JP4819386B2 - シングルエンド信号をシリアル併合して分析する測定回路及びその方法 - Google Patents

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Description

本発明は信号測定器に係り、特に半導体デバイスまたはシステムで生成される差動信号を分析するための測定回路及びその方法に関する。
最近、データインターフェース方式として高速シリアルデータインターフェースがモバイル応用製品を中心に標準化されつつある。PC(Personal Computer)とLCD(Liquid Crystal Display)モニタ、または、PCとUSB(Universal Serial Bus)2.0との間に差動信号よりなるシリアルデータによって高速データ伝送が行われることが、その例である。高速シリアルデータインターフェースで使われる差動信号は、差動プラス(+)(Differential Plus、以下、DPと略称する)信号と、差動マイナス(Differential Minus、以下、DMと略称する)信号とよりなり、送信側から伝送データをこのような差動信号で伝送すれば、受信側では、DP信号からDM信号を引いた信号から伝送データを抽出する。このような方法は、伝送データがノイズに影響されることを防止するためのものであり、DP信号がノイズに影響された場合にDM信号も同時にノイズに影響されることが一般的であるので、DP信号からDM信号を引いた信号は、ノイズのないきれいな信号として現れるということを利用する。
高速シリアルデータインターフェース応用製品のうち、特に、USB 2.0は最近モバイル用として多く使われ、これを利用した新規応用製品も多く開発されている。USB 2.0のような半導体デバイスの生産では、色々なテスト上の難点のために、受信機能、及び送信時のジッタ、交差電圧、立ち上がりタイムと立ち下がりタイムなど一部標準化された項目についての“Compliance Test”分析のみ行われる。この時、480Mhzデータ伝送のためのHS(High Speed)モードでは、差動信号がプロービングされて測定される。ところが、USB 2.0のような半導体デバイスで、12Mhzデータ伝送のためのFS(Full Speed)モードでは、DP信号とDM信号それぞれについてのシングルエンド信号がプロービングされてテスト分析される場合がある。
図1は、一般的な計測器での信号波形を示す図面である。図2は、図1の2つの信号が一般的な計測器で並列合成される時の“Eye diagram”を示す図面である。図1に図示されたように、オシロスコープのような一般的な計測器は、USB 2.0のようなDUT(Device Under Test)でプロービングされた2つの信号、すなわち、DP信号とDM信号とを同時に示すことができる。また、図2に図示されたように、一般的な計測器では2つの信号を並列合成させて、いわゆる“Eye diagram”で示すことができる。図2の“Eye diagram”は、図1の信号を一定周期で分離した後、分離された信号をいずれも重畳させた信号波形である。図2のような“Eye diagram”を通じてオシロスコープ上に現れた信号の状態が分析される。“Eye diagram”で重畳された信号の形態から、プロービングされた信号がノイズの影響なしに時間的にどれほどきれいな信号であるか、すなわち、ジッタの程度が分析される。図2の“Eye diagram”のA及びB部分から、立ち上がり部分と立ち下がり部分とが合う交差電圧が分析される。“Eye diagram”での立ち上がり部分及び立ち下がり部分から、実際信号の立ち上がりタイム及び立ち下がりタイムが分かる。
USB 2.0のような半導体デバイスで、FSモードのシングルエンド信号についてのテスト分析は、前記のように、オシロスコープのような一般的な計測器では容易になされうるが、ATE(Automated Test Equipment)によってテストがなされる環境では適用されていない。ATEを使用する場合には、HSモードのテスト分析のために、DP信号とDM信号との差信号についてのデータを所定メモリに保存し、保存されたデータから“Eye diagram”による分析が可能である。しかし、ATEを使用する場合に、FSモードのテストのためのシングルエンド信号2つを同時に画面に表せず、これにより、それらシングルエンド信号全体についての“Eye diagram”などを利用した信号テスト分析が容易でないという問題点がある。
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、シングルエンド信号をシリアル併合する方法を通じて、ATEを使用する場合にもDUTから出力されるシングルエンド信号についての“Eye diagram”を生成してテスト分析する測定回路を提供するところにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、DUTから出力されるシングルエンド信号をシリアル併合して“Eye diagram”を生成する方法を提供するところにある。
