JPH05273272A - Timing-difference measuring system - Google Patents

Timing-difference measuring system

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Publication number
JPH05273272A
JPH05273272A JP34681992A JP34681992A JPH05273272A JP H05273272 A JPH05273272 A JP H05273272A JP 34681992 A JP34681992 A JP 34681992A JP 34681992 A JP34681992 A JP 34681992A JP H05273272 A JPH05273272 A JP H05273272A
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JP
Japan
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signal
timing difference
probe
waveform
signals
Prior art date
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Pending
Application number
JP34681992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironori Takahashi
宏典 高橋
Tsuneyuki Uragami
恒幸 浦上
Shinichiro Aoshima
紳一郎 青島
Isuke Hirano
伊助 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
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Priority to DE69324507T priority patent/DE69324507T2/en
Priority to EP93300249A priority patent/EP0552048B1/en
Publication of JPH05273272A publication Critical patent/JPH05273272A/en
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Abstract

PURPOSE:To accurately measure the timing difference of signals. CONSTITUTION:A timing-difference measuring apparatus is constituted of an E-O measuring device 110 and a waveform storage and operation device 210. The E-O measuring device 110 samples electric signals of a device 101 under test by means of strobe light PS, and measures signal waveforms. Its time resolution is very high and its optical system is simplified by using a laser diode as a light source. The device is made small-sized. The waveform storage and operation device 210 stores electric-signal waveforms measured by means of the E-O measuring device 110 as digital values; it computes the mutual correlation of two stored electric-signal waveforms in a mutual correlation computation part 230; it detects a peak value of the mutual correlation and sets the peak value as the timing difference of signals.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、2つの信号の時間的な
差などの信号の時間的な関係(信号のタイミング差)を
検出するタイミング差測定システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a timing difference measuring system for detecting a temporal relationship between signals (timing difference between signals) such as a temporal difference between two signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】2つの信号の時間的な差を測定する場
合、通常、オシロスコープ(ストレージオシロを含む)
など信号波形を表示する装置を用いてなされている。こ
れを簡単に説明するとつぎのようになる。装置の表示面
にそれらの信号波形を表示させ、表示面の時間軸上の差
を求めることによって時間差(タイミング差)を得てい
る。例えば、ピークを持つ信号波形の場合は、それらの
波形のピーク位置に着目して時間軸上の差を時間差とし
ている。
2. Description of the Related Art An oscilloscope (including a storage oscilloscope) is usually used to measure the time difference between two signals.
It is made by using a device for displaying a signal waveform. This is briefly explained as follows. These signal waveforms are displayed on the display surface of the device, and the time difference (timing difference) is obtained by obtaining the difference on the time axis of the display surface. For example, in the case of signal waveforms having peaks, focusing on the peak positions of those waveforms, the difference on the time axis is taken as the time difference.

【0003】また、ICテスタでは、各ピンへ立上がり
の早いパルス信号を与え、その信号の入出力におけるデ
ィレイを測定している。このとき、パルス信号源から各
ピンへの距離にズレがあると各ピンでのパルス信号に時
間ズレが生じる(電気信号の速度が光と同じ速度である
とすると3mmで10psのズレが生じる)ため、この
パルス信号の時間ズレを予め校正しておく必要があり、
つぎのようにしてなされている。各ピン近傍においてパ
ルス信号をコンパレータに入れて、ある閾値レベルを横
切る時間差を求め、この時間差がゼロになるように各パ
ルス信号源からのタイミングを調節している。この校正
後、同様にコンパレータを用い、閾値レベルを横切る時
間差で入出力のタイミング差を測定している。
Further, in the IC tester, a pulse signal having a fast rising edge is applied to each pin, and the delay in the input / output of the signal is measured. At this time, if there is a deviation in the distance from the pulse signal source to each pin, there will be a time deviation in the pulse signal at each pin (if the speed of the electric signal is the same as that of light, a deviation of 10 ps will occur at 3 mm). Therefore, it is necessary to calibrate the time lag of this pulse signal in advance,
It is done as follows. A pulse signal is put in a comparator near each pin to obtain a time difference across a certain threshold level, and the timing from each pulse signal source is adjusted so that the time difference becomes zero. After this calibration, similarly, a comparator is used to measure the input / output timing difference by the time difference across the threshold level.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述のような信号波形
を表示する装置を用いた場合、信号にノイズがあると、
比較する部分がノイズによりはっきりしなくなるため、
時間差を正確に測定することができなくなる。また、目
視によるため目視誤差が必ず存在する。さらに、波形が
歪んでいると、比較する部分を特定しづらく、測定者に
よって異なった値が得られる。
When a device for displaying a signal waveform as described above is used, if there is noise in the signal,
Because the part to compare becomes unclear due to noise,
The time difference cannot be measured accurately. In addition, there is always a visual error due to visual inspection. Furthermore, if the waveform is distorted, it is difficult to specify the portion to be compared, and different values can be obtained depending on the measurer.

【0005】また、閾値レベルで時間差を測定する場合
も同様の問題を生じる。ノイズがあると、そのノイズに
より閾値レベルを誤って検出し、波形が歪んでいると、
閾値レベルを横切る時間差が信号の時間的な差であると
はいえなくなる。
The same problem occurs when measuring the time difference at the threshold level. If there is noise, the threshold level is erroneously detected due to the noise, and if the waveform is distorted,
The time difference across the threshold level is no longer a signal time difference.

【0006】このように、2つの信号の時間的な差を正
確に測定するのには限界があった。
As described above, there is a limit in accurately measuring the time difference between two signals.

【0007】本発明の第1の目的は、より分解能の高い
2つの信号の時間的な差を正確に測定する手段を提供す
ることにある。第2の目的は、比較する部分がノイズに
よりはっきりしなくなった場合でも、目視誤差のない測
定を可能にすることである。第3の目的は、使用するに
あたって簡便な装置で上記目的を達成することにある。
A first object of the present invention is to provide a means for accurately measuring the time difference between two signals with higher resolution. The second purpose is to enable a measurement without a visual error even when a portion to be compared becomes unclear due to noise. A third object is to achieve the above object with a device that is simple to use.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のタイミング差測定システムは、2つ以上の
信号の波形を測定する第1の手段と、信号の波形を記憶
するとともに、記憶された信号の波形に所定の演算を施
して信号のタイミング差を検出する第2の手段とを備え
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the timing difference measuring system of the present invention stores the waveforms of the signals, and the first means for measuring the waveforms of two or more signals. Second means for detecting a timing difference between the signals by performing a predetermined calculation on the waveform of the stored signal.

【0009】第1の手段は、信号の電界を光変調にて光
信号に変換して検出する光学系と、検出された信号の電
界から信号の波形を測定する測定系とを有することを特
徴としても良い。
The first means has an optical system for converting an electric field of a signal into an optical signal by optical modulation for detection, and a measuring system for measuring a waveform of the signal from the electric field of the detected signal. Also good.

【0010】光学系は、信号の経路近傍に配置可能で、
電気光学効果をもつプローブと、プローブへ光を出力す
る光源と、プローブで光変調された光を検出する検出器
とを含んで構成されることを特徴としても良い。
The optical system can be arranged near the signal path,
It may be configured to include a probe having an electro-optic effect, a light source that outputs light to the probe, and a detector that detects light optically modulated by the probe.

【0011】プローブで光変調された光はプローブの底
面と形成された反射膜で反射して検出器で検出されるこ
とを特徴としても良い。
The light modulated by the probe may be reflected by the reflection film formed on the bottom surface of the probe and detected by the detector.

【0012】光源は、短いパルスのレーザ光の出力が可
能なレーザ光源であることを特徴としても良い。
The light source may be a laser light source capable of outputting a laser beam of a short pulse.

【0013】測定系は、光源を駆動し、パルス状に光を
出力させる制御回路と、駆動回路の駆動タイミングをも
とに検出器の検出出力をロックイン増幅して信号の波形
を検出する計測部とを含んで構成されることを特徴とし
ても良い。
The measurement system is a control circuit for driving a light source to output light in pulses, and a measurement for lock-in amplifying the detection output of the detector based on the drive timing of the drive circuit to detect the waveform of the signal. It may be characterized in that it is configured to include a section.

