TW555994B - Group delay test method and device - Google Patents

Description

555994 A7 五、發明說明（1 ) 【發明領域】 本發明是有關於一種群延遲之測試方法及裝置，特別是 指一種採用單一頻率信號送入受測裝置，即可測得受測裝置 之群延遲的測試方法及裝置。 【習知技藝說明】 一般電子裝置、電路在傳送資料信號時，信號通過電子 裝置、電路内部所遇到的延遲（即所花費的時間），稱為群延 遲（youp delay)。群延遲對很多電子裝置存在有不可忽略的 影響，例如以資料儲存系統而言，若無法充份掌握内部電子 裝置的群延遲，便無法確保資料再生時其相對時序的正確 性，此一情形會造成資料解碼的錯誤。另外，對數位通信系 統而言，若未適當處理群延遲，會造成信號的非線性失真， 導致數位信號的解碼錯誤率增高。因此，群延遲的量測對於 很多電子裝置而言，，是非常重要的。 以往群延遲的測試方法，是將一多頻信號源（muhi_t〇ne source)送入一受測裝置（Device Under Test ,縮略為 dut), 如第一圖所示，該，多頻信號源包含有二高頻信號i丨、丨2 (high frequer^y components),其間存在有少許的頻率差△ f，例如 頻率分別為40MHZ與40.05MHz之高頻信號。在該二高頻信 號被送入並通過受測裝置後，可藉由離散傅利葉轉換（DFT , Discrete Fourier Transform)計算來求出高頻信號u、12間的 相位差△ P，其相關計算處理，必須藉由預設之測試儀器配 合程式設計來計算。由於群延遲Tgd= _ △ ρ/Δ f，因此當求出 △ f與△ p後，群延遲便可被求出。— 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公釐） 裝

訂 線 555994 五、發明說明（2 ) 上述習知群延遲測試方法為 古马了測4鬲頻頻帶（高截 cut-off band)之群延遲，所送 員帶 <逆JJ U丨的類比多頻信號 須是高頻信號，而為了實施Df …… L ^ ，貝將此類比多頻信骑、、® 中之該專高頻信號u、12予以數位化， = 設備若取樣資料不足、解析度不夠，將難以正確地計：：成 位差資料，導致測試結果不精# 出相 果不精確，至於習知群延遲測試方土 想獲得精確的結果，其所採用之相關儀器，除了須且有4 的數位化器:㈣㈣，以便快速將該等高頻信號作數位:處 理以外，並須使用咼解析度彳 π厌之列。式δ又備配合程式 測2出相：差之實際數值，由於高速數位化器與高解= 備之仏格非常昂貴’導致整體所需耗用之測試費用甚 如上所述，可歸納出習知群延遲測試 各項缺點： π $卜（ 1、必須㈣多頻錢源送人受測裝置以

測試。 ^ J 严、需要使用高速數位化器，來將該多頻信號源所送出 之該等 '多頻信號部份予以數位化。 3、 需要有高解析度之測試儀器來實際檢測計算相位差 數，值。 4、 前述高速數位化器及高解析度測試儀器皆甚昂貴， 因此必須花費較高的費用。 【發明概要】 因此’本發明之目的，即在提供一種可顯著降低測試費 本紙張尺度適用中國國家標準（咖)人4規格（21()χ挪公爱） 第4頁 555994 A7 B7 五、發明說明 用，並精確求彳于丈測裝置之群延遲的測試方法及裝置。 於疋’本發明之群延遲測試方法是適合用來測試一受測 统置之群延遲Tgd ，该群延遲測試方法包含以下步驟：（A) 輸入一已知周期T之類比單頻信號至所述受測裝置之一輸入 端。（B)擷取孩輸入之單頻信號，以及通過所述受測裝置後所 輸出之-延遲後單頻信號，並將該輸人之單頻信號與該延遲 後單頻信號分別轉換成一第一數位信號與一第二數位信 號'(C)比車乂 .亥第、第二數位信號的相位差。⑼將所得的 相位差比較結果轉換成一正比於該相位差之電流ι。使所 得電流I流經一已知電阻值R之平均電路，並獲得一電壓差 △ V。及（F)依據該等已知之週期τ φ τ φ w朋1、冤/爪I、電阻值R及電 壓差△ V，求得所述受測裝置的群延遲τ"。 · 【圖式之簡單說明】 本發明之其他特徵及優點，在以下配合參考圖式之較佳 實施例的詳細說明中，將可清楚的明白，在圖式中· 第一圖是習知群延遲測試方法所椟 忒所铋用一多頻信號源之 二多頻信號的時序示意圖； 第'•二圖是一群延遲測試裝置與一受 # 又測裝置預作連接之 簡略方塊示意圖，說明本發明之群延遲 于、逃測试方法的一較佳實 施例； 測試狀態時 第三圖是該較佳實施例中該測試裝置在 之簡略方塊示意圖；及 第四圖是該較佳實施例中該測試奘 ^ 也 、屐置在—校正狀態時 之簡略方塊示意圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格公釐f 555994 A7 B7

