JP2011185655A - インサーキットエミュレータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターゲットシステムとの接続を介する伝送路やコネクタ、さらにはグランドなどの、品質や特性に左右されずに、信号品質を測定可能なＩＣＥ装置を提供する。
【解決手段】ターゲットシステムに向けて差動型信号を入力し、その一方に対する２つの反射信号を、２つのリターンパスからそれぞれ受け取る。これら２つの反射信号の正常範囲を示す上限値および下限値を予め用意しておく。これら２つの反射信号のいずれかが、上限値または下限値を超えることで、ターゲットシステムの信号線またはグランドが、断線またはショートしていることを判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＩＣＥ（ＩｎＣｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｕｌｔａｔｏｒ：インサーキットエミュレータ）装置と、このＩＣＥ装置を用いたテスト方法とに係り、特に、ターゲットとなる伝送路の信号品質検査を行うＩＣＥ装置と、このＩＣＥ装置を用いたテスト方法とに係る。

マイコンで動作するプログラム（ソフトウェア）のデバグは、ＩＣＥ装置を用いて行うことが可能である。このデバグを行う際、ＩＣＥ装置と、このマイコンを含むターゲットシステムとは、複数の伝送路およびコネクタを介して接続される。この技術分野において、デバグを行う対象となるマイコンを含む対象デバイスの端子数は増加しており、また、その動作周波数も上昇している。

このため、ＩＣＥ装置およびターゲットシステムを接続する信号線や、ＧＮＤ（ＧｒｏｕＮＤ：グランド）への接続状態に、接触不良やショートが発生すると、伝送信号の品質に大きく影響する。ＩＣＥ装置からターゲットシステムに向けて信号を伝送する際に、信号波形の乱れが発生すると、ターゲットシステムが誤動作してしまう。その結果、マイコンのプログラムデバグが行えなくなってしまう。

このため、信号線やＧＮＤを接続するコネクタの接触不良やショート、ターゲットシステムに接続する伝送路におけるインピーダンスなどの特性を確保する要求が高まっている。そのためには、ＧＮＤやコネクタのインピーダンスに左右されずに信号品質を測定する必要がある。

図１は、特許文献１（特開平０７−２４５６２９号公報）に記載の伝送路の異常検出装置の構成を示す回路図である。

図１の伝送路の異常検出装置の構成要素について説明する。図１の伝送路の異常検出装置は、方形波発生器１２と、ドライバ１３と、スイッチ駆動回路２０と、第１、第２のスイッチ１８、１９と、方向性結合器１４と、レシーバ１５と、第１、第２のコンパレータ１６、１７と、第１、第２のＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ローパスフィルタ）２１、２２と、第１、第２の表示器２３、２４とを具備している。方向性結合器１４は、伝送路１１の中心導体およびＧＮＤシールドと、ダイオードとを含む。

図１の伝送路の異常検出装置の各構成要素同士の接続関係について説明する。方形波発生器１２の出力部は、ドライバ１３の入力部と、スイッチ駆動回路２０の入力部とに接続されている。ドライバ１３の出力部は、伝送路１１の中心導体に接続されている。伝送路１１のＧＮＤシールドは、ＧＮＤ２、３、４に接地されており、さらに、方向性結合器１４のダイオードのカソードに接続されている。このダイオードのアノードは、レシーバ１５の入力部に接続されている。レシーバ１５の出力部は、第１のコンパレータ１６の非反転入力部と、第２のコンパレータ１７の反転入力部とに接続されている。第１のコンパレータ１６の反転入力部には、第１の閾値電圧ＶＴＨ１が印加される。第２のコンパレータ１７の非反転入力部には、第２の閾値電圧ＶＴＨ２が印加される。第１のコンパレータ１６の出力部は、第１のスイッチ１８の一方の端部に接続されている。第２のコンパレータ１７の出力部は、第２のスイッチ１９の一方の端部に接続されている。第１のスイッチ１８の他方の端部は、第１のＬＰＦ２１の入力部に接続されている。第２のスイッチ１９の他方の端部は、第２のＬＰＦ２２の入力部に接続されている。第１のＬＰＦ２１の出力部は、第１の表示器２３の入力部に接続されている。第２のＬＰＦ２２の出力部は、第２の表示器２４の入力部に接続されている。スイッチ駆動回路２０の出力部は、第１、第２のスイッチ１８、１９の制御部に接続されている。

図１の伝送路の異常検出装置の動作について説明する。図２は、伝送路１１における障害箇所が、方向性結合器１４から比較的遠い場合の、図１の異常検出装置の各地点で観測される波形を示す波形図である。図３は、伝送路１１における障害箇所が、方向性結合器１４から比較的近い場合の、図１の異常検出装置の各地点で観測される波形を示す波形図である。図２および図３は、上から順に、ドライブ１３が出力するドライブ波形と、レシーバ１５が出力するレシーバ波形と、コンパレータ１６、１７が出力するコンパレータ波形と、ＬＰＦ２１、２２が入出力するＬＰＦ入出力波形とを示している。図２および図３において、横軸は時間を、縦軸は信号電圧を、それぞれ示している。

方形波発生器１２は、信号幅Ｔの方形波を出力する。ドライバ１３は、この方形波を入力して、伝送路１１の中心導体に出力する。伝送路１１が、供給された方形波に対する反射信号を出力した場合、方向性結合器１４は、この反射信号を検出する。レシーバ１５は、検出された反射信号を入力し、第１、第２のコンパレータ１６、１７に向けて出力する。スイッチ駆動回路２０は、図２、図３におけるドライブ波形がＬＯＷ状態である期間に、スイッチ１８、１９を導通状態にする。こうすることで、コンパレータ１６、１７の出力信号のうち、伝送路１１からの反射信号に対応する部分だけをＬＰＦ２１、２２に供給する。

