の信号測定装置。
11. 周期Ｔの被測定信号をサンプリングするサンプリング部であって、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で前記被測定信号をサンプリングするサンプリング段階と、
    前記サンプリング段階でサンプリングした、前記複数閾値ごとのサンプル値の順序を再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成段階と、
    前記複数閾値ごとの前記再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成段階と、
    前記複数閾値ごとの前記タイミング分布に基づき、前記被測定信号の立上り時間または立下り時間を計算する計算段階と、
    を備えた信号測定方法。
12. 前記サンプリング段階は、周期Ｔの前記被測定信号がＭ周期繰り返される期間中に、前記Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ前記被測定信号をサンプリングする、
    請求項１１に記載の信号測定方法。
13. 前記波形再構成段階は、前記サンプリング段階でサンプリングしたサンプル値の順序を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対し、ｉ＝ｋ・Ｍ ｍｏｄ Ｎ、の関係にある再配列順序ｉに再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する、
    請求項１２に記載の信号測定方法。
14. 信号測定装置用のプログラムを記録した記録媒体であって、前記信号測定装置を、
    周期Ｔの被測定信号がＭ周期繰り返される期間中に、前記Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ前記被測定信号をサンプリングするサンプリング部であって、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で前記被測定信号をサンプリングするサンプリング部、
    前記サンプリング部がサンプリングした、前記複数閾値ごとのサンプル値の順序を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対し、ｉ＝ｋ・Ｍ ｍｏｄ Ｎ、の関係にある再配列順序ｉに再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成部、
    前記複数閾値ごとの前記再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成部、
    前記複数閾値ごとの前記タイミング分布に基づき、前記被測定信号の立上り時間または立下り時間を計算する計算部、
    として機能させるプログラムを記録した記録媒体。
15. 被試験デバイスに試験信号を与えて、前記被試験デバイスを試験する試験装置であって、
    前記被試験デバイスが出力する出力信号を計測する信号計測部、を備え、
    前記信号計測部は、
    周期Ｔの前記出力信号がＭ周期繰り返される期間中に、前記Ｍと互いに素な関係の数Ｎの回数だけ前記出力信号をサンプリングするサンプリング部であって、互いに相違する２つの閾値を含む複数閾値で前記出力信号をサンプリングするサンプリング部と、
    前記サンプリング部がサンプリングした、前記複数閾値ごとのサンプル値の順序を、０からＮ−１までの整数で表される当初の順序ｋに対し、ｉ＝ｋ・Ｍ ｍｏｄ Ｎ、の関係にある再配列順序ｉに再配列して、周期Ｔの再構成波形を形成する波形再構成部と、
    前記複数閾値ごとの前記再構成波形におけるエッジ部のタイミング分布を生成する分布生成部と、
    前記複数閾値ごとの前記タイミング分布に基づき、前記出力信号の立上り時間または立下り時間を計算する計算部と、
    を有する試験装置。

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