五、發明說明 【較佳實施例之詳細說明】 參閱第二圖，是本發明實施例藉以達成上述群延遲測試 方法之測試裝置的簡略示意圖。該測試裝置是預先與一受測 裝置2連接，用來量測所述受測裝置2之群延遲Tgd。 該測試裝置包含一#號源3 1、一校正單元3 2、一第一 轉換電路3 3、一第二轉換電路3 4、一相位檢測器3 5 _ l 電流泵3 6、一下電流泵3 7及一平均電路3 8。

'該信號源3 1可輸出一類比之單頻信號3丨丨，並將該單頻 信號3 1 1供應至所述受測裝置2之一輸入端2丨。本實施例中 該單頻信號3 11是採用一已知週期為T之正弦波信號，該單 頻信號3 11通過所述受測裝置2後，由受測裝置2之一輸出 端22輸出一延遲後單頻信號23。 邊权正單元32在本實施例中是採用一量測多工器 (calibration Multiplexer)，其作用如同一輸入開關，可選擇 使用在一測試狀態與一校正狀態，當声該測試狀態時，所述

測裝置2之輸入端21與輸出端22分別傳輸的單頻信號3ι工 延遲後單頻信舔23 ,是如第三圖所示，透過該校正單元 32而分別被送往該第一、第二轉換電路33、34，以進行受 測裝置2之群延遲Tgd的量測。當在該校正狀態時，所述受 測·裝置2之輸人端21傳輸的單頻信號311,是透過該校正單 元32而同時送往第一、第二轉換電路η，，藉此量測出 整體群延遲m置本身失配（mi_⑽）所產生的誤差值。 上述關於群延遲Tgd的量測與整體群延遲測試裝置本身失配 所產生誤差值的量測，將於下文詳作說明。

