JP5057585B2 - 電磁気結合器を用いて高速バスのアナログバリデーションを行う方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電磁気プロービングの分野に係り、より具体的には、電磁気結合器を用いて高速バスのアナログバリデーションを行う方法及び装置に係る。

入出力（Ｉ／Ｏ）バスのプロービングは、様々な直接取付け法を用いて行われてきている。例示的な方法としては、オシロスコープ又はロジックアナライザに接続された抵抗に基づいたプローブの技術が挙げられる。しかし、バス速度が高速データ転送速度となるにつれて、従来の直接取付けプロービングでは、被試験リンク（ＬＵＴ）について信号品位の問題が発生してしまう場合がある。

本発明の実施形態は、以下に詳述する構成の説明、例示的な実施形態、及び請求項を、添付図面と共に読むことにより明らかとなろう。上に又は下に記載及び図示した開示は、発明の構成及び例示的な実施形態の開示に重点を置いているが、これらは、例示的に過ぎず、本発明の実施形態はそれらに限定されるものではないことは明らかに理解すべきである。

以下に図面を簡単に説明する。図中、同様の参照符号は同様の要素を示すものとする。

本発明の１つの例示的な実施形態に従って、電磁気結合器を用いて高速バスのアナログバリデーションを行う例示的なシステムを示すブロック図である。

本発明の１つの例示的な実施形態に従って、電磁気結合器を用いて高速バスのアナログバリデーションを行う例示的な電子コンポーネントソリューションを示すブロック図である。

本発明の１つの例示的な実施形態に従って、電磁気結合器を用いて高速バスのアナログバリデーションを行うのに適した例示的な電子機器を示すブロック図である。

以下の詳細な説明において、本発明の実施形態を参照して例示的なサイズ／モデル／値／範囲を与える場合がある。しかし、他の実施形態も用いてもよい。本発明の例示的な実施形態を説明するために具体的な詳細を記載することがあるが、当業者には、本発明は、その具体的な詳細がなくても実施できることは明らかであるべきである。

以下の説明において、用語「結合器プローブ」及び「結合器」を用いうる。これらの用語はどちらも同じ意味で用いているものとする。更に、様々なデバイスを、「第１のデバイス」、「第２のデバイス」、及び／又は「第３のデバイス」として呼ぶ場合がある。しかし、「第１の」、「第２の」、及び／又は「第３の」との用語は標識として用いているに過ぎず、一のデバイスの他のデバイスに対する具体的な配置を特定することを意図しているものではない。

本発明の実施形態は、直接取付け型電磁気（ＥＭ）結合器プローブ（即ち、結合器）用の電子コンポーネントを提供しうる。（直接取付け型ＥＭ結合器プローブといった）ＥＭ結合器プローブは、被試験リンク（ＬＵＴ）上の信号からのクロストークを用いてＬＵＴをサンプリングする。サンプリングされた信号は、ＬＵＴ上にあるアナログ信号を復元すべく用いられる。一実施形態では、このことは、電子受信器コンポーネント（以下、電子コンポーネントとも呼ぶ）を用いて実現される。結合器プローブは、ＬＵＴ信号を微分したような信号を出力する。ＬＵＴ出力信号は、その信号を積分することにより復元される。積分関数は、微分関数の逆関数であるので、ベースバンド信号は、スケーリングされた形式ではあるが復元される。一実施形態では、増幅と、単位伝達関数（unity transfer function）を有するので、ＬＵＴ信号の略近似が供給される。本発明の実施形態は、分析デバイスを用いてシグナリングバリデーション又は論理デバッグするためのプロービングを提供しうる。

図１は、本発明の１つの例示的な実施形態に従って、電磁気結合器を用いて高速バスのアナログバリデーションを行う例示的なシステムを示すブロック図である。他の実施形態及び構成を用いてもよい。図１は、ＬＵＴ１０６により結合された送信デバイス１０２と受信デバイス１０４を示す。用語「ＬＵＴ」は、送信デバイス１０２と受信デバイス１０４との間の少なくとも１つの信号接続を意味する。以降、用語「ＬＵＴ」を用いるが、送信デバイス１０２及び受信デバイス１０４は、バス、インターコネクト、信号線路、印刷回路基板（ＰＣＢ）トレース、フレックスケーブル、マイクロ同軸ケーブル、及び／又は、他の電気接続手段によって結合されてもよい。

