KR20010050459A - 입력신호의 파형 에지를 타임 스탬핑하는 방법 - Google Patents

입력신호의 파형 에지를 타임 스탬핑하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입력신호를 타임 샘플링하여 기준 에지로서 시간표시 디지털 데이터값을 생성하고 게준 에지 내에 적어도 제1 타임 스탬프를 정의하는 방법을 제공한다. 입력신호의 디지털 데이터 샘플은 입력신호의 파형 기록을 생성하기 위해 획득된다. 파형 기록 에지의 디지털 데이터 샘플은 기준 에지의 시간 등가 디지털 데이터값과 비교되어 파형 기록 에지와 기준 에지 사이의 차이를 나타내는 에러값이 생성된다. 기준 에지의 시간 위치를 변경하기 위해 에러값으로부터 타임 오프셋값이 생성되고, 비교단계 및 타임 오프셋 생성단계는 에러값을 최소화하도록 반복된다. 최소 에러값에서의 타임 오프셋값은 파형 기록 에지의 가장 근접한 디지털 데이터 샘플의 시간 위치와 결합하여 파형 기록 에지 타임 스탬프를 생성한다.

Description

입력신호의 파형 에지를 타임 스탬핑하는 방법 {METHOD OF TIME STAMPING A WAVEFORM EDGE OF AN INPUT SIGNAL}
본 발명은 획득된 파형 입력신호에서의 파형기록 에지를 타임 스탬핑하는 것에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기준 에지를 사용하여 파형기록 에지를 타임 스탬핑하는 방법에 관한 것이다.
오실로스코프는 펄스 폭, 시간 주기 등과 같은 전기적 또는 광학적 신호의 시간 간격을 측정하기 위한 전통적인 특정기구이다. 문턱수준(threshold level)이 설정되고 그 문턱을 통과하는 신호 교차점들은 예를 들면 그 교차점에 커서를 위치시키는 방법에 의해서 시간 스탬핑된다. 시간 스탬핑된 위치들 사이의 시간 간격이 계산되어 시간 간격 측정으로서 표시된다.
디지털 오실로스코프가 전기적 신호를 측정하는 종래의 아날로그 오실로스코프를 실질적으로 대체하였다. 디지털 오실로스코프는 입력 아날로그 신호를 수신하여 측정기구 설정 파라미터에 의해 정해진 규정된 샘플링 속도로 상기 신호를 샘플링한다. 샘플링된 신호는 아날로그-디지털 변환기에 의해 개별수준(discrete level)으로 양자화되고 디지털화된 신호 샘플은 메모리에 저장된다. 문턱수준이 설정되고, 그 문턱수준을 통과하는 신호 교차점의 시간표시가 그 문턱 교차 상하의 신호 샘플들 사이에 내삽(interpolation)함으로써 결정된다.
문턱 교차시간을 결정하기 위해 샘플링된 에지를 외삽할 때, 가장 간단한 내삽방법은 문턱 교차 상하의 신호 샘플 사이에서의 선형 내삽이다. 그러나, 내삽된 문턱 교차점은 예를 들면 디지털 오실로스코프 샘플링 시스템 노이즈와 같은 노이즈에 민감하다. 이러한 샘플링 시스템 노이즈의 소스는 전방단 증폭 또는 감쇠, 및 이른바 디지털화 노이즈인 아날로그-디지털 변환기의 개별수준을 포함한다. 또한, 빠른 상승(rising) 또는 하강(falling) 에지는 단지 몇개의 샘플시간위치에만 해당될 수 있다. 그러한 경우에, 더욱 고도의 내삽 필터가 적합하다. 고도의 내삽 필터는 문턱 교차 상하의 다중 신호 샘플에 필터 기능을 적용한다. 그러한 고도 내삽 필터의 예로는 sin(x)/x 내삽 필터를 들 수 있다.
