試験装置、測定装置および電子デバイス
【課題】被測定信号のジッタを容易に測定する。
【解決手段】被測定信号の良否を判定する試験装置であって、周期が既知の基準信号のパルス数と、被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する計数ステップを複数回繰り返す周波数カウンタと、同一の測定期間内で計数した基準信号および被測定信号のパルス数の比、および、基準信号の周期に基づいて、測定期間における被測定信号の平均周期を、それぞれの計数ステップについて算出する平均周期算出部と、平均周期算出部が算出した平均周期のばらつきを算出するノイズ算出部と、平均周期のばらつきに基づいて、被測定信号の良否を判定する判定部とを備える試験装置を提供する。
【解決手段】被測定信号の良否を判定する試験装置であって、周期が既知の基準信号のパルス数と、被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する計数ステップを複数回繰り返す周波数カウンタと、同一の測定期間内で計数した基準信号および被測定信号のパルス数の比、および、基準信号の周期に基づいて、測定期間における被測定信号の平均周期を、それぞれの計数ステップについて算出する平均周期算出部と、平均周期算出部が算出した平均周期のばらつきを算出するノイズ算出部と、平均周期のばらつきに基づいて、被測定信号の良否を判定する判定部とを備える試験装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験装置、測定装置および電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス等の被試験デバイスの試験において、被試験デバイスが出力する被測定信号に含まれるノイズを測定する技術が知られている。例えば、タイムインターバルアナライザを用いてジッタを測定する技術、および、入力信号を複素数の解析信号に変換してジッタを測定する技術が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２００１−３３７１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、タイムインターバルアナライザ等を用いてジッタを測定する場合、測定コストが上昇してしまう。また、解析信号を用いる場合、測定データの演算が煩雑になる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、被測定信号の良否を判定する試験装置であって、周期が既知の基準信号のパルス数と、被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する計数ステップを複数回繰り返す周波数カウンタと、同一の測定期間内で計数した基準信号および被測定信号のパルス数の比、および、基準信号の周期に基づいて、測定期間における被測定信号の平均周期を、それぞれの計数ステップについて算出する平均周期算出部と、平均周期算出部が算出した平均周期のばらつきを算出するノイズ算出部と、平均周期のばらつきに基づいて、被測定信号の良否を判定する判定部とを備える試験装置を提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】被測定信号の良否を判定する試験装置１００の構成の一例を示す。
【図２】周波数カウンタ１０の動作例を示す。
【図３】測定装置３００において測定される被測定信号のノイズの一例を示す。
【図４】測定装置３００において測定される被測定信号のノイズの他の例を示す。
【図５】測定装置３００における測定の周波数特性の一例を示す。
【図６】フリッカノイズの周波数特性に、図５に示した測定装置３００の周波数特性を重畳した特性を示す。
【図７】測定期間を変化させた場合の、ノイズ算出部３２の算出結果の一例を示す。
【図８】図７における算出値Ｓ１から求めたフリッカノイズの測定スペクトルの一例を示す。
【図９】図７における算出値Ｓ２から求めたフリッカノイズの測定スペクトルの一例を示す。
【図１０】平均周期算出部２０が、各計数ステップにおいて算出する平均周期の一例を示す。
【図１１】ノイズ算出部３２が補正した、各計数ステップにおける平均周期の一例を示す。
【図１２】測定装置３００の他の構成例を示す図である。
【図１３】被試験デバイス２００の他の構成例を示す。
【図１４】測定装置３００の他の構成例を示す。
【図１５】測定装置３００の他の構成例を示す。
【図１６】被試験デバイス２００の他の構成例を示す。
【図１７】電子デバイス４００の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、被測定信号の良否を判定する試験装置１００の構成の一例を示す。試験装置１００は、半導体デバイス等の被試験デバイスが出力する被測定信号の良否を判定してよい。試験装置１００は、測定装置３００および判定部３４を備える。
【０００９】
測定装置３００は、被測定信号に含まれるノイズを測定する。例えば測定装置３００は、被測定信号のジッタを測定する。測定装置３００は、入力部６０、周波数カウンタ１０、平均周期算出部２０、ノイズ算出部３２、および、基準信号生成部５０を有する。
【００１０】
入力部６０は、外部から受け取った被測定信号を周波数カウンタ１０に入力する。基準信号生成部５０は、予め定められた周波数の基準信号を生成して周波数カウンタ１０に入力する。基準信号生成部５０は発振器であってよい。
【００１１】
周波数カウンタ１０は、周期が既知の基準信号のパルス数と、被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する。また、周波数カウンタ１０は、基準信号および被測定信号のパルス数を測定期間内で並行して計数する計数ステップを、複数回繰り返す。周波数カウンタ１０は、被測定信号のパルスをｎ個計数する期間を、測定期間としてよい（ただし、ｎは自然数）。
【００１２】
平均周期算出部２０は、同一の測定期間内で計数した基準信号および被測定信号のパルス数の比、および、基準信号の周期に基づいて、それぞれの測定期間における被測定信号の平均周期を算出する。各測定期間における被測定信号の平均周期Ｔａは、下式で与えられる。
Ｔａ＝（ｍ×Ｔｒ）／ｎ
ただし、ｍは当該測定期間で計数された基準信号のパルス数を示す自然数、Ｔｒは基準信号の周期を指す。平均周期算出部２０は、それぞれの計数ステップについて、計数結果に応じた平均周期Ｔａを算出する。
【００１３】
ノイズ算出部３２は、複数の計数ステップに対して平均周期算出部２０が算出した複数の平均周期Ｔａのばらつきを算出する。平均周期Ｔａのばらつきとは、例えば平均周期Ｔａのピークツゥピーク値、ＲＭＳ値、標準偏差等の、平均周期Ｔａの分布に応じた統計値を指す。
【００１４】
判定部３４は、平均周期Ｔａのばらつきに基づいて、被測定信号の良否を判定する。判定部３４は、平均周期Ｔａのばらつきを示す統計値が、予め定められた基準を満たすか否かを判定してよい。
【００１５】
図２は、周波数カウンタ１０の動作例を示す。図２では、被測定信号および基準信号のパルスの立ち上がりエッジのタイミングを示す。上述したように、周波数カウンタ１０は、同一の測定期間内で被測定信号および基準信号のパルス数を並行して計数する。測定期間は、周波数カウンタ１０が被測定信号のパルスをｎ個計数する期間であってよく、周波数カウンタ１０が基準信号のパルスをｍ個計数する期間であってもよい。
【００１６】
図３は、測定装置３００において測定される被測定信号のノイズの一例を示す。図３において、横軸は時間を示す。縦軸は周期ジッタの強度を示す。周期ジッタの強度は、例えば被測定信号の各サイクルの長さが、理想的な長さからどれだけ離れているかを示す。
【００１７】
被測定信号の平均周期Ｔａは、被測定信号の理想的な周期と、測定期間内における周期ジッタの積分値を被測定信号のパルス数ｎで除算した値との和となる。被測定信号の理想的な周期は一定なので、被測定信号の平均周期Ｔａの変動が、周期ジッタに対応する。
【００１８】
なお、測定期間に含まれる周期ジッタの積分値は、測定期間に対するジッタの相対位相によって変化する。例えば図３のように、周期が測定期間の１／２となるサイン波ジッタが被測定信号に含まれている場合を説明する。この場合、測定期間におけるジッタの積分値は、図３に示すように、サイン波ジッタの初期位相と、測定期間の開始タイミングとが一致する場合に最大となる。なお、サイン波ジッタの初期位相は、サイン波のレベルが負から正に遷移する位相を指す。また、測定期間におけるジッタの積分値は、サイン波ジッタの初期位相が、測定期間の開始タイミングに対してπだけずれた場合に最小となる。
【００１９】
このように、測定期間に対する被測定信号の相対位相によって、測定されるジッタ値が変動するので、周波数カウンタ１０は、同一の測定期間内で被測定信号および基準信号のパルス数を計数する計数ステップを、複数回繰り返すことが好ましい。そして、平均周期算出部２０は、それぞれの計数ステップで算出した被測定信号の平均周期Ｔａのピークツゥピーク値等を算出する。
