(57)【要約】【課題】シミュレーション解析によってプリント回路基板の伝送線路解析を擬似ランダムパターンを用いて解析を行う従来の方法は、解析時間が長時間かかる。【解決手段】短ビットパターンの第１、第２の信号パターンを伝送線路に供給して伝送させ、伝送した第１、第２の信号パターンにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の左端付近の時間Ｔ１と右端付近の時間Ｔ２との間の時間幅からジッタ量の概略予測値を算出する。これにより、従来のシミュレーション解析のようにあらゆるパターンのデータにより解析を行う必要がなく、よって、擬似ランダムパターンで解析を行う従来の解析時間に対して、例えば約６〜１０％の短時間で解析することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジッタ観測を含む伝送線路解析を行う伝送線路解析方法において、
解析対象の伝送線路に所定の第１の信号パターンと所定の第２の信号パターンとを順次に供給する第１のステップと、
前記伝送線路を伝送した前記第１の信号パターンを受信し、それにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の左端付近の時間Ｔ１を測定する第２のステップと、
前記伝送線路を伝送した前記第２の信号パターンを受信し、それにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の右端付近の時間Ｔ２を測定する第３のステップと、
前記時間Ｔ１とＴ２との間の時間幅からジッタ量の概略予測値を算出する第４のステップと
を含むことを特徴とする伝送線路解析方法。
【請求項２】
前記アイパターンの交差する部分の時間幅は、前記アイパターンの振幅の中央値において交差する部分の時間幅であり、前記時間幅の左端付近の時間Ｔ１は前記交差する部分の最も早い時間にほぼ相当し、前記時間幅の右端付近の時間Ｔ２は前記交差する部分の最も遅い時間にほぼ相当し、前記第１のステップは、前記第１の信号パターンとして、所定ビット連続したＬレベルの後、ＨレベルとＬレベルとが交互に繰り返す信号パターンを出力し、前記第２の信号パターンとして、前記所定ビット連続したＨレベルの後、ＨレベルとＬレベルとが交互に繰り返す信号パターンを出力することを特徴とする請求項１記載の伝送線路解析方法。
【請求項３】
前記第４のステップは、前記伝送線路の特性インピーダンス、伝送線路を伝送する信号の周波数、伝送速度、及び前記第１及び第２の信号パターンを送信するデバイスと受信するデバイスの立ち上がりスピードをパラメータとする換算テーブルを用いて、前記時間Ｔ１、Ｔ２に対応してそれぞれ換算値α１、α２を求め、（Ｔ１−α１）を第１の予測値とし、（Ｔ２＋α２）を第２の予測値とし、前記第１の予測値と前記第２の予測値との差から前記ジッタ量の概略予測値を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の伝送線路解析方法。
【請求項４】
ジッタ観測を含む伝送線路解析を行う伝送線路解析装置において、
解析対象の伝送線路に所定の第１の信号パターンと所定の第２の信号パターンとを順次に供給する送信デバイスと、
前記伝送線路を伝送した前記第１の信号パターン又は前記第２の信号パターンを受信する受信デバイスと、
前記受信デバイスで受信された前記第１の信号パターンにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の左端付近の時間Ｔ１を測定すると共に、前記受信デバイスで受信された前記第２の信号パターンにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の右端付近の時間Ｔ２を測定する測定手段と、
前記時間Ｔ１とＴ２との間の時間幅からジッタ量の概略予測値を算出するジッタ量算出手段と
を有することを特徴とする伝送線路解析装置。
【請求項５】
前記アイパターンの交差する部分の時間幅は、前記アイパターンの振幅の中央値において交差する部分の時間幅であり、前記時間幅の左端付近の時間Ｔ１は前記交差する部分の最も早い時間にほぼ相当し、前記時間幅の右端付近の時間Ｔ２は前記交差する部分の最も遅い時間にほぼ相当し、前記送信デバイスは、前記第１の信号パターンとして、所定ビット連続したＬレベルの後、ＨレベルとＬレベルとが交互に繰り返す信号パターンを出力し、前記第２の信号パターンとして、前記所定ビット連続したＨレベルの後、ＨレベルとＬレベルとが交互に繰り返す信号パターンを出力することを特徴とする請求項４記載の伝送線路解析装置。
【請求項６】
前記ジッタ量算出手段は、前記伝送線路の特性インピーダンス、伝送線路を伝送する信号の周波数、伝送速度、前記送信デバイス及び前記受信デバイスの各立ち上がりスピードをパラメータとする換算テーブルを用いて、前記時間Ｔ１、Ｔ２に対応してそれぞれ換算値α１、α２を求め、（Ｔ１−α１）を第１の予測値とし、（Ｔ２＋α２）を第２の予測値とし、前記第１の予測値と前記第２の予測値との差から前記ジッタ量の概略予測値を算出することを特徴とする請求項４又は５記載の伝送線路解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は伝送線路解析方法及び伝送線路解析装置に係り、特にプリント回路基板における伝送線路のジッタ観測などの伝送線路解析を行う伝送線路解析方法及び伝送線路解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速信号の基板設計などにおいて行われるプリント回路基板の伝送線路解析（ジッタ観測）では、送信デバイスから擬似ランダムパターン（ＰＲＢＳ）をプリント回路基板の伝送線路に入力して伝送させ、その伝送線路を伝送した擬似ランダムパターン（ＰＲＢＳ）を受信デバイスで受信してその伝送線路における波形劣化を確認することが従来行われている。