【0014】測定系は、信号の経路を含む被測定回路に
駆動信号を出力する駆動回路をさらに有し、制御回路
は、駆動回路が出力するパルスのタイミングに対して徐
々にずらして光源を駆動することを特徴としても良い。
The measurement system further includes a drive circuit for outputting a drive signal to the circuit under measurement including a signal path, and the control circuit drives the light source by gradually shifting the timing of the pulse output by the drive circuit. It may be characterized by doing.

【0015】光学系は、2系統であることを特徴として
も良い。
The optical system may be characterized by having two systems.

【0016】光学系は、信号のうち1の経路近傍に配置
可能で、電気光学効果をもつ第1のプローブと、第1の
プローブへ光を出力する第1の光源と、第1のプローブ
で光変調された光を検出する第1の検出器と、信号のう
ち他の1の経路近傍に配置可能で、電気光学効果をもつ
第2のプローブと、第2のプローブへ光を出力する第2
の光源と、第2のプローブで光変調された光を検出する
第2の検出器とを含んで構成されることを特徴としても
良い。
The optical system can be arranged in the vicinity of one of the signals and has a first probe having an electro-optical effect, a first light source for outputting light to the first probe, and a first probe. A first detector that detects the light-modulated light, a second probe that can be arranged in the vicinity of another path of the signal, and has an electro-optical effect, and a first probe that outputs the light to the second probe. Two
And a second detector for detecting the light modulated by the second probe.

【0017】光学系は、信号のうち2の経路近傍に配置
可能で、電気光学効果をもつプローブと、プローブへ光
を出力する光源と、光源の光をプローブの2の経路それ
ぞれ近傍にあたえる光学回路と、経路それぞれ近傍にお
いてプローブで光変調された光をそれぞれ検出する第1
及び第2の検出器とを含んで構成されることを特徴とし
ても良い。
The optical system can be arranged in the vicinity of two paths of the signal, and an optical system that applies a probe having an electro-optical effect, a light source for outputting light to the probe, and light of the light source near the two paths of the probe, respectively. First to detect light modulated by a probe in the vicinity of each of the circuit and the path
And a second detector may be included.

【0018】第2の手段は、信号の波形をディジタル値
で記憶することを特徴としても良い。
The second means may be characterized in that the waveform of the signal is stored as a digital value.

【0019】第2の手段は、記憶された信号の波形の相
互相関を求め、その相互相関のピーク値からタイミング
差を検出することを特徴としても良い。
The second means may be characterized by obtaining the cross-correlation of the waveforms of the stored signals and detecting the timing difference from the peak value of the cross-correlation.

【0020】第2の手段は、記憶された2つの信号波形
のそれぞれをフーリエ変換し、その一方の共役関数と他
方との積にフーリエ逆変換を施すことにより信号の波形
の相互相関をもとめることを特徴としても良い。
The second means obtains the cross-correlation of the waveforms of the signals by Fourier-transforming each of the two stored signal waveforms and applying the inverse Fourier transform to the product of the conjugate function of one of them and the other. May be a feature.

【0021】第2の手段は、信号のうち1つを記憶した
後に、信号のうち他の1つを第1の手段で測定すると同
時に信号の波形に所定の演算を施して信号のタイミング
差を検出することを特徴としても良い。
The second means stores one of the signals, then measures the other one of the signals by the first means, and at the same time performs a predetermined calculation on the waveform of the signal to obtain the timing difference of the signal. It may be characterized by detecting.

【0022】信号の波形に所定の加工(例えば、ローパ
スフィルタ、ディジタルフィルタ、信号の波形フィルタ
など)を施す第3の手段をさらに有することを特徴とし
ても良い。
It may be characterized by further comprising a third means for subjecting the waveform of the signal to a predetermined processing (for example, a low-pass filter, a digital filter, a waveform filter of the signal, etc.).

【0023】第1の手段は、パルス信号を被測定対象の
ICのピンに出力するパルス信号源を有し、パルス信号
源につながれたピンに対応する多数のチャンネルで信号
を入力し、それらの信号の波形を測定し、第2の手段で
検出されたタイミング差に基づきパルス信号源からピン
に出力する各パルスのタイミングを調節することを特徴
としても良い。
The first means has a pulse signal source for outputting a pulse signal to the pin of the IC to be measured, and inputs signals through a large number of channels corresponding to the pins connected to the pulse signal source, and outputs those signals. The waveform of the signal may be measured, and the timing of each pulse output from the pulse signal source to the pin may be adjusted based on the timing difference detected by the second means.

【0024】[0024]

【作用】本発明のタイミング差測定システムでは、ま
ず、第1の手段で被測定対象となる信号の波形が測定さ
れ、この波形は第2の手段で記憶される。第2の手段で
は、記憶された信号の波形に所定の演算(信号の時間的
な差を取り出す処理など。例えば、相互相関)を施して
時間的な関係が検出される。ここで、信号の相互相関、
または、波形のクロススペクトルの位相から時間的な関
係を取り出す処理を行うと、信号にノイズがあっても、
波形の比較では得られない高い精度で時間的な差が検出
される。信号の波形を記憶しておくことで様々な加工が
可能なものになる。
In the timing difference measuring system of the present invention, first, the waveform of the signal to be measured is measured by the first means, and this waveform is stored by the second means. In the second means, the waveform of the stored signal is subjected to a predetermined calculation (a process of extracting a temporal difference between signals, for example, cross-correlation) to detect a temporal relationship. Where the cross-correlation of the signals,
Alternatively, if the process of extracting the temporal relationship from the phase of the cross spectrum of the waveform is performed, even if there is noise in the signal,
A time difference is detected with high accuracy that cannot be obtained by comparing waveforms. Various processes can be performed by storing the signal waveform.

【0025】特に、第1の手段が信号の入力に電気光学
結晶を用いて構成されている場合、非常に高い時間分解
能をもつため、より高精度に測定し得る。
In particular, when the first means is constituted by using an electro-optic crystal for inputting a signal, it has a very high time resolution, so that the measurement can be performed with higher accuracy.

【0026】また、プローブで光変調された光はプロー
ブで反射するような構成である場合、信号の経路に対し
一方の面において光学系を構成することができ、信号の
経路に応じた位置にプローブを移動させることが可能な
構成にし得る。そのため、信号の経路の様々な位置にお
いて簡便に時間的な関係を測定し得る。
In the case where the light modulated by the probe is reflected by the probe, an optical system can be formed on one surface of the signal path, and the optical system can be located at a position corresponding to the signal path. The probe may be movable. Therefore, the temporal relationship can be easily measured at various positions in the signal path.

【0027】さらに、第3の手段を有する場合、信号の
波形に所定の閾値以下のものを一定値とするようなフィ
ルターをかけることなどによりノイズ成分が除去され
る。
Further, in the case of having the third means, the noise component is removed by filtering the waveform of the signal so that a signal having a predetermined threshold value or less becomes a constant value.

【0028】また、第1の手段が、パルス信号を被測定
対象のICのピンに出力するパルス信号源を用いて構成
されている場合、ICのピンへのパルス信号のタイミン
グが調節され、被測定対象のICへのパルス信号のタイ
ミングをそろえ得る。
Further, when the first means is constituted by using the pulse signal source for outputting the pulse signal to the pin of the IC to be measured, the timing of the pulse signal to the pin of the IC is adjusted, The timing of the pulse signal to the IC to be measured can be aligned.

【0029】[0029]

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1には、本発明の第1実施例の構成が示されている。
このタイミング差測定システムは、E−O計測装置11
0と、波形記憶演算装置210とで構成されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment of the present invention.
This timing difference measuring system is based on the EO measuring device 11
0 and a waveform storage arithmetic device 210.

【0030】E−O計測装置110は、被測定デバイス
101の電気信号をストローブ光PS にてサンプリング
して信号波形を測定するもので、非常に高い時間分解能
を有する。また、この装置では、光源にレーザダイオー
ドを用いて光学系の簡素化,装置の小型化をはかってい
る点に特徴がある。
The EO measuring apparatus 110 measures the signal waveform by sampling the electric signal of the device under test 101 with the strobe light P S, and has a very high time resolution. In addition, this device is characterized in that a laser diode is used as a light source to simplify the optical system and downsize the device.

