(57)【要約】  周期信号のジッタを特徴づけるシステム及び方法である。サンプリングデバイスにより信号のサンプルを取得する。周期信号の複数のサイクルにおける信号の特定の値を表すサンプルのセットを収集する。それらの値からヒストグラムを形成する。このヒストグラムを確率分布関数に一致させる。実際のサンプルのヒストグラムに一致する確率分布関数を形成するパラメータを特定することにより、ジッタの特徴を確定する。この技法を、半導体デバイスを検査するために使用され得るようなジッタ注入機器の較正又は検証の一部として採用してもよい。ＮＩＳＴ標準に対して較正されるサンプリングデバイスで測定値を生成してもよい。このように、ジッタ測定値はＮＩＳＴトレーサブルとなる。
2008514961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号におけるジッタを特徴づける方法であって、
前記信号の複数のサンプルを取得し、
該サンプル値のヒストグラムを形成し、
確率分布関数を前記ヒストグラムに当てはめ、
前記ヒストグラムに当てはまる確率分布関数のパラメータから前記ジッタの特徴を決定する、
ことを含む方法。
【請求項２】
確率分布関数の前記ヒストグラムへの当てはめは、
各々が一組のパラメータによって特徴付けられる複数の確率分布関数を提供し、
前記ヒストグラムから最少量だけ異なる前記複数の確率分布関数のうちの１つを特定する、
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の確率分布関数は、該確率分布関数のパラメータを変更することによって反復的に生成される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ヒストグラムから最少量だけ異なる前記複数の確率分布関数の１つを特定することは、
前記複数の確率分布関数の各々に対して、該確率分布関数と前記ヒストグラムとの間の差を表す誤差値を計算し、
最小の誤差値を有する前記確率分布関数を特定する、
ことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
誤差値の計算は、ノルム関数を用いて誤差値を計算することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
確率分布関数の前記ヒストグラムへの当てはめは、該確率分布関数のパラメータの最小二乗推定、極小化及び／又は求根のうちの少なくとも１つを実行することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
確率分布関数の前記ヒストグラムへの当てはめは、該確率分布関数の複数のパラメータ値を特定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記確率分布関数は、正弦波ジッタの確率分布関数と正規ジッタの確率分布関数との組合せを含み、複数のパラメータ値の特定は、前記正弦波ジッタのピーク・ピーク偏差及び前記正規ジッタの標準偏差の値を特定することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記信号は、所定の関数に従って位相変調され、前記確率分布関数は、前記所定の関数の確率分布関数とランダムな値の確率分布関数との組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
確率分布関数のヒストグラムへの当てはめは、２つのジッタ成分の前記確率分布関数の畳込みを表す確率分布関数を当てはめることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記信号の複数のサンプルの取得は、該信号をアンダーサンプリング又は等価時間サンプリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記サンプル値の各々には大きさ及び時刻が関連付けられ、サンプル値のヒストグラムの形成は、所定範囲の値を有するサンプルに関連する前記時刻のヒストグラムを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
プログラム可能ジッタ注入デバイスの性能を検証する方法であって、
プログラムされたジッタ量を有する信号を生成するように前記ジッタ注入デバイスをプログラムし、
前記信号の特徴を取得するために請求項１に記載の方法に従って該信号のジッタを特徴づけ、
前記生成された信号が前記プログラムされたジッタ量を含むか否かを前記信号の特徴から判断する、
ことを含む方法。
【請求項１４】
所望のジッタ量を有する信号を生成するように前記ジッタ注入デバイスをプログラムすることは、位相変調関数を指定することを含み、
確率分布関数を前記ヒストグラムに当てはめることは、該ヒストグラムに、前記位相変調関数に一致する確率分布を有する確率分布関数を当てはめることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記信号は１０ＧＨｚより高い周波数を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
プログラム可能ジッタ注入デバイスの性能を検証する方法であって、