수학적 의미에서 인터폴레이터(interpolator)는 선형 시프트-인배리언트(shift-invariant) 시스템이다. 이 시스템은 자극제(stimulus)의 승산, 또는 입력 기능이 출력 기능에서 동일한 승산을 가져올 경우, 그리고 두 개의 가산된 입력 기능의 변환이 독립적으로 취한 두 개의 출력 기능 변환의 합일 경우에 선형이다. 이 시스템은 입력 기능에서의 시프트가 출력 기능의 형상 및 크기를 유지하면서 출력 기능에서의 대응 시프트를 가져올 경우, 시프트-인배리언트이다. 인터폴레이터에 대한 입력 기능 또는 자극제가 노이즈일 경우, 인터폴레이터의 출력이 그 노이즈를 포함하게 된다. 샘플링된 신호의 노이즈는 그 자체가 신호의 진폭 변동임을 나타낸다. 선형 내삽 또는 고도 내삽 필터로 문턱 교차를 통한 신호를 내삽함으로써 타임 스탬프를 설정하는 것은 신호의 진폭 변동에 민감하다. 노이즈로 인한 진폭 변동의 존재하에 에지의 상승 또는 하강 기울기(즉, 긴 상승 및 하강 시간)가 추가로 타임 스탬프의 정확성을 저하시킨다.
노이즈 및 에지의 상승 하강 시간에 대하여 기존의 내삽 방법보다 덜 민감한 입력신호의 샘플링된 에지의 타임 스탬핑 방법이 필요하다. 타임 스탬핑 방법은 파형 에지의 다양한 위치에서 타임 스탬핑이 가능하게 하도록 신축성인 동시에 견고할 필요가 있다. 또한, 타임 스탬핑 방법은 기존 내삽 방법보다 높은 타임 스탬프 정확성을 제공해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 파형 기록 에지를 타임 스탬핑하는 방법을 실행하는 데 사용되는 디지털 오실로스코프를 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파형 기록 에지를 타임 스탬핑하는 방법을 예시하는 기능에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 파형 기록 에지를 타임 스탬핑하는 방법을 예시하는 기준 에지 및 파형 기록 에지의 파형 표시이다.
따라서, 본 발명은 기준 에지를 사용하여 입력신호의 에지를 타임 스탬핑하는 방법을 제공한다. 본 발명의 타임 스탬핑 방법은 기준 에지 내에 적어도 1차 정의된 타임 스탬프로 시간표시 디지털 데이터값을 갖는 기준 에지를 생성한다. 입력신호의 파형 기록을 생성하기 위해 입력신호의 디지털 데이터 샘플이 획득된다. 상기 파형 기록 에지의 디지털 데이터 샘플은 기준 에지의 시간 등가(time equivalent) 디지털 데이터값과 비교되어 파형 기록 에지와 기준 에지 사이의 차를 나타내는 에러값이 생성된다. 타임 오프셋값은 기준 에지의 타임 위치를 변동하도록 상기 에러값으로부터 생성된다. 상기 비교 및 타임 오프셋 생성단게는 에러값의 폭을 최소화하도록 반복된다. 최소 에러값에서의 타임 오프셋값은 파형 기록 에지의 가장 근접한 디지털 데이터 샘플의 타임 위치와 결합되어 파형 기록 에지 타임 스탬프를 생성한다.
기준 에지 생성단게는 여러 가지 방식으로 실행될 수 있다. 한 가지 방법은 예를 들면 동등 타임 샘플링 및 평균화에 의해 입력신호의 유사 에지의 디지털 데이터 샘플을 과잉 샘플링(over-sampling)하여 평균화하는 것이다. 다른 방법은 기준 에지를 나타내는 시간표시 디지털 데이터 값을 저장하는 것이다. 또 다른 방법은 기준 에지를 나타내는 알고리즘을 저장하고 그 기준 에지 알고리즘을 사용하여 시간표시 디지털 데이터 값을 생성하는 것이다. 상기 기준 에지 생성단계는 기준 에지의 상승 및 하강을 모두 생성하기 위해 실행될 수 있다.
타임 스탬프 규정단계는 기준 에지내의 여러 지점에서 타임 스탬프를 설정할 수 있게 한다. 많은 추가의 타임 스탬프 규정단계 중의 하나는 기준 에지 내의 50% 지점을 결정하는 단계를 포함하며, 이에 한정되지는 않는다. 다른 단계는 파형 기록 에지 상에 상승 및 하강 시간 측정을 실행하기 위해 기준 에지 내에 제1 및 제2 타임 스탬프를 결정하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 타임 스탬프에 대해 기준 에지 내에 10% 지점 및 90% 지점을 설정하는 단계를 포함한다. 노이즈 아티팩트(noise artifact)를 포함하는 파형 기록 에지에서, 제1 및 제2 타임 스탬프에 대해 기준 에지 내에 20% 및 80% 지점이 설정된다.
