DE10103879A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Jittermessung - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur JittermessungInfo
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Abstract
Ein zu messendes Signal wird in eine Rechteckwellenform wellenform-formatiert, bei der die Frequenz, das Tastverhältnis und die Jitterkomponente des Originalsignals erhalten bleiben, und die vordere (oder hintere) Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals wird von einem Abtasttaktsignal einer Frequenz abgetastet, die sich geringfügig von 1/N der Frequenz f¶M¶ des zu messenden Signals unterscheidet. Die Abtastwerte werden von einem A/D-Umsetzer in digitale Daten V¶n¶(t) umgesetzt, die in einem Speicher gespeichert werden. Die Differenz zwischen den gespeicherten digitalen Daten V¶n¶(t) und der Anstiegscharakteristiklinie V'(t) wird berechnet, um den Jitter J'¶n¶(t) zu erfassen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Fluktua
tionen bezüglich der Zeitachse des Anstiegs und/oder des Abfalls eines Signals mit periodischer
Wellenform, wie beispielsweise eines Impulszugs bei der digitalen Übertragung oder eines
Taktsignals, das aus einem Halbleiter-IC ausgegeben wird.
Impulse bei der digitalen Übertragung beispielsweise sind bei Erzeugung auf der Zeitachse korrekt
angeordnet, d. h., der Impulszug weist eine Wellenform auf, die in Synchronisation mit einem
Taktsignal einer exakten Periode ansteigt und abfällt, aber der Durchlauf eines Verstärkers
(Repeater) oder ähnlichem verursacht Fluktuationen in der Impulslage, d. h. Impulsjitter. Wenn das
Maß an Jitter groß ist, nehmen die Störungen zu, was zu einer inkorrekten Übertragung oder
Fehlfunktion von Gerätschaften führen kann. Demzufolge ist es erforderlich, das Maß an Jitter im
Fall der Behandlung von Signalen mit periodischen Wellenformen zu messen und zu berücksichti
gen.
Eine herkömmliche Jittermeßvorrichtung ist in der Japanischen Offenlegungsschrift 262083/96
mit dem Titel "Jittermeßvorrichtung" offenbart. Bei dieser in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen
Jittermeßvorrichtung wird ein zu messendes Signal 23 von einer in Messung befindlichen
Vorrichtung 11, wie beispielsweise ein Verstärker (Repeater) oder ein Halbleiter-IC, über einen
Eingangsanschluß 12 an eine PLL (Phase-Locked Loop)-Schaltung 13 und eine Abtastschaltung
14 geliefert. In der PLL-Schaltung 13 wird das Oszillationsausgangssignal aus einem VCO
(spannungsgesteuerter Oszillator) 15 von einem Frequenzteiler 16 auf 1/N herunter frequenzge
teilt, und das frequenzgeteilte Signal wird von einem Phasenkomparator 17 mit dem vom
Eingangsanschluß 12 gelieferten Signal 23 phasenverglichen. Das Phasenvergleichsausgangs
signal wird von einem Addierer 18 zu einer von einem D/A-Umsetzer 19 gelieferten Phasenver
satzspannung addiert, und das Additionsausgangssignal wird über ein Schleifenfilter 21 an einen
Steueranschluß des VCO 15 geliefert. Die vorgenannte Phasenversatzspannung wird so einge
stellt, daß die Oszillationsfrequenz des VCO 15 N Mal so hoch wie der mittlere Wert der
Frequenz des zu messenden Signals 23 wird und daß die Phase des sinusförmigen Oszillations
ausgangssignals aus dem VCO 15 so ist, daß dessen Nulldurchgangspunkte im wesentlichen mit
dem Anstieg des Signals 23 zusammenfallen.
Das sinusförmige Ausgangssignal aus der PLL-Schaltung 13 wird an ein Oberwellensperrfilter 22
angelegt, in dem seine höheren Harmonischen unterdrückt werden, um ein Signal aus einer rein
sinusförmigen Wellenform zu bilden. Dieses Sinuswellensignal wird an die Abtastschaltung 14
angelegt, in der es beispielsweise durch die vordere Flanke des zu messenden Signals 23
abgetastet wird, und das Ausgangssignal aus der Abtastschaltung 14 wird von einem A/D-
Umsetzer 24 in digitale Daten umgesetzt, die einmal in einem Speicher 25 gespeichert werden.
Wenn das zu messende Eingangssignal 23 keinen Jitter aufweist, repräsentieren die digitalen
Daten einen Abtastwert des sinusförmigen VCO-Ausgangssignals an dessen Nulldurchgangs
punkt. Wenn das zu messende Eingangssignal 23 Jitter aufweist, sind die im Speicher 25
gespeicherten digitalen Daten Abtastdaten der Amplitude des sinusförmigen VCO-Ausgangs
signals an einem Punkt, der vom Nulldurchgangspunkt des VCO-Ausgangssignals um einen Wert
entsprechend dem Maß an Jitter phasenversetzt ist. Wenn das VCO-Ausgangssignal durch
Y(t) = A sin (2πNfit) (wobei fi die Frequenz des zu messenden Signals 23 ist) repräsentiert sei,
kann die durch das Abtasten des VCO-Ausgangssignals Y(t) gewonnene Spannung durch v(ta) = A
sin (2πNfiTj(tn)) (wobei n = 0, 1, 2, . . .) ausgedrückt werden, und Tj(tn) sind den Jitter angebende
Daten und können berechnet werden durch Ti(tn) = (1/2πNfi)sin-1(v(tn)/A). Diese Berechnung wird
in einem Berechnungsteil 26 ausgeführt, und die Daten Tj(tn) werden unverändert angezeigt, oder
deren quadratischer Mittelwert Tjrms wird als Effektivwert in einem Anzeigeteil 27 angezeigt. Es
ist auch möglich, in diesem Fall einen quadratischen Mittelwert
zu
berechnen und anzuzeigen, der die Differenz zwischen einem Mittelwert Tjm von Tj(tn) über eine
bestimmte Zeitspanne und Tj(tn) ist.
Die Herstellung der herkömmlichen Jittermeßvorrichtung ist problematisch, da es erforderlich ist,
die PLL-Schaltung 13 und das Oberwellensperrfilter 22 für das stabile Erzeugen des Sinuswellen
signals mit einer mittleren Frequenz des zu messenden Signals 23 für jedes unterschiedliche zu
messende Signal auszulegen und herzustellen. Für eine sehr genaue Messung muß die Phase des
sinusförmigen VCO-Ausgangssignals durch eine Phasenversatzspannung vom D/A-Umsetzer 19
so eingestellt werden, daß das VCO-Ausgangssignal an seinem Nulldurchgangspunkt abgetastet
wird, wenn das Signal 23 keinen Jitter aufweist - diese Phaseneinstellung ist schwierig auszufüh
ren.
Angesichts des vorstehend Ausgeführten ist es möglich, eine in Fig. 2 gezeigte Jittermeßvorrich
tung zu verwenden. Ein Referenzsignal mit einer exakten Periode wird von einem Referenzsignal
generator 31 an die in Messung befindliche Vorrichtung 11 angelegt, aus der ein mit Jitter
behaftetes, zu messendes Rechteckwellensignals 23, dessen mittlere Frequenz gleich der
Frequenz des Referenzsignals ist, an eine Abtastschaltung 14 angelegt wird. Das Referenzsignal
wird außerdem an einen Signalgenerator 32 angelegt, der ein Abtasttaktsignal erzeugt, dessen
Frequenz gleich 1/N der mittleren Frequenz des zu messenden Signals 23 ist und das mit dem
Mittelpunkt oder Nulldurchgangspunkt der vorderen oder hinteren Flanke eines Signals entspre
chend der mittleren Frequenz des zu messenden Rechteckwellensignals 23 zusammenfällt. Das
Abtasttaktsignal wird dazu verwendet, das Signal 23 durch die Abtastschaltung 14 abzutauen.