ａ）プログラムされたジッタ量を有するジッタ変調信号を生成するように前記ジッタ注入デバイスをプログラムし、該ジッタ変調信号は変調関数に従って変調され、
ｂ）前記ジッタ変調信号の値が発生する時刻のヒストグラムを形成し、
ｃ）確率分布関数を前記ヒストグラムに当てはめ、該確率分布関数は、前記変調関数の確率分布関数に比例する成分とランダム関数の確率分布関数に比例する成分とを有し、
ｄ）前記ヒストグラムに適合する前記確率分布関数の変調の確率分布関数に比例する成分からジッタを特徴づける、
ことを含む方法。
【請求項１７】
前記変調関数は正弦波であり、前記ランダム関数はガウス関数である、請求項１６に記載のプログラム可能ジッタ注入デバイスの性能を検証する方法。
【請求項１８】
値が発生する時刻のヒストグラムの形成は、
前記ジッタ変調信号をサンプリングし、
前記値の周辺の帯域に値を有するサンプルを選択し、
該選択されたサンプルをビンに分割する、
ことを含む、請求項１６に記載のプログラム可能ジッタ注入デバイスの性能を検証する方法。
【請求項１９】
前記ジッタ変調信号の前記プログラムされた特徴を変更し、ステップｂ）〜ステップｃ）を繰り返すことをさらに含む、請求項１６に記載のプログラム可能ジッタ注入デバイスの性能を検証する方法。
【請求項２０】
信号に、信号におけるプログラムされたジッタ量を提供するように構成される検査システムであって、
基準クロックと、
プログラム可能ジッタ注入モジュールであって、
変調入力、信号入力及び変調出力を有し、該変調出力は該変調入力に比例する量だけ位相変調された信号入力である、位相変調器、及び
前記基準クロックから生成される出力を有する合成器回路であって、該合成器回路の出力は前記信号入力として利用される、合成器回路、
を備えるプログラム可能注入モジュールと、
前記変調出力を受け取るとともに出力として前記変調出力の複数のサンプルを提供するサンプリングデバイスと、
前記変調出力の複数のサンプルを受け取るコンピュータプロセッサであって、プログラムが関連付けられており、該プログラムは、前記コンピュータを、サンプル値のヒストグラムを形成し該ヒストグラムに前記変調入力の確率分布関数を表す少なくとも１つの成分を有する確率分布関数を当てはめることにより、前記サンプルを分析するように制御する、コンピュータプロセッサと、
を備える検査システム。
【請求項２１】
前記コンピュータプロセッサを、前記サンプルを分析するように制御する前記プログラムは、前記コンピュータを、前記変調入力の確率分布関数とランダムジッタの発生源の確率分布関数とを含む少なくとも２つの成分を有する確率分布関数に前記ヒストグラムを当てはめるように制御することを含む、請求項２０に記載の検査システム。
【請求項２２】
前記サンプリングデバイスは１５，０００〜４５，０００のサンプルを収集する、請求項２０に記載の検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には電子的検査及び測定機器に関し、特にジッタの測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジッタは、望ましくないことが多い周期信号の特徴である。信号は、完全に周期的である場合、正確に信号の周期によって間隔が空けられている時点において、繰返し同じ値をとる。ジッタは、値が繰り返される実際の時点とそれが完全な周期信号において繰り返されるべきである公称時点との間の差である。
【０００３】
ジッタは、雑音をもたらす電気的干渉を含む多くの原因によって信号にもたらされる可能性がある。信号値を表す際の近似及び回路における他の誤差はすべてジッタの一因となる可能性がある。
【０００４】
すべての信号において、幾分かの量のジッタは不可避である。ジッタは、信号の周期の比較的わずかな部分である場合、信号に作用する電子回路の動作に影響を与える可能性は低い。しかしながら、回路によっては、それらが処理する信号は特定の周期を有するか又は規定された時点で特定の値をとると想定して設計される。これらの信号に存在するジッタが多すぎる場合、回路は適正に動作しなくなる可能性がある。
【０００５】
いくつかの電子部品の望ましい属性は、入力信号にジッタがある場合であっても動作することができるということである。ＸＡＵＩ及び１０Ｇイーサネット（登録商標）のためのＩＥＥＥ８０２．３ａｅ等の通信プロトコルに対する多くの規格は、通信回路がジッタのある状態で動作する場合にのみ満足することができる要件を課す。通信システムを設計する技術者は、たとえば、システムが仕様に準拠して動作するか否かを判断するために、受信機を含む半導体デバイスのジッタ耐性を知りたいと望む場合がある。技術者がこの判断を行うことができるようにするためには、受信機を含む半導体デバイスのジッタ耐性を知らなければならない。したがって、半導体デバイスによっては、デバイスの入力においてどれくらいのジッタが存在する可能性があり、どれくらいのジッタによりデバイスがまだ期待通りに動作し得るか、又はデバイスがその出力に含む可能性のあるジッタの最大量を示す、ジッタ仕様を含めて販売されている。
【０００６】