【０００３】
ここで、上記のプリント回路基板の伝送線路は、例えば図５に示すように、層厚Ｈ１、Ｈ２、素材の誘電率Ｅｒ１、Ｅｒ２の基板に、厚みＴ１の銅箔が形成されており、銅箔間のパターン間は幅Ｓ１で形成されている。なお、Ｗ１、Ｗ２はパターン幅を示す。
【０００４】
このプリント回路基板の伝送線路は、図６に示す伝送線路モデルに変換できる。同図において、Ｌはインダクタンス、Ｒは抵抗、Ｃはコンデンサ、Ｇはコンダクタンスを示す。この伝送線路モデルの特性インピーダンスＺｏと伝送速度ｕｏはそれぞれ次式で表される。
【０００５】
【数１】
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従来は上記の特性インピーダンスＺｏと伝送速度ｕｏに基づいて、分布定数線路の基本式を解くというシミュレーションが行われている。また、上記の伝送線路における波形劣化を確認する。確認ポイントは受信デバイスの受信端子にて確認する。図７や図８はその受信デバイスの受信端子にて観測した波形例を示す。図８はオシロスコープを用いて観測されたアイパターンを示しており、そのアイダイアグラムが測定され、アイ開口度から伝送信号の遷移タイミングのばらつき（タイミングジッタ）を求める（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、伝送線路を伝送するデータ信号に対するサンプリングを１クロック周期内の異なる位相で行い、そのサンプリングタイミングの位相毎にサンプル値が所定範囲となる頻度を求め、位相対頻度のヒストグラムを作成し、そのヒストグラムから予め定義した分布モデルの母数推定に必要なモーメントを算出し、その算出されたモーメントからジッタの分布モデルの母数を推定し、その推定された母数からジッタを求めるジッタ解析装置も従来知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
更に、オシロスコープ上のアイパターンダイアグラム表示の特別な用途において、観察ビット間隔の直前のシンボルが、ランダムビットストリームに対する観察ビット間隔に対するアイパターンダイアグラムに影響を与えるため、アイパターン交差レベルとデータ依存ジッタなどから実質的に無雑音波形を表示する方法が従来知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２３３９４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１６７３号公報
【特許文献３】特表２００６−５０３２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに、特許文献１などのようにシミュレーション解析によってプリント回路基板の伝送線路解析を行う従来の方法は、解析時間が長時間かかるという問題がある。このことについて更に説明するに、図７はある伝送線路の解析を１００ｎｓまで行ったときの表示である。これを重ね合わせたグラフが図８のアイパターンになる。図７に示す波形のようにデータパターン（１００１０１など）により表示される波形が変化し、解析結果にバラツキが生じるため、あらゆる組合せパターンによる解析が必要となる。
【００１０】
そこで、従来は通常入力パターンとしては９段（５１２ビット）のシフトレジスタや１０段（１０２４ビット）のシフトレジスタを用いて発生した擬似ランダムパターン（ＰＲＢＳ）などのランダム性の高い信号を使って解析品質を上げているが、そのため、数時間〜数百時間の解析を行わなければ伝送線路の解析品質を確保することができないという課題がある。
【００１１】
また、従来はバックプレーンを使ってプリント回路基板間における高速通信を実施する場合など、コネクタやＶＩＡ数が増えるなどして特性インピーダンスＺｏの不連続点が増し更に解析時間を長くしている。
【００１２】
更に、特許文献２及び特許文献３記載の従来の解析方法は、いずれもオシロスコープのアイパターンからジッタを解析することを特徴としており、モデルによるシミュレーションにより伝送線路解析（ジッタ観測）を行う発明ではない。
