JPS62284268A - 時間間隔分析装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 「産業上の利用分野」 この発明はパルス信号のジッタ或はジッタの周波数分析
、発生頻度等を測定することができる時間間隔分析装置
（−関する。

「発明の背景」 例工ばパーソナルコンピュータの外部記憶装置として用
いられる磁気ディスク装置、或はコンパクトディスクと
呼ばれるディジタルオーデオ機器、更にはレーザディス
ク等のビデオ機器等では再生される信号は符号化された
パルス列信号である。

このパルス列信号（；ジッタが含まれていると復号の際
（：誤まりが発生し易くなる。特にコンピュータの外部
記憶装置の場合は誤まりの発生は許されないことである
。

このためこれらのディジタル機器の良否を判定するには
再生されるパルス列信号のジッタが規定した範囲’、ｃ
人っているか否かを測定しなければならない。

「従来技術」 パルス列信号のジッタを測定する方法としては従来はオ
ンログラフに第１１図Ｃ二示すように被測定パルスを映
出し、このパルスを描く輝線のゆらぎ幅Ｗ（輝線の横幅
）を測定してジッタの量を測定している。

また他の方法としては被測定パルスをスペクトラムアナ
ライザＣ；入力し、スペクトラムアナライザによって被
測定パルスの周波数成分を分析し。

ジッタ成分を測定することも考えられる。

［発明が解決しようとする問題点］ オンログラフを用いる方法は測定者がオンログラフの管
面に映出されている輝線の幅Ｗを測定してジッタの量を
規定するものであるからジッタの量χ定量的にとらえる
ことは難しい。特にディジタルオーディオ機器或はディ
ジタルビデオ圏器では再生されるパルスのパルス幅が多
種類存在するためオンログラフの管面にはパルス幅が・
異なるパルス波形が重なり合って映出される。この結果
輝線幅Ｗの測定は益々むずかしいものとなり、不確かな
測定結果しか得られない。

これに対しスペクトラムアナライザを用いる方法を採る
とき、仮にＳＮ比のよい理１世的なスペクトラムアナラ
イザを用いたとすればジッダの周波数成分を定量的に見
ることができる。

然し乍らジッタ成分は被測定パルスの周波数成分と比較
して信号のレベルが微少であるためジッタ成分をスペク
トラムとして映出させるためにはＳＮ比が格段に優れた
スペクトラムアナライザを用意しなけ°ればならない。

つまり通常のスペクトラムアナライザを用いたとすれば
ジッタ成分を表わすスペクトラムは雑音成分の中にうず
もれてしまい観測することは不可能である。

また被測定パルスのパルス幅が多種類存在する場合（：
はジッダの変動周期も複数存在することになりジッダを
表わすスペクトラムも複数本に分散されるため、その各
個々のスペクトラムのピーク点も低いものとなる。よっ
て益々雑音成分にうずもれる率が高くなり判別がむずか
しくなる。

この発明の目的はパルスに含まれるジッタの量を正確（
＝測定することができる時間間隔分析装置を提供する（
−ある。

「問題点を解決するための手段」 この発明では、 Ａ、入力回路にＡＤ変換器を具備したディンタルスペク
トラムアナライザと、 Ｂ、このスペクトラムアナライザ（−装備したＡＤ変換
器の前段側に設けられ、被測定パルスのパルス幅をその
パルス幅Ｃ−比例した電圧信号に変換する時間−電圧変
換器と、Ｃ０この時間−電圧変換器に入力される被測定
パルスの後縁を検出してＡＤ変換器にＡＤ変換動作を行
なわせる制御器と、 によって時間間隔分析装置を構成したものである。

この発明の構成によれば時間−電圧変換器によっテ被測
定ハルスのパルス幅の変動、パルスとパルスの間の時間
の変動を電圧信号として敗出すことができる。

この電圧信号を被測定パルスの後縁と同期してＡＤ変換
することにより被測定パルスのパルス幅の変動に対応し
て変化するディジタル信号を得ることができる。

つまりこのディ〉タル信号は被測定パルスのパルス幅の
変動に従って変化するジッタ量を表わすディジタル信号
である。よってこのディジタル信号をスペクトラムアナ
ライザによって周波数分析することによりジッタの周波
数及びジッタの電を知ることができる。

