JP2011127976A - 測定装置、測定方法、電子デバイス、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】被測定信号の平均信号周期を測定する。
【解決手段】所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の信号周期を測定する測定装置であって、信号周期と異なるサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部と、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部と、サンプリング周期とサンプリングビット数とに基づいて、信号周期とサンプリング周期との差に応じた数の信号周期を平均した平均信号周期を算出する周期算出部とを備える測定装置を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の信号周期を測定する測定装置であって、信号周期と異なるサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部と、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部と、サンプリング周期とサンプリングビット数とに基づいて、信号周期とサンプリング周期との差に応じた数の信号周期を平均した平均信号周期を算出する周期算出部とを備える測定装置を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、測定装置、測定方法、電子デバイス、およびプログラムに関する。
従来、半導体テスト工程で信号の周期を測定する方法として、周波数カウンタ回路を搭載した測定モジュールにより測定する方法、周波数カウンタまたはオシロスコープなどの測定装置を半導体試験装置に接続して測定する方法、および、半導体試験装置が被試験デバイスから取得したデータにおけるジッタ分布のピーク間隔を用いて測定する方法などが知られている。関連する技術が特許文献1および特許文献2に記載されている。
しかしながら、周波数カウンタまたはオシロスコープを半導体試験装置に接続して測定する場合には、測定コストが増大する。また、当該測定方法においては周波数カウンタまたはオシロスコープと半導体試験装置との間で測定データの通信をするので、処理速度が低下するという問題もある。周波数カウンタ回路を搭載した測定モジュールを用いる場合、および、ジッタ分布のピーク間隔を用いる場合には、信号周期が変動する時間推移を測定することができないという問題がある。
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の信号周期を測定する測定装置であって、信号周期と異なるサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部と、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部と、サンプリング周期とサンプリングビット数とに基づいて、前記波形構築期間における平均信号周期を算出する周期算出部とを備える測定装置を提供する。周期算出部は、例えば、サンプリング周期をTs、サンプリングビット数をN、および平均信号周期をTdとするとき、サンプリング周期が信号周期よりも大きい場合に、Td=Ts×N÷(N+1)により平均信号周期を算出する。周期算出部は、サンプリング周期が信号周期よりも小さい場合に、Td=Ts×N÷(N−1)により平均信号周期を算出してもよい。
測定装置は、サンプリングデータを格納するメモリをさらに備え、サンプリング部は、被測定信号をサンプリングした順にメモリにサンプリングデータを格納し、ビット数算出部は、被測定信号をサンプリングした順にメモリから読み出したサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移したビットから、次に第1の論理値から第2の論理値に遷移するビットまでのサンプリングデータのサンプリングビット数を、周期算出部に入力し、周期算出部は当該サンプリングビット数に基づいて平均信号周期を算出してもよい。ビット数算出部は、複数の波形構築期間のそれぞれにおけるサンプリングビット数を周期算出部に入力し、周期算出部は、波形構築期間ごとに平均信号周期を算出してもよい。
測定装置は、波形構築期間ごとに、波形構築期間を累積した累積期間と、平均信号周期とを対応づけて出力するデータ処理部をさらに備えてもよい。例えば、データ処理部は、波形構築期間において測定した平均信号周期を、その前後の複数の波形構築期間において測定した平均信号周期と平均することにより移動平均信号周期を算出し、それぞれの累積期間と移動平均信号周期との関係を出力する。
測定装置は、平均信号周期の最小設計値または最大設計値を取得する取得部をさらに備え、サンプリング部は、サンプリング周期を最小設計値よりも小さな周期、または、最大設計値よりも大きな周期に決定してもよい。
測定装置は、平均信号周期が所定の範囲内であるか否かを判定する判定部をさらに備え、取得部は、信号周期として許容される最小許容値および最大許容値を取得し、測定装置は、平均信号周期が、最小許容値より大きくかつ最大許容値より小さいか否かを判定してもよい。判定部は、ビット数算出部が算出した波形構築期間内のサンプリングビット数が、平均信号周期の最小許容値における波形構築期間内のサンプリングビット数よりも大きい場合には、平均信号周期が最小許容値よりも大きいと判定し、ビット数算出部が算出した波形構築期間内のサンプリングビット数が、平均信号周期の最大許容値における波形構築期間内のサンプリングビット数よりも小さい場合には、平均信号周期が最大許容値よりも小さいと判定してもよい。
さらに、判定部は、平均信号周期が最小許容値より大きくかつ最大許容値より小さい状態が所定期間以上継続する収束タイミングを検出し、被測定信号の入力が開始されたタイミングから収束タイミングまでの期間を算出してもよい。取得部は、波形構築期間の最小許容値および波形構築期間の最大許容値を取得し、判定部は、データ処理部が出力する累積期間と平均信号周期との関係における隣接する極小点または隣接する極大点を検出し、隣接する極小点の間または隣接する極大点の間の累積期間の差が波形構築期間の最小許容値以上であり、かつ、波形構築期間の最大許容値以下であるか否かを判定してもよい。
サンプリング部は、最小設計値よりも小さいサンプリング周期で被測定信号をサンプリングして第1サンプリングデータを生成し、最大設計値よりも大きいサンプリング周期で被測定信号をサンプリングして第2サンプリングデータを生成し、周期算出部は、第1サンプリングデータに基づいて第1平均信号周期を算出し、第2サンプリングデータに基づいて第2平均信号周期を算出し、データ処理部は、それぞれの波形構築期間に対して、波形構築期間における第1平均信号周期または第2平均信号周期が所定値よりも大きい場合には、第1平均信号周期を当該波形構築期間における平均信号周期として、波形構築期間における第1平均信号周期または第2平均信号周期が所定値よりも小さい場合には、第2平均信号周期を当該波形構築期間における平均信号周期としてもよい。
本発明の第2の態様においては、所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の信号周期を測定する電子デバイスであって、信号周期と異なるサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部と、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部と、サンプリング周期とサンプリングビット数とに基づいて、信号周期とサンプリング周期との差に応じた数の信号周期を平均した平均信号周期を算出する周期算出部とを備える電子デバイスを提供する。
