JP2008267994A - Digital signal analyzing device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル信号の品質を測定するための装置及び方法に関し、特に所望部分だけを選択してジッタ分析結果又はアイパターン表示を行うデジタル信号分析装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring the quality of a digital signal, and more particularly, to a digital signal analysis apparatus and method for selecting a desired portion and displaying a jitter analysis result or an eye pattern.
デジタル信号は、伝送したい１及びゼロのデータに基いて変調された信号であり、例えば、矩形パルス信号が用いられる。図１は、矩形パルス信号を用いたデジタル信号の例であり、もし送受信回路間の伝播経路が理想的であれば、矩形パルス信号の波形は伝播後も変化せず、破線で示す理想波形となる。デジタル信号では、シンボル間隔Ｔの間に変調方式に応じて１ビット以上のデータが送信されるが、図１は１ビットの例である。受信側ではシンボル間隔Ｔに従って矩形パルス信号の値を検出することによって、１及び０（ゼロ）のデータを復調する。 The digital signal is a signal modulated based on 1 and 0 data to be transmitted. For example, a rectangular pulse signal is used. FIG. 1 is an example of a digital signal using a rectangular pulse signal. If the propagation path between transmission and reception circuits is ideal, the waveform of the rectangular pulse signal does not change after propagation, Become. In the digital signal, data of 1 bit or more is transmitted during the symbol interval T according to the modulation method. FIG. 1 is an example of 1 bit. On the receiving side, 1 and 0 (zero) data are demodulated by detecting the value of the rectangular pulse signal according to the symbol interval T.
実際に伝送されるデジタル信号では、図１の実線に示す如く、伝播経路の特性や信号の速度によって理想信号波形に比較して歪みが生じるのが普通である。即ち、デジタル信号が伝送する情報は１及びゼロのデジタル・データであっても、信号自身はアナログ信号である。こうしたデジタル信号の品質を測定するため、デジタル・オシロスコープのような波形表示装置では、デジタル信号をサンプリングしてデジタイズし、サンプル・データを波形データとして蓄積した後、これからアイパターンやジッタ等の特性の分析結果を生成し、表示する。このときのサンプル・データは、波形表示装置がＵＩ（ユニット・インターバル）の周期よりも充分に短い周期でデジタル信号をサンプリングし、デジタル値に変換して生成したものである。 In a digital signal that is actually transmitted, as shown by a solid line in FIG. 1, distortion is usually generated as compared with an ideal signal waveform due to characteristics of a propagation path and a signal speed. That is, even if the information transmitted by the digital signal is 1 and zero digital data, the signal itself is an analog signal. In order to measure the quality of these digital signals, a waveform display device such as a digital oscilloscope samples and digitizes the digital signal, accumulates the sample data as waveform data, and then changes the characteristics such as eye pattern and jitter. Generate and display analysis results. The sample data at this time is generated by sampling the digital signal with a period sufficiently shorter than the period of the UI (unit interval) and converting it into a digital value.
図２は、波形表示装置の一例の機能ブロック図である。ＣＰＵ１１０は、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）１１４に記憶したプログラムに従って装置の動作を制御する。ＣＰＵ１１０は、必要に応じてデータをメモリ１１２に読み出し、演算処理する。ＨＤＤ１１４には、装置全体の基本的な動作を制御する基本ソフト（ＯＳ）に加えて、アイパターン表示などの被測定信号の波形分析に必要な機能を実現するプログラムを記憶する。これらは、パソコン用のものを流用でき、バス１１６を介して接続される。 FIG. 2 is a functional block diagram of an example of a waveform display device. The CPU 110 controls the operation of the apparatus according to a program stored in a hard disk drive (HDD) 114. The CPU 110 reads data into the memory 112 as necessary and performs arithmetic processing. In addition to basic software (OS) for controlling the basic operation of the entire apparatus, the HDD 114 stores a program for realizing functions necessary for waveform analysis of a signal under measurement such as eye pattern display. These can be used for personal computers and are connected via a bus 116.
操作パネル１１８及びマウス１２０は、入出力ポート１２２を介してバス１１６に接続される。ユーザは、これらを介して波形表示装置に必要な設定を行う。また、入出力ポート１２２を介して外付けの記憶装置１２４を接続でき、波形表示装置が生成した被測定信号のサンプル・データ（波形データ）を外部記憶装置１２４にコピーできる。外部記憶装置１２４を外してパソコン（図示せず）に接続すれば、記憶したサンプル・データをパソコンのＨＤＤにコピーすることもできる。 The operation panel 118 and the mouse 120 are connected to the bus 116 via the input / output port 122. The user performs necessary settings for the waveform display device via these. Further, an external storage device 124 can be connected via the input / output port 122, and sample data (waveform data) of the signal under measurement generated by the waveform display device can be copied to the external storage device 124. If the external storage device 124 is removed and connected to a personal computer (not shown), the stored sample data can be copied to the HDD of the personal computer.
前置増幅回路１２６は、被測定信号を適切に調整してアナログ・デジタル変換回路（ＡＤＣ）１２８及びトリガ検出回路１３０に供給する。ＡＤＣ１２８は、被測定信号の周波数よりも充分に高い周波数で被測定信号をサンプリングし、そのサンプル・データを生成する。高速な取込（アクイジション）メモリ１３２は、サンプル・データを順次蓄積し、一杯になると、古いデータから順次消去する。トリガ検出回路１３０は、サンプル・データ中に所定のトリガ条件を満たした部分を検出すると、取込メモリ１３２がその部分の前後と、その後に続くサンプル・データを取込メモリ１３２が一杯になるまで記憶するよう制御し、一杯になるとサンプル・データの取得を停止させる。取得したサンプル・データは、必要に応じてＨＤＤ１１４に転送される。表示装置１３４は、サンプル・データをアイパターン等で表示する。 The preamplifier circuit 126 appropriately adjusts the signal under measurement and supplies it to an analog / digital conversion circuit (ADC) 128 and a trigger detection circuit 130. The ADC 128 samples the signal under measurement at a frequency sufficiently higher than the frequency of the signal under measurement, and generates sample data thereof. The high-speed acquisition memory 132 sequentially accumulates sample data, and when it is full, it erases sequentially from the old data. When the trigger detection circuit 130 detects a portion that satisfies a predetermined trigger condition in the sample data, the acquisition memory 132 acquires the sample data before and after that portion and the subsequent sample data until the acquisition memory 132 becomes full. Control to memorize and stop acquiring sample data when full. The acquired sample data is transferred to the HDD 114 as necessary. The display device 134 displays sample data in an eye pattern or the like.
