JPH07280857A - パルス幅測定回路 - Google Patents

パルス幅測定回路

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JPH07280857A
JPH07280857A JP6092975A JP9297594A JPH07280857A JP H07280857 A JPH07280857 A JP H07280857A JP 6092975 A JP6092975 A JP 6092975A JP 9297594 A JP9297594 A JP 9297594A JP H07280857 A JPH07280857 A JP H07280857A
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signal
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pulse width
pulse
flop
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JP6092975A
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Kikufumi Katou
菊文 加藤
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な外付け回路を追加するのみの構成で、
0〜nsec.オーダーまでのパルス幅を直線的に測定可能
なパルス幅測定回路を提供する。 【構成】 測定対象の集積回路2に基準クロック信号S
1を入力し、この基準クロック信号S1に基づいて集積
回路2から出力される被測定信号S2のパルス幅を測定
するパルス幅測定回路において、被測定信号S2の逆極
性のエッジでトリガーがかかるT型フリップフロップ3
およびD型フリップフロップ4と、この2つのフリップ
フロップ3,4の各出力信号S3,S4に基づいて発生
タイミングが異なりかつ消滅タイミングが同じ2つのパ
ルス信号S6,S7を生成するパルス生成回路9と、こ
の2つのパルス信号S6,S7を積分して2つの直流電
圧V1,V2とする積分回路8,9とを具備し、この直
流電圧V1,V2の差分に基づいて被測定信号S2のパ
ルス幅を測定する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路のテストにお
ける時間測定に用いられるパルス幅測定回路に関し、特
に被測定回路から出力される周期的な信号における微小
パルス幅の測定に用いて好適なパルス幅測定回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】集積回路のテストにおいて時間測定を行
う場合、従来は、図3に示すように、測定対象の集積回
路31に対して信号発生器32から基準クロック信号S
aを与えるとともに、この基準クロック信号Saに基づ
いて集積回路31から出力される被測定信号Sbをカウ
ンタ33に与え、このカウンタ33において、微小パル
ス幅Δtの被測定信号Sbが印加されている期間だけ内
部基準クロックScの数Nをカウントするようにしてい
た。
【0003】そして、カウンタ33の内部基準クロック
Scのカウント数Nと、この内部基準クロックScの1
周期の時間とを乗算することにより、被測定信号Sbに
おける微小パルス幅Δtを測定していた。図4に、微小
パルス幅Δtの被測定信号Sb(A)およびカウンタ3
3の内部基準クロックSc(B)のタイミングチャート
を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
従来のパルス幅測定回路では、測定限界の最小時間およ
び精度はカウンタ33の内部基準クロックScの周波数
および精度に依存するので、例えば測定限界の最小時間
を1〔nsec.〕とするためには1〔GHz〕の内部基準
クロックScが必要となる。
【0005】しかしながら、内部基準クロックScが高
周波になる程分布定数等の影響が現れるため、カウンタ
33の内部基準クロックScの周波数が100〔MH
z〕を越えるパルス幅測定回路を実現することは実際上
困難である。このため、内部基準クロックScの周波数
を100〔MHz〕程度に設定しているのが現状であ
る。
【0006】したがって、従来のパルス幅測定回路で
は、内部基準クロックScの周波数の制約から、測定最
小時間は10〔nsec.〕刻み程度が限界であり、高速・
高精度の測定が不可能であった。本発明は、上記課題に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
簡単な外付け回路を追加するのみの構成で、0〜nsec.
