(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量を有する受動回路と、
前記容量を充放電する駆動回路と、
波形測定装置によって測定して得られる、前記受動回路の出力信号の時間的変化を表す応答波形を信号処理して、前記波形測定装置の時間的な揺らぎを求める信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段は、
前記容量を同一の条件の下で充電または放電したときに前記波形測定装置により測定された前記受動回路の複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号の前記波形測定装置による測定値のばらつきを求める処理手段と、
この処理手段により得られた前記波形測定装置による測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する変換手段と
を有することを特徴とする波形測定装置の評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載された波形測定装置の評価装置において、
前記処理手段は、
前記容量を同一の条件の下で充電または放電したときに前記波形測定装置により測定された前記受動回路の前記複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号を所定の間隔でサンプリングした前記波形測定装置による測定値について、各サンプリングポイントにおけるばらつきを求め、
前記変換手段は、
時間軸上で互いに隣接する２つの前記サンプリングポイント間における前記ばらつきの差に基づいて前記時間的な揺らぎを求める
ことを特徴とする波形測定装置の評価装置。
【請求項３】
請求項１に記載された波形測定装置の評価装置において、
前記処理手段は、
前記容量を同一の条件の下で充電または放電したときに前記波形測定装置により測定された前記受動回路の前記複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号を所定の間隔でサンプリングした前記波形測定装置による測定値について、時間軸上で互いに隣接する２つのサンプリングポイント間における前記測定値の差のばらつきを求め、
前記変換手段は、
前記測定値の差のばらつきに基づいて前記時間的な揺らぎを求める
ことを特徴とする波形測定装置の評価装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載された波形測定装置の評価装置において、
前記変換手段は、
前記容量を同一の条件の下で充電または放電したときに前記波形測定装置により測定された前記受動回路の前記複数の応答波形の平均に基づいて前記波形測定装置による測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する
ことを特徴とする波形測定装置の評価装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載された波形測定装置の評価装置において、
前記駆動回路は、方形波を出力する方形波回路と、この方形波回路の出力を入力とする差動増幅器とを備え、前記差動増幅器の出力端子は前記受動回路の入力端子に接続されている
ことを特徴とする波形測定装置の評価装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載された波形測定装置の評価装置において、
前記受動回路は、容量素子と抵抗素子とからなる積分回路である
ことを特徴とする波形測定装置の評価装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載された波形測定装置の評価装置において、
前記受動回路は、容量素子と誘導素子とからなる共振回路である
ことを特徴とする波形測定装置の評価装置。
【請求項８】
容量を有する受動回路の前記容量を同一の条件の下で複数回充放電したときの前記受動回路の出力信号の時間的変化を波形測定装置によって測定する測定ステップと、
前記波形測定装置により測定された前記容量を充電または放電したときの前記受動回路の複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号の前記波形測定装置による測定値のばらつきを求める信号処理ステップと、
前記波形測定装置による測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する変換ステップと
