(57)【要約】【課題】  クロック信号の比較によってジッタ及びパルス幅を決定する方法及び装置を提供する。【解決手段】  クロック信号の比較からジッタ及びパルス幅を決定する方法及び装置は、ともに周波数が未知である、基準クロックによりクロック信号を測定するための低価格で製品統合可能な機構を提供する。測定クロック信号は、基準クロックの遷移時にサンプリングされ、サンプリングされた値は、時間軸の回りでのサンプル値の折り重ねに従ってヒストグラム内に収集され、これを掃引して折り重ねデータの最小ジッタを検出するか、又はこれはサンプル・セットの直接的周波数分析により得られる。正確な推定周期に関するヒストグラムを統計的に分析して、確率密度関数のピークの間の差であるパルス幅、及び密度関数のピークの幅に対応するジッタが得られる。周波数ドリフトは、サンプル・セットにわたってデータを折り重ねるのに用いられる時間軸を調整することによって補正される。【選択図】      図１
2009533661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定すべきクロック信号の特性を測定する方法であって、
前記測定すべきクロック信号の値のサンプル値を、前記クロック信号の実クロック周期又はその倍数とは異なるサンプリング周期を有する規則的時間間隔で、収集することと、
前記サンプリング周期と前記実クロック周期の間の関係に対応する時間軸周期を決定することと、
前記時間軸に従って前記値を、前記実クロック周期の部分区間に対応するヒストグラムのビン内に分類することと、
前記クロック信号の前記特性を決定するように前記ヒストグラムを分析することと、
を含む前記方法。
【請求項２】
前記特性は前記クロック信号のジッタ・レベルであり、
前記分析することは、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の分布幅を決定することと、
前記幅から前記ジッタ・レベルを計算することと
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特性は前記クロック信号のパルス幅であり、
前記分析することは、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の二つの分布のピークを決定することと、
前記ピークの間の差から前記パルス幅を計算することと
を含む、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記時間軸周期を決定することは、
前記推定された周期に関する前記クロック信号の実効的ジッタの量の示度を計算することと、
前記実効的ジッタの最少量を生じる時間軸周期が見出されるまで、前記時間軸周期を調整することと
を含む、請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記時間軸周期を前記決定することは、
前記値の周波数領域分析を実施することと、
前記周波数領域分析の結果の中にピークの位置を見出すことと
を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記分類することの間に、前記サンプル値にわたって前記時間軸周期を変更して前記規則的時間間隔の幅及び前記実クロック周期のうちの少なくとも１つにおけるドリフトを補正することをさらに含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記特性は前記実クロック周期であり、
前記収集することは、既知のサンプリング周期を有する基準クロックを用いて実行され、
前記時間軸周期から前記実クロック周期を計算することをさらに含む、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
プログラム命令及びデータをストアするためのメモリに接続し、プログラム命令を実行するためのプロセッサを備えたワークステーション・コンピュータ・システムであって、
前記プログラム命令は、測定すべきクロック信号の特性を測定するためのプログラム命令を含み、
該プログラム命令は、
前記測定すべきクロック信号の値のサンプル値を、前記クロック信号の実クロック周期又はその倍数とは異なるサンプリング周期を有する規則的時間間隔で、収集することと、
前記サンプリング周期と前記実クロック周期の間の関係に対応する時間軸周期を決定することと、
前記時間軸に従って前記値を、前記実クロック周期の部分区間に対応するヒストグラムのビン内に分類することと、
前記クロック信号の前記特性を決定するように前記ヒストグラムを分析することと、
に関するプログラム命令を含む、
前記ワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項９】
前記特性は前記クロック信号のジッタ・レベルであり、
前記分析することに関するプログラム命令は、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の分布幅を決定することと、
前記幅から前記ジッタ・レベルを計算することと
に関するプログラム命令を含む、
請求項８に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１０】
前記特性は前記クロック信号のパルス幅であり、
前記分析することに関するプログラム命令は、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の二つの分布のピークを決定することと、
前記ピークの間の差から前記パルス幅を計算することと