半導体デバイスのジッタ耐性を、自動検査機器を使用して特徴づけることができる。検査機器は、プログラム可能な量のジッタを含む周期信号を生成するようにプログラムすることができる信号源、すなわち「ジッタ注入器（jitter injector）」を含む。自動検査機器は、一般に、半導体デバイスが適用可能な規格に準拠するか又は他の方法で意図されるように動作するかを判断するように構築される。ジッタを特徴づける間、ジッタは、被検査デバイスへのクロック又は他の入力として加えられる信号に意図的に導入される。デバイスに障害を発生させるジッタの量が、そのジッタ耐性を示す。
【０００７】
半導体デバイスをそれらの製造の一部として検査するために同様の設備を使用することができる。自動検査機器は、デバイスの指定されたジッタ耐性に等しい量のジッタを有する、被検査デバイスに対する入力を生成する。デバイスがそのレベルのジッタがあっても適正に動作する場合、それを優良なデバイスとして分類することができる。逆に、適正に動作しない場合、そのデバイスは、不合格にされるか又はジッタ耐性が低下した仕様を有する部品として「区分される（binned）」可能性がある。
【０００８】
上記特徴付け又は検査技法が正確であるためには、ジッタ注入器は、プログラムされる正確なジッタ量を実際に生成可能であることが重要である。周期的に、ジッタ注入器によってもたらされるジッタの量を測定し、プログラムされた量と比較される。こうしたプロセスは、検証として知られる。
【０００９】
ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ規格の付録４８Ｂに指定されているもの等、ジッタを測定するさまざまな方法が知られている。たとえば、ジッタを測定するためには、位相雑音解析器及びリアルタイムオシロスコープが使用されてきた。しかしながら、これらデバイスは、帯域幅又は周波数応答が限られていることが多く、それによってデバイスが高周波数測定に適さなくなる。しかしながら、ジッタ測定は、およそ１０ＧＨｚの範囲に入るような非常に高周波数の信号に特に重要である。
【００１０】
ジッタ測定には、サンプリングオシロスコープも使用されてきた。サンプリングオシロスコープは、一般に、リアルタイムオシロスコープより高い入力帯域幅を有する。サンプリングオシロスコープは、ディスプレイにおいて波形としてグラフィカルに、又はコンピュータ若しくは他のデータ処理装置において処理することができるデータファイルとして、サンプルを提示することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
より正確なジッタ測定技法、特に周波数が１．５ＧＨｚ〜１２．５ＧＨｚである信号においてジッタを測定するように動作可能な技法が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一態様では、本発明は、信号におけるジッタを特徴づける方法に関する。当該方法は、信号の複数のサンプルを取得すること、サンプル値のヒストグラムを形成すること、確率分布関数をヒストグラムに当てはめること、及びヒストグラムに当てはまる確率分布関数のパラメータからジッタの特徴を確定することを含む。
【００１３】
実施形態によっては、信号におけるジッタを特徴づける方法を使用して、プログラム可能ジッタ注入装置の性能を検証する。
別の態様では、本発明は、プログラム可能ジッタ注入デバイスの性能を検証する方法に関する。当該方法は、プログラムされた量のジッタを有するジッタ変調信号を生成するようにジッタ注入デバイスをプログラムし、当該ジッタ変調信号は変調関数に従って変調され、ジッタ変調信号の値が発生する時刻のヒストグラムを形成し、確率分布関数をヒストグラムに当てはめ、当該確率分布関数は、変調関数の確率分布関数に比例する成分とランダム関数の確率分布関数に比例する成分とを有し、及びヒストグラムに対する確率分布関数当てはめの変調の確率分布関数に比例する成分からジッタを特徴づけることを含む。
【００１４】
さらに別の態様では、本発明は、信号に、プログラムされた量の信号におけるジッタを提供するように構成される検査システムに関する。当該検査システムは、基準クロックと、プログラム可能ジッタ注入モジュールとを含む。当該プログラム可能ジッタ注入モジュールは、変調入力、信号入力及び変調出力を有する位相変調器を有し、変調出力は変調入力に比例する量だけ位相変調された信号入力である。検査システムはまた、基準クロックから生成される出力を有する合成器（シンセサイザ）回路を含み、当該合成器回路の該出力は信号入力として利用される。検査システムは、変調出力を受け取ると共に出力として当該変調出力の複数のサンプルを提供するサンプリングデバイスを含む。コンピュータプロセッサは変調出力の複数のサンプルを受け取り、プログラムが関連付けられている。当該プログラムは、コンピュータを、サンプル値のヒストグラムを形成し当該ヒストグラムに変調入力の確率分布関数を表す少なくとも１つの成分を有する確率分布関数を当てはめることにより、サンプルを分析するように制御する。
【００１５】
