JPH0575271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はパルス信号のジツタ或はジツタの周
波数分析、発生頻度等を測定することができる時
間間隔分析装置に関する。

「発明の背景」 例えばパーソナルコンピユータの外部記憶装置
として用いられる磁気デイスク装置、或はコンパ
クトデイスクと呼ばれるデイジタルオーデオ機
器、更にはレーザデイスク等のビデオ機器等では
再生される信号は符号化されたパルス列信号であ
る。このパルス列信号にジツタが含まれていると
複号の際に誤まりが発生し易くなる。特にコンピ
ユータの外部記憶装置の場合は誤まりの発生は許
されないことである。

このためこれらのデイジタル機器の良否を判定
するには再生されるパルス列信号のジツタが規定
した範囲に入つているか否かを測定しなければな
らない。

「従来技術」 パルス列信号のジツタを測定する方法としては
従来のオシログラフに第１１図に示すように被測
定パルスを映出し、このパルスを描く輝線のゆら
ぎ幅Ｗ（輝線の横幅）を測定してジツタの量を測
定している。

また他の方法としては被測定パルスをスペクト
ラムアナライザに入力し、スペクトラムアナライ
ザによつて被測定パルスの周波数成分を分析し、
ジツタ成分を測定することも考えられる。

「発明が解決しようとする問題点」 オシログラフを用いる方法は測定者がオシログ
ラフの管面に映出されている輝線の幅Ｗを測定し
てジツタの量を規定するものであるからジツタの
量を定量的にとらえることは難しい。特にデイジ
タルオーデイオ機器或はデイジタルビデオ機器で
は再生されるパルスのパルス幅が多種類存在する
ためオシログラフの管面にはパルス幅が異なるパ
ルス波形が重なり合つて映出される。この結果輝
線幅Ｗの測定は益々むずかしいものとなり、不確
かな測定結果しか得られない。

これに対しスペクトラムアナライザを用いる方
法を採るとき、仮にSN比のよい理想的なスペク
トラムアナライザを用いたとすればジツタの周波
数成分を定量的に見ることができる。

然し乍らジツタ成分は被測定パルスの周波数成
分と比較して信号のレベルが微少であるためジツ
タ成分をスペクトラムとして映出させるためには
SN比が格段に優れたスペクトラムアナライザを
用意しなければならない。

つまり通常のスペクトラムアナライザを用いた
とすればジツタ成分を表わすスペクトラムは雑音
成分の中にうずもれてしまい観測することは不可
能である。

また被測定パルスのパルス幅が多種類存在する
場合にはパルス幅の種類だけ基本波スペクトラム
が存在し、かつその各々について無数の高調波ス
ペクトラムが発生するからそれら信号のスペクト
ラムだけで煩雑な映像となり、ジツタを表わすス
ペクトラムは益々判別がむずかしくなる。

この発明の目的はパルスに含まれるジツタの量
を正確に測定することができる時間間隔分析装置
を提供するにある。

「問題点を解決するための手段」 この発明では、 Ａ 入力回路にAD変換器を具備したデイジタル
スペクトラムアナライザと、 Ｂ このスペクトラムアナライザに装備した上記
AD変換器の前段側に設けられ、被測定パルス
のパルス幅をそのパルス幅に比例した電圧信号
に変換する時間−電圧変換器と、 Ｃ この時間−電圧変換器に入力される被測定パ
ルスの後縁を検出してAD変換器にAD変換動
作を行なわせる制御器と、 によつて時間間隔分析装置を構成したものであ
る。

この発明の構成によれば時間−電圧変換器によ
つて被測定パルスのパルス幅の変動、パルスとパ
ルスの間の時間の変動を電圧信号として取出すこ
とができる。

この電圧信号を被測定パルスの後縁と同期して
AD変換することにより被測定パルスのパルス幅
の変動に対応して変化するデイジタル信号を得る
ことができる。

つまりこのデイジタル信号は被測定パルスのパ
ルス幅の変動に従つて変化するジツタ量を表わす
デイジタル信号である。よつてこのデイジタル信
号をスペクトラムアナサライザによつて周波数分
析することによりジツタの周波数及びジツタの量
を知ることができる。

またAD変換した信号をメモリに取込み、メモ
リに取込んだデータを統計処理することによりパ
ルス幅変動の履歴、発生頻度等も測定することが
できる。

「実施例」 第１図にこの発明の一実施例を示す。図中１１
は従来から知られているデイジタルスペクトラム
アナライザを示す。

この発明ではデイジタルスペクトラムアナライ
ザ１１に時間−電圧変換器１２と、デイジタルス
ペクトラムアナライザ１１に装備されているAD
変換器１３に被測定パルスの後縁に同期したクロ
ツクパルスを与え、このクロツクに同期してAD
変換動作を行なわせる制御器１４を付設した構成
を特徴とするものである。