本発明の第3の態様においては、所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の信号周期を測定する方法であって、信号周期と異なるサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成し、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出し、サンプリング周期とサンプリングビット数とに基づいて、信号周期とサンプリング周期との差に応じた数の信号周期を平均した平均信号周期を算出する測定方法を提供する。
本発明の第4の態様においては、所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の信号周期を測定する測定装置を機能させるプログラムであって、測定装置を、信号周期と異なるサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部として機能させ、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部として機能させ、サンプリング周期とサンプリングビット数とに基づいて、信号周期とサンプリング周期との差に応じた数の信号周期を平均した平均信号周期を算出する周期算出部として機能させるプログラムを提供する。
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。
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、本実施形態に係る測定装置100の構成を示す。同図において、測定装置100は、サンプリング部20、ビット数算出部30、および周期算出部40を備える。測定装置100は、所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の信号周期を測定する。被測定信号は、例えば、正弦波、方形波、または三角波である。被測定信号の信号周期は、雑音等の影響により変動してもよい。
第1の論理値とは、例えば、被測定信号の電圧が所定の基準電圧以下になる場合の、被測定信号の論理値を指す。第2の論理値とは、例えば、被測定信号の電圧が所定の基準電圧より大きくなる場合の、被測定信号の論理値を指す。
具体的には、被測定信号の電圧が0Vおよび5Vの間で変化する場合に、所定の基準値を2.5Vとすると、被測定信号は、電圧が0V以上2.5V以下の期間において第1の論理値「0」を示す。同様に、被測定信号は、電圧が2.5Vより大きく5V以下の期間において第2の論理値「1」を示す。なお以下においては、第1の論理値を「0」、第2の論理値を「1」として、測定装置100の動作を説明するが、測定装置100は、第1の論理値を「1」、第2の論理値を「0」として動作してもよい。
サンプリング部20は、被測定信号の信号周期と異なるサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成する。サンプリング部20は、被測定信号をアンダーサンプリングする。つまり、サンプリング部20は、被測定信号の周波数の2倍よりも小さい周波数で、被測定信号をサンプリングする。
例えば、サンプリング部20は、被測定信号の信号周期よりもわずかに大きいサンプリング周期で被測定信号をサンプリングする。一例として、被測定信号の信号周期が100psである場合に、サンプリング部20は102psごとに被測定信号をサンプリングしてよい。また、サンプリング部20は、被測定信号の信号周期よりもわずかに小さいサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてもよい。
一例として、論理値「0」と論理値「1」とが繰り返されるデューティー50%の被測定信号を、当該被測定信号の信号周期の(1+1÷m)倍(mは2以上の整数)の長さのサンプリング周期でサンプリング部20がサンプリングすると、被測定信号およびサンプリングタイミングの相対位相は、被測定信号の1周期毎に、被測定信号の信号周期の1/m倍ずつシフトする。
被測定信号の信号周期に変動が無い場合、サンプリング部20は、m/2個の「0」とm/2個の「1」とが順次繰り返されるサンプリングデータを出力する(ただし、mが偶数の場合)。例えば、m=8の場合には、サンプリングデータの論理値が「00001111000011110000・・・」となる。このようなサンプリングにより、サンプリング部20は、被測定信号を、被測定信号の信号周期の1/m倍のサンプリング間隔で等価的にサンプリングできる。サンプリング部20におけるサンプリング周期は、被測定信号を測定すべき等価的なサンプリング間隔に応じて変更可能であることが好ましい。
ビット数算出部30は、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間にサンプリングされるサンプリングビット数を算出する。なお、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングから、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングまでの期間を、波形構築期間と称する。
本例の被測定信号は、1信号周期内において第1の論理値から第2の論理値への遷移が1回だけ生じるので、1波形構築期間内でサンプリングしたサンプリングデータが、被測定信号の1信号周期分のサンプリングデータに対応する。上述したm=8の場合のサンプリングデータにおいては、5ビット目および13ビット目において、論理値が第1の論理値「0」から第2の論理値「1」に遷移する。つまり、5ビット目から12ビットまでのデータにより被測定信号の1周期分の波形を構築することができる。従って、5番目の周期の被測定信号から12番目の周期の被測定信号までの8周期分の期間が、1つの波形構築期間となる。
ビット数算出部30は、当該波形構築期間におけるサンプリングデータのビット数を、サンプリングビット数として算出する。上述したm=8の場合のサンプリングデータの例では、8ビットをサンプリングビット数として算出する。
周期算出部40は、サンプリング周期とサンプリングビット数とに基づいて、当該波形構築期間における被測定信号の信号周期を平均した平均信号周期を算出する。サンプリング部20は、被測定信号をサンプリングしたサンプリング周期を、周期算出部40に通知する。また、ビット数算出部30は、それぞれの波形構築期間に含まれるサンプリングビット数を、周期算出部40に通知する。以下、図2を用いて、周期算出部40が平均信号周期を算出する具体的な方法について説明する。
図2は、被測定信号の信号周期を測定する方法の概要を示す。同図において、被測定信号の信号周期はTd、サンプリング周期はTsである。サンプリング周期Tsは被測定信号の信号周期Tdよりも、所定のシフト幅だけ大きい。同図におけるシフト幅は、サンプリング周期Tsと被測定信号の信号周期Tdとの差を示す。
また、同図におけるNは、サンプリングデータの論理値が第1の論理値「0」から第2の論理値「1」に変化するサンプリングタイミングの直前のサンプリングタイミングが含まれる、被測定信号の周期の番号を示す。つまりNは、1つの波形構築期間に含まれる被測定信号の周期数を指す。Nは、1つの波形構築期間内で取得するサンプリングビット数と等しい。
サンプリング周期Tsが被測定信号の信号周期Tdより大きい場合には、1の波形構築期間に含まれる被測定信号の周期数は、被測定信号の信号周期Tdを、シフト幅Ts−Tdで除算することで与えられる。つまり、N、Td、およびTsの間には、N=Td÷(Ts−Td)の関係がある。従って、周期算出部40は、サンプリング部20から取得したTs、および、ビット数算出部30から取得したNの値をTd=Ts×N÷(N+1)に代入することにより、被測定信号の信号周期を算出することができる。