を有することを特徴とする波形測定装置の評価方法。
【請求項９】
請求項８に記載された波形測定装置の評価方法において、
前記信号処理ステップは、
前記容量を充電または放電したときに前記波形測定装置により測定された前記受動回路の前記複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号を所定の間隔でサンプリングした前記波形測定装置による測定値について、各サンプリングポイントにおけるばらつきを求め、
前記変換ステップは、
時間軸上で互いに隣接する２つの前記サンプリングポイント間における前記ばらつきの差に基づいて前記時間的な揺らぎを求める
ことを特徴とする波形測定装置の評価方法。
【請求項１０】
請求項８に記載された波形測定装置の評価方法において、
前記信号処理ステップは、
前記容量を充電または放電したときに前記波形測定装置により測定された前記受動回路の前記複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号を所定の間隔でサンプリングした前記波形測定装置による測定値について、時間軸上で互いに隣接する２つのサンプリングポイント間における前記測定値の差のばらつきを求め、
前記変換ステップは、
前記測定値の差のばらつきに基づいて前記時間的な揺らぎを求める
ことを特徴とする波形測定装置の評価方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１つに記載された波形測定装置の評価方法において、
前記変換ステップは、
前記容量を充電または放電したときに前記波形測定装置により測定された前記受動回路の前記複数の応答波形の平均に基づいて前記波形測定装置による測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する
ことを特徴とする波形測定装置の評価方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれか１つに記載された波形測定装置の評価方法において、
前記測定ステップは、
前記受動回路の入力段に設けられた差動増幅器を介して方形波を入力する
ことを特徴とする波形測定装置の評価方法。
【請求項１３】
波形測定装置の持つ時間的な揺らぎを測定する第１のステップと、
前記波形測定装置により測定された信号発生器の出力波形に基づいて前記発信器のジッターを測定する第２のステップと、
測定された前記発信器のジッターから前記波形測定装置の揺らぎを差し引いて前記発信器のジッターとする第３のステップと
を有し、
前記第１のステップは、
容量を有する受動回路の前記容量を同一の条件の下で複数回充放電したときの前記受動回路の出力信号の時間的変化を波形測定装置によって測定する測定ステップと、
前記波形測定装置により測定された前記容量を充電または放電したときの前記受動回路の複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号の前記波形測定装置による測定値のばらつきを求める信号処理ステップと、
前記波形測定装置による測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する変換ステップと
を有することを特徴とするジッター測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形測定装置の評価装置および評価方法に関する。より具体的には、信号発生器等のジッター測定に用いられるオシロスコープに代表される波形測定装置の評価装置および評価方法、ならびに信号発生器等のジッター測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル機器におけるデジタル信号処理においては、時間的基準となるクロック（繰り返し基本波）が必要である。このクロックは、水晶発振器等の信号発生器を用いて生成される。近年、通信の高速化とデータ転送量の増大に伴い、クロックを発生する信号発生器の高周波化と高精度化の要求が高まっている。しかし、仮に信号発生器から実際に得られるクロックに位相変動やタイミング変動等の時間的な揺らぎがあると、信号処理におけるエラーやひずみの原因となる。したがって、信号発生器の特性評価の一環として、信号発生器が発生するクロックの時間的な揺らぎのように、周期的な信号における理想的なタイミングに対するずれ量（これを「ジッター」という。）をより正確に評価することが必要となる。【０００３】