先ず通常用いられているデイジタルスペクトラ
ムアナライザについて説明する。デイジタルスペ
クトラムアナライザ１１は増幅器１６と、その後
段に設けたアナログフイルタ１７と、AD変換器
１３、倍率変更スイツチ１８、倍率変換回路１
９、バツフアメモリ２１、マイクロコンピユータ
２２、高速フーリエ変換回路２３、主メモリ２
４、表示器２５とによつて構成される。

図の例ではAD変換器１３と倍率変更スイツチ
１８との間に逆数変換器２６とバツフアメモリ２
７を設けた場合を示す。逆数変換器２６は時間−
電圧変換器１２とAD変換器１３によつてジツタ
の周期に従つて変化する信号を逆数変換して周波
数領域の信号に変換する変換器である。スイツチ
２８は逆数変換するかしないかを選択するスイツ
チで接点Ａを選択するときは被測定パルスのジツ
タの周期で変化するデータをバツフアメモリ２７
に与える。また接点Ｂを選択するときはジツタの
周期で変化する信号を逆数変換して周波数領域の
信号に変換し、バツフアメモリ２７に入力する状
態となる。

このようにしてこの例ではバツフアメモリ２７
にジツタの周期に従つて変化する信号か、又は周
波数領域の信号に変換された信号かを取込むこと
ができる構造としている。

バツフアメモリ２７に取込まれたデータは読出
されて倍率変更スイツチ１８で倍率変更を行なう
か否かを選択して第２のバツフアメモリ２１に転
送される。

倍率変更スイツチ１８は接点Ａを選択すること
により倍率変更無しの状態に切換られ、接点Ｂを
選択することにより倍率変更有りの状態に切換ら
れる。

倍率変更回路１９はデイジタル周波数変換器１
９Ａ，１９Ｂと、デイジタルフイルタ１９Ｃ，１
９Ｄと、リサンプリングスイツチ１９Ｅ，１９Ｆ
とによつて構成される。

デイジタル周波数変換器１９Ａ，１９Ｂはそれ
ぞれジツタ信号にcos2πf₀とsin2πf₀を周波数混合
し、ジツタ信号の中心周波数を任意の周波数にシ
フトさせる。デイジタルフイルタ１９Ｃ，１９Ｄ
は中心周波数が所望の周波数に設定された信号に
寄生する不要波成分を除去するために設けられ、
不要波成分を除去した信号はリサンプリングスイ
ツチ１９Ｅと１９Ｆでリサンプリングされてバツ
フアメモリ２１に取込まれる。倍率の変更は周波
数領域の信号に対して行なわれる。倍率の変更は
主にリサンプリングスイツチ１９Ｅと１９Ｆのリ
サンプリング周期（間引率）で決定される。

つまりバツフアメモリ２１の容量を例えば1024
データ分とした場合、この1024データ分を収納で
きるメモリに周期ｔ毎に時間Ｔをかけて取込んだ
データを倍率「１」とした場合、同じ信号を周期
2t毎に時間2Tをかけて取込むと倍率は「２」と
なる。

この倍率の変更により表示器２５に表示される
周波数スペクトラムの配列を周波数軸に対して任
意の倍率で拡大して表示することができ、分解能
をその倍率だけ高めることができる。分解能の向
上により今まで見えなかつたスペクトルを表示す
ることができるようになる。

実例としてその倍率の２倍から256倍まで拡大
できる機種が実用されている。

倍率を決める要素は先に説明したようにリサン
プリングスイツチ１９Ｅと１９Ｆのリサンプリン
グ周期（間引率）であり、また拡大する場合の中
心周波数はデイジタル周波数変換器１９Ａと１９
Ｂで設定した中間周波数となる。

バツフアメモリ２１に取込まれたデータは高速
フーリエ変換回路２３に送られフーリエ変換され
て主メモリ２４に記憶され、表示器２５に周波数
スペクトラムを表示する。

以上によりデイジタルスペクトラムアナライザ
１１の構成及び動作が理解されよう。

この発明においてはこのようなデイジタルスペ
クトラムアナライザの入力側に時間−電圧変換器
１２を設けるものである。この時間−電圧変換器
１２の一例を第２図を用いて説明する。第２図に
示す例は説明を簡素に済ませるためになるべく簡
単な構造の時間−電圧変換器を例示している。