トリガ条件には、被測定信号が高速シリアル・データ転送によるデジタル信号の場合では、例えば、規格に定められた同期部分のパターンを設定すると良い。同期部分は、例えば、”０１０１”のビット・パターンが所定回数続くなどと定められている。この同期部分前後のサンプル・データを取得すれば、それに続くサンプル・データにおいて、どこがビットの始まりかを特定でき、パルス・パターンが直列に並んでいても、どのパターンがＮビットの組を構成するか特定できる。 For the trigger condition, when the signal under measurement is a digital signal by high-speed serial data transfer, for example, a pattern of a synchronous portion defined in a standard may be set. For example, the synchronization portion is defined as a bit pattern of “0101” lasting a predetermined number of times. If the sample data before and after this synchronous part is acquired, it is possible to specify where the bit starts in the sample data that follows, and even if the pulse patterns are arranged in series, which pattern forms a set of N bits. Can be identified.
最近の波形表示装置では、例えば、米国テクトロニクス社製ＤＰＯ型オシロスコープのように、ＯＳにパソコンと同じものを採用することが多い。このため、波形表示装置の機能追加プログラムをパソコンで開発し、波形表示装置にインストールすれば、波形表示装置の機能追加が行える。また、波形表示装置とパソコンに同じ波形データ（サンプル・データ）処理プログラムをインストールしておけば、ユーザは、波形表示装置が生成したサンプル・データをパソコンにコピーして、パソコンでも処理できる。このように、波形表示装置とパソコンは、ＣＰＵによる演算機能を具えた装置という点で共通している。 In recent waveform display devices, for example, the same OS as a personal computer is often used as an OS such as a DPO oscilloscope manufactured by Tektronix. Therefore, if a function addition program for a waveform display device is developed on a personal computer and installed in the waveform display device, the function addition for the waveform display device can be performed. If the same waveform data (sample data) processing program is installed in the waveform display device and the personal computer, the user can copy the sample data generated by the waveform display device to the personal computer and process it on the personal computer. Thus, the waveform display device and the personal computer are common in that they are devices having a calculation function by the CPU.
図３は、波形表示装置を用いてデジタル信号をアイパターン表示した例である。アイパターンは、各ビットの信号波形を繰り返し重ねて表示したものである。アイパターン表示では、もし波形に歪が大きければ、形成されるアイ（Eye：目）の面積が小さくなったり、理想的な形状との違いが大きくなる。そこで、アイの形状や面積を測定することで、デジタル信号の品質を測定できる。こうした発明は、例えば、米国特許第６８０６８７７号明細書に開示されている。 FIG. 3 shows an example in which a digital signal is displayed in an eye pattern using a waveform display device. The eye pattern is a display in which the signal waveform of each bit is repeatedly overlaid. In the eye pattern display, if the waveform is greatly distorted, the area of the formed eye (Eye) is reduced or the difference from the ideal shape is increased. Therefore, the quality of the digital signal can be measured by measuring the shape and area of the eye. Such an invention is disclosed, for example, in US Pat. No. 6,806,877.
アイパターンでは、信号の現れる頻度を、例えば、虹の七色を利用したヒストグラムとして示す。つまり、赤に近いほど頻度が高く、紫に近づくほど頻度が少ないとする。ただし、図３は、図面規定の都合上、カラーではなくグレースケールで示している。なお、アイパターンは、アイ・ダイアグラムと呼ばれることもある。 In the eye pattern, the frequency at which the signal appears is shown, for example, as a histogram using the seven colors of the rainbow. In other words, the closer to red, the higher the frequency, and the closer to purple, the less frequent. However, FIG. 3 is shown in gray scale instead of color for the convenience of drawing definition. The eye pattern is sometimes called an eye diagram.
デジタル信号の品質測定では、アイパターン表示とともに、波形の立ち上がり及び立ち下がりエッジのジッタを分析することも良く行われている。ジッタ分析結果は、周知の種々のグラフで表示される。例えば、図４は、ジッタのタイム・トレンド表示である。これは、横軸を時間軸、縦軸をジッタの大きさとし、時間変化に応じてジッタの大きさがどのように変化するかをグラフ化するものである。また、図５は、ジッタの頻度を示すヒストグラムである。例えば、デバイスの熱が原因のジッタであれば、ヒストグラムはジッタ量ゼロ近辺をピークとするガウシャン・カーブを描く。しかし、０及び１のパターンに依存したジッタの場合には、図５に示すようなヒストグラムとなることがある。これらの他にも、ジッタの周波数成分を分析するためのジッタのスペクトラムやジッタの最大値及び最小値の数値など、統計的データがグラフや数値で表示される。なお、ジッタ測定結果の種々の表示方法については、特許文献２に詳しい。 In measuring the quality of a digital signal, it is often performed to analyze jitter at the rising and falling edges of a waveform as well as displaying an eye pattern. The jitter analysis result is displayed in various known graphs. For example, FIG. 4 is a time trend display of jitter. In this graph, the horizontal axis is the time axis and the vertical axis is the jitter size, and the graph shows how the jitter size changes according to the time change. FIG. 5 is a histogram showing the frequency of jitter. For example, if the jitter is caused by the heat of the device, the histogram draws a Gaussian curve having a peak near zero jitter. However, in the case of jitter depending on the patterns 0 and 1, a histogram as shown in FIG. 5 may be obtained. In addition to these, statistical data such as a jitter spectrum for analyzing the frequency component of the jitter and numerical values of the maximum and minimum values of the jitter are displayed in graphs and numerical values. Various methods for displaying the jitter measurement result are described in detail in Patent Document 2.