【0031】E−O計測装置110の光学系は、レーザ
ダイオードを用いたLDパルス光源130,偏光子12
0c,電気光学結晶からなるE−Oプローブ120b,
ハーフミラー120e,検光子120d,光検出器14
0で構成されている。E−Oプローブ120bは、図2
にしめすように、図の垂直方向の電界を検出するための
もので、ガラスブロック120b1 に電気光学結晶(L
iNbO3 ,GaAs,ZnTe,CdTe,BSO)
120b2 が取り付けられて構成されている。電気光学
結晶120b2 の底面にはストローブ光PS を反射する
ための誘電体多層膜がコーティングされている。他端に
はITOの透明電極が設けられ、この電極に電圧を印加
するための側面電極120b3 が取り付けられている。
The optical system of the E-O measuring device 110 includes an LD pulse light source 130 using a laser diode and a polarizer 12.
0c, EO probe 120b made of electro-optic crystal,
Half mirror 120e, analyzer 120d, photodetector 14
It consists of zero. The EO probe 120b is shown in FIG.
As shown in the, for detecting the vertical direction of the electric field in the figure, the electro-optic crystal in the glass block 120b 1 (L
iNbO 3 , GaAs, ZnTe, CdTe, BSO)
120b 2 is attached and configured. The bottom surface of the electro-optic crystal 120b 2 is coated with a dielectric multilayer film for reflecting the strobe light P S. A transparent electrode of ITO is provided at the other end, and a side electrode 120b 3 for applying a voltage to this electrode is attached.

【0032】E−O計測装置110の光学系の動作につ
いて簡単に説明するとつぎのようになる。LDパルス光
源130からのストローブ光PS はE−Oプローブ12
0bに導かれ、その先端で反射して戻って行く。E−O
プローブ120bの先端近傍には、被測定デバイス10
1が配置されており、被測定デバイス101上に電圧が
加えられると、その電圧に応じて電気光学結晶120b
2 の屈折率が変化し、その結果ストローブ光PS の偏光
状態が変化する。このストローブ光PS は検光子120
dを通過し、偏光状態の変化が光検出器140で検出光
量の変化として検出される(光変調)。図3には、被測
定デバイス101上の電極(接地電極,信号電極)の電
界によって生じる検出光量の位置による変化が示されて
いる。
The operation of the optical system of the EO measuring apparatus 110 will be briefly described as follows. The strobe light P S from the LD pulse light source 130 is emitted from the EO probe 12.
It is guided to 0b, reflected at its tip and returns. EO
The device under test 10 is provided near the tip of the probe 120b.
1 is arranged, and when a voltage is applied to the device under test 101, the electro-optic crystal 120b is generated according to the voltage.
The refractive index of 2 changes, and as a result, the polarization state of the strobe light P S changes. This strobe light P S is transmitted to the analyzer 120.
After passing through d, the change in the polarization state is detected by the photodetector 140 as a change in the detected light amount (light modulation). FIG. 3 shows a change in the detected light amount depending on the position, which is caused by the electric field of the electrodes (ground electrode, signal electrode) on the device to be measured 101.

【0033】E−O計測装置110の測定・制御系は、
駆動回路170,制御部150,計測部160,表示部
180で構成される。駆動回路170は被測定デバイス
101へパルス信号(駆動パルス)を与えるもので、一
例としてコムジェネレータ(HP社33002A)を用
い、図4に示すようなインパルス状の測定用の信号を与
えている。制御部150は、駆動回路170の駆動タイ
ミングに応じて、LDパルス光源130から図5のよう
なインパルス状のストローブ光PS を出力させ、また、
ストローブ光PS が出力されるタイミングに応じて参照
信号を計測部160に出力する。計測部160は、ロッ
クインアンプを内蔵し、電気信号の波形を制御部150
の信号によりロックイン増幅して検出する。
The measurement / control system of the EO measuring device 110 is
It is composed of a drive circuit 170, a control unit 150, a measuring unit 160, and a display unit 180. The drive circuit 170 provides a pulse signal (drive pulse) to the device under test 101. As an example, a comb generator (33002A manufactured by HP Co.) is used to provide an impulse-like measurement signal as shown in FIG. The control unit 150 causes the LD pulse light source 130 to output the impulse strobe light P S as shown in FIG. 5 according to the drive timing of the drive circuit 170, and
The reference signal is output to the measurement unit 160 according to the timing at which the strobe light P S is output. The measuring unit 160 has a lock-in amplifier built therein and determines the waveform of the electric signal from the control unit 150.
Lock-in amplification is detected by the signal of.

【0034】E−O計測装置110の動作を説明すると
つぎのようになる。駆動回路170から順次駆動パルス
が出力され、駆動パルスのひとつについて被測定デバイ
ス101の電気信号の波形が図6の第1象限に示すよう
な波形であるとする。駆動パルスから所定のタイミング
ずらしてストローブ光PS を出力させ、このストローブ
光PS により光学系にて被測定デバイス101の電気信
号がサンプリングされ検出される。ここで、ストローブ
光PS は、図6のa点を基準として所定の時間、位置a
で点灯し、その後所定の時間、位置bで点灯する、とい
うのを繰り返す。
The operation of the E-O measuring device 110 will be described below. It is assumed that the drive circuit 170 sequentially outputs drive pulses, and the waveform of the electric signal of the device under test 101 for one of the drive pulses is a waveform as shown in the first quadrant of FIG. 6. The strobe light P S is output with a predetermined timing offset from the drive pulse, and the electric signal of the device under test 101 is sampled and detected by the optical system by the strobe light P S. Here, the strobe light P S is at the position a for a predetermined time with reference to the point a in FIG.
It is turned on and then turned on at the position b for a predetermined time, which is repeated.

【0035】そして、位置bにかえて位置cで点灯する
のを同様に繰り返し、以下、a点を基準として位置c,
d,e…に位置を変えて行く。計測部160からは、電
圧Aを基準として、電圧B,C,D,E…が出力されて
行く。このようにして、E−O計測装置110にて被測
定デバイス101の電気信号の波形が測定される。ここ
で、光源にレーザダイオードを用いて電気的に点灯させ
ていることから、点灯タイミングは電気的に制御されて
おり、光遅延のための光学系が不要で簡単なものになっ
ている。E−O計測装置110で測定された電気信号波
形に対しては、その時間分解能はストローブ光PS のパ
ルス幅程度である。
Then, the lighting at the position c instead of the position b is repeated in the same manner, and hereinafter, with reference to the point a, the position c,
Change the position to d, e ... The measuring unit 160 outputs voltages B, C, D, E ... With reference to the voltage A. In this way, the E-O measuring apparatus 110 measures the waveform of the electric signal of the device under measurement 101. Here, since the laser diode is used as the light source to electrically turn on the light, the lighting timing is electrically controlled, and the optical system for optical delay is not required and is simple. The time resolution of the electric signal waveform measured by the E-O measuring device 110 is about the pulse width of the strobe light P S.

【0036】波形記憶演算装置210は、波形記憶部2
20,相互相関算出部230,ピーク検出部240,タ
イミング変化表示部250とを有し、具体的にはコンピ
ュータ、そのソフトウェア及びA/Dコンバータなどの
周辺機器を用いて構成されている。波形記憶部220
は、E−O計測装置110で測定された電気信号波形を
A/D変換した後ディジタル値で記憶する。相互相関算
出部230は、波形記憶部220に記憶された2つの電
気信号波形の相互相関を算出する。ピーク検出部240
は、相互相関算出部230で算出された相互相関のピー
ク値を検出しこのピーク値における時間をこれらの信号
の時間的な差とする。タイミング変化表示部250は、
相互相関算出部230及びピーク検出部240の結果を
表示する。
The waveform storage / calculation device 210 includes the waveform storage unit 2
20, a cross-correlation calculation unit 230, a peak detection unit 240, and a timing change display unit 250, and is specifically configured by using a computer, its software, and peripheral devices such as an A / D converter. Waveform storage unit 220
Stores an electric signal waveform measured by the EO measuring device 110 as a digital value after A / D conversion. The cross-correlation calculation unit 230 calculates the cross-correlation between the two electric signal waveforms stored in the waveform storage unit 220. Peak detector 240
Detects the peak value of the cross-correlation calculated by the cross-correlation calculation unit 230 and sets the time at this peak value as the temporal difference between these signals. The timing change display section 250
The results of the cross-correlation calculation unit 230 and the peak detection unit 240 are displayed.

【0037】相互相関の算出について説明するとつぎの
ようになる。波形記憶部220に記憶された2つの電気
信号波形をf(t),g(t)とおくと、これらの相互
相関I(τ)はつぎの式1で表される。
The calculation of the cross correlation will be described as follows. Letting f (t) and g (t) be the two electric signal waveforms stored in the waveform storage unit 220, the cross-correlation I (τ) between them is expressed by the following equation 1.