に関するプログラム命令を含む、
請求項８又は９に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１１】
前記時間軸周期を決定することに関するプログラム命令は、
前記推定された周期に関する前記クロック信号の実効的ジッタの量の示度を計算することと、
前記実効的ジッタの最少量を生じる時間軸周期が見出されるまで、前記時間軸周期を調整することと
に関するプログラム命令を含む、請求項８、９又は１０に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１２】
前記時間軸周期を決定することに関する前記プログラム命令は、
前記値の周波数領域分析を実施することと、
前記周波数領域分析の結果の中にピークの位置を見出すことと
に関するプログラム命令を含む、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１３】
前記プログラム命令は、
前記分類することの間に、前記サンプル値にわたって前記時間軸周期を変更して前記規則的時間間隔の幅及び前記実クロック周期のうちの少なくとも１つにおけるドリフトを補正することに関するプログラム命令をさらに含む、
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１４】
前記特性は前記実クロック周期であり、
前記サンプル値の収集は、既知のサンプリング周期を有する基準クロックを用いて収集され、
前記時間軸周期から前記実クロック周期を計算して前記実効的ジッタの最小量を生ずることに関するプログラム命令をさらに含む、
請求項８乃至１３のいずれか１項に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１５】
コンピュータ・システム内で実行するようにプログラム命令をエンコードする信号支持媒体を含むコンピュータ・プログラムであって、
前記プログラム命令は測定すべきクロック信号の特性を測定するためのプログラム命令を含み、
前記プログラム命令は、
前記測定すべきクロック信号の値のサンプル値を、前記クロック信号の実クロック周期又はその倍数とは異なるサンプリング周期を有する規則的時間間隔で、収集することと、
前記サンプリング周期と前記実クロック周期の間の関係に対応する時間軸周期を決定することと、
前記時間軸に従って前記値を、前記実クロック周期の部分区間に対応するヒストグラムのビン内に分類することと、
前記クロック信号の前記特性を決定するように前記ヒストグラムを分析することと
に関するプログラム命令を含む、
コンピュータ・プログラム
【請求項１６】
前記特性は前記クロック信号のジッタ・レベルであり、
前記分析することに関するプログラム命令は、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の分布幅を決定することと、
前記幅から前記ジッタ・レベルを計算することと
に関するプログラム命令を含む、
請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１７】
前記特性は前記クロック信号のパルス幅であり、
前記分析することに関するプログラム命令は、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の二つの分布のピークを決定することと、
前記ピークの間の差から前記パルス幅を計算することと
に関するプログラム命令を含む、
請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１８】
前記時間軸周期を決定することに関する前記プログラム命令は、
前記推定された周期に関する前記クロック信号の実効的ジッタの量の示度を計算することと、
前記実効的ジッタの最少量を生じる時間軸周期が見出されるまで、前記時間軸周期を調整することと
に関するプログラム命令を含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１９】
前記時間軸周期を決定することに関する前記プログラム命令は、
前記値の周波数領域分析を実施することと、
前記周波数領域分析の結果の中にピークの位置を見出すことと
に関するプログラム命令を含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２０】
前記プログラム命令は、
前記分類することの間に、前記サンプル値にわたって前記推定周期を変更して前記規則的時間間隔の幅及び前記実クロック周期のうちの少なくとも１つにおけるドリフトを補正することに関するプログラム命令をさらに含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、デジタル・クロック回路に関し、より具体的には、クロック・ジッタ及び動作周期を評価する回路及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
クロック信号の名目パルス幅及びジッタを決定することは、高速インターフェース部品及びインターフェース並びに高周波数クロックを有する他の回路の性能を評価するために必要である。クロック信号の名目パルス幅及びジッタを決定することはまた、受け取った又は生成されたクロックの質を決定する多くの回路において、及び／又はクロック信号中のジッタのレベル及び／又はパルス幅のずれに適応するために性能を適合させる多くの回路において望ましい。
【０００３】