送信デバイス１０２は、受信デバイス１０４に向けてＬＵＴ１０６上を送信される、例えば、データパターンを生成するデータ生成装置を含みうる。データ波形は、差動ＤＣ符号化データであっても、差動非ＤＣ符号化データであってもよい。少なくともＬＵＴ１０６が２つのチップ間に接続されてかかる２つのチップ間でデータ波形が送信できるよう送信デバイス１０２は１つのチップ上に設けられ、受信デバイス１０４が別のチップ上に設けられうる。データ波形は、（かかる２つのチップの少なくとも一方を含む）プロダクトのバリデーション時に、（かかる２つのチップの少なくとも一方を含む）プロダクトのデバッグ時に、及び／又は、（かかる２つのチップの少なくとも一方を含む）プロダクトの実際の使用時に、送信され及び／又はバリデートされうる。

図１に示すシステム１００は、ＬＵＴ１０６に結合されたＥＭ結合器１０８と、ＥＭ結合器１０８に接続された電子コンポーネント１１０を含みうる。これらは、マイクロ同軸ケーブル、印刷回路基板（ＰＣＢ）トレース、フレックスケーブル、及び／又は他の電気接続手段を用いて接続されうる。ＥＭ結合器１０８は、サンプリングされた電磁気信号を供給しうる。電子コンポーネント１１０は、ＬＵＴ１０６上を伝送されるデータ（即ち、データパターン）に基づくサンプリングされた電磁気信号を、ＥＭ結合器１０８から受取りうる。電子コンポーネント１１０は、復元されたサンプリングされた電磁気信号を供給しうる。

一例として、ＥＭ結合器１０８は、ＬＵＴ１０６の複数のトレースの各差動対に対して設けられた２つの並行信号トレースを含みうる。ＥＭ結合器１０８は、ＬＵＴ１０６に結合されうる（例えば、直接結合されうる）。更に、ＥＭ結合器１０８は、誘導結合及び容量結合の両方を有することでＬＵＴ１０６に交流（ＡＣ）結合されうる。一例として、結合器プローブ強度（ＬＵＴ信号に対する結合信号の評価尺度）は、０．１＜Ｋ_ｃ＜０．２に設定されうる。ここで、Ｋ_ｃは、ＬＵＴ信号電力の約１％乃至４％を除去する結合係数（即ち、結合器プローブの入力におけるＬＵＴ電圧に対する結合器出力電圧の比）として定義する。ＥＭ結合器１０８の他の例も、本発明の範囲内である。

システム１００の電子コンポーネント１１０は、信号処理を行い、ＬＵＴ１０６上を伝送されるベースバンド信号をバリデート又はインバリデートすべく用いられる、復元された電磁気信号を取得しうる。ＬＵＴ１０６上の信号は、例えば、ＢＮＲＺ（Binary-No-Return-to-Zero）データ、８Ｂ１０Ｂデータ、又は６４Ｂ６６Ｂデータであり得る。他のタイプのデータを用いてもよい。

言い換えれば、電子コンポーネント１１０は、復元された電磁気信号を供給しうる。電子コンポーネント１１０の入力及び出力は、差動でありうる。電子コンポーネント１１０の出力信号は、分析デバイス１１２に供給されて、ＬＵＴ上で伝送されるベースバンド信号をバリデート又はインバリデートしうる。分析デバイス１１２は、オシロスコープ、又は、復元データを分析する他の装置であり得る。したがって、電子コンポーネント１１０は、受信した電磁気信号に信号処理を行い、復元されたサンプリングされた信号に対応するアナログ信号がバリデートされることを可能にする。

一実施形態では、ＬＵＴ１０６に沿って伝送される信号の略近似を供給すべく、電子コンポーネント１１０は、ＥＭ結合器１０８からの出力を単位伝達関数を用いて増幅及び積分して、分析デバイス１１２に復元された信号を供給する。一実施形態では、電子コンポーネント１１０は、ベースバンド信号を転送するのに十分な帯域幅を有する。