同様に、サンプリング周期Tsが被測定信号の信号周期Tdより小さい場合には、1の波形構築期間に含まれる被測定信号の周期数は、被測定信号の信号周期Tdを、シフト幅Td−Tsで除算することで与えられる。つまり、N、Td、およびTsの間には、N=Td÷(Td−Ts)の関係がある。従って、周期算出部40は、サンプリング部20から取得したTs、および、ビット数算出部30から取得したNの値をTd=Ts×N÷(N−1)に代入することにより、被測定信号の信号周期を算出することができる。
なお、上述した式においては、1つの波形構築期間内に含まれる被測定信号の複数周期に渡って取得したサンプリングデータを、被測定信号の1周期分のデータに対応させている。このため、上述した式においては、波形構築期間における被測定信号の複数周期における平均信号周期が算出される。
本例のサンプリング部20は、1番目の周期においては、被測定信号の電圧が基準電圧よりも高くなり始める当該周期の開始タイミングで被測定信号をサンプリングする。サンプリング部20は、2番目の周期においては、2番目の周期の開始タイミングからシフト幅分だけ遅延したタイミングでサンプリングする。当該サンプリングタイミングにおける被測定信号の電圧は基準電圧よりも大きいので、サンプリングデータの論理値は「1」になる。
サンプリング部20は、N番目の周期においては、N番目の周期の開始タイミングからシフト幅分×(N−1)だけ遅延したタイミングでサンプリングする。当該サンプリングタイミングにおける被測定信号の電圧は基準電圧よりも小さいので、サンプリングデータの論理値は「0」になる。サンプリング部20は、N番目周期においてサンプリングした後に、(N+2)番目の周期においてサンプリングする。(N+2)番目の周期におけるサンプリングデータの論理値は「1」である。
1番目の周期からN番目の周期におけるそれぞれのサンプリングデータを順に並べると、連続する1と連続する0とが順次繰り返されるデータパターンとなる。当該データパターンは被測定信号の1周期をN分割してサンプリングした場合に得られるデータパターンに対応する。従って、サンプリング部20がサンプリングしたN個のサンプリングデータを並べることにより、被測定信号の波形を構築することができる。
サンプリングデータは、1番目の周期において論理値が「0」から「1」に遷移し、N番目の周期の後に論理値が「0」から「1」に遷移する。従って、図2においては、1番目の周期の開始タイミングからN番目の周期の終了タイミングまでの期間が波形構築期間となる。
また、測定装置100は、複数の波形構築期間のそれぞれにおける平均信号周期を算出してよい。より具体的には、測定装置100は、連続する複数の波形構築期間のそれぞれについて、平均信号周期を算出してよい。この場合、サンプリング部20は、予め定められた測定期間の間、被測定信号をサンプリングして、得られたビット列をメモリに格納する。当該測定期間は、複数の波形構築期間より長くてよい。
ビット数算出部30は、サンプリング部20が取得したビット列において、サンプリングデータの論理値が第1の論理値「0」から第2の論理値「1」に変化するビット位置を検出する。これにより、複数の波形構築期間の境界位置を検出できる。ビット数算出部30は、複数の波形構築期間のそれぞれにおけるサンプリングビット数を算出し、周期算出部40に入力する。図2の例において、ビット数算出部30は、サンプリングデータの論理値が「0」から「1」に変化する複数のビット位置を検出する。ビット数算出部30は、当該複数のビット位置の間のビット数を算出することにより、複数の波形構築期間においてサンプリングされたサンプリングデータ列A、B、およびCにおけるサンプリングビット数を検出する。
本例のサンプリングデータ列Aは8ビットの「1」および8ビットの「0」が連続しているので、ビット数算出部30は、サンプリングデータ列Aのサンプリングビット数Nが16であると算出する。サンプリングデータ列Bは8ビットの「1」および9ビットの「0」が連続しているので、ビット数算出部30は、サンプリングデータ列Bのサンプリングビット数が17であると算出する。サンプリングデータ列Cは9ビットの「1」および9ビットの「0」が連続するデータパターンなので、ビット数算出部30はCのサンプリングビット数が18であると算出する。
周期算出部40は、波形構築期間ごとに平均信号周期を算出する。ここで、図2におけるサンプリング周期Tsを106psとする。サンプリングデータ列Aにおいてはサンプリングビット数Nが16なので、周期算出部40は、平均信号周期としてTd=Ts×N÷(N+1)=99.8psを算出する。サンプリングデータ列BにおいてはN=17なので、周期算出部40は、Td=100.1psを算出する。サンプリングデータ列CにおいてはN=18なので、周期算出部40は、Td=100.4psを算出する。以上のように、本実施形態に係る測定装置100は、サンプリング周期およびサンプリングビット数に基づいて、信号周期が変動する被測定信号の平均信号周期の推移を測定することができる。
図3は、他の実施形態に係る測定装置100の構成を示す。同図における測定装置100は、図1に示した測定装置100に対して、メモリ50および取得部60をさらに備える。メモリ50は、サンプリング部20が被測定信号をサンプリングしたサンプリングデータを格納する。メモリ50は、DRAMまたはSRAMなどの揮発性メモリ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、およびフリップフロップなどのロジック回路で構成されたレジスタのいずれでもよい。
サンプリング部20は、被測定信号をサンプリングした順にメモリ50にサンプリングデータを格納する。サンプリング部20は、メモリ50の単一のアドレスにサンプリングデータを格納してよく、複数のアドレスにわたってサンプリングデータを格納してもよい。
後者の場合、サンプリング部20は、サンプリングした順番に応じて増加または減少するアドレスに、サンプリングデータを格納してもよい。例えば、メモリ50のそれぞれのアドレスに格納することができるデータ量が1ビットであれば、サンプリング部20は、サンプリング順にメモリ50のアドレスを1ずつ増加または減少させてサンプリングデータを格納する。また、メモリ50のデータバス幅が8ビットであれば、サンプリング部20は、サンプリングデータの8ビットごとにメモリ50のアドレスを増加または減少させてサンプリングデータを格納してもよい。
ビット数算出部30は、被測定信号をサンプリングした順にメモリ50から読み出したサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移したビットから、次に第1の論理値から第2の論理値に遷移するビットまでのサンプリングデータのサンプリングビット数を、周期算出部40に入力する。ここで、第1の論理値から第2の論理値に遷移したビットとは、第2の論理値を示すビットのうち、直前のビットの論理値が第1の論理値となるビットを指す。また、第1の論理値から第2の論理値に遷移するビットとは、第1の論理値を示すビットのうち、直後のビットの論理値が第2の論理値となるビットを指す。
ビット数算出部30は、サンプリングデータの論理値が「0」から「1」に変化した後に、次に論理値が「0」から「1」に変化するまでの間、カウンタによりサンプリングデータの数を計算してもよい。周期算出部40は、サンプリング周期Tsおよびサンプリングビット数Nに基づいて、N周期分の被測定信号の平均信号周期を算出する。
取得部60は、平均信号周期の最小設計値または最大設計値を取得する。最小設計値とは、被測定信号の平均信号周期の最小値と想定される値である。最大設計値とは、被測定信号の平均信号周期の最大値と想定される値である。例えば、取得部60は、測定装置100のユーザが入力した値を最小設計値または最大設計値とする。