【0038】[0038]

【数1】 [Equation 1]

【0039】ここで、f(t),g(t)は同じ波形で
時間t0 だけずれているとすれば、 g(t)=f(t+t0 ) と書ける。このとき、相互相関I(τ)はつぎの式2で
表される。
Here, if f (t) and g (t) have the same waveform and are deviated by time t 0 , it can be written as g (t) = f (t + t 0 ). At this time, the cross-correlation I (τ) is expressed by the following Expression 2.

【0040】[0040]

【数2】 [Equation 2]

【0041】これは、f(t)の自己相関を表してお
り、t0 +τ=0即ちt0 =−τの時、最大値(ピーク
値)となる。したがって、相互相関I(τ)が最大値と
なるτを求めることで、時間的な変化t0 が求められ
る。
This represents the autocorrelation of f (t), which is the maximum value (peak value) when t 0 + τ = 0, that is, t 0 = -τ. Therefore, by obtaining τ at which the cross-correlation I (τ) has the maximum value, the temporal change t 0 can be obtained.

【0042】相互相関I(τ)は、「式2」に基づくア
ルゴリズムで求めても良いが、つぎに示すようにフーリ
エ変換を利用して変形しうる。この式3に基づいたアル
ゴリズムで処理することで、より高速なものになる。
The cross-correlation I (τ) may be obtained by an algorithm based on "Equation 2", but it may be modified by using Fourier transform as shown below. By processing with the algorithm based on Equation 3, the speed becomes higher.

【0043】[0043]

【数3】 [Equation 3]

【0044】フーリエ変換を高速に演算するアルゴリズ
ムは、バタフライ演算を用いたFFTが広く知られてい
る。ここではそれを用いてクロススペクトルを求め、フ
ーリエ逆変換をおこなって相互相関I(τ)を求めてい
る。
As an algorithm for calculating Fourier transform at high speed, FFT using butterfly calculation is widely known. Here, a cross spectrum is obtained by using it, and inverse Fourier transform is performed to obtain the cross-correlation I (τ).

【0045】また、時間的な変化t0 は、複素数である
クロススペクトルの位相から直接求めることができる。
The temporal change t 0 can be directly obtained from the phase of the cross spectrum which is a complex number.

【0046】つぎにこのシステムを用いた時間的関係の
測定について説明する。
Next, the measurement of the temporal relationship using this system will be described.

【0047】被測定デバイス101への駆動パルスをピ
ーク電圧1Volt,半値全幅150psのパルスとし、被
測定デバイス101にはマイクロストリップ線路を用い
ている。そして、駆動回路170と被測定デバイス10
1の間には、図示しない可変長導波管を設けて駆動パル
スを遅延させ、疑似的に駆動パルスの時間的な変化を与
えている。図7(a)は可変長導波管の遅延をゼロにし
たときのE−O計測装置110の出力波形、図7(b)
は遅延を与えたときの出力波形である。図のフルスケー
ルは1024chで、これは550psである。これら
の波形を比較すると、出力波形がずれていることから時
間的な変化があることは容易にわかるが、どれだけの変
化であるのか精度良く求めるのは難しい。出力波形には
ノイズが含まれており、真の波形が隠れてしまっている
からである。
A drive pulse to the device under test 101 is a pulse having a peak voltage of 1 Volt and a full width at half maximum of 150 ps, and a microstrip line is used for the device under test 101. Then, the drive circuit 170 and the device under test 10
Between 1 and 1, a variable length waveguide (not shown) is provided to delay the drive pulse, so that the drive pulse is artificially changed with time. FIG. 7A is an output waveform of the EO measuring apparatus 110 when the delay of the variable length waveguide is zero, and FIG.
Is the output waveform when delay is given. The full scale in the figure is 1024 ch, which is 550 ps. By comparing these waveforms, it can be easily understood that there is a temporal change because the output waveforms are deviated, but it is difficult to accurately determine how much the change is. This is because the output waveform contains noise and the true waveform is hidden.

【0048】図7(c)は、波形記憶演算装置210に
て図7(a),(b)の波形の相互相関を求めた結果
で、155chでピークを有する波形になっている。こ
のピークに対応する時間83.3psが時間的な変化量
を示している。図7(a),(b)ではノイズが含まれ
た波形であったが、これらから得られた図7(c)の波
形ではノイズが非常に少ないものになっていて、これは
特筆すべきことである。このようにノイズが見られなく
なったのは、相互相関を求めることによって出力波形の
雑音が平均化されたためである、と考えられる。このた
め、非常に精度良く相互相関のピークを求め得るのであ
る。これによって時間的な変化を非常に高精度で求めら
れる。
FIG. 7 (c) shows the result of the cross-correlation of the waveforms of FIGS. 7 (a) and 7 (b) obtained by the waveform storage / calculation device 210, which has a peak at 155ch. The time 83.3 ps corresponding to this peak shows the temporal change amount. 7 (a) and 7 (b) had a waveform containing noise, the waveform of FIG. 7 (c) obtained from them had very little noise, which is noteworthy. That is. It is considered that the noise disappears because the noise in the output waveform is averaged by obtaining the cross-correlation. Therefore, the peak of cross-correlation can be obtained with high accuracy. As a result, the change over time can be obtained with extremely high accuracy.

【0049】つぎに、測定精度を評価するため、測定結
果のバラツキを測定する。可変長導波管の遅延を固定し
て複数回測定を行った。E−O計測装置110の出力波
形は測定のたびに違った波形になっている。例えば、図
8(a)は3回測定した結果である。測定回数が多くな
ると、図8(b)のようにある程度の幅を持ったものに
なる(図8(b)は9回測定したもの)。E−O計測装
置110の出力波形の単純な比較だと測定限界はこの幅
よりも大きなものとなる。これらの出力波形を用い相互
相関によって求めた時間的な変化の標準偏差σは、2.
8psであった。95%のデータが入る範囲4σは、1
1.2psとなり、大きく精度が向上しているのであ
る。E−O計測装置110の光学系においては、LDパ
ルス光源130のパルス幅は30psにもかかわらず、
本実施例の装置はこれよりも高い精度で時間的な変化を
測定し得るものになっている。
Next, in order to evaluate the measurement accuracy, the variation of the measurement result is measured. The delay of the variable length waveguide was fixed and multiple measurements were performed. The output waveform of the E-O measuring device 110 is different every measurement. For example, FIG. 8A shows the result of three measurements. When the number of times of measurement increases, it becomes something with a certain width as shown in FIG. 8B (FIG. 8B is measured 9 times). A simple comparison of the output waveforms of the E-O measuring device 110 shows that the measurement limit is larger than this width. The standard deviation σ of the temporal change obtained by cross-correlation using these output waveforms is 2.
It was 8 ps. The range 4σ in which 95% of the data is included is 1
This is 1.2 ps, which is a great improvement in accuracy. In the optical system of the E-O measuring device 110, although the pulse width of the LD pulse light source 130 is 30 ps,
The apparatus of the present embodiment is capable of measuring temporal changes with higher accuracy than this.

【0050】このように、本実施例のシステムは高速の
電気信号波形の時間的な変化を精度良く測定し得るもの
であるから、色々な応用が可能である。例えば、高周波
伝送線上の伝搬特性(速度,減衰,歪みなど)の測定、
複数の信号源からの波形のタイミングを合わせるための
校正、トランジスタなど半導体のゲート遅延特性などで
ある。このような応用の際、測定対象を変えたり、設定
条件を変えて電気信号の時間的関係を測定する。
As described above, the system of this embodiment is capable of accurately measuring the temporal change of the high-speed electric signal waveform, and therefore can be applied in various ways. For example, measurement of propagation characteristics (velocity, attenuation, distortion, etc.) on high-frequency transmission lines,
Calibration for matching the timing of waveforms from multiple signal sources, gate delay characteristics of semiconductors such as transistors, etc. In such applications, the time relationship of electric signals is measured by changing the measurement target or changing the setting conditions.