前記の技術的課題を達成するための本発明による測定方法は、入力されるDP信号をDC(Direct Current)部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記デジタルパルス部分のうち、パケットサイズに該当するDPデータを検出して出力する段階と、前記DPデータから最終時間の電圧レベルを検出してDP最終レベルとして出力する段階と、入力されるDM信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記DM信号のデジタルパルス部分のうち、前記DP最終レベルから始まってパケットサイズに該当するDMデータを検出して出力する段階と、前記DPデータ後に前記DMデータを直列に併合し、前記直列併合されたデータを分析したデータを生成する段階と、を具備することを特徴とする。
前記測定方法は、前記入力DP信号のデジタルデータを所定メモリに一時保存する段階をさらに含むことを特徴とする。前記DPデータ検出段階は、前記入力DP信号のうち、第1レベル以上で第2レベル以下の信号は、DC部分と判断することを特徴とする。前記DPデータ検出段階は、前記デジタルパルス部分のうち、前記第1レベルより低いか、または前記第2レベルより高いレベルから始まって、前記パケットサイズに該当するDPデータを検出することを特徴とする。
前記測定方法は、前記入力DM信号のデジタルデータを所定メモリに一時保存する段階を含むことを特徴とする。前記DMデータ検出段階は、前記入力DM信号のうち、第3レベル以下の信号はDC部分と判断することを特徴とする。
前記測定方法は、前記直列併合されたデータを所定メモリに一時保存する段階を含むことを特徴とする。前記分析データは、前記直列併合されたデータについての“Eye diagram”データを含むことを特徴とする。前記分析データは、前記直列併合されたデータについて、立ち上がりパルスと立ち下がりパルスとの交差電圧の統計を含むことを特徴とする。前記分析データは、前記直列併合されたデータについて、立ち上がりパルス及び立ち下がりパルスそれぞれの立ち上がりタイム及び立ち下がりタイムの統計を含むことを特徴とする。
前記の他の技術的課題を達成するための本発明による測定回路は、DP信号検出部、最終レベル出力部、DM信号検出部、メモリ、及び信号分析部を具備することを特徴とする。前記DP信号検出部は、入力されるDP信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記デジタルパルス部分のうち、パケットサイズに該当するDPデータを検出して出力する。前記最終レベル出力部は、前記DPデータから最終時間の電圧レベルを検出してDP最終レベルとして出力する。前記DM信号検出部は、入力されるDM信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記DM信号のデジタルパルス部分のうち、前記DP最終レベルから始まってパケットサイズに該当するDMデータを検出して出力する。前記メモリは、前記DPデータ及び前記DMデータを保存する。前記信号分析部は、前記メモリから前記DPデータ及び前記DMデータを読み取って前記DPデータ後に前記DMデータを直列に併合し、前記直列併合されたデータを分析したデータを生成する。
本発明による測定回路は、ATEに適用される場合に限定されず、シングルエンド信号2つを並列合成して“Eye diagram”を生成できない計測器やATEなどに適用されて、DUTから出力されるシングルエンド信号全体についての“Eye diagram”、交差電圧、立ち上がり及び立ち下がりタイムなどを測定できるソリューションとして使われうる。
本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する添付図面及び図面に記載された内容を参照せねばならない。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ参照符号は同じ部材を表す。
図3は、本発明の一実施例による測定回路300を表すブロック図である。図3を参照すれば、前記測定回路300は、DP信号検出部310、最終レベル出力部320、DM信号検出部330、メモリ340、及び信号分析部350を具備する。
前記のように、高速シリアルデータインターフェースで使われる差動信号は、DP信号とDM信号とよりなっている。送信システムが伝送データをこのような差動信号で伝送すれば、受信システムでは、DP信号からDM信号を引いた信号から伝送データを抽出する。本発明による前記測定回路300は、USB 2.0のような半導体デバイスの12MHzデータ伝送のためのFSモードで、DP信号及びDM信号それぞれについてのシングルエンド信号をプロービングしてその信号をテスト分析する場合のために提案された。すなわち、ATEを使用する場合に、FSモードのテストのためのシングルエンド信号2つを同時にディスプレイするか、それらシングルエンド信号を“Eye diagram”でディスプレイすることも難しいので、それらシングルエンド信号それぞれを別々にプロービングした後に併合して分析することによって、その信号を十分にテスト分析可能にする。