被測定信号の信号周期は、最小設計値の周期から、最大設計値の周期まで変動する可能性がある。このため、サンプリング周期を、最小設計値から最大設計値の間の値にすると、例えば波形構築期間の間にシフト幅Td−Tsの正負の符号が変化してしまい、被測定信号を等価アンダーサンプリングできない場合も考えられる。サンプリング部20は、サンプリング周期を最小設計値よりも小さな周期、または、最大設計値よりも大きな周期に決定することが好ましい。サンプリング部20は、マージンを考慮して、サンプリング周期を最小設計値よりも所定値だけ小さい周期、または、最大設計値よりも所定値だけ大きい周期に決定してよい。
例えば、被測定信号の最小設計値が100psであり、最大設計値が105psである場合、サンプリング部20は、マージンを考慮して、サンプリング周期を例えば99ps、または、106ps等に設定してよい。サンプリング部20が上述の方法でサンプリング周期を決定することにより、周期算出部40は、被測定信号の信号周期をTd=Ts×N÷(N+1)により算出することができる。
図4は、他の実施形態に係る測定装置100の構成を示す。同図における測定装置100は、図3に示した測定装置100に対して、データ処理部70をさらに備える。データ処理部70は、それぞれの波形構築期間と、平均信号周期とを対応付けて出力する。また、データ処理部70は、波形構築期間を累積した累積期間と、それぞれの平均信号周期とを対応付けて出力する。
それぞれの平均信号周期は、対応する当該累積期間に応じた期間における、被測定信号の平均信号周期を示す。このため、累積期間を横軸、平均信号周期を縦軸にして測定結果をプロットすることで、被測定信号の平均信号周期の推移を示すグラフを得ることができる。データ処理部70は、当該グラフを出力してもよい。データ処理部70は、平均信号周期に代えて、平均信号周期の逆数である平均信号周波数とサンプリングタイミングとの関係を対応づけて出力してもよい。
図5は、データ処理部70が出力する累積期間と平均信号周期との関係を示す表の一例である。データ処理部70は、当該表のうち、少なくとも累積期間および平均信号周期を対応付けて出力してよい。なお、図5に示すデータは、平均信号周期が4000ps以上4002ps以下で変動する被測定信号を、4007.8125psのサンプリング周期でサンプリングすることにより取得したデータである。累積期間の変化に応じて平均信号周期が変化していることがわかる。
図5において、サンプリングビット数Nは、サンプリングデータにおいて第1の論理値(図5においては論理値「1」)から第2の論理値(図5においては論理値「0」)に遷移する各境界間のビット数を示す。波形構築期間は、それぞれのサンプリングビット数に、サンプリング周期Ts(本例では、Ts=4007.8125ps)を乗算した値を示す。また、累積期間は、波形構築期間を累積した値を示す。また、平均信号周期は、それぞれの波形構築期間をN+1で除算した値を示す。
図6は、図5に示した累積期間と平均信号周期との関係を示すグラフの一例である。同図に示される波形から、被測定信号の平均信号周期が約30.3μsの変調周期を有する三角波によって変調されていることがわかる。
図6における1変調周期内の測定点の数(X軸分解数と称する)は、変調周期をTm、平均信号周期をTd_A、平均信号周期とサンプリング周期との差をTshとすると、Tm×Tsh÷(Td_A)2により算出される。本例においては、Tm=30.3μs、Tsh=6.8125ps、Td_A=4001psなので、X軸分解数は約12.6である。
X軸分解数が大きいほど、X軸方向における測定点の間隔が小さくなるので、平均信号周期のX軸方向における測定精度が高くなる。そこで、測定装置100は、要求される測定精度に応じてサンプリング周期を選択することにより、要求されるX軸方向の測定精度で平均信号周期を測定することができる。
また、被測定信号の最大周期Td_maxにおけるサンプリングビット数と、被測定信号の最小周期Tx_minにおけるサンプリングビット数との差(Y軸分解数と称する)は、[Td_max÷(Ts−Td_max)]−[Td_min÷(Ts−Td_min)]により算出される。本例においては、Td_max=4002μs、Td_min=4000μsなので、最大周期におけるサンプリングビット数は688.5ビット、最小周期におけるサンプリングビット数は512.0ビットとなる。従って、Y軸分解数は、688.5−512.0=176.5ビットである。
Y軸分解数が大きいほど、平均信号周期のY軸方向における測定精度が高くなる。そこで、測定装置100は、要求されるY軸方向の測定精度に応じてサンプリング周期を選択することにより、要求される測定精度で平均信号周期を測定することができる。
上述したように、サンプリング周期と平均信号周期との差が小さければ小さいほど、X軸分解数は増加する。ところが、サンプリング周期と平均信号周期との差が小さければ小さいほど波形構築期間が長くなり、Y軸分解数は小さくなる。また、サンプリングデータの格納に必要なメモリ50の容量が増大する。そこで、測定装置100は、使用可能なメモリ50の容量、所要のX軸分解数、所要のY軸分解数に応じて、サンプリング周期を選択してもよい。
図7は、サンプリング周期を図6におけるサンプリング周期よりも大きくした場合の、サンプリングタイミングと平均信号周期との関係を示すグラフの一例である。同図において、サンプリング部20は、平均信号周期が4000ps以上4002ps以下で変動する被測定信号を4039.0625psのサンプリング周期でサンプリングしている。
サンプリング周期を大きくすると、X軸分解数が大きくなるので、X軸方向における測定精度は高くなる。ただし、Y軸分解数が小さくなるので、Y軸方向における測定精度が低くなる。その結果、同一の被測定信号を4007.8125psのサンプリング周期でサンプリングした図6に比べると、平均信号周期が階段状に変化する。
そこで、データ処理部70は、図7に示される波形の高周波成分を除去してよい。例えばデータ処理部70は、累積期間および平均信号周期の関数をフーリエ変換して、所定の高周波成分を除去してよい。また、データ処理部70は、各波形構築期間において測定した平均信号周期を、その前後の複数の波形構築期間において測定した平均信号周期に所定の重み付け係数を乗じた周期と平均することにより移動平均信号周期を算出してもよい。データ処理部70は、それぞれの波形構築期間に含まれるサンプリングタイミングと移動平均信号周期との関係を出力してよい。
具体的には、データ処理部70は、k番目(kは1以上の整数)の波形構築期間における移動平均信号周期を、(k−j)番目(jは1以上の整数)以上(k+j)番目以下の波形構築期間における平均信号周期を平均することにより算出する。図7においては、データ処理部70はj=1として、(k−1)番目、k番目、および(k+1)番目の3つの波形構築期間の平均信号周期を算出することにより太線に示すグラフを得ている。データ処理部70は、移動平均信号周期を用いることにより、それぞれのサンプリングタイミングにおける平均信号周期の測定精度を向上させることができる。
図8は、他の実施形態に係る測定装置100の構成を示す。同図における測定装置100は、図6に示した測定装置100に対して判定部80をさらに備える。判定部80は、平均信号周期が所定の範囲内であるか否かを判定する。取得部60は、信号周期として許容される最小許容値および最大許容値を取得する。例えば、信号周期として99ps以上101ps以下が必要である場合には、取得部60は、最小許容値として99psを取得し、最大許容値として101psを取得する。
取得部60は、一例として、測定装置100の外部からユーザにより入力された値を最小許容値および最大許容値とする。取得部60は、信号周期の最小許容値および最大許容値に代えて、信号周波数の最大許容値および最小許容値を取得してもよい。
判定部80は、周期算出部40が算出した平均信号周期が、取得部60が取得した最小許容値より大きくかつ最大許容値より小さいか否かを判定する。例えば、最小許容値が99psおよび最大許容値が101psである場合には、判定部80は、平均信号周期が99ps以下または101ps以上である場合に、平均信号周期が許容値の範囲内でないと判定する。判定部80は、平均信号周期が許容値の範囲内であるか否かを表示出力してもよい。