従来より、ジッターを測定する手法として、信号発生器から得られた複数のパルス信号（クロック）に対し、パルス信号のエッジのばらつきを直接測定する手法や、各パルス信号の周期を測定してそのばらつきを求めるものなどが提案されているが（例えば、特開平５−１０７２８７号公報，特開２００１−３３７１２０号公報など）、未だ標準といえる測定手法は確立されるに至っていない。【０００４】
また、いずれの手法も、パルス信号のエッジや周期の測定には、オシロスコープ等の波形測定装置を用いて、信号発生器からのパルス信号の波形を測定することを前提としている。【０００５】
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来のジッター測定手法においては、測定系自体が持つ時間的な揺らぎは考慮されていない。この測定系自体が持つ時間的な揺らぎについては、パルス信号の波形測定に用いる波形測定装置を例に、次のように説明することができる。
一般に、波形測定装置は、被測定信号の電圧値によってその波形を描画するものである。例えば、所定のサンプリング間隔でサンプリングした値を時間軸に対してプロットすることによって描画された測定信号波形には、被測定信号電圧をサンプリングする際のサンプリング間隔の時間的な揺らぎや、被測定信号電圧を測定する電圧測定系の時間的な揺らぎが存在している。しかしながら、従来のジッター測定手法は、波形測定装置によって得られた測定信号波形には、時間的な揺らぎがないことを前提としたものであった。
その結果として、従来のジッター測定手法によって測定されるジッターには、測定対象である信号発生器のジッターの他に、波形測定装置（例えば、オシロスコープ）等の測定系自体が有する時間的な揺らぎも含まれていると考えられる。
したがって、信号発生器の持つジッターをより正確に測定するためには、測定系の持つ時間的な揺らぎを評価する必要がある。
【発明の開示】
【０００６】
［本発明の目的］
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、信号発生器のジッターを測定する際に用いる測定系が持つ時間的な揺らぎを評価することを目的とする。
また、測定系の持つ時間的な揺らぎを考慮して、信号発生器の持つジッターをより正確に測定することを目的とする。
【０００７】
［課題を解決するための手段］
本発明に係る波形測定装置の評価装置は、容量（１１２）を有する受動回路（１０１）と、前記容量を充放電する駆動回路（１０２）と、波形測定装置（１０３）によって測定して得られる、前記受動回路の出力信号の時間的変化を表す応答波形を信号処理して、前記波形測定装置の時間的な揺らぎを求める信号処理手段（１０５）とを備え、前記信号処理手段は、前記容量を同一の条件の下で充電または放電したときに前記波形測定装置により測定された前記受動回路の複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号の前記波形測定装置による測定値のばらつきを求める処理手段（１０５ａ）と、この処理手段により得られた前記波形測定装置による測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する変換手段（１０５ｂ）とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる波形測定装置の評価方法は、容量（１１２）を有する受動回路（１０１）の前記容量を同一の条件の下で複数回充放電したときの前記受動回路の出力信号の時間的変化を波形測定装置（１０３）によって測定する測定ステップと、前記波形測定装置により測定された前記容量を充電または放電したときの前記受動回路の複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号の前記波形測定装置による測定値のばらつきを求める信号処理ステップと、前記波形測定装置による測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する変換ステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、波形測定装置によって測定された上記受動回路の複数の応答波形から「前記受動回路の出力信号の前記波形測定装置による測定値のばらつき」を求める際には、上記複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号を所定の間隔でサンプリングした前記波形測定装置による測定値について、各サンプリングポイントにおけるばらつきを求めてもよいし、または、時間軸上で互いに隣接する２つのサンプリングポイント間における前記測定値の差のばらつきを求めてもよい。
