JPS6324172A - ２チヤンネル・タイム・ドメイン・リフレクトメ−タ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は２チヤンネル入力型タイム・ドメイン・す７レ
クトメータ、（以下、ＴＤＲと称する）％に相互に関連
する２人力信号を互いに同期して解析／測定するのに好
適なＴＤＲに関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点］ＴＤ
Ｒは、ケーブル、その他比較的長い信号伝送経路である
被測定デバイスのインピーダンスＪ４常（例えば、不連
続）等を測定する為に用いられる。

代表的なＴＤＲは、Ｉ７３蔵するパルス発生源を被測定
ケーブルあるいは被測定デバイスに接続したケーブルに
接続する。また、そのケーブルの別の点にサンプリング
・オシロスコープを接続する。ノ々ルス発生源は被測定
ケーブル（またはデバイス）にパルスを供給し、インピ
ーダンスの不連続点又は不ｕ合点がオシロスコープ上で
パルスの反射となって観測される。このようなシステム
の１列は、フライ発明の米国待行第３，４３４，０４９
号明細曹に示されている。

半導体チップ技術の進歩により、入力状形に対して極め
て歪が少く、かつ極めて高速に応答する集積回路デバイ
スを測定及び解析する必要が生じた。しかし、このよう
なデバイスをテストすることは、現在の半導体テスト装
置ではデータの分解能の限界がある為困難である。例え
ば、集積回路を通過するパルスの伝路時間、更にテスト
入力の関数としてｂ力板形等を正確に知りたい場合がし
ばしばある。しかし、このような測定は人カノクルスの
反射波をデバイスの入力端または出力端で測定するだけ
の１チヤンネルサンプリング装置を利用し７’ＣＩチヤ
ンネルＴＤＲでは不可能である。２台のＴＤＲを一緒に
用いて差動測定をしたシ、また被測定デバイスの入力端
でのテストパルスの反射及び出力端でのテストパルスを
同時に測定することは一応可能である。しかし、理調的
にそのような応用側にか可能でおるというたけで、実際
にはタイミング課差等の為に被測定デバイスの入力と出
力の両方全同時にサンプリングすることは不可能であり
、このような測定はほとんど実用的ではない、、差動２
人力パルスを同時にサンプリングし、また被測定デバイ
スの反射入力・ヂルスと出力パルスの両方を筒時にサン
プリングして解析する為には、２信号間で極めて正確な
タイミング分解能の測定をすることが必要である。更に
、テストパルスをサンプリング回路と確実に隔離（アイ
ソレート）させて、テストパルスの内部反射によって入
力波形が劣化又は歪むことがないようＶＣする必要もお
る。

第２図は従来のＴＤＲのブロック図である。電流パルス
発生器（１）を、伝送線（３）を介してサンプリング・
ダート（２）に接続している。更に、サンプリングゲー
ト（２）は仮測定デバイス（ＤＵＴ　）　（４）に接続
されている。

この従来列では、ノ々ルス発生器（１）からサンプリン
グゲート（２）に至る伝送線（３）の途中で、テスト／
’Ｐルスの多重反射が起こシ、サンプリングゲート（２
）でサンプリングされる入カパルス反形を著しく劣化さ
せてしまう。更に、このような構成の装置を２１固並列
便用しても内部伝送線を通過するパルスのタイミングが
一致しないので、画信号を十分なタイミングの分解能で
解析する２チヤンネル・サンプリング装置を利用したＴ
ＤＲを実現するのは困難である。

従って、本発明の主な目的は、極めて高いタイミングの
分解能及び測定精度を有する２チヤンネルＴＤＲを提供
することである。

本発明の別の目的は各チャンネルが進行波型サンプリン
グゲート及び基準フラツト／４ルス発生器と入力線を接
続する共通指α点（ノード）を有する入力従続構成を採
用することによシ、テスト信号とデータ信号の両方の歪
を減少した２チヤンネルＴＤＲを提供することである。

