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技術 ジッタ及びノイズの決定方法及び試験測定機器

出願人 テクトロニクス・インコーポレイテッド
発明者 マーク・エル・ギュンターカン・タン
出願日 2015年7月30日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-150598
公開日 2016年3月10日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2016-033513
状態 特許登録済
技術分野 その他の電気量の測定
主要キーワード 各単位間 対象解析 連続的サンプル 水平波形 実時間波形 解析波形 垂直遷移 バス制御器
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年3月10日)のものです。
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図面 (9)

課題

入力信号相関なしジッタ及びノイズを決定する。

解決手段

オシロスコープは、入力信号を取込み、夫々単位間隔に分割された相関あり波形及び相関なし波形を決定する。各単位間隔に対して相関あり波形600及び相関なし波形602の間のタイミング変位(t1)を測定して皮相ジッタ配列([t1])を形成する。広がり単位間隔に対して相関あり波形600及び相関なし波形602の間の電圧変位(V1)を測定して皮相ノイズ配列([V1])を形成する。各単位間隔に対して相関あり波形600及び相関なし波形602の間の水平シフト(ts)を測定して補償されたエッジ時間配列([ts])を形成する。各単位間隔に対して相関あり波形600及び相関なし波形602の間の垂直シフト(Vs)を測定して補償された振幅電圧配列([Vs])を形成する。

概要

背景

高速シリアルデータ通信の分野において、タイミング・ジッタ解析は、関心が持たれている。ジッタ及び信号品質規格ワシトンDCでの技術レポートTR−35−2004:ANSI/INCITS2004年)に対してのファイバチャネル方法論により、多くの概念形式化されている。ジッタ及び信号品質規格にとってのファイバ・チャネル−方法論に記載された方法により、特定の基準電圧でのタイミング・ジッタの解析ができる。この基準電圧は、所定レベルでのアイダイアグラムを介して水平スライスに対応する。しかし、電圧ノイズの解析を行わない。

米国特許第7522661号は、先ず、平坦(即ち、スルーレートがゼロ)の波形位置電圧解析を実行する方法を記載している。よって、この電圧解析は、タイミング・ジッタに理論上影響されない。次に、ノイズの影響を数学的に除去できる高スルー・レート領域ジッタ解析を行う。米国特許第7522661号に記載された追加のステップにより、全体で、垂直及び水平の全ての点におけるアイの統計的記述を決定できる。

サンプリングオシロスコープは、周知である。高周波数繰り返し波形の測定に用いる際、かかる装置は、従来的には、連続波形の続いて起きる小さな部分サンプルする。よって、このサンプリング技術の累積結果により、対象波形を表す合成波形読出しを行える。米国特許第7522661号に記載された方法は、サンプリング・オシロスコープの強みにうまく適合し、メモリ、又は波形の残りの他のリソースを無駄にすることなく、繰り返し波形内の特定位置を繰り返しサンプル及び蓄積するように構成できる。米国特許第7522661号の方法は、情報を集めて、1つのパターン繰り返し当たりわずか2つのサンプリング位置を用いて、ノイズからジッタを分離する。

概要

入力信号相関なしジッタ及びノイズを決定する。オシロスコープは、入力信号を取込み、夫々単位間隔に分割された相関あり波形及び相関なし波形を決定する。各単位間隔に対して相関あり波形600及び相関なし波形602の間のタイミング変位(t1)を測定して皮相ジッタ配列([t1])を形成する。広がり単位間隔に対して相関あり波形600及び相関なし波形602の間の電圧変位(V1)を測定して皮相ノイズ配列([V1])を形成する。各単位間隔に対して相関あり波形600及び相関なし波形602の間の水平シフト(ts)を測定して補償されたエッジ時間配列([ts])を形成する。各単位間隔に対して相関あり波形600及び相関なし波形602の間の垂直シフト(Vs)を測定して補償された振幅電圧配列([Vs])を形成する。

目的

バス124は、I2Cバス、IEEE1494バス、USBバスなどで構成されてもよく、双方向性通信を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

入力信号ジッタ及びノイズを決定する方法であって、試験測定機器取込みユニットによって、少なくとも1つの相関なし波形記録取込むことと、上記少なくとも1つの相関なし波形に基づいて相関あり波形を決定することと、上記相関あり波形を単位間隔に分割することと、上記少なくとも1つの相関なし波形を単位間隔に分割することと、各単位間隔に対して上記相関あり波形及び上記相関なし波形の間のタイミング変位(t1)を測定して、皮相ジッタ配列([t1])を形成することと、広がり単位範囲に対して上記相関あり波形及び上記相関なし波形の間の電圧変位(V1)を測定して、皮相ノイズ配列([V1])を形成することと、各単位間隔に対して上記相関あり波形及び上記相関なし波形の間の水平シフト(ts)を計算して、補償されたエッジ時間配列([ts])を形成することと、各単位間隔に対して上記相関あり波形及び上記相関なし波形の間の垂直シフト(Vs)を計算して、補償された振幅電圧配列([Vs])を形成することとを備えた方法。