【００２０】
なお、周波数カウンタ１０における測定期間は、被測定信号のジッタ周期の整数倍、または、整数分の１と一致しないことが好ましい。一般に、ジッタと周波数カウンタの測定期間とは同期していないが、周波数カウンタ１０における測定期間の開始、または、終了のタイミングが一定間隔とならないように制御して、ジッタと測定期間とが同期しないように制御してもよい。例えば、測定期間を規定する被測定信号または基準信号のパルスの計数値を変化させることで、ジッタと測定期間とを非同期にできる。一例として、被測定信号のパルスをｎ個計数する期間を測定期間とする場合、周波数カウンタ１０は、ｎの値を変化させてよい。
【００２１】
このように、複数の計数ステップにわたって被測定信号のジッタを測定することで、ジッタの位相の影響を低減してジッタを測定できる。なお、周波数カウンタ１０を用いた場合、ジッタの周波数により、ジッタの測定ゲインが変化する。
【００２２】
図４は、測定装置３００において測定される被測定信号のノイズの他の例を示す。図４において、横軸は時間を示す。縦軸は周期ジッタの強度を示す。図４に示す周期ジッタの周期を、測定期間の１／５．５とする。この場合においても、測定期間におけるジッタの積分値は、サイン波ジッタの初期位相と、測定期間の開始タイミングとが一致する場合に最大となる。
【００２３】
しかし、サイン波ジッタの最初の５周期は、上側および下側波形が相殺されるので、測定される周期ジッタは、最後の上側波形だけとなる。なお上側波形は、ジッタ波形のうちレベルが正の部分を指す。下側波形は、ジッタ波形のうちレベルが負の部分を指す。このため、測定される周期ジッタの積分値は、図３に示す例の積分値を１／２とすると、図４の例では、１／１１となる。このように、周波数カウンタ１０を用いた測定では、ジッタの周波数により、ジッタの測定ゲインが変化する。
【００２４】
図５は、測定装置３００における測定の周波数特性の一例を示す。図５において横軸はジッタの周波数を対数で示す。縦軸は測定ゲインをデシベルで示す。また、図５における縦軸は、ノイズのパワーを測定した場合の測定ゲインを示す。また、図５では、測定期間をＴｇ１、Ｔｇ２、Ｔｇ３としたときの、それぞれの周波数特性を示す。
【００２５】
図３から明らかなように、ジッタの周期が測定期間の２倍以下になると、ジッタの位相によらず、測定期間内にジッタの上側波形の少なくとも一部、および、下側波形の少なくとも一部の双方が含まれる。このため、ジッタの周期が測定期間の２倍以下になると、ジッタの上側波形および下側波形の少なくとも一部が相殺され、測定ゲインが減衰する。なお、ジッタの周期が測定期間の２倍となる場合の、ジッタの周波数を減衰開始周波数とする。
【００２６】
また、ジッタの周期がより小さくなると、図３および図４に示したように、相殺される上側波形および下側波形の領域が増加する。このため、ジッタの測定ゲインは、ジッタの周波数が減衰開始周波数以上の帯域において徐々に減衰する。本例の場合、減衰開始周波数以上の帯域では、ジッタの測定ゲインは−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。上述したように、減衰開始周波数は、測定期間の長さに依存するので、測定期間をＴｇ１、Ｔｇ２、Ｔｇ３と変化させると、減衰開始周波数も変化する。なお図５の例では、Ｔｇ１＞Ｔｇ２＞Ｔｇ３とする。
【００２７】
また、ジッタの周期が、測定期間の整数分の１倍の場合には、測定期間に含まれるジッタの上側波形および下側波形が全て相殺されるので、当該周波数において測定ゲインが零になる。ただし、図５において各ピークを点線で結んだ稜線は、上述したように、−２０ｄＢ／ｄｅｃの傾きを有する。
【００２８】
図５に示すように、周波数カウンタ１０における測定期間を制御することで、測定装置３００におけるノイズ測定の周波数特性を制御することができる。測定装置３００は、周波数カウンタ１０における測定期間を制御する制御部を更に備えてよい。また、図５に示すように、測定装置３００は、ローパスフィルタの特性を有する。このためノイズ算出部３２は、被測定信号に含まれる、比較的に低周波数のフリッカノイズを算出してよい。
【００２９】
図６は、フリッカノイズの周波数特性に、図５に示した測定装置３００の周波数特性を重畳した特性を示す。つまり、フリッカノイズのパワーを測定装置３００で測定した場合の、測定結果の周波数特性を示す。フリッカノイズとは、強度が１／ｆに比例するノイズを指す。図５に関連して説明したように、測定装置３００の周波数特性は、減衰開始周波数以下の帯域では、一定のゲインを示す。このため、重畳後の周波数特性は、減衰開始周波数以下の帯域では、フリッカノイズと同様に−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。
【００３０】
また、減衰開始周波数以上の帯域では、測定装置３００の周波数特性のゲインは、−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰するので、当該領域の測定結果は、−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。図６に示した重畳後の周波数特性を周波数軸で積分した値が、フリッカノイズの時間軸での測定値と対応するので、ノイズ算出部３２の算出結果から、被測定信号に含まれるフリッカノイズの周波数特性を算出することができる。
【００３１】
図７は、測定期間を変化させた場合の、ノイズ算出部３２の算出結果の一例を示す。本例の周波数カウンタ１０は、計数ステップを予め定められた回数実行する毎に、測定期間を変化させる。当該予め定められた回数は、例えば１０００回等のように、被測定信号の平均周期Ｔａのばらつきのピークツゥピーク値等を十分測定できる程度の回数であることが好ましい。ノイズ算出部３２は、当該予め定められた回数の計数ステップ毎に、被測定信号の平均周期Ｔａのばらつきのピークツゥピーク値を算出してよく、被測定信号の平均周期ＴａのばらつきのＲＭＳ値を算出してもよい。
【００３２】
図６に示したように、測定期間を変化させると、測定装置３００の周波数特性が変化するので、ノイズ算出部３２の算出値も変化する。より具体的には、測定期間をより長くすると、減衰開始周波数がより小さくなり、周波数特性の積分値も小さくなる。従って、時間軸におけるノイズの算出値も、図７に示すように小さくなる。
【００３３】
ノイズ算出部３２は、被測定信号の平均周期Ｔａのばらつきを示す、ピークツゥピーク値またはＲＭＳ値等の算出値に基づいて、被測定信号に含まれるフリッカノイズのスペクトルを算出してよい。ノイズ算出部３２は、測定期間の値毎に、平均周期Ｔａのばらつきを算出する。ノイズ算出部３２は、算出した複数の平均周期Ｔａのばらつきに基づいて、フリッカノイズのスペクトルを決定してよい。
【００３４】
より具体的には、ノイズ算出部３２は、それぞれの算出値から、フリッカノイズの測定スペクトルを算出する。時間軸におけるフリッカノイズのＲＭＳ値は、周波数軸のパワースペクトルを積分した値に対応する。より具体的には、パワースペクトルの積分値の平方根から、時間軸のＲＭＳ値を算出できる。また、フリッカノイズの測定スペクトルは、減衰開始周波数以下では−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰して、減衰開始周波数以上では−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰することが既知なので、時間軸におけるフリッカノイズのＲＭＳ値から、フリッカノイズの測定スペクトルを算出することができる。
【００３５】
図８は、図７における算出値Ｓ１から求めたフリッカノイズの測定スペクトルの一例を示す。図８においては、算出した測定スペクトルを斜線で示す。また、被測定信号に実際に含まれるフリッカノイズを実線で示す。上述したように、減衰開始周波数以下の帯域では、測定スペクトルα１は−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。また、減衰開始周波数以上の帯域では、測定スペクトルβ１は−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。
【００３６】
また、減衰開始周波数は、周波数カウンタ１０の測定期間により決定できる。従って、測定スペクトルの積分値が、算出値Ｓ１に対応する値となるように、基本周波数（ｆ＝０）におけるパワーＰ１を算出することで、算出値Ｓ１に対応する測定スペクトルを決定できる。ノイズ算出部３２は、算出値Ｓ１に基づいて、基本周波数における測定スペクトルのパワーＰ１を算出してよい。また、ノイズ算出部３２は、当該パワーＰ１から−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰するスペクトルを算出することで、フリッカノイズのスペクトルを得てよい。