타임 오프셋값 생성단계는 에러신호의 에러값을 합산하여 인덱스 값을 생성하고, 합산된 에러값과 델타 오프셋값의 대조표에 인덱스 값을 적용하여 델타 오프셋값을 검색(retrieve)함으로써 실행될 수 있다. 상기 델타 오프셋값은 현재 타임 오프셋값에 가산되어 새로운 타임 오프셋값이 생성되며, 여기서 새로운 타임 오프셋값은 기준 에지의 디지털 데이터 값에 적용되어 기준 에지의 디지털 데이터 값의 시각 위치를 변동시킨다. 상기 합산단계, 인덱싱 단계, 추가 단계, 및 타임 오프셋값을 적용하는 단계는 소정 반복회수로 새로운 에러신호 각각에 대해 반복된다. 상기 합산단계, 인덱스 적용 단계, 추가 단계, 및 타임 오프셋값을 적용하는 단계는 또한 델타 오프셋값이 문턱영역 내에 들어갈 때까지 반복될 수 있다. 인덱싱 단계는 또한 스칼라 값을 에러값에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 목적, 이점 및 신규한 특징들은 부가되는 청구의 범위 및 첨부되는 도면과 함께 후속하는 상세한 설명으로부터 명백하다.
기준 에지를 사용하여 입력신호의 파형 기록 에지를 타임 스탬핑하는 방법은, 예를 들면, 신호 디지털화 장치, 디지털 오실로스코프, 디지털화 논리분석기 등의 임의 개수의 디지털화 시스템에서 실행될 수 있다. 도 1에는 본 발명의 기준 파형을 사용하여 입력신호의 파형 기록 에지를 타임 스탬핑하는 방법을 실행하는 데 사용되는 디지털 오실로스코프(10)의 대표적 블록도가 예시된다. 디지털 오실로스코프(10)는 여러 가지 방식으로 실행될 수 있는 획득 시스템(acquisition system)(12)을 가진다. 일력신호는 가변 감쇄기(attenuator)(14) 및 예비증폭기(preamplifier)(16)를 통해 커플링된다. 오레곤주 비버톤 소재하며 본 발명의 양수인인 Tektronix, Inc.에 의해 제조 및 판매되는 TDS7104 디지털 오실로스코프와 같은 고속 디지털화 샘플링 오실로스코프에서, 입력채널 각각은 파이프(18, 20)로 도시된 바와 같은 디지털화 파이프를 갖는다. 각각의 오실로스코프 입력채널에 대해 임의 개수의 파이프가 포함될 수 있다. 각 파이프는 트랙-홀드(track-and-hold; T/H)회로(22), 아날로그-디지털(A/D)변환기(24), 및 메모리(26)를 갖는다. 타임베이스(28)는 T/H회로(22)에서 입력신호의 아날로그 값을 래칭하고, T/H 회로(22) 상에서 입력신호를 디지털화하도록 A/D 변환기(24)를 클록킹하고, 디지털화된 값을 메모리(26)에 저장하는 획득 시스템(12)에 타이밍신호를 제공한다. 파이프(18, 20)는 각각의 파이프(18, 20)에 대한 타임 베이스 신호를 오프셋하거나 지연하여 타이밍 신호 속도의 "x"배―여기서 "x"는 획득 시스템(12)의 파이프 수임―인 획득 속도를 생성하는 추가의 회로(도시되지 않음)를 가진다. 입력신호를 나타내는 디지털 데이터 샘플은 시스템 버스(30)를 거쳐 획득 시스템(12)으로부터 출력된다. 