請求項2

少なくとも1つの相関なし波形記録を受けるように構成された取込み手段と;上記少なくとも1つの相関なし波形に基づいて相関あり波形を決定し、上記相関あり波形を単位間隔に分割し、上記相関なし波形を単位間隔に分割し、各単位間隔に対して上記相関あり波形及び上記相関なし波形の間のタイミング変位(t1)を測定して、皮相ジッタ配列([t1])を形成し、広がり単位範囲に対して上記相関あり波形及び上記相関なし波形の間の電圧変位(V1)を測定して、皮相ノイズ配列([V1])を形成し、各単位間隔に対して上記相関あり波形及び上記相関なし波形の間の水平シフト(ts)を計算して、補償されたエッジ時間配列([ts])を形成し、各単位間隔に対して上記相関あり波形及び上記相関なし波形の間の垂直シフト(Vs)を計算して、補償された振幅電圧配列([Vs])を形成する処理手段と;を備えた試験測定機器。

技術分野

0001

本発明は、ジッタ及び振幅ノイズを合わせた解析を行い、ジッタ及びノイズを決定して、2次元確率密度関数及びビットエラーレート・アイダイアグラムを発生する方法及び試験測定機器に関する。

背景技術

0002

高速シリアルデータ通信の分野において、タイミング・ジッタの解析は、関心が持たれている。ジッタ及び信号品質規格ワシトンDCでの技術レポートTR−35−2004:ANSI/INCITS2004年)に対してのファイバチャネル方法論により、多くの概念形式化されている。ジッタ及び信号品質規格にとってのファイバ・チャネル−方法論に記載された方法により、特定の基準電圧でのタイミング・ジッタの解析ができる。この基準電圧は、所定レベルでのアイ・ダイアグラムを介して水平スライスに対応する。しかし、電圧ノイズの解析を行わない。

0003

米国特許第7522661号は、先ず、平坦(即ち、スルー・レートがゼロ)の波形位置電圧解析を実行する方法を記載している。よって、この電圧解析は、タイミング・ジッタに理論上影響されない。次に、ノイズの影響を数学的に除去できる高スルー・レート領域ジッタ解析を行う。米国特許第7522661号に記載された追加のステップにより、全体で、垂直及び水平の全ての点におけるアイの統計的記述を決定できる。

0004

サンプリングオシロスコープは、周知である。高周波数繰り返し波形の測定に用いる際、かかる装置は、従来的には、連続波形の続いて起きる小さな部分サンプルする。よって、このサンプリング技術の累積結果により、対象波形を表す合成波形読出しを行える。米国特許第7522661号に記載された方法は、サンプリング・オシロスコープの強みにうまく適合し、メモリ、又は波形の残りの他のリソースを無駄にすることなく、繰り返し波形内の特定位置を繰り返しサンプル及び蓄積するように構成できる。米国特許第7522661号の方法は、情報を集めて、1つのパターン繰り返し当たりわずか2つのサンプリング位置を用いて、ノイズからジッタを分離する。

0005

米国特許第7522661号明細書

先行技術

0006

「情報技術−ファイバ・チャネル−ジッタ及び信号品質規格(Information technology - Fibre Channel - Methodology of Jitter and Signal Quality Specification)」、TR−35−2004、情報技術標準国際会議(International Committee for Information Technology Standards)、インターネット、ANSI(http://webstore.ansi.org/)、又はINCITS(http://www.incits.org/standards-information/)
「ジッタ解析の基礎−オシロスコープによるTJ、DJ、RJ分離解析」、アンリツ株式会社、2012年6月、MP2100A_JF3100.pdf、インターネット(http://www.anritsu.com/search/ja-jp/DownloadsSearch.aspx)
「Agilent EZJITPlusソフトウェアによるジッタの解析」、アジレント・テクノロジー株式会社、2006年4月28日、文献番号5989−3776JAJP、インターネット(http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5989-3776JAJP.pdf)

発明が解決しようとする課題

0007

その一方、実時間デジタル化オシロスコープは、波形の特徴が連続的サンプルにより直接的に表すことができるように充分に接近した分離サンプルを取込んで蓄積する。米国特許第7522661号は、取込んだサンプルのほとんどが利用されることなく廃棄されるので、実時間オシロスコープの結果が低効率となる。この効率不足は、パターン長が増す程、より鮮明になる。米国特許第7522661号に記載されたように選択されたサンプリング位置で充分な統計値を累積するために、実時間オシロスコープは、多くの実時間波形を取り込んで処理しなければならない。さらに、実時間オシロスコープは、前縁の傾きのように、対象解析点の近傍における波形のダイナミック特性に関する価値ある情報を保有するが、米国特許第7522661号の方法は、この情報の利点を利用することに失敗している。