分析デバイス１１２は、デジタル信号処理機能１１４を含みうる。一実施形態では、分析デバイス１１２は、入来するＥＭ復元信号を測定及び監視し、更に、電子コンポーネント１１０により引き起こされる任意のＲＭＳジッタを除去する機能を有しうる。一実施形態では、本願において電子コンポーネント１１０において行われるとして説明した機能の全体又は一部は、デジタル信号処理機能１１４の構成によって実施されてもよい。即ち、デジタル信号処理機能１１４はプログラムされて、ＥＭ結合器１０８の出力を、積分器のように作用する伝達関数及び等化技術を用いて変換しうる。

図２は、本発明の１つの例示的な実施形態に従って、電磁気結合器を用いて高速バスのアナログバリデーションを行う例示的な電子コンポーネントソリューションを示すブロック図である。電子コンポーネント１１０は、図示するように、入力２０２、入力終端部２０４、積分器２０６、オフセットコントロール２０８、アクティブフィードバック利得２１０、ドループコントロール２１２、等化器２１４、出力ドライバ２１６、及び出力２１８を含む。入力２０２は、ＥＭ結合器１０８からのサンプリングされた信号の、インピーダンス整合を与えうる入力終端部２０４への伝送を表す。

この例では、積分器２０６を電子コンポーネント１１０の第１の段、アクティブフィードバック利得２１０を電子コンポーネント１１０の第２の段、等化器２１４を電子コンポーネント１１０の第３の段として考えうる。他の段数、及び、段におけるコンポーネントも用いてもよい。

ＥＭ結合器１０８は、ＬＵＴ１０６からの情報（即ち、電磁気信号）を、ハイパスフィルタのように作用する伝達関数に結合しうる。つまり、ＥＭ結合器１０８は、ハイパスフィルタ応答を有しうる。積分器２０６は、ＥＭ結合器１０８から受信したデータ信号に逆変換を行いうる。積分器２０６は、伝達関数全体を、ＬＵＴ１０６上のデータの周波数成分に整合するために十分に広いバンドパスフィルタに変換する。積分器２０６は、特定のフィルタ機能を提供すべく設計又は調節されうる。一例として、積分器２０６の利得を有する単位周波数は、ＬＵＴ１０６のデータ転送速度の周波数成分と等しくてよい。したがって、積分器２０６は、受信したサンプリングされた電磁気信号を変換するフィルタ機能を供給しうる。

アクティブフィードバック利得２１０は、調節可能な信号利得を供給する。一実施形態では、アクティブフィードバック利得２１０は、分析デバイス１１２において単位利得伝達関数が得られるよう電子コンポーネント１１０が電圧利得全体について補償できるようにする。

オフセットコントロール２０８とドループコントロール２１２のフィードバックループは、それぞれ、オフセット補正及びドループ補正を行いうる。一実施形態では、オフセットコントロール２０８及びドループコントロール２１２は、試験パターンを用いた現場（in-situ）キャリブレーションを供給し、それにより、伝達関数はトレーニングされ既知のパターンに調整されうる。別の実施形態では、ＥＭ結合器１０８は、分析デバイス１１２のキャリブレーション点に配置することができ、その場合、キャリブレーションされたソース発生器が、ＥＭ結合器１０８がＬＵＴ１０６上に再インストールされる前にトレーニングパターンを供給する。

等化器２１４は、ＬＵＴ１０６上の任意の線路損失を補償すべく高周波成分を高めうる。出力ドライバ２１６は、高性能同軸ケーブルであり得る出力２１８に沿って、復元された電磁気信号を、分析デバイス１１２に向けて出力しうる。一実施形態では、出力ドライバ２１６は、出力信号を予め歪ませる（pre-distort）機能を含みうる。

上述したように、電子コンポーネント１１０の全体又は一部は、分析デバイス１１２のデジタル信号処理機能１１４の１つの構成として実施されてもよい。一実施形態では、電子コンポーネント１１０は小さい利得を有する高速増幅器を含み、残りの信号変換は、デジタル信号処理機能１１４によって行われる。