本発明の史に別の目的は、各チャンネルが同時にサンプ
リングできるようにストローブパルスを供給する導仮結
合器を有する２チヤンネルＴＤＲを提供することである
。

不発明の他の目的は、両チャンネルが１′ｅＩｊ時にサ
ンプリングするように、４波結合器にサンプリング制＠
パルスを供絽する為に立上りの高速な犬掘輻パルスを発
生するダイオードを駆動する駆動回路を提供することで
ある。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明に二る
２チヤンネルＴＤＲは１対の入力チャンネルを有し、各
入力チャンネルは内部入力線を含んでいる。テス）　ノ
４ルスを発生する基準フラットハルス発生器ハ、各チャ
ンネルでのテストパルスの反射波をサンプリングする進
行波サンプリングゲートと共に各チャンネルに接続して
いる。

各入力線は各・母ルス発生器及びサンプリングｒ〜トと
共に同じノードに接続しているので、テストパルスの発
生点はテストパルスの反射波がサンプリングされる位置
と同じになる。この結果、従来テストノ！ルス発生器と
サンプリングゲートを接続するのに用いられた伝送線に
起因する多重内部反射波の発生を還けることができる。

テストパルスの反射波（又は、被測定デバイスを伝播す
るテスト・クルス）のサンプリングを両チャンネルにつ
き正確に制御する：→に、平僑ストローブパルス発生器
を両方のサンプリングゲートに同時に作用する様に各サ
ンプリングゲートに接αする。この同時駆動の為に、駆
動回路からのパルスに応答して、作用ノ々ルスを伝達す
る導波結合器（ウェーブガイドカップラ）がある。この
導波結合器は、互いに直交した２つのスロットを有する
接地した平面状導体を含んでいる。１つのスロットの中
に導体と同一平面となるように信号伝播導体を設け、共
面（コプレーナ）導波器を構成している。この信号伝播
導体は駆動回路に接続されていて、各スロットは各チャ
ンネルのサンプリンクゲートに接続されている。スロッ
トは共面導波器の誘導性の空洞として機能する。駆動回
路により／４ルスが発生すると、パルスは終端抵抗に向
かって、共面導波器を伝播していく。このパルスは１対
のサンプリング制御パルスを誘導し、この１対のパルス
は、共面導波器の直交している各スロットの中で互いに
逆位相であるか等振輻でおる。これら平衡／ＩＰルス対
は各チャンネルの両サンプリングゲートに同時に到達し
、両チャンネルのデータを同時にサンプリングする。

上述した導波結合器を使用するには、立上りの極めて速
い大振＠パルスを発生させる必兼がある。

これは駆動回路にステップ・リカ・ぐり（ＳＲ）ダイオ
ードを用いることで連数でさる。ＳＲダイオードは、共
面導波器の接地平面と信号伝播導体の間を接続している
。また、ＳＲダイオードのカソードは電子スイッチ対を
内蔵する駆動回路とインダクタを介して結線されている
。この電子スイッチ対の１つは、他のスイッチが極めて
高速に切シ換わるように予めバイアスされている。この
駆動回路はストローブ／４’ルス発生器からの短い低振
幅のトリガフ９ルスに応答し、極めて高速で、平衡した
サンプリング制御ノ９ルスを発生するのに十分な大振幅
のパルスを発生して、信号伝播導体へと送る。

導波結合器があるので、２つのチャ“ン坏ルは２チヤン
坏ルＴＤＲの前面ツヤネル上で互いにｔａｂ合っている
。各入力チャンネルは信号線を含み、信号線は接地導体
で囲まれ、接地導体と信号線は分離して（へる。導波結
合器のスロットの互いに反対の一端に各々ノードがあ）
、そこに谷チャンイ・ルのサンプリングゲートがある。

これらのノードでは、信号線の回シの同軸グランドが切
り取られていて、サンプリンクゲート回路から信号線と
結線している。各チャンネルの入力信号線を挾んだ反対
側にフラット（ステップ）ノ臂ルス発生器を設け、これ
らも各ノードに結線している。従って、テストノｆルス
は各チャンネルで発生し、電気的及び物理的に同じ位置
で各々サンプリングされる。このようにして、両チャン
ネルで同時にサンプリングを確実に行い、接続ケーブル
内での多重内部反射に起因する信号の内部劣化のない高
精度のタイミング分解能を得ている。