D. h., wie durch die weißen Kreise in Fig. 3A angegeben, das zu messende Rechteckwellensignal
23 wird beispielsweise in der Nähe des Nulldurchgangspunkts seiner vorderen Flanke durch das
in Fig. 3B gezeigte Abtasttaktsignal abgetastet.
Damit das zu messende Signal 23 und das Abtasttaktsignal eine solche Phasenbeziehung
aufweisen können, wird die folgende Verarbeitung ausgeführt. D. h., die Ausgangsfrequenz des
Signalgenerators 32 wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß der N-fache Wert der Frequenz
des Abtasttaktsignals sich geringfügig von der mittleren Frequenz des zu messenden Signals 23
unterscheidet. Durch diese Einstellung verschiebt sich der Abtastpunkt des Signals 23 durch das
Abtasttaktsignal nach und nach; während beispielsweise der niederpegelige Abschnitt des
Rechteckwellensignals 23 abgetastet wird, weist das Niveau des ausgegeben Abtastwerts von
der Abtastschaltung 14 einen großen negativen Wert auf, aber wenn die Phase der Abtastung
des Signals 23 durch das Abtasttaktsignal nach und nach nacheilt und dann der Abtastpunkt die
vordere Flanke des Rechteckwellensignals 23 erreicht, wie durch die weißen Kreise in Fig. 3C
angegeben, nähert sich das Niveau des ausgegebenen Abtastwerts nach und nach Null an. Wenn
der Zeitpunkt, zu dem der ausgegebene Abtastwert Null wird, von einem Phasendetektor 33
erfaßt wird, wird das erfaßte Ausgangssignal an den Signalgenerator 32 geliefert. In Antwort auf
das Eingangssignal an ihn stellt der Signalgenerator 32 seine Ausgangsfrequenz so ein, daß er ein
Abtasttaktsignal erzeugt, bei dem die Phase der Abtastung zu diesem Zeitpunkt beibehalten ist
und das eine Frequenz gleich 1/N der mittleren Frequenz des zu messenden Signals 23 aufweist.
Außerdem wird das Ausgangssignal aus dem Phasendetektor 33 zu dieser Zeit an die Abtasttakt
signalsteuerschaltung 34 angelegt, um sie so zu steuern, daß sie das Durchlassen des Abtast
taktsignals vom Signalgenerator 32 an den A/D-Umsetzer 24 ermöglicht. Als Folge beginnt der
A/D-Umsetzer 24 zu diesem Zeitpunkt die Umsetzung des ausgegebenen Abtastwerts von der
Abtastschaltung 14 in digitale Daten entsprechend dessen Wert beim jeweiligen Abtasttaktsignal.
Die so umgesetzten digitalen Daten werden in dem Speicher 25 gespeichert.
Bei Vollendung der erforderlichen digitalen Daten wird das Maß an Jitter für die einzelnen
Elemente digitaler Daten berechnet. D. h., wenn der Abtastpunkt bezüglich des idealen Nulldurch
gangspunkts der Wellenform des Signals 23 um Ji versetzt ist und die digitalen Daten jenes
Abtastwerts Vi sind, wie in Fig. 4 gezeigt, kann das Maß an Jitter Ji berechnet werden durch
Ji = Vi/tan α, da Vi und Ji in einer Beziehung tan α = Vi/Ji zum Gradienten α der vorderen Flanke
des zu messenden Signals 23 stehen. Diese Berechnung wird in einem Berechnungsteil 35
ausgeführt, und das Berechnungsergebnis wird im Anzeigeteil 27 angezeigt. Wie im. Fall des
zuvor beschriebenen Beispiels kann ein Jittermittelwert Jm oder sein quadratischer Mittelwert Jrms
über eine vorbestimmte Periode oder ein quadratischer Mittelwert der Differenz zwischen Jm und
Ji im Anzeigeteil 27 angezeigt werden. Der Gradient α wird übrigens vorab berechnet.
Die in Fig. 2 gezeigte Jittermeßvorrichtung ermöglicht es, daß als Signalgenerator 32 ein
handelsüblich erhältlicher Generator für ein synthetisiertes Signal verwendet wird und erfordert
nicht die Auslegung und den Zusammenbau der PLL-Schaltung und des Oberwellensperrfilters für
jedes unterschiedliche zu messende Signal, weshalb die Jittermeßvorrichtung einfach herzustellen
ist.
Da sich der Gradient der vorderen (oder hinteren) Flanke der Wellenform des zu messenden
Signals 23 für jedes unterschiedliche zu messende Signal unterscheidet, muß der Gradient α für
jede Jittermessung berechnet werden - dies ist sehr problematisch.
Da der Phasendetektor 33 nur arbeitet, wenn die Spannung des in ihn eingegebenen Signals eine
Potentialdifferenzvariation oberhalb eines bestimmten Werts aufweist, ist es schwierig, den
Nulldurchgangspunkt mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Des weiteren kann, wenn die Amplitude
des zu messenden Signals klein ist, der Phasendetektor 33 nicht betrieben werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Jittermessung zu schaffen, die relativ einfach zu konfigurieren sind und die die Jittermessung
unabhängig von der Frequenz des zu messenden Signals ermöglichen und die problembehaftete
Operation der Berechnung des Gradienten der vorderen (oder hinteren) Flanke für jedes zu
messende Signal vermeiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das zu messende Signal, das ein Signal mit einer
periodischen Wellenform ist, von einem Wellenformformatierer zu einem Rechteckwellensignal
wellenform-formatiert, dessen vordere oder hintere Flanke durch die Charakteristik des Wellen
formformatierers bestimmt ist und das die Frequenz, das Tastverhältnis und die Jitterkomponente
des zu messenden Signals beibehält, und dieses wellenform-formatierte Signal wird von einem
Abtasttaktsignal abgetastet. Der Jitter wird durch einen Jitterdetektor aus einer Folge von
Ausgangssignalen durch Abtasten der vorderen oder der hinteren Flanke des zu messenden
wellenform-formatierten Signals und einer Anstiegs- oder Abfallcharakteristik des Wellenformfor
matierers erfaßt.
D. h., die vordere (oder hintere) Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals wird von
einem Abtastimpuls einer Frequenz abgetastet, die sich geringfügig von 1/N (wobei N eine ganze
Zahl größer oder gleich 1 ist) der mittleren Frequenz des zu messenden Signals unterscheidet,
und eine Folge der Abtastwerte wird auf der vorderen (oder der hinteren) Flanke des wellenform
formatierten Ausgangssignals mit auf 1/N herunterkomprimierter Zeitachse angeordnet. Wenn
kein Jitter in dem zu messenden Signal enthalten, ist die Folge von Abtastwerten auf der
vorderen (oder der hinteren) Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals angeordnet,
während, wenn Jitter in dem zu messenden Signal vorhanden ist, die Folge aus Abtastwerten
von der vorderen (oder der hinteren) Flanke abweicht. Somit kann der Jitter aus der Abweichung
der Folge der Abtastwerte erfaßt werden.