伝送路１１に、短絡や断線などの障害が発生した場合は、反射信号が発生する。方向性結合器１４は、ドライバ１３との接続点から障害箇所までの距離に比例した時間遅れで、この反射信号を入力する。

伝送路１１に発生した障害の種類が、断線であった場合は、正極性の反射信号がレシーバ１５に供給される。このとき、反射信号の電圧が第１の閾値電圧ＶＴＨ１を上回った場合に、第１のコンパレータ１６の出力は１（Ｈｉｇｈ状態）となる。

伝送路１１に発生した障害の種類が、短絡であった場合は、負極性の反射信号がレシーバ１５に供給される。このとき、反射信号の電圧が第２の閾値電圧ＶＴＨ２を下回った場合に、第２のコンパレータ１７の出力は１（Ｈｉｇｈ状態）となる。

最後に、第１、第２の表示器２３、２４が、障害までの距離に応じた強度で信号を表示する。こうすることで、伝送路１１に発生した障害の状況と、異常検出装置からの距離とを把握することが可能である。

特開平０７−２４５６２９号公報

特許文献１の技術では、規準電圧として、伝送路１１のＧＮＤシールドを用いている。伝送路１１のＧＮＤシールドは、ＧＮＤ２、３、４に接地されている。したがって、これらのＧＮＤ２、３、４が理想的である場合、すなわちこれらのＧＮＤ２、３、４に電圧変動が無い場合にのみ、伝送路１１の特性を測定することが出来る。

しかし、実際の動作では、ドライバ１３が伝送路１１の中心導体に向けて信号を出力すると、この信号とは反対の電流、すなわち「リターン電流」が、ＧＮＤシールドを流れる。このため、コネクタやターゲットシステムの基板のＧＮＤの品質が測定に影響する場合がある。例えば、伝送路のＧＮＤの品質も、測定に影響する。また、ＩＣＥ装置とターゲットシステムとを接続する場合に、ＩＣＥ装置と伝送路のＧＮＤとを接続するコネクタに断線やショートがあれば、これも測定に影響が出る。ターゲットシステム上のＧＮＤインピーダンスが高い場合にも、測定に影響が出る。

その理由を説明する。方形波としてのパルス信号を出力するドライバ１３は、アンバランス（非平衡）である。また、伝送路のＧＮＤにリターン電流を流すことで伝送路からの反射波を測定している。このため、ターゲットシステム上のＧＮＤとの接続に問題があれば、反射波の測定はＧＮＤインピーダンスの影響を受けてしまう。このとき、実際にはコネクタが接続されていても、ターゲットシステム上のＧＮＤインピーダンスが高いために、異常検出器はコネクタの接触不良を検出してしまう。このように、伝送路のインピーダンスが正確に測定できない場合がある。

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明によるＩＣＥ装置は、差動型信号生成部（３０）と、第１の線路（３４）と、第１および第２のリターンパス（３５、３６）と、スイッチ（６）と、リファレンスパターンテーブル（６１）と、反射信号異常検出部（６４）とを具備する。ここで、差動型信号生成部（３０）は、差動型信号（３８、３７）を生成する。第１の線路（３４）は、差動型信号（３８、３７）の一方（３８、３７）を、異常を検出する対象であるターゲットシステム（４３）に伝達する。第１および第２のリターンパス（３５、３６）は、差動信号（３８、３７）の他方をターゲットシステム（４３）に伝達し、かつ、差動型信号の一方に対応する第１および第２の反射信号をそれぞれ入力する。スイッチ（６）は、第１または第２のリターンパス（３５、３６）のいずれかを選択して差動型信号生成部（３０）に接続する。リファレンスパターンテーブル（６１）は、第１または第２の反射信号の正常値の規準となる上限値および下限値（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）を格納する。反射信号異常検出部（６４）は、スイッチ６に選択された第１または第２のリターンパス（３５、３６）に対応する第１または第２の反射信号と、リファレンスパターン信号とを比較して、ターゲットシステム（４３）の異常を検出する。第１または第２の反射信号が、上限値または下限値を超えることによって、ターゲットシステム（４３）における信号線またはグランドにおける断線またはショートを判定する。

本発明によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法は、ＩＣＥ装置に接続されたターゲットシステムの異常を検出するテスト方法である。本発明によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法は、（ａ）スイッチ（６）を、第１のリターンパスとの導通状態にするステップと、（ｂ）ステップ（ａ）で得られた状態において、差動型信号（３８、３７）を生成するステップと、（ｃ）ステップ（ｂ）で生成された差動型信号（３８、３７）の一方に対応する第１の反射信号を入力するステップと、（ｄ）ステップ（ｃ）で入力した第１の反射信号を、正常値の規準となる上限値と比較するステップと、（ｅ）ステップ（ｃ）で入力した第１の反射信号を、正常値の規準となる下限地と比較するステップと、（ｆ）スイッチ（６）を、第２のリターンパスとの導通状態にするステップと、（ｇ）ステップ（ｆ）で得られた状態において、差動型信号（３８、３７）を生成するステップと、（ｈ）ステップ（ｇ）で生成された差動型信号（３８、３７）の一方に対応する第２の反射信号を入力するステップと、（ｉ）ステップ（ｈ）で入力した第２の反射信号を、上限値と比較するステップと、（ｊ）ステップ（ｈ）で入力した第２の反射信号を、下限地と比較するステップと、（ｋ）ステップ（ｄ）、（ｅ）、（ｉ）および（ｊ）の比較結果に基づいて、ターゲットシステム（４３）における信号線またはグランドにおける断線またはショートを判定するステップとを具備する。

本発明によるＩＣＥ装置と、このＩＣＥ装置を用いたテスト方法では、ターゲットシステムに向けて差動型信号を入力し、その一方に対する２つの反射信号を、２つのリターンパスからそれぞれ受け取る。これら２つの反射信号の正常範囲を示す上限値および下限値を予め用意しておく。これら２つの反射信号のいずれかが、上限値または下限値を超えることで、ターゲットシステムの信号線またはグランドが、断線またはショートしていることを判定する。

