JPH0342810B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２進信号の比較装置に関する。一般に
このような比較装置は、マイクロプロセツサや半
導体記憶装置のような中規模および大規模集積回
路の機能試験、および組立てられた印刷回路板の
試験に用いられる。

〔従来技術及びその問題点〕

これらの技術分野における本質的な測定業務と
しては、予定の時間間隔または時間窓の全持続期
間にわたり未知の２進信号を基準値と比較するこ
とである。

この目的のために従来の測定器（例えば本出願
人の製造に係るモデルHP8182Aデータ・アナラ
イザ）では、未知信号と基準信号とがそれぞれ排
他的ORゲートの入力端子の一つに接続されてい
る。未知信号における実際の値が基準値と違つて
いると、前記排他的ORゲートは後続のANDゲー
トに誤差信号を送り出す。そして、このANDゲ
ートは予定の時間窓の期間中、窓信号により開い
ている。そしてもしも比較装置の誤差が時間窓中
に発生すれば、前記ANDゲートは対応する誤差
信号を発生する。

実際のANDゲートは理想的なANDゲートとほ
とんど同様に動作し、その後に出力パルスの立上
りおよび立下り時間を決める低域フイルタが接続
されている。入力パルスの重なり時間が出力信号
の立上り時間より小さいと、該出力パルスはその
全振幅にまで立上らず、そして出力パルスの幅は
入力端子に存在する入力パルスの実際の重なり時
間より小さくなる。入力パルスの重なり時間が出
力信号の立上り時間の半分に等しければ、出力パ
ルスの幅は０に等しくなり、その結果、情報が失
われる。

したがつて、上述の既知回路のECL（エミツタ
結合形論理）回路では、時間窓の始めと終りのそ
れぞれ幅が２乃至4nsである二つの時間隔内では、
窓信号と比較装置出力信号との重なり時間の減少
によつて、故障信号レベルが確実には認識されな
い。

〔発明の目的〕

従つて本発明の目的は、実質的に時間窓の全持
続時間に渉り未知信号と基準値の比較結果を出力
できる比較装置を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明によれば、未知信号のレベルはエツジ・
トリガＤ型フリツプフロツプ回路または同等の双
安定型フリツプフロツプ回路を用いたサンプリン
グ動作により、時間窓の全持続時間中監視され
る。このような回路において、サンプル時間はク
ロツク信号の縁で最大100psの時間精度で規定さ
れる。そして前記クロツク信号はフリツプフロツ
プ回路でスイツチング操作をトリガし、該フリツ
プフロツプ回路の後続出力レベルはサンプル時間
における入力レベルで決まるようにトリガされ
る。

本発明による比較装置において、時間窓の初め
に存在する未知信号のレベルは窓信号によりトリ
ガされる第一フリツプフロツプ回路の出力信号を
決定する。前記第一フリツプフロツプ回路の出力
信号は次に未知信号が時間窓の始めで基準値から
ずれているか否かを決定する。この動作により上
記の時間精度が達成される。

しかしながら、時間窓が始まつてから時間的に
未知な点で発生する未知信号の基準値からのずれ
は、第一フリツプフロツプ回路で検出することが
できない。なぜならば、時間窓の始まりを示す窓
信号から適当な他の信号の縁を得ることはできな
いからである。

この問題を解決するには、先ず基準レベルから
これとは異なるレベルに転移することを認識する
ことから導かれる。それは時間窓が始まつてから
未知信号内で発生するが、窓信号の状態を決める
クロツク信号の縁として利用できる。本発明によ
れば、この目的のために第二フリツプフロツプ回
路が設けられている。このフリツプフロツプ回路
は、上記の時間精度で、基準値に対する未知信号
のずれが時間窓の中で起つたか否かを検出する。

フリツプフロツプ回路の出力信号を論理的に組
合せて、時間窓の全持続期間中未知信号のレベル
が基準値に等しいか否か、あるいは未知信号が時
間窓内のある時刻に基準値からずれているか否か
の出力信号を発生する。