一般にアイパターン表示やジッタ分析結果の表示は、もしデジタル信号が３２ビットであれば、３２ビット全ての信号波形に関して行われる。しかし、例えば、信号の遷移状態に特に注目したい場合では、ビット・パターンが０１０と１０１の如く、０から１又は１から０への遷移を含むビット・パターンのみから表示を生成した方が測定効率が良い。特許文献３は、観測したい部分を選択してアイパターン表示やジッタ測定結果を表示する発明を開示している。 In general, the eye pattern display and the jitter analysis result display are performed on the signal waveform of all 32 bits if the digital signal is 32 bits. However, for example, when it is desired to pay particular attention to the signal transition state, it is more efficient to generate the display only from the bit pattern including the transition from 0 to 1 or 1 to 0, such as 010 and 101. Is good. Patent Document 3 discloses an invention in which a portion to be observed is selected and an eye pattern display or jitter measurement result is displayed.
図６は、特許文献３が開示する表示の一例である。表示装置１８の表示画面２０の波形表示領域２２には、アイパターンが表示される。以下の図６〜図８では、図がモノクロの関係上、アイパターンを構成する波形を実線、破線、一点破線など種々の異なるパターンで示しているが、実際には異なる色を用いて表示される。また、図を見やすくするため、波形の数を実際の平均的な場合よりも、かなり少なくした例を示している。 FIG. 6 is an example of the display disclosed in Patent Document 3. An eye pattern is displayed in the waveform display area 22 of the display screen 20 of the display device 18. In the following FIGS. 6 to 8, the waveforms constituting the eye pattern are shown by various different patterns such as a solid line, a broken line, and a one-point broken line because of the monochrome relationship, but actually, they are displayed using different colors. The In order to make the figure easier to see, an example in which the number of waveforms is considerably smaller than the actual average case is shown.
表示画面２０には、後述する複数のオブジェクトから構成される選択手段２４が表示される。選択モード選択メニュー２５は、その右端にある三角形オブジェクトをユーザがマウス・カーソル２３を用いてクリックすることで、モード・メニューをプルダウン・メニュー形式で提供する。 On the display screen 20, a selection means 24 composed of a plurality of objects described later is displayed. The selection mode selection menu 25 provides a mode menu in a pull-down menu format when the user clicks the triangular object at the right end thereof with the mouse cursor 23.
「スキップ及びショー」は、指定ビット数だけ下位ビットをスキップ（Skip）して選択せず（非選択）、残りの上位ビットだけを選択して波形でアイパターンを示す（Show）モードである。逆に「ショー及びスキップ」は、指定ビット数の下位ビットだけを選択してアイパターンを表示し、残りの上位ビットはスキップするモードである。図６は、スキップ及びショー・モードの表示例を示す。 “Skip and show” is a mode in which the lower bits are skipped for a specified number of bits (Skip) and not selected (unselected), and only the remaining upper bits are selected to show an eye pattern in a waveform (Show). Conversely, “show and skip” is a mode in which only the lower bits of the designated number of bits are selected to display an eye pattern, and the remaining upper bits are skipped. FIG. 6 shows a display example of the skip and show modes.
全ビット数表示欄２６は、入力されたデジタル信号のビット数が表示され、ここでは３２ビットの例を示す。下位ビット・スキップ／ショー欄２８は、下位ビットがスキップとショーのどちらに設定されているかを示す。スキップ／ショー下位ビット数指定欄３０は、下位ビットについてスキップ又はショーするビット数をユーザが指定するために使用する。同様に、上位ビット・スキップ／ショー欄３４は、上位ビットがスキップ（非選択）とショー（選択）のどちらに設定されているかを示す。スキップ／ショー上位ビット数指定欄３６は、上位ビットについてスキップ又はショーするビット数をユーザが指定するために使用する。なお、ユーザが波形選択機能オン／オフ・メニュー２７でオンを選択すると、マウス・カーソル２３を用いてユーザは表示波形を選択可能となり、表示波形の選択によって所望パターン部分の選択が行えるようになる。 The total number of bits display field 26 displays the number of bits of the input digital signal, and here, an example of 32 bits is shown. The lower bit skip / show column 28 indicates whether the lower bit is set to skip or show. The skip / show lower bit number designation column 30 is used by the user to designate the number of bits to be skipped or shown for the lower bits. Similarly, the upper bit skip / show column 34 indicates whether the upper bit is set to skip (not selected) or show (selected). The skip / show upper bit number designation column 36 is used by the user to designate the number of bits to be skipped or shown for the upper bits. When the user selects ON in the waveform selection function ON / OFF menu 27, the user can select a display waveform using the mouse cursor 23, and a desired pattern portion can be selected by selecting the display waveform. .
図７は、ビット個別指定モードを選択した場合の表示例を示す。モード選択メニュー２５でビット個別指定モードを選択すると、デジタル信号の各ビットに対応する箱型オブジェクトが表示される。図７の例では、箱４０が最下位ビット（第１ビット）に対応し、箱５０が最上位ビット（第３２ビット）に対応し、中間の箱は左から右に行くに従って順次下位ビットから上位ビットに対応する。これら箱型オブジェクトをユーザがマウス・カーソル２３を用いてクリックすることにより、デジタル信号の分析に使用するビットを任意に指定できる。 FIG. 7 shows a display example when the individual bit designation mode is selected. When the bit individual designation mode is selected from the mode selection menu 25, a box-type object corresponding to each bit of the digital signal is displayed. In the example of FIG. 7, the box 40 corresponds to the least significant bit (first bit), the box 50 corresponds to the most significant bit (32nd bit), and the middle box sequentially starts from the lower order bit from left to right. Corresponds to the upper bits. When the user clicks these box-type objects with the mouse cursor 23, the bits used for the analysis of the digital signal can be arbitrarily designated.