【００１３】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、長時間にわたる解析を行わなくても、短時間にてその解析結果の概略を確認できる伝送線路解析方法及び伝送線路解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の伝送線路解析方法は、ジッタ観測を含む伝送線路解析を行う伝送線路解析方法において、解析対象の伝送線路に所定の第１の信号パターンと所定の第２の信号パターンとを順次に供給する第１のステップと、伝送線路を伝送した第１の信号パターンを受信し、それにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の左端付近の時間Ｔ１を測定する第２のステップと、伝送線路を伝送した第２の信号パターンを受信し、それにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の右端付近の時間Ｔ２を測定する第３のステップと、時間Ｔ１とＴ２との間の時間幅からジッタ量の概略予測値を算出する第４のステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
この発明では、短ビットパターンの第１、第２の信号パターンを伝送線路に供給して伝送させ、伝送した第１、第２の信号パターンにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の左端付近の時間Ｔ１と右端付近の時間Ｔ２との間の時間幅からジッタ量の概略予測値を算出するようにしたため、従来のシミュレーション解析のようにあらゆるパターンのデータにより解析を行う必要がない。
【００１６】
また、上記の目的を達成するため、本発明の伝送線路解析方法は、アイパターンの交差する部分の時間幅は、アイパターンの振幅の中央値において交差する部分の時間幅であり、時間幅の左端付近の時間Ｔ１は交差する部分の最も早い時間にほぼ相当し、時間幅の右端付近の時間Ｔ２は交差する部分の最も遅い時間にほぼ相当し、第１のステップは、第１の信号パターンとして、所定ビット連続したＬレベルの後、ＨレベルとＬレベルとが交互に繰り返す信号パターンを出力し、第２の信号パターンとして、所定ビット連続したＨレベルの後、ＨレベルとＬレベルとが交互に繰り返す信号パターンを出力することを特徴とする。
【００１７】
また、上記の目的を達成するため、本発明の伝送線路解析方法は、上記の第４のステップは、伝送線路の特性インピーダンス、伝送線路を伝送する信号の周波数、伝送速度、及び第１及び第２の信号パターンを送信するデバイスと受信するデバイスの立ち上がりスピードをパラメータとする換算テーブルを用いて、時間Ｔ１、Ｔ２に対応してそれぞれ換算値α１、α２を求め、（Ｔ１−α１）を第１の予測値とし、（Ｔ２＋α２）を第２の予測値とし、第１の予測値と第２の予測値との差からジッタ量の概略予測値を算出することを特徴とする。この発明では、過去のばらつき度合いをその結果に加味させてジッタ量の概略予測値を得るようにしたため、より解析品質を向上できる。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明の伝送線路解析装置は、ジッタ観測を含む伝送線路解析を行う伝送線路解析装置において、解析対象の伝送線路に所定の第１の信号パターンと所定の第２の信号パターンとを順次に供給する送信デバイスと、伝送線路を伝送した第１の信号パターン又は第２の信号パターンを受信する受信デバイスと、受信デバイスで受信された第１の信号パターンにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の左端付近の時間Ｔ１を測定すると共に、受信デバイスで受信された第２の信号パターンにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の右端付近の時間Ｔ２を測定する測定手段と、時間Ｔ１とＴ２との間の時間幅からジッタ量の概略予測値を算出するジッタ量算出手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
この発明では、短ビットパターンの第１、第２の信号パターンを伝送線路に供給して伝送させ、伝送した第１、第２の信号パターンにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の左端付近の時間Ｔ１と右端付近の時間Ｔ２との間の時間幅からジッタ量の概略予測値を算出するようにしたため、従来のシミュレーション解析のようにあらゆるパターンのデータにより解析を行う必要がない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、短ビットパターンの第１、第２の信号パターンを伝送線路に供給して伝送させ、伝送した第１、第２の信号パターンにより得られるアイパターンの交差する部分の時間幅の左端付近の時間Ｔ１と右端付近の時間Ｔ２との間の時間幅からジッタ量の概略予測値を算出することにより、従来のシミュレーション解析のようにあらゆるパターンのデータにより解析を行う必要がなく、よって、擬似ランダムパターンで解析を行う従来の解析時間に対して、例えば約６〜１０％の短時間で解析することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、伝送線路の特性インピーダンス、伝送線路を伝送する信号の周波数、伝送速度、及び第１及び第２の信号パターンを送信するデバイスと受信するデバイスの立ち上がりスピードをパラメータとする換算テーブルを用いて、時間Ｔ１、Ｔ２に対応してそれぞれ換算値α１、α２を求め、（Ｔ１−α１）を第１の予測値とし、（Ｔ２＋α２）を第２の予測値とし、第１の予測値と第２の予測値との差からジッタ量の概略予測値を算出するようにしたため、過去のばらつき度合いをその結果に加味させてジッタ量の概略予測値を得ることができ、より解析品質を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる伝送線路解析装置の一実施の形態の構成図を示す。同図に示すように、本実施の形態の伝送線路解析装置は、所定の信号パターンを出力する送信デバイス１１と、被解析対象の伝送線路１２と、伝送線路１２を伝送した信号パターンを受信する受信デバイス１３とを有する。従来は、送信デバイス１１から擬似ランダムパターン（ＰＲＢＳ）を出力していたが、本実施の形態は、送信デバイス１１が所定の第１の信号パターンと所定の第２の信号パターンとを出力する点に特徴がある。