判定部80は、例えば、ビット数算出部30が算出した波形構築期間内のサンプリングビット数が、平均信号周期の最小許容値に対応するサンプリングビット数よりも大きい場合に、平均信号周期が最小許容値よりも大きいと判定する。平均信号周期の最小許容値Td_minに対応するサンプリングビット数は、N=Td_min/(Ts−Td_min)により算出できる。
同様に、判定部80は、ビット数算出部30が算出した波形構築期間内のサンプリングビット数が、平均信号周期の最大許容値に対応するサンプリングビット数よりも小さい場合に、平均信号周期が最大許容値よりも小さいと判定してよい。平均信号周期の最大許容値Td_maxに対応するサンプリングビット数は、N=Td_max/(Ts−Td_max)により算出できる。
具体的には、判定部80は、サンプリング部20からサンプリング周期Tsを取得してよい。また、判定部80は、取得部60から最小許容値Td_minおよび最大許容値Td_maxを取得してよい。
また判定部80は、各波形構築期間内のサンプリングビット数をビット数算出部30から取得する。判定部80は、周期算出部40を介して、サンプリングビット数を取得してよい。判定部80は、ビット数算出部30から取得したサンプリングビット数と、最小許容値および最大許容値に対応するサンプリングビット数とを比較することにより、測定した被測定信号の平均信号周期が許容範囲内であるか否かを判定する。従って、判定部80は、以上の方法を用いることにより、特定の周波数で変調された被測定信号の変調偏差が所定の許容範囲内であるか否かを判定することができる。
判定部80は、被測定信号の変調周期または変調周波数が、所定の許容範囲内であるか否かを判定してもよい。この場合、取得部60は、変調周期の最小許容値および最大許容値を取得する。判定部80は、データ処理部70が生成した累積期間と平均信号周期との関係を用いて、変調周期が当該最小許容値以上最大許容値以下であるか否かを判定してよい。
具体的には、判定部80は、図6または図7に示した累積期間と平均信号周期との関係における極小点および極大点を検出する。判定部80は、隣接する極小点の間の累積期間差または隣接する極大点の間の累積期間差を得ることにより、変調周期を算出する。判定部80は、算出した変調周期と、取得部60が取得した変調周期の最小許容値および最大許容値とを比較することにより、被測定信号の変調周波数が所定の範囲内であるか否かを判定することができる。
なお、判定部80は、平均波形周期が図7に示すように階段状に変化する場合には、移動平均波形周期を算出した上で極小点および極大点を検出することが好ましい。また、判定部80は、変調周期の最小許容値に相当する期間におけるサンプリングビット数、および、変調周期の最大許容値に相当するサンプリングビット数を、極小点間または極大点間のサンプリングビット数と比較することにより、変調周期を判定してもよい。
例えば判定部80は、変調周期の最小許容値および最大許容値のそれぞれの、サンプリング部20におけるサンプリング周期Tsで除算することで、それぞれの許容値に対応するサンプリングビット数を算出する。また、判定部80は、隣接する極小点の間、または、隣接する極大点の間で測定したサンプリングビット数の総数を、測定した変調周期に対応するサンプリングビット数として算出する。
図9は、フェーズロックループ回路に電源を投入した後における、フェーズロックループ回路が出力する発振信号の平均信号周期の変動の一例を概念的に示す。一般に、フェーズロックループ回路は、電源を投入してから発振信号の周期が安定するまで、所定のロックアップタイムを要する。
判定部80は、フェーズロックループ回路のロックアップタイムを測定してよい。具体的には、判定部80は、平均信号周期が最小許容値より大きくかつ最大許容値より小さい状態が所定期間以上継続する収束タイミングを検出し、被測定信号の入力が開始されたタイミングから収束タイミングまでの期間を算出する。判定部80は平均信号周期に代えて、平均信号周波数を用いて当該期間を算出してもよい。
フェーズロックループ回路が出力する発振信号は、電源投入後、所定の変調周期で信号周期を変動させながら信号周期の設計値に近づく。判定部80は、例えば、発振信号の平均信号周期の変動周期よりも長い時間に渡って、発振信号の平均信号周期が最小許容値と最大許容値との間に入っている場合に、発振が収束したと判定する。判定部80は、図8に関連して説明したように、発振信号の変調周期を算出してよい。
図10は、平均信号周期(および平均信号周波数)と、波形構築期間との関係を示す。図中の黒い点は、サンプリングデータの論理値が第1の論理値「0」から第2の論理値「1」に変化するタイミングを示す。つまり、隣接する黒い点の間が波形構築期間に相当する。サンプリング部20は、平均信号周期の最大値(例えば、101ps)よりも大きいサンプリング周期(例えば、102ps)で被測定信号をサンプリングしている。
平均信号周期が大きい場合(例えば、a点およびb点)、シフト幅Ts−Tdが小さくなるので、波形構築期間は、平均信号周期が小さい場合(例えば、c点およびd点)の波形構築期間よりも大きくなる。その結果、a点およびb点における平均信号周期の測定値と実際の平均信号周期の最大値との差は、c点およびd点における平均信号周期の測定値と実際の平均信号周期の最小値との差よりも大きい。つまり、a点およびb点における平均信号周期の測定誤差は、c点およびd点における平均信号周期の測定誤差よりも大きい。
そこで、サンプリング部20は、被測定信号の平均信号周期に応じてサンプリング周期を変化させることにより、当該測定誤差を小さくする。具体的には、まず、サンプリング部20は、平均信号周期の最小設計値よりも小さい第1のサンプリング周期で被測定信号をサンプリングして第1サンプリングデータを生成する。また、サンプリング部20は、平均信号周期の最大設計値よりも大きい第2のサンプリング周期で被測定信号をサンプリングして第2サンプリングデータを生成する。平均信号周期の最小設計値と第1のサンプリング周期との差は、平均信号周期の最大設計値と第2のサンプリング周期との差と等しくてよい。
例えば、平均信号周期の最小設計値が99psであり、最大設計値が101psである場合には、サンプリング部20は、98psの第1のサンプリング周期で順次被測定信号をサンプリングして第1のサンプリングデータを生成する。また、サンプリング部20は、102psの第2のサンプリング周期で順次被測定信号をサンプリングして第2のサンプリングデータを生成する。
測定装置100は、第1のサンプリングデータおよび第2のサンプリングデータを順番に測定してよい。また、サンプリング部20が選択できるサンプリング周期が、予め複数種類に限定される場合、サンプリング部20は、平均信号周期の最小設計値および第1のサンプリング周期の差と、平均信号周期の最大設計値および第2のサンプリング周期の差とが最も近くなるように、第1のサンプリング周期および第2のサンプリング周期を選択する。
次に、周期算出部40は、第1サンプリングデータに基づいて第1平均信号周期を算出する。また、周期算出部40は、第2サンプリングデータに基づいて第2平均信号周期を算出する。具体的には、周期算出部40は、第1のサンプリングデータおよび第2のサンプリングデータのそれぞれについて、ビット数算出部30から取得したサンプリングビット数Nと、それぞれのサンプリング周期Tsとを平均信号周期Td=Ts×N÷(N+1)に代入することにより、第1平均信号周期および第2平均信号周期を算出する。
データ処理部70は、算出した第1平均信号周期のデータのうちの、平均信号周期が所定値以下となるデータと、算出した第2平均信号周期のデータのうちの、平均信号周期が当該所定値より大きくなるデータとを用いて、被測定信号の平均信号周期の推移データを生成してよい。つまり、データ処理部70は、第1平均信号周期から抽出したデータと、第2平均信号周期から抽出したデータとを、同一のX軸上に配列することで、被測定信号の平均信号周期の推移データを生成してよい。ここで、当該所定値は、平均信号周期の最大設計値および最小設計値の中間値であってよく、平均信号周期の最大許容値および最小許容値の中間値であってよく、第1のサンプリング周期および第2のサンプリング周期の中間値であってもよい。