［災流側］ 第１図は本発明による２チヤンネルＴＤＲ（［）のブロ
ック図でろって、第１チヤンネル入力端子（６）と第２
チャンネル入力端子αｌｉ−含んでいる。内部入力線ｑ
す及びｏＩ！ｉはノードに）及び勾に夫々接続されてい
る。終端抵抗Ｚ。は伝送線（第１図には示さず）を介し
て各ノードに）とに）に接続されている。ノード（４）
及び（イ）は、１対の進行波サンプリングデート（ハ）
及び０ジに夫々接続されている。これらサンプリンクゲ
ート（ハ）とに）は、平衡ストローブ・やルス発生器（
ハ）によシ駆動される。更に、ノード翰及び弼には、１
対の基準フラットパルス発生器−及びｃ３カが夫々接続
されている。

第１図に示した２チヤンネルＴＤＲＩ：ｌＣｌのブロッ
ク図の各素子のケース内側における物理的配置を第３図
に示している。各チャンネル入力端子０■とｑ４は、夫
々１対の入力ジャック（ハ）とＧＱ′（Ｉ−含み、ケー
スパネル（ハ）の外側に配置されている。ケースパネル
競内側の内部人力腕αＱとａ→は夫々ジャック曽と（ト
）に接続されている。内部入力線αＱ及び（１１は、信
号伝播導体呻と、これを囲む同軸シールドい０を含む伝
送線である。内部入力線（ＩＱとα→は共に信号伝送導
体（６）から同軸シールド０９を取り除いた部分（４美
と鵠を夫々含んでいる。これは信号伝播導体岩の一部か
らシールドを除いて、夫々ノード（４）及び（ハ）（破
線で囲んで示した点）において、各進行波サンプリング
ゲートいｖ１四及び各チャンネル用の基準フラットノヤ
ルス発生器刀、Ｑ？／金接枕するためである。内部入力
線ａＱのノード（１）において、基準フラットパルス発
生器（至）及び進行波サンプリングゲート（ハ）が接続
されている。内部入カ線舖のノードに）において、基準
フラット・Ｐルス発生器０り及び進行波サンプリングゲ
ート（ハ）が接続されている。このようにして、両ノー
ド四及び（ハ）をフロントパネル上で互いに隣シ合って
いる入力ジャック（ロ）と（至）の直後に夫々配食して
いる。このような物理的配置により、内部入力！（１４
９とＣ１→での信号サンプリングを正確に同期させ、ま
た漂遊容量の影響によるケースパネル（至）の内部での
信号劣化を減少させることができる。ノード四及び（イ
）には夫々２つの接続が示されている。１つは、進行波
サンプリングゲートい９と（イ）との各接続であり、今
１つは基準フラットパルス発生器−と０りとの各接続で
ある。このように接続する理由は、これらの接続点でダ
イオードブリッジを使用する為である。こ′ｃｌ実施し
ｕは、本出願人による米国特許出耘第８４５，９００号
明細書「サンプリング装置」に開示されている。同様に
本発明中に使用されている基準フラットパルス発生器の
好適実施列は、本出願人による米国特許出願第８４５，
２８９号明細誉「ノ９ルス発生器」に開示されている。

入力ｉαＱＩ！：ＣＩ→の信号を確実に同期してサンプ
ルする為には、導波結合器（９）によυストローブパル
ス発生器が出力するトリガパルスを進行反サンプリング
ゲート（ハ）及び（ロ）へ夫々同時に送る。導波結合器
（ハ）はひし形の接地平面導体内を含み、接地平面導体
Ｉ！５つは互いに直交するスロツ）Ｍ及び関を含んでい
る。尚、この接地平面導体６つの特定形状は本発明に必
須の要件ではなく、他の適当な形状を採用することも考
えられる。スロッｌ）は、ＳＲダイオード員から終端抵
抗Ｒ０までの長さの信号伝播導体□□□を含んでいる。

ＳＲダイオード曽のカソード側は信号伝播導体間に接続
され、アノード側は接地平面導体Ｑに接続されている。

駆動回ｗ６ＱもＳＲダイオード国のカソード側にインダ
クタＬ、を介して接続されている。ストローブトリガパ
ルスを運行波サンプリングｒ−）（ハ）及びに）に印７
１１１するタイミングは、平衡ストローブパルス発生器
（ホ）（第１図）によシ制御さｎｌこのストローブパル
ス発生器は、コンピュータか他のマイクロプロセッサシ
ステム（図示せず）によって制御される。各進行波サン
プリングゲート（ハ）及びに）は１対の比較的大振幅で
高連立上９の指数関数パルスを受けた時のみ作動する。