0008

本発明の実施例は、従来技術のこれら及び他の制限に取り組んでいる。

課題を解決するための手段

0009

ここで示す概念によれば、入力信号のジッタ及びノイズを決定する方法が開示されている。この方法は、試験測定機器の取込みユニットにより、入力信号の波形を取込み、1つ以上の相関なし波形記録を決定することと;取込んだ(単一又は複数の)波形から相関あり波形を決定することと;相関あり波形を単位間隔に分割することと;少なくとも1つの相関なし波形を単位間隔に分割することと;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間のタイミング変位(t1)を測定して、皮相(apparent)ジッタ配列([t1])を形成することと;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の電圧変位(V1)を測定して、皮相ノイズ配列([V1])を形成することと;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の水平シフト(ts)を計算して、補償されたエッジ時間配列([ts])を形成することと;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の垂直シフト(Vs)を計算して、補償された振幅電圧配列([Vs])を形成することとを含んでいる。

0010

ここで示す他の概念によれば、試験測定機器が開示されている。この試験測定機器は、1つ以上の相関なし波形記録を受けるように構成された取込み手段と、処理手段とを含んでいる。この処理手段は、相関あり波形を決定し;相関あり波形を単位間隔に分割し;少なくとも1つの相関なし波形を単位間隔に分割し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間のタイミング変位(t1)を測定して、皮相ジッタ配列([t1])を形成し;広がり単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の電圧変位(V1)を測定して、皮相ノイズ配列([V1])を形成し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の水平シフト(ts)を計算して、補償されたエッジ時間配列([ts])を形成し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の垂直シフト(Vs)を計算して、補償された振幅電圧配列([Vs])を形成する。

図面の簡単な説明

0011

図1は、ジッタ及びノイズを合わせた解析を実行する方法を実現する試験測定機器のブロック図を示す。
図2は、理想化したシリアルデータ波形を図示する。
図3は、欠陥のある波形を図示すると共に、単位間隔を定義する。
図4は、相関あり波形及び相関なし波形の重複した単位間隔の一例を図示する。
図5は、相関あり波形及び相関なし波形の重複した単位間隔の他の例を図示する。
図6は、相関あり波形及び相関なし波形の重複した単位間隔の他の例を図示する。
図7は、より複雑なパターン及び欠陥を有する波形の一例を図示する。
図8は、より複雑なパターン及び欠陥を有する波形の他の例を図示する。

実施例

0012

図において、開示するシステム及び方法における同様な又は対応する要素は、同じ参照番号で示す。これらの図は、必然的な縮尺を行っていない。周知のように、「相関なし」波形、「相関なし」ジッタ、「相関なし」ノイズなどは、データ・パターンに相関されていないことを意味し、「相関あり」波形、「相関あり」ジッタ、「相関あり」ノイズなどは、データ・パターンに相関されていることを意味する。

0013

本発明は、ビット毎の中央における垂直変位エッジ毎水平変位からの情報を用いて、非常に高い処理効率を得る。これは、実時間オシロスコープの特性と非常に良く一致する。すなわち、本発明の方法は、パターンにおける全ての単位間隔を用い、ゼロ・スルー・レートの測定位置のみに依存しない。

0014

図1を参照すれば、ジッタ及びノイズを合わせた解析を実行する方法を実現する本発明のある実施例による実時間オシロスコープの代表的なブロック図が示されている。実時間オシロスコープを示して後述するが、時間領域波形の適切な表現を取り込むことができる任意の形式の試験測定機器を用いてもよい。

0015

オシロスコープ100は、アクセサリインタフェース104に結合された別々の信号チャネル102を有するが、図1ではこれらの2つを示している。各信号チャネル102は、別々の取込みユニット106を有するが、この取込みユニット106は、例えば、被試験装置又はチャンネルからのアナログ波形入力信号を少なくとも受け、この受けた信号をデジタル化サンプルに変換する既知電気回路及び/又は装置を含んでいる。信号チャンネル102に結合されたアナログ波形入力の各々は、トリガ回路108にも結合される。取込みユニット106及びトリガ回路108は、システム・バス112を介してプログラマブル処理手段110に結合される。システム・バス112は、更にメモリ手段114に結合される。このメモリ手段114は、例えば、RAM、ROM及び/又はキャッシュ・メモリの形式である。RAMメモリは、取込みユニット106が発生したアナログ波形入力信号のデジタル化サンプルの如き揮発性データを蓄積できる。システム・バス112は、更に、表示セクション(図示せず)を制御する表示回路116と、ハードディスクドライブ(HDD)、SSD、BDドライブ、テープ・ドライブなどの如き単一又は複数の大容量ストレージ・ユニット118と、フロントパネル制御器120とに結合される。この大容量ストレージ・ユニット118は、適切な大容量ストレージ媒体から読出し、及び/又はこの媒体に書き込む。任意の数の信号チャンネル102がオシロスコープに含まれてもよく、各チャンネルが別々の取込み手段106を有することが理解できよう。