【００３７】
図９は、図７における算出値Ｓ２から求めたフリッカノイズの測定スペクトルの一例を示す。図８に関連して説明したように、ノイズ算出部３２は、算出値Ｓ２に対応する測定スペクトルを算出してよい。なお、ノイズ算出部３２は、測定誤差を低減するべく、複数の算出値Ｓ１、Ｓ２、・・・に対応する複数の測定スペクトルを算出してよい。そして、複数の測定スペクトルから、フリッカノイズのスペクトルを決定してよい。
【００３８】
例えばノイズ算出部３２は、複数の測定スペクトルの、基本周波数におけるパワーＰ１、Ｐ２、・・・の平均値Ｐａを算出する。ノイズ算出部３２は、当該平均値Ｐａから−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰するスペクトルを、フリッカノイズのスペクトルとする。判定部３４は、フリッカノイズのスペクトルに基づいて、被測定信号の良否を判定してよい。例えば判定部３４は、上述した平均値Ｐａが、所定の範囲内か否かに基づいて、被測定信号の良否を判定する。
【００３９】
上述した処理により、被測定信号に含まれるフリッカノイズを解析して、被測定信号の良否を判定することができる。上述した例では、ノイズ算出部３２は、複数の算出値Ｓ１、Ｓ２、・・・からフリッカノイズのスペクトルを決定したが、他の例では、一つの算出値からフリッカノイズのスペクトルを決定してもよい。
【００４０】
また、測定装置３００が測定するノイズは、フリッカノイズに限定されない。測定装置３００は、上述した処理により、予め定められた低周波帯域におけるスペクトルの傾きが既知のノイズを測定してよい。測定装置３００には、使用者等により予めスペクトルの傾きが入力されてよい。測定装置３００は、ホワイトノイズ等のように、各周波数において一定のパワーのノイズスペクトルを算出してもよい。
【００４１】
また、当該予め定められた低周波帯域は、減衰開始周波数に応じて定められてよい。例えば、当該予め定められた低周波帯域は、０から減衰開始周波数の２倍から１０倍程度の周波数までの帯域を指す。
【００４２】
図１０は、平均周期算出部２０が、各計数ステップにおいて算出する平均周期Ｔａの一例を示す。本例では、被測定信号の平均周期Ｔａが、ジッタとは別に、温度変動、電源変動等の要因で、全体的に経時変化する例を示す。このような場合、平均周期算出部２０の算出結果に基づいて、ピークツゥピーク値、ＲＭＳ値等を算出すると、全体的な経時変化の影響により、ジッタを精度よく算出できない。
【００４３】
図１１は、ノイズ算出部３２が補正した、各計数ステップにおける平均周期Ｔａの一例を示す。ノイズ算出部３２は、予め定められた計数ステップの回数毎における、平均周期Ｔａのばらつきの平均値が略一定値となるように、それぞれの平均周期Ｔａの値を補正する。図１１の例では、ノイズ算出部３２は、図１０に示した平均周期Ｔａを、計数ステップ１００回毎にグループ分けする。そして、各グループにおける平均周期Ｔａの平均値が略一定となるように、各グループにおける平均周期Ｔａの値をシフトする。
【００４４】
ノイズ算出部３２は、補正した平均周期Ｔａに基づいて、ジッタのピークツゥピーク値、ＲＭＳ値等を算出する。このような処理により、被測定信号の平均周期Ｔａにおける経時変化の影響を低減して、ジッタを精度よく測定することができる。
【００４５】
図１２は、測定装置３００の他の構成例を示す図である。本例の測定装置３００は、図１から図１１に関連して説明した測定装置３００の構成に加え、デバイス制御部４０を更に備える。また、測定装置３００は、被測定信号を出力する被試験デバイス２００の良否を判定してよい。例えば測定装置３００は、被測定信号のジッタの測定値が、予め定められた範囲内か否かにより、被試験デバイス２００の良否を判定する。
【００４６】
被試験デバイス２００は、例えばＳｅｒＤｅｓ回路であって、並列に配置された複数の並列回路２０２と、動作クロックを生成するクロック発生部２０６と、変換部２０４と、出力バッファ２０８とを備える。変換部２０４は、複数の並列回路２０２から受け取るパラレル信号を、動作クロックに応じて順次選択して生成したシリアル信号を出力する。出力バッファ２０８は、シリアル信号を外部に出力する。
【００４７】
デバイス制御部４０は、変換部２０４から出力されるシリアル信号が、変換部２０４の動作周期に応じてＨ論理およびＬ論理が交互にあらわれるクロック信号となるように、複数の並列回路２０２を制御する。例えばデバイス制御部４０は、それぞれの並列回路２０２が出力する論理値を、変換部２０４において選択される順序に応じて、Ｈ論理およびＬ論理に交互に固定する。例えばデバイス制御部４０は、偶数番目に選択される並列回路２０２の出力をＬ論理に固定して、奇数番目に選択される並列回路２０２の出力をＨ論理に固定する。
【００４８】
これにより、変換部２０４が出力するシリアル信号を、一定周期のクロック信号にすることができる。周波数カウンタ１０は、デバイス制御部４０が複数の並列回路２０２の出力を制御した後に、変換部２０４が出力するシリアル信号を測定する。このような制御により、変換部２０４、クロック発生部２０６等で生じるジッタを、測定装置３００を用いて測定することができる。
【００４９】
図１３は、被試験デバイス２００の他の構成例を示す。本例の被試験デバイス２００は、被試験回路２１０、フィードバック部２１４、および、選択部２１２を備える。測定装置３００は、図１２に示した測定装置３００と同一の構成を有する。被試験回路２１０は、入力信号に応じた出力信号を出力する。被試験回路２１０は、例えば遅延回路を有する。被試験回路２１０は、被試験デバイス２００が電気機器に搭載された場合に、当該電気機器の機能の一部を実行する回路に含まれてよい。
【００５０】
フィードバック部２１４は、被試験回路２１０が出力する出力信号を、被試験回路２１０の出力ラインから分岐して受け取り、被試験回路２１０の入力にフィードバックする。選択部２１２は、被試験回路２１０に、外部からの入力信号またはフィードバック部２１４からの信号のいずれを入力するかを選択する。
【００５１】
デバイス制御部４０は、選択部２１２にフィードバック部２１４からの信号を選択させる。被試験回路２１０が出力する信号を、被試験回路２１０の入力にフィードバックすることで、被試験回路２１０から一定周期の発振信号を出力させることができる。周波数カウンタ１０は、デバイス制御部４０が複数の並列回路２０２の出力を制御した後に、変換部２０４が出力する信号を測定する。このような制御により、被試験回路２１０における遅延量の変動を、測定装置３００を用いて測定することができる。
【００５２】
また、測定装置３００は、被試験回路２１０における遅延設定を変更して、遅延設定毎に被試験回路２１０の遅延量の変動を測定してよい。また、被試験デバイス２００は、被試験回路２１０、フィードバック部２１４、および、選択部２１２を並列に２つずつ備え、２つのループを形成してもよい。測定装置３００は、一方の被試験回路２１０の遅延設定毎の遅延量の変動を測定する場合において、他方の被試験回路２１０の遅延量を並行して測定することで、温度変動等の経時変化の影響を補償してよい。
【００５３】
具体的には、第１の被試験回路２１０および第２の被試験回路２１０は、共通の電源から電源電圧を受け取る。第１の選択部２１２および第２の選択部２１２は、それぞれ対応するフィードバック部２１４からの信号と、共通の入力信号とを受け取る。第１のフィードバック部２１４および第２のフィードバック部２１４は、対応する被試験回路２１０が出力する信号を、対応する選択部２１２にフィードバックする。
【００５４】
測定装置３００は、第１の被試験回路２１０に、異なる遅延設定値を順次設定する。このとき、測定装置３００は、第２の被試験回路２１０の遅延設定値を変化させない。そして、測定装置３００は、遅延設定値毎に、第１の被試験回路２１０が出力する発振信号の平均周期Ｔａのばらつき（すなわち、第１の被試験回路２１０における遅延量の変動）を測定する。このとき、測定装置３００は、第２の被試験回路２１０が出力する発振信号の平均周期Ｔａのばらつきを並行して測定する。測定装置３００は、２つの周波数カウンタ１０および平均周期算出部２０を備えてよい。
【００５５】
第２の被試験回路２１０の遅延設定値が変化しないので、第２の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出する平均周期Ｔａの全体的な変動は、温度変動等の影響を示している。このため、ノイズ算出部３２は、第１の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａを、第２の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａを用いて補正する。
【００５６】