オーダーまでのパルス幅を直線的に測定可能なパルス幅
測定回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるパルス幅測
定回路は、被測定回路に基準クロック信号を入力し、こ
の基準クロック信号に基づいて被測定回路から出力され
る被測定信号のパルス幅を測定するパルス幅測定回路で
あって、被測定信号の逆極性のエッジでトリガーがかか
る互いに同期した2つのフリップフロップと、この2つ
のフリップフロップの各出力信号に基づいて発生タイミ
ングが異なりかつ消滅タイミングが同じ2つのパルス信
号を生成するパルス生成回路と、この2つのパルス信号
をそれぞれ積分して2つの直流電圧として出力する積分
回路とを具備し、この2つの直流電圧の差分に基づいて
被測定信号のパルス幅を測定する構成となっている。
【0008】
【作用】上記構成のパルス幅測定回路において、2つの
フリップフロップが被測定信号の逆極性のエッジでトリ
ガーがかかることで、2つのフリップフロップの各出力
信号は被測定信号のパルス幅の時間差を持って立ち上が
る。そして、この2つのフリップフロップの各出力信号
に基づいて発生タイミングが異なりかつ消滅タイミング
が同じ2つのパルス信号を生成すると、この2つのパル
ス信号の各々のパルス幅の差が被測定信号のパルス幅そ
のものとなる。
【0009】この2つのパルス信号をそれぞれ積分する
ことで、各パルス幅に応じた2つの直流電圧を得る。こ
の2つの直流電圧の差分は、被測定信号のパルス幅に直
線的に比例する。したがって、2つの直流電圧を計測
し、その差分を求めて適当に換算することにより、被測
定信号のパルス幅を直線的に測定できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明によるパルス幅測定回路の
一実施例を示す回路図である。図1において、信号発生
器1から測定対象の集積回路(被測定回路)2に対して
所定周波数の基準クロック信号S1が供給される。
【0011】集積回路2からは、信号発生器1から供給
される基準クロック信号S1に基づく被測定信号S2が
出力される。この被測定信号S2は、T型フリップフロ
ップ3のクロック入力になるとともに、D型フリップフ
ロップ4の反転クロック入力となる。
【0012】T型フリップフロップ3は被測定信号S2
の立ち上がりエッジでトリガーがかかり、D型フリップ
フロップ4は被測定信号S2の立ち下がりエッジでトリ
ガーがかかる。T型フリップフロップ3およびD型フリ
ップフロップ4の各論理しきい値Vrは、あらかじめ所
定の値にそれぞれ設定されている。
【0013】なお、T型フリップフロップ3が被測定信
号S2の立ち下がりエッジでトリガーがかかり、D型フ
リップフロップ4が被測定信号S2の立ち上がりエッジ
でトリガーがかかるように構成しても良い。
【0014】T型フリップフロップ3の出力信号S3は
遅延回路5に供給されるとともに、D型フリップフロッ
プ4のデータ(D)入力となる。また、D型フリップフ
ロップ4の出力信号S4は遅延回路6に供給される。遅
延回路5と遅延回路6とは、同一特性の適当な遅延時間
を持っている。遅延回路5の遅延出力信号S5は、2入
力AND回路7の一方の入力となる。遅延回路6の遅延
出力信号S6は、2入力AND回路8の一方の入力とな
る。
【0015】AND回路7,8は、T型フリップフロッ
プ3の出力信号S3を各他方の入力としている。この2
つの遅延回路5,6および2つのAND回路7,8によ
り、T型フリップフロップ3の出力信号S3およびD型
フリップフロップ4の出力信号S4に基づいて発生タイ
ミングが異なりかつ消滅タイミングが同じ2つのパルス
信号を生成するパルス生成回路9が構成されている。
【0016】このパルス生成回路9において、AND回
路7の論理積出力であるパルス信号S7は、抵抗R1お
よびコンデンサC1のCR直列回路によって構成された
積分回路10に供給される。積分回路10は、パルス信
号S6を波形整形して直流化し、その直流出力電圧V1
をコンデンサC1に蓄える。同様に、AND回路8の論
理積出力であるパルス信号S8は、抵抗R2およびコン
デンサC2のCR直列回路によって構成された積分回路
11に供給される。積分回路11は、パルス信号S8を
波形整形して直流化し、その直流出力電圧V2をコンデ
ンサC2に蓄える。
【0017】なお、積分回路10,11としては、CR
直列回路による構成のものに限定されるものではなく、
他の構成の積分回路を用いることも可能である。コンデ
ンサC1,C2に対し、直流電圧計12,13がそれぞ
れ並列に接続されている。直流電圧計12,13は、積
分回路10,11の直流出力電圧V1,V2をそれぞれ
計測して表示する。そして、この計測した直流出力電圧
V1,V2の差分電圧Vdを適当に換算することによ
り、被測定信号S2における微小パルス幅Δtを直線的
