JP4607496B2 - 信号波形モニタ回路 - Google Patents

Description

本発明は、複数のＬＳＩチップ間の信号伝送、ＬＳＩチップ内における複数の素子や回路ブロック間の信号伝送、複数のボード（プリント配線基板）間の信号伝送、あるいは複数の匡体間の信号伝送を高速に実施するための技術に関し、特に、小振幅で高速な伝送信号の波形モニタに用いられる信号波形モニタ回路に関する。

近時、コンピュータやその他の情報処理機器を構成する部品の性能は大きく向上しており、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）やＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体記憶装置やプロセッサなどの性能向上が著しい。半導体記憶装置やプロセッサなどの性能向上に伴って、システムの性能を向上させるためには、システムを構成する部品あるいは要素間の信号伝送速度の向上（伝送容量の増加および伝送遅延の減少）が不可欠になってきている。例えば、主記憶装置（ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等）とプロセッサとの間の信号伝送速度がコンピュータ全体の性能向上の妨げになりつつある。また、ＬＳＩチップの大規模化に伴い、ＬＳＩチップ内における複数の素子や回路ブロック間の信号伝速度がＬＳＩチップ全体の性能を制限する大きな要因となってきている。さらには、複数のボード間の信号伝送、あるいは複数の筐体間の信号伝送においても、信号伝送速度を向上させる必要がある。

ＬＳＩチップ内における複数の回路ブロック間、あるいは複数のＬＳＩチップ間などの信号伝送速度が高速（例えば、数Ｇｂｉｔ／ｓ）になると、伝送路で信号の高周波成分が減衰する。このため、伝送路の受信端（レシーバ回路）では、信号の波形が歪んでしまう。また、伝送路における信号の高周波成分の減衰だけでなく、ＬＳＩパッケージとボードとの接続部やコネクタなどで生じる反射の影響によっても信号の波形歪みが生じてしまう。

このように歪んだ波形の信号は、レシーバ回路において、符号を正しく判定できないため、信号の波形歪みを除去して増幅する等化器（イコライザ：イコライズ機能を有する増幅回路）が必要となる。高周波成分の減衰の大きさは伝送路毎に異なるため、伝送路に応じて等化器の周波数特性を調整しなければならない。等化器の周波数特性を正確に調整するためには、伝送路の出力信号あるいは等化器の出力信号の波形品質をモニタする信号波形モニタ回路が必要である。

信号波形モニタ回路としては、モニタ対象信号の周波数特性を複数の周波数帯域で評価する信号波形モニタ回路が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この信号波形モニタ回路では、モニタ対象信号を互いに異なる通過域有する複数のフィルタ（例えば、低域通過フィルタ、中域通過フィルタおよび高域通過フィルタ）に入力し、これらのフィルタの通過信号から整流回路により振幅情報を取得する。

別の信号波形モニタ回路としては、図１に示すように、判定回路２の判定結果ＯＵＴ、ＯＵＴＸとモニタ対象信号ＩＮ、ＩＮＸとの相関演算を、Ａ／Ｄ変換器３とＤＳＰ４などの信号処理回路とを用いて実施する信号波形モニタ回路１が知られている。この信号波形モニタ回路１は、モデムなどの数ｋＨｚから数ＭＨｚの伝送信号の波形モニタに用いられる。
Jan W. M. Bergmans, "Digital Baseband Transmission and Recording", Kluwer Academic Publishers, pp.398-400, 1996.

モニタ対象信号の周波数特性を複数の周波数帯域で評価する信号波形モニタ回路では、アナログフィルタの集積化および小振幅で高速な信号に対する整流回路の形成が技術的に困難であるという問題がある。また、信号処理を全てディジタル領域で実施する信号波形モニタ回路では、回路規模が大きく、モニタ対象信号が高速になると信号処理を実施することができないという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、小規模な回路構成で、高速な信号の波形モニタに適用できる信号波形モニタ回路を提供することを目的とする。

本発明の一態様では、信号波形モニタ回路は、波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、判定回路からの判定値を、少なくとも判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力する保持回路と、入力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第１符号反転回路と、判定回路からの判定値に比例した値を生成して出力する比例値生成回路と、比例値生成回路の出力値の符号を保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第２符号反転回路と、第１符号反転回路の出力値と第２符号反転回路の出力値とを積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路とを備える。
本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術では、判定回路は、波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する。保持回路は、判定回路からの判定値を、少なくとも判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力する。すなわち、保持回路は、判定回路からの過去の判定値を出力する。サンプルホールド回路は、入力信号を順次サンプリングする。第１符号反転回路は、サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する。モニタ結果出力回路は、第１符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力する。