またＡＤ変換した信号をメモリに取込み、メモリ（：取
込んだデータを統計処理することＣ二よりパルス幅変動
の履歴１発生類度等も測定することができる。

「実施例」 第１図（−この発明の一実施例を示す。図中１１は従来
から知られているディジタルスペクトラムアナライザを
示す。

この発明ではディジタルスペクトラムアナライザ１゛ｌ
に時間−電圧変換器１２と、ディジタルスペクトラムア
ナライザ１１（−装備されているＡＤ変換器１３に被測
定パルスの後縁に同期したクロックパルスを与え、この
クロック（−同期してＡＤ変換動作を行なわせる制御器
１４を付設した構成を特徴とするものである。

先ず通常用いられているディジタルスペクトラムアナラ
イザについて説明する。ディジタルスペクトラムアナラ
イザ１１は増幅器１６と、その後段Ｃ二股は定アナログ
フィルタ１７と、ＡＤ変換器１３、倍率変更スイッチ１
８、倍率変換回路１９、バッファメモリ２１、マ、イク
ロコンピュータ２Ｚ、高速フーリエ変換回路２３．主メ
モリ２４、表示器２５とＣ：よって構成される。

図の例ではＡＤ変換器１３と倍率変更スイッチ１８との
間（：逆数変換器２６とバッファメモリ２７を設けた場
合を示す。逆数変換器２６は時間−電圧変換器１２とＡ
Ｄ変換器１３（＝よってジッタの周期に従って変化する
信号を逆数変換して周波数頭域の信号に変換する変換器
である。スインｆ−２８は逆数変換するかしないかを選
択するスイッチで接点Ａを選択するときは被測定パルス
のジッタの周期で変化す、るデータをバッファメモリ２
７（＝与える。また接点Ｂを選択するときはジッタの周
期で変化する信号を逆数変換して周波数頭域の信号に変
換し、バッファメモリ２７（−入力する状態となる。

このようにしてこの例では゛バッファメモリ２７（ニン
ツタの周期に従って変化する信号か、又は周波数頭域の
信号に変換された信号かを取込むことができる構造とし
ている。

バッファメモリ２７に取込まれたデータは読出されて倍
率変更スインｙ−１８で倍率変更を行なうか否かを選択
して第２のバッファメモリ２１に転送される。

倍率変更スイッチ１８は接点Ａを選択することにより倍
率変更無しの状態に切換られ、接点Ｂを選択することに
より倍率変更有りの状態に切換られる。

倍率変更回路１９はディジタル周波数変換器１９Ａ、’
１９Ｂと、ディジタルフィルタ１９０゜１９Ｄと、リサ
ンプリングスイッチ１９　Ｅ、２１Ｆとによって構成さ
れる。

ディジタル周波数変換器１９Ａ、１９Ｂはそれぞれジッ
タ信号Ｃａｙｓ　２πｆｏとｉ２πｆｏヲ周波数混合し
、ジッタ信号の中心周波数を任意の周波数にシフトさせ
る。ディジタルフィルタ１９Ｃ１１９Ｄは中心周波数が
所望の周波数（：設定された信号（＝寄生する不要波成
分を除去するために設けられ、不要波成分を除去した信
号はりサンプリングスイッチ１９Ｅと１９Ｆでリサンプ
リングされてバッファメモリ２１ｆ＝取込まれる。倍率
の変更は周波数頭域の１号Ｃ二対して行なわれる。倍率
の変更は王（−リサンプリングスイッチ１９Ｆ：Ｊと１
９Ｆのりサンプリング周１ｇ１（間引率）で決定される
。

つまりバッファメモリ２１の容量を例えば１０２４デー
タ分とした場合、この１０２４データ分を収納できるメ
モリに周期ｔｍに時間Ｔｅかけて取込Ａ、だデータを倍
率「１」とした場合、同じ信号を周ＩＱＩ　ｚ　を毎に
時間２Ｔ’ｔか（すで取込む、と倍率は［２ｊとなる。

この倍率の変更により表示器２５に表示される周波数ス
ペクトラムの配列を周波数軸に対して任意の倍率で拡大
して表示することができ、分解能をその倍率だけ高める
ことができる。分解能の向上により今まで見えなかった
スペクトルを表示することができるよう（；なる。

実例としてその倍率は２倍から２５６＠まで拡大できる
磯種が実用されている。

倍率を決める要素は先にも説明したようにリサンプリン
グスイッチ１９Ｅと１９Ｆのりサンプリング周期（間引
率）であり、また拡大する場合の中心周波数はディジタ
ル周波数変換器１９Ａと１９Ｂで設定した中心周波数と
なる。

バッファメモリ２１１；取込まれたデータは高速フーリ
エ変換回路２３に送られフーリエ変換されて主メモリ２
４に記憶され１表示器２５に周波数スペクトラムを表示
する。