【0051】図9は、トランジスタなど半導体のゲート
遅延特性の測定への応用を示したものである。一般に、
ゲートの入力端子と出力端子とでは、その出力レベルも
波形も同一でない場合が多い。このような場合、単純に
波形を比較しただけではどの程度遅延しているかわから
ない。例えば、図10(a)の波形の信号を入力し、図
10(b)がその出力となった場合である。この場合、
本実施例の装置では、これらの波形の相互相関のピーク
から測定するものであるから、このような歪んだ波形で
も時間的な変化の測定が可能である。これはディジタル
用素子だけでなくアナログ素子についても遅延特性の測
定が可能であることを示している。
FIG. 9 shows an application to measurement of gate delay characteristics of semiconductors such as transistors. In general,
In many cases, the input terminal and the output terminal of the gate do not have the same output level or waveform. In such a case, simply comparing the waveforms does not show how much the delay occurs. For example, it is a case where the signal having the waveform shown in FIG. 10A is input and the output is shown in FIG. in this case,
Since the apparatus of this embodiment measures from the peak of the cross-correlation of these waveforms, it is possible to measure the temporal change even with such a distorted waveform. This shows that the delay characteristics can be measured not only for digital devices but also for analog devices.

【0052】歪んだ波形でも測定可能な理由はつぎのよ
うに考えられる。式1において、入力信号成分(真の信
号成分)と歪み成分に分離して考えると、歪み成分は、
前述のノイズ成分と同様、平均化されて非常に小さくな
るためと思われる。従って、歪み成分は真の信号成分の
高調波の級数和で表されることから、相互相関を求める
前にフィルタを通すことでより高精度の時間的な差を測
定することが可能になる。このフィルタを構成するに
は、E−O計測装置110の出力にローパスフィルタを
設けたり、波形記憶演算装置210内でディジタルフィ
ルタを設ける方法などがある。これらは公知の方法で実
現されるので詳細な説明は省略する。
The reason why a distorted waveform can be measured is considered as follows. In Equation 1, when the input signal component (true signal component) and the distortion component are considered separately, the distortion component is
It is considered that the noise is averaged and becomes very small, like the noise component described above. Therefore, since the distortion component is represented by the series sum of the harmonics of the true signal component, it is possible to measure the time difference with higher accuracy by passing it through a filter before obtaining the cross-correlation. To construct this filter, there is a method of providing a low-pass filter at the output of the EO measuring device 110, or a method of providing a digital filter in the waveform storage / calculation device 210. Since these are realized by a known method, detailed description will be omitted.

【0053】また、コンパレータなどを用い、E−O計
測装置110の出力波形で所定の閾値内のものについて
相互相関を求めることでより高精度の時間的な差を測定
することが可能になる。例えば、図10(b)の波形で
オーバーシュート,アンダーシュートが生じているが、
所定の閾値内にあるか否かでこれらは除去される。この
場合も、E−O計測装置110の出力にコンパレータを
設けたり、波形記憶演算装置210内でのデータ処理を
行う方法などで構成される。
Further, by using a comparator or the like to obtain the cross-correlation for the output waveform of the EO measuring apparatus 110 within the predetermined threshold value, it becomes possible to measure the time difference with higher accuracy. For example, in the waveform of FIG. 10B, overshoot and undershoot occur,
They are removed depending on whether they are within a predetermined threshold. Also in this case, a method is provided in which a comparator is provided at the output of the E-O measuring device 110, data processing is performed in the waveform storage arithmetic device 210, and the like.

【0054】複数の信号源からの波形のタイミングを合
わせるための校正と前述のゲート遅延特性の測定という
2つの測定へ応用したものにICテスタがある。
An IC tester is applied to the two measurements of the calibration for synchronizing the timings of the waveforms from a plurality of signal sources and the measurement of the gate delay characteristic described above.

【0055】ICテスタは、ICの各ピンに対応する端
子を持ち、その数は最大512本に達している。これら
のピンにはタイミングの揃った駆動パルスを与える必要
があるが、実際にはケーブル、ソケット・ボードやIC
ソケットなどの配線長の違いや機械的配置によって遅延
時間や浮遊容量が異なり、ICの各ピンにおける駆動パ
ルスのタイミングが異なってくる。これがゲート遅延特
性の測定や論理のスキュー測定などの誤差要因となる。
図11は、ICテスタのタイミング校正やタイミング補
正において応用する場合の一つの提案であり、その概念
図である。
The IC tester has terminals corresponding to the pins of the IC, and the number thereof reaches 512 at maximum. These pins need to be given a well-timed drive pulse, but they are actually cables, socket boards and ICs.
The delay time and the stray capacitance vary depending on the wiring length of the socket and the mechanical arrangement, and the timing of the drive pulse at each pin of the IC also varies. This becomes an error factor in the measurement of gate delay characteristics and the measurement of logic skew.
FIG. 11 is one of the proposals when applied to the timing calibration and the timing correction of the IC tester, and is a conceptual diagram thereof.

【0056】このシステムにおいて符号300は、図1
の装置に対応する部分であり、入力信号の信号波形を測
定する計測装置370と、測定された信号をディジタル
値で記憶する記憶装置340と、記憶装置340で記憶
されたディジタル値から相互相関を算出する演算装置3
50と、その結果を表示する表示装置360とで構成さ
れている。また、計測装置370で検出する電圧が切り
替えスイッチ330で切り替えるようにする。そして、
演算装置350からの出力がディレイ設定回路320
a,b,c…につながれ、それらに対応するドライバ3
10a,b,c…の遅延時間を変え得るようになってい
る。この装置を用いたゲート遅延特性の測定はつぎのよ
うにする。
In this system, reference numeral 300 is the same as in FIG.
Of the input signal, a measuring device 370 for measuring the signal waveform of the input signal, a storage device 340 for storing the measured signal as a digital value, and a cross-correlation from the digital value stored in the storage device 340. Calculation device 3 for calculation
50 and a display device 360 that displays the result. Further, the voltage detected by the measuring device 370 is switched by the changeover switch 330. And
The output from the arithmetic unit 350 is the delay setting circuit 320.
driver 3 connected to a, b, c ...
The delay time of 10a, b, c ... Can be changed. The measurement of the gate delay characteristic using this device is as follows.

【0057】まず、駆動パルスのタイミング校正時に
は、切り替えスイッチ330をA側の一番上とし、ドラ
イバ310aから駆動パルスを与える。この駆動パルス
の被測定デバイス101のピン近傍の波形を計測装置3
70で測定し、記憶装置340に取り込む。つぎに、切
り替えスイッチ330をA側の上から2番目とし、同様
にして駆動パルスの波形を取り込む。つぎに、1番目に
取り込んだ波形と2番目に取り込んだ波形とのタイミン
グの差を演算装置350で検出する。この検出されたタ
イミング差に応じてディレイ設定回路320bを調節
し、ドライバ310bからの駆動パルスをドライバ31
0aと揃える。そして、切り替えスイッチ330をA側
の上から3番目以降順次切り替え、同様にして駆動パル
スの波形を1番目のものとそろえる。
First, when calibrating the drive pulse timing, the changeover switch 330 is set to the uppermost position on the A side, and the drive pulse is given from the driver 310a. The waveform of this drive pulse near the pin of the device under measurement 101 is measured by the measuring device 3
The measurement is performed at 70 and is stored in the storage device 340. Next, the changeover switch 330 is set to the second position from the upper side, and the waveform of the drive pulse is captured in the same manner. Next, the arithmetic unit 350 detects the difference in timing between the first captured waveform and the second captured waveform. The delay setting circuit 320b is adjusted according to the detected timing difference, and the drive pulse from the driver 310b is adjusted by the driver 31b.
Align with 0a. Then, the changeover switch 330 is sequentially changed over from the third position on the A side, and the waveform of the drive pulse is aligned with the first one in the same manner.

【0058】ゲート遅延特性の測定の際は、ドライバ3
10a,b,c…からタイミングの揃った駆動パルスを
被測定デバイス101に与え、切り替えスイッチ330
をB側の上から順次切り替えて、順次被測定デバイス1
01の出力ピンの波形を取り込んで前述したようにゲー
ト遅延特性の測定を行う。このようにして、ディジタル
ICだけでなくアナログICについてもの遅延時間測定
が精密に行われうるものと考えられる。
When the gate delay characteristic is measured, the driver 3
Drive pulses with uniform timing are applied to the device under test 101 from 10a, b, c ...
Are sequentially switched from the B side to sequentially measure the device under test 1
The waveform of the output pin 01 is captured and the gate delay characteristic is measured as described above. In this way, it is considered that delay time measurement can be performed accurately not only for digital ICs but also for analog ICs.