より具体的には、ノイズ算出部３２は、第２の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａの、長期的な変動を検出してよい。例えばノイズ算出部３２は、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａの変動の低周波成分を検出する。ノイズ算出部３２は、当該低周波成分を、第１の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａから減じることで、当該測定結果における長期的な経時変化を補償することができる。
【００５７】
図１４は、測定装置３００の他の構成例を示す。本例の被試験デバイス２００は、例えば遅延回路等を有しており、入力信号に応じた出力信号を出力する。測定装置３００は、図１から図１１に関連して説明した測定装置３００の構成に加え、選択部２１２、フィードバック部２１４、および、デバイス制御部４０を更に備える。なお、選択部２１２およびフィードバック部２１４は、被試験デバイス２００が載置されるパフォーマンスボード等の基板に設けられてよい。
【００５８】
選択部２１２、フィードバック部２１４、および、デバイス制御部４０の機能は、図１３において説明した選択部２１２、フィードバック部２１４、および、デバイス制御部４０の機能と同一であってよい。つまり、本例の測定装置３００は、図１３に関連して説明した選択部２１２及びフィードバック部２１４を備える点で、図１３に関連して説明した測定装置３００と相違する。このような構成により、被試験デバイス２００における遅延量の変動を、測定装置３００を用いて測定することができる。
【００５９】
図１５は、測定装置３００の他の構成例を示す。本例の測定装置３００は、図１から図１１に関連して説明した測定装置３００の構成に加え、電圧制御発振器７０を更に備える。また、本例の被試験デバイス２００は、電源２２０を備える。
【００６０】
電圧制御発振器７０は、電源２２０が生成する電圧を受け取り、当該電圧に応じた周波数の発振信号を出力する。周波数カウンタ１０は、電圧制御発振器７０が出力する発振信号を測定する。このような構成により、電源２２０における電源電圧変動を検出することができる。
【００６１】
図１６は、被試験デバイス２００の他の構成例を示す。測定装置３００は、図１４に示した測定装置３００と同一の構成を有する。本例の測定装置３００は、被試験デバイス２００のクロックツリーにおける経路遅延の変動を測定する。被試験デバイス２００は、入力バッファ２３０および複数のバッファ２３２を備える。
【００６２】
入力バッファ２３０は、入力されるクロック信号を、それぞれのバッファ２３２に分岐して伝送する。それぞれのバッファ２３２は、入力バッファ２３０から受け取ったクロック信号を、被試験デバイス２００における対応する回路ブロックに供給する。これにより、被試験デバイス２００の各回路ブロックに、同一のクロックが分配される。
【００６３】
周波数カウンタ１０は、それぞれのバッファ２３２が出力するクロック信号を、被試験デバイス２００の外部に取り出して測定する。また、フィードバック部２１４は、周波数カウンタ１０と並列に設けられ、クロック信号を被試験デバイス２００の入力側にフィードバックする。
【００６４】
選択部２１２は、外部から入力される入力クロックと、フィードバック部２１４からフィードバックされるクロック信号とのいずれかを選択して、入力バッファ２３０に入力する。デバイス制御部４０は、選択部２１２を制御する。このような制御により、入力バッファ２３０から、バッファ２３２までの経路を含むループを形成して、発振信号を生成することができる。このため、被試験デバイス２００の内部における、経路の遅延量の変動を測定することができる。測定装置３００は、それぞれのバッファ２３２を順番に選択して、それぞれの経路の遅延量の変動を測定してよい。
【００６５】
図１７は、電子デバイス４００の構成例を示す。電子デバイス４００は、動作回路４０２および測定装置３００を内蔵する。動作回路４０２は、入力信号に応じた出力信号を生成する。例えば動作回路４０２は、電子デバイス４００が電気機器に実装された場合に、当該電気機器の機能の一部を実行する。
【００６６】
測定装置３００は、図１から図１６に関連して説明したいずれかの測定装置３００と同一の機能および構成を有してよい。測定装置３００は、動作回路４０２が出力する被測定信号を測定する。測定装置３００は、被測定信号に含まれるジッタの測定結果を外部に出力してよい。
【００６７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６９】
１０・・・周波数カウンタ、２０・・・平均周期算出部、３２・・・ノイズ算出部、３４・・・判定部、４０・・・デバイス制御部、５０・・・基準信号生成部、６０・・・入力部、７０・・・電圧制御発振器、１００・・・試験装置、２００・・・被試験デバイス、２０２・・・並列回路、２０４・・・変換部、２０６・・・クロック発生部、２０８・・・出力バッファ、２１０・・・被試験回路、２１２・・・選択部、２１４・・・フィードバック部、２２０・・・電源、２３０・・・入力バッファ、２３２・・・バッファ、３００・・・測定装置、４００・・・電子デバイス、４０２・・・動作回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験装置、測定装置および電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス等の被試験デバイスの試験において、被試験デバイスが出力する被測定信号に含まれるノイズを測定する技術が知られている。例えば、タイムインターバルアナライザを用いてジッタを測定する技術、および、入力信号を複素数の解析信号に変換してジッタを測定する技術が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２００１−３３７１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、タイムインターバルアナライザ等を用いてジッタを測定する場合、測定コストが上昇してしまう。また、解析信号を用いる場合、測定データの演算が煩雑になる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、被測定信号の良否を判定する試験装置であって、周期が既知の基準信号のパルス数と、被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する計数ステップを複数回繰り返す周波数カウンタと、同一の測定期間内で計数した基準信号および被測定信号のパルス数の比、および、基準信号の周期に基づいて、測定期間における被測定信号の平均周期を、それぞれの計数ステップについて算出する平均周期算出部と、平均周期算出部が算出した平均周期のばらつきを算出するノイズ算出部と、平均周期のばらつきに基づいて、被測定信号の良否を判定する判定部とを備える試験装置を提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】被測定信号の良否を判定する試験装置１００の構成の一例を示す。
【図２】周波数カウンタ１０の動作例を示す。
【図３】測定装置３００において測定される被測定信号のノイズの一例を示す。
【図４】測定装置３００において測定される被測定信号のノイズの他の例を示す。
【図５】測定装置３００における測定の周波数特性の一例を示す。
【図６】フリッカノイズの周波数特性に、図５に示した測定装置３００の周波数特性を重畳した特性を示す。
【図７】測定期間を変化させた場合の、ノイズ算出部３２の算出結果の一例を示す。
【図８】図７における算出値Ｓ１から求めたフリッカノイズの測定スペクトルの一例を示す。
【図９】図７における算出値Ｓ２から求めたフリッカノイズの測定スペクトルの一例を示す。
【図１０】平均周期算出部２０が、各計数ステップにおいて算出する平均周期の一例を示す。
【図１１】ノイズ算出部３２が補正した、各計数ステップにおける平均周期の一例を示す。
【図１２】測定装置３００の他の構成例を示す図である。
【図１３】被試験デバイス２００の他の構成例を示す。
【図１４】測定装置３００の他の構成例を示す。
【図１５】測定装置３００の他の構成例を示す。
【図１６】被試験デバイス２００の他の構成例を示す。
【図１７】電子デバイス４００の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、被測定信号の良否を判定する試験装置１００の構成の一例を示す。試験装置１００は、半導体デバイス等の被試験デバイスが出力する被測定信号の良否を判定してよい。試験装置１００は、測定装置３００および判定部３４を備える。
【０００９】
測定装置３００は、被測定信号に含まれるノイズを測定する。例えば測定装置３００は、被測定信号のジッタを測定する。測定装置３００は、入力部６０、周波数カウンタ１０、平均周期算出部２０、ノイズ算出部３２、および、基準信号生成部５０を有する。
【００１０】