に測定するようになされている。
【0018】次に、上記構成のパルス幅測定回路の回路
動作について、図2のタイミングチャートに基づいて説
明する。時刻t0 に“H”レベル(論理“1”)に立ち
上がった基準クロック信号S1(A)が測定対象の集積
回路2に与えられると、集積回路2からはこの基準クロ
ック信号S1が内部回路を通過することによって微小パ
ルス幅Δtの被測定信号S2(B)として出力される。
【0019】この被測定信号S2(B)は、T型フリッ
プフロップ3およびD型フリップフロップ4に与えられ
る。すると、被測定信号S2(B)の立ち上がりエッジ
においてその信号レベルが論理しきい値Vrに達した時
点t1 で、先ずT型フリップフロップ3がトリガーさ
れ、その出力信号S3(C)が“L”レベル(論理
“0”)から“H”レベルに遷移する。
【0020】次に、被測定信号S2(B)の立ち下がり
エッジにおいてその信号レベルが論理しきい値Vrに達
した時点t2 で、D型フリップフロップ4がトリガーさ
れ、その出力信号S4(D)が“L”レベルから“H”
レベルに遷移する。なお、2つのフリップフロップの一
方としてD型フリップフロップ4を用い、T型フリップ
フロップ3のQ出力をD入力としたのは、2つのフリッ
プフロップ3,4の同期をとるためである。
【0021】ここで、図2(C),(D)から明らかな
ように、T型フリップフロップ3の出力信号S3および
D型フリップフロップ4の出力信号S4の各波形は同一
であるが、D型フリップフロップ4の出力信号S4の方
がT型フリップフロップ3の出力信号S3に対して時間
Δtだけ遅れて立ち上がっている。この時間Δtは、被
測定信号S2(B)の立ち上がりエッジおよび立ち下が
りにおける信号レベルVrでの時間幅(パルス幅)であ
る。
【0022】T型フリップフロップ3の出力信号S3
(C)は、遅延回路5で所定の遅延時間τだけ遅延され
て遅延出力信号S5(E)となり、AND回路7におい
て、T型フリップフロップ3の出力信号S3(C)と論
理積がとられる。また、D型フリップフロップ4の出力
信号S4(D)は、遅延回路6で所定の遅延時間τだけ
遅延されて遅延出力信号S6(F)となり、AND回路
8において、T型フリップフロップ3の出力信号S3
(C)と論理積がとられる。
【0023】これにより、AND回路7からは時点t3
でパルス信号S7(G)が、AND回路8からは時点t
4 でパルス信号S8(H)がそれぞれ出力される。その
結果、2つのパルス信号S7(G),S8(H)は、そ
の立ち上がりにおいてΔtの時間差を持つことになる。
【0024】最初の基準クロック信号S1(A)が消滅
し、続いて次の基準クロック信号S1(A)が時点t5
で立ち上がると、集積回路2からはこの基準クロック信
号S1(A)に基づいて微小パルス幅Δtの被測定信号
S2(B)が出力される。そして、この被測定信号S2
(B)の立ち上がりエッジにおいてその信号レベルが論
理しきい値Vrに達した時点t6 でT型フリップフロッ
プ3がトリガーされ、その出力信号S3(C)が“H”
レベルから“L”レベルに遷移する。
【0025】このとき、パルス信号S7(G),S8
(H)が同じタイミングで消滅する。その結果、パルス
信号S7(G)のパルス幅は(t6 −t3 )となり、パ
ルス信号S8(H)のパルス幅は(t6 −t4 )とな
る。そして、2つのパルス信号S7(G),S8(H)
の各々のパルス幅の差(t4 −t3 )は、被測定信号S
2(B)のパルス幅Δtそのものである。したがって、
被測定信号S2(B)のパルス幅Δtは、
【数1】Δt=(t4 −t3 ) となる。
【0026】ここで、2つのパルス信号S7(G),S
8(H)の“H”レベルのときの電圧をVH とすると、
一方のパルス信号S7(G)が“H”レベルであるとき
の波形の面積SA は、
【数2】SA =(t6 −t3 )・VH なる式で求められる。
【0027】また、2つのパルス信号S7(G),S8
(H)の周期をTとすると、パルス信号S7(G)を積
分回路10において積分した後の直流出力電圧V1は、
【数3】V1=SA /T =(t6 −t3 )・VH /T なる式で求められる。
【0028】同様にして、他方のパルス信号S8(H)
が“H”レベルであるときの波形の面積SB は、
【数4】SB =(t6 −t4 )・VH なる式で求められる。
【0029】また、パルス信号S8(H)を積分回路1
1において積分した後の直流出力電圧V2は、
【数5】V2=SB /T =(t6 −t4 )・VH /T なる式で求められる。
【0030】ここで、直流出力電圧V1,V2の差分電
圧Vdは、数3,数5および数1の各式より、
【数6】Vd=V1−V2 =(t4 −t3 )・VH /T =Δt・VH /T ∝Δt と表される。
【0031】かくして、2つのパルス信号S7(G),
S8(H)がそれぞれ“H”レベルに立ち上がっていた