0016

本発明の実施例による方法を実現すると共に、他の点ではオシロスコープ100を制御する実行可能なインストラクションは、メモリ手段114から、より限定的には例えばROMに蓄積され、ここからアクセスされてもよい。代わりに、実行可能なインストラクションを大容量ストレージ・ユニット118の大容量ストレージ媒体に蓄積して、ここからアクセスしてもよく、この大容量ストレージ媒体は、いくつかの実施例において、メモリ手段114内に含まれてもよい。処理手段110は、例えば、インテルコーポレーションが設計及び開発した如き1つ以上のプログラマブル・マイクロプロセッサとして実現してもよい。処理手段110は、また、多数のプログラマブル制御器及び/又は1つ以上のプログラマブル・デジタル信号プロセッサを用いて実現してもよい。さらに他の実施例において、多数の制御器を用いて処理手段110を実現した場合、1つを用いて、アナログ波形入力信号の取込み及び処理を制御する一方、2つめを用いて、オシロスコープ100の他の動作を制御してもよい。オシロスコープ100は、マイクロソフト・コーポレーションが設計及び開発したウィンドウズ(登録商標)7の如きオペレーティング・システムを用いて制御されてもよい。このオペレーティング・システムは、1つ以上のプロセッサ又は制御器110と関連したメモリ手段100内に蓄積されてアクセスされる。

0017

表示回路116は、表示セクションを制御するために処理手段110からインストラクションを受ける表示制御器(図示せず)を含んでもよく、また、表示セクションによる表示のために、例えば、処理手段110の一部であるデジタル信号プロセッサから更にデータを受けてもよい。バス制御器(図示せず)は、処理手段110内に含まれてもよいし、又は、オシロスコープ100内に別に含まれてもよく、インタフェース104及びプローブ122をモニタする。また、バス制御器は、通信バス124を介して、プローブ122及び処理手段110の間の通信を制御できる。バス124は、I2Cバス、IEEE1494バス、USBバスなどで構成されてもよく、双方向性通信を提供する。図1の各ボックス122は、プローブの一部、特に、インタフェース104に取り付けられた各プローブのプローブ制御ボックスを示す点に留意されたい。プローブ・ケーブルを介してプローブ制御ボックスに結合されたプローブ・チップは、図1に示されない。このプローブ・チップを被測定装置(DUT)の試験点に接続して、被試験信号を得る。

0018

電源126は、電圧ライン128及びアクセサリ・インタフェース104を介して処理手段110からの制御信号を受けて、プローブ122への電力を制御する。

0019

図2は、交番ビット・パターン「101010」を表す理想化されたシリアル・データ波形200を表す。しかし、実際の波形は、無限のスルー・レートのエッジを有さないし、完全に平坦な頂部及び底部をあまり有さない。よって、各エッジ及び平坦な箇所が極端単純化された区分的線形モデルを用いたより現実的な波形300を図3に示す。

0020

図3の領域Aは、波形の1つの単位間隔(UI)を示す。本発明は、相関なし波形パターン各繰り返しにおける実際の値が、波形の確定的(deterministic)成分である相関あり波形からいかに偏っているかを決定する。相関あり波形は、入力信号における実際のデータ・パターンであり、相関なし波形は、入力信号及びオシロスコープ100内の水平ジッタ及び垂直ノイズである。すなわち、相関なし波形は、実時間オシロスコープが通常に取込んだ波形である。オシロスコープ100の取込みユニット106が1つ以上の相関なし波形を取り込む。

0021

次に、任意の既知の方法を用いて実時間オシロスコープが取込んだ1つ以上の相関なし波形に基づいて、処理手段110により相関あり波形を決定する。これは、例えば、パターンに基づくトリガを用い、これらを互いに平均化して、多数の相関なし波形を取り込むことにより行われる。さらに、例えば、波形の繰り返し部分の個別のコピーを適切に時間配列した後に、これら連続的なコピーを互いに平均化することによって、単一の長い相関なし波形記録を用いて、相関あり波形を決定できる。取込んだ相関なし波形は、繰り返しパターンを有するかもしれない。例えば、相関なし波形は、9ビット長の繰り返しパターンを含んでいるかもしれない。繰り返しパターンに対して相関あり波形を決定し、次に、繰り返す端から端までが、全体的相関なし波形記録と比較されるべき全体的な相関あり波形を作る。

0022

図4は、上述の如く同じ区分的な線形モデルを用いて、相関あり波形400及び相関なし波形402の1つの単位間隔を示す。相関あり波形400及び相関なし波形402の間の水平及び垂直の変位は、相関なしジッタ及び相関なしノイズの尺度である。他のやり方矛盾なく適用される限りそれらを用いてもよいが、右方向の時間変位を正時間シフトとして表し、上方向の電圧シフトを正電圧シフトとして表す。