この時間−電圧変換器１２は第３図Ａに示す被
定パルスPaによつて第３図Ｄに示すクロツクパ
ルスP_d（第３図Ｄ）を打抜くゲート１２Ａと、こ
のゲート１２Ａで打抜かれたクロツクパルスP_e
（第３図Ｅ）が与えられてクロツクパルスP_eのＨ
論理期間だけオンに制御されるスイツチ素子１２
Ｂと、このスイツチ素子１２Ｂに定電流を与える
定電流回路１２Ｃと、スイツチ素子１２Ｂがオン
になる毎に定量ずつ充電が行なわれるコンデンサ
１２Ｄと、コンデンサ１２Ｄの両端に接続されコ
ンデンサ１２Ｄに充電された電荷をリセツト信号
P_c（第３図Ｃ）の供給によつて放出するリセツト
用スイツチ素子１２Ｅとによつて構成することが
できる。

この回路は簡単な段階波発生回路である。この
段階波発生回路によつてパルスP_aのパルス幅T_p
を電圧信号V_s（第３図Ｆ）に変換することができ
る。

制御器１４は被測定パルスP_aの後縁を検出し、
この後縁に同期したパルスP_b（第３図Ｂ）を生成
する。このパルスP_bをAD変換器１３とバツフア
メモリ２７に与え、AD変換器１３にAD変換動
作を行なわせると共にバツフアメモリ２７にデー
タの書込動作を行なわせる。

スペクトラムアナライザ１１をオシログラフと
して動作させる場合は切替スイツチ１８と２８を
それぞれ接点Ａに切替えればよい。

このようにすればAD変換器１３のAD変換出
力はそのままの状態、つまり周期信号の状態でバ
ツフアメモリ２７に書込まれ、またバツフアメモ
リ２１に転送されて表示器２５に映出させること
ができる。

ここで一つの例として入力パルスP_aのパルス
幅が一種類のパルス幅でその一つの種類のパルス
幅が再生系の不具合によつて変動しているものと
した場合表示器２５の管面には入力パルスP_aの
パルス幅の変動に対応する電圧波形が例えば第４
図に示すように描かれる。

この電圧波形はパルス幅T_pが時間の経過に伴
なつて変動する様子を表わしている。この表示さ
れた波形の周期T_nを測定することによつてパル
ス幅の変動周期、つまりジツタの周期及び周波数
を知ることができる。

またこの波形の振幅W_nを測定することにより
ジツタの最大値及び最小値を求めることができ
る。

ここで入力パルスP_aの極性を反転させ、負極
性のパルスとして入力したとすると、今度はパル
スP_a相互間の時間間隔に対応した時間が電圧に
変換され、これがAD変換されるからこのAD変
換された信号を表示器２５に表示させることによ
つてパルス相互の時間間隔の変動を表示すること
ができる。

ところで例えばコンパクトデイスクのようにＴ
＝231.385nsを単位として3T〜11Tの９種類のパ
ルス幅を持ち、これら９種類のパルス幅の信号が
不規則に発生するパルス信号を入力した場合には
オシログラフの管面には第５図に示すように９本
の輝線LN₁〜LN₉が描かれる。つまりこの９本の
輝線LN₁〜LN₉は微視的に見ると第６図に示すよ
うに各１個のパルスによつて表示されるドツト
D₁，D₂，D₃……の集合によつて線として描かれ
るものであつて、ドツト相互の間は高速で移動す
るから各線LN₁〜LN₉の相互の間には輝線は殆ん
ど表示されていることはない。

このようにして表示された９本の輝線LN₁〜
LN₉は各パルス幅のパルス幅変動を表示してい
る。つまり各輝線LN₁〜LN₉の幅（垂直方向の
幅）が太いか細いかによつてパルス幅が変動して
いるか否かを知ることができる。

ところで９本の線LN₁〜LN₉を全て描かした場
合、各１本の線が幅が太いか細いかによつてパル
ス幅が変動しているか否かを知ることはできる
が、その変動の規則性の有無及び規則性が有つた
場合にはその周期を表示させることまでは測定す
ることはできない。

このためスペクトラムアナライザ１１を本来の
スペクトラムアナライザとして動作させる。この
ためには切替スイツチ１８と２８を接点Ｂに倒せ
ばよい。

切替スイツチ２８を接点Ｂに切替ることによつ
て周期信号は逆数変換器２６で逆数変換され周波
数領域の信号となる。この周波数の信号をパルス
P_b（第３図Ｂ）に同期してバツフアメモリ２７に
取込む。

バツフアメモリ２７に取込んだ信号は読出され
て倍率変更回路１９を通じて第２バツフアメモリ
２１に転送される。倍率変更回路１９で周波数軸
方向の倍率が選定され、周波数軸方向の分解能が
決定される。

倍率変更回路１９で倍率が変更されたデータは
第２のバツフアメモリ２１に一旦取込まれ、高速
フーリエ変換器２３でフーリエ変換され周波数分
析が行なわれる。周波数分析結果は主メモリ２４
に順次取込まれ表示器２５に表示される。