메모리(32)는 버스(30)에 커플링되고 RAM, ROM 양자 및, 입력신호의 디지털 데이터 샘플, 기준 에지를 사용하는 타임 샘플링 방법에서 생성되는 계산치 등의 휘발성 데이터를 저장하는 RAM 메모리를 구비한 캐쉬 메모리를 포함한다. RAM 메모리는 하나 이상의 상승 및/또는 하강 기준 에지, 또는 상승 또는 하강 에지를 나타내는 하나 이상의 알고리즘을 나타내는 시간표시 디지털 데이터 값을 저장할 수 있다. 메모리(32)는 상기 시스템을 거쳐 캘리포니아주 산타클라라 소재 Intel, Corp.에 의해 제조 및 판매되는 CELERONTM또는 PENTIUMTM과 같은 제어기(34)에 커플링된다. 시스템 버스(30)는 또한 가변 감쇄기(14), 액정 디스플레이와 음극선관 등의 표시장치(36), 및 버튼, 회전형 놉 등을 구비한 전방 패널(38), 및/또는 키보트 및/또는 마우스와 같은 제어 입력장치에 연결된다. 하드디스크 드라이브, DC ROM 드라이브, 테이프 드라이브, 플로피 드라이브 등과 같이 적절한 매스 저장매체로부터 판독하거나 및/또는 매스 저장매체에 기록하는 저장 유닛(들)(40)도 시스템 버스(30)에 연결될 수 있다. 디지털 오실로스코프(10)를 제어하고 기준 에지를 사용하여 타임 스탬핑하는 방법을 실행하는 프로그램 지시가 저장되고 ROM 메모리(32) 또는 매스 저장유닛(400의 매스 저장매체로부터 액세스될 수 있다. 상기 디지털 오실로스코프(10)는 워싱톤주 레드먼드 소재 Microsoft, Corp.에 의해 제조 및 판매되는 WINDOWSTM98 운용 시스템하에 제어되는 PC 기조 시스템이다.
기준 에지를 사용하는 타임 스탬핑 방법은 메모리에 저장된 프로그램된 지시에 응답하여 작동하는 제어기에 의해 행해지는 일련의 단계로서 실행되는 것이 바람직하다. 도 2에는 본 발명의 기준 에지를 사용하는 파형 기록 에지 타임 스탬핑 방법의 기능을 나타내는 블록도가 예시된다. 아날로그-디지털(A/D) 변환기(50)는 입력신호 및 도 3의 파형 표시에 나타낸 바와 같은 파형 기록(54)으로서 메모리(52)에 저장되는 생성 디지털 데이터 샘플을 수신한다. 제어기(56)는 시스템 버스(58)를 통해 A/D 변환기(50) 및 메모리(52)에 연결된다. 상기 A/D 변환기(50), 메모리(52), 제어기(56), 및 시스템 버스(58)는 도 1의 디지털 오실로스코프(10)에서의 A/D 변환기(24), 메모리(32), 제어기(34), 및 시스템 버스(30)에 상응한다. 점선 표시된 버스라인(60)은 파형 기록의 디지털 데이터 샘플의 데이터 유동, 기준 에지의 디지털 데이터 값, 에러 및 이하에서 보다 상세히 설명되는 타임 스탬핑 방법에서 생성되는 타임 오프셋값을 나타낸다.
도 3의 기준 에지(62)의 디지털 데이터 값은 기준 에지 발생기(64)에 의해 여러 가지 상이한 방식으로 생성될 수 있다. 기준 에지를 생성하는 제1 방법은 등가 타임 샘플링을 사용하여 입력신호를 과잉 샘플링하고 평균화하는 것이다. A/D 변환기(50)로의 획득신호가 일정한 트리거 펄스와 관련하여 변하는 경우에 입력신호가 반복하여 획득된다. 다수의 획득에 걸쳐, 조밀하게 샘플링된 기준 에지가 생성된다. 기준 에지는 상승 기준 에지(62) 및 하강 기준 에지(66)를 모두 포함할 수 있다. 