0023

図4において、波形402は、任意のタイミング・ジッタに影響されず、VSで示す如く、一定電圧ノイズだけ上方向に表示される。実際には、ノイズは、UIにわたって一定ではなく、ビット・レートに関連する充分に低い周波数のノイズを、合理的な近似のように一定と見なすことができる。SRVは、公称的な垂直位置での波形402のスルー・レートを表す。SRHは、公称的な水平位置でのスルー・レートを表す。

0024

たとえ図4にタイミング・ジッタがなくても、基準電圧(Vref)が立ち上がりエッジと交差する点が変化するので、皮相ジッタが存在する。皮相タイミング変位は、−t1として見ることができる。通常はビットの中央にてtrefとして示す公称タイミング点にて、皮相電圧変位を決定する。図4において、皮相電圧変位をV1で示す。図4の観察に基づいて、以下の等式を書くことができる。

0025

V1=Vs (1)

0026

t1=-Vs/SRv (2)

0027

等式(2)内の負の符号は、上方向の電圧シフトによって、皮相タイミング・シフトが左となるためである。

0028

図5は、相関あり波形500及び相関なし波形502の単位間隔を示す。図5において、単なる水平シフトtsによって変位が生じ、対応する等式は、次のように書くことができる。

0029

V1=-SRH*ts (3)

0030

t1=ts (4)

0031

SRHが正ならば、等式(3)における負の符号は、右方向のタイミング・シフトが、下方向の皮相電圧シフトという結果になることを示す。

0032

図6は、相関あり波形600及び相関なし波形602の単位間隔を示す。図6において、相関なし波形602は、この単位間隔に対して垂直及び水平の両方に変位している。仮定によると、等式(1)及び(3)を組合せて以下の等式(5)を得て、等式(2)及び(4)を組合せて以下の等式(6)を得る。これは、これら等式の各々において、2つの未知数ts及びVsが残る。

0033

V1=Vs-SRH*ts (5)

0034

t1=ts-(1/SRv)*Vs (6)

0035

等式(5)及び(6)は、真の垂直及び水平シフトの観点から、皮相波形変位、又は直接測定可能な波形変位を示す。等式(5)及び(6)を代数的に操作して、次の等式を導く。これらによって、測定した変位から真のシフトを計算できる。

0036

ts=(V1+SRv*t1)/(SRv-SRH) (7)

0037

Vs=V1+SRH*ts (8)

0038

等式(7)及び(8)を波形記録の各単位間隔に対して適用できるので、直接的に測定可能なt1及びV1を合わせて、その間隔に対するts及びVsに変換する。N単位間隔又はビットから成る波形に対して、これは、2つの数値配列となる。補償されたエッジ時間配列は、ts=[ts1、ts2、ts3、・・・tsN]となり、補償された振幅配列は、Vs=[Vs1、Vs2、Vs3、・・・VsN]となる。さらに詳細に述べる如く、ジッタ及び電圧ノイズの動きに関する情報を更に導出し、統計的アイ・ダイアグラムを形成できるようにするために、これら配列を種々の方法で処理できる。

0039

開発の際に仮定された区分的な線形モデルではなく、実際に信号に等式(7)及び(8)を適用するために、パラメータt1、V1、SRV及びSRHを各単位間隔に対して決定しなければならない。t1ベクトルの2つの端部での点を計算し、減算を実行することによって、t1を決定することは判りやすい。相関あり又は相関なしの波形から近くの実際の波形サンプルを用いて、線形又はsin(x)/xの如き任意の周知の相関方法によって、減算された終点を決定できる。SRVを決定する最も簡単な方法は、相関ありの波形がVrefと交差する点に最も近くで前の相関あり波形のサンプルを探し、このサンプルと次のサンプルとの間のスルー・レートを、時間差除算された電圧差として計算することである。同様に、trefの前及び後の相関あり波形の2つのサンプルからSRHを計算できる。波形の広い部分を表すSRV及びSRH値を提供するために、他のスルー・レート評価手段を容易に工夫できる(例えば、単に最も近い2つのサンプル以上のものを用いる)。

0040

上述の等式(1)〜(8)は、交番ビット・パターンの小さな信号解析に対して非常に良好に機能する。しかし、これら等式をより一般的な等式にも有効とするために変更できる。

0041

多くの場合、図7にて判るように、被解析波形は、1及び0の交番よりも一層複雑なパターンを伝送するかもしれない。図7は、9ビット・パターンの1つの繰り返しを示す。図7において、各間隔に対応する論理値(1又は0)を、これら間隔の中央に示し、このパターンの各ビットを独自に識別するビット番号を下付のBとして示す。この9ビット・パターンが際限なく繰り返しているのが理解できる。また、図7の波形は、波形の単一の繰り返しに対して相関あり波形を表している。

0042

図3に示す波形と比較すると、ビット間隔の中央でのSRH及び電圧遷移に対するSRVを用いることによって、アナログ方法にて、B1の如き図7でのいくつかのビットをモデル化できることが判る。同様な値をビットB3、B4、B5、B8及びB9に対して決定できる。これらビットを遷移ビットと呼ぶ。しかし、非遷移ビットに対して、即ち、B2、B6及びB7の如き同じ論理値の他のビットを追う非遷移ビットに対して、ビットの開始に垂直遷移がないので、対応するSRVがない。