その表示の一例を第７図に示す。第７図に示す
スペクトラムSP₁，SP₂，SP₃，SP₄……はジツタ
の周波数成分を示す。SP₁はジツタの基本波成分
を表わしている。この基本波にSP₂，SP₃，SP₄
……で示される周波数の信号が重畳していること
が解る。各スペクトラムSP₁，SP₂……で表わさ
れる信号の周波数は表示面上の横軸の目盛３１に
よつて読取ることができる。基本波及びこれに重
畳している信号の量は表示面上の縦軸の目盛３２
によつて読取ることができる。

このように高速フーリエ変換器２３を使つて周
波数分析を行なうことにより被測定パルスP_aに
含まれるジツタを周波数分析して測定することが
できる。また被測定パルスP_aのパルス幅の種類
が多数存在してもジツタの周波数成分をスペクト
ラとして表示することができる。

尚一つのパルス幅のパルスに重畳するジツタを
求めるにはバツフアメモリ２７からデータを読出
す際に、或る周波数成分のデータだけをマイクロ
コンピユータ２２のウインドオ機能を使つて読出
し、このデータを高速フーリエ変換して周波数分
析を行なえばよい。このようにすれば単一周期の
パルスに重畳するジツタだけをスペクトラムとし
て表示させることができる。

一方、バツフアメモリ２７を設けたことによ
り、これに取込まれたデータを読出すことによつ
てジツタが変化する様子を再現することができ
る。つまりパルス幅変動の履歴を見ることができ
る。更にバツフアメモリ２７とマイクロコンピユ
ータ２２の統計処理機能によつて或るパルス幅を
基準にその基準とするパルス幅の前後に発生する
パルス幅のパルスの発生頻度或は分布を表示する
こともできる。

第８図にこの発明の他の実施例を示す。この例
では被測定パルスのパルス幅を計測する時間計測
手段３３を設け、この時間計測手段３３に設定し
た時間の上限値と下限値の間に入るパルスが入力
された場合だけバツフアメモリ２７にデータの取
込を許すように構成した場合を示す。

このように時間計測手段３３を設けることによ
つて入力に複数のパルス幅の被測定パルスを与え
た場合でも、その複数種類のパルス幅のパルスの
中から一つのパルス幅のパルスを取出してバツフ
アメモリ２７に書込むことができる。この結果単
一パルス幅のパルスに重畳するジツタを測定する
場合にはバツフアメモリ２７には、そのパルス幅
の変動を示すデータだけが収録され、他のパルス
幅のデータは収録しないからバツフアメモリ２７
の容量を最大限に利用することができる。

「発明の作用効果」 以上説明したようにこの発明によれば被測定パ
ルスを時間−電圧変換して被測定パルスのパルス
幅変動或はパルス間隔変動を電圧の変動に変換
し、この電圧変動信号をAD変換してスペクトラ
ムアナライザに入力する構成としたから、スペク
トラムアナライザには被測定パルスが持つ周波数
成分を含まない、つまりジツタ成分だけを持つ信
号を入力することができる。この結果スペクトラ
ムアナライザとして動作させた場合、表示器には
ジツタが持つ周波数成分を示すスペクトラムだけ
を表示することができ、他の大きなレベルを持つ
信号が表示されることはない。よつてその表示さ
れたスペクトラムは雑音成分と比較して充分大き
く表示され、雑音成分にうずもれることなく確実
にレベル及び周波数等を測定することができる。

然もスペクトラムアナライザをオシログラフと
して動作させるとジツタの波形を見ることができ
る。よつてこの波形の振幅からジツタの最大値と
最小値を測定することができる。

このようにこの発明によればパルス列信号に関
する各種の測定を行なうことができ、デイジタル
再生器等の評価及び良否判定等を行なう場合に用
いてその効果は頗る大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク
図、第２図はこの発明に用いる時間−電圧変換器
の一例を説明するための接続図、第３図は時間−
電圧変換器とAD変換動作のタイミングを説明す
るための波形図、第４図及び第５図はこの発明に
よる時間間隔分析装置の分析結果の例を示す正面
図、第６図は第５図に示した分析結果が描かれる
様子を説明するための図、第７図はこの発明によ
る主とする分析結果を説明するための正面図、第
８図はこの発明の他の実施例を説明するためのブ
ロツク図、第９図は従来のジツタ測定方法を説明
するための図である。 １１：スペクトラムアナライザ、１２：時間−
電圧変換器、１３：AD変換器、１４：制御器、
２７：バツフアメモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ 入力回路にAD変換器を具備したデイジ
   タルスペクトラムアナライザと、 Ｂ 上記AD変換器の前段側に設けられ被測定パ
   ルスのパルス幅をそのパルス幅に比例した電圧
   に変換する時間−電圧変換器と、 Ｃ この時間−電圧変換器に入力される被測定パ
   ルスの後縁を検出して上記AD変換器にAD変
   換動作を行なわせる制御器と、 から成る時間間隔分析装置。