保持回路からの判定値に応じてサンプルホールド回路からのサンプル値の符号を反転または非反転させて積算することで、等価的に判定回路からの過去の判定値とサンプルホールド回路からのサンプル値との相関関数がモニタ結果として出力される。この相関関数は、入力信号における過去の信号値から現在の信号値への影響を示す。従って、符号間干渉の大きさをモニタすることができる。サンプルホールド回路および符号反転回路により判定回路の過去の判定値と入力信号との相関演算を実施することで、回路規模を削減でき、従来の信号波形モニタ回路のようなアナログフィルタの集積化および小振幅で高速な信号に対する整流回路の形成という技術的困難を回避できる。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術の好ましい例では、減算回路は、サンプルホールド回路からのサンプル値を判定回路からの判定値（判定回路からの現在の判定値）に比例した値で減算して出力する。第１符号反転回路は、減算回路の出力値をサンプルホールド回路からのサンプル値として受ける。判定回路からの判定値に比例した値は、波形歪みのない理想的な信号（理想信号）に対応するため、減算回路の出力値は、入力信号の信号値と理想信号の信号値との差（エラー）を示すことになる。サンプルホールド回路からのサンプル値に代えて、このエラーと保持回路からの判定値（判定回路からの過去の判定値）との相関をとるため、相関関数の収束性がよい（ノイズが少ない）という利点がある。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術の好ましい例では、比例値生成回路は、判定回路からの判定値に比例した値を生成して出力する。第２符号反転回路は、比例値生成回路の出力値の符号を保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する。モニタ結果出力回路は、第１符号反転回路の出力値と第２符号反転回路の出力値とを積算し、積算した値をモニタ結果として出力する。これにより、減算回路を用いた場合と同様のモニタ結果が得られる。回路規模の大きいアナログ減算回路を不要にできるため、信号波形モニタ回路の回路規模を削減できる。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術の好ましい例では、分周器は、クロックの周波数を分周して分周クロックを出力する。判定回路は、分周器で分周されるクロックに同期して判定動作を実施する。サンプルホールド回路は、分周器から出力される分周クロックに同期してサンプリング動作を実施する。すなわち、サンプルホールド回路は、判定回路が判定動作を複数回実施する間に、サンプリング動作を一回しか実施しない。信号波形モニタ回路は、信号波形の統計的な性質をモニタするためのものであり、十分なサンプル数を積算できれば、入力信号のサンプリング頻度を低くしてもモニタ結果の精度が低下することはない。従って、分周器を設けてサンプルホールド回路を低い周波数で動作させることで、モニタ結果の精度を低下させることなく信号波形モニタ回路の消費電力を削減できる。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術の好ましい例では、位相差調整回路は、判定回路の判定タイミングとサンプルホールド回路のサンプリングタイミングとを同期させるために、分周器で分周されるクロックと分周器から出力される分周クロックとの位相差を調整する。判定回路とサンプルホールド回路とは、内部構成が異なるため、例えば、同一のクロックで駆動される場合でも、判定タイミングとサンプリングタイミングとが異なる可能性がある。また、信号波形モニタ回路内でのクロック遅延も、判定回路の判定タイミングとサンプルホールド回路のサンプリングタイミングとが異なる原因となる。本技術では、位相差調整回路を設けることで、判定回路の判定タイミングとサンプルホールド回路のサンプリングタイミングとを同期させることができる。従って、サンプルホールド回路のサンプリングタイミングを入力信号のアイパターンの中央に合わせることができ、クロック遅延に影響されない正確な波形モニタが可能になる。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術の好ましい例では、分周器は、クロックの周波数を１／２分周して２相クロックを出力する。判定回路は、分周器で分周されるクロックに同期して判定動作を実施する。一対のサンプルホールド回路の一方は、分周器から出力される２相クロックの一方に同期してサンプリング動作を実施する。一対のサンプルホールド回路の他方は、分周器から出力される２相クロックの他方に同期してサンプリング動作を実施する。一対の第１符号反転回路は、一対のサンプルホールド回路にそれぞれ対応する。

信号波形モニタ回路全体では、入力信号のサンプリング頻度は、一個のサンプルホールド回路が分周器で分周されるクロックに同期してサンプリング動作を実施する場合と同一であるが、二個のサンプルホールド回路をインターリーブして動作させるため、各サンプルホールド回路によるサンプル値のホールド時間を２倍にできる。すなわち、各サンプルホールド回路は、判定回路に供給されるクロックのサイクルのほぼ全期間でサンプル値をホールドできる。これにより、各サンプルホールド回路の後続の回路におけるタイミングマージンが増大し、より高速な回路の設計が可能になる。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術の好ましい例では、複数の保持回路は、互いに保持期間が異なる。複数の第１符号反転回路は、複数の保持回路にそれぞれ対応し、サンプルホールド回路からのサンプル値を共通して受ける。複数のモニタ結果出力回路は、複数の第１符号反転回路にそれぞれ対応する。一般に、信号波形モニタ回路のモニタ結果から等化器の周波数特性を調整するためには、等化器の出力信号（信号波形モニタ回路の入力信号）における過去の複数の信号値と現在の信号値との相関を取得する必要がある。本技術では、入力信号における過去の複数の信号値と現在の信号値との相関が同時に出力されるため、等化器の周波数特性を調整するための制御回路を簡易に構成できる。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術の好ましい例では、判定回路は、クロックに同期して入力信号を増幅して出力する増幅回路を有する。遅延回路は、増幅回路に供給されるクロックを所定時間遅らせて遅延クロックを出力する。サンプルホールド回路は、増幅回路の出力信号を入力信号として受け、遅延回路から出力される遅延クロックに同期してサンプリング動作を実施する。