제2 방법은 도 1을 참고로 설명된 메모리(52) 또는 매스 저장 유닛(40) 내의 상승 및/또는 하강 기준 에지(62, 66)을 나타내는 시간표시 디지털 데이터 값을 저장하는 것이다. 이 방식으로 다양한 타입의 입력신호를 처리하기 위해 다수의 상이한 상승 및 하강 에지가 저장될 수 있다. 개준 에지를 생성하는 제3 방법은 하나 이상의 상승 및/또는 하강 기준 에지(62, 66)를 나타내는 알고리즘(들)을 저장하는 것이다. 제어기(54)는 기준 에지를 나타내는 시간표시 디지털 데이터 값을 생성하고 메모리(52) 내에 저장하기 위한 알고리즘의 프로그램 단계를 실행한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 상승 에지(54) 또는 하강 에지(68) 중의 하나인 파형 기록 에지는 획득된 파형 기록으로부터 검색되어 에러 발생기(70)에 적용된다. 저장된 기준 에지는 위상 시프터(phase shifter)(72)를 통해 에러 발생기(70)에 적용된다. 에러 발생기(70)는 타임 오프셋 변환기(74)에 적용되는 에러신호 e(n)를 생성한다. 타임 오프셋 변환기(74)는 변환함수를 에러신호에 적용하여 합산 노드(76)에 적용되는 델타 타임 오프셋값 △offset을 생성한다. 합산 노드(76)는 지연(78)을 통해 적용된 선행 타임 오프셋값과 함께 △offset 값을 합산하여 새로운 타임 오프셋값을 생성한다. 타임 오프셋값은 위상 시프터(72)에 적용되어 파형 기록 에지에 상대적인 위상(시간)에서 기준 에지를 변위시킨다. 타임 오프셋 갑은 또한 파형 기록 에지로부터 시간표시값을 수신하는 제2 합산 노드(79)에 적용된다. 제2 합산 노드(79)의 출력은 파형 기록 타임 스탬프이다.
에러 발생기(70) 및 타임 오프셋 변환기(74)는 타임 오프셋값 뿐 아니라 각각 제로 에러값 및 제로 △offset 값으로 초기화된다. 초기 △offset 값은 합산 노드(76)에 적용되고, 초기 타임 오프셋값에 가산되며, 위상 시프터(72)에 적용된다. 타임 오프셋값은 기준 에지 디지털 데이터 값(62, 66)의 시간표시에 가산된다. 기준 에지(62, 66)에 대하여 적어도 제1 타임 스탬프(80)가 정의된다. 기준 에지 타임 스탬프(80)는 파형 기록 에지(54, 68)의 타임 스탬프 측정을 실행하기 위해 일반적으로 기준 에지(62, 66)의 50% 시간표시로 설정된다. 파형 에지(54, 68)의 상승 타임 측정은 제1 및 제2 기준 에지 타임 스탬프(82, 84)를 각각 10% 및 90% 시간표시로 설정함으로써 실행될 수 있다. 노이즈가 있는 파형 기록 에지(54, 68)에서는 기준 에지 타임 스탬프(86, 88)가 각각 20% 및 80% 시간표시로 설정될 수 있다. 파형 기록 에지(54, 68)의 실제 타임 스탬프는 기준 에지(62, 64) 상의 정의된 타임 스탬프(80∼88)에 상대적이다. 타임 오프셋 변환기(74)에서 변환함수를 변동시키는 능력은 종래기술의 내삽 필터로는 가능하지 않은 본 발명의 타임 스탬핑 방법에 융통성 및 확실성을 제공한다. 전방 패널(38) 및 표시(36)의 제어는 기준 에지(62, 66)에 대한 타임 스탬프(80∼88)를 정의하도록 도 1의 디지털 오실로스코프(10) 상에 용이하게 제공될 수 있다.