添付図面は、一定の比例尺で描くようには意図していない。図面において、さまざまな図に示されている同じか又はほぼ同じである構成要素の各々は、同様の符号で表されている。明確にするために、すべての図面において必ずしもすべての構成要素に符号を付しているとは限らない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、その適用において、以下の説明に示すか又は図面に例示する構成の詳細及び構成要素の配置に限定されない。本発明は、他の実施形態が可能であると共にさまざまな方法で実施されるか又は実行されることが可能である。また、本明細書で使用する用語及び術語は、説明の目的のためのものであり、限定するものとしてみなすべきではない。本明細書における「含む（including）」、「備える（comprising）」又は「有する（having）」、「包含する（containing）」、「含む（involving）」及びそれらの変形の使用は、それ以降に列挙する項目（item）及びそれらの均等物を、さらなる項目と共に包含するように意図している。
【００１７】
図１Ａは、周期信号１１０の略図である。信号１１０は、公称周期Ｐを有し、それは、周期信号１１０の各サイクルが、平均して時間Ｐで発生することを意味する。信号１１０は、たとえば正弦波であってもよい。信号１１０には、サイクル毎に１回発生する正から負へのゼロ交差１１２がある。
【００１８】
図１Ｂは、信号１１０の複数のサイクルを重ね合わせることによって形成される曲線１２０を示す。ジッタがなければ、各サイクルは前のサイクルと正確に整列し、重ね合せは波形１１０の単一サイクルとして現われる。しかしながら、図１Ｂは、ジッタの影響を示す。たとえば、サイクルの重ね合せからのゼロ交差により、値の帯域、すなわちその間にゼロ交差が発生する可能性がある帯域が生成される。この値の帯域をＪPPで示す。帯域ＪPPの境界は、信号１１０におけるジッタのピーク・ピーク値を表す。周期信号１１０におけるジッタを特徴づけるためには、この帯域の幅を知ることが望ましい。
【００１９】
図２は、ジッタを測定するための検査機構（装置）２００のブロック図を示す。この例では、被検査デバイス（ＤＵＴ）２１２は、プログラム可能な量のジッタを含むジッタ変調信号２１０を生成し、検査システムにおいてジッタ注入器として機能することが可能なデバイスである。検査装置２００を、ジッタ注入装置としてのＤＵＴ２１２の検証のために使用してもよい。
【００２０】
シンセサイザ（合成器）２１４は、高周波周期信号２１６を生成する。合成器２１４は、いかなる既知の合成器であってもよい。合成器２１４は、スペクトル純度が高くジッタが非常に低い出力信号を生成する合成器であることが好ましい。例示の実施形態では、合成器２１４の出力の周波数は、１．５ＧＨｚ〜１２．５ＧＨｚ等、広い帯域幅にわたってプログラム可能である。
【００２１】
合成器２１４は、当該技術分野において既知であるような合成器であってもよい。こうした合成器は、通常、位相同期ループ（ＰＬＬ）及びクロック逓倍回路を有し、それにより、ＲＥＦ信号に位相同期される出力を生成する。
【００２２】
信号２１６を、ＤＵＴ２１２に対する入力として提供してもよい。図２の例では、ＤＵＴ２１２は、制御関数に従って周期信号２１６の位相を変調する位相シフト回路を含む。周期信号のサイクル間の位相の変化は、ジッタの一形態である。このように、ＤＵＴ２１２は、周期信号２１６にジッタを導入し、ジッタ変調信号２１０を生成することができる。しかしながら、ＤＵＴ２１２は、より一般的には、位相変調信号を生成する。変調される信号の発生源は、合成器２１４、ＤＵＴ２１２の内部の合成器、又は他の任意の都合のよい発生源であってもよい。同様に、変調を指定する制御関数を、任意の都合のよい発生源から導出することができる。
【００２３】
以下の例では、ジッタ変調信号２１０は、同様に正弦波である制御関数によって変調される。このため、ジッタ変調信号２１０は正弦波ジッタを有する。
制御関数を、ＤＵＴ２１２内で生成してもよい。ＤＵＴ２１２は、基準クロック信号ＲＥＦを受け取るように示されており、その基準クロック信号ＲＥＦは、ＤＵＴ２１２内部の位相シフタに対する正弦波制御関数を生成するＤＤＳ回路を駆動してもよい。ＤＵＴ２１２内のＤＤＳ回路をプログラムすることにより、ジッタ変調信号２１０におけるジッタをプログラムすることができる。
【００２４】
ジッタ変調信号２１０は、サンプリングデバイス２１８への一入力として提供される。周期信号２１６は、サンプリングデバイス２１８へのトリガ入力として提供される。
検査装置２００は、コンピュータ２２０によって制御される。コンピュータ２２０は、ＤＵＴ２１２及び合成器２１４を制御する。電子機器のコンピュータ制御は当該技術分野において既知であり、詳細には説明しない。コンピュータ２２０はまた、サンプリングデバイス２１８を制御し、サンプリングデバイス２１８からデータを受け取り、それを後述するように処理する。
【００２５】
サンプリングデバイス２１８は、サンプリングオシロスコープであってもよい。図３Ａは、等価時間サンプリングを採用するサンプリングオシロスコープの動作を示す。サンプリングオシロスコープは既知であり、非常に高い周波数の周期波形の複数のサンプルを取得するために使用されることが多い。
【００２６】