このような構成の信号波形モニタ回路では、クロックに同期してセンスアンプが活性化され、さらに、遅延回路の遅延時間後に、センスアンプの出力信号がサンプルホールド回路でサンプリングされる。センスアンプが活性化してから短時間後に出力する信号の信号値は、入力信号の信号値に比例している。このため、サンプルホールド回路は、判定回路の判定タイミングと同一のタイミングで入力信号をサンプリングすることになる。すなわち、クロック遅延に影響されることなく、判定回路の判定タイミングとサンプルホールド回路のサンプリングタイミングとを同期させることができる。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第１の技術の好ましい例では、モード切替回路は、モード信号の活性化中に、保持回路と第１符号反転回路との接続を解除して第１符号反転回路の反転動作を禁止し、モード信号の非活性化中に、保持回路と第１符号反転回路とを接続して第１符号反転回路の反転動作を許可する。従って、モード信号を活性化させることで、判定回路の入力直前での入力信号の波形モニタが可能になり、信号波形モニタ回路の故障解析などに有効である。

本発明に関連する信号波形モニタ回路の第２の技術では、判定回路は、波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する。遷移検出回路は、判定回路からの判定値の遷移を検出したときに、検出信号を出力する。サンプルホールド回路は、入力信号を順次サンプリングする。符号反転回路は、サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を遷移検出回路からの検出信号に応じて反転または非反転して出力する。モニタ結果出力回路は、符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力する。符号反転回路は、遷移検出回路からの検出信号（判定回路からの判定値の遷移）に応答して反転動作を実施するため、サンプルホールド回路における入力信号とサンプリングクロックとの位相差に対応する信号をモニタ結果として出力させることができる。これにより、入力信号のアイパターンの境界におけるジッタをモニタすることができる。

本発明の信号波形モニタ回路では、小規模な回路構成で入力信号と判定回路の判定値との相関演算を実施でき、高速な信号の波形モニタに適用できる。この結果、例えば、等化器の周波数特性を適応的に調整することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明の信号波形モニタ回路の第１の実施形態を示している。信号波形モニタ回路１０は、判定回路１２、フリップフロップ回路１４（保持回路）、サンプルホールド回路１６、符号反転回路１８（第１符号反転回路）、積算用キャパシタＣ１、Ｃ２を有している。例えば、信号波形モニタ回路１０は、信号伝送システムのレシーバ回路内で、等化器の周波数特性を調整するために、等化器の出力に接続されている。

判定回路１２は、例えば、入力信号ＩＮ、ＩＮＸ（例えば、等化器の出力信号）の符号（”０”または”１”）をクロックＣＫの立ち上がりエッジに同期して判定し、判定値（判定結果）ＯＵＴ、ＯＵＴＸを出力する。フリップフロップ回路（ＦＦ回路）１４は、判定回路１２から出力される判定値ＯＵＴ、ＯＵＴＸを受けてから、例えばクロックＣＫの１サイクル後に、その判定値を符号反転回路１８に出力する。すなわち、フリップフロップ回路１４から出力される判定値は、判定回路１２の過去（前回）の判定値である。サンプルホールド回路１６は、入力信号ＩＮ、ＩＮＸをクロックＣＫの立ち上がりエッジに同期してサンプリングし、サンプル値をクロックＣＫの半サイクル期間ホールドする。

符号反転回路１８は、例えば、フリップフロップ回路１４から出力される判定値が”１”であるときに、サンプルホールド回路１６の入力信号ＩＮに対応する出力をキャパシタＣ１の一端に接続するとともに、サンプルホールド回路１６の入力信号ＩＮＸに対応する出力をキャパシタＣ２の一端に接続する。符号反転回路１８は、フリップフロップ回路１４から出力される判定値が”０”であるときに、サンプルホールド回路１６の入力信号ＩＮに対応する出力をキャパシタＣ２の一端に接続するとともに、サンプルホールド回路１６の入力信号ＩＮＸに対応する出力をキャパシタＣ１の一端に接続する。すなわち、符号反転回路１８は、フリップフロップ回路１４から出力される判定値に応じて、サンプルホールド回路１６から出力されるサンプル値の符号を反転または非反転する。キャパシタＣ１、Ｃ２の一端は、モニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸの出力端子にそれぞれ接続されている。キャパシタＣ１、Ｃ２の他端は、共に接地線に接続されている。キャパシタＣ１、Ｃ２は、符号反転回路１８の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸとして出力するモニタ結果出力回路として機能する。