測定後、初めの状態を回復することができるよ
うに第二フリツプフロツプ回路にはリセツト入力
端子を設けなければならない。これに反して、第
一フリツプフロツプ回路は窓信号で常にクロツク
されており、しかも測定の終りには最も新しい出
力信号を出すので、リセツトする必要がない。

なお、本発明によれば、クロツク時刻に対して
サンプル時刻の位置が変化するフリツプフロツプ
回路を使用することができる。また、複合論理回
路は、信号レベルを論理状態に割当てて使用する
のに適当である。更には、回路素子を付加するこ
となく比較装置を信号サンプリング回路として動
作させることができる。また、比較装置の出力信
号は時間窓の終りで後続の記憶要素に移される。
また、本発明装置は未知信号と自由に選定できる
基準値との比較が可能である。更には、予定の時
点あるいは時間窓の全持続期間中に未知信号と基
準値とを選択的に比較することができる。また、
本発明の比較装置は測定サイクル後、非常に小さ
なむだ時間でクロツク信号に同期してリセツトさ
れる。しかしてこのリセツト能力はかくて高速ク
ロツクに適するように特殊化される。以下図面を
用いて本発明を詳述する。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例による比較装置のブ
ロツク図で、時間窓の持続期間中エツジ・トリガ
Ｄ型フリツプフロツプ回路によるサンプリング・
プロセスによつて未知信号が基準値の０と比較さ
れる。

未知信号に対する入力端子は、エツジ・トリガ
Ｄ型フリツプフロツプ回路１０１のＤ入力端子Ｄ
１と、第二のエツジ・トリガＤ型フリツプフロツ
プ回路１０２のクロツク入力端子Ｔ２とにそれぞ
れ接続されている。また、窓信号に対する入力端
子は、第二のフリツプフロツプ回路１０２のＤ入
力端子Ｄ２と第一のフリツプフロツプ回路１０１
のクロツク入力端子Ｔ１とにそれぞれ接続されて
いる。第二のフリツプフロツプ回路１０２はリセ
ツト信号を受信するためのリセツト入力端子Ｒを
具えている。二つのフリツプフロツプ回路はそれ
ぞれ一つの出力端子Ｑ１とＱ２とを具えている。
出力端子Ｑ１とＱ２とは互いに接続されてECL
回路の分野で衆知のワイアドOR結線によつて出
力端子を形成している。代りに、フリツプフロツ
プ回路の出力をORゲートで結合して同じ論理機
能を得ることもできる。フリツプフロツプ回路１
０２のリセツト入力端子Ｒに論理１を短時間加え
れば、該回路１０２の出力は論理０にセツトされ
る。

典型的なECLフリツプフロツプ回路のクロツ
ク用時間は、クロツク信号の縁が論理０と論理１
との間の信号差の中間値を通る時点として定義さ
れる。無作為に選んだ単独のエツジ・トリガＤ型
フリツプフロツプ試料では、刻時後出力端子に続
いて現われる出力信号が、クロツク時刻のわずか
前あるいは後にあるサンプル時刻に存在する入力
信号によつて決まる。クロツク時刻に関するサン
プル時刻の位置は試料ごとに変化する。そしてそ
の差は数ナノ秒の範囲にある。サンプル時刻の相
対的な位置の差が校正手続きに原因があり、構成
要素が同様なデータあるいは他のこのような補正
対策を備えている場合には、信号のサンプリング
は100psまでの時間精度で可能である。

第１図に示す本発明の実施例において、回路に
使用しているフリツプフロツプ回路は、そのサン
プル時刻が計時時刻と等しくなるように選定され
ていると仮定している。フリツプフロツプ回路１
０２のリセツト入力端子に論理０が存在するかぎ
り、該回路は時間窓の期間中未知信号と基準値の
０とを比較するように動作することができる。第
１図に示す回路の各種モードにおける機能を第２
図Ａ〜Ｄの波形図により詳細に説明する。