0043

各単位間隔に対して相関あり波形(V1)からの電圧偏差を測定できるが、エッジがあるとき、タイミング変位(t1)を単に測定できる。したがって、上述の公式(7)及び(8)は、補償されたエッジ時間配列又は補償された振幅配列の決定に直接的に適用できない。

0044

これを解決するために、遷移ビットのみのために等式(7)を用いてtsを計算する。いくつかの可能な補間方法の1つを用いて、繰り返しパターン内の失われたts値を埋めることができる。最も簡単な方法は、補償されたエッジ時間配列内の失われたts内をゼロで埋めることである。他の簡単なアプローチは、実際の遷移から直ぐ近くの前及び後のts値を用いることによって、線形又はスプライン補間を用いて、失われたts値を埋めることである。次に、等式(8)を適用して、補償された電圧値Vsの配列を得ることができる。

0045

各高又は低のビットに対して一定のスルー・レートであり、図7に示す簡単な線形モデルでは良好に表せない多くのシリアル・データ波形が存在する。しかし、図8に示すように、1ビット当たり多数のスルー・レートが可能になるように、上述の方法を拡張できる。

0046

図8は、論理ビット配列[10]を表す2つの単位間隔を示す。単一のエッジ・スルー・レート及び単一の水平スルー・レートが各ビットをモデル化する図4と異なり、1つのエッジ・スルー・レートと3つの水平スルー・レートの和により図7の各ビットをモデル化している。例えば、これは、各単位間隔を等しい幅の4つのゾーンに分割することによって行える。なお、第1ゾーンを公称エッジ時間の中央とし、第3ゾーンをtrefの中央とする。第1ゾーンに対して、パラメータt1及びSRVを上述のように決定する。3つの水平ゾーンの各々に対して、最も簡単な波形モデル用に上述したように、そのゾーンの中央に最も近い実際のサンプルを用いて、対応するV1及びSRHパラメータを決定できる。

0047

このことから、上述のアプローチを図8の一層複雑なモデル適応できることが明らかである。最も直接的なアプローチは、等式(7)を推論的に3回にわたり適用することであり、各回は、平均スルー・レートSRH1〜SRH3の1つよって測定された値t1及びV1を用いる。結果としてのts値の各々(ts1、ts2及びts3と呼ばれる)は、仮定の下での真の水平波形変位の見積りを示す。この仮定は、真の水平変位により、対応するスルー・レート部分(SRH1、SRH2及びSRH3が表す)が実際の電圧測定点trefに瞬時にシフトすることである。trefが第2水平ゾーンの中央を埋めてゼロ・ジッタに対応するので、見積りts2が典型的には最も適当である。見積りts2がこのゾーンの幅の半分よりも小さいと、SRH2が補正して利用するスルー・レートであったという仮定が興味深い。ts1が表す瞬間的ジッタがUIの約1/4だけ右(提案した規定によれば、時間的には後で、又は正の値)にシフトした場合のみ、見積りts1を利用に適する見積りとしなければならないので、V1が測定された点にてスルー・レートSRH1が下がる。ts1がUIの約1/4であると計算されると、この仮定が興味深い。最後に、波形シフトの量によってSRH3が電圧測定点にて下がるので、UIの約−1/4ならば、ts3が正しいという仮定は興味深い。各仮定が結果としてのジッタ見積りと一致する範囲を、選択条件として使用できる。

0048

上述の等式(7)及び(8)を展開させた基本的な前提は、各データ・エッジの中間での時間変位及び電圧変位とUIのほぼ中央での時間変位及び電圧変位とが同じということである。これは、低い周波数で生じる時間ジッタ及び電圧ノイズの合理的な前提である。ジッタ及びノイズの周波数がデータ・レートのかなりの割合に近づくので、単位間隔の1/2で分割された2つの点の間の相関の程度は、低下する。

0049

これを考慮して、等式(7)及び(8)の適用の前に、追加処理を行うことができる。t1及びV1を測定した後、前提に合わない領域でts及びVsを計算するために、これらを用いる前に、これら両方にロウパスフィルタを適用できる。上述のように、全てのUIに対してt1及びV1を計算したことを思い出せば、t1及びV1の各々は、実際には、単一の値ではなく値の配列である。例えば、波形にN個の単位間隔があれば、t1は、実際には、[t11、t12、t13、・・・t1N]であり、これは、時間的に等しい間隔の値の配列であると思い出して、[t1]と表せる。これは、例えば、たたみ込み又はFFTに基づく方法の何れかを用いて、デジタル濾波を直接的に用い、ロウパス・フィルタをこの配列に適用している。配列[t1]及び[V1]は、各々ロウパス濾波されて、新たな配列[t1LP]及び[V1LP]を生じる。等式(7)及び(8)を適用した際、濾波された配列からの対応する値の代わりに、新たに濾波された配列からの個別の値に置換できる。