図11は、第1のサンプリング周期および第2のサンプリング周期を用いて測定した平均信号周期(および平均信号周波数)と波形構築期間との関係を示す。同図において、平均信号周期が最小値100ps以下となる波形構築期間(例えば、c点、d点)においては、図10で用いられたサンプリング周期102psと同一のサンプリング周期によりサンプリングして算出された平均信号周期が、被測定信号の平均信号周期となっている。
これに対して、平均信号周期が100psより大きな波形構築期間(例えば、a点、b点)においては、平均信号周期の最小設計値である99psよりも小さなサンプリング周期98psでサンプリングして算出された平均信号周期が、被測定信号の平均信号周期となっている。その結果、図11におけるa点およびb点における平均信号周期の測定値は、図10におけるa点およびb点に比べて実際の平均信号周期の最大値に近い値になる。
図12は、実験により求めた累積期間と平均信号周波数との関係を示す。平均信号周波数の最大設計値は87.5MHz、平均信号周波数の最小設計値は82.5MHz、サンプリング周波数は81.1MHzである。つまり、平均信号周期の最小設計値は11.4ns、平均信号周期の最大設計値は12.1ns、サンプリング周期は12.3nsである。図10と同様に、平均信号周期の最大設計値付近における平均信号周期の測定値と平均信号周期の最大設計値との間には、誤差が生じていることがわかる。
図13は、第2平均信号周期のうち、平均信号周期が所定値(f=85MHz)以下となるデータを示す。同図においては、平均信号周波数の最大設計値87.5MHzよりも大きい89.1MHzをサンプリング周波数とすることにより測定した平均信号周波数が示されている。当該サンプリング周波数は、11.2nsのサンプリング周期に相当する。
サンプリング周波数を89.1MHzにすると、平均信号周波数の最小設計値である82.5MHzにおける平均信号周期とサンプリング周期との差が、図12における平均信号周期とサンプリング周期との差よりも大きくなる。具体的には、図12における平均信号周期の最大値12.1nsとサンプリング周期12.3nsとの差は0.2nsであるのに対して、図13における平均信号周期の最大値12.1nsとサンプリング周期11.2nsとの差は0.9nsである。その結果、図13における平均信号周波数の最小設計値付近における波形構築期間は、図12における波形構築期間よりも短くなるので、測定された平均信号周波数の誤差が小さくなっている。
以上の説明においては、測定装置100が平均信号周期を測定する構成について説明したが、電子デバイスによって平均信号周期を測定してもよい。例えば、デジタル回路、アナログ回路、およびメモリ等を有する電子デバイスが、サンプリング部20、ビット数算出部30、および周期算出部40を備える。サンプリング部20、ビット数算出部30、および周期算出部40が、それぞれ測定装置100における場合と同等に機能することにより、電子デバイスが被測定信号の平均信号周期を測定することができる。以上のように、測定装置100は、被測定信号の平均信号周期に応じてサンプリング周期を変化させることにより、測定精度を向上させることができる。
図14は、他の実施形態に係る測定装置100を構成するコンピュータ1900のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ1900は、ホスト・コントローラ2082により相互に接続されるCPU2000、RAM2020、グラフィック・コントローラ2075、及び表示装置2080を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ2084によりホスト・コントローラ2082に接続される通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、及びCD−ROMドライブ2060を有する入出力部と、入出力コントローラ2084に接続されるROM2010、フレキシブルディスク・ドライブ2050、及び入出力チップ2070を有するレガシー入出力部とを備える。
ホスト・コントローラ2082は、RAM2020と、高い転送レートでRAM2020をアクセスするCPU2000及びグラフィック・コントローラ2075とを接続する。CPU2000は、ROM2010及びRAM2020に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等がRAM2020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、表示装置2080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2075は、CPU2000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2084は、ホスト・コントローラ2082と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、CD−ROMドライブ2060を接続する。通信インターフェイス2030は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ2040は、コンピュータ1900内のCPU2000が使用するプログラム及びデータを格納する。CD−ROMドライブ2060は、CD−ROM2095からプログラム又はデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。
また、入出力コントローラ2084には、ROM2010と、フレキシブルディスク・ドライブ2050、及び入出力チップ2070の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM2010は、コンピュータ1900が起動時に実行するブート・プログラム、及び/又は、コンピュータ1900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2050は、フレキシブルディスク2090からプログラム又はデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。入出力チップ2070は、フレキシブルディスク・ドライブ2050を入出力コントローラ2084へと接続すると共に、例えばパラレル・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入出力コントローラ2084へと接続する。
RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク2090、CD−ROM2095、又は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。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM2020を介してコンピュータ1900内のハードディスクドライブ2040にインストールされ、CPU2000において実行される。
コンピュータ1900にインストールされ、コンピュータ1900を所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の信号周期を測定する測定装置100として機能させるプログラムは、コンピュータ1900を、サンプリング部20、ビット数算出部30、および周期算出部40として機能させる。