実験室環境において、高精度の実験機器を用いて非常に安定な基準クロック及び長い積分時間により、クロック信号のジッタ及び／又はパルス幅を決定することができる。しかしながら、非常に高周波数のクロック及び／又は高インピーダンス信号を調べる課題は重要であり、なぜなら、測定値へのプローブの影響を考慮する必要があり、またプローブの特性は時間と共に変動する可能性があり、そしてプローブ補償モデルは実際の測定条件下では正確でない可能性がある。さらに、かなりの回路面積が、そのような正確な測定を可能にするインビーダンス整合及び絶縁出力パッドにおいて消費される可能性がある。そのような装置は高価であり、また製品回路内にその機器の等価物を組み込むことは一般に不可能である。
【０００４】
一般に、オン・チップ測定において、ジッタ及び／又はパルス幅測定は、局所的に位相ロックで又はクロック信号測定の高い周波数精度で生成される同期クロックを用いて実行される。従って、測定すべきクロック信号の正確な周波数を知る必要がある。或いは、あるクロックにロックされた位相ロック・ループ（ＰＬＬ）回路の誤差振幅又はフィードバック信号を測定して、クロック信号内に存在するジッタの量を決定することができる。幾つかのＰＬＬ技術は、クロック・エッジ位置の分布の測定を与える調節可能な遅延線を用いるが、複雑な回路及び安定な基準クロックを必要とする。クロック・パルス幅はまた、クロックの平均ＤＣ信号レベルから決定することができるが、一般に低周波ノイズのために高精度ではない。しかしながら、高周波数クロックに適用する場合、上述のＰＬＬ技術のいずれかを用いて精度を達成するには、一般に、クロック源自体と同じく高価であり、少なくとも１桁高い固有安定性を有するＰＬＬ回路が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、低価格で、探索誤差のない製品回路中に少なくとも部分的に組み込むことが可能であり、そして未知周波数のクロック信号のジッタ及びパルス幅を迅速に決定することが可能な、クロック信号のジッタ及びパルス幅を決定する方法及び装置を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
クロック信号のジッタ及びパルス幅を決定するための低価格装置及び方法を提供する上述の目的は、方法及び装置において提供される。
【０００７】
本方法は装置により供給される生データを分析し、本方法の機能はテスト回路とワークステーション・コンピュータの間に分散させることができ、或いはテスト機器又は製品集積回路内に完全に埋め込むことができる。
【０００８】
本方法は、測定すべきクロック信号の値を、測定すべきクロック信号から周波数が少なくとも僅かに異なる基準クロック信号の遷移時に、測定すべきクロック信号をサンプリングすることにより収集する。
【０００９】
サンプリングされたデータは、サンプリング・クロックと測定すべきクロック信号との周期／周波数の間の関係の推測に従って分析され、この推測は、値域にわたって調整されるか、或いは、最小ジッタを示すジッタ分析若しくは特定の周波数でピーク信号エネルギーを示す周波数領域分析のような、推測が正しいことの指示が得られるまで調整される。
【００１０】
上で得られた周期は、サンプリングされたデータを折り重ねる時間軸（timebase）を生成するのに用いられる。データをさらに分析するためには、クロック信号の周波数も周期も知る必要はなく、上述の方法の一つによって決定される周波数と周期の間の関係だけが必要である。しかしながら、基準クロック信号の周波数が十分な正確度で分かる場合には、測定すべきクロック信号の周波数は、決定されたクロック周期から決定することができる。
【００１１】
次に、クロック信号サンプル値は折り重ねデータに従って分析され、クロック周期の部分区間上のサンプリングされたクロック信号値のヒストグラムを生成する。これらの値は、全体のクロック周期の各部分区間（薄切り）に対応するヒストグラムの“ビン”の中に置かれる。一度ヒストグラムが生成されると、これは一周期にわたるクロック信号値の累積分布関数に対応するが、次にヒストグラムは微分されてジッタの測量を与える確率密度関数が得られる。確率密度関数の２つのピークの間の差は、測定すべきクロック信号の名目パルス幅であり、確率密度関数のピークの幅は、存在するジッタの量を表す。
【００１２】
基準クロック信号と測定すべきクロック信号の周波数の間のドリフトは、線形又は他のシフト・モデルを用いて分析結果から除去してサンプリング・セットにわたる推測段階を前進させることができ、そして正確な周波数ドリフトは確率密度関数におけるピークの最小幅を有するヒストグラムから特定することができる。
【００１３】
サンプリング回路は製品ダイに含めることができ、そしてデータは直接探索又は境界走査データ・インターフェースを介してワークステーション・コンピュータによって収集することができる。或いは、上述の分析を行うのに用いられるプロセッサ又は専用デジタル回路を含む製品集積回路内に、処理回路又はアルゴリズムを与える又は搭載することができる。本分析方法は、本方法のステップを実行するためのストアされたプログラム命令を含む、コンピュータ・プログラム内に具体化することができる。
【００１４】
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面に示される本発明の好ましい実施形態に関する以下のより具体的な説明から、明らかになるであろう。
【００１５】
