DE10103879B4

DE10103879B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Jittermessung

Info

Publication number: DE10103879B4
Application number: DE10103879A
Authority: DE
Inventors: Toshifumi Watanabe; Akihiko Ando; Yuichi Miyaji
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: DE10103879A1; JP2001289892A; US6522122B2; JP4445114B2; US20010012320A1

Abstract

Vorrichtung zur Jittermessung eines zu messenden Signals (23) einer mittleren Frequenz f_M, aufweisend:
einen Wellenformformatierer (41) zum Formatieren der Wellenform des zu messenden Signals (23) derart, daß die Flanken des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer eine durch diesen bestimmte Anstiegs- bzw. Abfallcharakteristik aufweisen;
einen Signalgenerator (32) zum Erzeugen eines Abtasttaktsignals einer Frequenz f_C, die gleich oder geringfügig verschieden von einer Frequenz f_M/N ist, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist;
eine Abtastschaltung (14) zum Abtasten des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer durch das Abtasttaktsignal; und
einen Jittererfassungsteil (46) zum Erfassen von Jitter aus einer Abweichung des Ausgangssignals der Abtastschaltung von der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Fluktuationen 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 berücksichtigen.
Eine herkömmliche Jittermeßvorrichtung ist in der Japanischen Offenlegungsschrift 262083/96 mit dem Titel "Jittermeßvorrichtung" offenbart. Bei dieser in 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 frequenzgeteilt, und das frequenzgeteilte Signal wird von einem Phasenkomparator 17 mit dem vom Eingangsanschluß 12 gelieferten Signal 23 phasenverglichen. Das Phasenvergleichsausgangssignal wird von einem Addierer 18 zu einer von einem D/A-Umsetzer 19 gelieferten Phasenversatzspannung addiert, und das Additionsausgangssignal wird über ein Schleifenfilter 21 an einen Steueranschluß des VCO 15 geliefert. Die vorgenannte Phasenversatzspannung wird so eingestellt, 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 Oszillationsausgangssignals 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 Nulldurchgangspunkt. Wenn das zu messende Eingangssignal 23 Jitter aufweist, sind die im Speicher 25 gespeicherten digitalen Daten Abtastdaten der Amplitude des sinusförmigen VCO-Ausgangssignals 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) = Asin(2πNf_it) (wobei f_i die Frequenz des zu messenden Signals 23 ist) repräsentiert sei, kann die durch das Abtasten des VCO-Ausgangssignals Y(t) gewonnene Spannung durch v(t_a) = A sin (2πNf_iT_j(t_n)) (wobei n = 0, 1, 2, ...) ausgedrückt werden, und T_j(t_n) sind den Jitter angebende Daten und können berechnet werden durch T_j(t_n) = (1/2πNf_i)sin^–1(v(t_n)/A). Diese Berechnung wird in einem Berechnungsteil 26 ausgeführt, und die Daten T_j(t_n) werden unverändert angezeigt, oder deren quadratischer Mittelwert T_jrma 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 T_jm von T_j(t_n) über eine bestimmte Zeitspanne und T_j(t_n) 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 Sinuswellensignals 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 auszuführen.
Angesichts des vorstehend Ausgeführten ist es möglich, eine in 2 gezeigte Jittermeßvorrichtung zu verwenden. Ein Referenzsignal mit einer exakten Periode wird von einem Referenzsignalgenerator 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 entsprechend der mittleren Frequenz des zu messenden Rechteckwellensignals 23 zusammenfällt. Das Abtasttaktsignal wird dazu verwendet, das Signal 23 durch die Abtastschaltung 14 abzutasten. D.h., wie durch die weißen Kreise in 3A angegeben, das zu messende Rechteckwellensignal 23 wird beispielsweise in der Nähe des Nulldurchgangspunkts seiner vorderen Flanke durch das in 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 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 Abtasttaktsignalsteuerschaltung 34 angelegt, um sie so zu steuern, daß sie das Durchlassen des Abtasttaktsignals 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 Nulldurchgangspunkts der Wellenform des Signals 23 um J_i versetzt ist und die digitalen Daten jenes Abtastwerts V_i sind, wie in 4 gezeigt, kann das Maß an Jitter J_i berechnet werden durch J_i = V_i/tanα, da V_i und J_i in einer Beziehung tanα = V_i/J_i 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 J_m oder sein quadratischer Mittelwert J_rms über eine vorbestimmte Periode oder ein quadratischer Mittelwert der Differenz zwischen J_m und J_i im Anzeigeteil 27 angezeigt werden. Der Gradient α wird übrigens vorab berechnet.