第２図Ａは窓信号の形状を示す。時刻t1で窓信
号は参照番号１で示すようにトリガしきい値を越
えて上昇し、そして参照番号２で示すように時刻
t2で再びしきい値より下に下降する。この窓信号
によつて時刻t1からt2まで続く時間窓が比較プロ
セスに対して規定される。時刻t1とt2との間のあ
る時刻に有効値１の未知信号が回路の入力端子に
現われると、出力端子は論理１を出す。なお、上
記の説明で、「有効値１」とは未知信号のレベル
が対応するトリガしきい値の上にあることを意味
する。

第２Ｂ図は未知信号の二つの可能な形状を示
す。曲線５では、基準値からのずれが時間窓の始
まる前に現われ、そして時刻t1で終つている。曲
線６では、基準値からのずれが時刻t2で始まり、
そしてある時間遅れて安定している。これら二つ
の曲線により誤差認識に関連する時間限界が定義
される。第２図Ｂの直線７と直線１０とは、前記
時間限界内において第１図の回路の出力端子で論
理１を発生する未知信号の複数の可能な波形の始
まりと終りのそれぞれを結んだ時間をあらわす直
線である。

フリツプフロツプ回路１０１の出力信号の時間
的な形状を第２図Ｃに示す。フリツプフロツプ回
路１０１は時間窓の始まりで且つ窓信号の立上り
縁でトリガされる。第２図Ｂに参照番号１１と１
７で境界線の場所を示すように、時間窓の始まり
でフリツプフロツプ回路１０１の入力端子が未知
信号の論理１で付勢されれば、第２図Ｃの曲線１
３と１４で示したように、フリツプフロツプ回路
１０１の出力は窓信号によつて値１にクロツクさ
れる。第２図Ｃにおいて直線１５と１６で未知信
号の複数の形状が存在することを示す。この形状
は時間窓が始まる前に信号の上昇縁があり、そし
て始まつてから信号の下降縁がある。また、上記
の存在は、フリツプフロツプ回路１０１によつて
誤差表示へと導かれる。第２図Ｃの直線７′と直
線１０′とはそれぞれ第２図Ｂの直線７を直線１
０とにそれぞれ対応する時間を表わしている。

フリツプフロツプ回路１０２の出力信号の時間
的形状を第２Ｄ図に示す。フリツプフロツプ回路
１０２が存在することにより、回路はフリツプフ
ロツプ回路１０１では検出できない未知信号に対
する基準値からのずれに応答できることになる。
このような未知信号は、時間窓の始めで基準値に
対応するレベルをもつているが、基準値からのず
れは時間窓の中だけで発生する。時間窓内で発生
する基準値から異なるレベルへの遷移は、窓信号
のレベルをフリツプフロツプ回路１０２でクロツ
クするクロツク用の縁として作用する。

第２図Ｂの参照番号１７で示すように、時刻t1
またはそれ以降で、且つ第２図Ｂの参照番号１８
で示すように時刻t2の前に発生する未知信号の縁
によつて、フリツプフロツプ回路１０２の出力端
子に論理１が現われる。フリツプフロツプ回路１
０２の対応する出力信号を第２図Ｄでは１９およ
び２０で示してある。直線２１と２２とは時刻t1
とt2との間に立上り縁のある未知信号が、すべて
フリツプフロツプ回路１０２で検出されることを
示している。第２図Ｄの直線７″と１０″とは第２
図Ｂの直線７と１０とに対応する。

上述から明らかなように、前記フリツプフロツ
プ回路１０１と１０２とはその一時的な動作にお
いて次のように相補特性をもつている。すなわ
ち、比較装置は時間窓の全存続期間中、未知信号
と基準値とを比較し、そして時間窓内のある時刻
に未知信号が基準値からずれた場合は、常にその
出力端子に論理１を与える。