本発明の特色と考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲の中で示される。しかし、発明自体、並びにその好ましい使用方法、更なる目的、及び利点は、以下の例証的な実施形態の詳細な説明を、類似の参照符号が類似の構成要素を示す添付の図面と併せて読んで参照することにより、最も良く理解されることになる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、クロック信号のジッタ及び動作周期／パルス幅のような他の特性の測定に関し、特にインターフェース・クロックの特性の測定に関する。正確な結果を生ずるために、測定データの捕捉は、一般に、別個のテスト・プローブではなくインターフェース（又は他のクロック受信回路）内のサンプリング回路により遂行される。しかしながら、本発明の技術は、テスト装置に対して及びその内部に同じく適用することができる。
【００１７】
第一に、本発明は、測定すべきクロック信号を非同期基準クロックによってサンプリングすることにより取得されるデータを分析する新規の方法を提供する。位相ロック・ループ（ＰＬＬ）フィルタ内で行われるようにサンプリングされたデータをフィルタリングするのではなく、本発明はサンプリングされたデータを分離して基準クロックに対する測定クロック信号の関係を特定し、次に、特定されたクロック関係に従ってサンプリングされたデータを折り重ねた後、サンプル値の分布から測定クロック信号の特性を決定する。
【００１８】
従って、測定すべきクロック信号をサンプリングするのに用いられる基準クロックと、測定されるクロック自体は、周波数が少なくとも僅かに異なる必要があり、ジッタを僅かな周波数の違いによるデータ変動から区別することができるように、十分な数のサンプル値を収集する必要がある。ジッタ及びパルス幅を評価するのに、クロック周期／周波数のどちらも知る必要はない。しかしながら、既知の周波数を有する高安定な周波数源を基準クロックに用いる場合には、測定されたクロックの周波数は分析結果から計算することができる。
【００１９】
次に図を参照し、特に図１を参照すると、クロック信号及び一つ又は複数のデータ信号を含む有線インターフェース又は他のチャネル１２で接続した電気ユニット１０Ａ及び１０Ｂのブロック図が描かれている。インターフェース回路１３Ａ、１３Ｂは、コンピュータ周辺機器、コンピュータ・システム、若しくはシステム内の相互接続された集積回路内などのデバイスの内部に配置することができ、又は受信信号内に埋め込まれたクロック信号を有する無線デバイス・インターフェースとすることができる。機能回路１４Ａ、１４Ｂは一般には本発明の部分を形成しないが、ユニット１０Ａ及びユニット１０Ｂの通常の動作に関する機能を遂行する。機能回路１４Ｂは、本発明の技術が実験室モデルよりむしろ機能デバイスに適用できることを示すために含めた。しかしながら、幾つかの場合には、本発明の測定を実行するために必要な回路は、特定の電気ユニット１０Ｂのそのままの機能回路１４Ｂ中に既に存在することになるので、その機能回路を用いて本発明の一実施形態による方法に対する入力としてデータ収集を実施することは、ここで考慮されている。
【００２０】
データ収集に必要な回路は測定回路１１として別個に示されており、サンプル・ラッチＬ１、基準クロック１５、及び基準クロック１５のエッジにおけるインターフェース１２のクロック信号の収集されたサンプル値のための記憶装置１６を含む。プロセッサ１８及びメモリ１９は、本発明による方法を実行するためにオプション的に含められ、或いは、記憶装置１６からの生データは、境界ラッチ１７を介してテスト・システムによってクロック・アウトすることができ、又はさもなければ、インターフェース１３Ｂを介してユニット１０Ｂから読み出すことができる。また、プロセッサ１８及びメモリ１９が含まれており、サンプリングされたクロック・データがローカルに処理される場合、インターフェース１３Ｂ及び／又は境界ラッチ１７は、本発明による方法によって実行される分析の結果を読み出して取得することができる。
【００２１】
基準クロック１５のある程度の同調は、一般に与えられなければならず、又は基準クロック１５の周波数は、測定されるクロック信号の正確な倍数にはならないように選択して、折り重ねデータ内に単一の名目（ＤＣ）値を生じることになるゼロビート周波数を生成する必要がある。従って、基準クロックは、少なくとも単一ビット調整を与えるように境界ラッチに結合して示され、その調整は測定すべきクロック周波数にサンプリング周波数が近付き過ぎるのを回避する必要がある場合に基準クロック１５のクロック周波数を変化させることができる。基準クロック１５はまた、特に、測定クロック信号の周波数測定も望まれる場合、オプション的にテスト・システムのような外部源から供給することができる。
【００２２】
次に図２を参照すると、本発明の一実施形態による方法が実行されるウェハ・テスト・システムが描かれている。ウェハ・テスタ２０は境界走査ユニット２１を含み、このユニットが、ダイ２２Ａへの電気テスト接続２３Ａを有するプローブ・ヘッド２３を介して、テストすべきウェハ２２上のダイ２２Ａに刺激を与え、それからデータを読み出す。オプションの基準クロック１５Ａは、オプション的に安定かつ正確なクロックをダイ２２Ａ内の上述のサンプリング回路に供給して、測定結果を向上させるか又は測定クロック信号の周波数の付加的測定値を供給するように含められる。
【００２３】
ワークステーション・コンピュータ２８は、メモリ２７に接続してメモリ２７からのプログラム命令を実行するためのプロセッサ２６を有し、ここでプログラム命令は、本発明の一実施形態による一つ又は複数の方法を実行するためのプログラム命令を含み、コンピュータ２８はウェハ・テスタ２０に接続し、それによりサンプリングされたクロック・データ（又は図１のプロセッサ１８及びメモリ１９からの分析結果）を取得することができる。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２５はまた、本発明の実施形態による方法を実行するためのプログラム命令を含むＣＤ−ＲＯＭ  ３Ｄのような媒体から、プログラムを転送するためのプロセッサ２６に接続する。