【００１０】
また、本発明にかかるジッター測定方法は、波形測定装置の持つ時間的な揺らぎを測定する第１のステップと、前記波形測定装置により測定された信号発生器の出力波形に基づいて前記発信器のジッターを測定する第２のステップと、測定された前記発信器のジッターから前記波形測定装置の揺らぎを差し引いて前記発信器のジッターとする第３のステップとを有し、前記第１のステップは、容量（１１２）を有する受動回路（１０１）の前記容量を同一の条件の下で複数回充放電したときの前記受動回路の出力信号の時間的変化を波形測定装置（１０３）によって測定する測定ステップと、前記波形測定装置により測定された前記容量を充電または放電したときの前記受動回路の複数の応答波形に基づいて、前記受動回路の出力信号の前記波形測定装置による測定値のばらつきを求める信号処理ステップと、前記波形測定装置による測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する変換ステップとを有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる波形測定装置の評価装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、基準信号波形および応答波形を説明する図である。
【図３】図３は、オシロスコープによって測定された応答波形のばらつきを示す図である。
【図４】図４は、電圧軸方向のばらつきを時間軸方向の揺らぎに変換する処理を概念的に説明する図である。
【図５】図５は、信号処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、各サンプリングポイントにおける測定値の平均と分散の分布を示す図である。
【図７】図７は、信号処理の他の手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の他の実施の形態にかかる波形測定装置の評価装置の構成例を示す図である。
【図９】図９は、他の実施の形態における基準信号波形および応答波形を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施の形態にかかる波形測定装置の評価装置の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、応答波形の測定条件を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
１．第１の実施の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
１．１．  第１の実施の形態にかかる評価装置の構成
図１は、本発明の実施の形態における波形測定装置の評価装置の構成例を示す構成図である。図１において、オシロスコープ１０３が評価対象となる波形測定装置である。評価装置自体は、容量素子１１２を有する受動回路１０１と、この容量素子１１２を充放電する駆動回路として作用する基準信号発生部１０２と、オシロスコープ１０３によって測定して得られる、受動回路１０１の出力信号の時間的変化を表す応答波形を信号処理して、前記波形測定装置の時間的な揺らぎを求める信号処理部１０５とから構成されている。【００１３】
本実施の形態において、受動回路１０１は、抵抗素子１１１と容量素子１１２とから構成される積分回路である。
また、信号処理部１０５は、図示はしないが、インターフェースを介してオシロスコープ１０３の波形出力端子と接続されたコンピュータとこのコンピュータにインストールされた信号処理プログラムから構成される。オシロスコープ１０３により測定された受動回路１０１の出力電圧波形は、コンピュータのメモリに記憶され、上記信号処理プログラムによって処理される。上記コンピュータは、上記信号処理プログラムと協働し、測定された受動回路の複数の応答波形に基づいて、オシロスコープ１０３による測定値のばらつきを求める処理部１０５ａと、この処理手段１０５ａにより得られた測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する変換部１０５ｂとを構成する。この信号処理プログラムによる信号処理については後述する。【００１４】
