(57)【要約】【課題】伝送シミュレーション又は実測における波形歪みを自動で判別することができるクロック波形歪み判定方法及びクロック波形歪み判定装置を提供する。【解決手段】（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出し、さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、２階の変化量が正から負、又は、負から正へ変化する回数を数え、変化する回数が２回以上であれば、クロック波形歪みが有ることを検出する。【選択図】      図１
2004312610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送シミュレーションで得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間といった、電圧レベルが遷移している状態でのクロック波形歪み判定方法において、
（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、前記１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出し、さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、前記２階の変化量が０となる回数を数え、該回数により、クロック波形歪みの有無を検出することを特徴とするクロック波形歪み判定方法。
【請求項２】
前記２階の変化量が０となる回数の代替として、前記２階の変化量が正から負、又は、負から正へ変化する回数を数え、該変化する回数が２回以上であれば、クロック波形歪みが有ることを検出することを特徴とする請求項１に記載のクロック波形歪み判定方法。
【請求項３】
実測で得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間といった、電圧レベルが遷移している状態でのクロック波形歪み判定方法において、
（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、前記１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出し、さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、前記２階の変化量が０となる回数を数え、該回数により、クロック波形歪みの有無を検出することを特徴とするクロック波形歪み判定方法。
【請求項４】
前記２階の変化量が０となる回数の代替として、前記２階の変化量が正から負、又は、負から正へ変化する回数を数え、該変化する回数が２回以上であれば、クロック波形歪みが有ることを検出することを特徴とする請求項３に記載のクロック波形歪み判定方法。
【請求項５】
伝送シミュレーションで得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間といった、電圧レベルが遷移している状態でのクロック波形歪み判定装置において、
（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、前記１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出する手段を有し、
さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、前記２階の変化量が０となる回数を数え、該回数により、クロック波形歪みの有無を検出する手段を有することを特徴とするクロック波形歪み判定装置。
【請求項６】
前記２階の変化量が０となる回数の代替として、前記２階の変化量が正から負、又は、負から正へ変化する回数を数え、該変化する回数が２回以上であれば、クロック波形歪みが有ることを検出する手段を有することを特徴とする請求項５に記載のクロック波形歪み判定装置。
【請求項７】
実測で得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間といった、電圧レベルが遷移している状態でのクロック波形歪み判定装置において、
（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、前記１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出する手段を有し、
さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、前記２階の変化量が０となる回数を数え、該回数により、クロック波形歪みの有無を検出する手段を有することを特徴とするクロック波形歪み判定装置。
【請求項８】
前記２階の変化量が０となる回数の代替として、前記２階の変化量が正から負、又は、負から正へ変化する回数を数え、該変化する回数が２回以上であれば、クロック波形歪みが有ることを検出する手段を有することを特徴とする請求項７に記載のクロック波形歪み判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送シミュレーション又は実測におけるクロック波形歪み判定方法及びクロック波形歪み判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、デジタル輝度データにつき、ある画素と１クロック前の画素との間のデータ値の差分である１次差分の絶対値と極性とを検出するととともに、１次差分を所定のビット数の符号化信号に符号化して輝度信号により即した輪郭補償成分を生成するので、リンギングや波形の歪みなどを生じることなく、所望の輪郭補償特性を得ることができるとともに、少ないゲート数の簡単な回路構成とすることができる映像処理方法がある（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
また、第１微分部からの波形と第２微分部からの波形とを半波整流し、波形の負極性パルスの数をそれぞれカウントして被測定信号が正常か異常かを判定する波形歪み判定方法もある（例えば特許文献２参照。）。
【０００４】