【００２４】
ワークステーション・コンピュータ２８はまた、本発明の実施形態によって計算されたジッタ及びパルス幅などのプログラム出力、並びに図４〜図７に描かれ後述されるグラフ等の図形データを表示する、グラフィック・ディスプレイ２９に接続する。ワークステーション・コンピュータ２８はさらに、ユーザー入力を受け取るためのマウス２４Ｂ及びキーボード２４Ａのような入力デバイスに接続する。ワークステーション・コンピュータは、インターネットのようなパブリック・ネットワークに接続することができ、又は様々な“イントラ・ネット”のようなプライベート・ネットワークに接続することができ、そして本発明の実施形態による方法を具体化するプログラム命令を含むソフトウェアは、遠隔のコンピュータ上に、又はワークステーション・コンピュータ２８内にローカルに配置することができる。さらにワークステーション・コンピュータ２８は、そのようなネットワーク接続によってウェハ・テスタ２０に接続することができる。
【００２５】
図２のシステムは、ウェハ上の複数のダイの順次的なテストに適する構成を示すが、示したシステムは例証となるものであり、本発明を限定するものではない。プローブ・ヘッド２３は、複数ダイの完全ウェハ・プローブ・システムとすることができ、又は、単一若しくは複数のダイとして複数のウェハを同時にテストするための、複数のプローブ・ヘッドを含むことができる。さらに、境界走査データの取得が示されるが、境界走査ユニット２１以外のインターフェースへのダイ２２Ａに組み込まれたプロセッサ１８（図１）により、例えば、記憶装置１６（図１）からサンプリングされたクロック・データを取得するか又はメモリ１９からテスト結果を取得する専用テスト・インターフェース・デバイスを介して実行するために、本発明の技術は、プログラム・コードをメモリ１９にロードして、データ・インターフェースに適用することもできる。
【００２６】
次に図３を参照すると、本発明の一実施形態による方法がフローチャートで示される。測定すべきクロック信号は、不完全関連周波数のローカル基準クロックによりサンプリングされて（ステップ３０）Ｎ個のサンプル値が得られる。測定すべきクロック信号の周期が既知であれば、Ｔはその周期に設定され、そうでない場合にはＴは１に設定される（ステップ３１）。次に、サンプリング・クロック周期ＴＧの初めの推測が＜＝Ｔ／２Ｎの数としてなされる（ステップ３２）。コヒーレンス・チェックがＴとＴＧの間の関係に関してなされ、密接に関係するクロック周期推測、例えば、ＴＧ＝｛Ｔ／２，Ｔ／３，Ｔ／４，Ｔ／５，２Ｔ／５｝を却下し、コヒーレンス・チェックが失敗した場合、ＴＧはインクリメントされる（ステップ３４）。次に、時間軸がＴＧから生成され、オプションのドリフト補正が適用され、サンプル値は、オプション的にドリフト補正した時間軸を用いて、単位区間に折り重ねられる（ステップ３５）。サンプル値は次に、時間軸（ステップ３６）によって示される部分区間によるヒストグラム・ビン内に入れられ、各ビン内のサンプル値の２つの論理値“１”及び“０”のカウント数の比によって累積分布関数（ｃｄｆ）が計算される（ステップ３７）。次にｃｄｆは微分されて、確率密度関数（ｐｄｆ）が得られ、そしてｐｄｆの形状によってジッタが決定される（ステップ３８）。
【００２７】
判断ステップ３３からステップ３８までの上述のステップは、Ｔ／２に至るまでのＴＧの全てのインクリメントに対して繰り返される（判断３９）。また、全ての望ましいドリフト補正が適用されるまで（判断４０）、新しいドリフト補正が適用され（ステップ４１）、ステップ３２から判断ステップ３９まで繰り返される。データ値が、全ての時間軸周期及びドリフト補正にわたって分析された後、最小ジッタが存在するＴＧ周期（ステップ４２）が正しいクロック周期として採られ、パルス幅がｐｄｆにおけるピーク間の時間差から決定され、更にジッタの特性がｐｄｆの形状から決定される（ステップ４３）。
【００２８】
一つの特定のＴＧ値において、ジッタ値が劇的に低下することになり、ｐｄｆにおける２つの鋭いピークが、ＴＧ値がステップ４２ごとに正しい値になることを示す。サンプリング・クロックの実周期からの周期の小さなずれでさえも、十分な数の値が収集される場合にビンの全域で値の本質的に等しい分布、及び、従って測定すべきクロック信号の高ジッタ値を結果として生ずることになる。
【００２９】
次に、図４（Ａ）−（Ｄ）を参照すると、描かれたグラフは、図３に関して上述した方法を示す。図４（Ａ）は、測定すべきクロック信号から得られたサンプル値（円）を示す。図４（Ｂ）は、折り重ねの前の、累積サンプル値（１Ｖ及び０Ｖに対応する）の分布を示す。図４（Ｃ）は、推定ジッタ対サンプリング・クロック周期のグラフを示す。周期Δｔ＝０．２６５におけるジッタの急低下は、正確な基準クロック周期を示す。図４（Ｄ）は、正確な周期を見出した後の、折り重ねクロックにおける値の分布を示す。重なり領域は、ジッタに起因する遷移領域に対応する。グラフ内の周期は、ＴＧ／Ｔのモジュロ剰余として表され、折り重ねデータに関する参照単位区間を与える。 
【００３０】