図８は、ビット・パターン・モードを選択した場合の表示例を示す。このモードでは、測定に比較的使用頻度の高い所定ビット・パターンが、ビット・パターン・プルダウン・メニュー５４に予め用意されている。ユーザはマウス・カーソル２３を用いて、メニュー５４の右端にある三角形オブジェクトをクリックして現れる複数のビット・パターンから、所望のビット・パターンを選択するだけで、そのビット・パターンだけで形成したアイパターン表示やジッタ測定結果が得られる。 FIG. 8 shows a display example when the bit pattern mode is selected. In this mode, a predetermined bit pattern that is relatively frequently used for measurement is prepared in advance in the bit pattern pull-down menu 54. The user simply selects a desired bit pattern from a plurality of bit patterns that appear by clicking the triangle object at the right end of the menu 54 using the mouse cursor 23, and an eye formed only by the bit pattern. Pattern display and jitter measurement results can be obtained.
図９は、「ビット・パターン・サーチ」モードにおけるサーチするビット・パターンの入力例を示す。これは、選択したい所望のビット・パターンをユーザが指定し、波形表示装置はメモリに蓄積したデジタル信号のビット・パターン中から指定されたビット・パターンに該当するものを検索（サーチ）し、一致するものだけから得られるアイパターンやジッタ分析結果を表示する。サーチするビット・パターンの入力用オブジェクト５７は、選択手段２４内に表示される。 FIG. 9 shows an input example of a bit pattern to be searched in the “bit pattern search” mode. This is because the user designates a desired bit pattern to be selected, and the waveform display device searches (searches) for a bit pattern corresponding to the designated bit pattern from the digital signal bit patterns stored in the memory, and matches them. Display the eye pattern and jitter analysis results obtained only from what you do. The input object 57 of the bit pattern to be searched is displayed in the selection means 24.
特許文献３には、上述以外の方法も開示するが、簡単のためここでは省略する。 Patent Document 3 discloses a method other than the above, but it is omitted here for simplicity.
ところで、０又は１のビットの値は、入力されたデジタル信号からデータ・クロックをリカバリーし、このデータ・クロックに従ってデジタル信号の振幅値を検出することで得られる。図１０は、データ・クロックのリカバリー方法の例を示すフローチャートである。この処理は、サンプル・データを生成した波形表示装置又はサンプル・データがコピーされたパソコンで実行される。以下では、簡単のため、波形表示装置で処理を実行する例で説明するが、パソコンでも同様である。 By the way, the value of the bit of 0 or 1 can be obtained by recovering the data clock from the input digital signal and detecting the amplitude value of the digital signal according to the data clock. FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a data clock recovery method. This process is executed by the waveform display device that has generated the sample data or the personal computer to which the sample data has been copied. In the following, for simplicity, an example in which processing is executed by the waveform display device will be described, but the same applies to a personal computer.
波形表示装置は、波形データに含まれる”０１０”又は”１０１”のビット・パターンの幅を算出する（ステップ１４４）。好ましくは、これらの全てについて幅を算出するが、データ量が多いときは、ある程度の数だけとしても良い。具体的には、これらパターンには、立ち下がりエッジ及び立ち下がりエッジが１個ずつ含まれるので、これらの間の幅を、波形データの振幅の５０％につき算出する。なお、”０１０”又は”１０１”のパターンは、波形データ中の一番小さなパルス波形であることから特定できる。次に、求めた複数の幅の平均値を算出し、それを第１仮ＵＩ（ユニット・インターバル）と定める（ステップ１４６）。 The waveform display device calculates the width of the bit pattern “010” or “101” included in the waveform data (step 144). Preferably, the width is calculated for all of these, but when the amount of data is large, only a certain number may be used. Specifically, since these patterns include one falling edge and one falling edge, the width between them is calculated for 50% of the amplitude of the waveform data. The pattern “010” or “101” can be identified from the smallest pulse waveform in the waveform data. Next, an average value of a plurality of obtained widths is calculated and defined as a first temporary UI (unit interval) (step 146).
ステップ１４８では、第１仮ＵＩを使って、測定対象の波形データに含まれる合計ビット数を算出する。第１仮ＵＩを１ビット相当の幅として、波形データのパルス波形部分に順次適用していくと、差分の生じる箇所があるが、このステップではこの差分は無視する。次のステップ１５０では、測定対象の波形データの全長を合計ビット数で割り算し、得られた幅を第２仮ＵＩとする。第２仮ＵＩは、第１仮ＵＩに比べ、より多数のパルス波形を利用して算出しているので、より本来のＵＩに近い値となる。 In step 148, the total number of bits included in the waveform data to be measured is calculated using the first temporary UI. If the first temporary UI is applied to the pulse waveform portion of the waveform data with a width corresponding to 1 bit, there is a difference, but this difference is ignored in this step. In the next step 150, the total length of the waveform data to be measured is divided by the total number of bits, and the obtained width is set as the second temporary UI. Since the second temporary UI is calculated using a larger number of pulse waveforms than the first temporary UI, the second temporary UI is closer to the original UI.