図3で、前記DP信号及び前記DM信号は、所定システム内で差動信号を出力するUSB 2.0のような所定DUTから別々にプロービングされて前記測定回路300に入力される。
前記DP信号検出部310は、入力されるDP信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記デジタルパルス部分のうち、パケットサイズに該当するデジタルのDPデータDPDを検出して出力する。前記パケットサイズは、前記デジタルパルスのパルス数または前記デジタルパルス部分のうち特定時間に該当するパルスに該当し、これは、ユーザーがテスト分析する信号期間を適切に選択することによって設定される。
図4Aは、プロービングされたDP信号の波形を表す一例である。図4Aを参照すれば、前記DP信号検出部310に入力されるDP信号は、DC部分及びデジタルパルス部分を持つことができる。前記DP信号検出部310は、前記DC部分及びデジタルパルス部分で構成された前記入力DP信号を所定サンプリング方法でサンプリングしたデジタルデータを保存するためのメモリ(図示せず)を具備できる。前記DP信号検出部310は、前記入力DP信号でサンプリングされたデジタルデータのうち、第1レベル以上で第2レベル以下の部分をDC部分と判断する。図4Aに図示されたように、前記入力DP信号の高い電圧側にDC部分が形成される点を利用したことである。例えば、図4Aのように、ピーク間電圧が0.7ボルトである場合に、前記第1レベルは0.5ボルト、前記第2レベルは0.65ボルトとすることができ、それらDC部分で判断するための電圧レベルは、ユーザーによって適切に設定されうる。
図4Bは、図4Aで抽出されたデジタルパルス部分の波形である。図4Bの波形は、前記DP信号検出部310が、パケットサイズに該当するデジタルのDPデータDPDを検出した部分に該当する。前記DP信号検出部310は、前記デジタルパルス部分のうち、前記第1レベルより低いかまたは前記第2レベルより高いレベルから始まって前記パケットサイズに該当するDPデータDPDを検出する。
前記最終レベル出力部320は、前記DP信号検出部310が検出した前記DPデータDPDから最終時間の電圧レベルを検出して、DP最終レベルDPFINとして出力する。例えば、図4Bで、前記DP最終レベルDPFINは200mボルトである。前記最終レベル出力部320が、前記パケットサイズで最終時間に該当するDP最終レベルDPFINを検出すれば、前記DM信号検出部330は、前記DP最終レベルDPFINを利用して前記DPデータDPDに併合するDMデータDMDを検出する。
すなわち、前記DM信号検出部330は、入力されるDM信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記入力DM信号のデジタルパルス部分のうち、前記DP最終レベルDPFINから始まってパケットサイズに該当するデジタルのDMデータDMDを検出して出力する。ここで、前記パケットサイズは、前記DP信号検出部310と同じく、前記デジタルパルスのパルス数または前記デジタルパルス部分のうち特定時間に該当するパルスに該当し、これは、ユーザーがテスト分析する信号期間を適切に選択することによって設定される。前記DM信号検出部330で前記DMデータDMD検出のためのパケットサイズは、前記DP信号検出部310で前記DPデータDPD検出のためのパケットサイズと同一であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、それらパケットサイズはお相異なって設定されることもある。
図5Aは、プロービングされたDM信号の波形を表す一例である。図5Aを参照すれば、前記DM信号検出部330に入力されるDM信号も、DP信号と同じく、DC部分及びデジタルパルス部分を持つことができる。前記DM信号検出部330は、前記DC部分及びデジタルパルス部分で構成された前記入力DM信号を所定サンプリング方法でサンプリングしたデジタルデータを保存するためのメモリ(図示せず)を具備できる。前記DM信号検出部330は、前記DP信号検出部310とは違って、前記入力DM信号でサンプリングされたデジタルデータのうち、第3レベル(例えば、前記の例で0.3ボルト)以下の信号はDC部分と判断する。図5Aに図示されたように、前記入力DM信号は低い電圧側にDC部分が形成されるためである。
図5Bは、図5Aで抽出されたデジタルパルス部分の波形である。図5Bの波形は、前記DM信号検出部330が、前記DP最終レベルDPFINから始まってパケットサイズに該当するデジタルのDPデータDPDを検出した部分に該当する。前記DM信号検出部330は、前記DP信号検出部310とは違って、併合時に歪曲がないようにするために、前記DP最終レベルDPFINから始まって前記パケットサイズに該当するDPデータDPDを検出する。