次に図４（Ｅ）を参照すると、ジッタ対サンプリング・クロック周期のグラフが、測定すべきクロック信号と基準クロックの間の周期のゼロ差異に対応するゼロ・モジュロの周期５２から、一方のクロックが他方のクロックの周波数の２倍であることに対応するクロック周期の差異を示す周期５３までの単位区間にわたって示される。（１．０及び０の値は、モジュロ［２Ｔ／Ｔ］＝０であるから、単位区間上の本質的に同じ点である。）
【００３１】
周期５２及び５３における非常に低いジッタ値は、測定すべきクロックの波形内の事実上同一の位置で読み取られた、即ち、コヒーレント・サンプリングのサンプル・セットから生じたＤＣ値によるものであるが、それは図３のステップ３３における上述の方法によって却下される。周期５０及び５１は正確な推定周期であり、実際のジッタの最小量を有し、測定クロック周期と基準クロック周期の間の比のモジュロに対応する。図から観測できるように、グラフはＴ／２の回りで対称的であり、そのため推定周期を単位区間の半分にわたって掃引する必要があるだけである。ジッタ値の他の低下は、推測周期、基準クロック及び測定クロックの間の高次の調波関係の所産に対応する。
【００３２】
次に図５を参照すると、折り重ね法を示す絵図が示される。この図は、１０の過剰サンプリング因子を与える「基準クロック」信号を示す簡単化された図であるが、実際には、測定クロックは過剰サンプリングされず、過少サンプリングされることもある。「測定クロック」信号は実際の測定クロック波形であり、下の波形は連続波形として描かれているが、「基準クロック」信号により「測定クロック」信号をサンプリングし、そのデータ・セットから特定のサンプル値を選択することにより与えられる、「測定クロック」信号のエッジを「再構築」するためのデータ・セット内のサンプル値を表す。「正確な推定周期」信号において、サンプル値は「測定クロック」信号周期と「基準クロック」信号周期の間の正確な関係に対応する周期に従って選択され、従って、ジッタ及びパルス幅のずれのみが、エッジの予測位置とデータ・セット内のエッジの実際の位置との間の違い（矢印で示される）を引き起こすことになる。図示された「不正確な推定周期」信号に関して、エッジの進行性（及び周期的）差異は、位相差の全範囲にわたる予測エッジ位置サイクルと実エッジ位置サイクルの間の間隔として、十分に大きなサンプル・セットに対して均一な「ジッタ」分布を生ずることになる。従って、最小ジッタ分布は、推定周期が正確なサンプリング・クロック周期と等しいときに生ずることになる。
【００３３】
次に図６（Ａ）を参照すると、クロック信号の値が折り重ねデータに関して示されているが、但しそれらのデータは、電圧レベル・サンプリングがまた別の機構を介して含まれない限り、ここで説明した方法からは計算されない。この図は、いかに実クロック信号が、図６（Ｂ）に示した折り重ねサンプル・データに似ているかを示すのに有用である。サンプル値分布のヒストグラムは図６（Ｃ）に示すが、これは各ビン中の「１」サンプル値の“０”サンプル値に対する数の比に相当し、ここで「１」はクロック信号の論理的高状態であり「０」は論理的低状態である。遷移領域は、ヒストグラムが１．０又は０．０に等しくない位置に存在する。図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）のｃｄｆヒストグラムを微分して計算されるｐｄｆを示す。ｐｄｆにおける２つの分布のそれぞれの平均値の間の差はｔｐｗであり、クロック信号の「１」レベルのパルス幅である。分布幅は各エッジのピーク・ツー・ピークのジッタであり（一つだけがｊｐｐとして図示される）、各分布の偏差はクロック信号の各エッジのｒｍｓジッタｊｒｍｓを計算するのに用いることができる。
【００３４】
図７（Ａ）−（Ｄ）は、本発明の方法における周波数ドリフト補正関数の適用を示す。図７（Ａ）は、上述の方法に際して、サンプル・セットに対する推測周期を漸進的に増加又は減少させるのに用いられるオプションのドリフト補正関数を示す。図７（Ｂ）は、実際の折り重ねクロック信号に対するドリフト補正の適用を示す（再び、電圧レベル・サンプル値が得られずかつ折り重ねられない限り、上述の方法における実際の計算ではない）。図７（Ｃ）は、ドリフト補正無しのクロック信号サンプル値の分布を示す。ジッタは非対称的に分布し、各分布の初期部分の近くにより多くのジッタ点があり、ジッタ値の全体的な分布は幅広い。図７（Ｄ）は、適切なドリフト補正が適用された後の、クロック信号サンプル値の分布を示す。
【００３５】
図８（Ａ）−（Ｄ）は、ジッタの特徴、及び計算された分布に対するジッタのタイプの影響を特定するために、本方法をさらにどのように適用できるかを示す。図８（Ａ）は正弦曲線型ジッタを有するクロック信号を示す。図８（Ｂ）は対応するサンプル値の折り重ねセットを示す。
【００３６】
図８（Ｃ）は対応するｃｄｆを示し、図８（Ｄ）は対応するｐｄｆを示すが、これはジッタがランダムではないことを示し、ピークはガウス分布型ではなく、２つの特定の部分領域に対する“優先傾向”を有する。これらの結果をさらに観察してジッタ誘起機構及びジッタを形づくる無秩序な回路挙動を見つけることができる。
【００３７】