0050

この点まで、等式(7)及び(8)又はこれらの変形を用いて、1つの皮相ジッタ配列([t1])及び1つの皮相ノイズ配列([V1])を直接的に測定し、1つの真のジッタ配列([ts])及び1つの真のノイズ配列([Vs])を計算した。なお、ゴールは、ノイズからジッタの影響をより正確に切り離すことである。

0051

これら配列を用いて、相関なしノイズの2次元確率密度関数(PDF)を発生し、上述した米国特許第7522661号に記載されているように用いる。この際、以下のステップを使用する。

0052

第1にて、配列[ts]でフーリエ変換を実行して、タイミング・ジッタのスペクトラムを発生する。このスペクトラムの大きさは、タイミング・ジッタの変更したペリオドグラムパワー・スペクトラムである。これは、局部的周辺周波数スペクトルよりも大幅に大きい大きさの周波数成分を識別することによって、確定的周波数成分及びランダム周波数成分に分離される。ランダム成分が大きさスペクトラムの外に濾波されて、相関なし確定的ジッタのパワー・スペクトラムを形成する。

0053

第2にて、上述の第1ステップにて決定された確定的周波数に基づいて、[ts]から発生した複雑なスペクトラムを濾波して、ランダム周波数成分を除去する。そして、残りの確定的周波数成分を逆フーリエ変換して、相関なし確定的ジッタの時間領域記録を形成する。この記録から、相関なし確定的ジッタのピーク・ピーク、二乗平均平方根(rms)又は他の有用な値を直接的に決定できる。

0054

第3にて、ステップ2からの相関なし確定的ジッタの時間領域記録をヒストグラムの形式に変換する。これは、相関なし確定的ジッタの確率密度関数(PDF)として解釈できる。

0055

第4にて、電圧ノイズ配列[Vs]を用いて、ステップ1〜3を繰り返して、相関なし確定的ノイズのPDFと共にピーク・ピーク及びrms値を発生する。

0056

第5にて、配列[t1]でフーリエ変換を実行して、タイミング・ジッタの複雑なスペクトラムを発生する。ステップ1で決定した確定的ジッタ周波数を用いることによって、このスペクトラムを濾波して、これら周波数をマスクし、ランダム・タイミング・ジッタのみ残す。このスペクトラムを逆フーリエ変換して、相関なしランダム・ジッタの時間記録を提供する。

0057

第6にて、ステップ5からの相関なしランダム・ジッタの時間記録をジッタの大きさ対発生頻度のヒストグラムの形式に変換する。このヒストグラム(多数の個別に捕獲した波形にわたって累積できる)は、Qスケール上でプロットされ、Qスケール・プロットの左側及び右側への線形漸近適合を用いて、ガウシャン・ランダム・ジッタのrmsの大きさと、非ガウシャン・ランダム・ジッタのデュアルディラック大きさとを見積る。

0058

第7にて、ステップ6からのガウシャン・ランダム・ジッタのrmsの大きさを用いて、ガウシャンPDFを形成する。このガウシャンPDFは、測定されたデータ内に存在するよりも低い集団のレベルへの水平軸に沿って左及び右に拡張できる(ガウシャンの後部に入る)。

0059

第8にて、非ガウシャン・ランダム・ジッタのデュアル・ディラックの大きさを用いて、2つのスパイクから成るデュアル・ディラックPDFを形成する。この2つは、各々が無視できる幅であるが計算された大きさの値で分離された1/2の確率密度である。

0060

第9にて、電圧ノイズ配列[V1]を用い、ステップ5〜8を繰り返して、ガウシャン・ランダム電圧ノイズの見積り及び非ガウシャン・ランダム電圧ノイズのデュアル・ディラックの大きさの見積りと、これらの各々のPDFとを形成する。

0061

第10にて、ステップ7からのガウシャン・ジッタのPDFと、ステップ8からの非ガウシャン・ランダム・ジッタのPDFとによって、ステップ3から相関なし確定的ジッタのPDFを畳み込んで、全ての相関なしジッタのPDFを形成する。

0062

第11にて、同様に、相関なし確定的ノイズ、ガウシャン・ノイズ及び非ガウシャン・ノイズのPDFを畳み込んで、全ての相関なしノイズのPDFを形成する。

0063

第12にて、ステップ10及び11からの1次元PDFを用いて、相関なしジッタ及びノイズの2次元PDFを形成する。BERアイ輪郭を形成するこの2次元PDFの使用は、米国特許第7522661号に記載されている通りである。

0064

本発明の好適実施例にて、本発明の原理を説明し図示したが、かかる原理から逸脱することなく、配置及び細部において本発明を変更できることは、明らかである。例えば、本発明の種々の概念は、以下のように記述できる。