以上によりディンタルスペクトラムアナライザ１１の構
成及び動作が理解されよう。

この発゛明１ユおいてはこのようなディンタルスペクト
ラムアナライザの入力側に時間−電圧変換器１２を設け
るものである。この時間−電圧変換器１２の一例を第２
図を用いて説明する。第２図に示す例は説明を簡素に済
ませるためになるべく簡単な構造の時間−電圧変換器を
例示している。

この時間−′砥圧変換器１２は第３図Ａに示す被測定パ
ルスＰａ（−よって第３図りに示すクロックパルスＰｄ
　（第３図Ｄ）を打抜くゲート１２Ａと、このゲート１
２Ａで打抜かれたクロックパルスＰｅ（第３因Ｆ）が与
えられてクロックパルスＰｅのＨ論題期間だけオンに制
御されるスイッチ素子１２Ｂと、このスイッチ素子１２
Ｂに定電流を与える定電流回路１２ｃと、スイッチ素子
１２Ｂがオンになる毎（：定量ずつ充電が行なわれるコ
ンデンサ１２Ｄと、コンデンサ１２Ｄの両端に接続され
コンデンサ１２Ｄに充電された電荷をリセット信号ＰＣ
（第３ＬＮＧ　）の供給によって放出するリセット用ス
イッチ素子１２Ｅと（：よって構成することができる。

この回路は簡単な階段波発生回路である。この階段波発
生回路（−よってパルスＰａのパルス幅Ｔ、を電圧信号
ｖ、（第３因Ｆ）に変換することができる。

制御器１４は被測定パルスＰ、の後縁を検出し、この後
縁に同期したパルスＰｂ　（第３因Ｆ）を生成する。こ
のパルスＰｂをＡＤ変換器１３とバッファメモリ２７に
与え、ＡＤ変侠器１３にＡＤ変換動作を行なわせると共
にバッファメモリ２７（ニデータの書込動作を行なわせ
る。

スペクトラムアナライザ１１をオンログラフとして動作
させる場合は切替スイッチ１８と２８をそれぞれ接点Ａ
Ｃ：切替えればよい。

このようにすればＡＤ変換器１３のＡＤ変換出力はその
ままの状態、つまり周期信号の状態でバッファメモリ２
７（＝書込まれ、またバックアメモリ２１；；転送され
て表示器２５に映出させることができる。

ここで一つの例として入力パルスＰａのパルス幅が一種
類のパルス幅でその一つの種類のパルス幅が再生系の不
具合（；よって変動しているものとした場合表・示器２
５の管面には入力パルスＰａのパルス幅の変動に対応す
る電圧波形が例えば第４図に示すよう（−描かれる。

この電圧波形はパルスｌｆ？ｉ　Ｔｐが時間の経過に伴
なって変動する様子を表わしている。この表示された波
形の周期Ｔ、□を測定することによってパルス幅の変動
周期、つまりジッタの周期及び周波数を知ることができ
る。

またこの波形の振幅協を測定することに上りジッタの最
大値及び最小値を求めることができる。

ここで入力パルスＰａの極性を反転させ、負極性のパル
スとして入力したとすると、今度はパルスＰａ相互間の
時間間隔）二対応した時間が電圧に変換され、これがＡ
Ｄ変換されるからこのＡＤ変換された信号を表示器２５
に表示させること檻ユよってパルス相互の時間間隔の変
動を表示することができる。

ところで例えばコンパクトディスクのよう一一丁＝　２
３１．３８５０Ｓを単位として３Ｔ−１１７の９種類の
パルス幅を持ち、これら９種類のパルス幅の信号が不規
則に発生するパルス信号？入力した場合Ｃ二はオンログ
ラフの管面には第５図に示すよう（２９本の輝線Ｌ　Ｎ
１〜ＬＮ、が描かれる。つまりこの９本の輝線ＬＮ、〜
Ｌ　Ｎ、は微視的に見ると第６図に示スように各１個の
パルスによって表示されるドラ）Ｄ、　、　Ｄ２．　Ｄ
３・・・・・・の集合によって線として描かれるもので
あって、ドツト相互の間は高速で移動するから各線ＬＮ
、〜ＬＮ９の相互の間（−は輝線は殆Ｘ、ど表示される
ことはない。