このような構成により、キャパシタＣ１、Ｃ２の一端には、フリップフロップ回路１４から出力される判定値（判定回路１２の過去の判定値）とサンプルホール回路１６による入力信号ＩＮ、ＩＮＸのサンプル値との相関関数に対応する電圧値が生成される。この電圧値（相関関数）は、入力信号ＩＮ、ＩＮＸにおける過去の信号値から現在の信号値への影響を示すため、符号間干渉の大きさを示すモニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸが出力される。以上、第１の実施形態では、サンプルホールド回路１６および符号反転回路１８により判定回路１２の過去の判定値と入力信号ＩＮ、ＩＮＸとの相関演算を実施することで、回路規模を削減でき、従来の信号波形モニタ回路のようなアナログフィルタの集積化および高速な入力信号に対する整流回路の形成という技術的困難を回避できる。

図３は、本発明の信号波形モニタ回路の第２の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路２０は、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０（図２）に減算回路２２を加えて構成されている。減算回路２２は、サンプルホールド回路１６から出力されるサンプル値を判定回路１２から出力される判定値（判定回路１２の現在の判定値）に比例した値で減算して符号反転回路１８に出力する。

判定回路１２から出力される判定値は、波形歪みのない理想的な信号に対応するため、減算回路２２の出力値は、入力信号ＩＮ、ＩＮＸの信号値と理想信号の信号値との差（エラー）を示すことになる。減算回路２２の出力値を符号反転回路１８に入力することで、このエラーとフリップフロップ回路１４から出力される判定値（判定回路１２の過去の判定値）との相関をとるため、相関関数の収束性がよくなる。以上、第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、入力信号ＩＮ、ＩＮＸの信号値および理想信号の信号値の差と判定回路１２の過去の判定値との相関をとるため、収束性のよい（ノイズが少ない）相関関数を得ることができる。

図４は、本発明の信号波形モニタ回路の第３の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路３０は、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０（図２）に、Ｄ／Ａ変換器３２（比例値生成回路）、符号反転回路３４（第２符号反転回路）およびキャパシタＣ３〜Ｃ６を加えて構成されている。キャパシタＣ３、Ｃ４は、一端がサンプルホールド回路１６と符号反転回路１８との接続ノードにそれぞれ接続され、他端が接地線にそれぞれ接続されている。Ｄ／Ａ変換器３２は、判定回路１２から出力される判定値ＯＵＴ、ＯＵＴＸに対応したアナログ電圧を生成して出力する。すなわち、Ｄ／Ａ変換器３２は、判定回路１２から出力される判定値（判定回路１２の現在の判定値）ＯＵＴ、ＯＵＴＸに比例した値を出力する。キャパシタＣ５、Ｃ６は、一端がＤ／Ａ変換器３２の出力ノードにそれぞれ接続され、他端が接地線にそれぞれ接続されている。

符号反転回路３４は、フリップフロップ回路１４から出力される判定値が”１”であるときに、Ｄ／Ａ変換器３２の判定値ＯＵＴに対応する出力をキャパシタＣ２の一端に接続するとともに、Ｄ／Ａ変換器３２の判定ＯＵＴＸに対応する出力をキャパシタＣ１の一端に接続する。符号反転回路３４は、フリップフロップ回路１４から出力される判定値が”０”であるときに、Ｄ／Ａ変換器３２の判定値ＯＵＴに対応する出力をキャパシタＣ１の一端に接続するとともに、Ｄ／Ａ変換器３２の判定値ＯＵＴＸに対応する出力をキャパシタＣ２の一端に接続する。すなわち、符号反転回路３４は、フリップフロップ回路１４から出力される判定値に応じて、判定回路１２から出力される判定値ＯＵＴ、ＯＵＴＸに比例した値の符号を反転または非反転する。

キャパシタＣ１、Ｃ２の一端は、符号反転回路１８、３４の出力に共通してそれぞれ接続されているため、キャパシタＣ１、Ｃ２の一端側には、サンプルホールド回路１６から出力されるサンプル値と判定回路１２の過去の判定値との相関値から、Ｄ／Ａ変換器３２の出力値と判定回路１２の過去の判定値との相関値を減算した値に対応する電圧値が生成される。すなわち、第２の実施形態と同様に、入力信号ＩＮ、ＩＮＸの信号値および理想信号の信号値の差と判定回路１２の過去の判定値との相関をとるため、相関関数の収束性がよくなる。以上、第３の実施形態でも、第１および第２の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、回路規模の大きいアナログ減算回路を不要にできるため、第２の実施形態の信号波形モニタ回路２０に比べて回路規模を削減できる。

図５は、本発明の信号波形モニタ回路の第４の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路４０は、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０（図２）に分周器４２を加えて構成されている。分周器４２は、クロックＣＫの周波数を所定の分周比（例えば、１／３２）で分周し、分周クロックＣＫ３２としてサンプルホールド回路１６に出力する。