0065

すなわち、本発明の概念1は、入力信号のジッタ及びノイズを決定する方法であって;試験測定機器の取込みユニットによって、少なくとも1つの相関なし波形記録を取込み;少なくとも1つの相関なし波形に基づいて相関あり波形を決定し;相関あり波形を単位間隔に分割し;少なくとも1つの相関なし波形を単位間隔に分割し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間のタイミング変位(t1)を測定して、皮相ジッタ配列([t1])を形成し;広がり単位範囲に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の電圧変位(V1)を測定して、皮相ノイズ配列([V1])を形成し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の水平シフト(ts)を計算して、補償されたエッジ時間配列([ts])を形成し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の垂直シフト(Vs)を計算して、補償された振幅電圧配列([Vs])を形成することを備えている。

0066

本発明の概念2は、概念1の方法であり、各単位間隔に対し、水平シフト及び垂直シフトを次の等式を用いて計算する。
ts=(V1+SRv*t1)/(SRv-SRH)及び
Vs=V1+SRH*tS
なお、SRvは、相関なし波形の垂直部分での相関なし波形のスルー・レートを表し、SRHは、相関なし波形の水平部分での相関なし波形のスルー・レートを表す。

0067

本発明の概念3は、概念2の方法であり、水平シフトは、各遷移ビット単位間隔に対して計算されると共に、各非遷移ビット単位間隔に対して0に設定される。

0068

本発明の概念4は、概念2の方法であり、tsに対する等式を用いて水平シフトを各遷移ビット単位間隔に対して計算し、補間による直ぐ近くで前及び後の単位間隔水平シフトを用いて水平シフトを各非遷移ビット単位間隔に対して計算する。

0069

本発明の概念5は、概念1の方法であり、水平シフト及び垂直シフトを計算する前に、ロウパス・フィルタを用いて、タイミング変位及び電圧変位を濾波することを更に備えている。

0070

本発明の概念6は、概念2の方法であり、複数のスルー・レートを用いてtsの等式を複数回計算し、その方法は、結果としてのジッタ見積りに基づいて、各単位間隔に対して計算した複数のts値の1つを選択することを更に含む。

0071

本発明の概念7は、概念1の方法であり、皮相ジッタ配列、皮相ノイズ配列、補償されたエッジ時間配列、及び補償された振幅電圧配列を用いて、相関なしノイズの2次元確率密度関数を発生することを更に含む。

0072

本発明の概念8は、概念7の方法であり、発生した2次元確率密度関数に基づき、ビット・エラー・レート・ダイアグラムを発生することを更に備える。

0073

本発明の概念9は、概念1の方法であり、皮相ジッタ配列、皮相ノイズ配列、補償されたエッジ時間配列及び補償された振幅電圧配列に基づき、ビット・エラー・レート・ダイアグラムを発生することを更に備える。

0074

本発明の概念10は、概念1の方法であり、試験測定機器が実時間オシロスコープである。

0075

本発明の概念11は、少なくとも1つの相関なし波形記録を受けるように構成された取込み手段と;;少なくとも1つの相関なし波形に基づいて相関あり波形を決定し;相関あり波形を単位間隔に分割し;相関なし波形を単位間隔に分割し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間のタイミング変位(t1)を測定して、皮相ジッタ配列([t1])を形成し;広がり単位範囲に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の電圧変位(V1)を測定して、皮相ノイズ配列([V1])を形成し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の水平シフト(ts)を計算して、補償されたエッジ時間配列([ts])を形成し;各単位間隔に対して相関あり波形及び相関なし波形の間の垂直シフト(Vs)を計算して、補償された振幅電圧配列([Vs])を形成する処理手段と;;を備えた試験測定機器である。

0076

本発明の概念12は、概念11の試験測定機器であり、処理手段は、更に、皮相ジッタ配列、皮相ノイズ配列、補償されたエッジ時間配列、及び補償された振幅電圧配列を用いて、相関なしノイズの2次元確率密度関数を発生するように構成されている。

0077

本発明の概念13は、概念11の試験測定機器であり、処理手段は、更に、発生した2次元確率密度関数に基づき、ビット・エラー・レート・ダイアグラムを発生するように構成されている。

0078

本発明の概念14は、概念11の試験測定機器であり、処理手段は、皮相ジッタ配列、皮相ノイズ配列、補償されたエッジ時間配列及び補償された振幅電圧配列に基づき、ビット・エラー・レート・ダイアグラムを発生するように構成されている。

0079

100オシロスコープ
102信号チャネル
104アクセサリ・インタフェース
106取込みユニット
108トリガ回路
110プログラマブル処理手段(プロセッサ)
112 システム・バス
114メモリ手段
116表示回路
118 1つ又は複数の大容量ストレージ・ユニット
120フロント・パネル制御器
122プローブ(プローブ制御ボックス)
400相関あり波形
402 相関なし波形
500 相関あり波形
502 相関なし波形
600 相関あり波形
602 相関なし波形

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