JP2568145Y2 - 信号時間差測定装置 - Google Patents

信号時間差測定装置

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JP2568145Y2
JP2568145Y2 JP1992057300U JP5730092U JP2568145Y2 JP 2568145 Y2 JP2568145 Y2 JP 2568145Y2 JP 1992057300 U JP1992057300 U JP 1992057300U JP 5730092 U JP5730092 U JP 5730092U JP 2568145 Y2 JP2568145 Y2 JP 2568145Y2
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    • G04FTIME-INTERVAL MEASURING
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
    • G01R31/3181Functional testing
    • G01R31/319Tester hardware, i.e. output processing circuits
    • G01R31/3193Tester hardware, i.e. output processing circuits with comparison between actual response and known fault free response
    • G01R31/31937Timing aspects, e.g. measuring propagation delay

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、同一周期の第1および
第2のアナログ信号を矩形波に波形整形して、第1およ
び第2のアナログ信号の時間差を測定する信号時間差測
定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4はこの種の時間差測定装置の従来例
を示す構成図、図5は図4の従来例の各信号のダイミン
グ図である。
【0003】本従来例は位相差測定機能も併せもち、入
力端子11,12と、コンデンサ13,14と、波形整
形部17,18と、Dフリップフロップ22,23、周
期測定回路24および時間差測定回路25からなる測定
部21と、演算部28と、表示部27とから構成されて
いる。測定部21の周期測定回路24と時間差測定回路
25は、たとえば特公昭63−3272号公報、特開昭
62−294993号公報、特開昭63−191970
号公報等に記載されている構成のものである。
【0004】入力端子11,12からそれぞれ入力され
たアナログの信号S11,S12は、DC成分がコンデンサ
13,14で除去されて、スレッショルド電圧が0Vに
設定されている波形整形部17,18に入力し、矩形波
に波形整形される。波形整形された信号S21,S22はそ
れぞれ入力端子19,20を通って測定部21に入力
し、信号S21の周期P(S22の周期と同じ)と立上りか
ら立上りまでの時間差Tがそれぞれ周期測定回路24、
時間差測定回路25によって測定される。演算部28
は、周期Pと時間差Tを測定部21から入力して時間差
Tを表示部27に表示するとともに、位相差(T/P)
×360°の演算を行い、この位相差をも表示部27に
表示する。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】上述した従来の時間差
測定装置は、入力端子11から入力端子19までの信号
伝播時間τ1 と、入力端子12から入力端子20までの
信号伝播時間τ2 が等しいものと仮定して信号S21,S
22の時間差Tを測定しているが、波形整形部17,18
はデバイスのばらつき等で信号伝播時間の差を±100
ピコ秒以下に押えることは難しく、また、その信号伝播
時間は入力信号の周波数や振幅、周囲の温度等の条件で
ある程度変化するので、ある条件下で各々の伝播時間を
等しくすることができたとしても、条件が変わると各々
の伝播時間を等しくすることができず、この伝播時間の
差によって、測定精度を高くすることができないという
欠点がある。
【0006】本考案の目的は、各信号の伝播時間の差に
よる影響が少なく、高精度な時間差測定ができる信号時
間差測定装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本考案の信号時間差測定
装置は、同一周期のそれぞれ第1,第2のアナログ信号
を入力する第1,第2の入力端子と、アナログ信号を入
力し、矩形波に波形整形するスレッショルド電圧が同一
の第1,第2の波形整形部と、入力側が第1または第2
の入力端子に切替接続され、出力側が第1の波形整形部
の入力端に接続された第1の切替スイッチと、入力側が
第2または第1の入力端子に切替接続され、出力側が第
2の波形整形部の入力端に接続された第2の切替スイッ
チと、第1および第2の波形整形部の出力信号である第
1および第2の矩形波信号を入力し、両信号の周期と両
信号の立上りから立上りまたは立下がりから立下がりま
での時間差を測定する測定部と、第1,第2の切替スイ
ッチがそれぞれ第1,第2の入力端子に切替えられたと
き前記測定部で測定された時間差T1 と、第1,第2の
切替スイッチがそれぞれ第2,第1の入力端子に切替え