ステップ１５２では、第２仮ＵＩを波形データのパルス波形部分に順次適用し、差分を算出する。次のステップ１５４では、ステップ１５２で求めた差分を最小にする第２仮ＵＩを、例えば最小二乗法を用いて算出し、これを基準ＵＩとする。これによって、データ・クロックの周期が定まる。
上述の発明では、デジタル信号中の特定のビット・パターンを選択してアイパターン表示又はジッタ測定結果を得るには適している。しかし、デジタル信号中の例えばランダム・パターン部分の如くパターンが一定でない部分は、ビット・パターンの指定では選択できない。また、ジッタなどの測定結果で示されるデジタル信号の各部分の特性を見た上で、特に観測したい部分だけを選択することができない。また、デジタル信号の立ち上がり又は立ち下がり位置のマージンを確認したい場合、データ・クロックとデジタル信号のタイミング関係を調整し、その上で特定の部分を選択してアイパターン表示又はジッタ測定結果を得るといったことができない。また、選択部分の前後の部分の長さを調整するといったことができない。 The above-described invention is suitable for selecting a specific bit pattern in a digital signal to obtain an eye pattern display or jitter measurement result. However, a portion where the pattern is not constant such as a random pattern portion in the digital signal cannot be selected by designating the bit pattern. Further, it is not possible to select only a portion that is particularly desired to be observed after viewing the characteristics of each portion of the digital signal indicated by the measurement result such as jitter. If you want to check the margin of the rising or falling position of the digital signal, adjust the timing relationship between the data clock and the digital signal, and then select a specific part to obtain the eye pattern display or jitter measurement result. I can't. Further, it is impossible to adjust the length of the portion before and after the selected portion.
そこで、デジタル信号の所望部分を選択してアイパターン表示又はジッタ測定結果を得るための装置及び方法を提供するにあたり、これら問題を解決し、既に開示した発明を更に発展させることが望まれている。 Therefore, in providing an apparatus and method for selecting a desired portion of a digital signal and obtaining an eye pattern display or jitter measurement result, it is desired to solve these problems and further develop the already disclosed invention. .
本発明は、被測定信号であるデジタル信号をサンプリングして得られるサンプル・データを用いてデジタル信号を分析するデジタル信号分析装置及び方法に関する。その１つでは、デジタル信号が含む任意の２つの指定パターンを指定することができ、これによって、これら２つの指定パターンの間に含まれるサンプル・データを選択できる。また、もう１つとしては、デジタル信号の特性をサンプル・データを用いて周知の如く測定すると共に、この特性に関する所定条件を設定できるようにして、所定条件を満たす特性を有するサンプル・データを選択できるようにする。表示手段は、こうして選択されたサンプル・データからデジタル信号に関するアイパターン又はジッタ分析結果を表示する。 The present invention relates to a digital signal analyzing apparatus and method for analyzing a digital signal using sample data obtained by sampling a digital signal which is a signal under measurement. In one of them, any two designated patterns included in the digital signal can be designated, and thereby, sample data included between these two designated patterns can be selected. Another way is to measure the characteristics of the digital signal using sample data as is well known, and to set the predetermined conditions for this characteristic so that sample data having characteristics satisfying the predetermined conditions can be selected. It can be so. The display means displays the eye pattern or jitter analysis result regarding the digital signal from the sample data thus selected.
設定可能な所定条件としては、例えば、立ち上がり又は立ち下がりエッジのジッタの大きさ、セットアップ・タイム、ホールド・タイム、立ち上がり時間、立ち下がり時間又は振幅の大きさがある。更に、所定条件として、立ち上がり又は立ち下がりエッジのジッタの大きさが所定範囲に含まれるか否かを設定できるようにしても良い。 Examples of the predetermined conditions that can be set include the magnitude of jitter at the rising or falling edge, the setup time, the hold time, the rise time, the fall time, or the magnitude of the amplitude. Further, as a predetermined condition, it may be possible to set whether or not the magnitude of the rising or falling edge jitter is included in a predetermined range.
更に信号分析を強力の行えるようにするため、デジタル信号からビットの値を検出するためのクロックとデジタル信号とのタイミング関係を任意に設定できるようにしても良い。そして、上述してきたようなデジタル信号中の任意の部分選択することによって、これら部分に対応するサンプル・データを選択するようにしても良い。また、選択されたサンプル・データの前又は後の範囲を任意に指定してアイパターン又はジッタ分析結果を表示するにしても良い。 Further, in order to enable powerful signal analysis, the timing relationship between the clock for detecting the bit value from the digital signal and the digital signal may be arbitrarily set. Then, by selecting arbitrary portions in the digital signal as described above, sample data corresponding to these portions may be selected. Further, the eye pattern or jitter analysis result may be displayed by arbitrarily designating the range before or after the selected sample data.
本発明によれば、デジタル信号中のユーザが着目する部分に絞ってアイパターンやジッタ分析結果を表示できるので、効率よくデジタル信号の状態を観測及び測定できる。しかも、ランダム・パターンなど特定の難しいパターン部分でも選択できる。また、ジッタ測定結果を利用して選択部分を絞り込むこともできる。また、選択した部分の前後のマージンを調整できるようにしても良く、更にデジタル信号とデータ・クロックとのタイミングを調整できるようにすれば、問題部分の発見を容易に行える。 According to the present invention, it is possible to display an eye pattern and a jitter analysis result by focusing on a portion of a digital signal that is focused on by a user, so that the state of the digital signal can be observed and measured efficiently. Moreover, it is possible to select a specific difficult pattern portion such as a random pattern. In addition, the selected portion can be narrowed down using the jitter measurement result. Further, the margin before and after the selected portion may be adjusted, and if the timing between the digital signal and the data clock can be adjusted, the problem portion can be easily found.
本発明は、図２を用いて説明した従来の波形表示装置に、機能追加プログラムをインストールすることで実現できる。波形表示装置は、例えば、上述の如きデジタル・オシロスコープである。これには、パソコン等でも使用されるＯＳがインストールされ、マウス等を用いたＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）による操作が可能である。また、周知のように、複数のウィンドウを開き、それぞれに異なるグラフを表示することも可能である。また、パソコンに本発明による機能追加プログラムをインストールし、波形表示装置で生成したデジタル信号のサンプル・データをコピーすることで、波形表示装置と同じ機能がパソコンでも実現できる。以下では、本発明を波形表示装置で実施した場合を例に説明する。 The present invention can be realized by installing a function addition program in the conventional waveform display apparatus described with reference to FIG. The waveform display device is, for example, a digital oscilloscope as described above. For this, an OS used also in a personal computer or the like is installed, and operation by a GUI (graphical user interface) using a mouse or the like is possible. As is well known, it is possible to open a plurality of windows and display different graphs for each of them. Also, by installing the function addition program according to the present invention in a personal computer and copying sample data of the digital signal generated by the waveform display device, the same function as the waveform display device can be realized in the personal computer. Below, the case where this invention is implemented with the waveform display apparatus is demonstrated to an example.