有効に動作するために、サンプリングオシロスコープは、測定されている信号の公称周期と同じか又はその何倍かである公称周期を有するトリガ信号を必要とする。図２の実施形態では、周期信号２１６及びジッタ変調信号２１０は共に同じ基準クロックＲＥＦから導出される。この構成により、トリガ入力とサンプリングデバイス２１８に対する入力との間の所望の関係が提供される。トリガ信号を使用して、サンプル時間が導出される。図３Ａの例では、サンプリングデバイス２１８は、信号３１０の複数のサイクルにおいてサンプルを取得する。各サイクルの開始に対する各サンプルの時間は、サイクルによって変化してもよい。サンプルＳ1は第１のサイクルに入って時間Ｄ1で取得される。サンプルＳ2は、第２のサイクルに入って時間Ｄ2で取得される。サンプルＳ3は、第３のサイクルに入って時間Ｄ3で取得される。値Ｄ1、Ｄ2及びＤ3は異なることが好ましい。
【００２７】
サンプルからの信号のサイクルを再構成したものを図３Ｂに示す。サンプルＳ1、Ｓ2及びＳ3の各々は、Ｄ1、Ｄ2及びＤ3等、サンプルに関連する遅延分、周期の開始からずれている波形上の点を表す。図３Ｂは、周期の開始に対して適当な間隔でプロットされるこれらサンプル点を示す。
【００２８】
図３Ｂは、分かりやすくするために３つのサンプル点しか示していない。波形のサイクルをトレースするために、多数のサンプル点が採用される。各サンプルは、周期の開始から既知の量ＤNだけ離間している。等価時間オシロスコープでは、トリガ信号は、サンプルが取得されるサイクルの開始を画定する。オシロスコープ内の回路により、サンプルは、トリガ時点から幾分かの遅延ＤN後に取得される。ほとんどの場合、値ＤNは、サンプルによってランダムに変化する。ほとんどの場合、ＤNは、サンプリングされている波形の期間にわたって一様分布を有し、波形の１サイクルを正確に表すために十分なサンプルが取得される。
【００２９】
サンプルを多く取得するほど、測定が正確となることが多い。しかしながら、より多くのサンプルを取得するためには、測定にさらなる時間が必要である。さらに、測定されている信号がサンプル取得時間にわたって変化する場合、測定に誤りがもたらされる可能性がある。企図された実施形態では、合成器２１４又はＤＵＴ２１２内の位相同期ループはドリフトする可能性がある。したがって、サンプル取得時間は、約３０秒未満であることが好ましい。１つの検討している実施形態では、１５，０００〜４５，０００個のサンプルが収集される。一実施形態では、約３０，０００個のサンプルが収集される。
【００３０】
図３Ｃは、ジッタを含む信号に対しサンプリングオシロスコープを使用して収集される複数のサンプル点を示す。サンプルは、結合して、信号の１つのサイクルを概略的にトレースする。ジッタにより、サンプルは、波形の公称値の周囲の帯域に入る。サンプルを分析してジッタの特徴を確認することができる。
【００３１】
図３Ｄは、図３Ｃの領域３４０の拡大図を示す。領域３４０は、ジッタ変調信号２１０のゼロ交差の周囲の領域である。図３Ｄは、多数のサンプルが、ジッタの大きさに比例する幅ＪPPを有する帯域内に入ることを示す。帯域は、公称信号位置３１０’を包囲する。
【００３２】
範囲Ｚは、本質的にゼロであるとみなされるのに十分小さいサンプル値の範囲（すなわち電圧）を表す。範囲Ｚ内に入るサンプルは、サンプル信号のゼロ交差を表す。
範囲Ｚ内に入るサンプルを、Ｂ1、Ｂ2及びＢ3等のビンに分割してもよい。図３Ｅは、図３Ｄに示す領域３４０におけるサンプルから作成されるヒストグラム３５０を示す。ヒストグラム３５０は、Ｂ1、Ｂ2及びＢ3等のビンの各々の中に入る、範囲Ｚ内のサンプルの数を計数することによって作成される。ヒストグラム３５０の値を、ヒストグラムを作成するために使用されたサンプルの総数によって正規化してもよい。それにより、ヒストグラムは、範囲Ｚにおけるサンプル点の確率分布関数の近似を表す。このように、ヒストグラム３５０を、ジッタ変調信号２１０におけるジッタの測定確率分布関数であると解釈することができる。
【００３３】
この測定確率分布関数を使用して、ジッタ変調信号２１０（図２）におけるジッタの特徴を導出することができる。たとえば、ヒストグラム３５０の非ゼロ部の幅Ｗを、ジッタのピーク・ピーク値の推定値として取得してもよい。従来技術によるシステムによっては、このようにしてジッタを特徴づけようと試みた。しかしながら、本発明者らは、ヒストグラム３５０の幅、又はピーク３６０及び３６２等のヒストグラムのさまざまな特徴間の間隔を単純に測定することにより、ジッタの特徴づけが不正確になることが分かった。たとえば、こうした手法は、ランダム雑音によってもたらされる可能性のあるような、ジッタの他の成分を考慮していない。サンプル値を用いてジッタの特徴をより正確に確定する方法について以下に示す。
【００３４】
図４Ａ〜図４Ｆは、図３Ｅのヒストグラム３５０によって表されているようなヒストグラムデータを使用してジッタをより正確に特徴づけることができる方法を示す。図４Ａは、正弦波ジッタを有する信号に対して作成されるサンプル点に対する確率分布関数４１０を表す。
【００３５】
上述したように、ここでの例として、正弦波ジッタを有するように変調された信号を使用する。正弦波ジッタではないジッタを有する信号の場合、確率分布関数は、適用可能なジッタ変調関数に基づいて生成される。確率分布関数を、ジッタ変調関数を表す式から導出してもよい。別法として、確率分布関数を、数値的に導出してもよい。確率分布関数を、ジッタ変調関数のサイクルの多数の点をプロットすることによって生成してもよい。それらサンプルはビンに分割され、各ビンに入る点の数を計数し正規化することができる。