具体的には、当該プログラムはコンピュータ1900を、被測定信号の信号周期と異なるサンプリング周期で被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部20として機能させる。また、当該プログラムはコンピュータ1900を、サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次にサンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部30として機能させる。さらに、当該プログラムはコンピュータ1900を、サンプリング周期とサンプリングビット数とに基づいて、信号周期とサンプリング周期との差に応じた数の信号周期を平均した平均信号周期を算出する周期算出部40として機能させる。
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ1900に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段であるサンプリング部20、ビット数算出部30、および周期算出部40として機能させる。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ1900の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の測定装置100が構築される。
一例として、コンピュータ1900と外部の装置等との間で通信を行う場合には、CPU2000は、RAM2020上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス2030に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス2030は、CPU2000の制御を受けて、RAM2020、ハードディスクドライブ2040、フレキシブルディスク2090、又はCD−ROM2095等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス2030は、DMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、CPU2000が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス2030からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス2030又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
また、CPU2000は、ハードディスクドライブ2040、CD−ROMドライブ2060(CD−ROM2095)、フレキシブルディスク・ドライブ2050(フレキシブルディスク2090)等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をDMA転送等によりRAM2020へと読み込ませ、RAM2020上のデータに対して各種の処理を行う。そして、CPU2000は、処理を終えたデータを、DMA転送等により外部記憶装置へと書き戻す。
このような処理において、RAM2020は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはRAM2020および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、CPU2000は、RAM2020の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはRAM2020の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもRAM2020、メモリ、及び/又は記憶装置に含まれるものとする。
また、CPU2000は、RAM2020から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、RAM2020へと書き戻す。例えば、CPU2000は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合(又は不成立であった場合)に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
また、CPU2000は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第1属性の属性値に対し第2属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、CPU2000は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第1属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第2属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第1属性に対応付けられた第2属性の属性値を得ることができる。
以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク2090、CD−ROM2095の他に、DVD又はCD等の光学記録媒体、MO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又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又はRAM等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ1900に提供してもよい。
以上、本発明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、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更また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。
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。
20 サンプリング部、30 ビット数算出部、40 周期算出部、50 メモリ、60 取得部、70 データ処理部、80 判定部、100 測定装置、1900 コンピュータ、2000 CPU、2010 ROM、2020 RAM、2030 通信インターフェイス、2040 ハードディスクドライブ、2050 フレキシブルディスク・ドライブ、2060 CD−ROMドライブ、2070 入出力チップ、2075 グラフィック・コントローラ、2080 表示装置、2082 ホスト・コントローラ、2084 入出力コントローラ、2090 フレキシブルディスク、2095 CD−ROM
Claims (16)
- 所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の前記信号周期を測定する測定装置であって、
前記信号周期と異なるサンプリング周期で前記被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部と、
前記サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次に前記サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部と、
前記サンプリング周期と前記サンプリングビット数とに基づいて、前記波形構築期間における平均信号周期を算出する周期算出部と
を備える測定装置。 - 前記周期算出部は、前記サンプリング周期をTs、前記サンプリングビット数をN、および前記平均信号周期をTdとするとき、前記サンプリング周期が前記信号周期よりも大きい場合に、Td=Ts×N÷(N+1)により前記平均信号周期を算出する請求項1に記載の測定装置。