このため、サンプルホールド回路１６は、判定回路１２が３２回の判定動作を実施する間に、１回のサンプリング動作しか実施しない。信号波形モニタ回路は、信号波形の統計的な性質をモニタするためのものであり、十分なサンプル数を積算できれば、入力信号のサンプリング頻度を低くしてもモニタ結果の精度が低下することはない。従って、分周器４２を設けてサンプルホールド回路１６を低い周波数で動作させることで、モニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸの精度を低下させることなく信号波形モニタ回路４０の消費電力が低減される。以上、第４の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、分周器４２を設けてサンプルホールド回路１６のサンプリング動作の頻度を下げることで、モニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸの精度を低下させることなく信号波形モニタ回路４０の消費電力を削減できる。

図６は、本発明の信号波形モニタ回路の第５の実施形態を示している。第１および第４の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路５０は、第４の実施形態の信号波形モニタ回路４０（図５）に位相インターポレータ５２（位相差調整回路）を加えて構成されている。位相インターポレータ（ＰＩ）５２は、例えば、本出願人が特願２００３−２０８１７号に記載した回路を用いて構成され、判定回路１２の判定タイミングとサンプルホールド回路１６のサンプリングタイミングとを同期させるために、判定回路１２が受けるクロックＣＫとサンプルホールド回路１６が受ける分周クロックＣＫ３２との位相差を調整する。

以上、第５の実施形態でも、第１および第４の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、位相インターポレータ５２を設けることで、判定回路１２の判定タイミングとサンプルホールド回路１６のサンプリングタイミングとを同期させることができる。従って、サンプルホールド回路１６のサンプリングタイミングを入力信号ＩＮ、ＩＮＸのアイパターンの中央に合わせることができ、クロック遅延に影響されない正確な波形モニタが可能になる。

図７は、本発明の信号波形モニタ回路の第６の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路６０は、判定回路１２、フリップフロップ回路１４、入力信号ＩＮ、ＩＮＸを共通して受ける２個のサンプルホールド回路１６、２個のサンプルホールド回路１６にそれぞれ対応する符号反転回路１８、キャパシタＣ１、Ｃ２、分周器６２を有している。分周器６２は、クロックＣＫの周波数を１／２分周し、２相の分周クロックＣＫ２、／ＣＫ２を生成してサンプルホールド回路１６にそれぞれ出力する。分周クロックＣＫ２、／ＣＫ２は、位相が互いに１８０度ずれたクロックである。サンプルホールド回路１６の一方（図の下側）は、分周クロックＣＫ２に同期してサンプリング動作を実施する。サンプルホールド回路１６の他方（図の上側）は、分周クロック／ＣＫ２に同期してサンプリング動作を実施する。

このような構成の信号波形モニタ回路６０全体では、入力信号ＩＮ、ＩＮＸのサンプリング頻度は、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０（図２）と同一であるが、２個のサンプルホールド回路１６をインターリーブして動作させるため、各サンプルホールド回路１６によるサンプル値のホールド時間は倍増する。すなわち、各サンプルホールド回路１６は、判定回路１２に供給されるクロックＣＫのサイクルのほぼ全期間でサンプル値をホールドする。これにより、各サンプルホールド回路１６の後続の回路（符号反転回路１８）におけるタイミングマージンが増加する。

以上、第６の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、２個のサンプルホールド回路１６をインターリーブして動作させることで、各サンプルホールド回路１６によるサンプル値のホールド時間を２倍にできる。このため、符号反転回路１８におけるタイミングマージンを増大させることができ、より高速な回路の設計が可能になる。

図８は、本発明の信号波形モニタ回路の第７の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路７０は、判定回路１２、サンプルホールド回路１６、サンプルホールド回路１６に対して並列に設けられたｎ個の符号反転回路１８、ｎ個の符号反転回路１８にそれぞれ対応するｎ対のキャパシタＣ１、Ｃ２、ｎビットシフトレジスタ７２（保持回路）を有している。シフトレジスタ７２は、例えばｎ個のフリップフロップ回路で構成され、判定回路１２から出力される判定値を順次保持し、各ビット値ｂ１〜ｂｎを対応する符号反転回路１８に出力する。

信号波形モニタ回路のモニタ結果から等化器の特性を調整するためには、等化器の出力信号における過去の複数の信号値と現在の信号値との相関を取得する必要があるが、信号波形モニタ回路７０では、入力信号ＩＮ、ＩＮＸにおける過去の複数の信号値と現在の信号値との相関が同時に出力されるため、等化器の特性制御が容易になる。以上、第７の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、入力信号ＩＮ、ＩＮＸにおける過去の複数の信号値と現在の信号値との相関を同時に出力できるため、等化器の特性を制御する回路の簡易化に寄与できる。