【0059】図12は、第2の実施例の構成図を示した
ものである。この図において、図1と同一の符号のもの
については、図1と同等のものを用いており、E−O計
測装置110は同じものである。波形記憶演算装置21
1は基本的に同等であるが、切替スイッチ260が設け
られており、E−O計測装置110で先に測定した電気
信号波形をディジタル値で記憶した後、後に測定した電
気信号波形と比較し得るようにしている。
FIG. 12 shows a block diagram of the second embodiment. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 are used, and the same EO measuring device 110 is used. Waveform storage arithmetic unit 21
1 is basically the same, but the changeover switch 260 is provided, and the electric signal waveform previously measured by the EO measuring device 110 is stored as a digital value and then compared with the electric signal waveform measured later. I'm trying to get it.

【0060】まず、切替スイッチ260を波形記憶部2
20側にしておき、図1の実施例の場合と同様にしてE
−O計測装置110で被測定デバイス101の電気信号
波形を測定する。そしてこの波形を波形記憶部220に
記憶する。その後、切替スイッチ260を相互相関算出
部230側にする。先の電気信号波形とは設定条件をか
えたり、測定位置を被測定デバイス101のゲートの入
力から出力に変えたり、測定対象を変えるなどする。そ
して、同様にしてE−O計測装置110で電気信号波形
を測定すると同時に、E−O計測装置110からの電気
信号波形と、先に記憶しておいた波形とから2つの電気
信号波形の相互相関を算出する。ピーク検出部240で
相互相関のピーク値を検出し、タイミング変化表示部2
50で、時間的な差を表示する。
First, the changeover switch 260 is set to the waveform storage section 2
20 side and E as in the case of the embodiment of FIG.
The -O measuring device 110 measures the electric signal waveform of the device under test 101. Then, this waveform is stored in the waveform storage unit 220. After that, the changeover switch 260 is set to the cross-correlation calculation unit 230 side. The electric signal waveform is changed from the setting condition, the measurement position is changed from the input of the gate of the device under test 101 to the output, or the measurement target is changed. Then, in the same manner, the electrical signal waveform is measured by the E-O measuring device 110, and at the same time, the electrical signal waveform from the E-O measuring device 110 and the previously stored waveform are mutually interrelated. Calculate the correlation. The peak value of the cross-correlation is detected by the peak detection unit 240, and the timing change display unit 2
At 50, the time difference is displayed.

【0061】このようにすることで、波形を2つ記憶す
る必要がなくなるので、メモリが少なくて済み、かつ速
くピーク値を検出することが可能になる。
By doing so, it is not necessary to store two waveforms, so that the memory is small and the peak value can be detected quickly.

【0062】図13は、第3の実施例の構成図を示した
ものである。この実施例はE−O計測装置110の光学
系を2系統用意し、同時に異なった位置での被測定デバ
イス101の電気信号波形の測定を可能としたものであ
る。この図においても、図1と同一の符号のものについ
ては、図1と同等のものを用いる。
FIG. 13 shows a block diagram of the third embodiment. In this embodiment, two optical systems of the EO measuring apparatus 110 are prepared, and the electric signal waveform of the device under test 101 can be measured at different positions at the same time. Also in this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 are used.

【0063】E−O計測装置110の一方の光学系は図
1のものと同じであり、測定点Aの電界を検出するため
のものである。これに同等の光学系(LDパルス光源1
32,偏光子122c,電気光学結晶からなるE−Oプ
ローブ122b,ハーフミラー122e,検光子122
d,光検出器142)が設けられており、この光学系は
測定点Bの電界を検出するためのものである。LDパル
ス光源132は、LDパルス光源130とともに駆動さ
れ、同等の形状のパルス光を出力する。計測部162も
計測部160と同じもので、測定点Bの電気信号の波形
をロックイン増幅して検出する。これらの測定点A,B
の各光学系は独立して被測定デバイス101を移動可能
になっている。
One optical system of the EO measuring device 110 is the same as that of FIG. 1, and is for detecting the electric field at the measuring point A. An optical system equivalent to this (LD pulse light source 1
32, a polarizer 122c, an EO probe 122b made of an electro-optic crystal, a half mirror 122e, and an analyzer 122.
d, a photodetector 142) is provided, and this optical system is for detecting the electric field at the measurement point B. The LD pulse light source 132 is driven together with the LD pulse light source 130, and outputs pulsed light having an equivalent shape. The measurement unit 162 is also the same as the measurement unit 160, and detects the waveform of the electric signal at the measurement point B by lock-in amplification. These measurement points A and B
Each of the optical systems can independently move the device under test 101.

【0064】波形記憶演算装置212は基本的に同等で
あるが、計測部160及び計測部162を同時に入力す
るため、そのインターフェイスとしてA/Dコンバータ
が余分に設けられ、相互相関算出部230は、計測部1
60及び計測部162からの各測定点A,Bの電気信号
波形を一時的に記憶し、その後相互相関を算出するよう
になっている。
The waveform storage operation device 212 is basically the same, but since the measuring section 160 and the measuring section 162 are input at the same time, an extra A / D converter is provided as the interface, and the cross-correlation calculating section 230 is Measuring unit 1
The electric signal waveforms of the measurement points A and B from 60 and the measuring unit 162 are temporarily stored, and then the cross-correlation is calculated.

【0065】まず、上記各光学系を測定したい被測定デ
バイス101上の位置即ち測定点A,Bにあわせる。そ
して、前述の図1の実施例と同様にして測定点A,Bの
電気信号波形をE−O計測装置110で検出し、波形記
憶演算装置212で相互相関によりこれらの波形のタイ
ミング差を測定する。このようにすることで、波形2つ
を同時に測定することができるので、前述の図1よりも
ずれがなく迅速に時間的な差が測定できる。
First, the above optical systems are aligned with the positions on the device to be measured 101 to be measured, that is, measurement points A and B. Then, the electric signal waveforms at the measurement points A and B are detected by the E-O measuring device 110 in the same manner as in the embodiment of FIG. 1 described above, and the timing difference between these waveforms is measured by the waveform storage / arithmetic device 212 by cross correlation. To do. By doing so, it is possible to measure two waveforms at the same time, so that the time difference can be measured more quickly than in FIG.

【0066】図14は、第4の実施例の構成図を示した
ものである。この実施例も図13と同様E−O計測装置
110の光学系を2系統用意したものだが、光学系が簡
素に構成されている点に特徴がある。この実施例も同時
に異なった位置での被測定デバイス101の電気信号波
形の測定を可能としたものである。この図においても、
図1と同一の符号のものについては、図1と同等のもの
を用いる。
FIG. 14 shows a block diagram of the fourth embodiment. This embodiment also has two optical systems of the E-O measuring device 110 as in FIG. 13, but is characterized in that the optical system is simply configured. This embodiment also makes it possible to measure the electric signal waveform of the device under test 101 at different positions at the same time. Also in this figure,
The same symbols as those in FIG. 1 are used for the same reference numerals.

【0067】このE−O計測装置110の光学系では、
LDパルス光源130,偏光子120c,電気光学結晶
からなるE−Oプローブ120bを共通のものにしてい
る。LDパルス光源130の光をハーフミラー124で
分岐し、一方を測定点Aの光学系に与え、他方を測定点
Bの光学系に与えている。測定点Aの光学系はLDパル
ス光源130,偏光子120c,電気光学結晶からなる
E−Oプローブ120b,ハーフミラー120e,検光
子120d,光検出器140で構成している。測定点B
の光学系は、LDパルス光源130,全反射ミラー12
5,偏光子120c,電気光学結晶からなるE−Oプロ
ーブ120b,ハーフミラー122e,検光子122
d,光検出器142で構成している。波形記憶演算装置
212は、上記と基本的に同等であり、相互相関算出部
230は、計測部160及び計測部162からの各測定
点A,Bの電気信号波形の相互相関を算出する。図13
と同様にして時間的な差を測定する。
In the optical system of this EO measuring device 110,
The LD pulse light source 130, the polarizer 120c, and the EO probe 120b made of an electro-optic crystal are commonly used. The light of the LD pulse light source 130 is branched by the half mirror 124, one of which is given to the optical system of the measurement point A and the other of which is given to the optical system of the measurement point B. The optical system at the measurement point A includes an LD pulse light source 130, a polarizer 120c, an EO probe 120b made of an electro-optic crystal, a half mirror 120e, an analyzer 120d, and a photodetector 140. Measurement point B
The optical system includes an LD pulse light source 130 and a total reflection mirror 12
5, polarizer 120c, EO probe 120b made of electro-optic crystal, half mirror 122e, analyzer 122
d, a photodetector 142. The waveform storage / calculation device 212 is basically equivalent to the above, and the cross-correlation calculation unit 230 calculates the cross-correlation of the electric signal waveforms at the measurement points A and B from the measurement units 160 and 162. FIG.
The time difference is measured in the same manner as.