Die in 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.
Aus der DE 42 30 853 C2 ist ein Verfahren zur Abtastung von periodisch auftretenden, mit Phasenjitter behafteten Messsignalen (Impulsen) bekannt, bei dem durch die Abtastung die Form des Meßsignals ermittelt werden soll. Am Anfang jedes Messsignals wird dabei ein Triggersignal erzeugt. Bei jedem auftretenden Messsignal wird ein Messpunktzähler in seinem Zählerstand um Eins erhöht, und der jeweils neue Zählerstand wird in einen rückwärts zählenden Verzögerungszähler übertragen, der die Impulse eines Taktgenerators rückwärts zählend erfasst. Jeweils beim Zählerstand Null des Verzögerungszählers wird das Meßsignal abgetastet. Auf diese Weise wird über eine Anzahl von Perioden das Meßsignal jeweils an relativ zum Beginn des Meßsignals verschiedenen Zeitpunkten abgetastet und so die Form des Meßsignals ohne Beeinflussung durch den Phasenjitter als Folge von Abtastwerten erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist 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.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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 Wellenformformatierers 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 Wellenformformatierers erfaßt.
D.h., die vordere (oder hintere) Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals wird von einem Abtastimpuls einer Frequenz abgetastet, die sich geringfügig von f_M/N (wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist) unterscheidet (f_M ist die mittlere Frequenz des zu messenden Signals), und eine Folge der Abtastwerte wird auf der vorderen (oder der hinteren) Flanke des wellenformformatierten Ausgangssignals mit auf f_M/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. Die vordere Flanke kann eine Anstiegsflanke, die hintere eine Abfallflanke sein oder umgekehrt.
Außerdem bleibt durch Abtasten der vorderen (oder der hinteren) Flanke des wellenformformatierten Ausgangssignals durch einen Abtastimpuls einer Frequenz gleich f_M/N (wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist) 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 Ausgangssignals 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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild, das eine herkömmliche Jittermeßvorrichtung zeigt;
2 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konfiguration einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit der funktionellen Konfiguration einer vorgeschlagenen Jittermeßvorrichtung darstellt;
3A ist ein Diagramm, das ein zu messendes Signal und dessen Abtastpunkte zeigt;
3B ist ein Diagramm, das ein Abtasttaktsignal zeigt;
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 geringfügig von einem ganzzahligen Bruchteil der Frequenz des zu messenden Signals unterscheidet;
4 ist ein Diagramm, das die Beziehungen eines Abtastwerts V_i, des Jitters J_i und der vorderen Flanke des zu messenden Signals zeigt;
5 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konfiguration einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist ein Blockschaltbild, das ein konkretes Beispiel eines Wellenformformatierers 41 in 5 zeigt;
7A ist ein Diagramm, das ein Wellenform-formatiertes Ausgangssignal 30 und dessen Abtastpunkte zeigt;
7B ist ein Diagramm, das das Abtasttaktsignal zeigt;
8 ist ein Diagramm, das den Zustand zeigt, in dem die Zeitachse einer Folge aus Abtastwerten bezüglich Δt komprimiert ist;
9A ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Anstiegscharakteristik V'(t) des wellenformformatierten Ausgangssignals 30 zeigt;
9B ist ein Diagramm, das eine Folge von Abtastwerten V(t_n) auf der vorderen Flanke auf der bezüglich Δt komprimierten Zeitachse zeigt;
9C ist ein Graph, der ein Beispiel einer erfaßten Jitterfolge J(t_n) zeigt;
10A ist ein Graph, der den Jittermeßbereich des Wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 kleiner Amplitude zeigt;
10B ist ein Graph, der den Jittermeßbereich des Wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 großer Amplitude zeigt;
10C ist ein Graph, der ein Beispiel zeigt, bei dem die Anstiegscharakteristik des wellenformformatierten Ausgangssignals durch einen Verstärker verschwommen gemacht wird;
11 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konfiguration einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel der Prozedur der Datenauswahlanordnung 48 in 11 zeigt;
13 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel der Prozedur der Jittererfassungsanordnung 46 in den 5 und 11 zeigt; und
14 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konfiguration einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
5 stellt in Blockform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die Teile, die jenen in 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 Tastverhältnisses und der Jitterkomponente des Eingangssignals 23 eine festgelegte Anstiegs- und Abfallcharakteristik aufweist.