また、伝送線路の信号波形について、反射ノイズによるリンギングや段つきの他に、波形のパルス周期からデューティ比を解析することで波形の乱れを検出する手法がある（例えば非特許文献１参照。）。非特許文献１によれば、伝送シミュレーションで得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義した場合、立ち上がり時間や立ち下がり時間の検出は、ある決まった値を予め決めておき、その時間を越えるかどうかで不具合を判定している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３２７４４号公報
【特許文献２】
特開２００３−１４７９７号公報
【非特許文献１】
稲垣治郎、他４名，「高速デジタル回線の伝送線路における信号波形の解析手法」，２００２年電子情報通信学会総合大会講演論文集，電子情報通信学会，２００２年，ＳＡ−１−３，ｐ．４３４
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
非特許文献１の判定方法では、予め決めておいた値より短い時間で生じる微少な波形歪みを検出することができない。本発明は、単に時間を検出するものではなく、波形歪みそのものを自動で検出しようとするものである。
【０００７】
本発明の目的は、伝送シミュレーション又は実測における波形歪みを自動で判別することができるクロック波形歪み判定方法及びクロック波形歪み判定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のクロック波形歪み判定方法は、
伝送シミュレーションで得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間といった、電圧レベルが遷移している状態でのクロック波形歪み判定方法において、
（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出し、さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、２階の変化量が０となる回数を数え、回数により、クロック波形歪みの有無を検出する。
【０００９】
本発明のクロック波形歪み判定方法は、
実測で得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間といった、電圧レベルが遷移している状態でのクロック波形歪み判定方法において、
（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出し、さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、２階の変化量が０となる回数を数え、回数により、クロック波形歪みの有無を検出する。
【００１０】
また、２階の変化量が０となる回数の代替として、２階の変化量が正から負、又は、負から正へ変化する回数を数え、変化する回数が２回以上であれば、クロック波形歪みが有ることを検出してもよい。
【００１１】
本発明のクロック波形歪み判定装置は、
伝送シミュレーションで得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間といった、電圧レベルが遷移している状態でのクロック波形歪み判定装置において、
（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出する手段を有し、さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、２階の変化量が０となる回数を数え、回数により、クロック波形歪みの有無を検出する手段を有する。
【００１２】
本発明のクロック波形歪み判定装置は、
実測で得られた時間と電圧の２次元ベクトルの形式のクロック波形データから、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義し、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間といった、電圧レベルが遷移している状態でのクロック波形歪み判定装置において、
（ある時間の電圧値−１つ前の時間の電圧値）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは１階の変化量と定義）を行い、１階の変化量の正負の符号から、立ち上がり時間内に単調増加かどうか、または、立ち下がり時間内に単調減少かどうかを検出する手段を有し、さらに、（ある時間の１階の変化量−１つ前の時間の１階の変化量）÷（ある時間−１つ前の時間）の演算（ここでは２階の変化量と定義）を行い、２階の変化量が０となる回数を数え、回数により、クロック波形歪みの有無を検出する手段を有する。
【００１３】
また、２階の変化量が０となる回数の代替として、２階の変化量が正から負、又は、負から正へ変化する回数を数え、変化する回数が２回以上であれば、クロック波形歪みが有ることを検出する手段を有してもよい。
【００１４】
クロック信号は、電子回路の動作にとっては基本的な信号であり、クロック波形整形は重要であり、通常、シミュレーション結果は目視で波形歪みがないかを確認をするが、本発明を活用すれば自動で判別することができる。
【００１５】
また、オシロスコープで実測した波形をサンプリングした結果にこの手法を活用することで、実測波形に対し、不具合の可能性を指摘する機能を実現するなど、応用ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明の実施の形態としてのフローチャートが示されている。まずシミュレーションや実測で得られた波形データを用意する。一般に数値解析された結果は、図２に示すような離散値であり、特に、波形データの場合は、（時間，電圧）の２次元ベクトルの形式をとっている。ここで、立ち上がり時間を、ローレベル・しきい値からハイレベル・しきい値まで到達する時間と定義し（図２）、立ち下がり時間をハイレベル・しきい値からローレベル・しきい値まで到達する時間と定義しておく。これらしきい値は、予め設定しておくか、この判定方法を実行する度に入力する必要がある。図２の立ち上がりの例で説明する。まず、ローレベル・しきい値とハイレベル・しきい値で挟まれた立ち上がり部分を検出する。ここでは、この検出方法は問わないものとする。この立ち上がり部分内のデータ組を、［ｔ（１），Ｖ（１）］、［ｔ（２），Ｖ（２）］・・・［ｔ（ｉ），Ｖ（ｉ）］・・・［ｔ（ｎ），Ｖ（ｎ）］とする。１階の変化量の演算を行う。演算式は、
Ｖ’（ｉ）＝｛Ｖ（ｉ）−Ｖ（ｉ−１）｝÷｛ｔ（ｉ）−ｔ（ｉ−１）｝  （ｉ＝２、３・・ｎ）        （１）式
