JPH03287081A - ディジタル信号解析装置 - Google Patents

ディジタル信号解析装置

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JPH03287081A
JPH03287081A JP8832590A JP8832590A JPH03287081A JP H03287081 A JPH03287081 A JP H03287081A JP 8832590 A JP8832590 A JP 8832590A JP 8832590 A JP8832590 A JP 8832590A JP H03287081 A JPH03287081 A JP H03287081A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、クロック信号とそのクロック信号に同期した
被測定データ信号を解析するロジックアナライザや符号
誤り重態定器などの同期式のディジタル信号解析装置、
とくに波形再生用コンパレ−タの参照電圧の調整及び被
測定データ信号とクロック信号とのタイミング調整を自
動化したディジタル信号解析装置に関する。
[従来の技術] 第5図は、従来の同期式のディジタル信号解析装置の構
成を示す図である。第5図を用いて従来の技術を説明す
る。
ディジタル信号解析装置には、クロック信号とそのクロ
ック信号に同期して生成される被測定データ信号か同時
に与えられる。被測定データ信号は入力端子1に、一方
クロック信号は入力端子2にそれぞれ印加される。被測
定データ信号はコンパレータ4に導かれ、電圧が可変の
参照電圧発生器3から与えられる参照電圧に基づいて波
形歪やノイズ等が除去される。識別器6はDタイプのフ
リップフロップで構成され、データ入力端子C以下、「
D入力端子」という。)及びクロック入力端子(以下、
rCP入力端子」という。)を有している。
コンパレータ4の出力である信号6aは識別器6のD入
力端子に加えられる。クロック信号は可変遅延器5にお
いて位相が調整され、その出力であるクロック信号6b
は識別器6のCP入力端子及びデータ信号解析部7の第
2の入力端子に加えられる。
可変遅延器5は、識別器6に加わる信号6aと6bとを
所定のタイミング関係に保つために用意される。
識別器6の出力である信号6Cはデータ信号解析部7の
第1の入力端子に導かれる。
次に、データ信号解析部7の構成及び動作を符号誤り型
測定器の例で説明する。データ信号解析部7は、基準デ
ータ発生器、符号比較器、パルスカウンタ及び表示器等
で構成される。基準データ発生器か発生する基準データ
と信号6Cを符号比較器で比較し、基準データと信号6
Cとに差異があれば符号比較器は誤りパルスを発生する
。パルスカウンタは、予め設定されたタイムベースの期
間誤りパルスを計数する。計数結果を前記タイムベース
間に現れるタロツクパルスの数で除算すると符号誤り率
が得られ、表示器に表示される。
以上のように構成された装置の参照電圧とコンパレータ
4の出力波形との関係を説明する。第2図は、コンパレ
ータ4に人力される被測定データ信号の波形(第2図(
a))とコンパレータ4の出力である信号6aの波形(
第2図(b)〜(f))とを参照電圧に対応させて表し
た図である。なお、第2図(a)は、被測定データ信号
のハイレベルとロウレベルのところにノイズ、またハイ
レベルとロウレベル間の遷移点にはジッタが重畳された
波形をアイパターン形式で示している。参照電圧が被測
定データ信号のほぼ中央であれば(V、)、第2図(d
)に示すようにコンパレータ4の出力信号の振幅は最大
になり、最適な波形整形か行われる。しかし、参照電圧
が不適切な値(第2図のV L、V 、、V b、Vo
)に設定されると、コンパレータ4の出力信号の波形は
、第2図の(b )、(c )、(e )、(f )の
ようになり、正しい波形整形が行われない。
次に、識別器6のD入力端子に加わる信号6aと、CP
入力端子に加わるクロック信号6bとのタイミング関係
を第4図を用いて説明する。第4図(a)は識別器6に