２チャンネ、ルＴＤＲ（１（＄を適切に機能させる為に
重要なことは、内部入力線α０及び（１椴の信号のサン
プリングを正硫に同時に行うことである。

駆動回路６秒、結合インダクタし、及びＳＲダイオード
（至）の目的は、高速立上シ、（即ち７０〜１００ピコ
秒）且つ大振幅のシングルエンドパルスを発生すること
である。導波結合器（９）はこのシングルエンドパルス
を１対のサンプリング制御パルスに変換して、進行波サ
ンプリングゲート（ハ）と（ハ）に夫々送る。導波結合
器＠→は幾何学的に対称であるので、これらのパルスは
正確に同時に各サンプリングゲート（ハ）とに）へ送ら
れる。

信号伝播導体競はスロットＭの中に心って、接地平面導
体Ｑに囲まれておシ、共面尋仮器として氷能する。スロ
ット〜はこの俗成の中では、２つの分路を有するスロッ
ト導Ｖ＝とじて機能する。

１つの分路はサンプリングゲート（ハ）で終端し、もう
１つの分路はサンプリングｆｆ−）に）で終端している
。ＳＲダイオード輪によシ駆動パルスが信号伝播導体−
に生じると、スロット（財）の各分路に１対のｉ４ルス
が誘導される。スロット導波器の特性により発生したパ
ルスは、スロット−の内振り刀、競。

岐及び（財）の付近を進行する。接地平面導体内の内壁
ａｎ　、　ｗ　、　輪及び旬から少し離れて、内壁付近
に発生した右上Ｆ）　（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｇｏｉｎｇ
　）　／ｅルスと対称な右下り（ｎｅｇａｔｉｖｅ−ｇ
ｏｉｎｇ　）パルスが発生している。これらのパルスは
、信号伝播導体鞠を進行する駆動１？ルスの誘導によ）
発生する。従って、信号伝播導体競とスロット輪との変
光点は非常に高効率の変改器と同様に機能し、シングル
エンド駆動ノｆルスを複数対の逆相で時間的にコヒーレ
ント（正確に一致した）なノ４ルスに変換する。これら
のパルスは進行及サンプリングゲート（ハ）及び（社）
へ送られ、これらのダートを同期して駆動する。

進行波サンプリングゲート（ハ）及びに）がオフのとき
、入力ジャック−及び（ト）に接続された被測定デバイ
ス（−示せず）にテストパルスを伝送してもよい。この
テストパルスは、フラットパルス発生器■及び０２によ
り発生する。フラット・千ルス発生器（ト）及び０２は
ノード四及びに）に同軸ケーブルやコネクタなどを介在
しないで直接接続しているので、パルスの改形劣化は最
小に抑えられている。更に、フラットパルス発生器（７
）及び０つは夫々内部人力線αＱ及びα樽を挾んで進行
波サンプリングゲート（ハ）及び（ハ）の反対側に配置
されている。このように配置することにより、各内部入
力線ＯＱ及びα榎とパルス発生器■及び０４が直交しな
い場合に持ちうる容量を最小にしている。

前述した米国特許出願第８４５，９００号明細書の中で
開示しているように、進行波サンプリングゲートの利点
を利用するには、極めて高速立上シの大振幅電圧パルス
を発生する必要がめる。こうしたパルスは、駆動回路輪
、インダクタＬ１．　ＳＲダイオード…を富んだ第４図
に例示する回路で発生される。

ストローブパルス発生器（図示せず）は駆動回路Ｑに結
合コンデンサＣ４を介してストローブトリガパルスを入
力している。トランジスタＱ、及ヒＱ２から成る電子ス
イッチはサイリスタのように機能し、トランジスタＱ１
は、抵抗器Ｒ４及びＲ２よシなる分圧器により常にオン
状態にバイアスされている。電圧ＥＣが抵抗器Ｒ３を介
してコンデンサＣ２を充電する。