【0068】この実施例では、E−Oプローブ120b
を共通にしているため、図13と比較して測定点A,B
の設定の柔軟性に欠けるが、光学部品が少なくなるとい
う利点がある。
In this embodiment, the EO probe 120b
The measurement points A and B are different from those in FIG.
Although it lacks flexibility in setting, there is an advantage that the number of optical components is reduced.

【0069】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but various modifications can be made.

【0070】例えば、波形記憶演算装置210はコンピ
ュータだけでなく、最近流行のDSP(Digital signal
processer),メモリ素子などでも構成し得る。また、
ICテスタによる測定では、切り替えスイッチ330を
A側の一番上から切り替えたが、この切り替える順番は
この通りでなくても良い。さらに、図11では、図1の
E−O計測装置110を用いて構成し得る。この場合、
E−O計測装置110の光学系は小型化が可能で一体的
に製作し得るものであるから、E−O計測装置110の
光学系をアクチュエータなどで動かしてE−O計測装置
110に入力させるようにするとよい。
For example, the waveform storage / calculation device 210 is not limited to a computer, but may be a DSP (Digital signal
processer), a memory device, or the like. Also,
In the measurement by the IC tester, the changeover switch 330 was changed over from the top on the A side, but the changeover order may not be this order. Further, in FIG. 11, the E-O measuring device 110 of FIG. 1 may be used. in this case,
Since the optical system of the E-O measuring device 110 can be downsized and can be manufactured integrally, the optical system of the E-O measuring device 110 is moved by an actuator or the like to be input to the E-O measuring device 110. You should do so.

【0071】測定する波形が互いに反転したものである
場合、相互相関の演算は線形性を有するので図7(c)
の波形は反転したものになる。そのため、このような場
合、最小になる値をもって時間的な差になる。
When the waveforms to be measured are mutually inverted, the cross-correlation calculation has linearity, so that FIG.
The waveform of will be inverted. Therefore, in such a case, the smallest value is the time difference.

【0072】前述した実施例では、E−O計測装置11
0は、パルス光源からのストローブ光にてサンプリング
して信号波形を測定するものであるが、本発明は、これ
に限定されるものではない。すなわち、光源をCW光源
とし、光速の光検出器を用いる非サンプリングの方式で
あっもよい。この時、E−O計測装置の時間分解能は、
光検出器および計測部で制限される。光検出器として高
速のpin−PD又はAPDを用い、計測部として高速
のデジタルオシロスコープを用いると、1GHZ以上の
業域を得ることができる。この場合でも、前述の実施例
と同様に、波形記憶演算装置を用いることによって、精
度よくタイシンク差を測定することができる。
In the embodiment described above, the EO measuring device 11
0 is for measuring the signal waveform by sampling with the strobe light from the pulse light source, but the present invention is not limited to this. That is, a non-sampling method may be used in which the light source is a CW light source and a light speed photodetector is used. At this time, the time resolution of the EO measuring device is
Limited by photodetector and measurement. If a high-speed pin-PD or APD is used as the photodetector and a high-speed digital oscilloscope is used as the measuring unit, a working area of 1 GHz or higher can be obtained. Even in this case, the tie-sync difference can be accurately measured by using the waveform storage operation device as in the above-described embodiment.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上の通り本発明のタイミング差測定シ
ステムによれば、信号の波形に第2の手段で所定の演算
を施して時間的な関係が検出されるため、波形の目視に
よるよりもより精度の高い時間的な差を検出することが
でき、さらに、処理方法によってはノイズがあってもよ
り高精度の時間的な関係を検出し得る。
As described above, according to the timing difference measuring system of the present invention, since the waveform of signals is subjected to a predetermined calculation by the second means to detect a temporal relationship, it is more preferable than visual inspection of waveforms. It is possible to detect a more accurate temporal difference, and it is possible to detect a more accurate temporal relationship even if there is noise depending on the processing method.

【0074】特に、第1の手段が信号の入力に電気光学
結晶を用いて構成されている場合、非常に高い時間分解
能をもつため、より高精度に測定し得る。
In particular, when the first means is constituted by using an electro-optic crystal for inputting a signal, it has a very high time resolution, so that the measurement can be performed with higher accuracy.

【0075】また、第1の手段が、パルス信号を被測定
対象のICのピンに出力するパルス信号源を用いて構成
されている場合、被測定対象のICへのパルス信号のタ
イミングをそろえ得るため、被測定対象のICのタイミ
ング変化をより精密に測定し得る。
Further, when the first means is constructed by using the pulse signal source for outputting the pulse signal to the pin of the IC to be measured, the timing of the pulse signal to the IC to be measured can be aligned. Therefore, the timing change of the IC to be measured can be measured more accurately.

【0076】さらに、第3の手段をさらに有する場合、
ノイズ成分が除去されるため、より精密な時間的関係を
検出できる。
Further, when the third means is further provided,
Since the noise component is removed, a more precise temporal relationship can be detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一実施例の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment.

【図2】E−Oプローブの構成図。FIG. 2 is a block diagram of an EO probe.

【図3】E−O計測装置の検出結果の一例のグラフ。FIG. 3 is a graph showing an example of the detection result of the E-O measuring device.

【図4】駆動パルスの波形を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a drive pulse.

【図5】ストローブ光の波形を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a waveform of strobe light.

【図6】E−O計測装置の測定・制御系の処理の概要を
示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of processing of a measurement / control system of the EO measuring apparatus.

【図7】図1の装置の測定結果の一例を示す図。7 is a diagram showing an example of measurement results of the apparatus of FIG.

【図8】図1の装置の測定結果がばらつく様子を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing how measurement results of the apparatus of FIG. 1 vary.

【図9】半導体素子のゲート遅延特性の測定の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of measurement of gate delay characteristics of a semiconductor device.

【図10】図9の測定における半導体素子への入出力波
形の一例を示す図。
10 is a diagram showing an example of input / output waveforms to / from a semiconductor element in the measurement of FIG.

【図11】ICテスタへの応用例の概念図。FIG. 11 is a conceptual diagram of an application example to an IC tester.

【図12】第2の実施例の構成図。FIG. 12 is a configuration diagram of a second embodiment.

【図13】第3の実施例の構成図。FIG. 13 is a configuration diagram of a third embodiment.