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五、發明說明 先就該測試狀態加以說明。 該第一、第二轉換電路33、34之輸入端^卜^丨，在 如第三圖所示之測試狀態時，是透過前述校正單元Μ而分 別連接於所述受測裝置2之輪人端21與輸_ Μ，因此可 分別擷取属於類比信號之單頻信號311與延遲後單頻信號η 予以數位化後’由其輸出端332、342分別輸出—第一數位 信號333與-第二數位信號343,由正弦波數位化轉換所得 之第一、第二數位信號333、343皆為方波信號。 該相位檢測器35是用來接收並比較該第一 '第二轉換 電路W ' 34所輪出之第一、第二數位信號如、⑷，並由 其一輸出端35!輸出第一、第二數位信號333、343間的相 位差比較資料。 、 β亥上、下電流泵3 6、3 7是以串聯形態作連接，並同時 受控於該相位檢測器35之輸出端351，利用相位檢測器35 所偵測出之相位差，來控制上、下電流泵36、37内部之開 關，使上、下電流泵36、37之串接處流出一正比於該相位 差之電流I。 β亥平均電路3 8可採用一已知電阻值R之低通濾波電 路’ 5玄平均電路38是連接於上、下電流泵36、37所輸出之 電’/μ I的迴路上，該電流！流過該平均電路3 8 ,就可被轉換 成一固定電壓的訊息，而於該平均電路38之一輸出端381 產生一電壓差AV。 由於第三圖所示電路方塊之信號流（singd n〇w)，可歸 納付出其計算式為Δν = (Τ8(ΐ/τ)χΙχΙι，在週期τ、電流工、 本紙張尺度適帛中國國(CNS) Α4規格（210Χ 297公茇了 笫7頁 555994 五、發明說明 電阻值R、t壓差Δν等值，皆為已知數的情況下，便可輕 易求出所述受測裝置2的群延遲Tgd。以上有關經由電路方 塊之信號流所歸納出的計算式’由於^為_般研發者在設計 電路時所普遍採用之導算方式，在此不詳加推導。 由於本實施例之設計中，是利用相位檢測器35所輸出 之相位差比較結果，來控制上、下電流泵36、37，而將相位 差轉換成電流I，再利用該電流j流經具有電阻值R之平均 電路38而產生該電壓差Λν，該電壓差Δν為定值，因此極 為容易被精準量測，而由於在整個測量過程中，並無須直接 量測出第一、第二數位信號333、343的實際相位差數值.， ，此，不必如習知群延遲測試方法須借助昂貴之高速數位化 器與同解析度儀器，來進行相位差實際數值的精準量測，使 得不僅本發明之群延遲測試方法所採用之測試裝置，能顯著 節省設備成本，並能有效、精確求得所述受測裝置2之群延 遲 Tgd。 丨以下續針對第四圖所示之校正狀態詳加說明。 1 當在該校正狀態時，所述受測裝置2之輸入端21所傳 輸的單瀕信號311 ,是透過該校正單元32同步地被重複擷 取，並分別送往第一、第二轉換電路33、34之輸入端331、 341，以同步進行轉換而分別獲得第一、第二數位信號333、 343，接著該相位檢測器35同樣會利用比較第一、第二數位 信號333、343所得之相位差結果，來控制上、下電流泵36、 37流出一正比於該相位差之電流流經該平均路38 ,以轉換 產生一電壓誤差值△ V，。在該校正狀態下，由於輸入第一、 頁 第 555994 A7 ____ B7 五、發明說明（7 ) 第二轉換電路33、34之信號是為同一信號，因此當整體測 試裝置無失配時，該電壓誤差值△ V’會等於零，但若測試裝 置有失配時，則該電壓誤差值△ V，會為一預定值，而在實際 什异群延遲Tgd時’該電壓誤差值△ ν’必須被考慮在内，至 於將該電壓誤差值△ V’列入考慮時，必須由該電壓差△ v中 扣掉該電壓誤差值△ V’，亦即其計算式將為△ v_ △ x lx R ’藉此可求得校正後之群延遲Tgd。 '歸納上述，本實施例中由於是利用該相位檢測器比 較單頻信號311與延遲後單頻23之數位化信號，藉由輸出 其間的相位差結果，來控制上、下電流泵36、37，而將相位 差轉換成電流I，以及利用該電流〗流經具有電阻值R之平 均電路3 8來產生容易精準量測之定電壓差△ v ,因此整個測 量過程中’無須直接量測出第一、第二數位信號333、343 的實際相位差數值，，而能具有如下之各項優點：（1)僅須採用 單頻信號源送入受測裝置以進行群延遲的測試。（2)群延遲測 試裝置之設計，無須使用昂貴之高速數位化器。（3)群延遲測 试裝置之设計，不，需採用昂貴之高解析度測試儀器來檢測計 算相位亨之實際數值。（4)可有效降低測試費用，並能精確求 得所述受測裝置2之群延遲。故確實能達到發明之目的。 惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此 限疋本發明貫施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發 明况明書内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發 明專利涵蓋之範圍内。 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNs) A4規格（2i〇x 297公釐） 555994 A7 B7 五、發明說明（8 ) 【元件標號對照】 2 受 測 裝 置 343 第 二 數 位 信號 2 1 輸 入 端 35 相 位 檢 測 器 22 輸 出 端 351 輸 出 端 23 延 遲 後 單 頻 信號 36 上 電 流 泵 3 1 信 號 源 37 下 電 流 泵 3 11 單 頻 信 號 38 平 均 電 路 32 \ 校 正 單 元 38 1 輸 出 端 3 3 第 一 轉 換 電 路 I 電 流 33 1 輸 入 端 R 電 阻 值 332 輸 出 端 T 週 期 333 第 一 數 位 信 號 Tgd 群 延 遲 34 第 二 轉 換 電 路 Δ V 電 壓 差 341 m 入 端 Δ Vf 電 壓 誤 差 值 342 輸 出 端 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公釐） ..'T沒;第...⑺頁

Claims (1)