Außerdem bleibt durch Abtasten der vorderen (oder der hinteren) Flanke des wellenform
formatierten Ausgangssignals durch einen Abtastimpuls einer Frequenz gleich 1/N (wobei N eine
ganze Zahl größer oder gleich 1 ist) der mittleren Frequenz des zu messenden Signals der
Abtastwert immer unverändert, wenn das zu messende Signal keinen Jitter enthält, wenn es
jedoch Jitter enthält, ändert sich der Abtastwert. Der Jitter kann aus der Differenz zwischen den
Abtastwerten und dem Gradienten der vorderen (oder der hinteren) Flanke des wellenform
formatierten Ausgangssignals berechnet werden.
In jedem Fall bleibt die vordere (oder die hintere) Flanke des wellenform-formatierten Ausgangs
signals unverändert, selbst wenn sich das zu messende Signal ändert, und daher braucht die
Anstiegs- oder Abfallcharakteristik des wellenform-formatierten Ausgangssignals nicht für jedes
unterschiedliche zu messende Signal gemessen zu werden.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine herkömmliche Jittermeßvorrichtung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konfiguration einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zusammen mit der funktionellen Konfiguration einer vorge
schlagenen Jittermeßvorrichtung darstellt;
Fig. 3A ist ein Diagramm, das ein zu messendes Signal und dessen Abtastpunkte zeigt;
Fig. 3B ist ein Diagramm, das ein Abtasttaktsignal zeigt;
Fig. 3C und 3D sind Diagramme, die Variationen des Punkts der Abtastung des zu messenden
Signals durch das Abtasttaktsignal zeigen, das eine Frequenz aufweist, die sich gering
fügig von einem ganzzahligen Bruchteil der Frequenz des zu messenden Signals unter
scheidet;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehungen eines Abtastwerts Vi, des Jitters Ji und der
vorderen Flanke des zu messenden Signals zeigt;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konfiguration einer anderen Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das ein konkretes Beispiel eines Wellenformformatierers 41 in
Fig. 5 zeigt;
Fig. 7A ist ein Diagramm, das ein wellenformformatiertes Ausgangssignal 30 und dessen
Abtastpunkte zeigt;
Fig. 7B ist ein Diagramm, das das Abtasttaktsignal zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das den Zustand zeigt, in dem die Zeitachse einer Folge aus Abtast
werten bezüglich Δt komprimiert ist;
Fig. 9A ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Anstiegscharakteristik V'(t) des wellenform
formatierten Ausgangssignals 30 zeigt;
Fig. 9B ist ein Diagramm, das eine Folge von Abtastwerten V(tn) auf der vorderen Flanke auf
der bezüglich Δt komprimierten Zeitachse zeigt;
Fig. 9C ist ein Graph, der ein Beispiel einer erfaßten Jitterfolge J(tn) zeigt;
Fig. 10A ist ein Graph, der den Jittermeßbereich des wellenform-formatierten Ausgangssignals
30 kleiner Amplitude zeigt;
Fig. 10B ist ein Graph, der den Jittermeßbereich des wellenform-formatierten Ausgangssignals
30 großer Amplitude zeigt;
Fig. 10C ist ein Graph, der ein Beispiel zeigt, bei dem die Anstiegscharakteristik des wellenform
formatierten Ausgangssignals durch einen Verstärker verschwommen gemacht wird;
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konfiguration einer anderen Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel der Prozedur der Datenauswahlanordnung 48 in
Fig. 11 zeigt;
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel der Prozedur der Jittererfassungsanordnung 46
in den Fig. 5 und 11 zeigt; und
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konfiguration einer weiteren Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 5 stellt in Blockform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die Teile,
die jenen in Fig. 2 entsprechen, durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Bei der
vorliegenden Erfindung wird das Signal 23 mit periodischer Wellenform von der in Messung
befindlichen Vorrichtung 11 an den Wellenformformatierer 41 angelegt, in dem es zu einer
Rechteckwelle wellenform-formatiert wird, die unter Beibehaltung der Frequenz, des Tastverhält
nisses und der Jitterkomponente des Eingangssignals 23 eine festgelegte Anstiegs- und Abfall
charakteristik aufweist.
Der Wellenformformatierer 41 weist beispielsweise eine Pufferschaltung 42, einen Komparator
43 und einen Verstärker 44 auf, wie in Fig. 6 dargestellt. Das zu messende Signal 23 wird in die
Pufferschaltung 42 eingegeben, dann wird dessen Ausgangssignal vom Komparator 43 mit
dessen internem Referenzspannungspegel verglichen und entsprechend wellenform-formatiert,
und das Ausgangssignal aus dem Komparator 43 wird vom Verstärker 44 auf eine erforderliche
Amplitude für die Ausgabe verstärkt. Die Pufferschaltung 42 ist eine Schaltung, die das Ein
gangssignal 23 ohne Veränderung von dessen Frequenz, deren Tastverhältnis und deren
Jitterkomponente an den Komparator 43 überträgt, den Komparator 43 mit einem für dessen
Treiben erforderlichen Signal versorgt und eine elektrische Interferenz (die beispielsweise einen
nachteiligen Einfluß auf das zu messende Signal ausübt) zwischen dem Komparator 43 und der in
Messung befindlichen Vorrichtung 11 unterdrückt; wenn diese Operationen nicht erforderlich
sind, kann die Pufferschaltung 42 weggelassen werden.
Der Komparator 43 ist eine Schaltung, die ihren Ausgabewert nur dann ändert, wenn der
Eingangsspannungspegel den Referenzspannungspegel kreuzt. Demzufolge gibt der Komparator
43 abhängig davon, ob sich die Eingangsspannung von einem niedrigen zu einem hohen Span
nungswert über den Referenzspannungspegel hinweg oder umgekehrt ändert, eine feste hoch-
oder niederpegelige Spannung aus. In diesem Fall hängen die Anstiegszeit (Charakteristik) und die
Abfallzeit (Charakteristik) des wellenform-formatierten Ausgangssignals von der Schaltcharakteri
stik des Komparators 43 ab und nehmen einen festen Wert an. Daher weist das Ausgangssignal
aus dem Komparator 43 sowohl einen konstanten Amplitudenwert als auch eine konstante
Anstiegs- als auch Abfallzeit auf. Außerdem werden, da sich der Arbeitspunkt des Komparators
43 am Referenzspannungspegel befindet, die Frequenz, das Tastverhältnis und die Jitterkompo
nente des Eingangssignals 23 im Komparatorausgangssignal beibehalten.
Der Verstärker 44 verstärkt das Eingangssignal mit einem festen Verstärkungsfaktor, und im
Verstärkerausgangssignal bleiben die Frequenz, das Tastverhältnis und die Jitterkomponente des
Eingangssignals unverändert erhalten. Wenn der Amplitudenwert des Ausgangssignals aus dem
Komparator 43 ausreichend groß ist, braucht der Verstärker 44 nicht verwendet zu werden.
Das wellenform-formatierte Ausgangssignal 30 aus dem Wellenformformatierer 41 wird an die
Abtastschaltung 14 angelegt, in der es durch das Abtasttaktsignal aus dem Signalgenerator 32
abgetastet wird. Die Frequenz fc des Abtasttaktsignals wird auf einen Wert eingestellt, der sich
geringfügig von 1/N (wobei N eine ganz Zahl größer oder gleich 1 ist) der Frequenz fM des zu
messenden Signals 23 unterscheidet, d. h. auf fc ≈ fM/N. Der Signalgenerator 32 kann ein ge
wünschter handelsüblich erhältlicher Generator für ein synthetisiertes Signal sein, wie zuvor unter
Bezug auf Fig. 2 ausgeführt. Um eine einfache Bildung der Frequenz- und der Phasenbeziehung
zwischen dem formatierten Ausgangssignal 30 aus dem Wellenformformatierer 41 und dem
Abtasttaktsignal zu ermöglichen, ist es empfehlenswert, das Referenzsignal aus dem Referenz
signalgenerator 31 zu verwenden, um die in Messung befindliche Vorrichtung 11 und den
Signalgenerator 32 in Synchronisation zueinander zu steuern.