図１は、特許文献１に記載の伝送路の異常検出装置の構成を示す回路図である。 図２は、伝送路における障害箇所が、方向性結合器から比較的遠い場合の、図１の異常検出装置の各地点で観測される波形を示す波形図である。 図３は、伝送路における障害箇所が、方向性結合器から比較的近い場合の、図１の異常検出装置の各地点で観測される波形を示す波形図である。 図４は、本発明によるＩＣＥ装置の構成を示す回路図である。 図５は、本発明によるＩＣＥ装置の動作方法、すなわち本発明によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法を示すフローチャートである。 図６は、本発明の第１の実施形態によるＩＣＥ装置の、反射信号比較回路の詳細な構成を示す回路図である。 図７は、本発明の第１の実施形態において、図５のフローチャートに沿って図４の各地点における波形を示す波形図群である。図７（ａ）は、差動出力バッファのプラス側出力部３８における信号の波形を示す波形図である。図７（ｂ）は、差動出力バッファのマイナス側出力部３７における信号の波形を示す波形図である。図７（ｃ）は、差動出力バッファのプラス側出力部から出力された信号に対する反射信号の、正常であった場合の波形を示す波形図である。図７（ｄ）は、差動出力バッファのプラス側出力部から出力された信号に対する反射信号の、異常があった場合の波形を示す波形図である。図７（ｅ）は、リファレンスパターンテーブルに予め登録されたリファレンスパターンの波形を示す波形図である。 図８は、本発明の第２の実施形態による反射信号比較回路の構成を示す回路図である。 図９は、本発明の第２の実施形態において、図５のフローチャートに沿って図４の各地点における波形を示す波形図群である。図９（ａ）は、差動出力バッファのプラス側出力部における信号の波形を示す波形図である。図９（ｂ）は、差動出力バッファのマイナス側出力部における信号の波形を示す波形図である。図９（ｃ）は、差動出力バッファのプラス側出力部から出力された信号に対する反射信号の、正常であった場合の波形を示す波形図である。図９（ｄ）は、差動出力バッファのプラス側出力部から出力された信号に対する反射信号の、異常があった場合の波形を示す波形図である。図９（ｅ）は、差動出力バッファのマイナス側出力部から出力された信号に対する反射信号の、正常であった場合の波形を示す波形図である。図９（ｆ）は、差動出力バッファのマイナス側出力部から出力された信号に対する反射信号の、異常があった場合の波形を示す波形図である。図９（ｇ）は、リファレンスパターンテーブルに予め登録されたリファレンスパターンの波形を示す波形図である。

添付図面を参照して、本発明によるＩＣＥ装置と、このＩＣＥ装置を用いたテスト方法とを実施するための形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図４は、本発明によるＩＣＥ装置４２の構成を示す回路図である。

図４のＩＣＥ装置４２の構成要素について説明する。図４のＩＣＥ装置４２は、デバグ回路６６と、マイコン６７と、パルス生成部６５と、差動出力バッファ３０と、リファレンスパターンテーブル６１と、反射信号比較回路６４と、比較結果記録テーブル６０と、判定回路６２と、リターンパス選択回路６３と、スイッチ６と、第１、第２の伝送路４０、４１を具備している。

マイコン６７は、第１、第２、第３の接続部を具備している。差動出力バッファ３０は、入力部と、プラス側出力部３８と、マイナス側出力部３７とを具備している。リファレンスパターンテーブル６１は、第１、第２の出力部９４、９５を具備している。リファレンスパターンテーブル６１は、さらに、図７（ｅ）に示すリファレンスパターン６１ａを具備している。反射信号比較回路６４は、第１〜第４の入力部と、第１、第２の出力部とを具備している。比較結果記録テーブル６０は、第１〜第３の入力部と、出力部とを具備している。スイッチ６は、第１、第２、第３の端部と、制御用端部とを具備している。第１の伝送路４０は、中心導体３４と、ＧＮＤシールド３６とを具備している。第２の伝送路４１は、中心導体３５と、ＧＮＤシールド３６とを具備している。

図６は、本発明の第１の実施形態によるＩＣＥ装置４２の、反射信号比較回路６４の詳細な構成を示す回路図である。

図６の反射信号比較回路６４の構成要素について説明する。図６の反射信号比較回路６４は、第１、第２の比較器７０、７１を具備している。

本発明の第１の実施形態のＩＣＥ装置４２における各構成要素同士の接続関係について説明する。

マイコン６７の第１の接続部は、デバグ回路６６に接続されている。マイコン６７の第２の接続部は、第１の伝送路４０の中心導体３４に接続されている。マイコン６７の第３の接続部は、第２の伝送路４１の中心導体３５に接続されている。パルス生成部６５の出力部は、差動出力バッファ３０の入力部に接続されている。リファレンスバターンテーブル６１の第１の出力部９４は、反射信号比較回路６４の第１の入力部に接続されている。リファレンスバターンテーブル６１の第２の出力部９５は、反射信号比較回路６４の第２の入力部に接続されている。反射信号比較回路６４の第１、第２の出力部は、比較結果記録テーブル６０の第１、第２の入力部にそれぞれ接続されている。差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８は、第１の伝送路４０の中心導体３４と、反射信号比較回路６４の第３の入力部に接続されている。差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７は、スイッチ６の第１の端部に接続されている。なお、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７は、さらに、反射信号比較回路６４の第４の入力部に接続されても良い。スイッチ６の第２の端部は、第２の伝送路４１の中心導体３５に接続されている。スイッチ６の第３の端部は、第１、第２の伝送路４０、４１のＧＮＤシールド３６に接続されている。リターンパス選択回路６３の第１の出力部は、スイッチ６の制御用端部に接続されている。リターンパス選択回路６３の第２の出力部は、比較結果記録テーブル６０の第３の入力部に接続されている。比較結果記録テーブル６０の出力部は、判定回路６２の入力部に接続されている。判定回路６２は、判定結果４８を出力する。