入力部６０は、外部から受け取った被測定信号を周波数カウンタ１０に入力する。基準信号生成部５０は、予め定められた周波数の基準信号を生成して周波数カウンタ１０に入力する。基準信号生成部５０は発振器であってよい。
【００１１】
周波数カウンタ１０は、周期が既知の基準信号のパルス数と、被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する。また、周波数カウンタ１０は、基準信号および被測定信号のパルス数を測定期間内で並行して計数する計数ステップを、複数回繰り返す。周波数カウンタ１０は、被測定信号のパルスをｎ個計数する期間を、測定期間としてよい（ただし、ｎは自然数）。
【００１２】
平均周期算出部２０は、同一の測定期間内で計数した基準信号および被測定信号のパルス数の比、および、基準信号の周期に基づいて、それぞれの測定期間における被測定信号の平均周期を算出する。各測定期間における被測定信号の平均周期Ｔａは、下式で与えられる。
Ｔａ＝（ｍ×Ｔｒ）／ｎ
ただし、ｍは当該測定期間で計数された基準信号のパルス数を示す自然数、Ｔｒは基準信号の周期を指す。平均周期算出部２０は、それぞれの計数ステップについて、計数結果に応じた平均周期Ｔａを算出する。
【００１３】
ノイズ算出部３２は、複数の計数ステップに対して平均周期算出部２０が算出した複数の平均周期Ｔａのばらつきを算出する。平均周期Ｔａのばらつきとは、例えば平均周期Ｔａのピークツゥピーク値、ＲＭＳ値、標準偏差等の、平均周期Ｔａの分布に応じた統計値を指す。
【００１４】
判定部３４は、平均周期Ｔａのばらつきに基づいて、被測定信号の良否を判定する。判定部３４は、平均周期Ｔａのばらつきを示す統計値が、予め定められた基準を満たすか否かを判定してよい。
【００１５】
図２は、周波数カウンタ１０の動作例を示す。図２では、被測定信号および基準信号のパルスの立ち上がりエッジのタイミングを示す。上述したように、周波数カウンタ１０は、同一の測定期間内で被測定信号および基準信号のパルス数を並行して計数する。測定期間は、周波数カウンタ１０が被測定信号のパルスをｎ個計数する期間であってよく、周波数カウンタ１０が基準信号のパルスをｍ個計数する期間であってもよい。
【００１６】
図３は、測定装置３００において測定される被測定信号のノイズの一例を示す。図３において、横軸は時間を示す。縦軸は周期ジッタの強度を示す。周期ジッタの強度は、例えば被測定信号の各サイクルの長さが、理想的な長さからどれだけ離れているかを示す。
【００１７】
被測定信号の平均周期Ｔａは、被測定信号の理想的な周期と、測定期間内における周期ジッタの積分値を被測定信号のパルス数ｎで除算した値との和となる。被測定信号の理想的な周期は一定なので、被測定信号の平均周期Ｔａの変動が、周期ジッタに対応する。
【００１８】
なお、測定期間に含まれる周期ジッタの積分値は、測定期間に対するジッタの相対位相によって変化する。例えば図３のように、周期が測定期間の１／２となるサイン波ジッタが被測定信号に含まれている場合を説明する。この場合、測定期間におけるジッタの積分値は、図３に示すように、サイン波ジッタの初期位相と、測定期間の開始タイミングとが一致する場合に最大となる。なお、サイン波ジッタの初期位相は、サイン波のレベルが負から正に遷移する位相を指す。また、測定期間におけるジッタの積分値は、サイン波ジッタの初期位相が、測定期間の開始タイミングに対してπだけずれた場合に最小となる。
【００１９】
このように、測定期間に対する被測定信号の相対位相によって、測定されるジッタ値が変動するので、周波数カウンタ１０は、同一の測定期間内で被測定信号および基準信号のパルス数を計数する計数ステップを、複数回繰り返すことが好ましい。そして、平均周期算出部２０は、それぞれの計数ステップで算出した被測定信号の平均周期Ｔａのピークツゥピーク値等を算出する。
【００２０】
なお、周波数カウンタ１０における測定期間は、被測定信号のジッタ周期の整数倍、または、整数分の１と一致しないことが好ましい。一般に、ジッタと周波数カウンタの測定期間とは同期していないが、周波数カウンタ１０における測定期間の開始、または、終了のタイミングが一定間隔とならないように制御して、ジッタと測定期間とが同期しないように制御してもよい。例えば、測定期間を規定する被測定信号または基準信号のパルスの計数値を変化させることで、ジッタと測定期間とを非同期にできる。一例として、被測定信号のパルスをｎ個計数する期間を測定期間とする場合、周波数カウンタ１０は、ｎの値を変化させてよい。
【００２１】
このように、複数の計数ステップにわたって被測定信号のジッタを測定することで、ジッタの位相の影響を低減してジッタを測定できる。なお、周波数カウンタ１０を用いた場合、ジッタの周波数により、ジッタの測定ゲインが変化する。
【００２２】
図４は、測定装置３００において測定される被測定信号のノイズの他の例を示す。図４において、横軸は時間を示す。縦軸は周期ジッタの強度を示す。図４に示す周期ジッタの周期を、測定期間の１／５．５とする。この場合においても、測定期間におけるジッタの積分値は、サイン波ジッタの初期位相と、測定期間の開始タイミングとが一致する場合に最大となる。
【００２３】
しかし、サイン波ジッタの最初の５周期は、上側および下側波形が相殺されるので、測定される周期ジッタは、最後の上側波形だけとなる。なお上側波形は、ジッタ波形のうちレベルが正の部分を指す。下側波形は、ジッタ波形のうちレベルが負の部分を指す。このため、測定される周期ジッタの積分値は、図３に示す例の積分値を１／２とすると、図４の例では、１／１１となる。このように、周波数カウンタ１０を用いた測定では、ジッタの周波数により、ジッタの測定ゲインが変化する。
【００２４】
図５は、測定装置３００における測定の周波数特性の一例を示す。図５において横軸はジッタの周波数を対数で示す。縦軸は測定ゲインをデシベルで示す。また、図５における縦軸は、ノイズのパワーを測定した場合の測定ゲインを示す。また、図５では、測定期間をＴｇ１、Ｔｇ２、Ｔｇ３としたときの、それぞれの周波数特性を示す。
【００２５】
図３から明らかなように、ジッタの周期が測定期間の２倍以下になると、ジッタの位相によらず、測定期間内にジッタの上側波形の少なくとも一部、および、下側波形の少なくとも一部の双方が含まれる。このため、ジッタの周期が測定期間の２倍以下になると、ジッタの上側波形および下側波形の少なくとも一部が相殺され、測定ゲインが減衰する。なお、ジッタの周期が測定期間の２倍となる場合の、ジッタの周波数を減衰開始周波数とする。
【００２６】
また、ジッタの周期がより小さくなると、図３および図４に示したように、相殺される上側波形および下側波形の領域が増加する。このため、ジッタの測定ゲインは、ジッタの周波数が減衰開始周波数以上の帯域において徐々に減衰する。本例の場合、減衰開始周波数以上の帯域では、ジッタの測定ゲインは−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。上述したように、減衰開始周波数は、測定期間の長さに依存するので、測定期間をＴｇ１、Ｔｇ２、Ｔｇ３と変化させると、減衰開始周波数も変化する。なお図５の例では、Ｔｇ１＞Ｔｇ２＞Ｔｇ３とする。
【００２７】
また、ジッタの周期が、測定期間の整数分の１倍の場合には、測定期間に含まれるジッタの上側波形および下側波形が全て相殺されるので、当該周波数において測定ゲインが零になる。ただし、図５において各ピークを点線で結んだ稜線は、上述したように、−２０ｄＢ／ｄｅｃの傾きを有する。
【００２８】
図５に示すように、周波数カウンタ１０における測定期間を制御することで、測定装置３００におけるノイズ測定の周波数特性を制御することができる。測定装置３００は、周波数カウンタ１０における測定期間を制御する制御部を更に備えてよい。また、図５に示すように、測定装置３００は、ローパスフィルタの特性を有する。このためノイズ算出部３２は、被測定信号に含まれる、比較的に低周波数のフリッカノイズを算出してよい。
【００２９】
図６は、フリッカノイズの周波数特性に、図５に示した測定装置３００の周波数特性を重畳した特性を示す。つまり、フリッカノイズのパワーを測定装置３００で測定した場合の、測定結果の周波数特性を示す。フリッカノイズとは、強度が１／ｆに比例するノイズを指す。図５に関連して説明したように、測定装置３００の周波数特性は、減衰開始周波数以下の帯域では、一定のゲインを示す。このため、重畳後の周波数特性は、減衰開始周波数以下の帯域では、フリッカノイズと同様に−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。
【００３０】
また、減衰開始周波数以上の帯域では、測定装置３００の周波数特性のゲインは、−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰するので、当該領域の測定結果は、−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。図６に示した重畳後の周波数特性を周波数軸で積分した値が、フリッカノイズの時間軸での測定値と対応するので、ノイズ算出部３２の算出結果から、被測定信号に含まれるフリッカノイズの周波数特性を算出することができる。