에러 발생기(70)는 기준 에지(62, 66)의 디지털 데이터 값 및 파형 기록 에지(54, 68)의 디지털 데이터 샘플을 수신한다. 에러 발생기(70)는 선분 90으로 도시된 바와 같이, 기준 에지(62, 66)의 대응하는 시간표시 디지털 데이터 값에 대한 파형 기록 에지(54, 68)의 디지털 데이터 샘플 각각의 진폭값의 차이를 계산한다. 합산 함수는 수학적으로 이하의 식을 특징으로 한다:
e(n,i) = x(n) ± y(n - m(i)) (1)
상기 식에서 x는 샘플 에지, y는 기준 에지, m은 오프셋값, e는 에러 차이, n은 샘플 인덱스, 및 i는 반복계수(iteration index)이다. 상승 에지의 경우에 부호는 (-)이며 하강 에지의 경우에 부호는 (+)이다. 에러값 e(n)은 진폭 에러를 △offset 타임값 △m(i)로 변환하는 타임 오프셋 변환기(74)에 적용된다. 타임 오프셋 변환기(74)는 △m(i)△offset값을 합산 노드(76)에 적용한다. 합산 노드(76)는 또한 현재 타임 오프셋값을 수신하고 △offset값을 현재 타임 오프셋값에 합산하여 하기 식 (2)로 나타내어지는 새로운 타임 오프셋값을 생성한다:
m(i+1) = m(i) + △m(i) (2)
상기 식에서, m은 타임 오프셋이고, △m은 △타임 오프셋이며, i는 반복계수이다. 타임 오프셋값은 위상 시프터(72)에 적용되어 파형 기록 에지에 관한 타임 오프셋값 만큼 기준 에지의 위상 또는 시간을 변동시킨다. 타임 오프셋값은 파형 기록 에지에 대한 기준 에지의 상대적 위치에 따라 정(正)일 수도 있고 부(負)일 수도 있다. 상승 에지(54)의 경우에, 상기 타임 오프셋값은 시간상 기준 에지(62)에 앞서는 파형 기록 에지(54)에 대해 부이며, 기준 에지(62)에 뒤지는 파형 기록 에지(54)에 대해 정이다. 하강 에지(68)의 경우에, 상기 타임 오프셋값은 시간상 기준 에지(66)에 앞서는 파형 기록 에지(68)에 대해 정이며, 기준 에지(66)에 뒤지는 파형 기록 에지(68)에 대해 부이다. 위상 시프트된 기준 에지는 새로운 세트의 에러값 e(n)을 생성하는 에러 발생기(70)에 적용된다.
다시 타임 오프셋 변환기(74)를 참조하면, 에러를 시간으로 변환시키는 함수의 가장 간단한 형태는 하기 식으로 표현된다:
(3)
상기 식에서 A는 스칼라이고 f(e(n), m)은 △offset 값이다. 식 (3)은 △offset 값을 생성하는 데 사용되는 에러 벡터 e(n)을 합산하여 총 에러 벡터를 생성한다. 하기 식 (4)에 나타낸 바와 같이 △offset 값 함수에 칭량함수(weighing function)가 결합될 수 있다:
(4)
총 에러 벡터에 대한 칭량함수는 에지의 경사 상의 샘플과 같은 다른 데이터 샘플보다는 파형 기록의 특정 디지털 데이터 샘플을 강조한다.
상기 스칼라 (A)는 고정 이득 또는 가변 이득 중 어느 하나를 갖는 이득값으로 볼 수 있다. 가변 이득 스칼라는 하기 식 (5)로 나타낸 이득함수 G( )로 표현될 수 있다:
(5)
상기 이득함수 G(e(n), m)은 오프셋 양을 오프셋 폭의 함수로서의 △offset 값으로 바꾸는 칭량함수로 볼 수 있다. △offset 값이 크면 칭량함수는 더욱 빨리 커지고, 그 결과 기준 에지가 파형 기록 에지에 더욱 근접하게 된다. △offset 값이 작으면 칭량함수가 작고, 그 결과 기준 에지는 파형 기록 에지를 지나가지 못한다. 이득함수 G( )는 하기 식으로 나타낸 바와 같이 여러 가지 형태를 취할 수 있다:
(6)
(7)
(8)
상기 식에서, a 및 b는 길이 y(n)에 걸쳐 x에 해당한다. 식 (6)은 최소-최대 표준(즉 최소 및 최대 에러)이다. 식 (7) 및 (8)은 최소자승법으로서 여기서 (8)이 중량이다. 총 에러 벡터와 이득 모두에 대한 칭량함수를 변경할 수 있는 능력은 본 발명의 타임 스탬핑 방법의 또 다른 이점이며, 이것은 종래기술의 삽입 필터로는 불가능하다.