図４のＩＣＥ装置４２に接続された、ターゲットシステム４３の構成要素について説明する。

図４のターゲットシステム４３は、第１〜第３の入力部と、第１〜第３の配線と、図示されない回路とを具備している。図示されない回路を簡略化して、図４の回路では第１、第２のインピーダンス６９、６８として表している。第１〜第３の配線は、第１〜第３の配線インピーダンス３１、３２、３３をそれぞれ具備している。以降、第１〜第３の配線を、第１〜第３の配線インピーダンス３１、３２、３３として表す。

図４のターゲットシステム４３の構成要素同士の接続関係について説明する。

第１の入力部は、第１の配線インピーダンス３１の一方の端部に接続されている。第１の配線インピーダンス３１の他方の端部は、第１のインピーダンス６９の一方の端部に接続されている。第１のインピーダンス６９の他方の端部は、ＧＮＤに接地されている。第２の入力部は、第２の配線インピーダンス３２の一方の端部に接続されている。第２の配線インピーダンス３２の他方の端部は、第２のインピーダンス６８の一方の端部に接続されている。第２のインピーダンス６８の他方の端部は、ＧＮＤに接地されている。第３の入力部は、第３の配線インピーダンス３３の一方の端部に接続されている。第３の配線インピーダンス３３の他方の端部は、ＧＮＤに接地されている。

図４のＩＣＥ装置４２およびターゲットシステム４３は、第１〜第３のコネクタ４５、４６、４７を介して接続されている。第１のコネクタ４５の一方の端部は、第１の伝送路４０の中心導体３４に接続されている。第１のコネクタ４５の他方の端部は、ターゲットシステム４３の第１の入力部に接続されている。第２のコネクタ４６の一方の端部は、第２の伝送路４１の中心導体３５に接続されている。第２のコネクタ４６の他方の端部は、ターゲットシステム４３の第２の入力部に接続されている。第３のコネクタ４７の一方の端部は、第１、第２の伝送路４０、４１のＧＮＤシールド３６に接続されている。第３のコネクタ４７の他方の端部は、ターゲットシステム４３の第３の入力部に接続されている。

本発明のＩＣＥ装置の動作について説明する。

デバグ回路６６に接続されたマイコン６７は、第１、第２の伝送路４０、４１と、第１〜第３のコネクタ４５、４６、４７を介してターゲットシステム４３に所定の信号を送信する。こうすることで、マイコン６７は、ターゲットシステム４３に搭載されている図示しないマイコンの代替として動作し、プログラムでバグを行う。

ＩＣＥ装置４２は、ターゲットシステム４３との接続状態を、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）法を用いてテストする。

図５は、本発明によるＩＣＥ装置４２の動作方法、すなわち本発明によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、第１〜第１３のステップＳ１〜Ｓ１３を具備している。

図７は、本発明の第１の実施形態において、図５のフローチャートに沿って図４の各地点における波形を示す波形図群である。
図７（ａ）は、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８における信号の波形を示す波形図である。
図７（ｂ）は、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７における信号の波形を示す波形図である。
図７（ｃ）は、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８から出力された信号に対する反射信号の、正常であった場合の波形を示す波形図である。
図７（ｄ）は、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８から出力された信号に対する反射信号の、異常があった場合の波形を示す波形図である。
図７（ｅ）は、リファレンスパターンテーブル６１に予め登録されたリファレンスパターン６１ａの波形を示す波形図である。

以下、図５のフローチャートに沿って、本発明によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法の具体例を説明する。

本発明によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法が開始すると、まず、第１のステップＳ１に進む。第１のステップＳ１では、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７を、第２の伝送路４１の中心導体３５に接続する。このとき、リターンパス選択回路６３が、スイッチ６に向けてリターンパス選択信号１を出力する。スイッチ６は、リターンパス選択信号１に応じて、第１の端部と、第２の端部とを接続状態にする。この結果、第２の伝送路４１の中心導体３５は、第１の伝送路４０の中心導体３４を流れる信号のリターンパスとして動作する。第１のステップＳ１の次は、第２のステップＳ２に進む。

第２のステップＳ２では、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８が、第１の伝送路４０の中心導体３４に向けて方形波としてのパルス信号を出力する。このとき、まずパルス生成部６５が方形波としてのパルス信号を生成する。次に、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８が、図７（ａ）に示す正極性パルス信号５３を出力する。このとき、同時に、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７は、図７（ｂ）に示す負極性パルス信号５４を出力する。第２のステップＳ２の次は、第３のステップＳ３に進む。

第３のステップＳ３では、ターゲットシステム４３からの反射信号に基づいて、信号線における断線の有無を判断する。

正極性パルス信号５３は、第１の伝送路４０の中心導体３４を介して、第１のコネクタ４５に到達する。同様に、負極性パルス信号５４は、第２の伝送路４１の中心導体３５を介して、第２のコネクタ４６に到達する。

ここで、例として、第１の伝送路４０はインピーダンスマッチングされているものとする。また、第１のコネクタ４５は、小型化に伴って配線幅が細くなり、その結果、インピーダンスが１００Ω程度の高い値になっているものとする。

この場合、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８から伝送路４０までの距離に対応する時間において、反射信号の発生は無い。なお、図７（ｃ）のＴ１は、この距離に対応する時間遅れを示す。

また、伝送路４０から第１のコネクタ４５までの距離に対応する時間において、反射信号５０が発生する。なお、図７（ｃ）のＴ２は、この距離に対応する時間遅れを示す。

さらに、ターゲットシステム４３の第１の配線インピーダンス３１が高い場合には、第１のコネクタ４５から第１の配線までの距離に対応する時間において、反射信号５８が発生する。