Der Wellenformformatierer 41 weist beispielsweise eine Pufferschaltung 42, einen Komparator 43 und einen Verstärker 44 auf, wie in 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 Eingangssignal 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 Spannungswert über den Referenzspannungspegel hinweg oder umgekehrt ändert, eine feste Koch- oder niederpegelige Spannung aus. In diesem Fall hängen die Anstiegszeit (Charakteristik) und die Abfallzeit (Charakteristik) des Wellenform-formatierten Ausgangssignals von der Schaltcharakteristik 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 Jitterkomponente 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 f_C 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 f_M des zu messenden Signals 23 unterscheidet, d.h. auf f_C ≈ f_M/N. Der Signalgenerator 32 kann ein gewünschter handelsüblich erhältlicher Generator für ein synthetisiertes Signal sein, wie zuvor unter Bezug auf 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 Referenzsignalgenerator 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 Eingangsabtastwerts 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 Formatierungsausgangssignals 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 formatierten Ausgangssignals 30 anzeigt.
Bei Erfassung des Zustands der Abtastung der vorderen oder hinteren Flanke des wellenformformatierten 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 Frequenzumsetzung des Abtasttaktsignals vom Signalgenerator 32 in f_M/N = f_C unter unveränderter Beibehaltung von dessen Phase, wenn der Phasendetektor 33 den Nulldurchgangspunkt des Ausgangssignalabtastwerts erfaßt, wie zuvor unter Bezug auf 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 f_C ≈ f_M/N aus.
In dem Fall, in dem beispielsweise das Wellenform-formatierte Ausgangssignal 30 aus dem Wellenformformatierer 41 die in 7A dargestellte Wellenform aufweist und das Abtasttaktsignal aus dem Signalgenerator 32 so ist, wie es in 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 f_C des Abtasttaktsignals so gewählt wird, daß sie sich von f_M/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 f_C so gewählt, daß sie geringfügig kleiner als 1/3 der Frequenz f_M 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/f_M) – (1/f_C) äquivalent, das ist die Differenz zwischen 1/f_C und N/f_M, wie in 8 gezeigt.