人力される被測定データ信号の波形、第4図(b)、(
c)及び(d)はクロック信号6b、第4図(e)はタ
ロツク信号6bの遅延量と誤り率の関係を示している。
すaツク信号6bの立上り点が第4図のD4の点に置か
れているとき、位相の余裕度が最大となり、被測定デー
タ信号に大きなジッタ(遷移の時間方向のゆらぎ)があ
っても安定に識別することができる。しかし、クロック
信号6bが第4図のり、〜D、(被測定データ信号の遷
移点)の間に置かれると、信号の正しい識別が行われな
くなる。
参照電圧発生器3の参照電圧や可変遅延器5の遅延量の
調整は、例えば次のようにして装置の操作者か手動で調
整を行っていた。
(1)被測定データ信号と参照電圧を2現象オシロスコ
ープに表示させ、参照電圧を被測定データ信号の振幅の
中央に位置するように参照電圧発生器3を調整する。
(2)識別器6に加わる信号6aとクロック信号6bを
2現象オシロスコープに表示させ、クロック信号6bが
信号6aの遷移点間のほぼ中央に位置するように可変遅
延器5を調整する。
(3)表示器に表示された誤り率が最小になるように、
参照電圧発生器3と可変遅延器5とを交互に調整する。
[発明が解決しようとする課題] (イ)手動で調整すべき物理量がコンパレータの参照電
圧とクロック信号の遅延量であり2次元的調整が必要と
なる。このため、調整が複雑であり、装置の操作者の主
観に頼っているため最良点に設定されない場合もある。
(ロ)手動の調整では最適値に設定されるまでに余分な
時間を要し、被測定データ信号中の重要な解析すべき箇
所が欠落してしまう。
(ハ)オシロスコープ等で波形観測を行ないながら調整
を行う場合、機器間の接続が煩雑であるばかりでなく、
信号のブロービングにより信号の波形を乱し、装置の誤
動作を引き起こすことがある。
に)前記(ハ)で説明した信号のブロービングによる影
響を防止するために、モニタ端子を設けてもよいが、出
力端子やバッファ回路の増設による価格の上昇を引き起
こす。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記の課題を解決するために、(イ)コンパ
レータに与える可変の参照電圧を発生する参照電圧発生
器と、被測定データ信号を整形するコンパレータと、コ
ンパレータの出力に接続されたピーク検波器と、ピーク
検波器の出力を受けて参照電圧発生器を制御する制御器
とを設け、参照電圧が被測定データ信号の振幅の間にな
るように参照電圧発生器を自動的に設定できるようにし
た。
(ロ)クロック信号のタイミングを可変する可変遅延器
と、被測定データ信号を整形するコンパレータと、コン
パレータの出力に接続された識別器と、可変遅延器を制
御する制御器とを設け、クロック信号のタイミングが被
測定データ信号の相隣りあう状態遷移点の中間になるよ
うに可変遅延器を自動的に設定できるようにした。
[実施例コ 第1図は本発明のディジタル信号解析装置、特に誤り率
測定装置の構成を示すブロック図である。
第1図を用いて本発明の一実施例を誤り率測定装置の例
で説明する。
ディジタル信号解析装置には、クロック信号とそのクロ
ック信号に同期して生成される被測定データ信号が同時
に与えられる。入力端子11に印加される被測定データ
信号はコンパレータ13に導かれる。参照電圧発生器1
4は、制御器18からの制御信号によって、電圧が連続
的又は段階的に変化する参照電圧を発生し、その参照電
圧をコンパレータ13へ送出する。参照電圧発生器14
が例えばD/A変換器であれば、制御器18からの制御
信号によって段階的に電圧か変化する参照電圧を発生す
る。
コンパレータ13は、参照電圧発生器14から与えられ
る参照電圧に基づいて被測定データ信号の波形を整形し
、その出力信号である信号Aをピーク検波器17及び識
別器16へ送出する。一方、入力端子12に印加される
クロック信号は可変遅延器15に導かれる。可変遅延器
15は、制御器18からの制御信号によって、クロック
信号の位相を連続的又は段階的に変化させ、その出力で
あるクロック信号Bを識別器16、基準データ発生器2