このように、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８から出力された信号と、第１のコネクタ４５で発生する反射信号５０と、ターゲットシステム４３の第１の配線インピーダンス３１で発生する反射信号５８とを加算して、図７（ｃ）の反射信号５１が得られる。この反射信号５１は、反射信号比較回路６４の第３の入力部に供給される。

上述したように、リファレンスパターンテーブル６１は、図７（ｅ）に示すリファレンスパターン６１ａを、予め格納している。このリファレンスパターン６１ａは、正常時の、あるいは動作上問題が無い範囲での、ばらつき幅を持たせた２つの閾値５５、５６を具備している。ここで、上の閾値５５は、断線閾値５５である。また、下の閾値５６は、ショート閾値５６である。リファレンスパターンテーブル６１は、断線閾値５５に対応する断線閾値リファレンスパターン信号と、ショート閾値５６に対応するショート閾値リファレンスパターン信号とを、第１および第２の出力部９４、９５からそれぞれ出力する。

反射信号比較回路６４の第１の比較器７０は、非反転入力部に反射信号５１を、反転入力部に断線閾値リファレンスパターン信号を、それぞれ入力する。反射信号比較回路６４の第１の比較器７０は、反射信号５１と、断線閾値リファレンスパターン信号とを比較して、その結果を断線検出信号７として出力する。すなわち、反射信号５１が、断線閾値リファレンスパターン信号を上回る瞬間があった場合には、断線検出信号７を１（Ｈｉｇｈ状態）とする。断線検出信号７が１となった場合には、第５のステップＳ５へ進む。その他の場合には、第４のステップＳ４に進む。

第５のステップＳ５では、ターゲットシステム４３において信号線が未接続であることを示す信号線未接続信号が、比較結果記録テーブル６０に書き込まれる。

第４のステップＳ４では、ターゲットシステム４３からの反射信号に基づいて、信号線におけるショートの有無を判断する。

すなわち、第３のステップＳ３における反射信号比較回路６４の第１の比較器７０と同様に、第２の比較器７１は、反転入力部に反射信号５１を、非反転入力部にショート閾値リファレンスパターン信号を、それぞれ入力する。反射信号比較回路６４の第２の比較器７１は、反射信号５１と、ショート閾値リファレンスパターン信号とを比較して、その結果をショート検出信号８として出力する。すなわち、反射信号５１が、ショート閾値リファレンスパターン信号を下回る瞬間があった場合には、ショート検出信号８を１（Ｈｉｇｈ状態）とする。ショート検出信号８が１となった場合には、第６のステップＳ６へ進む。その他の場合は、第７のステップＳ７に進む。

第６のステップＳ６では、ターゲットシステム４３において信号線がショートしていることを示す信号線ショート信号が、比較結果記録テーブル６０に書き込まれる。

第７のステップＳ７では、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７を、第２の伝送路４１のＧＮＤシールド３６に接続する。このとき、リターンパス選択回路６３が、スイッチ６に向けてリターンパス選択信号１を出力する。スイッチ６は、リターンパス選択信号１に応じて、第１の端部と、第３の端部とを接続状態にする。この結果、第１、第２の伝送路４０、４１のＧＮＤシールド３６は、第１の伝送路４０の中心導体３４を流れる信号のリターンパスとして動作する。第７のステップＳ７の次は、第８のステップＳ８に進む。

第８のステップＳ８では、第１のステップＳ１と同様に、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８が、第１の伝送路４０の中心導体３４に向けて方形波としてのパルス信号を出力する。このとき、まずパルス生成部６５が方形波としてのパルス信号を生成する。次に、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８が、図７（ａ）に示す正極性パルス信号５３を出力する。このとき、同時に、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７は、図７（ｂ）に示す負極性パルス信号５４を出力する。第８のステップＳ８の次は、第９のステップＳ９に進む。

第９のステップＳ９では、第３のステップＳ３と同様に、ターゲットシステム４３からの反射信号に基づいて、ＧＮＤにおける断線の有無を判断する。

すなわち、正極性パルス信号５３は、第１の伝送路４０の中心導体３４を介して、第１のコネクタ４５に到達する。ただし、負極性パルス信号５４は、第１、第２の伝送路４０、４１のＧＮＤシールド３６を介して、第２のコネクタ４６に到達する。

ここで、例として、第３のコネクタ４７に接触不良があり、第１、第２の伝送路４０、４１のＧＮＤシールド３６と、ターゲットシステム４３の第３の配線インピーダンス３３とが接続されていないものとする。この場合、正極性パルス信号５３に対応するリターン電流が流れる経路が無い。したがって、第１の伝送路４０は第１のコネクタ４５を介してターゲットシステム４３に接続されているものの、リターンパスが無いため、第１のコネクタ４５のインピーダンスは開放状態の無限大になる。したがって、差動出力バッファ３０から第１のコネクタ４５までの距離に対応する時間遅れＴ２以降に、正極性の反射信号５７が発生する。

このように、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８から出力された信号と、反射信号５７とを加算して、図７（ｄ）に示す反射信号５２が得られる。この反射信号５２は、反射信号比較回路６４の第３の入力部に供給される。

ここで、第３のステップＳ３と同様に、反射信号比較回路６４の第１の比較器７０は、反射信号５２を、断線閾値リファレンスパターン信号と比較して、その結果を断線検出信号７として出力する。すなわち、反射信号５２が、断線閾値リファレンスパターン信号を上回る瞬間があった場合には、断線検出信号７を１（Ｈｉｇｈ状態）とする。断線検出信号７が１となった場合には、第１２のステップＳ１２へ進む。その他の場合には、第１０のステップＳ１０に進む。