本発明の一実施例による回路の機能を第２図に
示した信号波形で説明してきた。しかしながら、
この説明から明らかなように回路は任意の窓信号
で動作でき、しかも常に、時間窓の始まりに存在
するかあるいは時間窓内のもつと後の時刻で発生
するところの未知信号の基準値からのずれを示し
ている。時間窓が終つてから比較結果を回路の出
力端子から読取ることができる。そして、例えば
後続のレジスタ段または他の既知の回路要素で行
われる読取りが終つてから、回路は次の測定の準
備のためリセツトパルスをフリツプフロツプ回路
１０２のリセツト入力端子に加えてこれをリセツ
トすることができる。フリツプフロツプ回路１０
１は窓信号で常にクロツクされており、したがつ
て時間窓より前のフリツプフロツプ回路の状態と
は無関係な各測定の終りに出力信号が更新される
ので、該回路１０１はリセツトする必要がない。

リセツト入力端子Ｒに論理１を連続して加える
ことにより、第二のフリツプフロツプ回路１０２
の出力端子Ｑ２を連続的に論理０にしておくこと
ができる。この状態でフリツプフロツプ回路はク
ロツク制御の下に未知信号をサンプルすることが
できる。フリツプフロツプ回路１０１のクロツク
入力端子にクロツク信号の立上り縁が現われる
と、未知信号はサンプル時刻でフリツプフロツプ
回路１０１にてクロツクされる。この第２の動作
モードは、特に切換えが非常に簡単なので、論理
アナライザおよびデータアナライザの回路に使用
するのに有利である。

上述したように、市場から購入できるフリツプ
フロツプ回路の瞬時動作は試料ごとに異なつてい
る。したがつて、フリツプフロツプ回路１０１と
１０２の各クロツク入力端子またはデータ入力端
子の少なくとも一つまたは両方の前に可変遅延装
置を接続して、フリツプフロツプ回路１０１と１
０２との間のクロツク時間に対するサンプル時間
の位置の差（これは設定時間と保持時間との概念
の中に入る）を補償するようにするのが便利であ
る。これによつて、特殊な動作特性を備えたフリ
ツプフロツプ回路を選び出さなくてよいから、生
産コストが低くなる。

本発明の別の実施例による比較装置のブロツク
図を第３図に示す。第１図と比較して拡張したこ
の回路は、規定する基準値を選択可能にしたもの
で、測定の結果を時間窓の終りで記憶させ、その
結果をクロツクに同期させて更に次に伝えるよう
にし、そしてフリツプフロツプ回路１０２を窓比
較モードでリセツトするのに役立つ。

遅延装置１０３とフリツプフロツプ回路１０１
および１０２のＤ入力端子およびクロツク入力端
子とは、第１図と同様に未知信号と窓信号を受信
するように相互に接続されている。この実施例で
は、未知信号と基準信号とを受信する排他的OR
ゲート１００が未知信号に対する入力端子Ｄ１の
前に接続されている。フリツプフロツプ回路１０
１と１０２との出力端子は、互いにORゲートの
組合せで接続されており、そして第３のＤ型フリ
ツプフロツプ回路１０４のＤ入力端子に接続され
ている。クロツク信号はインバータ１０５を経由
してフリツプフロツプ回路１０４のクロツク入力
端子Ｔ３に供給される。フリツプフロツプ回路１
０２には出力端子Ｑ２と相補的な出力端子２が
設けられており、その出力信号は反転入力端子を
有するANDゲート１０６の入力端子の一つに供
給される。窓信号はリセツト信号を発生するため
ANDゲート１０６の他の入力窓に加えられる。
前記ANDゲート１０６からのリセツト信号はフ
リツプフロツプ回路１０２のリセツト入力端子Ｒ
の前段に接続されているORゲート１０７によ
り、モード選択信号と結合して回路を比較装置あ
るいはサンプリング回路として選択可能に動作で
きるようにしている。