4及びクロックカウンタ25へそれぞれ送出する。クロ
ック信号の周波数か比較的低い場合は、持続時間を電圧
で制御できる単安定マルチバイブレータが可変遅延器1
5として用いられる。また、クロック信号の周波数が比
較的高い場合は(例えばIGHz)、2つの同軸線路の
各外部導体及び各内部導体が互いに接触した状態で各同
軸線路が摺動可能に配設された可変遅延器(特開昭63
−242001に開示されている)の可動部をステッピ
ングモータ等の駆動装置で摺動させるものを用いてよい
。識別器16は、例えばDタイプのフリップフロップで
、データ入力端子(以下、「D入力端子」という。)及
びクロック入力端子(以下、FCP入力入力端子中う。
)を有している。信号Aは識別器16のD入力端子に、
またクロック信号Bは識別器16のCP人カ端子に加え
られる。識別器16は、クロック信号Bに基づいて信号
へを識別し、その出力信号である信号Cを符号比較器2
1へ送出する。ピーク検波器17は、信号Aをピーク検
波し、信号Aの波高値に関連した信号をA/D変換器1
9へ送出する。A/D変換器19はその信号をディジタ
ルデータに変換して制御器18へ送出する。基準データ
発生器24は、クロ・ツク信号Bを受領して、被測定デ
ータ信号のパターンと同一のノくターン構成を有する基
準データ信号を発生し、その出力信号を符号比較器21
へ送出する。符号比較器21は、信号Cと基準データ発
生器24からの基準データ信号とを各ビットごとに比較
し、差違がある場合は誤りパルスをパルスカウンタ22
へ送出する。パルスカウンタ22は、制御器18から与
えられるゲート信号Gにより所定の時間(Tヨ)の間符
号比較器21からの誤りパルスの数を計数し、その計数
結果(N、)を制御器18へ送出する。クロ・ツクカウ
ンタ25は、制御器18から与えられるゲート信号Gに
より所定の時間(T、)の間クロック信号Bを計数し、
その計数結果(Nc)を制御器18へ送出する。制御器
18は、前記2つの計数結果から誤り率(N、/N、)
を演算し、その演算結果を表示器23へ送出する。また
、制御器18は、クロ・ツク信号の周期[T 、= T
 、/N clを算出する。なお、クロ・ツク信号の周
波数が既知又は固定の場合は、クロック信号の周波数に
関係したデータを制御器18内のメモリに記憶しておく
か、或は外部から与えられるデータを制御器18に導く
ようにしてもよい。その場合はクロックカウンタ25は
不要になる。
次に、以上のように構成されたディジタル信号解析装置
の参照電圧発生器14及び可変遅延器15を最適な状態
に設定するための動作を説明する。
(イ)参照電圧発生器14(請求項(1)に関係したも
の) 第2図はコンパレータ13に人力される被測定データ信
号の波形(第2図(a))とコンパレータ13の出力信
号である信号Aの波形(第2図(b)〜(f))とを参
照電圧に対応させて表した図である。なお、第2図(a
)は、被測定データ信号のハイレベルとロウレベルのと
ころにノイズ、またノ\イレベルとロウレベル間の遷移
点にはジッタが重畳された波形をアイパターン形式で示
している。可変遅延器15の遅延量は、制御器18から
の制御信号により、可変可能な範囲の任意の値又はその
ほぼ中央値に設定しておく。制御器18からの制御信号
により、参照電圧発生器14が発生する参照電圧を最小
(VL)かう最大(■)I)まで所定のステップで変化
させる。
参照電圧か被測定データ信号のロウレベルより低い場と
きは(VL)、信号Aは第2図(b)に示すようにハイ
レベルの直流電圧しか出力されない。次に、参照電圧を
被測定データ信号のロウレベルより高くしたとき(V、
)、コンパレータ13の出力には交流成分が現われるか
、所望の振幅より小さい(第2図(C))。そして、参
照電圧が被測定データ信号の中央付近(Vl)になると
、第2図(d)に示すようにコンパレータ13の出力の
振幅か最大となる。さらに参照電圧を高くしてゆくと、
コンパレータ13の出力は第2図(e)及び(f)のよ
うに変化し、その振幅は小さくなる。ピーク検波器17
は、信号へをピーク検波し、その信号の交流成分の振幅