第１２のステップＳ１２では、ターゲットシステム４３においてＧＮＤが未接続であることを示すＧＮＤ未接続信号が、比較結果記録テーブル６０に書き込まれる。

第１０のステップＳ１０では、ターゲットシステム４３からの反射信号に基づいて、ＧＮＤにおけるショートの有無を判断する。

すなわち、第４のステップＳ４と同様に、反射信号比較回路６４の第２の比較器７１は、反射信号５１と、ショート閾値リファレンスパターン信号とを比較して、その結果をショート検出信号８として出力する。すなわち、反射信号５２が、ショート閾値リファレンスパターン信号を下回る瞬間があった場合には、ショート検出信号８を１（Ｈｉｇｈ状態）とする。ショート検出信号８が１となった場合には、第１３のステップＳ１３へ進む。その他の場合は、第１１のステップＳ１１に進む。

第１３のステップＳ１３では、ターゲットシステム４３においてＧＮＤがショートしていることを示すＧＮＤショート信号が、比較結果記録テーブル６０に書き込まれる。

第１１のステップＳ１１では、信号線、ＧＮＤ、ともに断線もショートも無いことを示す接続ＯＫ信号が、比較結果記録テーブル６０に記録される。

以上に説明したように、本発明の第１の実施形態によるＩＣＥ装置およびこのＩＣＥ装置を用いたテスト方法では、問題が信号線またはＧＮＤのいずれにあるのかを判定できる。また、ＩＣＥ装置をターゲットシステムに接続して動作させる前に、コネクタの接触状態や、ターゲットシステムの配線インピーダンスを測定して動作上問題ないことを判断することができる。その結果、ＩＣＥ装置を使った際にＩＣＥ装置からターゲットシステムに向けて伝送する信号の乱れによる誤動作を未然に防止することが出来る。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態によるＩＣＥ装置は、第１の実施形態とほぼ同じ構成を有する。ただし、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７は必ず反射信号比較回路６４に接続されている必要があり、リファレンスパターンテーブル６１は２つのリファレンスパターン信号を格納しており、反射信号比較回路６４の構成が異なる。

図８は、本発明の第２の実施形態による反射信号比較回路６４の構成を示す回路図である。図８の反射信号比較回路６４は、第１、第２、第３のスイッチ９０、９１、９３と、比較器９６とを具備している。第１、第２、第３のスイッチ９０、９１、９３は、各々、第１、第２、第３の端部および図示されない制御用端部を具備している。

図８の反射信号比較回路６４の構成要素同士の接続関係について説明する。第１のスイッチ９０の第１の端部は、比較器９６の非反転側入力部に接続されている。第１のスイッチ９０の第２の端部は、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８に接続されている。第１のスイッチ９０の第３の端部は、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７に接続されている。第２のスイッチ９１の第１の端部は、比較器９６の出力部に接続されている。第２のスイッチ９１の第２の端部は、反射信号比較回路６４が断線検出信号７を出力する第１の出力部に接続されている。第２のスイッチ９１の第３の端部は、反射信号比較回路６４がショート検出信号８を出力する第２の出力部に接続されている。第３のスイッチ９３の第１の端部９３は、比較器９６の反転側入力部に接続されている。第３のスイッチ９３の第２の端部は、リファレンスパターンテーブルの第１の出力部９４に接続されている。第３のスイッチ９３の第３の端部は、リファレンスパターンテーブルの第２の出力部９５に接続されている。第１、第２、第３の信号９０、９１、９３の制御用端部は、それぞれ、図示されない制御部に接続されている。

本発明の第２の実施形態によるＩＣＥ装置のその他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、さらなる説明を省略する。

本発明の第１の実施形態では、反射信号比較回路６４が２つの比較器７０、７１を具備していた。ここで、第１の比較器７０は断線の検出を、第２の比較器７１はショートの検出を、それぞれ担当していた。その一方で、本発明の第２の実施形態では、反射信号比較回路６４は比較器を１つのみ具備している。この比較器９６は、第１のスイッチ９０を切り替えることによって、断線またはショートを検出する役割が切り替わる。

すなわち、第３のスイッチ９３において、第１の端部と、第２の端部とが導通状態である場合、比較器９６は、リファレンスパターンテーブル６１から、断線閾値リファレンスパターン信号を反転入力部に入力する。さらに、第１のスイッチ９３において、第１の端部と、第２の端部とが導通状態である場合、比較器９６は、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８から出力される信号を、非反転入力部に入力する。つまり、この場合は、比較器９６は断線の検出を行う。このとき、第２のスイッチ９１において、第１の端部と、第２の端部とを導通状態にすることで、比較器９６は、断線検出の結果を示す信号を比較結果記録テーブル６０の第１の入力部に向けて出力する。これは、本発明の第２の実施形態によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法の、図５のフローチャートにおける第１、第２、第３のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３と第７、第８、第９のステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９に対応する。

また、第３のスイッチ９３において、第１の端部と、第３の端部とが導通状態である場合、比較器９６は、リファレンスパターンテーブル６１から、ショート閾値リファレンスパターン信号を反転入力部に入力する。また、第１のスイッチ９３において、第１の端部と、第３の端部とが導通状態である場合、比較器９６は、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７から出力される信号を、非反転入力部に入力する。つまり、この場合は、比較器９６はショートの検出を行う。このとき、第２のスイッチ９１において、第１の端部と、第２の端部とを導通状態にすることで、比較器９６は、ショート検出の結果を示す信号を比較結果記録テーブル６０の第２の入力部に向けて出力する。これは、本発明の第２の実施形態によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法の、図５のフローチャートにおける第１、第２、第４のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４と第７、第８、第１０のステップＳ７、Ｓ８、Ｓ１０に対応する。

図９は、本発明の第２の実施形態において、図５のフローチャートに沿って図４の各地点における波形を示す波形図群である。図９（ａ）は、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８における信号の波形を示す波形図である。図９（ｂ）は、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７における信号の波形を示す波形図である。図９（ｃ）は、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８から出力された信号に対する反射信号の、正常であった場合の波形を示す波形図である。図９（ｄ）は、差動出力バッファ３０のプラス側出力部３８から出力された信号に対する反射信号の、異常があった場合の波形を示す波形図である。図９（ｅ）は、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７から出力された信号に対する反射信号の、正常であった場合の波形を示す波形図である。図９（ｆ）は、差動出力バッファ３０のマイナス側出力部３７から出力された信号に対する反射信号の、異常があった場合の波形を示す波形図である。図９（ｇ）は、リファレンスパターンテーブル６１に予め登録されたリファレンスパターン６１ｂ、６１ｃの波形を示す波形図である。