未知信号は適切に選択された基準信号の値１ま
たは０と選択的に比較される。同様な機能は未知
信号を選択可能に反転させても達成することがで
きる。時間窓の終りに前記インバータ１０５は窓
信号の立下り縁と相補的な立上り縁を発生し、こ
れによつてフリツプフロツプ回路１０１と１０２
の各Ｑ出力端子に存在する測定結果がフリツプフ
ロツプ回路１０４でクロツクされる。フリツプフ
ロツプ回路１０２の出力端子Ｑ２に論理１が存在
する場合、窓信号によつて時間窓の終りでリセツ
ト信号が発生し、このリセツトパルスはフリツプ
フロツプ回路１０４へ測定結果を書込む場合に少
なくとも１ゲート伝達遅れだけ遅延する。このよ
うにリセツト動作は時間窓が終つてからわずか後
で自動的に且つクロツク信号と同期して行われる
ので、回路は反復クロツク速度で信号を監視する
のに使用することができる。

前記は回路の例および信号の形状はすべて信号
の上昇縁でトリガされるようなフリツプフロツプ
回路について説明してきた。しかしながら、本発
明による回路は、回路配置が適合できる場合には
下降縁でトリガされるフリツプフロツプ回路を用
いて組立ててもよく、また可能と思われるフリツ
プフロツプ回路の種類を混合して使用してもよ
い。第３図の反転入力端子を有するANDゲート
１０６はNORゲートで置き換えてもよい。また、
ワイアドOR結線の代りにORゲートによつてフ
リツプフロツプ回路１０１と１０２との出力信号
から比較装置の出力信号が発生する場合に、フリ
ツプフロツプ回路１０２をリセツトする信号は、
フリツプフロツプ回路１０２の出力端子Ｑ２で反
転された窓信号と出力信号とをANDゲートに導
入して発生させることができる。

このような設計では、フリツプフロツプ回路１
０２の相補出力端子２は無くてもよい。回路代
数学の規則にしたがう本発明の実施例のその他の
変形については当業界にたずさわる人々には明ら
かである。このような変更例においては、異なる
論理値に異なる信号レベルを割当てることがで
き、そしてゲートとフリツプフロツプ回路との組
合せ機能をこれにしたがつていろいろに選択する
ことができる。更には各回路素子の信号伝達時間
が異なるのを補正するために、遅延回路を設ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による比較装置のブ
ロツク図、第２図Ａ〜Ｄはその各部における波形
図、第３図は他の実施例を示す回路図である。 １０１，１０２，１０４：フリツプフロツプ回
路、１０３：遅延回路、１０５，１０６，１０
７：ゲート回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の時間窓内で二進の未知信号のレベルを
   所定の基準レベルと比較して、その比較結果を示
   す出力信号を供給する装置で、次の(イ)〜(ホ)より成
   る比較装置。 (イ) それぞれの信号入力端子、クロツク入力端子
   および出力端子とを具えた第一、第二のフリツ
   プフロツプ回路。 (ロ) 前記第一のフリツプフロツプ回路の信号入力
   端子と前記第二のフリツプフロツプ回路のクロ
   ツク入力端子とを接続して前記未知信号を受信
   する手段。 (ハ) 前記第一のフリツプフロツプ回路のクロツク
   入力端子と前記第二のフリツプフロツプ回路の
   信号入力端子とを接続して窓信号を受信する手
   段。 前記窓信号が第１の信号レベルから第２の信
   号レベルへ遷移すると前記時間窓の開始が指示
   され、該開始における前記未知信号の信号レベ
   ルが前記第一のフリツプフロツプ回路の出力端
   子に供給される。 前記未知信号が前記所定の基準レベルから別
   のレベルに遷移すると、前記窓信号の該遷移時
   の信号レベルが前記第二のフリツプフロツプ回
   路の出力端子に供給される。 (ニ) 前記第一のフリツプフロツプ回路の出力端子
   と前記第二のフリツプフロツプ回路の出力端子
   とのそれぞれの信号の論理和を前記出力信号と
   する手段。 (ホ) 前記第二のフリツプフロツプに備えられ、リ
   セツト信号を受信して前記第二のフリツプフロ
   ツプの出力端子に前記窓信号が前記第一の信号
   レベルで供給した信号レベルを供給するリセツ
   ト手段。