られたとき前記測定部で測定された時間差T2 と、前記
測定部で測定された周期Pを入力し、真の前記時間差と
してTX =(T1−T2 +P)/2を演算する演算部と
を有する。
【0008】
【作用】第1のアナログ信号が第1の入力端子に入力し
てから第1の矩形波信号が測定部に入力するまでの信号
伝播時間をτ1 、第2のアナログ信号が第2の入力端子
に入力して第2の矩形波信号が測定部に入力するまでの
信号伝播時間をτ2 とする。
【0009】第1,第2の切替スイッチをそれぞれ第
1,第2の入力端子に切り替えたとき、真の時間差TX
と測定されたT1 と信号伝播時間τ1 ,τ2 の間には図
2(A)から TX +τ2 =τ1 +T1 …(1) の関係が成立する。また、第1,第2の切替スイッチを
それぞれ第2,第1の入力端子に切替えたとき、真の時
間TX と測定された時間差T2 と周期Pと信号伝播時間
τ1 ,τ2 の間には図2(B)から P−TX +τ2 =τ1 +T2 …(2) の関係が成立する。
【0010】(1),(2)式から(3)式 TX =(T1 −T2 +P)/2 …(3) が得られる。(3)式には信号伝播時間τ1 ,τ2 は含
まれておらず、信号伝播時間τ1 ,τ2 の影響を受けず
に時間差TX が求められる。
【0011】
【実施例】次に、本考案の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0012】図1は本考案の第1の実施例を示す信号時
間差測定装置の構成図、図2(A)は切替スイッチ1
5,16がそれぞれ接点151 ,161 に切替えられた
ときの第1の実施例の各信号のタイミング図、図2
(B)は切替スイッチ15,16がそれぞれ接点15
2 ,162 に切替えられたときの第1の実施例の各信号
のタイミング図である。
【0013】本実施例は、図4の従来例にコンデンサ1
3と波形整形部17間、コンデンサ14と波形整形部1
8間に切替スイッチ15,16が付加され、演算部26
の構成が演算部28と異なっている。図4の従来例と共
通の部分には同符号を付して説明を省略する。切替スイ
ッチ15は、コンデンサ13を介して入力端子11に接
続された接点151 と、コンデンサ14を介して入力端
子12に接続された接点152 と、波形整形部17の入
力端に接続された出力端153 を有している。切替スイ
ッチ16は、コンデンサ14を介して入力端子12に接
続された接点161 と、コンデンサ13を介して入力端
子11に接続された接点162 と、波形整形部18の入
力端に接続された出力端163 を有している。下記の4
つの経路の信号伝播時間は等しくなるように配線する。
【0014】 入力端子11→切替スイッチ15の接点151 入力端子11→切替スイッチ16の接点162 入力端子12→切替スイッチ15の接点152 入力端子12→切替スイッチ16の接点161 波形整形部17,18には同一のデバイスが使用され
る。ただし、クロストークの問題があるので同一のパッ
ケージ内の回路は使用されない。入力端子11から入力
端子19までの信号伝播時間をτ1 、入力端子12から
入力端子20までの信号伝播時間をτ2 とする。測定部
21は、入力端子19の信号の立上りと入力端子20の
信号の立上り間の時間差を正確に測定できるように校正
されている。演算部26は、切替スイッチ15,16が
それぞれ接点151 ,161 に切替えられたとき測定部
21で測定された時間差T1 と、切替スイッチ15,1
6がそれぞれ接点152 ,162 に切替えられたとき測
定部21で測定された時間差T2 と、測定部21で測定
された周期Pを入力し、時間差TX =(T1 −T2
P)/2および位相差(TX /P)×360°を演算
し、演算結果を表示部27に表示する。
【0015】次に、本実施例の動作について説明する。
まず、演算部26は切替スイッチ15,16をそれぞれ
接点151 ,161 に切替える。入力端子11,12か
らそれぞれ入力されたアナログの信号S11,S12は、D
C成分がコンデンサ13,14で除去されて、スレッシ
ョルド電圧が0Vに設定されている波形整形部17,1
8に入力し、矩形波に波形整形される。波形整形された
信号S21,S22はそれぞれ入力端子19,20を通って
測定部21に入力し、信号S21の周期Pと両信号S21
22の立上りから立上りまでの時間差T1 がそれぞれ周
期測定回路24、時間差測定回路25によって測定され
る。次に演算部26は、切替スイッチ15,16をそれ
ぞれ接点152 ,162 に切替え、測定部21の時間差
測定回路25は両信号S21,S22の立上りから立上りま
での時間差T2 を測定する。次に演算部26は、測定部
21が測定した周期Pと時間差T1 ,T2 から前記
(3)式の演算を行い、真の時間差TX を求める。そし
て演算部26は、求めた時間差TX を表示部27に表示
するとともに、周期Pと時間差T1 ,T2 を測定部21
から入力して位相差(TX /P)×360°=(T1
2 +P)×180°/Pの演算を行い、この位相差を
も表示部27に表示する。
【0016】本実施例は、従来例における誤差の主要因
であった信号伝播時間τ1 ,τ2 の影響を受けずに時間
差測定を行うことができる。本実施例の測定精度は上述
した4つの経路の信号伝播時間がどこまで揃えられるか
で決まるが、これらの経路は受動回路であり、各信号伝
播時間の差を±50ピコ秒以下に押えることは容易であ
る。したがって、本実施例は従来例に比べより高精度な