【００３１】
図７は、測定期間を変化させた場合の、ノイズ算出部３２の算出結果の一例を示す。本例の周波数カウンタ１０は、計数ステップを予め定められた回数実行する毎に、測定期間を変化させる。当該予め定められた回数は、例えば１０００回等のように、被測定信号の平均周期Ｔａのばらつきのピークツゥピーク値等を十分測定できる程度の回数であることが好ましい。ノイズ算出部３２は、当該予め定められた回数の計数ステップ毎に、被測定信号の平均周期Ｔａのばらつきのピークツゥピーク値を算出してよく、被測定信号の平均周期ＴａのばらつきのＲＭＳ値を算出してもよい。
【００３２】
図６に示したように、測定期間を変化させると、測定装置３００の周波数特性が変化するので、ノイズ算出部３２の算出値も変化する。より具体的には、測定期間をより長くすると、減衰開始周波数がより小さくなり、周波数特性の積分値も小さくなる。従って、時間軸におけるノイズの算出値も、図７に示すように小さくなる。
【００３３】
ノイズ算出部３２は、被測定信号の平均周期Ｔａのばらつきを示す、ピークツゥピーク値またはＲＭＳ値等の算出値に基づいて、被測定信号に含まれるフリッカノイズのスペクトルを算出してよい。ノイズ算出部３２は、測定期間の値毎に、平均周期Ｔａのばらつきを算出する。ノイズ算出部３２は、算出した複数の平均周期Ｔａのばらつきに基づいて、フリッカノイズのスペクトルを決定してよい。
【００３４】
より具体的には、ノイズ算出部３２は、それぞれの算出値から、フリッカノイズの測定スペクトルを算出する。時間軸におけるフリッカノイズのＲＭＳ値は、周波数軸のパワースペクトルを積分した値に対応する。より具体的には、パワースペクトルの積分値の平方根から、時間軸のＲＭＳ値を算出できる。また、フリッカノイズの測定スペクトルは、減衰開始周波数以下では−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰して、減衰開始周波数以上では−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰することが既知なので、時間軸におけるフリッカノイズのＲＭＳ値から、フリッカノイズの測定スペクトルを算出することができる。
【００３５】
図８は、図７における算出値Ｓ１から求めたフリッカノイズの測定スペクトルの一例を示す。図８においては、算出した測定スペクトルを斜線で示す。また、被測定信号に実際に含まれるフリッカノイズを実線で示す。上述したように、減衰開始周波数以下の帯域では、測定スペクトルα１は−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。また、減衰開始周波数以上の帯域では、測定スペクトルβ１は−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰する。
【００３６】
また、減衰開始周波数は、周波数カウンタ１０の測定期間により決定できる。従って、測定スペクトルの積分値が、算出値Ｓ１に対応する値となるように、基本周波数（ｆ＝０）におけるパワーＰ１を算出することで、算出値Ｓ１に対応する測定スペクトルを決定できる。ノイズ算出部３２は、算出値Ｓ１に基づいて、基本周波数における測定スペクトルのパワーＰ１を算出してよい。また、ノイズ算出部３２は、当該パワーＰ１から−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰するスペクトルを算出することで、フリッカノイズのスペクトルを得てよい。
【００３７】
図９は、図７における算出値Ｓ２から求めたフリッカノイズの測定スペクトルの一例を示す。図８に関連して説明したように、ノイズ算出部３２は、算出値Ｓ２に対応する測定スペクトルを算出してよい。なお、ノイズ算出部３２は、測定誤差を低減するべく、複数の算出値Ｓ１、Ｓ２、・・・に対応する複数の測定スペクトルを算出してよい。そして、複数の測定スペクトルから、フリッカノイズのスペクトルを決定してよい。
【００３８】
例えばノイズ算出部３２は、複数の測定スペクトルの、基本周波数におけるパワーＰ１、Ｐ２、・・・の平均値Ｐａを算出する。ノイズ算出部３２は、当該平均値Ｐａから−２０ｄＢ／ｄｅｃで減衰するスペクトルを、フリッカノイズのスペクトルとする。判定部３４は、フリッカノイズのスペクトルに基づいて、被測定信号の良否を判定してよい。例えば判定部３４は、上述した平均値Ｐａが、所定の範囲内か否かに基づいて、被測定信号の良否を判定する。
【００３９】
上述した処理により、被測定信号に含まれるフリッカノイズを解析して、被測定信号の良否を判定することができる。上述した例では、ノイズ算出部３２は、複数の算出値Ｓ１、Ｓ２、・・・からフリッカノイズのスペクトルを決定したが、他の例では、一つの算出値からフリッカノイズのスペクトルを決定してもよい。
【００４０】
また、測定装置３００が測定するノイズは、フリッカノイズに限定されない。測定装置３００は、上述した処理により、予め定められた低周波帯域におけるスペクトルの傾きが既知のノイズを測定してよい。測定装置３００には、使用者等により予めスペクトルの傾きが入力されてよい。測定装置３００は、ホワイトノイズ等のように、各周波数において一定のパワーのノイズスペクトルを算出してもよい。
【００４１】
また、当該予め定められた低周波帯域は、減衰開始周波数に応じて定められてよい。例えば、当該予め定められた低周波帯域は、０から減衰開始周波数の２倍から１０倍程度の周波数までの帯域を指す。
【００４２】
図１０は、平均周期算出部２０が、各計数ステップにおいて算出する平均周期Ｔａの一例を示す。本例では、被測定信号の平均周期Ｔａが、ジッタとは別に、温度変動、電源変動等の要因で、全体的に経時変化する例を示す。このような場合、平均周期算出部２０の算出結果に基づいて、ピークツゥピーク値、ＲＭＳ値等を算出すると、全体的な経時変化の影響により、ジッタを精度よく算出できない。
【００４３】
図１１は、ノイズ算出部３２が補正した、各計数ステップにおける平均周期Ｔａの一例を示す。ノイズ算出部３２は、予め定められた計数ステップの回数毎における、平均周期Ｔａのばらつきの平均値が略一定値となるように、それぞれの平均周期Ｔａの値を補正する。図１１の例では、ノイズ算出部３２は、図１０に示した平均周期Ｔａを、計数ステップ１００回毎にグループ分けする。そして、各グループにおける平均周期Ｔａの平均値が略一定となるように、各グループにおける平均周期Ｔａの値をシフトする。
【００４４】
ノイズ算出部３２は、補正した平均周期Ｔａに基づいて、ジッタのピークツゥピーク値、ＲＭＳ値等を算出する。このような処理により、被測定信号の平均周期Ｔａにおける経時変化の影響を低減して、ジッタを精度よく測定することができる。
【００４５】
図１２は、測定装置３００の他の構成例を示す図である。本例の測定装置３００は、図１から図１１に関連して説明した測定装置３００の構成に加え、デバイス制御部４０を更に備える。また、測定装置３００は、被測定信号を出力する被試験デバイス２００の良否を判定してよい。例えば測定装置３００は、被測定信号のジッタの測定値が、予め定められた範囲内か否かにより、被試験デバイス２００の良否を判定する。
【００４６】
被試験デバイス２００は、例えばＳｅｒＤｅｓ回路であって、並列に配置された複数の並列回路２０２と、動作クロックを生成するクロック発生部２０６と、変換部２０４と、出力バッファ２０８とを備える。変換部２０４は、複数の並列回路２０２から受け取るパラレル信号を、動作クロックに応じて順次選択して生成したシリアル信号を出力する。出力バッファ２０８は、シリアル信号を外部に出力する。
【００４７】
デバイス制御部４０は、変換部２０４から出力されるシリアル信号が、変換部２０４の動作周期に応じてＨ論理およびＬ論理が交互にあらわれるクロック信号となるように、複数の並列回路２０２を制御する。例えばデバイス制御部４０は、それぞれの並列回路２０２が出力する論理値を、変換部２０４において選択される順序に応じて、Ｈ論理およびＬ論理に交互に固定する。例えばデバイス制御部４０は、偶数番目に選択される並列回路２０２の出力をＬ論理に固定して、奇数番目に選択される並列回路２０２の出力をＨ論理に固定する。
【００４８】
これにより、変換部２０４が出力するシリアル信号を、一定周期のクロック信号にすることができる。周波数カウンタ１０は、デバイス制御部４０が複数の並列回路２０２の出力を制御した後に、変換部２０４が出力するシリアル信号を測定する。このような制御により、変換部２０４、クロック発生部２０６等で生じるジッタを、測定装置３００を用いて測定することができる。
【００４９】