에러신호 e(n)로부터 △offset 값을 생성하는 한 가지 방법은 하기 식 (9)로 표현되는 에러값의 합산에 △offset 값의 인덱스된 표를 제공하는 것이다:
(9)
초기 타임 오프셋값은 영(零)으로 설정되고 에러값은 에러 발생기(68)에서 생성되어 타임 오프셋 변환기(74)에 적용된다. 에러값은 모두 합산되어 △offset 값을 검색할 수 있도록 △offset 값의 표에 삽입되는 인덱스로 사용된다. △offset 값은 합산 노드(76)에 적용되고 현재 타임 오프셋값에 가산되어 새로운 타임 오프셋값을 생성한다. 새로운 오프셋값은 파형 기록 에지와 함께 기준 에지의 위상(시간)을 시프팅하는 위상 시프터(72)에 적용된다. 위상이 시프트된 기준 에지는 새로운 세트의 에러값 e(n)을 생성하는 에러 발생기(70)에 적용된다. 새로운 에러값은 타임 오프셋 변환기(74)―여기서 타임 오프셋 변환기(74)는 에러값의 눈금을 매기고, 그 값들을 합산하며, 새로운 △offset 값을 검색할 수 있도록 상기 합산된 값을 △offset 값의 표에 인덱싱함―에 적용된다. 새로운 △offset 값은 개존의 타임 오프셋값에 가산되고 다른 타임 오프셋값이 생성되는 과정이 반복된다. 상기 과정은 소정의 반복회수만큼 또는 △offset의 절대값들 사이의 차가 문턱 수준 이하 또는 문턱영역 내에 들어갈 때까지 계속될 수 있다. 최종적인 타임 오프셋값은 파형 기록 에지의 가장 근접한 디지털 신호 샘플의 시간표시에 가산되어 기준 타임 스탬프에 상대적인 파형 기록 타임 스탬프가 생성된다.
타임 변환식 (2)에 적용된 스칼라값은 타임 스탬핑 발생공정의 속도를 증대시키기 위해 △offset 값의 생성이 진행되는 동안 변동될 수 있다. 상기 스칼라는 △offset 값에 대해 더 클 수도 있고 △offset 값이 감소됨에 따라 감소될 수 있다. 이로써 큰 에러값 e(n)에 대해서는 큰 타임 오프셋값을 허용하며, 에러값 e(n)이 최소로 감소됨에 따라 점차 작은 타임 오프셋값을 허용한다.
이상과 같이, 상승 에지이거나 하강 에지일 수 있고 시간표시 디지털 데이터값과 기준 에지 내에 적어도 1차 정의된 타임 스탬프를 가지는 기준 에지를 생성하는 파형 기록 에지를 타임 스탬핑하는 방법을 설명하였다. 입력신호의 디지털 데이터 샘플은 입력신호의 파형 기록을 생성하기 위해 획득된다. 상승 또는 하강 에지인 파형 기록 에지의 디지털 데이터 샘플은 기준 에지의 시간 등가 디지털 데이터값과 비교되어 파형 기록 에지와 기준 에지 사이의 차를 나타내는 에러신호를 생성한다. 타임 오프셋값은 상기 에러값으로부터 생성되어 기준 에지의 시간위치를 변경한다. 상기 비교 및 타임 오프셋 생성단계는 에러값을 최소화하도록 반복된다. 최소 에러값에서의 타임 오프셋값은 파형 기록 에지의 가장 근접한 디지털 데이터 샘플의 시간위치와 결합하여 파형 기록 에지 타임 스탬프를 생성한다.
당업자는 본 발명의 기조가 되는 원리에서 일탈하지 않고 이상과 같은 본 발명의 실시형태에 대한 상세한 설명에 여러 가지 변경을 이룰 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 후속하는 청구의 범위에 의해서만 결정되어야 한다.
본 발명에 의하면 노이즈 및 에지의 상승 하강 시간에 대하여 기존의 내삽 방법보다 덜 민감한 입력신호의 샘플링된 에지의 타임 스탬핑 방법이 제공된다.