図９は、本発明の代替的な実施形態による方法を示す。推測周期ＴＧを掃引しながらジッタ分析を実行するのではなく、図９の方法はサンプル・セットを予め分析してＴＧを直接決定する。初めに、図３の方法のように、測定すべきクロック信号を不完全関連周波数のローカル基準クロックによりサンプリングしてＮ個のサンプル値を得る（ステップ９０）。測定すべきクロック信号の周期が既知である場合には、Ｔはその周期に設定され、そうでない場合にはＴは１に設定される（ステップ９１）。次に、離散型フーリエ変換（ＤＦＴ）をサンプル・セットに施し（ステップ９２）、ＤＦＴ結果の中のピーク値の位置を見出だし（ステップ９３）、これからＴとピーク・インデックスの積をサンプル値の数で割ることによってＴＧが得られる。次に、時間軸がＴＧから生成され、オプションのドリフト補正が適用され、サンプル値は、オプション的にドリフト補正された時間軸を用いて、単位区間に折り重ねられる（ステップ９４）。サンプル値は次に、時間軸によって示される部分区間に従ってヒストグラムのビンの中に入れられ、そして、累積分布関数（ｃｄｆ）が各ビン内のサンプル値の２つの論理値「１」及び「０」のカウント数の比によって計算される。次にｃｄｆを微分して確率密度関数（ｐｄｆ）が得られ、そのｐｄｆの形状からジッタが決定される（ステップ９７）。図３の方法のように、ピーク・ツー・ピークのジッタは、ｐｄｆのピーク幅から決定することができ、ｒｍｓジッタはｐｄｆピークの偏差から計算することができる。次に、パルス幅は、ｐｄｆ中のピーク間の時間差から決定される（ステップ９８）。
【００３８】
本発明は、その好ましい実施形態に関して示し説明したが、当業者であれば、形態及び細部における前述及び他の変更を、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに施すことができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態による、インターフェースによって第２電子インターフェースに接続した第１電子ユニットのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による方法を実施する、測定すべきデバイスに接続した製造用テスタ及びワークステーション・コンピュータの絵図である。
【図３】本発明の一実施形態による方法を示す、フローチャートである。
【図４（Ａ）−（Ｅ）】本発明の一実施形態による方法におけるデータ処理操作及び測定値を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による、推定クロック周期を決定する方法を示す絵図である。
【図６（Ａ）−（Ｄ）】本発明の一実施形態による方法における更なるデータ処理操作及び測定値を示すグラフである。
【図７（Ａ）−（Ｄ）】本発明の一実施形態による方法における、周波数ドリフトを補正する操作を示すグラフである。
【図８（Ａ）−（Ｄ）】正弦関数型ジッタが存在する際の、本発明の一実施形態による方法の操作を示すグラフである。
【図９】本発明の別の実施形態による方法を示すフローチャートである。
【図１０】図９の方法のステップ９２のＤＦＴ分析の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１０Ａ、１０Ｂ：電気ユニット
１１：測定回路
１２：チャネル
１３Ａ、１３Ｂ：インターフェース回路
１４Ａ、１４Ｂ：機能回路
１５、１５Ａ：基準クロック
１６：記憶装置
１７：境界ラッチ
１８：プロセッサ
１９：メモリ
２０：ウェハ・テスタ
２１：境界走査ユニット
２２：ウェハ
２２Ａ：ダイ
２３：プローブ・ヘッド
２３Ａ：電気テスト接続
２４Ａ：キーボード
２４Ｂ：マウス
２５：ＣＤ−ＲＯＭドライブ
２６：プロセッサ
２７：メモリ
２８：ワークステーション・コンピュータ
２９：グラフィック・ディスプレイ
５０、５１、５２、５３：周期
【図１】
2009533661.tif 000003
【図２】
2009533661.tif 000004
【図３】
2009533661.tif 000005
【図４（Ａ）−（Ｅ）】
2009533661.tif 000006
【図５】
2009533661.tif 000007
【図６（Ａ）−（Ｄ）】
2009533661.tif 000008
【図７（Ａ）−（Ｄ）】
2009533661.tif 000009
【図８（Ａ）−（Ｄ）】
2009533661.tif 000010
【図９】
2009533661.tif 000011
【図１０】
2009533661.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月26日(2009.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定すべきクロック信号の特性を測定する方法であって、
前記測定すべきクロック信号の値のサンプル値を、前記クロック信号の実クロック周期又はその倍数とは異なるサンプリング周期を有する規則的時間間隔で、収集することと、
前記サンプリング周期と前記実クロック周期の間の関係に対応する時間軸周期を決定することと、
前記時間軸に従って前記値を、前記実クロック周期の部分区間に対応するヒストグラムのビン内に分類することと、
前記クロック信号の前記特性を決定するように前記ヒストグラムを分析することと、
を含む前記方法。
【請求項２】
前記特性は前記クロック信号のジッタ・レベルであり、
前記分析することは、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の分布幅を決定することと、
前記幅から前記ジッタ・レベルを計算することと
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特性は前記クロック信号のパルス幅であり、
前記分析することは、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の二つの分布のピークを決定することと、
前記ピークの間の差から前記パルス幅を計算することと
を含む、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記時間軸周期を決定することは、