図９は、本発明の信号波形モニタ回路の第８の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路８０は、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０（図２）に遅延回路８８を加えて構成され、判定回路１２に代えて判定回路８２を有している。判定回路８２は、センスアンプ８４およびラッチ回路８６で構成されている。センスアンプ８４は、クロックＣＫに同期して入力信号ＩＮ、ＩＮＸを増幅してラッチ回路８６に出力する。ラッチ回路８６は、センスアンプ８４の出力信号をラッチして判定値ＯＵＴ、ＯＵＴＸとして出力する。遅延回路８８は、例えば２段のインバータ列で構成され、クロックＣＫを所定時間（インバータ２個分の遅延時間）遅らせて遅延クロックＣＫＤをサンプルホールド回路１６に出力する。サンプルホールド回路１６は、入力信号ＩＮ、ＩＮＸに代えて、センスアンプ８４の出力信号を受けている。

このような構成の信号波形モニタ回路８０では、クロックＣＫに同期してセンスアンプ８４が活性化される。そして、遅延回路８８の遅延時間（インバータ２個分の遅延時間）後に、センスアンプ８４の出力信号がサンプルホールド回路１６でサンプリングされる。センスアンプ８４が活性化してから短時間後に出力する信号の信号値は、入力信号ＩＮ、ＩＮＸの信号値に比例している。このため、サンプルホールド回路１６は、判定回路８２の判定タイミングと同一のタイミングで入力信号ＩＮ、ＩＮＸをサンプリングする。すなわち、クロック遅延に影響されることなく、判定回路８２の判定タイミングとサンプルホールド回路１６のサンプリングタイミングとが同期する。以上、第８の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、クロック遅延に影響されることなく、判定回路８２の判定タイミングとサンプルホールド回路１６のサンプリングタイミングとを同期させることができる。

図１０は、本発明の信号波形モニタ回路の第９の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路９０は、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０（図２）にモード切替回路９２を加えて構成されている。モード切替回路９２は、モード信号ＭＤの活性化期間中に、フリップフロップ回路１４と符号反転回路１８との接続を解除し、符号判定回路１８への出力信号を”１”に固定する。モード切替回路９２、モード信号ＭＤの非活性化期間中に、フリップフロップ回路１４と符号反転回路１８とを接続する。すなわち、モード切替回路９２は、モード信号ＭＤの活性化期間中に符号判定回路１８の反転動作を禁止し、モード信号ＭＤの非活性化期間中に符号判定回路１８の反転動作を許可する。従って、モード信号ＭＤの活性化期間中は、判定回路１２の入力直前での入力信号ＩＮ、ＩＮＸの波形モニタが可能になる。以上、第９の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、モード切替回路９２を設けることで、判定回路１２の入力直前での入力信号ＩＮ、ＩＮＸの波形モニタが可能となり、信号波形モニタ回路９０の故障解析などに有効である。

図１１は、本発明の信号波形モニタ回路の第１０の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ装置２００に搭載された信号波形モニタ回路１００は、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０（図２）に、外部から供給される制御信号ＣＴＬを受ける外部入力端子ＣＴＬを加えて構成されている。制御信号ＣＴＬは、フリップフロップ回路１４が判定回路１２から出力される判定値ＯＵＴ、ＯＵＴＸを受けてから符号反転回路１８に出力するまでのクロックＣＫのサイクル数（保持期間）を調整するための信号である。また、信号波形モニタ回路１００において、入力信号ＩＮ、ＩＮＸおよびクロックＣＫの入力端子も、外部から供給される入力信号ＩＮ、ＩＮＸおよびクロックＣＫを受ける外部入力端子としてそれぞれ機能する。さらに、信号値モニタ回路１００において、判定値ＯＵＴ、ＯＵＴＸおよびモニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸの出力端子は、判定値ＯＵＴ、ＯＵＴＸおよびモニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸを外部に出力するための外部出力端子としてそれぞれ機能する。

信号波形モニタ装置２００の使用者は、制御信号ＣＴＬにより、サンプルホールド回路１６から出力されるサンプル値と判定回路１２の過去の判定値との遅延量（遅延ビット）を調整することができるため、信号伝送システムの評価および運用の効率が向上する。以上、第１０の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、モニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸの外部出力端子および制御信号ＣＴＬの外部入力端子を信号波形モニタ装置２００の使用者に開放することで、信号伝送システムの効率的な評価および運用が可能になる。

図１２は、本発明の信号波形モニタ回路の第１１の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。信号波形モニタ回路１１０は、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０（図２）からフリップフロップ回路１４を取り除き、遷移検出回路１１２を加えて構成されている。遷移検出回路１１２は、判定回路１２から出力される判定値ＯＵＴ、ＯＵＴＸの遷移（”１”から”０”への遷移、あるいは”０”から”１”への遷移）を検出したときに、符号反転回路１８への検出信号／ＤＴを”１”から”０”に活性化させる。