図３は、本発明の１つの例示的な実施形態に従って、電磁気結合器を用いて高速バスのアナログバリデーションを行うのに適した例示的な電子機器を示すブロック図である。電子機器３００は、ラップトップ、携帯電話機、ワイヤレス通信加入者ユニット、携帯情報端末、又は本発明の教示内容から利益を享受する任意の電子機器といった様々な従来の及び非従来の電子機器のいずれかを表すものとする。図示する例示的な実施形態では、電子機器３００は、図３に示すように結合される、１以上のプロセッサ３０２、メモリ制御器３０４、システムメモリ３０６、入出力制御器３０８、ネットワーク制御器３１０、及び、入出力デバイス３１２を含みうる。電子機器３００は、本発明の教示内容から利益を享受しうるコンポーネント間の高速接続を含みうる。一実施形態では、ＥＭ結合器（例えば、ＥＭ結合器１０８）及びＥＭ受信器（例えば、電子コンポーネント１１０）が、１つのコンポーネント（例えば、システムメモリ３０６のモジュール）内に組み込まれうるか、又は、電子機器３００のコンポーネント間にありうる。

プロセッサ３０２は、次に限定しないが、マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロ制御器等のうちの１つ以上を含む多種多様の制御ロジックのいずれかでありうる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。一実施形態では、プロセッサ３０２は、インテル（登録商標）社の互換性のあるプロセッサである。プロセッサ３０２は、例えば、アプリケーション又はオペレーティングシステムによって起動されうる複数のマシンレベル命令を含む命令セットを有しうる。

メモリ制御器３０４は、システムメモリ３０６を、電子機器３００の他のコンポーネントとインターフェイスさせる任意のタイプのチップセット又は制御ロジックでありうる。一実施形態では、プロセッサ３０２とメモリ制御器３０４との間の接続は、高速／周波数シリアルリンクでありうる。別の実施形態では、メモリ制御器３０４はプロセッサ３０２内に組み込まれ、高速リンクがプロセッサ３０２をシステムメモリ３０６に直接接続してもよい。

システムメモリ３０６は、プロセッサ３０２によって使用された又は使用されうるデータ及び命令を格納すべく用いられる任意のタイプのメモリデバイスでありうる。一般に、本発明は次に限定されないが、システムメモリ３０６は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）から構成される。一実施形態では、システムメモリ３０６は、ラムバス（Rambus）ＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）でありうる。別の実施形態では、システムメモリ３０６は、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ（Double-Data-Rate Synchronous DRAM）から構成されうる。

入出力（Ｉ／Ｏ）制御器３０８は、Ｉ／Ｏデバイス３１２を、電子機器３００の他のコンポーネントとインターフェイスさせる任意のタイプのチップセット又は制御ロジックでありうる。一実施形態では、Ｉ／Ｏ制御器３０８は、サウスブリッジと呼ばれうる。別の実施形態では、Ｉ／Ｏ制御器３０８は、２００３年４月１５日にリリースされたＰＣＩスペシャル・インタレスト・グループによるＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＴＭ）の基本仕様（第１．０ａ版）に適合しうる。

ネットワーク制御器３１０は、電子機器３００が他の電子機器又はデバイスと通信することを可能にする任意のタイプのデバイスでありうる。一実施形態では、ネットワーク制御器３１０は、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）の８０２．１１ｂ標準（１９９９年９月１６日に承認され、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ標準８０２．１１、１９９９年版の付録）に適合しうる。別の実施形態では、ネットワーク制御器３１０は、イーサネット（登録商標）ネットワークインターフェイスカードでありうる。

入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス３１２は、電子機器３００に入力を供給する、又は、電子機器３００からの出力を処理する任意のタイプのデバイス、周辺機器、又はコンポーネントでありうる。

本発明の実施形態は、上述した積分器デバイスが比較的低い帯域幅を有して入力熱雑音を除去するので、低雑音性能を達成しうる。更に、増幅器チェーンの前における積分器デバイスの高ＤＣ利得が、任意の入力雑音を左右しうる。雑音性能は、積分器デバイスの単位利得を高周波数に調節することにより更に高めることができる。

本発明の実施形態を、多数の例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明の原理の趣旨及び範囲内である多数の他の変形及び実施形態を当業者は想到することができるであろう。より具体的には、妥当な変更及び変形が、本開示の範囲において、コンポーネント部分及び／又は主題の組み合わせの構成において可能である。コンポーネント部分及び／又は構成における変更及び変形に加えて、代替の使用法も当業者には明らかであろう。