抵抗器Ｒ６，Ｒ４及びインダクタＬ、により負電源−■
と接続し、ＳＲダイオード■を順バイアスしている。

トランジスタＱは、抵抗器Ｒ４とＲ２の分圧器によつて
常にオン状態にされているので、トランジスタＱ２のペ
ースを予備バイアスしている。トランジスタＱ、がコン
デンサＣ４を介して負ノ臂ルスを受けると、トランジス
タＱ２のペース電圧を上昇させてトランジスタＱ２をオ
ンにする。トランジスタＱ２は予備バイアスされている
ので、スイッチ動作は極めて高速である。トランジスタ
Ｑ２がオンすると、トランジスタＱ１のペース電流が増
加し、トランジスタＱ２のペース電圧が増加する。トラ
ンジスタＱ、とＱ２はカスケード接続されているので、
トランジスタＱ１＋Ｑ２は急速に飽和し、コンデンサＣ
２に蓄積していた電荷（電圧Ｅｃ）はインダクタＬ１に
流れ込む。好適実施９０に於てインダクタＬ、は、駆動
回路ＱとＳＲダイオード団との間ｔ−接続している。ト
ランジスタＱ１及びＱ２の極めて高速なスイッチ動作に
よυ、大振幅電圧ＥｃをＳＲダイオード…へ送り、大振
幅（１５ｖ以上）で、極めて高速の立上り（Ｌｏｏｐｓ
以下）の・２ルスを発生する。

以上のように本発明の２チヤンネルＴＤＲは、波形歪の
少い高速立上シのフラットテストパルスを発生して被測
定デバイスに供給し、入力端及び出力端の両方で同期し
てサンプリングすることができる。これを可能にしたの
は、ＴＤＲの前面から内部の幾何学的接続構成及び、被
測定デバイスからの信号をサンプリングする時刻を正確
に制御できるように導波結合器に組込んだ平衡ストロー
ブパルス発生器によるものである。各チャンネルの内部
入力線は、ＴＤＲのフロントパネル近傍で互いにすぐ隣
に位置しているので、信号の影誓及び内部反射や各食性
リアクタンスに起因する鼓形の劣化と歪を最小にしてい
る。

以上の説明で使用した用語及び表現は、Ｖ１的なもので
あって、本発明の内容を何ら制限するものではない。本
発明は、以上に示した図及び記述内容またはその一部の
内容と同等なものを全て含むものである。

［発明の効果コ 本発明による２チヤンネルＴＤＲは、共面４波結合器を
介して″＋衡ストローブｙ４ルスを両チャンネルのサン
プリングゲートに同時に印加するようにしたので、両チ
ャンネルのサンプリングを極めて正確に同期させて行う
ことができる。従って、両チャンネルに入力する仮測定
信号をサンプリングして相互に関連する２信号間の時間
的関係を極めて高柑匿に測定することができるので、従
来不可能でおった測定、即ち仮測定デバイスの大力端及
び出力端でテストパルス及びその反射波を惺めて正確に
同期してサンプリングすることが可能となる。また、両
チャンネルを接近させてテストパルス党生器も含めて互
いに対称に構成したことによシ、多重円部反射が各食性
リアクタンスを低酸し、抜測定及形の劣化を最小にでき
るので、被測定デバイスのパルス応答特性が正確に測定
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２チヤンネルＴＤＲの要部を示すブロ
ック図、第２図は従来の１チヤンネルＴＤＲを示すブロ
ック図、第３図は本発明の対称的構造を示すための詳細
な図、第４図は第１図の平衡スト・ローフハルス発生器
の一部でろるステップ・リカバリ・ダイオードとその駆
動回路の回路図である。 図に於て、（６）、α◆は１対の信号チャンネル、いや
。 に）は１対のサンプリングゲート、翰は平衡ストローフ
ハルス発生手段、■、Ｃ３うは基準フラットパルス発生
器である。 ＦＩＧ、　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに平行に配置した１対の信号チャンネルと、該
   １対の信号チャンネルの夫々に接続した１対のサンプリ
   ングゲートと、該１対のサンプリングゲートの夫々に平
   衡ストローブパルスを供給する平衡ストローブパルス発
   生手段とを具えることを特徴とする２チャンネル・タイ
   ム・ドメイン・リフレクトメータ。 ２、上記平衡ストローブパルス発生手段は、ステップ・
   リカバリ・ダイオード及び共面導波結合器を用いて平衡
   ストローブパルスを発生することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の２チャンネル・タイム・ドメイン・
   リフレクトメータ。