本実施の形態において、基準信号発生部１０２は、基準信号として方形波を受動回路の入力端子に供給する方形波発生回路から構成される。基準信号発生部１０２から供給される基準信号に対する受動回路１０１の入出力特性を示す。基準信号（ａ）が入力されることによって容量素子１１２が充放電を行い、受動回路１０１の出力は、抵抗素子１１１と容量素子１１２によって定まる時定数（１／ＲＣ）に応じた応答波形（ｂ）となる。このとき、容量素子１１２は、基準信号発生部１０２から出力される基準信号（ａ）によって、十分に充電されてから放電するように構成されている。これを言い換えると、基準信号（ａ）は、ＲＣ回路からなる受動回路１０１において、容量素子１１２を飽和させるのに十分な時間だけ、一定の充電電圧を維持する方形波ということができる。【００１５】
オシロスコープ１０３は、上述した受動回路１０１の出力電圧波形を計測する。このオシロスコープ１０３は、図１に示すように、２チャンネルの入力端子ＣＨ１，ＣＨ２を有している。そのうち一の入力端子ＣＨ１は受動回路１０１の入力端子に接続され、他の入力端子ＣＨ２は、受動回路１０１の出力端子に接続される。このように接続することによってオシロスコープ１０３は、図２に示したように、応答波形（ｂ）を基準信号（ａ）と同期させて計測している。本実施の形態においては、オシロスコープ１０３は、基準信号（ａ）の立ち下がり（これは図２中の黒点で表されている。）をトリガーとすることによって、応答波形（ｂ）のうち受動回路１０１の放電特性を示す所定区間を測定し信号処理部１０５に出力している。
なお、オシロスコープ１０３においては、例えば、入力インピーダンスの高いＦＥＴ（Field Effect Transistor）プローブ１０４を用いることによって、受動回路１０１の影響が抑制され、高速信号であっても正確な計測が可能となる。【００１６】
１．２．  第１の実施の形態にかかる評価装置における評価手法
次に、信号処理部１０５における測定系の揺らぎの測定、すなわち波形測定装置の評価について説明する。【００１７】
１．２．１．  測定系の揺らぎ
上述したような基準信号（ａ）に対する受動回路１０１の応答波形（ｂ）のうち、放電特性を表す部分は、受動回路１０１の時定数ＲＣと容量素子１１２の充電電圧のみによって定まる。すなわち、オシロスコープ１０３から見た受動回路１０１は、線形特性を有する信号源であり、容量素子１１２を一定の充電電圧で飽和させたときの受動回路１０１の放電特性は高い再現性を備えている。したがって、オシロスコープ１０３による複数の測定波形はすべて同一となるはずである。しかしながら、実際には、図３に示すように、オシロスコープ１０３によって測定される、放電特性を表す複数の応答波形にはばらつきがある。このようにオシロスコープ１０３によって測定された応答波形がばらつく原因は、次のように考えることができる。【００１８】
まず、第１には、オシロスコープ１０３のサンプリング間隔の時間的な揺らぎである。オシロスコープ１０３は、受動回路１０１の出力信号電圧を所定のサンプリング間隔でサンプリングした値を時間軸に対してプロットすることによって応答波形を描画するものである。このオシロスコープ１０３のサンプリング間隔は、オシロスコープ１０３自体が持つ信号発生器に基づいて定められるものである。しかしながら、この信号発生器自体もジッターを有するものである。したがって、サンプリング間隔も時間的な揺らぎを有すると考えられる。【００１９】
ところが、通常、測定される信号発生器の出力信号は、サンプリング間隔が一定として取り扱われる。したがって、オシロスコープ１０３は、サンプリング間隔が時間的に揺らいでいるか否かに関わらず、測定された電圧を一定の時間間隔でプロットすることによって測定波形を描画する。その結果、図４に示すように、上述したサンプリング間隔の揺らぎ（Δｔｓ）は、測定波形上は電圧軸方向の偏差（ΔＶ）として表れることになり、これが応答波形のばらつきの原因となる。【００２０】
第２には、オシロスコープ１０３の電圧測定における量子化誤差である。すなわち、デジタルサンプリングオシロスコープを用いる場合、オシロスコープ１０３は、受動回路１０１の出力電圧をＡ／Ｄ変換したものを測定電圧とする。そのため、測定電圧自体には、量子化誤差も含まれることになり、これもまた、応答波形のばらつきの原因となる。【００２１】
１．２．２．  測定系の揺らぎの評価
本実施の形態では、信号処理部１０５において、オシロスコープ１０３によって測定され、図示しないメモリ上に記憶された複数の応答波形（本実施の形態においては、容量素子１１２の放電に伴う受動回路の出力信号電圧の時間変化の波形）に対し、上述した信号処理プログラムにより信号処理を施して、オシロスコープ１０３の時間的な揺らぎを求める。以下、信号処理部１０５における信号処理について図３乃至図６を参照して詳述する。【００２２】