に比例した電圧を出力する。参照電圧に対するピーク検
波器17の出力電圧の関係を第3図に示す。
第3図において、曲線■は被測定データ信号の振幅が小
さい例、曲線■は振幅が中程度の例、また曲線■は振幅
か十分大きい例を示している。ピーク検波器17の出力
信号はA/D変換器19においてディジタル信号に変換
される。制御器18は、A/D変換器19から出力され
るディジタル信号を参照電圧に対応付けてメモリに記憶
する。制御器18は、参照電圧の最小(V L)から最
大(VH)までを掃引した後、メモリに記憶されたデー
タから最大値とそれに対応する参照電圧を検索し、参照
電圧発生器14に対してその参照電圧値(V、)を発生
するような制御信号を送出する。なお、参照電圧の最小
から最大まで全範囲を掃引せずに、A/D変換器19の
出力データの変化がなくなるか或は減少し始めたとき、
すなわち最大値に達したときに掃引を停止し、最大点を
得るようにしてもよい。これか請求項(1)でいう最大
値検出手段である。
第3図の曲線■又は■のような場合には、参照電圧発生
器14をピーク検波器19の出力電圧の最大点に対応す
る参照電圧に設定する。−力、被測定データ信号の振幅
が十分に大きい場合、すなわち被測定データ信号の振幅
の中央付近で参照電圧を変化させてもコンパレータ13
の出力振幅の変化が少ない場合には、ピーク検波器17
の出力電圧のピーク値付近での変化が少ないため最大点
を特定し難い(第3図の■)。この様な場合には、例え
ば最大値V、の90%の値0.9X V Pに相当する
参照電圧v2とv3を制御器18によって求め、その中
央値又は■2とVS間の任意の一点を最適な参照電圧値
としてよい。
以上説明したように、参照電圧を掃引し、コンパレータ
13の出力振幅が最大になる点を求め、その最大点に対
応する参照電圧発生器14を設定できるようにしたので
、最適な波形整形を自動的に行うことができる(請求項
(1)の発明)。請求項(1)の発明であり、参照電圧
の制御手段は制御器18で構成されている。
(ロ)可変遅延器15(請求項(2)に関係したもの)
第4図(a)は識別器16に人力されるコンパレータ1
3の出力信号である信号Aの波形、第4図(b)〜(d
)はその信号Aと可変遅延器15の出力であるクロック
信号Bとのタイミング、さらに第4図(e)はクロック
信号Bの遅延量と誤り率の関係を示している。参照電圧
発生器14は、前記(イ)の段階で得られた最適値に設
定しておく。
前述のとおり、クロック信号の周期[T。二T、/Nc
]は制御器18によって算出される。その周期Tcをも
とにして、制御器18によって[(T、XK)/M]を
算出する。Kは遅延量の可変範囲を指定するもので、1
〜2の間の任意の値が選ばれる。Kが2以上であれば、
クロック信号は少なくとも2回被測定データ信号の遷移
点と相対することになる。また、Mは遅延量を可変する
ステップを指定するもので、Mが大きい程分解能が高く
なるが、最適な遅延量を得るのに要する時間か長くなる
また、Mが小さい程全可変範囲を掃引する時間が短くな
るが、最適な遅延量が求められなくなる可能性がある。
可変遅延器15は、制御器18の制御信号を受けて、遅
延量[T 、X K ]の範囲を[M+1]ポイント、
すなわち[(T cxK)/M]ステップで段階的に掃
引する。ここで例えば、クロック信号の周期をIns、
 K = 1.5、M=15とすると、(InsXl、
5/15= 0.1ns)となり、つまり遅延量の可変
範囲Onsから1、5nsまでの間を0.1nsテツプ
で可変遅延器15が掃引される。なお、可変遅延器15
の可変可能な範囲がクロッツク信号の周期(T、)より
小さい場合は、[T J(M + 1 )]ポイントの
掃引とする。
これは、可変遅延器15の可変可能な範囲をメモリに記
憶させておき、その範囲とT6を制御器18に判定させ
ることによって遠戚される。
さらに第4図を用いて被測定データ信号とクロック信号
の関係を詳述する。制御器18からの制御信号によって
可変遅延器15の遅延量をり、に設定する。このときク