図１１は、本発明による表示の一例である。表示装置１８の表示画面２０の波形表示領域２２には、アイパターンが表示される。ここでは、設定により中央に１ＵＩと、その前後の０．５ＵＩでアイパターンを構成している。なお、これに代えて、又は、アイパターン表示をしながら別個のウィンドウでジッタ分析結果についてもグラフや数値で表示できる。グラフ自体は、従来と同様に、タイム・トレンド、スペクトラム、ヒストグラム、最大値及び最小値などで示される。これらは、ユーザの設定に応じたデジタル信号中の選択部分のみに関するジッタ分析結果である。 FIG. 11 is an example of a display according to the present invention. An eye pattern is displayed in the waveform display area 22 of the display screen 20 of the display device 18. Here, the eye pattern is configured with 1 UI at the center and 0.5 UI before and after the UI by setting. Instead of this, the jitter analysis result can also be displayed as a graph or numerical value in a separate window while displaying the eye pattern. The graph itself is represented by a time trend, a spectrum, a histogram, a maximum value, a minimum value, and the like, as in the past. These are jitter analysis results relating only to selected portions in the digital signal according to the user's settings.
表示画面２０には、複数のオブジェクトから構成される選択手段２４が表示される。選択モード選択メニュー２５は、その右端にある三角形オブジェクトをユーザがマウス・カーソル２３を用いてクリックすることで、モード・メニューをプルダウン・メニュー形式で提供する。 On the display screen 20, a selection means 24 composed of a plurality of objects is displayed. The selection mode selection menu 25 provides a mode menu in a pull-down menu format when the user clicks the triangular object at the right end thereof with the mouse cursor 23.
図１１では、ビット・パターン・モードが選択された例を示す。更にサブ・メニュー５３では、ＢＷ（Between）ビット・パターンが選択されている。このモードでは、２つの指定パターンをプルダウン・メニュー５８及び６０で指定することで、これらに挟まれるランダム・パターンなどのデジタル信号のサンプル・データが選択される。図１２は、その概念を示す図である。図１１では、プルダウン・メニュー５８及び６０でビット・パターンを選択する例を示すが、プルダウンでなく、ユーザが直接ビット・パターンを入力できるようにしても良い。また、被測定信号であるデジタル信号に例えば８Ｂ／１０Ｂ符号化アルゴリズムが使用されていれば、例えばＫ２８．５などの制御コードを指定パターンとして設定できるようにしても良い。 FIG. 11 shows an example in which the bit pattern mode is selected. Further, in the sub menu 53, a BW (Between) bit pattern is selected. In this mode, by designating two designated patterns with pull-down menus 58 and 60, sample data of a digital signal such as a random pattern sandwiched between them is selected. FIG. 12 is a diagram showing the concept. Although FIG. 11 shows an example in which a bit pattern is selected using the pull-down menus 58 and 60, the bit pattern may be directly input by the user instead of the pull-down menu. If, for example, an 8B / 10B encoding algorithm is used for the digital signal that is the signal under measurement, a control code such as K28.5 may be set as the designated pattern.
図１３は、選択モード選択メニュー２５で「測定結果で選択」が選択され、更にサブ・メニュー５３で「立ち上がりエッジ・ジッタ」が選択された例を示す。この例では、デジタル信号のジッタ特性が従来例で示した如くに演算で算出され、その測定結果を利用して選択するサンプル・データを絞り込む。設定値入力欄７２及び７４では、直接数値を入力するか、または上下三角オブジェクトをクリックすることで、立ち上がりエッジ・ジッタの範囲を指定する。図１３では、−１５ｐ（ピコ）秒から＋３０ｐ秒が指定された例を示す。もし設定値入力欄７２及び７４には−及び＋の∞（無限大）が指定でき、これによって設置値以上又は以下も指定できる。これにより、指定範囲の立ち上がりエッジ・ジッタを有するビット部分のみからアイパターン表示が生成される。また、ジッタ測定の場合は、指定範囲内のジッタを有する立ち上がりエッジのみから、ジッタに関する統計的な測定結果が生成される。なお、ジッタのプラスとは、エッジの理想位置から進んでいる場合、マイナスとは遅れている場合である。 FIG. 13 shows an example in which “Select by measurement result” is selected from the selection mode selection menu 25 and “rising edge jitter” is selected from the sub menu 53. In this example, the jitter characteristic of the digital signal is calculated by calculation as shown in the conventional example, and the sample data to be selected is narrowed down using the measurement result. In the setting value input fields 72 and 74, the range of the rising edge jitter is specified by directly inputting a numerical value or clicking the upper and lower triangle objects. FIG. 13 shows an example in which -15p (pico) seconds to + 30p seconds are specified. If the set value input fields 72 and 74 can specify ∞ (infinite) of − and +, it is possible to specify more or less than the installation value. As a result, an eye pattern display is generated only from the bit portion having the rising edge jitter in the specified range. In the case of jitter measurement, a statistical measurement result relating to jitter is generated only from a rising edge having jitter within a specified range. Note that a positive jitter is a case where the edge is advanced from the ideal position of the edge, and a negative is a case where the edge is delayed.
サブ・メニュー５３には、「立ち上がり及び立ち下がりエッジ・ジッタ」もあり、この場合には、立ち上がり及び立ち下がりエッジの両エッジに関し、指定範囲にあるものが選択される。更にセットアップ・タイム、ホールド・タイム、立ち上がり時間、立ち下がり時間又は振幅の大きさなどのメニューが選択できる。セットアップ・タイム及びホールド・タイムは、データ・クロックのエッジ位置からの時間を同様に範囲指定するものである。立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、立ち上がり及び立ち下がりエッジ夫々の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を範囲指定するものである。また、振幅の大きさは、デジタル信号の振幅を電圧値で範囲指定するものである。 The sub menu 53 also includes “rising edge and falling edge jitter”. In this case, the rising edge and the falling edge are selected within the specified range. In addition, menus such as setup time, hold time, rise time, fall time or amplitude can be selected. The setup time and hold time similarly specify the range from the edge position of the data clock. The rise time and the fall time specify the range of the rise time and the fall time of the rise and fall edges, respectively. The magnitude of the amplitude specifies the range of the amplitude of the digital signal with a voltage value.