Claims (15)

  1. a) 시간표시 디지털 데이터값을 갖는 기준 에지(reference edge)를 생성하는 단계;
    b) 상기 기준 에지 내에 적어도 제1 타임 스탬프(time stamp)를 정의하는 단계;
    c) 입력신호의 파형 기록(waveform record)을 생성하기 위해 상기 입력신호의 디지털 데이터 샘플을 획득하는 단계;
    d) 파형 기록 에지와 상기 기준 에지 사이의 차이를 나타내는 에러신호를 생성하기 위하여 상기 파형 기록 에지의 디지털 데이터 샘플을 상기 기준 에지의 시간 등가(time equivalent) 디지털 데이터값과 비교하는 단계;
    e) 기준 에지의 시간위치를 변경하기 위하여 상기 에러신호로부터 타임 오프셋값을 생성하는 단계;
    f) 상기 에러신호를 최소화하기 위하여 상기 단계 (d)와 (e)를 반복하는 단계; 및
    g) 파형 기록 에지 타임 스탬프를 생성하기 위해 상기 최소 에러신호에서의 상기 타임 오프셋값을 상기 파형 기록 에지의 가장 근접한 디지털 데이터 샘플의 시간위치에 결합하는 단계
    를 포함하는 입력신호의 에지를 타임 샘플링하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 에지 생성 단계가 상기 입력신호의 디지털 데이터 샘플을 과잉 샘플링(over-sampling)하여 그 평균을 구하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준 에지 생성 단계가 상기 기준 에지를 나타내는 시간표시 디지털 데이터값을 저장하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 에지 생성 단계가
    a) 상기 기준 에지를 나타내는 알고리즘(algorithm)을 저장하는 단계; 및b) 상기 기준 에지 알고리즘을 사용하여 시간표시 디지털 데이터값을 생성하는 단계
    를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준 에지 생성 단계가 상승 기준 에지(rising reference edge)를 생성하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기준 에지 생성 단계가 하강 기준 에지(falling reference edge)를 생성하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준 에지 생성 단계가 등가시간 샘플링 및 평균화를 사용하여 상기 디지털 데이터 샘플을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 타임 스탬프 정의 단계가 상기 기준 에지 내의 50% 지점을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 타임 스탬프 정의 단계가 상승시간 및 하강시간 측정을 실행하기 위해 상기 기준 에지 내에 제1 및 제2 타임 스탬프를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 타임 스탬프 결정 단계가 상기 파형 기록 에지 상에서 상승시간 및 하강시간 측정을 실행하기 위하여 상기 제1 및 제2 타임 스탬프에 대해 상기 기준 에지 내에 10% 지점 및 90% 지점을 설정하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 파형 기록 에지가 노이즈 아티팩트(noise artifact)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 타임 스탬프 결정 단계가 상기 노이즈 섞인 파형 기록 에지 상에서 상승시간 및 하강시간 측정을 실행하기 위하여 상기 제1 및 제2 타임 스탬프에 대해 상기 기준 에지 내에 20%지점 및 80% 지점을 설정하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 타임 오프셋값 생성 단계가
    a) 인덱스값(index value)을 생성하기 위하여 상기 에러신호의 에러값을 합산하는 단계;
    b) 델타 오프셋값(delta offset value)을 검색(retrieve)하기 위하여 델타 오프셋값에 대한 합산된 에러값의 표에 상기 인덱스값을 적용하는 단계;
    c) 새로운 타임 오프셋값을 생성하기 위해 상기 델타 오프셋값을 현재 타임 오프셋값에 가산하는 단계;
    d) 상기 기준 에지의 상기 디지털 데이터값의 시간위치를 변경하기 위하여 상기 기준 에지의 상기 디지털 데이터값에 상기 새로운 타임 오프셋값을 적용하는 단계; 및
    e) 새로운 에러신호 각각에 대해 소정의 반복회수만큼 상기 단계 (a) 및 (d)를 반복하는 단계
    를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인덱스값 적용 단계가 스칼라값(scalar value)을 상기 에러값에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 타임 오프셋값 생성 단계가
    a) 인덱스값을 생성하기 위하여 상기 에러신호의 에러값을 합산하는 단계;
    b) 델타 오프셋값을 검색하기 위하여 델타 오프셋값에 대한 합산된 에러값의 표에 상기 인덱스값을 적용하는 단계;
    c) 새로운 타임 오프셋값을 생성하기 위해 상기 델타 오프셋값을 현재 타임 오프셋값에 가산하는 단계;
    d) 상기 기준 에지의 상기 디지털 데이터값의 시간위치를 변경하기 위하여 상기 기준 에지의 상기 디지털 데이터값에 상기 새로운 타임 오프셋값을 적용하는 단계; 및
    e) 새로운 에러신호 각각에 대해 상기 델타 오프셋값이 문턱영역(threshold region) 내에 들어올 때까지 상기 단계 (a) 및 (d)를 반복하는 단계
    를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인덱스 적용 단계가 스칼라값을 상기 에러값에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 타임 샘플링 방법.
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