である。この演算と同時にＶ’（ｉ）の符号を記録しておく。立ち上がりの場合、Ｖ’（ｉ）＜０が存在すると波形歪みがあると警告し処理が終了となる。（立ち下がりの場合は、Ｖ’（ｉ）＞０で警告）ここで、波形歪みの警告がなかった場合、データ組［ｔ（２），Ｖ’（２）］、［ｔ（３），Ｖ’（３）］・・・  ［ｔ（ｉ），Ｖ（ｉ）］・・・［ｔ（ｎ），Ｖ’（ｎ）］に対して、さらに２階の変化量を演算する。演算式は、
Ｖ’’（ｉ）＝｛Ｖ’（ｉ）−Ｖ’（ｉ−１）｝÷｛ｔ（ｉ）−ｔ（ｉ−１）｝  （ｉ＝３、４・・ｎ）    （２）式
である。ここでは、Ｖ’’（ｉ）＝０を検出すべきであるが、扱うデータが離散値のため、Ｖ’’（ｉ）＝０を  検出できない場合が多い。そこで、Ｖ’’（ｉ）の正負の符号を記録しておき、ｉが増加するに従って、Ｖ’’（ｉ）が正から負、あるいは、負から正に変わる回数を記録しておけば、同様の検出と見なすことができる。この結果から２回以上の符号の変化が検出されれば、波形歪みの可能性を注意し処理が終了となる。また、１回以下の符号変化であれば、この波形は問題がないとし、処理が終了となる。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態の動作について、図３〜５を用いて説明する。
【００１８】
通常、クロックは、立ち上がり、あるいは、立ち下がり、またはその両方の変化する瞬間をとらえ、有意と見なされる。従って、図４のように例えば立ち上がり時間内に電圧が低下するような波形では、１回の立ち上がり時間の間に２回の有意があると見なされ誤動作を起こす恐れがある。クロック波形には、図３に示されるように、立ち上がり時間、立ち下がり時間の間は、単調に増加あるいは減少しなければならない。一方、図５に示される波形では、クロック波形に必要な単調増加という条件は成り立っていることから、一見、クロック波形には問題ないと見なされるかもしれない。しかし、１回の立ち上がり時間に段差があることから、有意と見なされる時間が一定せず、次段の信号で、時間的な揺らぎ（ジッタという）が大きくなったり、ハイレベルとローレベルの時間比（デューティという）がばらつくといった不具合があらわれる可能性が出てくる。これは、ハイレベルとローレベルを決める本来のしきい値がハイレベル・しきい値とローレベル・しきい値の間にあり、例えば、電源電圧の揺らぎなどで、この本来のしきい値自体も揺らぐためである。
【００１９】
ここで、図４や図５の不具合を検出する原理を説明する。（１）式を言い換えると、立ち上がり時間、または、立ち下がり時間における単位時間当たりの電圧変化量を示している。これは、連続関数の１階微分に相当する。（１）式が正であれば単調増加であり、負であれば単調減少であることは明かである。そこで、（１）式の符号を監視することで、図４に相当する波形の不具合は検出できる。
【００２０】
（１）式だけでは、図５の不具合を検出することはできないため、更に（２）式を導入する。これは、連続関数の２階微分に相当し、電圧変化量の変化具合を示す。すなわち、立ち上がり時間に（２）式が正であれば、電圧の上昇はさらに加速され、負であれば上昇は減速され、やがて電圧は減少に転じることになる。この変化点を決めるのが、（２）式＝０となるところである。すなわち、この点を境に、波形は下に凸から上に凸、あるいは、上に凸から下に凸へと変化する。したがって、図３のような波形では、立ち上がり時間あるいは立ち下がり時間の間に、（２）式＝０となるのは１回しかないが、図４や図５では（２）式＝０となるのが複数回出現するため、この回数を数えることで、不具合を検出できることになる。しかし、本発明で扱うのは離散値であるから、（２）式＝０という条件を見つけることができない可能性がある。そこで、ある時間ｔ（ｉ）と次の時間ｔ（ｉ＋１）の間で正から負または、負から正に変化するところを検出すれば、ｔ（ｉ）とｔ（ｉ＋１）の間に、０になるところがあるはずである。（厳密にいうと、離散値なのでこの間には、本来、数値は存在しない。）
ここで、波形の不具合が発生する原理を、図６を用いて説明する。一般に、出力バッファＡから出力された信号は、最遠端の入力バッファ（図中のＤ）に到達した瞬間から反射が生じる。これは、入力バッファの入力インピーダンスが非常に大きく、全反射を起こす。Ｄの入力バッファは、進行波と反射波が同時に到達するため無歪みの波形を受信することができる。しかし、ＢやＣの入力バッファでは、進行波と反射波の到達時間にずれがあるため、波形に歪みが生じる。この波形歪みは、次段の回路の誤動作を起こす恐れがあり、シミュレーションにより事前に不具合を見つけ訂正することは非常に有益である。
【００２１】
（発明の他の実施の形態）
上述の発明の実施の形態は、シミュレーション結果について言及したものであるが、例えば、オシロスコープで実測した波形をサンプリングした結果にこの手法を活用することで、実測波形に対し、不具合の可能性を指摘する機能を実現するなど、応用ができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明には以下の効果がある。
【００２３】
プリント基板の設計、製造には、コストや時間がかかり、プリント基板設計中にシミュレーション等で事前に検出することは、非常に有益である。特に、クロック信号は、電子回路の動作にとっては基本的な信号であり、クロック波形整形は重要である。また、通常、シミュレーション結果は目視で波形歪みがないかを確認をするが、本発明を活用すれば自動で判別することができる。
【００２４】
また、オシロスコープで実測した波形をサンプリングした結果にこの手法を活用することで、実測波形に対し、不具合の可能性を指摘する機能を実現するなど、応用ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としてのフローチャートを示す図である。
【図２】数値解析された結果の波形データを示す図である。
【図３】数値解析された結果の波形データを示す図である。
【図４】数値解析された結果の波形データを示す図である。
【図５】数値解析された結果の波形データを示す図である。
【図６】波形の不具合が発生する原理を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ    出力バッファ
Ｂ、Ｃ、Ｄ    入力バッファ
【図１】
2004312610.tif 000003
【図２】
2004312610.tif 000004
【図３】
2004312610.tif 000005
【図４】
2004312610.tif 000006
【図５】
2004312610.tif 000007
【図６】
2004312610.tif 000008