このよう（−シて表示された９本の輝線ＬＮ、〜ＬＮ９
は各パルス幅のパルス幅変動を表示している。

つまり各輝線Ｌ　Ｎ、〜ＬＮ９の幅（垂直方向の幅）が
太いか細いか（：よってパルス幅が変動しているか否か
を知ることができる。

ところで９本の線Ｌ　Ｎ、〜ＬＮ９を全て描かした場合
、各１本の線の幅が太いか細いかによってパルス幅が変
動しているか否かを知ることはできるが、その変動の規
則性の有無及び規則性が有った場合（：その周期を表示
させることまでは測定することはできない。

このた゛めスペクトラムアナライザ１１を本来のスペク
トラムアナライザとして動作させる。このためには切替
スイッチ１８と２８を接点Ｂ―倒せばよい。

切替スイッチ２８を接点Ｂ　Ｃ：切替ることによって周
期信号は逆数変換器２６で逆数変換され周波数領域の信
号となる。この周波数領域の信号をパルスＰｂ　（第３
因Ｆ）ｆ二同期してパックアメモリ２７に取込む。

バッファメモリ２７（−取込んだ信号は読出されて倍率
変更回路１９を通じて第２バツフアメモリ２１Ｃ転送さ
れる。倍率変更回路１９で周波数軸方向の倍率が整定さ
れ１周波数軸方向の分解能が決定される。

倍率変更回路１９で倍率が変更されたデータは第２のバ
ッファメモリ２１（ニ一旦収込まれ、高速フーリエ変換
器２３でフーリエ変換され周波数分析が行なわれる。周
波数分析結果は王メモリ２４に順次取込まれ表示器２５
に表示される。

その表示の一例を第７図に示す。第７図に示すスペクト
ラムＳＰ、Ｉ　ＳＦ２．ＳＦ３．ＳＦ３・・・・・・は
ジッタの周波数成分を示す。ＳＰ＋はジッタの基本波成
分を表わしている。この基本波にＳＦ２．ＳＦ３゜ＳＦ
３・・・・・・で示される周波数の信号が重畳している
ことが解る。各スペクトラムＳＰ１．ＳＰ２・・・・・
・で表わされる信号の周波数は表示面上の横軸の目盛３
１によって読取ることができる。基本波及びこれに重畳
している信号の量は表示面上の縦軸の目盛３２（＝よっ
て読取ることができる。

このよう（−高速フーリエ変換器２３を使って周波数分
析を行なうことにより被測定パルスＰａに含まれるジッ
タを周波数分析して測定することができる。また被測定
パルスＰａのパルス幅の種類が多数存在してもジッタの
周波数成分をスペクトラムとして表示することができる
。

尚一つのパルス幅のパルスに重畳するジッタを求めるに
はバッファメモリ２７からデータを読出す際（−１成る
周波数成分のデータだけをマイクロコンピュータ２２の
ウインドオ機能を使って読出し、このデータを高速フー
リエ変換して周波数分析を行な゛えはよい。このよう（
−すれば単一周期のパルスに重畳するジッタだけをスペ
クトラムとして表示させることができる。

一方、バッファメモリ２７を設けたことにより。

これ（＝吸込まれたデータを読出すこと【二よってジッ
タが変化する検子を再現することができる。つまりパル
ス幅変動の履歴を見ることができる。更にバッファメモ
リ２７とマイクロコンピュータ２２の統計処理機能によ
って成るパルス幅馨基準にその基準とするパルス幅の前
後に発生するパルス幅のパルスの発生頻度或は分布を表
示することもできる。

第８図にこの発明の池の実施例を示す。この例では被測
定パルスのパルス福？計測する時間計測手段３３を設け
、この時間計測手段３３（−設定した時間の上限値と下
限値の間に入るパルスが入力された場合だけバッファメ
モリ２７（ニデータの取込を許すように構成した場合？
示す。

このように時間計測手段３３を設けることによって入力
に復数のパルス幅の被測定パルスを与え＝ｔＪ％合でも
、その複数種類のパルス幅のパルスの中から一つのパル
ス幅のパルスを取出してバッファメモリ２７に書込むこ
とができる。この結果単一パルス幅のパルスに重畳する
ジッタを測定する場合にはバッファメモリ２７には、そ
のパルス幅の変動を示すデータだけが収録され、他のパ
ルス幅のデータは収録しないからバッファメモリ２７の
容量を最大限に利用することができる。