前記推定された周期に関する前記クロック信号の実効的ジッタの量の示度を計算することと、
前記実効的ジッタの最少量を生じる時間軸周期が見出されるまで、前記時間軸周期を調整することと
を含む、請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記時間軸周期を前記決定することは、
前記値の周波数領域分析を実施することと、
前記周波数領域分析の結果の中にピークの位置を見出すことと
を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記分類することの間に、前記サンプル値にわたって前記時間軸周期を変更して前記規則的時間間隔の幅及び前記実クロック周期のうちの少なくとも１つにおけるドリフトを補正することをさらに含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記特性は前記実クロック周期であり、
前記収集することは、既知のサンプリング周期を有する基準クロックを用いて実行され、
前記時間軸周期から前記実クロック周期を計算することをさらに含む、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
プログラム命令及びデータをストアするためのメモリに接続し、プログラム命令を実行するためのプロセッサを備えたワークステーション・コンピュータ・システムであって、
前記プログラム命令は、測定すべきクロック信号の特性を測定するためのプログラム命令を含み、
該プログラム命令は、
前記測定すべきクロック信号の値のサンプル値を、前記クロック信号の実クロック周期又はその倍数とは異なるサンプリング周期を有する規則的時間間隔で、収集することと、
前記サンプリング周期と前記実クロック周期の間の関係に対応する時間軸周期を決定することと、
前記時間軸に従って前記値を、前記実クロック周期の部分区間に対応するヒストグラムのビン内に分類することと、
前記クロック信号の前記特性を決定するように前記ヒストグラムを分析することと、
に関するプログラム命令を含む、
前記ワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項９】
前記特性は前記クロック信号のジッタ・レベルであり、
前記分析することに関するプログラム命令は、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の分布幅を決定することと、
前記幅から前記ジッタ・レベルを計算することと
に関するプログラム命令を含む、
請求項８に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１０】
前記特性は前記クロック信号のパルス幅であり、
前記分析することに関するプログラム命令は、
前記クロック信号の遷移領域における前記ヒストグラム中の前記値の二つの分布のピークを決定することと、
前記ピークの間の差から前記パルス幅を計算することと
に関するプログラム命令を含む、
請求項８又は９に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１１】
前記時間軸周期を決定することに関するプログラム命令は、
前記推定された周期に関する前記クロック信号の実効的ジッタの量の示度を計算することと、
前記実効的ジッタの最少量を生じる時間軸周期が見出されるまで、前記時間軸周期を調整することと
に関するプログラム命令を含む、請求項８、９又は１０に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１２】
前記時間軸周期を決定することに関する前記プログラム命令は、
前記値の周波数領域分析を実施することと、
前記周波数領域分析の結果の中にピークの位置を見出すことと
に関するプログラム命令を含む、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１３】
前記プログラム命令は、
前記分類することの間に、前記サンプル値にわたって前記時間軸周期を変更して前記規則的時間間隔の幅及び前記実クロック周期のうちの少なくとも１つにおけるドリフトを補正することに関するプログラム命令をさらに含む、
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１４】
前記特性は前記実クロック周期であり、
前記サンプル値の収集は、既知のサンプリング周期を有する基準クロックを用いて収集され、
前記時間軸周期から前記実クロック周期を計算して前記実効的ジッタの最小量を生ずることに関するプログラム命令をさらに含む、
請求項８乃至１３のいずれか１項に記載のワークステーション・コンピュータ・システム。
【請求項１５】
測定すべきクロック信号の特性を測定するためのコンピュータ・プログラムであって、
コンピュータに、
前記測定すべきクロック信号の値のサンプル値を、前記クロック信号の実クロック周期又はその倍数とは異なるサンプリング周期を有する規則的時間間隔で、収集することと、
前記サンプリング周期と前記実クロック周期の間の関係に対応する時間軸周期を決定することと、
前記時間軸に従って前記値を、前記実クロック周期の部分区間に対応するヒストグラムのビン内に分類することと、
前記クロック信号の前記特性を決定するように前記ヒストグラムを分析することと、
を実行させるための前記コンピュータ・プログラム。
【国際調査報告】
2009533661.tif 000013
2009533661.tif 000014
2009533661.tif 000015