【００３６】
図４Ａは、分かりやすくするために個々のビンを示さない。確率分布関数４１０は、図４Ａに描くようにほぼ平滑に見えるように比較的多数のビンを用いて計算される。しかしながら、確率分布関数４１０が表される際の分解能は、本発明に対する限定事項ではない。
【００３７】
図４Ａは、正弦波ジッタを有する任意の信号の確率分布関数の概略形状を表す。しかしながら、関数の特徴は、正弦波変調関数のパラメータに応じて変化してもよい。たとえば、ピーク４２０とピーク４２２との間の間隔ＭPPは、ジッタ変調関数を表す正弦波の大きさによって変化する。
【００３８】
ジッタ変調信号２１０においてジッタを特徴づけるために、理想化確率分布関数４１０を、３５０等のヒストグラムによって表される推定確率分布関数に「当てはめ（fit）」てもよい。理想化確率分布関数は、測定されたヒストグラムに対する最良一致（best match）をもたらす理想化確率分布関数のパラメータを特定することによって、測定されたヒストグラムに当てはめられる。
【００３９】
ヒストグラム３５０（図３Ｅ）は、比較的少数のビンを示す簡易ヒストグラムである。はるかに多数のビンを使用することが好ましい。したがって、図４Ｄの４５０等のヒストグラムが使用されることが好ましい。図示するスケールでは、ヒストグラム４５０は、ほぼ連続関数として見えるのに十分な数のビンを有する。
【００４０】
図４Ａ及び図４Ｄを比較することによって分かるように、ヒストグラム４５０は、概して確率分布関数４１０の形状を有する。それは、図４Ａのピーク４２０及び４２２並びにトラフ４２４とほぼ一致するピーク４２０’及び４２２’並びにトラフ４２４’を有する。しかしながら、ヒストグラム４５０は、実際の測定値から作成されるため、雑音及び他の誤差原因による影響を受ける。この理由により、ヒストグラムにおけるピーク間の広がり又は他の単一の特徴を単に測定することでは、ジッタが正確に特徴づけられない可能性がある。４１０等の理想化確率分布関数をヒストグラム４５０に当てはめることにより、ジッタ特徴をより適切に推定することが可能になる。
【００４１】
ジッタ変調信号２１０におけるジッタが正弦波成分及びランダム成分を共に有すると想定して理想化確率分布関数を作成することにより、より高い精度を得ることができる。図４Ｂは、ランダムジッタを有する信号のゼロ交差の確率分布関数を表す。確率分布関数４３０は、正規分布ジッタ又はガウス分布ジッタを表す。ガウス分布ジッタのみを有する信号はいずれも、そのジッタの大きさに関わらず、確率分布関数４３０の概略形状での確率分布関数４３０を有する。しかしながら、曲線の幅は、そのジッタの標準偏差σに応じて変化する。
【００４２】
したがって、ジッタ変調信号２１０に対するより正確な理想化確率分布関数４３２を、確率分布関数４１０及び４３０を結合することによって作成することができる。確率分布関数を、個々の確率分布関数を畳み込む（convolving）ことによって形成してもよい。ジッタ変調信号２１０におけるジッタの特徴をより正確に確定するために、こうした結合された理想化確率分布関数を測定ヒストグラム４５０に当てはめてもよい。
【００４３】
図４Ｅ及び図４Ｆは、曲線当てはめプロセスを示す。図４Ｅは、結合された理想化確率分布関数４７０Ａがヒストグラム４５０に重ね合わされた状態を示す。結合された確率分布関数４７０Ａは、ＭPP及びσに対する特定の値を使用する、４１０の形状の確率分布関数と４３０の形状の確率分布関数との畳込みである。
【００４４】
確率分布関数４７０Ａのさらなるパラメータはその中心点である。図４Ａ及び図４Ｃに示すように、分布関数４１０及び４３２は、時刻ＣLにおいて中心点を有する。ヒストグラム４５０は、時刻Ｃに中心点を有する。時刻Ｃは、サンプルが検査設備２００によって取得される特定の時刻によって決まってもよい。こうした要素は、ヒストグラムの形状に影響を与えないが、それが中心を置く特定の値に影響を与える可能性がある。このため、結合された理想化確率分布関数の中心点を、ヒストグラム４５０に対するよりよい当てはめをもたらすために変更してもよい。中心点が画定される方法は、本発明に対する限定事項ではない。中心点を、重心として画定してもよい。この基準には、エッジの予測された値を示すという利点がある。しかしながら、中心点を、対称軸、又は中心の他の何らかの指示として画定してもよい。
【００４５】
図４Ｆは、正規分布ジッタの標準偏差と、正弦波変調のピーク値と、分布関数の中心点とが異なる、結合された確率分布関数４７０Ｂを示す。
ジッタの特徴は、値の測定されたヒストグラムに最良一致する結合された理想化確率分布関数を選択することによって確定される。図４Ｅの例では、ヒストグラム４５０と結合された確率分布関数４７０Ａとの間に誤差Ｅ1がある。確率分布４７０Ａとヒストグラム４５０との間の一致の厳密さを、ヒストグラム４５０の値のすべてにわたる誤差値Ｅ1を合計することによって計算することができる。同様に、図４Ｆは、結合された確率分布関数４７０Ｂとヒストグラム４５０との間に誤差Ｅ2があることを示す。結合された確率分布関数４７０Ｂの方が結合された確率分布関数４７０Ａより小さい誤差Ｅ2を有し、したがってヒストグラム４５０に対してよりよい一致を表すことは理解可能である。
【００４６】