図3で、前記メモリ340は、前記DP信号検出部310から検出された前記DPデータDPD、及び前記DM信号検出部330から検出された前記DMデータDMDを保存する。これにより、前記信号分析部350は、前記メモリ340から前記DPデータDPD及び前記DMデータDMDを読み取って、前記DPデータDPD後に前記DMデータDMDを直列に併合し、前記直列併合されたデータを分析したデータANALDを生成する。前記信号分析部350から出力された前記分析データANALDはユーザーが見られるように、LCDのようなディスプレイ装置に表示される。
図6は、図4B及び図5Bの信号が直列併合された信号の波形を示す図面である。図6は、図4Bのように、前記DP最終レベルDPFINで終わる前記DPデータDPD後に、前記DP最終レベルDPFINから始まる前記DMデータDMDを付けたものであり、これを直列に併合するという。前記信号分析部350は、図6のような波形を持つ前記直列併合されたデータを一時保存するメモリ(図示せず)を具備できる。
図7は、図6の信号が並列合成される時の“Eye diagram”を示す図面である。すなわち、図6は、前記直列併合されたデータを並列に合成した波形である。図7の“Eye diagram”は、図6の信号を一定周期で分離した後、分離された信号をいずれも重畳させた信号波形である。図7のような“Eye diagram”を通じて、ユーザーは前記入力DP信号及び前記入力DM信号の状態が分かる。“Eye diagram”で重畳された信号の形態から、プロービングされた信号がノイズの影響なしに時間的にどれほどきれいな信号であるか、すなわち、ジッタの程度が分かる。図7の“Eye diagram”で、前記入力DP信号及び前記入力DM信号の立ち上がり部分と立ち下がり部分とが出合う交差電圧が分かる。“Eye diagram”での立ち上がり部分及び立ち下がり部分からは、実際の前記入力DP信号及び前記入力DM信号の立ち上がりタイム及び立ち下がりタイムが分かる。このように、前記信号分析部350から出力する分析データANALDは、前記直列併合されたデータについての“Eye diagram”データを含む。それ以外にも、前記信号分析部350から出力する分析データANALDは、前記直列併合されたデータについて、立ち上がりパルスと立ち下がりパルスとの交差電圧の平均のような統計、及び前記直列併合されたデータについて、立ち上がりパルス及び立ち下がりパルスそれぞれの立ち上がりタイム及び立ち下がりタイムの平均のような統計を含むことができる。
前述したように、本発明の一実施例による測定回路300は、DUTでプロービングされた2個の差動信号、すなわち、DP信号及びDM信号をテスト分析するに当って、DC部分が除去されたDPデータDPD及びDC部分が除去されたDMデータDMDを検出してメモリ340に保存した後、前記メモリ340に保存された2つの信号データを歪曲なしにシリアルで併合する。前記測定回路300は、前記シングルエンド信号がシリアル併合された信号を一定周期で分離して重畳させることにより、“Eye diagram”を見られるデータ、交差電圧、立ち上がり及び立ち下がりタイムなど分析データANALDを生成する。
以上のように図面及び明細書で最適の実施例が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により決まらねばならない。
本発明による測定回路及び方法は、ATEのような信号測定及び分析器に利用できる。
一般的な計測器での信号波形を示す図面である。 図1の2つの信号が一般的な計測器で並列合成される時の“Eye diagram”を示す図面である。 本発明の一実施例による測定回路を示すブロック図である。 プロービングされたDP信号の波形を示す一例図である。 図4Aで抽出されたデジタルパルス部分の波形を示す図面である。 プロービングされたDM信号の波形を示す一例図である。 図5Aで抽出されたデジタルパルス部分の波形を示す図面である。 図4B及び図5Bの信号が直列併合された信号の波形を示す図面である。 図6の信号が並列合成される時の“Eye diagram”を示す図面である。
符号の説明
300 測定回路
310 DP信号検出部
320 最終レベル出力部
330 DM信号検出部
340 メモリ
350 信号分析部


Claims (12)

  1. 入力されるDP信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記デジタルパルス部分のうち、パケットサイズに該当するDPデータを検出して出力する段階と、
    前記DPデータから最終時間の電圧レベルを検出してDP最終レベルとして出力する段階と、