「発明の作用効果」 以上説明したようにこの発明によれば被測定パルスを時
間−電圧変換して被測定パルスのパルス幅変動或はパル
ス間隔変動を電圧の変動に変換し、この電圧変動信号￥
ＡＤ変換してスペクトラムアナライザに人力する構成と
したから、スペクトラムアナライザには被測定パルスが
持つ周波数成分を含まない、つまりジッタ成分だけを持
つ信号を入力することができる。この結果スペクトラム
アナライザとして動作させｚＪ合、表示器（−はジッタ
が持つ周波数成分を示すスペクトラムだけを表示するこ
とができ、他の大きなレベルを持つ信号が表示さ゛れる
ことはない。よってその表示されたスペクトラムは雑音
成分と比較して充分大さく表示され、雑音成分にうずも
れることなく確実（ニレベル及び周波数等を測定するこ
とができる。

然もスペクトラムアナライザをオシログラフとして動作
させるとジッタの波形を見ることができる。よってこの
波形の振幅からジッタの最大（直と最小値を測定するこ
とができる。

またバッファメモリに数込んだ周疲＠晴域の信号？第９
図【二示すよう（：各ブロックＢ、、Ｂ２．Ｂ。

°−°−毎＋：、　和Σ１・Σ２・Σ３・パ・・・を算
出し、この和の値Σ１．Σ２．Σ３・・・・・・を第１
θ図蒐二示すようも１時間軸方向に表示させることによ
り周波数成分の時間分布を測定することができる。

このようにこの発明によればパルス列信号に関する各種
の測定を行なうことができ、ディジタル再生器等の評価
及び良否判定等を行なう場合に用いてその効果は頗る大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明に相いる時間−電圧変換器の一例を説明する
ための接続図、第３図は時間−電圧変換器とＡＤ変換動
作のタイミングを説明するための彼形図、第４図及び第
５図はこの発明による時間間隔分析装置の分析結果の例
を示す正面図。 第６図は第５図（１示した分析結果が描かれる骸子乞説
明するための図、第７図はこの発明による王とする分析
結果を説明するための正面図、第８図はこの発明の他の
実施例を説明するためのブロック図、第９図及び第１０
図はこの発明による分析装置による時間間隔分析方法の
一つを説明するためのグラフ、第１１図は従来のジッタ
測定方法を説明するための図である。 １１ニスペクトラムアナライザ、１２：時間−電圧変換
器、１３：ＡＤ変換器、１４：制間器。 ２７：バッファメモリ。 特許出軸人　　　株式会社　アトパンテスト化　　理　
人　　　草　　野　　　　　卓２１？２　　図 か　３　図 ル　４　図 オ　５　図 ７１７９　　図 し。 ル ー中吟間 力１１　　図 手続補正書 （自発） 昭和６１年１０月２２日 特許庁長官　殴　　　　　　　　　　　　　（い−１、
事件の表示　　特願昭６に１２８３８７２、発明の名称
　　時間間隔分析装置３ 、補正をする者　事件との関係　　　特許出願人株式会
社アトパンテスト ４、代　理　人　　東京都新宿区新宿四丁目２番２１号
相模ビル　（Ｔｔｘ　　０３−３５０−６４５６〉５、
補正の対象　　明細書中発明の詳細な説明の欄１図むず
かしくなる。」を「場合にはパルス幅の種類だけ基本波
スペクトラムが存在し、かつその各々について無数の高
調波スペクトラム“が発生するからそれら信号のスペク
トラムだけで煩雑な映像となり、ジッタを表わすスペク
トラムは益々判別がむずかしくなる。」と訂正する。 （２）明細書８頁１２行ｒ２１ＦＪをｒ１９ＦＪと訂正
する。 （３）　　明細書１５頁３行「整定」を「選定」と訂正
する。 （４）明細書１８頁１９行〜１９真４行「またバッファ
メモリ・・・することができる、」を削除する。 （５）明細書１９頁２０行〜２０真２行「第９図及び・
・・測定方法を」を「第９図は従来のジッタ測定方法を
」と訂正する。 （６）添付コピー図に朱書で示すように第７図に番号「
３２」を加入し、第１１図の図番を第９図に訂正する。 （７）図面中第８図は添付図に訂正し、第９図及び第１
０図を削除する。 以上 栄　７　図 Ａ７）＋　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ、入力回路にＡＤ変換器を具備したディジタル
   スペクトラムアナライザと、 Ｂ、上記ＡＤ変換器の前段側に設けられ被測定パルスの
   パルス幅をそのパルス幅に比例した電圧に変換する時間
   −電圧変換器と、 Ｃ、この時間−電圧変換器に入力される被測定パルスの
   後縁を検出して上記ＡＤ変換器にＡＤ変換動作を行なわ
   せる制御器と、 から成る時間間隔分析装置。