ロック信号Bのタイミングは第4図(b)に示すように
なる。次にり、からD7まで[(T。x K)/(M+
 1 )]スステラで遅延量を順次変化させる。クロッ
ク信号Bのタイミングは第4図(b)から(c)を経て
(d)のように変化する。制御器18はパルスカウンタ
22から得られる計数結果(N、)から誤り率を算出し
、遅延量に対応付けながら誤り率を制御器18内のメモ
リに記憶する。第4図(e)に示すようにクロック信号
Bの遅延量、すなわち識別器16のD入力端子に加わる
信号Aとクロック信号Bとのタイミングによって誤り率
が変化する。信号Aの遷移点付近(第4図(e)のD2
とD6)では誤り率が最大になり、遷移点間の中央付近
(第4図(e)のり、)では誤り率か最小になる。
可変遅延器15の遅延量はD4が最適値である。
次に遅延量の最適値を求めるためにはクロック信号Bの
タイミングが相隣る状態遷移点の間にあることを検出す
る手段(18と20)が用いられる。この手段にはいく
つかの方式かあり以下にそれらを説明するが、設計時に
任意の1つの方式を選択するか、或はいくつかの方式と
それらを切り替えるスイッチを用意しておき装置の操作
者に選択させてもよい。
(1)メモリに記憶されたデータから最小の誤り率を検
索し、それに対応する遅延量を最適値とする方式。
(2)メモリに記憶されたデータ中に最小の誤り率が複
数個存在する場合、それらに対応する最小の遅延量と最
大の遅延量の中間値を最適値とする方式。
(3)誤り率が予め定めた値(第4図(e)のERI)
より小さくなる点(第4図(e)の■と■)に対応する
各遅延量の中間値を遅延量の最適値とする方式。
或は予め定めた値ERIより小さい誤り率が存在しない
場合は、その値ERIを増加させながら所望のデータを
検索する方法もある。
(4)メモリに記憶されたデータから最大の誤り率を検
索し、それに対応する遅延量が得られるように可変遅延
器15を設定、すなわちクロック信号の立上りエツジが
第4図(e)のD2点に位置するように設定し、次にク
ロック信号を反転させる方式。
この方式はクロック信号のデイニーティサイクルがほぼ
50%であることを前提としている。識別器16がDタ
イプのフリップフロップで構成される場合、クロック信
号の立上りエツジで信号Aが識別される。クロック信号
の立上りエツジは第4図(e)のD2点に位置し、立下
りエツジは同図D4付近に位置している。ここでクロッ
ク信号を反転させると、D4点付近に位置していたクロ
ック信号の立下りエツジは立上りエツジになり、タロツ
ク信号Bのタイミングは最適になる。
(5)この方式は前記(4)と基本的には同じであるが
、誤り率の最大点を得るところが異なる。誤り率が予め
定めた値(第4図(e)のER2)より大きくなる2点
(第4図(e)の■と■)間の中央(D2)を誤り率の
最大点とし、そこにクロック信号Bの立上りエツジを置
き、次にクロック信号を反転させる方式。或は予め定め
た値ER2より大きい誤り率か存在しない場合は、その
値ER2を減少させながら所望のデータを検索する方法
もある。
(6)誤り率が予め定めた値(第4図(e)のER2)
より大きくなる2点(第4図(e)の■と■)間の中央
値(D2)と、さらに他の2点(第4図(e)の■と■
)間の中央値(D6)とを求め、D2とD6の中間点(
D4)に対応する遅延量を最適値とする方法。予め定め
た値ER2より大きい誤り率が存在しない場合は、その
値ER2を減少させながら所望のデータを検索する方法
もある。
以上説明したように、可変遅延器15を掃引し、誤り率
が最小又は最大になる点から遅延量の最適値求めて可変
遅延器15を設定できるようにしたので、最適な信号の
識別を自動的に行うことができる(請求項(2)の発明
)。
以上、本発明の一実施例を誤り重態窓装置を例にして説
明した。なお、本発明はこれに限定されるものではなく
、被測定データ信号をコンパレータで波形整形し、クロ
ック信号によって被測定データ信号を識別するような装
置、例えばロジ・ツクアナライザ等にも適用できる。
[発明の効果] コンパレータに与える参照電圧を発生する参照電圧発生