    入力されるDM信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記DM信号のデジタルパルス部分のうち、前記DP最終レベルから始まって所定のパケットサイズに該当するDMデータを検出して出力する段階と、
    前記DPデータ後に前記DMデータを直列に併合し、前記直列併合されたデータを分析したデータを生成する段階と、を有し、
    前記DPデータ検出段階では、
    前記入力DP信号のうち第1レベル以上であり、かつ第2レベル以下である信号をDC部分と判断し、前記DP信号のデジタルパルス部分のうち前記第1レベルより低いか、または前記第2レベルより高いレベルから始まって、前記所定のパケットサイズに該当する部分をDPデータとして検出し、
    前記DMデータ検出段階では、
    前記入力DM信号のうち第3レベル以下の信号をDC部分と判断し、
    前記分析データ生成段階では、
    前記直列併合されたデータを所定の周期に分離してEye diagramが見られる分析データを生成し、
    前記第3レベルは、前記第1レベルより低いことを特徴とする測定方法。
  2. 前記測定方法は、
    前記入力DP信号のデジタルデータを所定メモリに一時保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。
  3. 前記測定方法は、
    前記入力DM信号のデジタルデータを所定メモリに一時保存する段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。
  4. 前記測定方法は、
    前記直列併合されたデータを所定メモリに一時保存する段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。
  5. 前記分析データは、
    前記直列併合されたデータについて、立ち上がりパルスと立ち下がりパルスとの交差電圧の統計を含むことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。
  6. 前記分析データは、
    前記直列併合されたデータについて、立ち上がりパルス及び立ち下がりパルスそれぞれの立ち上がりタイム及び立ち下がりタイムの統計を含むことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。
  7. 入力されるDP信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記デジタルパルス部分のうち、パケットサイズに該当するDPデータを検出して出力するDP信号検出部と、
    前記DPデータから最終時間の電圧レベルを検出してDP最終レベルとして出力する最終レベル出力部と、
    入力されるDM信号をDC部分とデジタルパルス部分とに区分し、前記DM信号のデジタルパルス部分のうち、前記DP最終レベルから始まって所定のパケットサイズに該当するDMデータを検出して出力するDM信号検出部と、
    前記DPデータ及び前記DMデータを保存するメモリと、
    前記メモリから前記DPデータ及び前記DMデータを読み取って前記DPデータ後に前記DMデータを直列に併合し、前記直列併合されたデータを分析したデータを生成する信号分析部と、を具備し、
    前記DP信号検出部は、
    前記入力DP信号のうち第1レベル以上であり、かつ第2レベル以下である信号をDC部分と判断し、前記DP信号のデジタルパルス部分のうち前記第1レベルより低いか、または前記第2レベルより高いレベルから始まって、前記所定のパケットサイズに該当する部分をDPデータとして検出し、
    前記DM信号検出部は、
    前記入力DM信号のうち第3レベル以下の信号をDC部分と判断し、
    前記信号分析部は、前記直列併合されたデータを所定の周期に分離してEye diagramが見られる分析データを生成し、
    前記第3レベルは、前記第1レベルより低いことを特徴とする測定回路。
  8. 前記DP信号検出部は、
    前記入力DP信号のデジタルデータを一時保存するメモリを含むことを特徴とする請求項に記載の測定回路。
  9. 前記DM信号検出部は、
    前記入力DM信号のデジタルデータを一時保存するメモリを含むことを特徴とする請求項に記載の測定回路。
  10. 前記信号分析部は、
    前記直列併合されたデータを一時保存するメモリを含むことを特徴とする請求項に記載の測定回路。
  11. 前記信号分析部が分析したデータは、前記直列併合されたデータについて、立ち上がりパルスと立ち下がりパルスとの交差電圧の統計を含むことを特徴とする請求項に記載の測定回路。
  12. 前記信号分析部が分析したデータは、前記直列併合されたデータについて立ち上がりパルス及び立ち下がりパルスそれぞれの立ち上がりタイム及び立ち下がりタイムの統計を含むことを特徴とする請求項に記載の測定回路。
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