図１３は、被試験デバイス２００の他の構成例を示す。本例の被試験デバイス２００は、被試験回路２１０、フィードバック部２１４、および、選択部２１２を備える。測定装置３００は、図１２に示した測定装置３００と同一の構成を有する。被試験回路２１０は、入力信号に応じた出力信号を出力する。被試験回路２１０は、例えば遅延回路を有する。被試験回路２１０は、被試験デバイス２００が電気機器に搭載された場合に、当該電気機器の機能の一部を実行する回路に含まれてよい。
【００５０】
フィードバック部２１４は、被試験回路２１０が出力する出力信号を、被試験回路２１０の出力ラインから分岐して受け取り、被試験回路２１０の入力にフィードバックする。選択部２１２は、被試験回路２１０に、外部からの入力信号またはフィードバック部２１４からの信号のいずれを入力するかを選択する。
【００５１】
デバイス制御部４０は、選択部２１２にフィードバック部２１４からの信号を選択させる。被試験回路２１０が出力する信号を、被試験回路２１０の入力にフィードバックすることで、被試験回路２１０から一定周期の発振信号を出力させることができる。周波数カウンタ１０は、デバイス制御部４０が複数の並列回路２０２の出力を制御した後に、変換部２０４が出力する信号を測定する。このような制御により、被試験回路２１０における遅延量の変動を、測定装置３００を用いて測定することができる。
【００５２】
また、測定装置３００は、被試験回路２１０における遅延設定を変更して、遅延設定毎に被試験回路２１０の遅延量の変動を測定してよい。また、被試験デバイス２００は、被試験回路２１０、フィードバック部２１４、および、選択部２１２を並列に２つずつ備え、２つのループを形成してもよい。測定装置３００は、一方の被試験回路２１０の遅延設定毎の遅延量の変動を測定する場合において、他方の被試験回路２１０の遅延量を並行して測定することで、温度変動等の経時変化の影響を補償してよい。
【００５３】
具体的には、第１の被試験回路２１０および第２の被試験回路２１０は、共通の電源から電源電圧を受け取る。第１の選択部２１２および第２の選択部２１２は、それぞれ対応するフィードバック部２１４からの信号と、共通の入力信号とを受け取る。第１のフィードバック部２１４および第２のフィードバック部２１４は、対応する被試験回路２１０が出力する信号を、対応する選択部２１２にフィードバックする。
【００５４】
測定装置３００は、第１の被試験回路２１０に、異なる遅延設定値を順次設定する。このとき、測定装置３００は、第２の被試験回路２１０の遅延設定値を変化させない。そして、測定装置３００は、遅延設定値毎に、第１の被試験回路２１０が出力する発振信号の平均周期Ｔａのばらつき（すなわち、第１の被試験回路２１０における遅延量の変動）を測定する。このとき、測定装置３００は、第２の被試験回路２１０が出力する発振信号の平均周期Ｔａのばらつきを並行して測定する。測定装置３００は、２つの周波数カウンタ１０および平均周期算出部２０を備えてよい。
【００５５】
第２の被試験回路２１０の遅延設定値が変化しないので、第２の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出する平均周期Ｔａの全体的な変動は、温度変動等の影響を示している。このため、ノイズ算出部３２は、第１の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａを、第２の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａを用いて補正する。
【００５６】
より具体的には、ノイズ算出部３２は、第２の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａの、長期的な変動を検出してよい。例えばノイズ算出部３２は、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａの変動の低周波成分を検出する。ノイズ算出部３２は、当該低周波成分を、第１の被試験回路２１０が出力する発振信号に対して、平均周期算出部２０が算出した平均周期Ｔａから減じることで、当該測定結果における長期的な経時変化を補償することができる。
【００５７】
図１４は、測定装置３００の他の構成例を示す。本例の被試験デバイス２００は、例えば遅延回路等を有しており、入力信号に応じた出力信号を出力する。測定装置３００は、図１から図１１に関連して説明した測定装置３００の構成に加え、選択部２１２、フィードバック部２１４、および、デバイス制御部４０を更に備える。なお、選択部２１２およびフィードバック部２１４は、被試験デバイス２００が載置されるパフォーマンスボード等の基板に設けられてよい。
【００５８】
選択部２１２、フィードバック部２１４、および、デバイス制御部４０の機能は、図１３において説明した選択部２１２、フィードバック部２１４、および、デバイス制御部４０の機能と同一であってよい。つまり、本例の測定装置３００は、図１３に関連して説明した選択部２１２及びフィードバック部２１４を備える点で、図１３に関連して説明した測定装置３００と相違する。このような構成により、被試験デバイス２００における遅延量の変動を、測定装置３００を用いて測定することができる。
【００５９】
図１５は、測定装置３００の他の構成例を示す。本例の測定装置３００は、図１から図１１に関連して説明した測定装置３００の構成に加え、電圧制御発振器７０を更に備える。また、本例の被試験デバイス２００は、電源２２０を備える。
【００６０】
電圧制御発振器７０は、電源２２０が生成する電圧を受け取り、当該電圧に応じた周波数の発振信号を出力する。周波数カウンタ１０は、電圧制御発振器７０が出力する発振信号を測定する。このような構成により、電源２２０における電源電圧変動を検出することができる。
【００６１】
図１６は、被試験デバイス２００の他の構成例を示す。測定装置３００は、図１４に示した測定装置３００と同一の構成を有する。本例の測定装置３００は、被試験デバイス２００のクロックツリーにおける経路遅延の変動を測定する。被試験デバイス２００は、入力バッファ２３０および複数のバッファ２３２を備える。
【００６２】
入力バッファ２３０は、入力されるクロック信号を、それぞれのバッファ２３２に分岐して伝送する。それぞれのバッファ２３２は、入力バッファ２３０から受け取ったクロック信号を、被試験デバイス２００における対応する回路ブロックに供給する。これにより、被試験デバイス２００の各回路ブロックに、同一のクロックが分配される。
【００６３】
周波数カウンタ１０は、それぞれのバッファ２３２が出力するクロック信号を、被試験デバイス２００の外部に取り出して測定する。また、フィードバック部２１４は、周波数カウンタ１０と並列に設けられ、クロック信号を被試験デバイス２００の入力側にフィードバックする。
【００６４】
選択部２１２は、外部から入力される入力クロックと、フィードバック部２１４からフィードバックされるクロック信号とのいずれかを選択して、入力バッファ２３０に入力する。デバイス制御部４０は、選択部２１２を制御する。このような制御により、入力バッファ２３０から、バッファ２３２までの経路を含むループを形成して、発振信号を生成することができる。このため、被試験デバイス２００の内部における、経路の遅延量の変動を測定することができる。測定装置３００は、それぞれのバッファ２３２を順番に選択して、それぞれの経路の遅延量の変動を測定してよい。
【００６５】
図１７は、電子デバイス４００の構成例を示す。電子デバイス４００は、動作回路４０２および測定装置３００を内蔵する。動作回路４０２は、入力信号に応じた出力信号を生成する。例えば動作回路４０２は、電子デバイス４００が電気機器に実装された場合に、当該電気機器の機能の一部を実行する。
【００６６】
測定装置３００は、図１から図１６に関連して説明したいずれかの測定装置３００と同一の機能および構成を有してよい。測定装置３００は、動作回路４０２が出力する被測定信号を測定する。測定装置３００は、被測定信号に含まれるジッタの測定結果を外部に出力してよい。
【００６７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６９】
１０・・・周波数カウンタ、２０・・・平均周期算出部、３２・・・ノイズ算出部、３４・・・判定部、４０・・・デバイス制御部、５０・・・基準信号生成部、６０・・・入力部、７０・・・電圧制御発振器、１００・・・試験装置、２００・・・被試験デバイス、２０２・・・並列回路、２０４・・・変換部、２０６・・・クロック発生部、２０８・・・出力バッファ、２１０・・・被試験回路、２１２・・・選択部、２１４・・・フィードバック部、２２０・・・電源、２３０・・・入力バッファ、２３２・・・バッファ、３００・・・測定装置、４００・・・電子デバイス、４０２・・・動作回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定信号の良否を判定する試験装置であって、