図５は、ジッタのパラメータを計算するプロセスを示すフローチャートである。図５のプロセスを、たとえば、コンピュータ２２０（図２）におけるソフトウェアの制御下で実行してもよい。しかしながら、プロセスを任意の都合のよい方法で実行してもよい。
【００４７】
図５のプロセスはステップ５１０で開始する。ステップ５１０において、確率分布関数４１０を特徴づけるパラメータの初期推定値を作成する。推定値は、従来技術においてジッタを推定するために使用された技法に基づいてもよい。たとえば、ピーク４２０’とピーク４２２’（図４Ｂ）との間の間隔を、正弦波ジッタのピーク・ピーク値ＭPPの推定値として使用してもよい。ピーク４２０’とピーク４２２’との間の中間点を、中心点ＣLの初期推定値として取得してもよい。さらに、ピークとピークに最も近いヒストグラムのテールとの間の距離を６で割った数を、正規分布ジッタの標準偏差σの初期推定値として使用してもよい。
【００４８】
パラメータの初期推定値が確定すると、処理はステップ５１２に進む。ステップ５１２において、ステップ５１０において推定したパラメータを含むジッタを有する信号をサンプリングすることからもたらされる結合された確率分布関数を生成する。この確率分布関数は、正弦波成分及び正規成分に対応する確率分布関数を計算することによって形成する。そして、これら関数を畳み込む。
【００４９】
ステップ５１４において、計算された確率分布関数を測定されたヒストグラムと比較する。計算された確率分布関数と測定されたヒストグラムとの差は、誤差値として表される。一実施形態では、誤差値を、ノルム（norm）関数に従って計算する。さまざまなタイプのノルム関数が知られている。たとえば、誤差を、ヒストグラムと計算された確率分布関数との差を１点ずつ計算し、差の各々の二乗を合計することによって表してもよい。
【００５０】
誤差が計算されると、処理はステップ５１６に進む。ステップ５１６において、誤差が許容可能と思われるレベルまで低減しているか否か判断する。誤差のレベルを、所定値を下回ると許容可能であるとみなしてもよい。別法として、誤差のレベルを、誤差関数の最小値が検出されると許容可能であるとみなしてもよい。誤差関数の最小値は、理想化確率分布関数を生成するために使用された任意のパラメータの値の任意の変化によって誤差が大きくなる時に特定される。
【００５１】
誤差が安定したとみなされない場合、処理はステップ５１８に進む。ステップ５１８において、推定されたパラメータの新たなセットを確定する。そしてプロセスはステップ５１２において繰り返し、新たな確率分布関数を計算する。５１４において、その新たな関数を測定された値と比較し、再び誤差を計算する。新たなパラメータが確立基準を満たさない場合、プロセスは再び、ステップ５１８において新たなパラメータを選択して繰り返す。
【００５２】
関数に対し別の関数と一致させるパラメータを見つけることは、「最小二乗推定問題」と呼ばれることがある。ステップ５１８において最小二乗推定問題を解決するためにパラメータを選択するさまざまな方法が知られている。こうしたアルゴリズムの１つは、最急降下アルゴリズムと呼ばれ、例示する実施形態ではこれを使用する。
【００５３】
誤差が安定したとみなすと、図５のプロセスはステップ５２０に進む。測定されたヒストグラム４５０に当てはまる結合された理想化確率分布関数のパラメータを使用して、ジッタ変調信号２１０におけるジッタを特徴づける。特に、これらの値は、ジッタ変調のピーク・ピーク値の変化の正確な推定値を与え、また他の発生源から信号にもたらされるランダムジッタの量も示す。
【００５４】
図５に示すプロセスを、たとえばＤＵＴ２１２の動作を較正するか又は検証するプロセスと共に使用してもよい。ＤＵＴ２１２が変調器である場合、この変調器を、ある特徴のジッタを生成するようにプログラムしてもよい。検査装置２００（図２）を使用して、変調器によって生成される信号２１０に対する測定値を取得してもよい。図５のプロセスによってジッタを特徴づけることにより、変調器がプログラムされたジッタ特徴を有する信号を生成しているか否かを判断することができる。変調器がプログラムされた量のジッタを生成しない場合、変調器を較正してもよい。変調器を較正する１つの方法は、プログラム入力を、そのプログラム入力値に応答して生成される実際のジッタの量に関連付けるデータテーブルを提供するというものである。プログラム入力が変調器に与えられると、テーブルにアクセスして変調器の所望の出力を生成するために必要なプログラム入力値を特定することができる。与えられた入力の代りにこの値を用いる。
【００５５】
有利なことには、図５に示す推定技法は、先に使用されていた単純なピーク推定技法より正確である。
さらなる利点として、サンプリングデバイス２１８を、時間測定のためにＮＩＳＴ標準に対して較正してもよい。このように、サンプリングデバイス２１８によって生成される測定値は、ＮＩＳＴトレーサブルとなる。サンプリングデバイス２１８によって作成される測定値がＮＩＳＴトレーサブルである場合、図５のプロセスに従って確定されたジッタを特徴づけるパラメータもまた、ＮＩＳＴトレーサブルであるとみなすことができる。
【００５６】
このように本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの特徴を説明したが、当業者にはさまざまな改変、変更及び改善が容易に思いつくことが理解されるであろう。