なお、説明の便宜を図るため、オシロスコープ１０３から取り込まれたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の応答波形は、それぞれ、オシロスコープ１０３によって周期的にサンプリングされた受動回路１０１の出力信号電圧Ｖ（ｐ，ｎ）から構成されているものとする。ここでｐは時間軸上におけるサンプリングポイントを表し、ｎ（≦Ｎ）はオシロスコープ１０３による測定回数を表す。【００２３】
この信号処理プログラムによる信号処理は、大きく分けて、複数の応答波形に基づいて、受動回路１０２の出力信号電圧のオシロスコープ１０３による測定値のばらつき、すなわち電圧軸方向におけるばらつきを求める処理と、その結果得られた測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する処理とから構成される。【００２４】
（１）測定系の電圧軸方向におけるばらつきを求める処理
図５は、信号処理プログラムによって実現される信号処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態において、信号処理部１０５は、まず、Ｎ個の応答波形から、各サンプリングポイントにおける測定値Ｖ（ｐ，ｎ）のばらつきを求める。具体的には、メモリ上に記憶された複数の応答波形の各サンプリングポイントにおける測定値Ｖ（ｐ，ｎ）に対し、サンプリングポイントｐごとにその平均Ｖaverage（ｐ）と分散（または標準偏差）σＶ（ｐ）とを求める（ステップ１０１）。図６は、横軸を時間軸として平均Ｖaverage（ｐ）と分散σＶ（ｐ）の分布の一例をそれぞれ表したものである。【００２５】
（２）電圧軸方法におけるばらつきを時間的な揺らぎに変換する処理
図３を参照すると、電圧軸方向のばらつきを時間軸方向の揺らぎに変換するには、当該サンプリングポイントにおける基準となる時間−電圧関係の傾き（ｄＶref）で上記電圧軸方向のばらつきを除することによって達成されることが理解できる。【００２６】
そこで、本実施の形態においては、次のような処理を行ない、時間軸方向の揺らぎに変換する。
まず、時間軸上で互いに隣接する２つのサンプリングポイント間における分散（または標準偏差）の差の大きさ：
ΔσＶ（ｐ）＝｜σＶ（ｐ＋１）−σＶ（ｐ）｜
を求める（ステップ１０２）。このように各サンプリングポイント間における分散の差を求めることによって、受動回路１０１の出力信号電圧を測定する際に生じた量子化誤差を相殺することができる。これは、量子化誤差がすべてのサンプリングポイントにおいて等しく発生していると考えることができるからである。【００２７】
その一方で、各サンプリングポイントにおける測定波形の平均の傾き：
ΔＶaverage（ｐ）＝Ｖaverage（ｐ＋１）−Ｖaverage（ｐ）
を求める（ステップ１０３）。
そして、サンプリングポイント間における分散の差  ΔσＶ（ｐ）を各サンプリングポイントにおける傾きΔＶaverage（ｐ）で除し（ステップ１０４）、これにサンプリング間隔ｔｓを乗じることによって、電圧軸方向のばらつきを時間軸方向の揺らぎに変換する（ステップ１０５）。【００２８】
このようにして得られた時間軸方向の揺らぎは、オシロスコープ１０３の持つ揺らぎと考えられる。本実施の形態においては、互いに隣接する２つのサンプリングポイント間における分散の差の大きさを求め（上記ステップ１０２）、これを電圧軸方向のばらつき（図３におけるΔＶ）として扱っている。このように分散の差をとるようにしたのは、上記ステップ１０１において求めた分散は、１つのサンプリングポイントにおける複数の測定結果に基づいて得られたものであって、時間軸方向に分布するすべてのサンプリングポイントに共通する基準に基づいて求められたものではないからである。【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、オシロスコープ１０３の持つ時間的な揺らぎを評価することができる。
また、本実施の形態においては、上述したステップ１０１において各サンプリングポイント間における分散（または標準偏差）の差を求めることによって、受動回路１０１の出力信号電圧を測定する際に発生した量子化誤差を相殺することができる。【００３０】
２．第２の実施の形態
次に本発明の第２の実施の形態にかかる評価装置および評価方法について説明する。
この第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態と比較すると、信号処理部１０５における信号処理、特に測定系の揺らぎの評価に関する手順が異なるのみで、受動回路１０１、オシロスコープ１０３等、その他のハードウェア的な構成については、第１の実施の形態と変わるところはない。よって、同一の構成については、第１の実施の形態の説明と同一の符号を用いることとし、その説明は省略する。【００３１】