1. 555994 --------- D8 ______； 六、申請專利範圍 1 ·種群延遲測試方法，適合用來測試一受測裝置之群延 遲Tgd ，該群延遲測試方法包含以下步驟： (A)輸入一已知周期τ之類比單頻信號至所述受測 裝置之一輸入端； (Β)摘取該單頻信號及通過所述受測裝置後所輸出 之一延遲後單頻信號，並將該單頻信號與該延遲後單頻 信號分別轉換成一第一數位信號與一第二數位信號； (C)比較該第一、第二數位信號的相位差； 、、（D)將相位差之比較結果轉換成一正比於該相位差 之電流I ; ·" (Ε)使該電流I流經一已知電阻值R之平均電路，並 獲得一電壓差Z\V;及 (F)依據該等已知之週期τ、電流ζ、電阻值尺及電壓 差△ V ,求得所述受測裝置的群延遲Tgd。 2·依據申請專利範’圍第i項所述之群延遲測試方法，其 中，該步驟（A)所輸入之該單頻信號是為一正弦波信號。 3 依據申凊專利範圍第丨項所述之群延遲測試方法，其 中，該步驟（B)轉換所得之該第一、第二數位信號皆為 方波信號。 4·依據申請專利範圍第1項所述之群延遲測試方法，其 中，該步驟（D)是藉由控制電流泵將該相位差比較結果 轉換成該電流I。 5·依據申請專利範圍第4項所述之群延遲測試方法，其 中，該步驟（D)是利用該相位差來控制相串聯之上、下 本紙張尺度適用中國國家標準,(CNS) A4規格（210x 297公釐） * 第11頁 ABCD 555994 六、申請專利範圍 電流泵，並使該電流I由上、下電流泵串接處流向該平 均電路。 6 ·依據申請專利範圍第1項所述之群延遲測試方法，其 中，該步驟（E)之該平均電路是採用一低通濾波電路。 7 ·依據申請專利範圍第1項所述之群延遲測試方法，其 中，該步驟（F)是依據一計算式△ V = (Tgd/T)x lx R來求 得該群延遲Tgd。 8 ·依據申請專利範圍第1項所述之群延遲測試方法’更包 B含有介於該步驟（A)與該步驟（B)間之步驟（A1)〜步驟 (A4)，其中： ’ ^ 該步驟（A 1)是同步地重複擷取該單頻信號，並將重 複搁取之該早頻信號同步進行轉換而分別獲付第^一、第 二數位信號； 該步驟（A2)是比較步驟（A1)所獲得之第一、第二數 位信號的相位差’； 該步驟（A3)是將該步驟（A2)所獲得的相位差比較 φ結果，轉換成一正比於該相位差之電流； 該步驟（A4)是使該步驟（A3)所得之電流流經該平 均電路，並獲得一電壓誤差值△ V·; 又，該步驟（F)在計算群延遲Tgd時，更將該電壓誤 差值△ V’考慮在内。 9·依據申請專利範圍第8項所述之群延遲測試方法，其 中，該步驟（F)是依據一計算式 來求得該群延遲Tgd。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ 297公楚） • 第12頁 555994 ABCD 六、申請專利範圍 I # i之群@ 10 · 一種群延遲測試裝置，適合用來測試一受制、 遲，該測試裝置包含： L々Sβ轔裏戶斤^受測 一信號源，用以輸出一類比之早頻#说 裝置之一輸入端； > 一第一轉換電路，其一輸入端是連接於所述又測裝 老令^(立4匕， 置之輸入端，用以將所擷取之類比信號予以取 + -r β w Μ斫述受測裝 一第二轉換電路，其一輸入^可連接於戶 置之一輸出端，用以將所擷取之類比信號予以數化’ 一相位檢測器，用以接收並比較该第〆、第轉換 電路所輸出之數位化信號，it由其一輸出端輸出/專婁文 位化信號間的相位差比較結果； 相串聯之上、下電流泵，用以同時受控於該相位檢 測器之輸出端，並由上、下電流泵串接處流出/正比於 該相位差之電流；及 一平均電路·，連接於上、下電流泵所輸出之電流的 迴路上，用以於該平均電路之一輸出端產生一電壓差。 11.依據申請專利範圍第1 0項所述之群延遲測試裝置，更 包含有一可選擇使用在一測試狀態與一校正狀態之校 正單元，當在該測試狀態時，所述受測裝置之輸入端與 輸出端的信號是先被送入該校正單元後，再分別送往該 第一、第二轉換電路；當在該校正狀態時，所述受測裝 置之輸入端的信號是透過該校正單元而同時送往第一、 第二轉換電路，藉此量測出整體群·延遲測試裝置本身失 配所產生的誤差值。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ 297公釐） 第13頁 555994 as B8 … C8 _^_D8 六、申請專利範圍 延遲測試裝置，其 1 2 .依據申請專利範圍第1 0項所述之 中，該平均電路是一低通濾波電路

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公釐） 第14頁