符号反転回路１８は、遷移検出回路１１２から出力される検出信号／ＤＴの活性化に応答して反転動作を実施する。これにより、サンプルホールド回路１６における入力信号ＩＮ、ＩＮＸとサンプリングクロックＣＫとの位相差に対応する信号がモニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸとして出力される。このため、入力信号ＩＮ、ＩＮＸのアイパターンの境界におけるジッタの評価が可能になる。以上、第１１の実施形態では、サンプルホールド回路１６における入力信号ＩＮ、ＩＮＸとサンプリングクロックＣＫとの位相差に対応する信号をモニタ結果ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴＸとして出力させることができ、入力信号ＩＮ、ＩＮＸのアイパターンの境界におけるジッタをモニタすることができる。

なお、第１１の実施形態では、信号波形モニタ回路１１０が、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０からフリップフロップ回路１４を取り除き、遷移検出回路１１２を加えて構成された例について述べた。しかしながら、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態の信号波形モニタ回路１０に遷移検出回路１１２を加え、さらに、遷移検出回路１１２の出力とフリップフロップ回路１４の出力とのいずれかを選択して符号反転回路１８に出力する選択回路を加えて構成してもよい。

以上の実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
（付記１）
波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
前記判定回路からの判定値を、少なくとも前記判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力する保持回路と、
前記入力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を前記保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第１符号反転回路と、
前記第１符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記２）
付記１記載の信号波形モニタ回路において、
前記サンプルホールド回路からのサンプル値を前記判定回路からの判定値に比例した値で減算して出力する減算回路を備え、
前記第１符号反転回路は、前記減算回路の出力値を前記サンプルホールド回路からのサンプル値として受けることを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記３）
付記１記載の信号波形モニタ回路において、
前記判定回路からの判定値に比例した値を生成して出力する比例値生成回路と、
前記比例値生成回路の出力値の符号を前記保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第２符号反転回路とを備え、
前記モニタ結果出力回路は、前記第１符号反転回路の出力値と前記第２符号反転回路の出力値とを積算し、積算した値を前記モニタ結果として出力することを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記４）
付記１記載の信号波形モニタ回路において、
クロックの周波数を分周して分周クロックを出力する分周器を備え、
前記判定回路は、前記クロックに同期して判定動作を実施し、
前記サンプルホールド回路は、前記分周クロックに同期してサンプリング動作を実施することを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記５）
付記４記載の信号波形モニタ回路において、
前記判定回路の判定タイミングと前記サンプルホールド回路のサンプリングタイミングとを同期させるために、前記クロックと前記分周クロックとの位相差を調整する位相差調整回路を備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記６）
付記１記載の信号波形モニタ回路において、
クロックの周波数を１／２分周して２相クロックを出力する分周器と、
一対の前記サンプルホールド回路と、
前記一対のサンプルホールド回路にそれぞれ対応する一対の前記第１符号反転回路とを備え、
前記判定回路は、前記クロックに同期して判定動作を実施し、
前記一対のサンプルホールド回路の一方は、前記２相クロックの一方に同期してサンプリング動作を実施し、
前記一対のサンプルホールド回路の他方は、前記２相クロックの他方に同期してサンプリング動作を実施することを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記７）
付記１記載の信号波形モニタ回路において、
互いに保持期間が異なる複数の前記保持回路と、
前記複数の保持回路にそれぞれ対応し、前記サンプルホールド回路からのサンプル値を共通して受ける複数の前記第１符号反転回路と、
前記複数の第１符号反転回路にそれぞれ対応する複数の前記モニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記８）
付記１記載の信号波形モニタ回路において、
クロックに同期して前記入力信号を増幅して出力する増幅回路を有する前記判定回路と、
前記クロックを所定時間遅らせて遅延クロックを出力する遅延回路とを備え、
前記サンプルホールド回路は、前記増幅回路の出力信号を前記入力信号として受け、前記遅延クロックに同期してサンプリング動作を実施することを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記９）
付記１記載の信号波形モニタ回路において、
モード信号の活性化中に、前記保持回路と前記第１符号反転回路との接続を解除して前記第１符号反転回路の反転動作を禁止し、モード信号の非活性化中に、前記保持回路と前記第１符号反転回路とを接続して前記第１符号反転回路の反転動作を許可するモード切替回路を備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記１０）
付記１記載の信号波形モニタ回路において、
前記モニタ結果を外部に出力するための外部出力端子と、
前記保持回路の保持期間を調整するための制御信号を外部から受ける外部入力端子とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
（付記１１）
波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
前記判定回路からの判定値の遷移を検出したときに、検出信号を出力する遷移検出回路と、
前記入力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を前記遷移検出回路からの検出信号に応じて反転または非反転して出力する符号反転回路と、
前記符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。