たとえば、図４Ａに示す確率分布関数は、正弦波ジッタによって変調された信号に関連して使用するのに適切である。他のタイプの変調を有する信号に関連して、そのタイプのジッタによって変調された信号からもたらされる確率分布関数を使用することによって同じ技法を採用してもよい。
【００５７】
同様に、図４Ｂに示す確率分布関数は、ガウス成分を有するジッタを測定するために適切である。信号が異なる特徴のジッタ成分を有する場合、異なる形式の確率分布関数を使用してもよい。信号が異なる特徴の追加のジッタ成分を有する場合、追加の形式の確率分布関数を使用して理想化確率分布関数を計算してもよい。
【００５８】
さらに、上記の例では、結合された理想化確率分布関数を、プログラムされたジッタ及びランダムジッタを表す２つの成分のみを有するように示した。被検査信号に他のジッタ発生源が存在する場合、理想化確率分布関数は、それら他のジッタ発生源を表す追加の成分を有してもよい。
【００５９】
また、図２の機構では、サンプリングデバイスの一例としてサンプリングオシロスコープを使用する。任意の都合のよいサンプリングデバイスを採用してもよい。サンプリングデバイスは、広い周波数範囲で信号を正確にサンプリングすることができることが好ましい。少なくとも１２．５ＧＨｚまでの信号に対して測定値が生成される。
【００６０】
また、サンプリングデバイス２１８は等価時間サンプリングデバイスであった。現在入手可能なほとんどの高速サンプリングデバイスは等価時間サンプリングデバイスであるが、サンプルは必ずしも等価時間サンプリングを通して収集される必要はない。１つの代替形態はアンダーサンプリングである。
【００６１】
別の例として、図３Ｄは、測定される信号のゼロ交差の周辺において値の帯域が選択されることを示す。この技法は、ゼロ交差の周辺で収集されるサンプルセットに限定される必要はない。周期波形における任意の点の周囲で取得されるサンプル値を使用することができる。
【００６２】
さらに、本方法は、ジッタ注入測定のために使用される計測器の特徴付けに関して説明している。本方法を、他の信号におけるジッタの特徴の測定に適用してもよい。
また、確率分布関数及びヒストグラムをグラフィカルに示している。必ずしもこれら関数がグラフィカル表示として又は人間の感知可能な形式で提示される必要はない。上述したデータ処理を、データのコンピュータ化された処理によって実行してもよい。
【００６３】
こうした変形、変更及び改善は、本開示の一部であるように意図されており、且つ本発明の精神及び範囲内に含まれるように意図している。したがって、上述した説明及び図面は単に例示としてのものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、ジッタを理解するために有用な略図である。
【図２】ジッタを測定するための検査設備のブロック図である。
【図３Ａ】サンプリングオシロスコープの動作を理解するために有用な略図である。
【図３Ｂ】サンプリングオシロスコープの動作を理解するために有用な略図である。
【図３Ｃ】サンプリングオシロスコープを使用するデータ収集を示す略図である。
【図３Ｄ】サンプリングオシロスコープを使用するデータ収集を示す略図である。
【図３Ｅ】図３Ｄにおけるサンプルのヒストグラムの略図である。
【図４Ａ】正弦波ジッタを提供するように変調される信号のゼロ交差の確率分布関数の略図である。
【図４Ｂ】ランダムジッタを有する信号のゼロ交差の確率分布関数の略図である。
【図４Ｃ】正弦波ジッタ及びランダムジッタ含むように変調される信号のゼロ交差の確率分布関数の略図である。
【図４Ｄ】正弦波ジッタ及びランダムジッタを含む信号のゼロ交差サンプルから形成されるサンプルのヒストグラムの略図である。
【図４Ｅ】図４Ｄのヒストグラムに確率分布関数を当てはめるプロセスを示す略図である。
【図４Ｆ】図４Ｄのヒストグラムに確率分布関数を当てはめるプロセスを示す略図である。
【図５】ジッタを特徴づけるパラメータを計算するプロセスを示すフローチャートである。
【図１Ａ】
2008514961.tif 000003
【図１Ｂ】
2008514961.tif 000004
【図２】
2008514961.tif 000005
【図３Ａ】
2008514961.tif 000006
【図３Ｂ】
2008514961.tif 000007
【図３Ｃ】
2008514961.tif 000008
【図３Ｄ】
2008514961.tif 000009
【図３Ｅ】
2008514961.tif 000010
【図４Ａ】
2008514961.tif 000011
【図４Ｂ】
2008514961.tif 000012
【図４Ｃ】
2008514961.tif 000013
【図４Ｄ】
2008514961.tif 000014
【図４Ｅ】
2008514961.tif 000015
【図４Ｆ】
2008514961.tif 000016
【図５】
2008514961.tif 000017
【国際調査報告】
2008514961.tif 000018
2008514961.tif 000019
2008514961.tif 000020
2008514961.tif 000021
2008514961.tif 000022