上述の如くデジタル信号中の所望部分を選択した後、更に、その選択部分の前後部分について選択範囲を調整できるようにしても良い。図１１の補助メニュー６１では、「マージン調整」が選択され、マージン調整値入力欄６２及び６４に、選択した範囲の前部分に＋３ＵＩ、後部分＋２．５ＵＩを設定した例を示す。マージン調整は、プラスだけでなくマイナスでも良く、また、前後の一方をゼロとしても良い。加えて、指定に使用する単位もＵＩ（ユニット・インターバル）だけでなく時間でも良い。マージン調整は、ＢＷビット・パターン・モードだけでなく、特許文献３で開示した選択方法などと組み合わせて使用しても良い。 After selecting a desired portion in the digital signal as described above, the selection range may be adjusted for the portion before and after the selected portion. In the auxiliary menu 61 of FIG. 11, “margin adjustment” is selected, and in the margin adjustment value input fields 62 and 64, +3 UI and rear part +2.5 UI are set in the front part of the selected range. The margin adjustment may be not only positive but also negative, and one of the front and rear may be zero. In addition, the unit used for designation may be not only UI (unit interval) but also time. The margin adjustment may be used not only in the BW bit pattern mode but also in combination with the selection method disclosed in Patent Document 3.
図１３では、補助メニュー６１で「クロック・タイミング」を選択した例を示している。これは、デジタル信号とデータ・クロックのタイミング関係をユーザが指定した量だけ任意に調整できるものである。図１３では、データ・クロックのタイミングを本来のタイミングより＋０．３ＵＩだけ進めた例を示す。これを行うと、セットアップ・タイム又はホールド・タイムのマージンが充分にあるか否かによってビットの検出値に変化が生じるので、本発明によるデータ選択手法との組み合わせにより、デジタル信号中の問題部分の発見を強力に行うことができる。 FIG. 13 shows an example in which “clock timing” is selected in the auxiliary menu 61. This can arbitrarily adjust the timing relationship between the digital signal and the data clock by an amount specified by the user. FIG. 13 shows an example in which the timing of the data clock is advanced by +0.3 UI from the original timing. When this is done, the detection value of the bit changes depending on whether there is a sufficient setup time or hold time margin. Therefore, in combination with the data selection method according to the present invention, the problem portion in the digital signal can be reduced. You can make discovery powerfully.
図１４は、図１１及び１３に示したアイパターン又はジッタ分析結果表示を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。入力されたデジタル信号は、サンプリング及びデジタイズされ（ステップ８２）、メモリ１１２又はＨＤＤ１１４にサンプル・データが記憶される（ステップ８４）。サンプル・データから、図１０に示す方法などでデータ・クロックがリカバリーされる（ステップ８６）。このデータ・クロックを用いて、デジタル信号の各ビットの値が検出され、メモリ１１２又はＨＤＤ１１４に記憶される（ステップ８８）。ユーザが選択手段２４でモード選択すると、それに応じて選択手段２４の表示が変更される（ステップ９０）。ユーザは、選択手段２４を用いたデータ選択を終えると、表示ボタン２１をマウス・カーソル２３で押す。これによって、ステップ９２がＹＥＳとなってステップ９４に進み、選択されたサンプル・データに関してＣＰＵ１６がアイパターンやジッタ分析結果の表示用データを作成し、メモリ１１２を介して表示装置１３４の表示画面２０の波形表示領域２２にアイパターンが表示され、また別のウィンドウにジッタ分析結果が表示される（ステップ９６）。アイパターンとジッタ分析結果の表示は、ユーザの希望に応じて、両方同時でも良いし、一方だけでも良い。なお、本発明で使用するサンプル・データは、その都度デジタル信号をサンプルしてデジタイズしなくても、予め別途に蓄積されたものを用いても良い。 FIG. 14 is a flowchart showing a processing flow when the eye pattern or jitter analysis result display shown in FIGS. 11 and 13 is performed. The input digital signal is sampled and digitized (step 82), and sample data is stored in the memory 112 or the HDD 114 (step 84). The data clock is recovered from the sample data by the method shown in FIG. 10 (step 86). Using this data clock, the value of each bit of the digital signal is detected and stored in the memory 112 or HDD 114 (step 88). When the user selects a mode with the selection means 24, the display on the selection means 24 is changed accordingly (step 90). When the user finishes selecting data using the selection unit 24, the user presses the display button 21 with the mouse cursor 23. As a result, step 92 becomes YES and the process proceeds to step 94 where the CPU 16 creates display data for the eye pattern and jitter analysis result for the selected sample data, and displays the display screen 20 of the display device 134 via the memory 112. The eye pattern is displayed in the waveform display area 22 and the jitter analysis result is displayed in another window (step 96). The display of the eye pattern and the jitter analysis result may be both at the same time or only one according to the user's desire. Note that the sample data used in the present invention may be stored separately in advance, instead of sampling and digitizing the digital signal each time.
以上、好適な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の趣旨を沿って種々の変更が可能である。上述の各機能を独立に説明したが、互いに組み合わせても良く、更に特許文献３等が開示する機能との組み合わせるても良い。これにより、更にデジタル信号中の問題部分の発見を強力に行うことができる。 As mentioned above, although demonstrated based on preferred embodiment, a various change is possible along the meaning of this invention. Although the above-described functions have been described independently, they may be combined with each other, and further may be combined with the functions disclosed in Patent Document 3 and the like. As a result, the problem portion in the digital signal can be found more powerfully.