【図14】第4の実施例の構成図。FIG. 14 is a configuration diagram of a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110…E−O計測装置,120b,122b…E−O
プローブ,120c,122c…偏光子,120d,1
22d…検光子,120e,122e…ハーフミラー,
140,142…光検出器,130,132…LDパル
ス光源,220…波形記憶部,230…相互相関算出
部,310a,b,c…ドライバ,320a,b,c…
ディレイ設定回路,,260,330…切り替えスイッ
チ。
110 ... EO measuring device, 120b, 122b ... EO
Probe, 120c, 122c ... Polarizer, 120d, 1
22d ... Analyzer, 120e, 122e ... Half mirror,
140, 142 ... Photodetector, 130, 132 ... LD pulse light source, 220 ... Waveform storage section, 230 ... Cross-correlation calculation section, 310a, b, c ... Driver, 320a, b, c ...
Delay setting circuit, 260, 330 ... Changeover switch.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 伊助 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Isuke Hirano 1 126-1, Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Hamamatsu Photonics Co., Ltd.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2つ以上の信号の波形を測定する第1の
手段と、 前記信号の波形を記憶するとともに、記憶された前記信
号の波形に所定の演算を施して前記信号のタイミング差
を検出する第2の手段とを備えるタイミング差測定シス
テム。
1. A first means for measuring waveforms of two or more signals; storing the waveforms of the signals; and performing a predetermined operation on the stored waveforms of the signals to obtain a timing difference between the signals. A timing difference measuring system comprising: a second means for detecting.
【請求項2】 前記第1の手段は、 前記信号の電界を光変調にて光信号に変換して検出する
光学系と、 検出された前記信号の電界から前記信号の波形を測定す
る測定系とを有することを特徴とする請求項1記載のタ
イミング差測定システム。
2. The optical system for converting the electric field of the signal into an optical signal by optical modulation for detection, and the measuring system for measuring the waveform of the signal from the electric field of the detected signal. The timing difference measurement system according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記光学系は、 前記信号の経路近傍に配置可能で、電気光学効果をもつ
プローブと、 前記プローブへ光を出力する光源と、 前記プローブで光変調された光を検出する検出器とを含
んで構成されることを特徴とする請求項2記載のタイミ
ング差測定システム。
3. The optical system, which can be arranged in the vicinity of the path of the signal, has a probe having an electro-optical effect, a light source for outputting light to the probe, and detection for detecting light optically modulated by the probe. 3. The timing difference measuring system according to claim 2, wherein the timing difference measuring system comprises:
【請求項4】 前記プローブで光変調された光は前記プ
ローブの底面に形成された反射膜で反射して前記検出器
で検出されることを特徴とする請求項3記載のタイミン
グ差測定システム。
4. The timing difference measuring system according to claim 3, wherein the light modulated by the probe is reflected by a reflective film formed on the bottom surface of the probe and detected by the detector.
【請求項5】 前記光源は、短いパルスのレーザ光の出
力が可能なレーザ光源であることを特徴とする請求項3
記載のタイミング差測定システム。
5. The light source is a laser light source capable of outputting laser light with a short pulse.
The described timing difference measurement system.
【請求項6】 前記測定系は、 前記光源を駆動し、パルス状に光を出力させる制御回路
と、 前記駆動回路の駆動タイミングをもとに前記検出器の検
出出力をロックイン増幅して前記信号の波形を検出する
計測部とを含んで構成されることを特徴とする請求項3
記載のタイミング差測定システム。
6. The control system includes a control circuit for driving the light source to output light in a pulsed form, and lock-in amplification of a detection output of the detector based on a drive timing of the drive circuit, 4. A measuring section for detecting a waveform of a signal, the measuring section being included.
The described timing difference measurement system.
【請求項7】 前記測定系は、前記信号の経路を含む被
測定回路に駆動信号を出力する駆動回路をさらに有し、 前記制御回路は、前記駆動回路が出力する前記パルスの
タイミングに対して徐々にずらして前記光源を駆動する
ことを特徴とする請求項6記載のタイミング差測定シス
テム。
7. The measurement system further includes a drive circuit that outputs a drive signal to a circuit under measurement including the path of the signal, and the control circuit controls the timing of the pulse output by the drive circuit. 7. The timing difference measuring system according to claim 6, wherein the light source is driven with a gradual shift.
【請求項8】 前記光学系は、2系統であることを特徴
とする請求項2記載のタイミング差測定システム。
8. The timing difference measuring system according to claim 2, wherein the optical system has two systems.
【請求項9】 前記光学系は、 前記信号のうち1の経路近傍に配置可能で、電気光学効
果をもつ第1のプローブと、 前記第1のプローブへ光を出力する第1の光源と、 前記第1のプローブで光変調された光を検出する第1の
検出器と、 前記信号のうち他の1の経路近傍に配置可能で、電気光
学効果をもつ第2のプローブと、 前記第2のプローブへ光を出力する第2の光源と、 前記第2のプローブで光変調された光を検出する第2の
検出器と、を含んで構成されることを特徴とする請求項
8記載のタイミング差測定システム。
9. The first optical probe, which can be arranged near one path of the signal and has an electro-optical effect, and a first light source that outputs light to the first probe, A first detector that detects light modulated by the first probe; a second probe that can be arranged near another path of the signal and has an electro-optical effect; 9. A second light source that outputs light to the probe of 1), and a second detector that detects the light modulated by the second probe are included. Timing difference measurement system.
【請求項10】 前記光学系は、 前記信号のうち2の経路近傍に配置可能で、電気光学効
果をもつプローブと、 前記プローブへ光を出力する光源と、 前記光源の光を前記プローブの2の経路それぞれ近傍に
あたえる光学回路と、 前記経路それぞれ近傍において前記プローブで光変調さ
れた光をそれぞれ検出する第1及び第2の検出器と、を
含んで構成されることを特徴とする請求項8記載のタイ
ミング差測定システム。
10. The optical system can be arranged in the vicinity of two paths of the signal and has a probe having an electro-optical effect, a light source for outputting light to the probe, and a light of the light source for the probe. 6. An optical circuit which is provided in the vicinity of each of the paths, and first and second detectors which respectively detect the light modulated by the probe in the vicinity of each of the paths. 8. The timing difference measurement system described in 8.
【請求項11】 前記第2の手段は、前記信号の波形を
ディジタル値で記憶することを特徴とする請求項1記載
のタイミング差測定システム。
11. The timing difference measuring system according to claim 1, wherein the second means stores the waveform of the signal as a digital value.
【請求項12】 前記第2の手段は、記憶された前記信
号の波形の相互相関を求め、その相互相関のピーク値か
ら前記タイミング差を検出することを特徴とする請求項
1記載のタイミング差測定システム。
12. The timing difference according to claim 1, wherein the second means obtains the cross-correlation of the waveforms of the stored signals and detects the timing difference from the peak value of the cross-correlation. Measuring system.
【請求項13】 前記第2の手段は、記憶された前記2
つの信号波形のそれぞれをフーリエ変換し、その一方の
共役関数と他方との積にフーリエ逆変換を施すことによ
り前記信号の波形の相互相関をもとめることを特徴とす
る請求項12記載のタイミング差測定システム。
13. The second means stores the stored two
13. The timing difference measurement according to claim 12, wherein each of the two signal waveforms is Fourier-transformed, and the product of the conjugate function of one of them is subjected to an inverse Fourier transform to obtain the cross-correlation of the waveforms of the signals. system.
【請求項14】 前記第2の手段は、前記信号のうち1
つを記憶した後に、前記信号のうち他の1つを第1の手
段で測定すると同時に前記信号の波形に所定の演算を施
して前記信号のタイミング差を検出することを特徴とす
る請求項1記載のタイミング差測定システム。
14. The second means is one of the signals.
2. After storing one of the signals, another one of the signals is measured by the first means, and at the same time, a predetermined operation is performed on the waveform of the signal to detect the timing difference between the signals. The described timing difference measurement system.
【請求項15】 前記信号の波形に所定の加工を施す第
3の手段をさらに有することを特徴とする請求項1記載
のタイミング差測定システム。
15. The timing difference measuring system according to claim 1, further comprising third means for performing a predetermined process on the waveform of the signal.
【請求項16】 前記第3の手段は、前記信号の波形に
フィルターをかけることにより前記信号の波形に加工を
施すことを特徴とする請求項15記載のタイミング差測
定システム。
16. The timing difference measuring system according to claim 15, wherein the third means processes the waveform of the signal by filtering the waveform of the signal.
【請求項17】 前記第1の手段は、パルス信号を被測
定対象のICのピンに出力するパルス信号源を有し、前
記パルス信号源につながれた前記ピンに対応する多数の
チャンネルで前記信号を入力し、それらの信号の波形を
測定し、前記第2の手段で検出された前記タイミング差
に基づき前記パルス信号源から前記ピンに出力する前記
各パルスのタイミングを調節することを特徴とする請求
項1記載のタイミング差測定システム。
17. The first means has a pulse signal source for outputting a pulse signal to a pin of an IC to be measured, and the signal is provided in a large number of channels corresponding to the pin connected to the pulse signal source. Is input, the waveforms of those signals are measured, and the timing of each pulse output from the pulse signal source to the pin is adjusted based on the timing difference detected by the second means. The timing difference measuring system according to claim 1.
JP34681992A 1992-01-16 1992-12-25 Timing-difference measuring system Pending JPH05273272A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/005,091 US5499190A (en) 1992-01-16 1993-01-15 System for measuring timing relationship between two signals
DE69324507T DE69324507T2 (en) 1992-01-16 1993-01-15 Arrangement for measuring the temporal relationship between two or more signals
EP93300249A EP0552048B1 (en) 1992-01-16 1993-01-15 A system for measuring timing relationship between two or more signals

Applications Claiming Priority (2)

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JP588092 1992-01-16
JP4-5880 1992-01-16

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000304862A (en) * 1999-04-06 2000-11-02 Leica Geosystems Ag Distance measuring method for at least one target object
JP2011064494A (en) * 2009-09-15 2011-03-31 Yokogawa Electric Corp Coriolis flowmeter and frequency measuring method
JP2014174069A (en) * 2013-03-12 2014-09-22 Mitsubishi Electric Corp Laser range finding device

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