器と、被測定データ信号を整形するコンパレータと、コ
ンパレータの出力に接続されたピーク検波器と、ピーク
検波器の出力を受けて参照電圧発生器を制御する制御器
とを設け、参照電圧が被測定データ信号の振幅の間にな
るように参照電圧発生器を自動的に設定できるようにし
、さらにクロック信号のタイミングを可変する可変遅延
器と、被測定データ信号を整形するコンパレータと、コ
ンパレータの出力に接続された識別器と、可変遅延器を
制御する制御器とを設け、クロック信号のタイミングが
被測定データ信号の相隣りあう状態遷移点間の間になる
ように可変遅延器を自動的に設定できるようにしたので
、 (イ)コンパレータの参照電圧とクロック信号の遅延量
(タイミング)を自動的に最良点に設定できるようにな
り、測定誤差の減少が図れる。
(ロ)最適値に設定されるまでの時間が短縮され、被測
定データ信号中の重要な解析すべき箇所の欠落の減少が
図れる。
(ハ)調整を行うための波形モニタが不要になり、信号
のブロービングによる信号波形の乱れがなくなり、装置
を安定に動作させることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は被
測定データ信号、参照電圧及びコンパレータの出力信号
との関係を示す波形図、第3図は参照電圧とピーク検波
器の出力との関係を示す特性図、第4図は被測定データ
信号とクロック信号とのタイミング及びそのタイミング
と誤り率の関係を示した図、第5図は従来例を示すブロ
ック図である。 図中の、11は被測定データ信号の入力端子、12はク
ロック信号の入力端子、13はコンパレータ、14は参
照電圧発生器、15は可変遅延器、16は識別器、17
はピーク検波器、18は制御器、19はA/D変換器、
20はクロック信号のタイミングを検出する手段、21
は符号比較器、22はパルスカウンタ、23は表示器、
24は基準データ発生器、25はクロックカウンタ、A
はコンパレータの出力信号、Bは可変遅延器を通過した
クロック信号、Cは識別器の出力信号、Gはゲート信号
である。 参J!i!電圧:vL (b) 参W!電圧:V。 (cl) =【=Σ= 参μm1!圧:V& (c) 参lIi!電圧:Vb (e) 参曜電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定データ信号を受領して波形整形を行い2値
    のディジタル信号を出力するコンパレータ(13)と、
    該コンパレータの可変参照電圧を発生する参照電圧発生
    器(14)とを備えたディジタル信号解析装置において
    、 前記コンパレータの出力信号を受領して該出力信号の波
    高値に対応した信号を出力するピーク検波器(17)と
    、 該ピーク検波器が検波した出力の最大値を検出する最大
    値検出手段(18、19)と、 前記参照電圧発生器の発生する参照電圧が前記ピーク検
    波器の出力を最大とするように設定する参照電圧発生器
    の制御手段(18)とを備えたことを特徴とするディジ
    タル信号解析装置。
  2. (2)被測定データ信号を受領して波形整形を行い2値
    のディジタル信号を出力するコンパレータ(13)と、
    クロック信号を受けてクロック信号のタイミングにおけ
    る該コンパレータの出力信号の論理状態を識別する識別
    器(16)とを備えたディジタル信号解析装置において
    、 前記識別器に入力する前記クロック信号のタイミングを
    可変とする可変遅延器(15)と、前記クロック信号の
    タイミングが前記2値のディジタル信号の相隣る状態遷
    移点の間にあることを検出する手段(18、20)と、 前記クロック信号のタイミングが前記2値のディジタル
    信号の相隣る状態遷移点の間にくるように前記可変遅延
    器を制御する制御手段(18)とを備えたことを特徴と
    するディジタル信号解析装置。
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