２４ 選択手段
２５ 選択モード選択メニュー
２６ 全ビット数表示欄
２７ 波形選択機能オン／オフ・メニュー
５３ サブ・メニュー
５４ ビット・パターン・プルダウン・メニュー
５８ 指定パターン選択メニュー
６０ 指定パターン選択メニュー
６１ 補助メニュー
６２ マージン調整値入力欄
６４ マージン調整値入力欄
７２ 設定値入力欄
７４ 設定値入力欄
７６ タイミング調整値入力欄
１１０ ＣＰＵ
１１２ メモリ
１１４ ハードディスク・ドライブ
１１６ バス
１１８ 操作パネル
１２０ マウス
１２２ 入出力ポート
１２４ 外部記憶装置
１２６ 前置増幅回路
１２８ アナログ・デジタル変換回路
１３０ トリガ検出回路
１３２ 取込みメモリ
１３４ 表示装置
24 Selection means 25 Selection mode selection menu 26 Total number of bits display column 27 Waveform selection function on / off menu 53 Sub menu 54 Bit pattern pull-down menu 58 Designated pattern selection menu 60 Designated pattern selection menu 61 Auxiliary menu 62 Margin Adjustment value input field 64 Margin adjustment value input field 72 Set value input field 74 Set value input field 76 Timing adjustment value input field 110 CPU
112 memory 114 hard disk drive 116 bus 118 operation panel 120 mouse 122 input / output port 124 external storage device 126 preamplifier circuit 128 analog / digital conversion circuit 130 trigger detection circuit 132 capture memory 134 display device
Claims (10)
上記デジタル信号が含む任意の２つの指定パターンを指定するための指定手段と、
上記２つの指定パターンの間に含まれる上記サンプル・データを選択する選択手段と、
選択された上記サンプル・データから上記デジタル信号に関するアイパターン又はジッタ分析結果を表示する表示手段と
を具えるデジタル信号分析装置。 A digital signal analyzer that analyzes the digital signal using sample data obtained by sampling a digital signal that is a signal under measurement,
Designation means for designating any two designated patterns included in the digital signal;
Selecting means for selecting the sample data included between the two specified patterns;
A digital signal analyzer comprising: display means for displaying an eye pattern or jitter analysis result relating to the digital signal from the selected sample data.
上記デジタル信号の特性を上記サンプル・データを用いて測定する測定手段と、
上記特性に関する所定条件を設定する設定手段と、
上記所定条件を満たす上記特性を有する上記サンプル・データを選択する選択手段と、
選択された上記サンプル・データから上記デジタル信号に関するアイパターン又はジッタ分析結果を表示する表示手段と
を具えるデジタル信号分析装置。 A digital signal analyzer that analyzes the digital signal using sample data obtained by sampling a digital signal that is a signal under measurement,
Measuring means for measuring the characteristics of the digital signal using the sample data;
Setting means for setting a predetermined condition regarding the characteristics;
Selecting means for selecting the sample data having the characteristics satisfying the predetermined condition;
A digital signal analyzer comprising: display means for displaying an eye pattern or jitter analysis result relating to the digital signal from the selected sample data.
上記デジタル信号からビットの値を検出するためのクロックと上記デジタル信号とのタイミング関係を任意に設定するためのクロック・タイミング設定手段と、
上記デジタル信号中の任意の部分を選択することによって、上記部分に対応するサンプル・データを選択する選択手段と、
選択された上記サンプル・データからアイパターン又はジッタ分析結果を表示させる表示手段と
を具えるデジタル信号分析装置。 A digital signal analyzer that analyzes the digital signal using sample data obtained by sampling a digital signal that is a signal under measurement,
A clock timing setting means for arbitrarily setting a timing relationship between a clock for detecting a bit value from the digital signal and the digital signal;
Selecting means for selecting sample data corresponding to the part by selecting any part in the digital signal;
A digital signal analyzer comprising: display means for displaying an eye pattern or jitter analysis result from the selected sample data.
指定された上記デジタル信号中の任意の２つの指定パターンの間に含まれるサンプル・データを選択するステップと、
選択された上記サンプル・データからアイパターン又はジッタ分析結果を表示するステップと
を具えるデジタル信号分析方法。 A digital signal analysis method for analyzing the digital signal using sample data obtained by sampling a digital signal which is a signal under measurement,
Selecting sample data included between any two specified patterns in the specified digital signal;
A digital signal analysis method comprising: displaying an eye pattern or jitter analysis result from the selected sample data.
上記デジタル信号の特性を上記サンプル・データを用いて測定するステップと、
上記特性に関する所定条件を設定するステップと、
上記所定条件を満たす上記特性を有する上記サンプル・データを選択するステップと、
選択された上記サンプル・データからアイパターン又はジッタ分析結果を表示するステップと
を具えるデジタル信号分析方法。 A digital signal analysis method for analyzing the digital signal using sample data obtained by sampling a digital signal which is a signal under measurement,
Measuring the characteristics of the digital signal using the sample data;
Setting predetermined conditions for the above characteristics;
Selecting the sample data having the characteristics satisfying the predetermined condition;
A digital signal analysis method comprising: displaying an eye pattern or jitter analysis result from the selected sample data.
上記デジタル信号からビットの値を検出するためのクロックと上記デジタル信号とのタイミング関係を任意に設定するステップと、
上記デジタル信号中の任意の部分を選択することによって、上記部分に対応するサンプル・データを選択するステップと、
選択された上記サンプル・データからアイパターン又はジッタ分析結果を表示するステップと、
を具えるデジタル信号分析方法。 A digital signal analysis method for analyzing the digital signal using sample data obtained by sampling a digital signal which is a signal under measurement,
A step of arbitrarily setting a timing relationship between a clock for detecting a bit value from the digital signal and the digital signal;
Selecting sample data corresponding to the portion by selecting any portion in the digital signal;
Displaying an eye pattern or jitter analysis result from the selected sample data;
Digital signal analysis method.
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