- 前記周期算出部は、前記サンプリング周期をTs、前記サンプリングビット数をN、および前記平均信号周期をTdとするとき、前記サンプリング周期が前記信号周期よりも小さい場合に、Td=Ts×N÷(N−1)により前記平均信号周期を算出する請求項1に記載の測定装置。
- 前記サンプリングデータを格納するメモリをさらに備え、
前記サンプリング部は、前記被測定信号をサンプリングした順に前記メモリに前記サンプリングデータを格納し、
前記ビット数算出部は、前記被測定信号をサンプリングした順に前記メモリから読み出した前記サンプリングデータの論理値が前記第1の論理値から前記第2の論理値に遷移したビットから、次に前記第1の論理値から前記第2の論理値に遷移するビットまでの前記サンプリングデータのサンプリングビット数を、前記周期算出部に入力し、
前記周期算出部は、前記サンプリングビット数に基づいて前記平均信号周期を算出する請求項1から3のいずれか一項に記載の測定装置。 - 前記ビット数算出部は、複数の前記波形構築期間のそれぞれにおける前記サンプリングビット数を前記周期算出部に入力し、
前記周期算出部は、前記波形構築期間ごとに前記平均信号周期を算出する請求項1から4のいずれか一項に記載の測定装置。 - 前記波形構築期間ごとに、前記波形構築期間を累積した累積期間と、前記平均信号周期とを対応づけて出力するデータ処理部をさらに備える請求項5に記載の測定装置。
- 前記データ処理部は、前記波形構築期間において測定した平均信号周期を、その前後の複数の前記波形構築期間において測定した平均信号周期と平均することにより移動平均信号周期を算出し、それぞれの前記累積期間と前記移動平均信号周期との関係を出力する請求項6に記載の測定装置。
- 前記平均信号周期の最小設計値または最大設計値を取得する取得部をさらに備え、
前記サンプリング部は、前記サンプリング周期を前記最小設計値よりも小さな周期、または、前記最大設計値よりも大きな周期に決定する請求項6または7に記載の測定装置。 - 前記平均信号周期が所定の範囲内であるか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記取得部は、前記信号周期として許容される最小許容値および最大許容値を取得し、
前記判定部は、前記平均信号周期が前記最小許容値より大きくかつ前記最大許容値より小さいか否かを判定する請求項8に記載の測定装置。 - 前記判定部は、
前記ビット数算出部が算出した前記波形構築期間内の前記サンプリングビット数が、前記平均信号周期の前記最小許容値に対応するサンプリングビット数よりも大きい場合には、前記平均信号周期が前記最小許容値よりも大きいと判定し、
前記ビット数算出部が算出した前記波形構築期間内の前記サンプリングビット数が、前記平均信号周期の前記最大許容値に対応するサンプリングビット数よりも小さい場合には、前記平均信号周期が前記最大許容値よりも小さいと判定する請求項9に記載の測定装置。 - 前記判定部は、前記平均信号周期が前記最小許容値より大きくかつ前記最大許容値より小さい状態が所定期間以上継続する収束タイミングを検出し、前記被測定信号の入力が開始されたタイミングから前記収束タイミングまでの期間を算出する請求項9または請求項10に記載の測定装置。
- 前記取得部は、前記波形構築期間の最小許容値および前記波形構築期間の最大許容値を取得し、
前記判定部は、前記データ処理部が出力する前記累積期間と前記平均信号周期との関係における隣接する極小点または隣接する極大点を検出し、前記隣接する極小点の間または前記隣接する極大点の間の前記累積期間の差が前記波形構築期間の最小許容値以上であり、かつ、前記波形構築期間の最大許容値以下であるか否かを判定する請求項9から11のいずれか一項に記載の測定装置。 - 前記サンプリング部は、前記最小設計値よりも小さい前記サンプリング周期で前記被測定信号をサンプリングして第1サンプリングデータを生成し、前記最大設計値よりも大きい前記サンプリング周期で前記被測定信号をサンプリングして第2サンプリングデータを生成し、
前記周期算出部は、前記第1サンプリングデータに基づいて第1平均信号周期を算出し、前記第2サンプリングデータに基づいて第2平均信号周期を算出し、
前記データ処理部は、前記第1平均信号周期のデータのうちの、平均信号周期が所定値以下となるデータと、第2平均信号周期のデータのうちの、平均信号周期が当該所定値より大きくなるデータとを用いて、被測定信号の平均信号周期の推移データを生成する請求項9から12のいずれか一項に記載の測定装置。 - 所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の前記信号周期を測定する電子デバイスであって、
前記信号周期と異なるサンプリング周期で前記被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部と、
前記サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次に前記サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部と、
前記サンプリング周期と前記サンプリングビット数とに基づいて、前記信号周期と前記サンプリング周期との差に応じた数の前記信号周期を平均した平均信号周期を算出する周期算出部と
を備える電子デバイス。 - 所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の前記信号周期を測定する方法であって、
前記信号周期と異なるサンプリング周期で前記被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成し、
前記サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次に前記サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出し、
前記サンプリング周期と前記サンプリングビット数とに基づいて、前記信号周期と前記サンプリング周期との差に応じた数の前記信号周期を平均した平均信号周期を算出する測定方法。 - 所定の信号周期ごとに第1の論理値から第2の論理値に1回遷移するパターンを繰り返す被測定信号の前記信号周期を測定する測定装置を機能させるプログラムであって、
前記測定装置を、
前記信号周期と異なるサンプリング周期で前記被測定信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリング部として機能させ、
前記サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングと、次に前記サンプリングデータの論理値が第1の論理値から第2の論理値に遷移するタイミングとの間の波形構築期間内にサンプリングされるサンプリングビット数を算出するビット数算出部として機能させ、
前記サンプリング周期と前記サンプリングビット数とに基づいて、前記信号周期と前記サンプリング周期との差に応じた数の前記信号周期を平均した平均信号周期を算出する周期算出部として機能させるプログラム。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2009285642A JP2011127976A (ja) | 2009-12-16 | 2009-12-16 | 測定装置、測定方法、電子デバイス、およびプログラム |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107942114A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-20 | 电子科技大学 | 一种扫描模式下的三维映射方法 |
-
2009
- 2009-12-16 JP JP2009285642A patent/JP2011127976A/ja not_active Withdrawn
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