Das Ausgangssignal aus der Abtastschaltung 14 wird an den A/D-Umsetzer 24 und an einen
Phasendetektor 45 angelegt. Der Phasendetektor 45 erfaßt aus dem Niveau des Eingangsab
tastwerts den Zustand der Abtastung der vorderen (hinteren) Flanke des wellenform-formatierten
Ausgangssignals 30. D. h., der Abtastpunkt des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30
verschiebt sich aufgrund der vorgenannten geringen Phasendifferenz nach und nach auf der
Wellenform des letzteren. Während der Abtastung des niederpegeligen Abschnitts des Formatie
rungsausgangssignals 30 ist das Abtastniveau gleich dem niedrigen Pegel, und dann, wenn
beispielsweise die vordere Flanke des Ausgangssignals 30 abgetastet wird, ist das Abtastniveau
höher als der niedrige Pegel, was den Zustand der Abtastung der vorderen Flanke des formatier
ten Ausgangssignals 30 anzeigt.
Bei Erfassung des Zustands der Abtastung der vorderen oder hinteren Flanke des wellenform
formatierten Ausgangssignals 30 liefert der Phasendetektor 45 das erfaßte Ausgangssignal an die
Abtasttaktsignalsteuerschaltung 34, um sie so zu steuern, daß das Abtasttaktsignal sie vom
Signalgenerator 32 zum A/D-Umsetzer 24 durchlaufen kann, der die Umsetzung der einzelnen
Ausgangssignalabtastwerte aus der Abtastschaltung 14 in digitale Daten beginnt. Diese so
umgesetzten Elemente digitaler Daten werden nacheinander in dem Speicher 25 gespeichert.
D. h., diese Ausführungsform beinhaltet keine solche problematische Operation wie die Frequenz
umsetzung des Abtasttaktsignals vom Signalgenerator 32 in fM/N = fc unter unveränderter
Beibehaltung von dessen Phase, wenn der Phasendetektor 33 den Nulldurchgangspunkt des
Ausgangssignalabtastwerts erfaßt, wie zuvor unter Bezug auf Fig. 2 ausgeführt. In anderen
Worten führt diese Ausführungsform die Umsetzung der Ausgangssignalabtastwerte aus der
Abtastschaltung 14 in digitale Daten und deren Speicherung im Speicher 25 unter Beibehaltung
von fc≈fM/N aus.
In dem Fall, in dem beispielsweise das wellenform-formatierte Ausgangssignal 30 aus dem
Wellenformformatierer 41 die in Fig. 7A dargestellte Wellenform aufweist und das Abtasttakt
signal aus dem Signalgenerator 32 so ist, wie es in Fig. 7B dargestellt ist, wird der Zustand der
Abtastung der vorderen Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30, wie durch die
weißen Kreise angegeben, durch den Phasendetektor 45 erfaßt, und das Abtastausgabesignal
(Abtastwert) der vorderen Flanke des formatierten Ausgangssignals 30 wird von dem A/D-
Umsetzer 24 in digitale Form umgesetzt. Da die Frequenz fc des Abtasttaktsignals so gewählt
wird, daß sie sich von fM/N leicht unterscheidet, verschiebt sich der Abtastpunkt nach und nach
auf der vorderen Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30, wie durch die weißen
Kreise angegeben ist. Im dargestellten Beispiel ist die Abtastfrequenz fc so gewählt, daß sie
geringfügig kleiner als 1/3 der Frequenz fM des zu messenden Signals 23 ist, und der Abtastpunkt
verschiebt sich auf der vorderen Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 bei
jeder Abtastung nach oben. Dies ist der Abtastung des wellenform-formatierten Ausgangssignals
30 des Signals 23 in Zeitintervallen von Δt = (N/fM)-(1/fc) äquivalent, das ist die Differenz
zwischen 1/fc und N/fM, wie in Fig. 8 gezeigt.
Die Differenz zwischen fM/N und fc sowie der Wert N werden so gewählt, daß eine erforderliche
Anzahl P an Abtastwerten für eine ausreichende Jitterbeobachtung bei der Abtastung der
vorderen Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 gewonnen wird. Solange die
erforderliche Anzahl P an Abtastwerten gewonnen wird, kann die Abtastung auf einen beliebigen
Bereich der vorderen Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 begrenzt werden
und braucht nicht mit dem Nulldurchgang des mittleren wellenform-formatierten Ausgangssignals
30 synchronisiert werden, wie unten beschrieben. Übrigens kann unter Steuerung des Phasende
tektors 45 die Abtastung über die gesamte Länge der vorderen oder hinteren Flanke des
wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 ausgeführt oder kann an einer beliebigen Position
auf der vorderen oder hinteren Flanke begonnen und nach Wiederholung der vorbestimmten
Anzahl P von Malen (beispielsweise zehn und mehr Male) beendet werden.
Wenn mehrere Elemente digitaler Daten der vorbestimmten Anzahl P oder mehr Abtastwerte auf
diese Weise im Speicher 25 gespeichert sind, wird eine Abweichung der digitalen Daten der
einzelnen Abtastwerte von der Anstiegs- (oder Abfall)-Charakteristik des Wellenformformatierers
41, was dem Anstieg (oder dem Abfall) der abgetasteten Daten entspricht, von der Jittererfas
sungsanordnung 46 erfaßt. Eine Charakteristik, die Variationen in einem Spannungswert V'(t) mit
der Anstiegszeit des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 repräsentiert, ist konstant, wie
in Fig. 9A als Beispiel gezeigt ist, und sie ist idealerweise eine lineare Funktion (eine Gerade), d. h.
eine Funktion V'(t) = at + b mit einem konstanten Gradienten a und einer Anfangsspannung b.
Demzufolge weist, wenn das zu messende Eingangssignal 23 niemals Jitter enthält, auch das
wellenform-formatierte Ausgangssignal 30 keinen Jitter auf, und die durch die weißen Kreise in
Fig. 7A angegebenen Abtastwerte V(tn) (wobei n = 0, 1, 2, . . .) liegen auf der Anstiegscharakte
ristik V'(t) des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 aus dem Wellenformformatierer 41.
Außerdem sind die Abtastpunkte auf der vorderen Flanke des wellenform-formatierten Ausgangs
signals 30 ausgerichtet, wie in Fig. 8 gezeigt, in der die Zeitachse bezüglich Δt komprimiert ist.
Wenn das zu messende Signal 23 jedoch Jitter enthält, enthält auch das wellenform-formatierte
Ausgangssignal 30 den gleichen Jitter, und die Abtastwerte V(tn) werden nach Maßgabe des
Jitters größer oder kleiner als jene in Abwesenheit von Jitter gewonnenen. D. h. die Abtastwerte
V(tn) weichen von der Anstiegscharakteristik V'(t) des wellenform-formatierten Ausgangssignals
30 ab, und die Folge von Abtastwerten V(tn) ändert sich mit der Zeit (t), beispielsweise gemäß
Darstellung in Fig. 9B, bei der die Abszisse die Zeit bezüglich Δt repräsentiert.