【００２３】
次に、上記の第１及び第２の信号パターンについて説明する。いま、図２に示す信号のうち、矢印Iで示す区間の信号パターンを図１の送信デバイス１１から伝送線路１２へ出力すると、受信デバイス１３では、図４に示すアイパターンダイアグラムの解析結果のうちＴ１付近の解析結果を得ることができる。
【００２４】
一方、図３に示す信号のうち、矢印IIで示す区間の信号パターンを図１の送信デバイス１１から伝送線路１２へ出力すると、受信デバイス１３では、図４に示すアイパターンダイアグラムの解析結果のうちＴ２付近の解析結果を得ることができる。
【００２５】
ここで、図４に示す解析結果を示すアイパターンにおいて、ジッタ量は縦軸の０Ｖのラインの時間幅で表す。ジッタ量が少ない場合は波形が収束しており、図４のＴ１とＴ２の間の時間幅が小さくなる。従って、Ｔ１とＴ２の間の時間幅が小さいほど伝送線路の品質が高いことになる。この図４に示したＴ１付近とＴ２付近の解析結果を予測できれば、短時間で伝送線路解析を行うことができる。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、送信デバイス１１は、図２に矢印で示す９ビット又は１０ビット連続するＬレベルの信号に続いて、”ＨＬＨＬ”の信号を前記第１の信号パターンとして出力することで、受信デバイス１３に接続された演算部（図示せず）はＴ１付近の値を得る。また、図３に矢印で示す９ビット又は１０ビット連続するＨレベルの信号に続いて、”ＨＬＨＬ”の信号を前記第２の信号パターンとして出力することで、受信デバイス１３に接続された演算部はＴ２付近の値を得る。
【００２７】
ここで、Ｔ１、Ｔ２の値は、伝送線路１２を伝送する信号の基本周波数ｆ、伝送線路１２の特性インピーダンスＺｏ、伝送線路１２における信号の伝送速度ｕｏ、送信デバイス１１、受信デバイス１３の立ち上がりスピードｄｉ／ｄｔなどのパラメータにより変化する値である。そして、本実施の形態では、演算部が上記のＴ１の値を予測値１とし、上記のＴ２の値を予測値２として、概略のジッタ量Jitterを次式により求める。
【００２８】
Jitter＝予測値２−予測値１        （１）
更に、本実施の形態では、解析品質を向上するために、予測値１と予測値２の最悪値を求める。すなわち、予測値１としては図４のＴ１の一番左側の値を求めるために、Ｔ１に対する換算値α１をＴ１から差し引いて（Ｔ１−α１）を予測値１とする。一方、予測値２としては図４のＴ２の一番右側の値を求めるために、Ｔ２に対する換算値α２をＴ２に加算して（Ｔ２＋α２）を予測値２とする。
【００２９】
なお、上記の換算値α１、α２は、上述した各パラメータの値によって異なるため、過去の誤差分布の値を利用し、パラメータによって換算テーブルを作っておき、算出する。ここで、換算値α１、α２は
Ｆ［ｆ，Ｚｏ，ｕｏ，ｄｉ／ｄｔ］
である。
【００３０】
このように、本実施の形態では、上記の（１）式に基づいて概略のジッタ量Jitterを求めるようにしたため、予測値１に対応するＴ１を解析するビットをｔ１ビット、予測値２に対応するＴ２を解析するビットをｔ２ビットとし、また、例えば１５段のシフトレジスタを用いて発生した１５パターンある擬似ランダムパターンを解析する従来の場合は５１２ビットの解析が必要であるため、従来の解析時間に比較して約６％（＝（１５パターンｔ１＋１５パターンｔ２）／５１２）削減した、短時間で解析することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、伝送線路解析方法をコンピュータにソフトウェア処理により行わせる解析用プログラムも本発明に包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の伝送線路解析装置の一実施の形態の構成図である。
【図２】第１の信号パターンの説明図である。
【図３】第２の信号パターンの説明図である。
【図４】本発明によるジッタ量測定の説明用アイパターン図である。
【図５】プリント回路基板の伝送線路の一例の構成図である。
【図６】プリント回路基板の伝送線路の一例のモデル図である。
【図７】伝送線路の解析の一例の伝送信号波形の一例を示す図である。
【図８】伝送線路を伝送した信号のアイパターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  送信デバイス
１２  伝送線路
１３  受信デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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