時間差測定を簡便に行うことができる。
【0017】ここで、前記(1),(2)式を加算する
と下記(4)式 τ1 −τ2 =(P−T1 −T2 )/2 …(4) が得られ、ある入力信号(既知の信号でなくてもよい)
に対して周期P,時間差T1 ,T2 を測定することで、
信号伝播時間の差τ1 −τ2 の値を求めることができ
る。今、あらかじめ測定された周期P,時間差T1 ,T
2 を周期P0 ,時間差T01,T02とすると、前記(4)
式は下記(5)式 τ1 −τ2 =(P0 −T01−T02)/2 …(5) となる。前記(5)式の関係を前記(1)式に代入する
と、下記(6)式 TX =T1 +(P0 −T01−T02)/2 …(6) となり、あらかじめ信号伝播時間の差τ1 −τ2 =(P
0 −T01−T02)/2の値を求めておくと、真の時間差
X は時間差T1 の測定だけで求めることができ、測定
はより容易になる。これまでの説明では便宜的に信号の
立上りから立上りでの時間差測定を扱ってきたが、信号
の立下がりから立下がりまでの時間差測定については、
波形整形部17,18のあとにそれぞれインバータを挿
入するだけで、測定手順はまったく同様である。
【0018】次に、プローブ使用時の信号時間差測定に
ついて説明する。図3は本考案の第2の実施例を示す信
号時間差測定装置の要部構成図である。プローブ36は
プローブ内部回路31およびフック33からなり、プロ
ーブ37はプローブ内部回路32およびフック34から
なる。プローブ内部回路31,32はそれぞれ接続点4
1,42に接続され、フック33,34はそれぞれ切替
スイッチ15,16に接続されている。接続点41,4
2はそれぞれコンデンサ13,14を介して波形整形部
17,18に接続されている。また、測定用クロックを
出力する図示しない発信器が接続点45およびインバー
タ35に接続され、インバータ35は接続点46に接続
されている。ここで、下記の4つの経路の信号伝播時間
は等しくなるように構成されている。
【0019】 接続点45→切替スイッチ15の接点151 →接続点43 接続点45→切替スイッチ16の接点162 →接続点44 接続点46→切替スイッチ15の接点152 →接続点43 接続点46→切替スイッチ16の接点161 →接続点44 このような構成により、前記(5),(6)式と同様の
演算でプローブ36,37間の信号伝播時間の差も含め
た接続点41,42の信号伝播時間の差τ1 −τ2 を求
めることができ、よってプローブの先端で真の時間差T
X を測定することができる。
【0020】
【考案の効果】以上説明したように本考案は、第1,第
2の切替スイッチがそれぞれ第1,第2の入力端子に切
替えられたとき測定部で測定された時間差と、第1,第
2の切替スイッチがそれぞれ第2,第1の入力端子に切
替えられたとき測定部で測定された時間差と、前記測定
部で測定された周期から、真の時間差を求めることによ
り、わずかなコストで、各信号の伝播時間の差による影
響が少ない、高精度な時間差測定ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の第1の実施例を示す信号時間差測定装
置の構成図である。
【図2】同図(A)は切替スイッチ15,16がそれぞ
れ接点151 ,161 に切替えられたときの第1の実施
例の各信号のタイミング図、同図(B)は切替スイッチ
15,16がそれぞれ接点152 ,162 に切替えられ
たときの第1の実施例の各信号のタイミング図である。
【図3】本考案の第2の実施例を示す信号時間差測定装
置の要部構成図である。
【図4】この種の時間差測定装置の従来例を示す構成図
である。
【図5】図4の従来例の各信号のタイミング図である。
【符号の説明】
11,12 入力端子 13,14 コンデンサ 15,16 切替スイッチ 17,18 波形整形部 21 測定部 22,23 Dフリップフロップ 24 周期測定回路 25 時間差測定回路 26 演算部 27 表示部

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一周期のそれぞれ第1,第2のアナロ
    グ信号を入力する第1,第2の入力端子と、 アナログ信号を入力し、矩形波に波形整形するスレッシ
    ョルド電圧が同一の第1,第2の波形整形部と、 入力側が第1または第2の入力端子に切替接続され、出
    力側が第1の波形整形部の入力端に接続された第1の切
    替スイッチと、 入力側が第2または第1の入力端子に切替接続され、出
    力側が第2の波形整形部の入力端に接続された第2の切
    替スイッチと、 第1および第2の波形整形部の出力信号である第1およ
    び第2の矩形波信号を入力し、両信号の周期と両信号の
    立上りから立上りまたは立下がりから立下がりまでの時
    間差を測定する測定部と、 第1,第2の切替スイッチがそれぞれ第1,第2の入力
    端子に切替えられたとき前記測定部で測定された時間差
    1 と、第1,第2の切替スイッチがそれぞれ第2,第
    1の入力端子に切替えられたとき前記測定部で測定され
    た時間差T2 と、前記測定部で測定された周期Pを入力
    し、真の前記時間差としてTX =(T1−T2 +P)/
    2を演算する演算部とを有する信号時間差測定装置。
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