Somit ergibt das Subtrahieren des Werts der Anstiegscharakteristik V'(t) zur entsprechenden Zeit
von den digitalen Daten V(tn) der einzelnen Abtastwerte in Fig. 9B einen Jitterwert J'(tn) = V(tn)-
V'(t) = V(tn)-at-b. Der Wert t wird bei Beginn der Eingabe in den A/D-Umsetzer 24 auf Null gesetzt
und bei jeder Abtastung um +Δt inkrementiert. Der so gewonnene Jitterwert J'(tn) ist in Fig. 9C
dargestellt. Der Jitterwert J'(tn) wird im Anzeigeteil 27 angezeigt. Auch in diesem Fall wird ein
fester Offset- bzw. Versatzwert nach Maßgabe der Abtaststartposition zum abgetasteten
Datenwert addiert. D. h., manchmal kann eine Zeitverzögerung zwischen t von V(tn) und V'(t)
vorhanden sein. Somit ist es bevorzugt, einen Mittelwert Jm von P Jitterwerten J'(tn) zu berech
nen und als Jitterwert J(tn) = J'(tn)-Jm anzuzeigen, was ein Wert ist, der durch Subtrahieren des
Mittelwerts Jm von den einzelnen Jitterwerten J'(tn) gewonnen wird. Alternativ kann ein quadrati
scher Mittelwert (Effektivwert) des Jitterwerts berechnet und angezeigt werden, wie es beim
Stand der Technik der Fall ist.
Die Anstiegscharakteristik V'(t) (= at + b) ist übrigens vorab berechnet, aber nur ihre ungefähre
Charakteristik braucht vorabberechnet zu werden. Beispielsweise wird ein Signal mit einer
Frequenz in der Nähe derjenigen des zu messenden Signals 23 und mit dem kleinstmöglichen
Jitter an den Wellenformformatierer 41 angelegt, dann wird die vordere (oder hintere) Flanke des
Formatiererausgangssignals abgetastet, danach werden die Abtastwerte in einzelne Elemente
digitaler Daten umgesetzt, und die Charakteristik, die V'(t) (= at + b) approximiert ist, wird aus
den Elementen digitaler Daten durch die Methode der kleinsten Quadrate berechnet.
Der Gradient a der vorderen (oder hinteren) Flanke des Ausgangssignals 30 aus dem Wellenform
formatierer 41 hängt von der Schaltcharakteristik des Komparators 43 ab. Der Gradient a braucht
nur vorab berechnet zu werden und braucht nicht für jedes zu messende Signal gemessen zu
werden. Das Maß an Jitter könnte mit hoher Genauigkeit durch Verwendung eines Komparators
mit einer steilen Schaltcharakteristik erfaßt werden, d. h. einem Komparator, der ein wellenform
formatiertes Ausgangssignal mit steiler vorderer (oder hinterer) Flanke liefert.
Der Phasendetektor 45 kann seine Erfassungsoperation nur ausführen, wenn Variationen in dem
Eingangspegel an ihn einen bestimmten Wert überschreiten. Demzufolge kann, wenn die
Amplitude des zu messenden Signals 23 klein ist, nicht erfaßt werden, ob das Eingangssignal in
den Phasendetektor 45 die vordere oder hintere Flanke des wellenform-formatierten Ausgangs
signals 30 ist, und es kann kein Jitter gemessen werden. Dieses Problem kann jedoch durch die
Verwendung des Verstärkers 44 zum Verstärken der Amplitude des wellenform-formatierten
Ausgangssignals 30 aus dem Komparator 43 gelöst werden. Des weiteren ist im Fall des Lesens
der Abtastwerte im Phasendetektor 45 beispielsweise vom Beginn bis zum Ende der vorderen
Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30, wobei ΔV1 den vom Phasendetektor 45
erfaßbaren Pegelunterschied repräsentieren soll, der Bereich, über den Jitter erfaßt werden kann,
ΔT1 wie in Fig. 10A gezeigt, wenn die Amplitude des zu messenden Signals 23 klein ist und
auch das wellenform-formatierte Ausgangssignal 30 eine kleine Amplitude aufweist. Wenn
jedoch das wellenform-formatierte Ausgangssignal 30 vom Verstärker 44 verstärkt wird, so daß
es eine große Amplitude aufweist, wie in Fig. 10B gezeigt, wird der Bereich erfaßbaren Jitters zu
ΔT2, das größer als ΔT1 ist, was die Erfassung eines größeren Maßes an Jitter ermöglicht. Wenn
die Frequenzcharakteristik des Verstärkers 44 nicht ausreichend breit ist, wird die Anstiegscha
rakteristik verschwommen, d. h. weniger steil, wie in Fig. 10C gezeigt, wodurch das Maß an Jitter
erhöht wird, das erfaßt werden kann. In diesem Fall muß jedoch die Anstiegscharakteristik
(Gradient) des Ausgangssignals aus dem Verstärker 44 vorab berechnet werden, und diese
Anstiegscharakteristik wird als V'(t) verwendet.
Während vorstehend die vordere oder hintere Flanke des wellenform-formatierten Ausgangs
signals 30 vom Phasendetektor 45 erfaßt wird und die Abtastwerte von der Abtastschaltung 14
an den A/D-Umsetzer 24 geliefert werden, ist es auch möglich, alle Abtastwerte aus der
Abtastschaltung 14 an den A/D-Umsetzer 24 zu liefern, in dem die vordere oder hintere Flanke
aus den eingegebenen digitalen Daten erfaßt wird. Die Schaltungsanordnung in diesem Fall ist in
Fig. 11 gezeigt, in der diejenigen Teile, die jenen in Fig. 5 entsprechen, mit den gleichen
Bezugszahlen bezeichnet sind. Die Abtasttaktsignalsteuerschaltung 34 und der Phasendetektor
45 sind weggelassen, und alle von der Abtastschaltung 14 gewonnenen Abtastwerte werden
vom A/D-Umsetzer 24 in digitale Form umgesetzt und im Speicher 25 gespeichert.
Die im Speicher 25 gespeicherten Elemente digitaler Daten werden nacheinander aus ihm
ausgelesen und an eine Datenauswahlanordnung 48 geliefert, die digitale Daten der vorderen
oder hinteren Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 auswählt. Diese Auswahl
folgt einer in Fig. 12 gezeigten Prozedur. Die Datenauswahlanordnung liest zuerst die Elemente
digitaler Daten aus dem Speicher 25 nacheinander in der Reihenfolge der Speicherung ein (S1),
berechnet dann die Differenz zwischen den aktuellen und den vorhergehenden Elementen der
digitalen Daten (S2) und führt eine Überprüfung aus, um zu sehen, ob die Differenz größer als ein
vorbestimmter Wert ist (S3). Für das erste in die Datenauswahlanordnung 48 eingegebene
Element digitaler Daten übersteigt jedoch die Differenz aufgrund der Abwesenheit von vorherge
henden Daten den vorbestimmten Wert, und sie wird daher ignoriert. Wenn die vorgenannte Dif
ferenz nicht größer als der vorbestimmte Wert ist, kehrt die Datenauswahlanordnung 48 zu
Schritt S1 zurück und liest das nächste Element digitaler Daten ein. Die als nächstes einzugeben
den Daten können solche sein, die unmittelbar nach den vorherigen Daten gespeichert wurden,
oder solche, die nach einer vorbestimmten Anzahl an Elementen digitaler Daten gespeichert
wurden. Die Elemente digitaler Daten müssen nicht immer einzeln in der Reihenfolge der
Speicherung eingegeben werden, sondern es kann eine vorbestimmte Anzahl an Elementen
digitaler Daten gleichzeitig eingegeben werden, wobei in diesem Fall ein Mittelwert der eingege
benen Elemente digitaler Daten berechnet wird und die Differenz zwischen den Mittelwerten der
aktuellen und der unmittelbar vorhergehenden eingegebenen mehreren Elementen von Daten
berechnet wird. Wenn in Schritt S3 festgestellt wird, daß die Differenz größer als der vorbe
stimmte Wert ist, wird festgesetzt, daß die aktuell eingegebenen digitalen Daten solche sind, die
die vordere Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 von deren niederpegeligem
Abschnitt her oder die hintere Flanke von deren hochpegeligem Abschnitt her erreicht haben, und
die vorbestimmte Anzahl P an Elementen digitaler Daten einschließlich des aktuellen, die
nacheinander in dem Speicher 25 gespeichert wurden, wird aus diesem von der Datenaus
wahlanordnung 48 ausgelesen und in die Jittererfassungsanordnung 46 eingegeben. Alternativ
wird die Festsetzung, daß das aktuelle Element digitaler Daten die vordere oder hintere Flanke
des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 erreicht hat, der Jittererfassungsanordnung 46
mitgeteilt, die aus dem Speicher 25 eine vorbestimmte Anzahl an Elementen digitaler Daten
ausliest, die den aktuell eingegebenen Daten unmittelbar folgen.