時間に直線的に比例する直流出力電圧V1,V2が、コ
ンデンサC1,C2の各両端電圧として得られ、直流電
圧計10,11によって計測される。
【0032】したがって、数6の式から明らかなよう
に、直流出力電圧V1,V2の差分電圧Vdが被測定信
号S1(A)のパルス幅Δtに直線的に比例することか
ら、この差分電圧Vdを適当に換算することによってパ
ルス幅Δtを直線的に測定することができる。このよう
に、被測定信号S2のパルス幅Δtを電圧に変換して測
定することにより、従来は10〔nsec.〕刻み程度が限
界であった測定最小時間が0〜nsec.オーダーまで可能
となり、微小パルス幅を高速・高精度にて測定できる。
【0033】なお、上記実施例においては、2つの遅延
回路5,6および2つのAND回路7,8によって構成
されたパルス生成回路9を用いた場合について説明した
が、パルス生成回路9としては、上記構成のものに限定
されるものではなく、要は、T型フリップフロップ3の
出力信号S3(C)およびD型フリップフロップ4の出
力信号S4(D)に基づいて発生タイミングが異なりか
つ消滅タイミングが同じ2つのパルス信号S7(G),
S8(H)を生成できる回路構成のものであれば良い。
【0034】ただし、2つの遅延回路5,6および2つ
のAND回路7,8によって構成されたパルス生成回路
9を用いた場合には、簡単な回路構成で実現できるとい
う利点がある。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2つのフリップフロップおよびパルス生成回路により、
各々のパルス幅の差が被測定信号のパルス幅となる2つ
のパルス信号を生成し、この2つのパルス信号を積分し
て得られる2つの直流電圧の差分を求め、この差分に基
づいて被測定信号のパルス幅を測定するようにしたこと
により、上記差分が被測定信号のパルス幅に直線的に比
例するため、従来は10〔nsec.〕刻み程度が限界であ
った測定最小時間が0〜nsec.オーダーまで可能とな
り、簡単な外付け回路を追加するのみの構成で、微小パ
ルス幅を高速・高精度にて直線的に測定できることにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるパルス幅測定回路の一実施例を示
す回路図である。
【図2】本発明に係る回路動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。
【図3】従来例を示すブロック図である。
【図4】従来例に係るタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 信号発生器 2 測定対象の集積回路(被測定回路) 3 T型フリップフロップ 4 D型フリップフロップ 5,6 遅延回路 7,8 AND回路 9 パルス生成回路 10,11 積分回路 12,13 直流電圧計

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定回路に基準クロック信号を入力
    し、この基準クロック信号に基づいて前記被測定回路か
    ら出力される被測定信号のパルス幅を測定するパルス幅
    測定回路であって、 前記被測定信号の逆極性のエッジでトリガーがかかる互
    いに同期した2つのフリップフロップと、 前記2つのフリップフロップの各出力信号に基づいて発
    生タイミングが異なりかつ消滅タイミングが同じ2つの
    パルス信号を生成するパルス生成回路と、 前記2つのパルス信号をそれぞれ積分して2つの直流電
    圧として出力する積分回路とを具備し、 前記2つの直流電圧の差分に基づいて前記被測定信号の
    パルス幅を測定することを特徴とするパルス幅測定回
    路。
  2. 【請求項2】 前記2つフリップフロップは、前記被測
    定信号の一方の極性のエッジでトリガーがかかるT型フ
    リップフロップと、このT型フリップフロップの出力信
    号をデータ入力としてかつ前記被測定信号の他方の極性
    のエッジでトリガーがかかるD型フリップフロップとか
    らなることを特徴とする請求項1記載のパルス幅測定回
    路。
  3. 【請求項3】 前記パルス生成回路は、互いに同じ遅延
    特性を有して前記2つのフリップフロップの各出力信号
    をそれぞれ遅延する2つの遅延回路と、前記2つの遅延
    回路の遅延出力信号と前記2つフリップフロップの一方
    の出力信号との論理積をとる2つのAND回路とからな
    ることを特徴とする請求項1記載のパルス幅測定回路。
JP6092975A 1994-04-05 1994-04-05 パルス幅測定回路 Pending JPH07280857A (ja)

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