［第２の実施の形態にかかる評価装置における評価手法］
第１の実施の形態と同様にして、オシロスコープ１０３によって測定された複数の
オシロスコープ１０３によって測定された複数の応答波形（本実施の形態においては、容量素子１１２の放電に伴う受動回路の出力信号電圧の時間変化の波形）が、信号処理部１０５の図示しないメモリ上に記憶されたものとする。
以下、本実施の形態における測定系の揺らぎの評価について図７を参照して説明する。【００３２】
（第２の実施の形態における測定系の揺らぎの評価）
本実施の形態において、信号処理プログラムによる信号処理は、図７に示すように、まず、オシロスコープ１０３による複数の応答波形に基づいて、応答波形ごとに時間軸上で互いに隣接する２つのサンプリングポイント間における測定値の差：
ΔＶ（ｐ，ｎ）＝Ｖ（ｐ＋１，ｎ）−Ｖ（ｐ，ｎ）
を求める（ステップ２０１）。そして、このようにして求めた測定値の差ΔＶ（ｐ，ｎ）の分散（または標準偏差）σΔＶ（ｐ）をサンプリングポイントｐごとに求める（ステップ２０２）。次いで、この分散（または標準偏差）σΔＶ（ｐ）から量子化誤差σquantaを差し引く（ステップ２０３）。
なお、量子化誤差σquantaは、無信号状態で測定を行うことにより求めることができる。【００３３】
一方、オシロスコープ１０３による複数の応答波形の各サンプリングポイントにおける測定値Ｖ（ｐ，ｎ）に対し、サンプリングポイントｐごとにその平均Ｖaverage（ｐ）を求め（ステップ２０４）、各サンプリングポイントにおける測定波形の平均の傾き：
ΔＶaverage（ｐ）＝Ｖaverage（ｐ＋１）−Ｖaverage（ｐ）
を求める（ステップ２０５）。【００３４】
そして、量子化誤差を差し引いた測定値の差の分散σΔＶ（ｐ）−σquantaを各サンプリングポイントにおける傾きΔＶaverage（ｐ）で除し（ステップ２０６）、これにサンプリング間隔ｔｓを乗じることによって、電圧軸方向のばらつきを時間軸方向の揺らぎに変換する（ステップ２０７）。
このようにして得られた時間軸方向の揺らぎは、オシロスコープ１０３の持つ時間的な揺らぎを表すと考えられる。【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、オシロスコープ１０３の持つ時間的な揺らぎを評価することができる。【００３６】
３．第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図８は、本実施の形態における評価装置の構成図である。本実施の形態においては、受動回路５０１が誘導素子５１１と容量素子１１２とから構成されたＬＣ共振回路である点で上述した第１および第２の実施の形態と異なる。したがって、基準信号発生回路１０２によって方形波からなる基準信号が与えられたときの受動回路５０１の応答は、図９に示すような振動現象を示す。誘導素子と容量素子とを組み合わせることで得られる共振現象は、受動回路５０１の過渡応答であり、前述した積分回路の場合と同様に、数秒程度の短い間における繰り返しであれば、非常に高い再現性が得られるものと考えられる。
なお、その他の構成要素については、第１または第２の実施の形態と同一であるので、その説明は省略する。【００３７】
以下、図８に示した評価装置によるオシロスコープ１０３の評価方法について説明する。まず、基準信号が与えられた受動回路５０１の応答波形を、オシロスコープ１０３により一周期ずつ時間軸をそろえて取り込む（計測する）。このときオシロスコープ１０３は、原信号となる基準信号の立ち下がりで毎回トリガをかけ、計測された応答の波形（減衰振動）を一周期毎に捕捉し、時間軸の方向の幅（捕捉間隔）をそろえ、複数の単位波形を取り込む。また、各捕捉間隔内で、所定のサンプリング間隔で電圧値を計測する。このようにして、基準信号の立ち上がり毎に同一の捕捉間隔で応答信号を計測し、複数の単位波形を計測すると、各単位波形毎の所定の同一時刻において、電圧値のバラツキが確認できる。【００３８】
信号処理部１０５は、上述のようにしてオシロスコープ１０３で計測された計測結果をもとに、上述した第１または第２の実施の形態において説明したように、電圧軸方向におけるばらつきを求める処理と、その結果得られた測定値のばらつきを時間的な揺らぎに変換する処理とを行う。このようにして得られた時間軸方向の揺らぎは、オシロスコープ１０３の持つ時間的な揺らぎを表すと考えられる。【００３９】
４．第４の実施の形態