本発明の第２の実施形態における図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｅ）および図９（ｇ）の６１ｂは、本発明の第１の実施形態における図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）および図７（ｅ）の６１ａと、それぞれ同じ波形であり、かつ、それぞれ同じように用いられる。すなわち、図５のフローチャートにおける第３、第９のステップＳ３、Ｓ９において、反射信号５１、５２がリファレンスパターン信号５５を上回る瞬間があれば、信号線において異常が検出されたと判断される。

図９（ｄ）、図９（ｆ）および図９（ｇ）の６１ｃは、図９（ｃ）、図９（ｅ）および図７（ｅ）の６１ａと、それぞれ極性を反転した波形であり、同じように用いられる。ただし、図９（ｇ）の６１ｃは、図７（ｅ）の６１ａが有するショート閾値５６の極性反転信号であるショート閾値８６を有する。また、図９（ｄ）の反射信号８１は、図９（ｃ）の反射信号５０の極性反転信号であって、図９（ｃ）の反射信号５０、５８の代わりに、それぞれに対応する極性反転信号である反射信号８０、８８を有する。同様に、図９（ｆ）の反射信号８２は、図９（ｅ）の反射信号５２の極性反転信号であって、図９（ｅ）の反射信号５７の代わりに、対応する極性反転信号である反射信号８７を有する。すなわち、図５のフローチャートにおける第４、第１０のステップＳ４、Ｓ１０において、反射信号８１、８２がショート閾値８６を下回る瞬間があれば、信号線においてショートが検出されたと判断される。

本発明の第２の実施形態によるＩＣＥ装置を用いたテスト方法の他の部分については、第１の実施形態と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。

このように、本発明の第２の実施形態では、第１、第２、第３のスイッチ９０、９１、９３のそれぞれにおいて、第１の端部を、第２または第３の端部のいずれかに適宜に導通させることで、図５のフローチャートにおける第３、第４、第９、第１０のステップを、１つの比較器９６だけで実行することが可能となる。すなわち、本発明の第１の実施形態と比較して、比較器の数を１つ減らし、回路規模を削減することが可能となる。

以上に説明したように、本発明のＩＣＥ装置およびこのＩＣＥ装置を用いたテスト方法は、伝送路やコネクタのＧＮＤに障害がある場合や、ターゲットシステムのＧＮＤやコネクタのインピーダンスが高い場合でも、伝送路の検査を行うことができる。

本発明によれば、差動出力バッファ３０の出力のうち、一方を伝送路、特に同軸線路の中心導体に接続し、他方の接続先を別の任意の伝送路から選択して接続することが出来る。また、伝送路に応じた反射信号リファレンスパターンを既知の閾値として用いることで、伝送路からの反射の状態監視が出来る。その結果、ＧＮＤやコネクタのインピーダンスに左右されずに、伝送路の良否の判断を行うことが出来る。

１ リターンパス選択信号
２ ＧＮＤ
３ ＧＮＤ
４ ＧＮＤ
６ ＳＷ
７ 断線検出信号
８ ショート検出信号
１１ 伝送路
１２ 方形波発生器
１３ ドライバ
１４ 方向性結合器
１５ レシーバ
１６ コンパレータ
１７ コンパレータ
１８ スイッチ
１９ スイッチ
２０ スイッチ駆動回路
２１ ＬＰＦ
２２ ＬＰＦ
２３ 表示器
２４ 表示器
３０ 差動出力バッファ
３１ 配線インピーダンス
３２ 配線インピーダンス
３３ 配線インピーダンス
３４ 伝送路４０の中心導体
３５ 伝送路４１の中心導体
３６ 伝送路４０、４１のＧＮＤシールド
３７ 差動出力バッファ３０の−出力
３８ 差動出力バッファ３０の＋出力
４０ 伝送路
４１ 伝送路
４２ ＩＣＥ装置
４３ ターゲットシステム
４５ コネクタ
４６ コネクタ
４７ コネクタ
４８ 判定結果
５０ 反射信号
５１ 反射信号
５２ 反射信号
５３ 正極性パルス
５４ 負極性パルス
５５ 断線閾値
５６ ショート閾値
５７ 反射信号
５８ 反射信号
６０ 比較結果記録テーブル
６１ リファレンスパターンテーブル
６２ 判定回路
６３ リターンパス選択回路
６４ 反射信号比較回路
６５ パルス生成部
６６ デバグ回路
６７ マイコン
６８ インピーダンス
６９ インピーダンス
７０ 比較器
７１ 比較器
８０ 反射信号（反射信号５０の極性反転信号）
８１ 反射信号（反射信号５１の極性反転信号）
８２ 反射信号（反射信号５２の極性反転信号）
８６ ショート閾値（ショート閾値５６の極性反転信号）
８７ 反射信号（反射信号５７の極性反転信号）
８８ 反射信号（反射信号５８の極性反転信号）
９０ スイッチ
９１ スイッチ
９３ スイッチ
９４ 第１の出力部
９５ 第２の出力部
９６ 比較器
Ｔ１ 時間遅れ
Ｔ２ 時間遅れ
Ｔ３ 時間遅れ

Claims (8)