Die Differenz zwischen f_M/N und f_C 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 Phasendetektors 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 Jittererfassungsanordnung 46 erfaßt. Eine Charakteristik, die Variationen in einem Spannungswert V'(t) mit der Anstiegszeit des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 repräsentiert, ist konstant, wie in 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 α 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 7A angegebenen Abtastwerte V(t_n) (wobei n = 0, 1, 2, ...) liegen auf der Anstiegscharakteristik V'(t) des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 aus dem Wellenformformatierer 41. Außerdem sind die Abtastpunkte auf der vorderen Flanke des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 ausgerichtet, wie in 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(t_n) werden nach Maßgabe des Jitters größer oder kleiner als jene in Abwesenheit von Jitter gewonnenen. D.h. die Abtastwerte V(t_n) weichen von der Anstiegscharakteristik V'(t) des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 ab, und die Folge von Abtastwerten V(t_n) ändert sich mit der Zeit (t), beispielsweise gemäß Darstellung in 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(t_n) der einzelnen Abtastwerte in 9B einen Jitterwert J'(t_n) = v(t_n) – V'(t) = V(t_n) – 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'(t_n) ist in 9C dargestellt. Der Jitterwert J'(t_n) 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(t_n) und V'(t) vorhanden sein. Somit ist es bevorzugt, einen Mittelwert J_m von P Jitterwerten J'(t_n) zu berechnen und als Jitterwert J(t_n) = J'(t_n) – J_m anzuzeigen, was ein Wert ist, der durch Subtrahieren des Mittelwerts J_m von den einzelnen Jitterwerten J'(t_n) gewonnen wird. Alternativ kann ein quadratischer 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 α der vorderen (oder hinteren) Flanke des Ausgangssignals 30 aus dem Wellenformformatierer 41 hängt von der Schaltcharakteristik des Komparators 43 ab. Der Gradient α 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 wellenformformatiertes 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 Ausgangssignals 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 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 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 Anstiegscharakteristik verschwommen, d.h weniger steil, wie in 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 Ausgangssignals 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 11 gezeigt, in der diejenigen Teile, die jenen in 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 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 vorhergehenden 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 einzugebenden 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 eingegebenen 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 vorbestimmte 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 Datenauswahlanordnung 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 5 beschriebene. In diesem Fall kann eine vorab berechnete Version der Anstiegscharakteristik (Abfallcharakteristik) V'(t) des wellenform-formatierten Ausgangssignals 30 verwendet werden, und wenn der vorab berechnete Wert nicht erzeugt ist, wird die Charakteristik von einer Charakteristikberechnungsanordnung 49 aus den von der Datenauswahlanordnung 48 ausgewählten Elementen digitaler Daten berechnet und in der Jittererfassungsanordnung 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 5 einsetzbar.
Die Jittererfassungsanordnung 46 folgt der in 13 gezeigten Prozedur. Die Jittererfassungsanordnung 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 Jittererfassungsanordnung 46 die Differenzberechnungsergebnisse J'(t) aus und berechnet deren Mittelwert J_m (S5), berechnet dann die Differenz J(t) zwischen dem Mittelwert J_m und den einzelnen Differenzberechnungsergebnissen (S6) und berechnet des weiteren einen Effektivwert J_rms aus den Berechnungsergebnissen J(t) (S7).
Die Jittererfassungsanordnung 46, die Datenauswahlanordnung 48 und die Charakteristikberechnungsanordnung 49 können auch durch Ausführung eines Programms mittels eines Mikrocomputers oder eines digitalen Signalprozessors implementiert werden.
Vorstehend werden durch Einstellen der Frequenz f_C des Abtasttaktsignals auf einen von 1/N der Frequenz f_M 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 wellenformformatierten 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 2 angegeben ist. In einem derartigen Fall wird der Jitter gewonnen, indem J_i = V_i/tanα aus dem abgetasteten digitalen Datenwert V_i berechnet wird, wie in 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 Ausgangssignals 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 14 gezeigt, bei der die Teile, die jenen von 5 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, werden die ausgegebenen Abtastwerte aus der Abtastschaltung 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 Datenspeichertaktsignalsteuerschaltung 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 Signalgenerator 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 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 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 Komparator 43 konfiguriert ist, aufgrund eines Ladens oder Entladens eines Ausgangskondensators mit konstantem Strom ein hoch- oder niederpegeliges Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der Eingangsspannungspegel 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 Ausgangskondensators. 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 Abfallcharakteristika 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 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 verlassen.