以上、本発明について詳細に説明してきたが、前述の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。

従来の信号波形モニタ回路の一例を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第２の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第３の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第４の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第５の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第６の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第７の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第８の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第９の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第１０の実施形態を示すブロック図である。 本発明の信号波形モニタ回路の第１１の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１０〜１１０ 信号波形モニタ回路
１２ 判定回路
１４ フリップフロップ回路（ＦＦ回路）
１６ サンプルホールド回路
１８ 符号反転回路
２２ 減算回路
３２ Ｄ／Ａ変換器
３４ 符号反転回路
４２ 分周器
５２ 位相インターポレータ（ＰＩ）
６２ 分周器
７２ シフトレジスタ
８２ 判定回路
８４ センスアンプ
８６ ラッチ回路
８８ 遅延回路
９２ モード切替回路
１１２ 遷移検出回路
２００ 信号波形モニタ装置
ｂ１〜ｎ ビット値
Ｃ１〜Ｃ６ キャパシタ
ＣＫ クロック
ＣＫ２、／ＣＫ２ 分周クロック
ＣＫ３２ 分周クロック
ＣＫＤ 遅延クロック
ＣＴＬ 制御信号
／ＤＴ 検出信号
ＩＮ、ＩＮＸ 入力信号
ＯＵＴ、ＯＵＴＸ 判定値
ＭＤ モード信号
ＭＯＵＴ、ＭＯＵＴ１〜ｎ、ＭＯＵＴＸ、ＭＯＵＴＸ１〜ｎ モニタ結果

Claims (8)

1. 波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
   前記判定回路からの判定値を、少なくとも前記判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力する保持回路と、
   前記入力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、
   前記サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を前記保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第１符号反転回路と、
   前記判定回路からの判定値に比例した値を生成して出力する比例値生成回路と、
   前記比例値生成回路の出力値の符号を前記保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第２符号反転回路と、
   前記第１符号反転回路の出力値と前記第２符号反転回路の出力値とを積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
2. クロックの周波数を分周して分周クロックを出力する分周器と、
   前記クロックに同期して波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
   前記判定回路からの判定値を、少なくとも前記判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力する保持回路と、
   前記分周クロックに同期して前記入力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、
   前記サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を前記保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第１符号反転回路と、
   前記第１符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
3. 請求項２記載の信号波形モニタ回路において、
   前記判定回路の判定タイミングと前記サンプルホールド回路のサンプリングタイミングとを同期させるために、前記クロックと前記分周クロックとの位相差を調整する位相差調整回路を備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
4. クロックの周波数を１／２分周して２相クロックを出力する分周器と、
   前記クロックに同期して波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
   前記判定回路からの判定値を、少なくとも前記判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力する保持回路と、
   前記２相クロックの一方および他方にそれぞれ同期して前記入力信号を順次サンプリングする一対のサンプルホールド回路と、
   前記一対のサンプルホールド回路にそれぞれ対応し、対応するサンプルホールド回路からのサンプル値の符号を前記保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する一対の第１符号反転回路と、
   前記一対の第１符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
5. 波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
   前記判定回路からの判定値を、少なくとも前記判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力し、互いに保持期間が異なる複数の保持回路と、
   前記入力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、
   前記複数の保持回路にそれぞれ対応し、前記サンプルホールド回路からのサンプル値を共通して受け、前記サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を対応する保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する複数の第１符号反転回路と、
   前記複数の第１符号反転回路にそれぞれ対応し、対応する第１符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力する複数のモニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
6. クロックを所定時間遅らせて遅延クロックを出力する遅延回路と、
   前記クロックに同期して波形モニタの対象となる入力信号を増幅して出力する増幅回路を有し、前記入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
   前記判定回路からの判定値を、少なくとも前記判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力する保持回路と、
   前記遅延クロックに同期して前記増幅回路の出力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、
   前記サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を前記保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第１符号反転回路と、
   前記第１符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
7. 波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
   前記判定回路からの判定値を、少なくとも前記判定回路が次の判定動作を実施するまで保持した後に出力する保持回路と、
   前記入力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、
   前記サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を前記保持回路からの判定値に応じて反転または非反転して出力する第１符号反転回路と、
   前記第１符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路と、
   モード信号の活性化中に、前記保持回路と前記第１符号反転回路との接続を解除して前記第１符号反転回路の反転動作を禁止し、モード信号の非活性化中に、前記保持回路と前記第１符号反転回路とを接続して前記第１符号反転回路の反転動作を許可するモード切替回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。
8. 波形モニタの対象となる入力信号の符号を順次判定する判定回路と、
   前記判定回路からの判定値の遷移を検出したときに、検出信号を出力する遷移検出回路と、
   前記入力信号を順次サンプリングするサンプルホールド回路と、
   前記サンプルホールド回路からのサンプル値の符号を前記遷移検出回路からの検出信号に応じて反転または非反転して出力する符号反転回路と、
   前記符号反転回路の出力値を積算し、積算した値をモニタ結果として出力するモニタ結果出力回路とを備えていることを特徴とする信号波形モニタ回路。

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