Die Verarbeitung durch die Jittererfassungsanordnung 46 ist gleich wie die zuvor unter Bezug auf
die Ausführungsform von Fig. 5 beschriebene. In diesem Fall kann eine vorab berechnete Version
der Anstiegscharakteristik (Abfallcharakteristik) V'(t) des wellenform-formatierten Ausgangs
signals 30 verwendet werden, und wenn der vorab berechnete Wert nicht erzeugt ist, wird die
Charakteristik von einer Charakteristikberechnungsanordnung 49 aus den von der Datenauswahl
anordnung 48 ausgewählten Elementen digitaler Daten berechnet und in der Jittererfassungsan
ordnung 46 verwendet. Die Charakteristikberechnungsanordnung 49 verwendet die eingegebenen
Elemente von Daten dazu, durch die Methode der kleinsten Quadrate eine ungefähre Linie in ihrer
Nähe zu berechnen und verwendet die ungefähre Linie als die Charakteristik V'(t). Für die gleiche
Art von zu messenden Signalen braucht die ungefähre Linie V'(t) nur einmal berechnet zu
werden. Außerdem kann in diesem Fall Jitter selbst dann genau erfaßt werden, wenn die
Anstiegs- oder Abfallcharakteristik des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 aufgrund der
Charakteristik des Komparators 43 selbst oder des Durchgangs des Komparatorausgangssignals
durch den Verstärker 44 von der Geraden abweicht, und auch selbst dann, wenn die Anstiegs-
oder Abfallcharakteristik mit der Zeit oder aufgrund von Änderungen der Umgebung variiert. Die
Verwendung der ungefähren Linie durch die Charakteristikberechnungsanordnung 49 ist auch bei
der Ausführungsform von Fig. 5 einsetzbar.
Die Jittererfassungsanordnung 46 folgt der in Fig. 13 gezeigten Prozedur. Die Jittererfassungsan
ordnung 46 liest zuerst die von der Datenauswahlanordnung 48 gelieferten Elemente digitaler
Daten oder die Elemente digitaler Daten V(t) vom Speicher 25 ein (S1), berechnet dann die
Differenz zwischen V(t) und V'(t). (S2) und speichert die Berechnungsergebnisse J'(t) in einer
Speicheranordnung (S3), und wenn festgestellt wird, daß die Jittererfassungsanordnung 46 nicht
die vorbestimmte Anzahl an Datenelementen eingelesen hat (S4), kehrt sie zu Schritt S1 zurück.
Wenn sie die vorbestimmte Anzahl an Datenelementen eingelesen hat, liest die Jittererfassungs
anordnung 46 die Differenzberechnungsergebnisse J'(t) aus und berechnet deren Mittelwert Jm
(S5), berechnet dann die Differenz J(t) zwischen dem Mittelwert Jm und den einzelnen Differenz
berechnungsergebnissen (S6) und berechnet des weiteren einen Effektivwert Jrms aus den
Berechnungsergebnissen J(t) (S7).
Die Jittererfassungsanordnung 46, die Datenauswahlanordnung 48 und die Charakteristikberech
nungsanordnung 49 können auch durch Ausführung eines Programms mittels eines Mikrocompu
ters oder eines digitalen Signalprozessors implementiert werden.
Vorstehend werden durch Einstellen der Frequenz fc des Abtasttaktsignals auf einen von 1/N der
Frequenz fM des zu messenden Signals 23 geringfügig verschiedenen Wert die Abtastpunkte auf
der vorderen oder der hinteren Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 nach und
nach verschoben, aber es ist auch möglich, die Nulldurchgangspunkte des mittleren wellenform
formatierten Ausgangssignals 30 durch den Wellenformformatierer 41 abzutasten, der zwischen
die in Messung befindliche Vorrichtung 11 und die Abtastschaltung 14 geschaltet ist, wie durch
die gestrichelte Linie in Fig. 2 angegeben ist. In einem derartigen Fall wird der Jitter gewonnen,
indem Ji = Vi/tan α aus dem abgetasteten digitalen Datenwert Vi berechnet wird, wie in Fig. 4
gezeigt. Das α ist der Gradient der Anstiegscharakteristiklinie (oder Abfallcharakteristiklinie) des
wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 aus dem Wellenformformatierer 41, und die
Anstiegs- oder Abfallcharakteristik braucht nicht für jedes zu messende Signal berechnet zu
werden. Durch Abtasten der Nulldurchgangspunkte des mittleren wellenform-formatierten
Ausgangssignals 30 wie in diesem Beispiel ist es möglich, den maximal erfaßbaren Jitter
innerhalb des Bereichs der vorderen (oder hinteren) Flanke des wellenform-formatierten Aus
gangssignals 30 zu erfassen, aber es können auch nicht auf den Nulldurchgangspunkten liegende
Punkte abgetastet werden.
Die digitalen Daten können auch in nachstehend beschriebener Weise im Speicher 25 gespeichert
werden. Wie in Fig. 14 gezeigt, bei der die Teile, die jenen von Fig. 5 entsprechen, mit den
gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, werden die ausgegebenen Abtastwerte aus der Abtast
schaltung 14 immer von dem A/D-Umsetzer 24 in digitale Form umgesetzt, und bei Erfassung der
vorderen oder hinteren Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 durch den
Phasendetektor 45 in zuvor beschriebener Weise wird eine Datenspeichertaktsignalsteuerschal
tung 51 vom Ausgangssignal aus dem Phasendetektor 45 so gesteuert, daß ihn die digitalen
Daten aus dem A/D-Umsetzer 24 zur Speicherung im Speicher 25 nur durchlaufen können,
während der Phasendetektor 45 das Erfassungsausgangssignal liefert, d. h., während erfaßt wird,
daß der Absolutwert der Differenz zwischen den vorhergehenden und den aktuellen Abtastwerten
den vorbestimmten Wert übersteigt. Die Datenspeichertaktsignalsteuerschaltung 51 weist
beispielsweise einen eingebauten Adressenzähler auf, der Abtasttaktsignale von dem Signalgene
rator 32 zählt, während das Erfassungsausgangssignal aus dem Phasendetektor 45 an ihn
geliefert wird. Der Zählwert des Adressenzählers wird als Adresse an den Speicher 25 geliefert,
und jedes Mal, wenn die Adresse um eine Stufe geändert wird, wird eine Schreibanweisung an
den Speicher 25 ausgegeben.