Claims

Vorrichtung zur Jittermessung eines zu messenden Signals (23) einer mittleren Frequenz f_M, aufweisend: einen Wellenformformatierer (41) zum Formatieren der Wellenform des zu messenden Signals (23) derart, daß die Flanken des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer eine durch diesen bestimmte Anstiegs- bzw. Abfallcharakteristik aufweisen; einen Signalgenerator (32) zum Erzeugen eines Abtasttaktsignals einer Frequenz f_C, die gleich oder geringfügig verschieden von einer Frequenz f_M/N ist, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist; eine Abtastschaltung (14) zum Abtasten des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer durch das Abtasttaktsignal; und einen Jittererfassungsteil (46) zum Erfassen von Jitter aus einer Abweichung des Ausgangssignals der Abtastschaltung von der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der: die Frequenz (f_C) des Abtasttaktsignals sich geringfügig von der Frequenz (f_M/N) unterscheidet; und der Jittererfassungsteil (46) Jitter erfaßt, indem die Differenz zwischen dem Ausgangssignal aus der Abtastschaltung (14) und der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik berechnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner aufweist: 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, die die Anstiegs- oder die Abfallflanke des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) darstellen, und zum Liefern der ausgewählten digitalen Daten an den Jittererfassungsteil (46).
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 Datenauswahlteil (48) ausgewählten digitalen Daten und zum Liefern der berechneten Charakteristik an den Jittererfassungsteil (46) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner aufweist: 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 Anstiegs- oder der Abfallflanke des Ausgangssignals 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.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Jittererfassungsteil (46) von dem A/D-Umsetzer (24) digitale Daten erhält, die die Anstiegs- oder die Abfallflanke des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer (41) darstellen.
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 Speicher (25) gespeicherten digitalen Daten und zum Liefern der berechneten Charakteristik an den Jittererfassungsteil (46) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der: der Signalgenerator (32) ein Abtasttaktsignal einer Frequenz (f_C) erzeugt, die gleich einem ganzzahligen Bruchteil der mittleren Frequenz (f_M) des zu messenden Signals (23) ist; und der Jittererfassungsteil (35) Jitter aus dem Ausgangssignal aus der Abtastschaltung (14) und dem Gradienten (α) der Anstiegs- oder der Abfallflanke des aus dem Wellenformformatierer (41) ausgegebenen Ausgangssignals berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, die ferner aufweist: einen Detektor (33) zum Erfassen, aus dem Pegel des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung (14), des Zustands der Abtastung der Anstiegs- oder der Abfallflanke 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.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Wellenformformatierer (41) eine Schaltung 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.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Wellenformformatierer (41) einen Komparator (43), an den das zu messende Signal (23) geliefert wird, und einen Verstärker (44) zum Verstärken des Ausgangssignals aus dem Komparator aufweist.
Verfahren zur Jittermessung eines zu messenden Signals (23) einer mittleren Frequenz f_M, mit folgenden Schritten: a) Wellenformformatieren des zu messenden Signals (23) derart, daß die Flanken des Ausgangssignals aus dem Wellenformformatierer eine bestimmte Anstiegs- bzw. Abfallcharakteristik aufweisen; b) periodisches Abtasten des wellenform-formatierten Signals (30) mit einer Frequenz f_C, die gleich oder geringfügig verschieden von einer Frequenz f_M/N ist, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist, um eine Folge von Abtastwerten zu gewinnen; und c) Erfassen von Jitter aus einer Abweichung der Folge von Abtastwerten von der Anstiegs- oder der Abfallcharakteristik des wellenform-formatierten Signals.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Frequenz (f_C) der Abtastung sich geringfügig von f_M/N unterscheidet; und Schritt c) ein Schritt der Gewinnung des Jitters durch Berechnen der Differenz zwischen der Folge von Abtastwerten und der Anstiegs- oder der Abfallflanke des wellenform-formatierten Signals (30) ist.
Verfahren nach Anspruch 13, das des weiteren einen Schritt des Erfassens, durch eine Approximationsberechnung, der Anstiegs- oder der Abfallflanke des wellenform-formatierten Signals (30) aus der Folge von Abtastwerten aufweist, wobei die so gewonnene Anstiegs- oder Abfallflanke dazu verwendet wird, die Abweichung zu erfassen.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Frequenz (f_C) der Abtastung gleich f_M/N ist; und Schritt c) ein Schritt der Gewinnung des Jitters durch Erfassen der Position der einzelnen Werte der Folge von Abtastwerten auf der Anstiegs- und der Abfallflanke bezüglich des Nulldurchgangspunkts des wellenform-formatierten Signals (30) ist.