1. 差動型信号を生成する差動型信号生成部と、
   前記差動型信号の一方を、異常を検出する対象であるターゲットシステムに伝達する第１の線路と、
   前記差動信号の他方を前記ターゲットシステムに伝達し、かつ、前記差動型信号の一方に対応する第１および第２の反射信号をそれぞれ入力する第１および第２のリターンパスと、
   前記第１または前記第２のリターンパスのいずれかを選択して前記差動型信号生成部に接続するスイッチと、
   前記第１または前記第２の反射信号の正常値の規準となる上限値および下限値を格納するリファレンスパターンテーブルと、
   前記スイッチ６に選択された前記第１または前記第２のリターンパスに対応する前記第１または前記第２の反射信号と、前記リファレンスパターン信号とを比較して、前記ターゲットシステムの異常を検出する反射信号異常検出部と
   を具備し、
   前記第１または前記第２の反射信号が、前記上限値または前記下限値を超えることによって、前記ターゲットシステムにおける信号線またはグランドにおける断線またはショートを判定する
   ＩＣＥ（ＩｎＣｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｕｌａｔｏｒ）装置。
2. 請求項１に記載のＩＣＥ装置において、
   前記ターゲットシステムと接続するための第１および第２の伝送路をさらに具備し、
   前記第１の伝送路は、
   中心導体としての前記第１の線路と、
   グランドシールドとしての前記第２のリターンパスと
   を具備し、
   前記第２の伝送路は、
   中心導体としての前記第１のリターンパスと、
   グランドシールドとしての前記第２のリターンパスと
   を具備する
   ＩＣＥ装置。
3. 請求項１または２に記載のＩＣＥ装置において、
   前記第１または前記第２の反射信号と、前記上限値または前記下限値との比較結果に基づいて、前記ターゲットシステムの異常を判定する判定回路と
   をさらに具備し、
   前記判定回路は、
   前記第１の反射信号が前記上限値を上回る第１の場合に、前記ターゲットシステムの信号線が未接続であると判定し、
   前記第１の反射信号が前記下限値を下回る第２の場合に、前記ターゲットシステムの信号線がショートしていると判定し、
   前記第２の反射信号が前記上限値を上回る第３の場合に、前記ターゲットシステムのグランドが未接続であると判定し、
   前記第２の反射信号が前記下限値を下回る第４の場合に、前記ターゲットシステムのグランドがショートしていると判定し、
   前記第１〜第４の場合のいずれにも当てはまらない場合に、前記ターゲットシステムの信号線およびグランドは正常であると判定する
   ＩＣＥ装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のＩＣＥ装置において、
   前記反射信号比較回路は、
   前記第１の反射信号と、前記上限値または前記下限値とを比較する第１の比較器と、
   前記第２の反射信号と、前記上限値または前記下限値とを比較する第２の比較器と
   を具備する
   ＩＣＥ装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載のＩＣＥ装置において、
   前記リファレンスパターンテーブルは、
   前記上限値を出力する上限値出力部と、
   前記下限値を出力する下限値出力部と
   を具備し、
   前記反射信号比較回路は、
   ２つの入力を比較する比較器と、
   前記比較器の第１の入力部と、前記第１または前記第２のリターンパスのいずれかとを導通状態にする第１のスイッチと、
   前記比較器の第２の入力部と、前記上限値出力部または前記下限値出力部のいずれかとを導通状態にする第２のスイッチと
   を具備する
   ＩＣＥ装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のＩＣＥ装置において、
   前記ターゲットシステムに接続されて、前記ターゲットシステムにおけるマイコンの代替動作を行うマイコンと、
   前記マイコンを制御して前記ターゲットシステムのデバグを行うデバグ回路と
   をさらに具備する
   ＩＣＥ装置。
7. ＩＣＥ装置に接続されたターゲットシステムの異常を検出するテスト方法であって、
   （ａ）スイッチを、第１のリターンパスとの導通状態にするステップと、
   （ｂ）前記ステップ（ａ）で得られた状態において、差動型信号を生成するステップと、
   （ｃ）前記ステップ（ｂ）で生成された前記差動型信号の一方に対応する第１の反射信号を入力するステップと、
   （ｄ）前記ステップ（ｃ）で入力した前記第１の反射信号を、正常値の規準となる上限値と比較するステップと、
   （ｅ）前記ステップ（ｃ）で入力した前記第１の反射信号を、正常値の規準となる下限地と比較するステップと、
   （ｆ）前記スイッチを、第２のリターンパスとの導通状態にするステップと、
   （ｇ）前記ステップ（ｆ）で得られた状態において、前記差動型信号を生成するステップと、
   （ｈ）前記ステップ（ｇ）で生成された前記差動型信号の一方に対応する第２の反射信号を入力するステップと、
   （ｉ）前記ステップ（ｈ）で入力した前記第２の反射信号を、前記上限値と比較するステップと、
   （ｊ）前記ステップ（ｈ）で入力した前記第２の反射信号を、前記下限地と比較するステップと、
   （ｋ）前記ステップ（ｄ）、（ｅ）、（ｉ）および（ｊ）の比較結果に基づいて、前記ターゲットシステムにおける信号線またはグランドにおける断線またはショートを判定するステップと
   を具備する
   ＩＣＥ装置を用いたテスト方法。
8. 請求項７に記載のＩＣＥ装置を用いたテスト方法において、
   前記ステップ（ｋ）は、
   （ｋ−１）前記第１の反射信号が前記上限値を上回る場合に、前記ターゲットシステムの信号線が未接続であると判定するステップと、
   （ｋ−２）前記第１の反射信号が前記下限値を下回る場合に、前記ターゲットシステムの信号線がショートしていると判定するステップと、
   （ｋ−３）前記第２の反射信号が前記上限値を上回る場合に、前記ターゲットシステムのグランドが未接続であると判定するステップと、
   （ｋ−４）前記第２の反射信号が前記下限値を下回る場合に、前記ターゲットシステムのグランドがショートしていると判定するステップと
   を具備し、
   （ｌ）前記ステップ（ｋ−１）〜（ｋ−４）のいずれの場合にも当てはまらない場合に、前記ターゲットシステムの信号線およびグランドは正常であると判定するステップ
   をさらに具備する
   ＩＣＥ装置を用いたテスト方法。

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