In dem Fall, in dem die ausgegebenen Abtastwerte von der Abtastschaltung 14 immer vom A/D-
Umsetzer 24 in zuvor beschriebener Weise in digitale Form umgesetzt werden, kann der
Phasendetektor 45 aus einer Digitalschaltung gebildet sein, wie in Fig. 14 gezeigt, in der ein
digitaler Phasendetektor 45' den Phasendetektor 45 ersetzt, wie durch die gestrichelten Linien
angegeben ist, und der mit den ausgegebenen Digitaldaten aus dem A/D-Umsetzer 24 beliefert
wird. Da die Verarbeitung in diesem Fall eine digitale Verarbeitung ist, wird das Schaltungsdesign
leicht.
Die Datenspeichertaktsignalsteuerschaltung 51 und der digitale Phasendetektor 45' sind auch bei
der Ausführungsform von Fig. 2 einsetzbar, die den Wellenformformatierer 41 verwendet.
Es kann vorgesehen werden, die Anstiegs- oder Abfallcharakteristik des wellenform-formatierten
Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer 41 zu ändern, um einen speziellen Typ der
Charakteristikanpassung an jede beabsichtigte Verwendung zu schaffen. Dies kann erzielt
werden, indem selektiv eine Mehrzahl von Wellenformformatierern verwendet wird, dessen
Ausgangssignale unterschiedliche Anstiegs- oder Abfallcharakteristika aufweisen. Da der Kompa
rator 43 konfiguriert ist, aufgrund eines Ladens oder Entladens eines Ausgangskondensators mit
konstantem Strom ein hoch- oder niederpegeliges Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der Ein
gangsspannungspegel den Referenzspannungspegel kreuzt, ist es auch möglich, die Anstiegs-
oder Abfallcharakteristik des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 durch Einstellen des
Widerstandswerts der Konstantstromquelle zu ändern, um den Wert des Ladens oder Entladens
mit konstantem Strom zu ändern, oder durch Auswählen der Kapazität des Ausgangskondensa
tors. Eine Alternative besteht darin, die Ausgangsamplitude des Wellenformformatierers 41
einzustellen - dies kann dadurch erzielt werden, daß der Verstärker 44 so ausgelegt wird, daß
seine Verstärkung veränderbar ist. Die Jittermeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann
auch durch Auswählen einer gewünschten Kombination von mehreren Anstiegs- oder Abfallcha
rakteristika des wellenform-formatierten Ausgangssignals und mehreren Amplitudenwerten des
wellenform-formatierten Ausgangssignals betrieben werden, wie oben beschrieben.
Vorstehend wird, wenn Folgen abgetasteter digitaler Daten der abgetasteten digitalen Daten zur
Verwendung durch die Jittererfassungsanordnung 46 bezüglich dem vorgenannten Δt angeordnet
werden, ein Ausgangssignal entsprechend der Wellenform von einer vorderen oder einer hinteren
Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals gewonnen, aber es kann auch vorgesehen
werden, eine Mehrzahl derartiger Ausgangssignale entsprechend der Wellenform der vorderen
oder der hinteren Flanke des formatierten Ausgangssignals zu gewinnen, d. h., es kann auch eine
größere Anzahl an Elementen abgetasteter digitaler Daten verwendet werden, um Jitter zu
ermitteln.
Wie zuvor ausgeführt, ist die vorliegende Erfindung auch beim Test von Halbleiter-ICs einsetzbar.
In einem derartigen Fall ist der von der durch jeweils zwei Punkte unterbrochenen Linie umgebene
Teil 60 ein Halbleiter-IC-Tester, und die in Messung befindliche Vorrichtung 11 ist ein Halbleiter-
IC. Dann wird Jitter in einem Taktsignal oder einem Logiksignal aus dem im Test befindlichen IC
11 gemessen. Wie im Fall der Ausführungsformen von Fig. 2, 11 und 14 kann die Funktion der
Messung von Jitter im Ausgangssignal aus dem im Test befindlichen IC 11 in den Funktionen des
IC-Testers 60 enthalten sein.
Wie oben beschrieben, verwendet die Jittermeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht die
PLL-Schaltung und das Oberwellensperrfilter, die für jedes verschiedene zu messende Signal
eigens ausgelegt werden müssen, und daher ist sie einfach herzustellen. Außerdem kann, da die
Anstiegs- oder Abfallcharakteristik der einzelnen zu messenden Signale nicht berechnet zu
werden braucht, die Jittermeßzeit entsprechend reduziert werden.
Es ist ersichtlich, daß viele Modifikationen und Variationen ausgeführt werden können, ohne den
Bereich der neuen Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verfassen.
Claims (15)
1. Vorrichtung zur Jittermessung, umfassend:
einen Wellenformformatierer (41) zum Formatieren der Wellenform eines zu messenden Signals (23);
einen Signalgenerator (32) zum Erzeugen eines Abtasttaktsignals;
eine Abtastschaltung (14) zum Abtasten des Ausgangssignals aus dem Wellenformfor matierer durch das Abtasttaktsignal; und
einen Jittererfassungsteil (46) zum Erfassen von Jitter aus einer Abweichung des Aus gangssignals der Abtastschaltung von der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik des Ausgangs signals aus dem Wellenformformatierer.
einen Wellenformformatierer (41) zum Formatieren der Wellenform eines zu messenden Signals (23);
einen Signalgenerator (32) zum Erzeugen eines Abtasttaktsignals;
eine Abtastschaltung (14) zum Abtasten des Ausgangssignals aus dem Wellenformfor matierer durch das Abtasttaktsignal; und
einen Jittererfassungsteil (46) zum Erfassen von Jitter aus einer Abweichung des Aus gangssignals der Abtastschaltung von der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik des Ausgangs signals aus dem Wellenformformatierer.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Signalgenerator (32) ein Abtasttaktsignal
einer Frequenz (fc) erzeugt, die sich geringfügig von einer Frequenz (fM/N) unterscheidet, die ein
ganzzahliger Bruchteil der mittleren Frequenz (fM) des zu messenden Signals (23) ist; und
der Jittererfassungsteil (46) Jitter erfaßt, indem die Differenz zwischen dem Ausgangs signal aus der Abtastschaltung (14) und der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik berechnet wird.
der Jittererfassungsteil (46) Jitter erfaßt, indem die Differenz zwischen dem Ausgangs signal aus der Abtastschaltung (14) und der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik berechnet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner umfaßt:
einen A/D-Umsetzer (24) zum Umsetzen des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14) in digitale Daten;
einen Speicher (25) zum Speichern der vom A/D-Umsetzer umgesetzten digitalen Daten;
einen Phasendetektor (45) zum Erfassen der vorderen oder der hinteren Flanke des Aus gangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) aus dem Pegel des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14); und
eine Abtasttaktsignalsteuerschaltung (34; 51), die auf das Erfassungsausgangssignal aus dem Phasendetektor anspricht, damit der A/D-Umsetzer gesteuert wird, die Umsetzung des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung zu starten.
einen A/D-Umsetzer (24) zum Umsetzen des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14) in digitale Daten;
einen Speicher (25) zum Speichern der vom A/D-Umsetzer umgesetzten digitalen Daten;
einen Phasendetektor (45) zum Erfassen der vorderen oder der hinteren Flanke des Aus gangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) aus dem Pegel des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14); und
eine Abtasttaktsignalsteuerschaltung (34; 51), die auf das Erfassungsausgangssignal aus dem Phasendetektor anspricht, damit der A/D-Umsetzer gesteuert wird, die Umsetzung des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung zu starten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner umfaßt:
einen A/D-Umsetzer (24) zum Umsetzen des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14) in digitale Daten;
einen Speicher (25) zum Speichern der vom A/D-Umsetzer umgesetzten digitalen Daten; und
einen Datenauswahlteil (48) zum Auswählen, aus den ausgegebenen digitalen Daten des A/D-Umsetzers, von digitalen Daten entsprechend der vorderen oder der hinteren Flanke des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) und zum Liefern der ausgewählten digitalen Daten an den Jittererfassungsteil (46).
einen A/D-Umsetzer (24) zum Umsetzen des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14) in digitale Daten;
einen Speicher (25) zum Speichern der vom A/D-Umsetzer umgesetzten digitalen Daten; und
einen Datenauswahlteil (48) zum Auswählen, aus den ausgegebenen digitalen Daten des A/D-Umsetzers, von digitalen Daten entsprechend der vorderen oder der hinteren Flanke des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) und zum Liefern der ausgewählten digitalen Daten an den Jittererfassungsteil (46).