符号の説明

１００ システム
１０２ 送信デバイス
１０４ 受信デバイス
１０６ ＬＵＴ
１０８ ＥＭ結合器
１１０ 電子コンポーネント
１１２ 分析デバイス
１１４ デジタル信号処理機能
２０２ 入力
２０４ 入力終端部
２０６ 積分器
２０８ オフセットコントロール
２１０ アクティブフィードバック利得
２１２ ドループコントロール
２１４ 等化器
２１６ 出力ドライバ
２１８ 出力
３００ 電子機器
３０２ プロセッサ
３０４ メモリ制御器
３０６ システムメモリ
３０８ 入出力制御器
３１０ ネットワーク制御器
３１２ 入出力デバイス

Claims (17)

1. 電磁気結合器から出力信号をサンプリングすることで電磁気信号を受信し、前記出力信号を単位伝達関数を用いて増幅且つ復元し、復元された出力信号をオシロスコープに供給する電子コンポーネントを備え、
   前記電子コンポーネントは、自動利得制御器を含み、
   前記電子コンポーネントは、試験パターンを用いるｉｎ−ｓｉｔｕキャリブレーションを含み、それにより、前記単位伝達関数は、トレーニングされ既知のパターンに調整される
   装置。
2. 前記電子コンポーネントは、前記信号を伝送するのに十分な帯域幅を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記電子コンポーネントは、前記信号を予め歪ませ、前記信号を、高性能同軸ケーブルを介して前記オシロスコープに伝送するプリディストータを含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記電子コンポーネントは、メモリモジュールを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記電子コンポーネントは、前記オシロスコープのデジタル信号処理機能の構成を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記電子コンポーネントは、前記オシロスコープの外部にある離散コンポーネントと、前記オシロスコープのデジタル信号処理機能の構成との組み合わせを含む、請求項５に記載の装置。
7. 被試験ライン（ＬＵＴ）からの出力信号を電磁気結合器からサンプリングする手段と、
   サンプリングされた前記出力信号を単位伝達関数を用いて増幅且つ復元する手段と、
   自動利得制御器を含み、オシロスコープに復元された前記出力信号を伝送する手段と、
   前記単位伝達関数をトレーニングし既知のパターンに調整する、試験パターンを用いるｉｎ−ｓｉｔｕキャリブレーションをする手段と、
   を備える装置。
8. 前記増幅且つ復元する手段及び前記伝送する手段を、既知のパターンを用いてキャリブレーションする手段を更に備える、請求項７に記載の装置。
9. 前記ＬＵＴからの前記信号をバリデートする手段を更に備える、請求項７または８に記載の装置。
10. 前記復元する手段は、前記出力信号を積分する手段を含む、請求項７から９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記伝送する手段は、信号利得を自動的に制御する手段を含む、請求項７から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記伝送する手段は、復元された前記出力信号を予め歪ませる手段を含む、請求項７から１０のいずれか１項に記載の装置。
13. リンク上のデータに基づいた電磁気信号を受信する電磁気結合器と、
    前記電磁気結合器からの出力信号をサンプリングして受信し、単位伝達関数を用いて前記出力信号を増幅且つ復元する電子コンポーネントであって、分析デバイスに信号を供給する自動利得制御器を含む、電子コンポーネントと、
    前記復元された電磁気信号を受信して、前記復元された電磁気信号に対応するデータ信号がバリデートされることを可能にする前記分析デバイスと、
    を備え、
    前記電子コンポーネントは、試験パターンを用いるｉｎ−ｓｉｔｕキャリブレーションを含み、それにより、前記単位伝達関数は、トレーニングされ既知のパターンに調整される
    システム。
14. 前記電子コンポーネントは更に、前記信号を予め歪ませるプリディストータを含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記電子コンポーネントは、前記分析デバイスのデジタル信号処理機能の構成を含む、請求項１３または１４に記載のシステム。
16. 前記電子コンポーネントは、前記分析デバイスの外部にある離散コンポーネントと、前記分析デバイスのデジタル信号処理機能の構成との組み合わせを含む、請求項１３から１５のいずれか１項に記載のシステム。
17. 前記分析デバイスは、前記電子コンポーネントにより引き起こされたジッタを除去するフィルタを含む、請求項１３から１６のいずれか１項に記載のシステム。

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