本発明の第４の実施の形態にかかる評価装置は、基準信号発生回路１０２と受動回路１０１との間に差動増幅器１０６を備えたことを特徴とする。図１０に示すように、差動増幅器１０６の出力端子は受動回路１０１の入力端子に接続され、差動増幅器１０６の入力端子には基準信号発生回路１０２が出力する方形波が入力されている。その他の構成については、上述した第１または第２の実施の形態と変わるところはないので、その詳細な説明を省略する。【００４０】
このような構成を取ることには、次のような利点がある。
まず、第１には、受動回路１０１からより安定した応答を得ることができる。一般に、基準信号発生器１０２から出力される方形波にノイズが乗っていた場合や浮遊容量等の影響で波形が歪んだ場合に、受動回路１０１から一定の応答が得られなくなるおそれがある。これに対して、差動増幅器１０６を用いて基準信号を増幅することによって、Ｓ／Ｎ比を向上させるとともに、受動回路１０１に入力される基準信号を整形することにより、信号源のリンギングの影響を除去することができる。よって、受動回路１０１の応答を安定させることができるのである。【００４１】
第２の利点は、オシロスコープ１０３によって測定するレンジを選ぶことができることである。すなわち、差動増幅器１０６のゲインを調整することによって、オシロスコープ１０３の電圧測定レンジに対して受動回路１０１の出力信号電圧を相対的に変化させることができる。その結果、直流オフセットを最高リニアリティが得られるＡ／Ｄ変換特性の中心部にシフトさせることができ、受動回路１０１の応答波形の中でも、安定した区間を選択して信号処理部１０５に取り込むことが可能となる。この安定した区間について、図１１を参照してさらに説明する。精度のより高い測定を行うには、上記「安定した区間」として、オシロスコープ１０３において観測される波形が次のような条件を備えていることが望ましい。すなわち、（１）受動回路１０１の出力信号電圧の変化（振幅）が、オシロスコープ１０３の管面における電圧軸レンジのフルスケール以上で、かつ（２）時間軸において６点以上でサンプリングできることである。本実施の形態において、サンプリングポイントは、原理的には最低４点あればよい。それにもかかわらず、上述のように６点としたのは、図１１にも示すように、オシロスコープ１０３の管面の上限および下限においては、飽和した波形が正しく表示されないことがあるからである。【００４２】
５．第５の実施の形態
次に本発明の第５の実施の形態にかかるジッター測定方法について説明する。
上述したように、オシロスコープを用いて水晶発振器等の信号発生器のジッターを測定する方法においては、実際に測定されるジッターは、信号発生器自体のジッターとオシロスコープ等の測定系のジッターが含まれている。ここで、両者のジッター成分が正規分布を示すものとすると、以下の（１）式で示すことができる。なお、Ｊallは測定されるジッター，Ｊoscは信号発生器本来のジッター，Ｊmeasは測定系のジッターをそれぞれ示している。
Ｊall＝Ｊosc＋Ｊmeas・・・（１）【００４３】
したって、信号発生器自身のジッターは、次の（２）式で示すことができる。
Ｊosc＝Ｊall−Ｊmeas・・・（２）
これはジッター測定器によって測定されるジッターから、測定系のジッターを差し引くことにより、信号発生器本来のジッターが得られることを意味している。【００４４】
そこで、本実施の形態にかかるジッター測定方法は、まず、上述した各実施の形態にかかる波形測定装置の評価装置を用いてジッター測定器（測定系）の時間的な揺らぎを測定し、これを当該ジッター測定器による信号発生器の測定値から差し引くようにした。この方法においては、確定度の高い受動回路の応答信号を信号源として、これをオシロスコープで測定し、この測定結果における時間的な揺らぎを求めるようにした。
よって、ジッター測定系であるオシロスコープの時間的な揺らぎを除いた、信号発生器本来のジッターをより高い精度で計測できる。
【図１】
0004763683.tif 000002
【図２】
0004763683.tif 000003
【図３】
0004763683.tif 000004
【図４】
0004763683.tif 000005
【図５】
0004763683.tif 000006
【図６】
0004763683.tif 000007
【図７】
0004763683.tif 000008
【図８】
0004763683.tif 000009
【図９】
0004763683.tif 000010
【図１０】
0004763683.tif 000011
【図１１】
0004763683.tif 000012