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfaßt:
einen A/D-Umsetzer (24) zum Umsetzen des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14) in digitale Daten;
einen Speicher (25) zum Speichern der vom A/D-Umsetzer umgesetzten digitalen Daten; und
einen Datenauswahlteil (48) zum Auslesen der digitalen Daten aus dem Speicher, zum Auswählen, durch digitale Verarbeitung, von digitalen Daten entsprechend der vorderen oder der hinteren Flanke des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) und zum Liefern der ausgewählten digitalen Daten an den Jittererfassungsteil (46).
einen A/D-Umsetzer (24) zum Umsetzen des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14) in digitale Daten;
einen Speicher (25) zum Speichern der vom A/D-Umsetzer umgesetzten digitalen Daten; und
einen Datenauswahlteil (48) zum Auslesen der digitalen Daten aus dem Speicher, zum Auswählen, durch digitale Verarbeitung, von digitalen Daten entsprechend der vorderen oder der hinteren Flanke des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) und zum Liefern der ausgewählten digitalen Daten an den Jittererfassungsteil (46).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die des weiteren einen Charakteristikberechnungsteil
(49) zum Berechnen der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik des Ausgangssignals aus dem
Wellenformformatierer (41) auf der Basis der in dem Datenauswahlteil (48) ausgewählten
digitalen Daten und zum Liefern der berechneten Charakteristik an den Jittererfassungsteil (46)
aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, die des weiteren einen Charakteristikberechnungsteil
(49) zum Berechnen der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik des Ausgangssignals aus dem
Wellenformformatierer (41) auf der Basis der in dem Speicher (25) gespeicherten digitalen Daten
und zum Liefern der berechneten Charakteristik an den Jittererfassungsteil (46) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der: der Signalgenerator (32) ein Abtasttaktsignal
einer Frequenz (fc) erzeugt, die gleich einem ganzzahligen Bruchteil der mittleren Frequenz (fM)
des zu messenden Signals (23) ist; und
der Jittererfassungsteil (35) Jitter aus dem Ausgangssignal aus der Abtastschaltung (14) und dem Gradienten (α) der vorderen oder der hinteren Flanke des aus dem Wellenformfor matierer (41) ausgegebenen Ausgangssignals berechnet.
der Jittererfassungsteil (35) Jitter aus dem Ausgangssignal aus der Abtastschaltung (14) und dem Gradienten (α) der vorderen oder der hinteren Flanke des aus dem Wellenformfor matierer (41) ausgegebenen Ausgangssignals berechnet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, die ferner umfaßt:
einen Phasendetektor (33) zum Erfassen, aus dem Pegel des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14), des Zustands der Abtastung der vorderen oder der hinteren Flanke des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) im wesentlichen an deren Mittelpunkt; und
eine Abtasttaktsignalsteuerschaltung (34), die auf das Erfassungsausgangssignal aus dem Phasendetektor anspricht, damit die Lieferung des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung an den Jittererfassungsteil (35) gestartet wird.
einen Phasendetektor (33) zum Erfassen, aus dem Pegel des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14), des Zustands der Abtastung der vorderen oder der hinteren Flanke des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) im wesentlichen an deren Mittelpunkt; und
eine Abtasttaktsignalsteuerschaltung (34), die auf das Erfassungsausgangssignal aus dem Phasendetektor anspricht, damit die Lieferung des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung an den Jittererfassungsteil (35) gestartet wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Wellenformformatierer (41) eine Schal
tung ist, die einen konstanten hoch- oder niederpegeligen Wert abhängig davon ausgibt, ob der
Pegel des zu messenden Signals (23) über einen Referenzpegel hinweg nach oben oder nach
unten geht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Wellenformformatierer (41) umfaßt:
einen Komparator (43), an den das zu messende Signal (23) geliefert wird; und
einen Verstärker (44) zum Verstärken des Ausgangssignals aus dem Komparator.
einen Komparator (43), an den das zu messende Signal (23) geliefert wird; und
einen Verstärker (44) zum Verstärken des Ausgangssignals aus dem Komparator.
12. Verfahren zur Jittermessung, umfassend folgende Schritte:
Wellenformformatieren eines zu messenden Signals (23);
periodisches Abtasten des wellenform-formatierten Signals (301, um eine Folge von Ab tastwerten zu gewinnen; und
Erfassen von Jitter aus der Folge von Abtastwerten und der Anstiegs- oder der Abfall charakteristik des wellenform-formatierten Signals.
Wellenformformatieren eines zu messenden Signals (23);
periodisches Abtasten des wellenform-formatierten Signals (301, um eine Folge von Ab tastwerten zu gewinnen; und
Erfassen von Jitter aus der Folge von Abtastwerten und der Anstiegs- oder der Abfall charakteristik des wellenform-formatierten Signals.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem: die Frequenz (fc) der Abtastung auf einen
Wert eingestellt wird, der sich geringfügig von 1/N (wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 1
ist) der Frequenz (fM) des zu messenden Signals (23) unterscheidet; und
der Jittererfassungsschritt ein Schritt der Gewinnung des Jitters durch Erfassen einer Abweichung der Folge von Abtastwerten von der vorderen oder von der hinteren Flanke des wellenform-formatierten Signals (30) ist.
der Jittererfassungsschritt ein Schritt der Gewinnung des Jitters durch Erfassen einer Abweichung der Folge von Abtastwerten von der vorderen oder von der hinteren Flanke des wellenform-formatierten Signals (30) ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, das des weiteren einen Schritt des Erfassens, durch
eine Approximationsberechnung, der vorderen oder der hinteren Flanke des wellenform-formatier
ten Signals (30) aus der Folge von Abtastwerten umfaßt, wobei die so gewonnene vordere oder
hintere Flanke dazu verwendet wird, die Abweichung zu erfassen.
15. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem: die Frequenz (fc) der Abtastung auf einen
Wert eingestellt wird, der gleich 1/N (wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist) der
Frequenz (fM) des zu messenden Signals (23) ist wird; und
der Jittererfassungsschritt ein Schritt der Gewinnung des Jitters durch Erfassen der Position der einzelnen Werte der Folge von Abtastwerten auf der vorderen und der hinteren Flanke bezüglich des Nulldurchgangspunkts des wellenform-formatierten Signals (30) ist.
der Jittererfassungsschritt ein Schritt der Gewinnung des Jitters durch Erfassen der Position der einzelnen Werte der Folge von Abtastwerten auf der vorderen und der hinteren Flanke bezüglich des Nulldurchgangspunkts des wellenform-formatierten Signals (30) ist.
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