周期が既知の基準信号のパルス数と、前記被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する計数ステップを複数回繰り返す周波数カウンタと、
同一の前記測定期間内で計数した前記基準信号および前記被測定信号のパルス数の比、および、前記基準信号の周期に基づいて、前記測定期間における前記被測定信号の平均周期を、それぞれの前記計数ステップについて算出する平均周期算出部と、
前記平均周期算出部が算出した前記平均周期のばらつきを算出するノイズ算出部と、
前記平均周期のばらつきに基づいて、前記被測定信号の良否を判定する判定部と
を備える試験装置。
【請求項２】
前記周波数カウンタは、前記計数ステップを予め定められた回数実行する毎に、前記測定期間を変化させる請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記ノイズ算出部は、前記平均周期算出部が算出した前記平均周期のばらつきに基づいて、予め定められた低周波帯域におけるスペクトルの傾きが既知のノイズの前記スペクトルを算出する
請求項２に記載の試験装置。
【請求項４】
前記ノイズ算出部は、前記測定期間の値毎に前記平均周期のばらつきを算出し、算出した複数の前記平均周期のばらつきに基づいて、前記ノイズのスペクトルを決定する
請求項３に記載の試験装置。
【請求項５】
前記周波数カウンタは、前記被測定信号の前記測定期間の開始、または、終了のタイミングが一定間隔とならないように、前記計数ステップを繰り返す請求項２に記載の試験装置。
【請求項６】
前記ノイズ算出部は、予め定められた前記計数ステップの回数毎の前記平均周期のばらつきの平均値が一定値となるように、それぞれの前記平均周期の値を補正する請求項２に記載の試験装置。
【請求項７】
前記試験装置は、前記被測定信号を出力する被試験デバイスの良否を判定し、
前記被試験デバイスは、
並列に配置された複数の並列回路と、
動作クロックを生成するクロック発生部と、
前記複数の並列回路から受け取るパラレル信号を、前記動作クロックに応じて順次選択して生成したシリアル信号を出力する変換部と
を備え、
前記試験装置は、前記シリアル信号が、前記変換部の動作周期に応じてＨ論理およびＬ論理が交互にあらわれるクロック信号となるように、前記複数の並列回路を制御するデバイス制御部を更に備える請求項２に記載の試験装置。
【請求項８】
前記試験装置は、前記被測定信号を出力する被試験デバイスの良否を判定し、
前記被試験デバイスは、
入力信号に応じた出力信号を出力する被試験回路と、
前記被試験回路が出力する前記出力信号を、前記被試験回路の出力ラインから分岐して受け取り、前記被試験回路の入力にフィードバックするフィードバック部と、
前記被試験回路に、前記入力信号および前記フィードバック部からの信号のいずれを入力するかを選択する選択部と
を備え、
前記試験装置は、前記選択部に前記フィードバック部からの信号を選択させるデバイス制御部を更に備える請求項２に記載の試験装置。
【請求項９】
前記試験装置は、前記被測定信号を出力する被試験デバイスの良否を判定し、
前記被試験デバイスは、入力信号に応じた出力信号を出力し、
前記試験装置は、
前記被試験デバイスが出力する信号を受け取り、前記被試験デバイスにフィードバックするフィードバック部と、
前記被試験デバイスに、前記入力信号および前記フィードバック部からの信号のいずれを入力するかを選択する選択部と
を更に備える請求項２に記載の試験装置。
【請求項１０】
被測定信号を測定する測定装置であって、
周期が既知の基準信号のパルス数と、前記被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する計数ステップを複数回繰り返す周波数カウンタと、
同一の前記測定期間内で計数した前記基準信号および前記被測定信号のパルス数の比、および、前記基準信号の周期に基づいて、前記測定期間における前記被測定信号の平均周期を、それぞれの前記計数ステップについて算出する平均周期算出部と、
前記平均周期算出部が算出した前記平均周期のばらつきを算出するノイズ算出部と
を備える測定装置。
【請求項１１】
動作回路が出力する被測定信号を測定する、請求項１０に記載の測定装置を内蔵した電子デバイス。
【請求項１】
被測定信号の良否を判定する試験装置であって、
周期が既知の基準信号のパルス数と、前記被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する計数ステップを複数回繰り返す周波数カウンタと、
同一の前記測定期間内で計数した前記基準信号および前記被測定信号のパルス数の比、および、前記基準信号の周期に基づいて、前記測定期間における前記被測定信号の平均周期を、それぞれの前記計数ステップについて算出する平均周期算出部と、
前記平均周期算出部が算出した前記平均周期のばらつきを算出するノイズ算出部と、
前記平均周期のばらつきに基づいて、前記被測定信号の良否を判定する判定部と
を備える試験装置。
【請求項２】
前記周波数カウンタは、前記計数ステップを予め定められた回数実行する毎に、前記測定期間を変化させる請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記ノイズ算出部は、前記平均周期算出部が算出した前記平均周期のばらつきに基づいて、予め定められた低周波帯域におけるスペクトルの傾きが既知のノイズの前記スペクトルを算出する
請求項２に記載の試験装置。
【請求項４】
前記ノイズ算出部は、前記測定期間の値毎に前記平均周期のばらつきを算出し、算出した複数の前記平均周期のばらつきに基づいて、前記ノイズのスペクトルを決定する
請求項３に記載の試験装置。
【請求項５】
前記周波数カウンタは、前記被測定信号の前記測定期間の開始、または、終了のタイミングが一定間隔とならないように、前記計数ステップを繰り返す請求項２に記載の試験装置。
【請求項６】
前記ノイズ算出部は、予め定められた前記計数ステップの回数毎の前記平均周期のばらつきの平均値が一定値となるように、それぞれの前記平均周期の値を補正する請求項２に記載の試験装置。
【請求項７】
前記試験装置は、前記被測定信号を出力する被試験デバイスの良否を判定し、
前記被試験デバイスは、
並列に配置された複数の並列回路と、
動作クロックを生成するクロック発生部と、
前記複数の並列回路から受け取るパラレル信号を、前記動作クロックに応じて順次選択して生成したシリアル信号を出力する変換部と
を備え、
前記試験装置は、前記シリアル信号が、前記変換部の動作周期に応じてＨ論理およびＬ論理が交互にあらわれるクロック信号となるように、前記複数の並列回路を制御するデバイス制御部を更に備える請求項２に記載の試験装置。
【請求項８】
前記試験装置は、前記被測定信号を出力する被試験デバイスの良否を判定し、
前記被試験デバイスは、
入力信号に応じた出力信号を出力する被試験回路と、
前記被試験回路が出力する前記出力信号を、前記被試験回路の出力ラインから分岐して受け取り、前記被試験回路の入力にフィードバックするフィードバック部と、
前記被試験回路に、前記入力信号および前記フィードバック部からの信号のいずれを入力するかを選択する選択部と
を備え、
前記試験装置は、前記選択部に前記フィードバック部からの信号を選択させるデバイス制御部を更に備える請求項２に記載の試験装置。
【請求項９】
前記試験装置は、前記被測定信号を出力する被試験デバイスの良否を判定し、
前記被試験デバイスは、入力信号に応じた出力信号を出力し、
前記試験装置は、
前記被試験デバイスが出力する信号を受け取り、前記被試験デバイスにフィードバックするフィードバック部と、
前記被試験デバイスに、前記入力信号および前記フィードバック部からの信号のいずれを入力するかを選択する選択部と
を更に備える請求項２に記載の試験装置。
【請求項１０】
被測定信号を測定する測定装置であって、
周期が既知の基準信号のパルス数と、前記被測定信号のパルス数とを、同一の測定期間内で並行して計数する計数ステップを複数回繰り返す周波数カウンタと、
同一の前記測定期間内で計数した前記基準信号および前記被測定信号のパルス数の比、および、前記基準信号の周期に基づいて、前記測定期間における前記被測定信号の平均周期を、それぞれの前記計数ステップについて算出する平均周期算出部と、
前記平均周期算出部が算出した前記平均周期のばらつきを算出するノイズ算出部と
を備える測定装置。
【請求項１１】
動作回路が出力する被測定信号を測定する、請求項１０に記載の測定装置を内蔵した電子デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１５４００９（Ｐ２０１１−１５４００９Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４６２（Ｐ２０１０−１７４６２）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
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