JPH0797130B2 - デジタル・パターン発生器 - Google Patents

デジタル・パターン発生器

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JPH0797130B2
JPH0797130B2 JP5085611A JP8561193A JPH0797130B2 JP H0797130 B2 JPH0797130 B2 JP H0797130B2 JP 5085611 A JP5085611 A JP 5085611A JP 8561193 A JP8561193 A JP 8561193A JP H0797130 B2 JPH0797130 B2 JP H0797130B2
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timing
waveform
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clock
circuit
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哲郎 岩佐
芳邦 堀下
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ソニー・テクトロニクス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子回路のタイミング
解析等の検査に用いられるデジタル・パターン波形、即
ち、タイミング波形を発生させるためのデジタル・パタ
ーン発生器に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタル・パターン発生器は、主にIC
や電子回路等の動作解析、タイミング解析等に用いられ
る。図11は、デジタル・パターン発生器のブロック図
を示しており、マイクロプロセッサ(CPU)等を用い
る制御回路10と、デジタル・データ・パターン(又は
単にデータ・パターンという)を蓄積するメモリ回路
(データ・パターンRAM)20と、メモリ回路20か
らの信号をもとに出力のタイミングを変化させるタイミ
ング調整回路40とから構成される。また、メモリ回路
20とタイミング調整回路40との間に並直列変換回路
30を設け、低速の並列データを高速の直列データに変
換するようにしても良い。タイミング調整回路40は、
大まかなタイミング波形を生成するタイミング波形発生
回路60と、その出力を微調整する遅延/パルス幅可変
回路50、およびクロック発生回路42からなる。以
降、このタイミング波形発生回路60について主に説明
する。
【0003】図12は、タイミング解析に用いられるデ
ジタル・パターン発生器の代表的な出力波形として、D
NRZ(ディレイド・ノット・リターン・トゥ・ゼロ)
波形、RZ(リターン・トゥ・ゼロ)波形、R1(リタ
ーン・トゥ・ワン)波形を示している。これらの波形
は、通常、データ・クロックに同期してデータ・パター
ンRAM20から出力される1又は0のデジタル・デー
タ・パターンに、遅延等の処理を加えて得られる。
【0004】例えば、DNRZ波形は、データ・クロッ
クに同期してRAM20が出力するデジタル・パターン
をそのまま(波形を変えずに)時間的に遅延させた波形
である。RZ波形は、RAM20の出力するデジタル・
パターンが1であれば、0に始まって設定時間後に1に
なり、続いて設定時間後に0に戻る一方で、デジタル・
パターンが0であれば、0に維持される波形である。R
1波形は、RZと逆にデジタル・パターンが0であれば
波形が1に始まり、ある設定時間後に0になり、続いて
設定時間後に1に戻る一方で、デジタル・パターンが1
であれば1が維持される波形である。
【0005】RZ波形及びR1波形を生成する従来の回
路としては、大きく分けると次の2種類がある。即ち、
「データ・パターン制御型回路」及び「タイミング・ク
ロック制御型回路」の2つである。これらを図13及び
図14に示す。なお、これらの図は、簡単のためRZ波
形の場合だけを示している。いずれの方法にしても、通
常、微小なタイミング調整、つまり、数10ナノ秒程度
までの遅延、立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジ、パ
ルス幅等の調整は、専用の遅延/パルス幅可変回路50
(例えば、ブルックツリー(Brooktree)社製Bt62
2型ICなど)を用いて実現できる。よって、ここで
は、数ナノ秒の微小な範囲についての波形生成について
は問題にはしない。また、ここでの方法の違いも、遅延
/パルス幅可変回路50による微小な調整についてでは
なく、パターン発生器の大きなタイミング波形発生のた
めの回路について検討する。
【0006】図13は、データ・パターン制御型回路1
00の一従来例のブロック図である。これは、チャンネ
ル毎にカウンタ手段110を有しており、各カウンタ手
段110は、カウンタ制御回路112、2つのカウンタ
114及び116、並びにRSフリップフロップ(F
F)118で構成される。これらカウンタ114及び1
16には、夫々計数値が設定され、データ・クロックを
計数する。このとき、カウンタ114の出力をRSフリ
ップフロップ118のS(セット)入力端に入力し、カ
ウンタ116の出力をR(リセット)入力端に入力して
いる。よって、データ・パターンが1になった時点か
ら、カウンタ114が設定値だけデータ・クロックを計
数し終えたところで、RSフリップフロップ118がセ
ットされてその出力が1となる。これに続いて、カウン
タ116が設定値を計数し終えたところでRSフリップ
フロップ118がリセットされて出力が0に戻り、RZ
波形が生成される。
【0007】図14は、タイミング・クロック制御型回
路200の一従来例のブロック図である。回路200の
各チャンネルは、タイミング選定回路210を有してお
り、各タイミング選定回路210は、データ制御回路2
12、2つのマルチプレクサ(MUX)214及び21
6、並びにDフリップフロップ218で構成される。こ
のDフリップフロップ218は、D入力端に1が入力さ
れているときにクロック入力端に1が入力されるとその
出力が1となる。また、R(リセット)入力端に1が入
力されるとすぐにその出力がリセットされて0に戻る。
この実施例では、D入力端にはデータ・パターンを入力
し、CLK(クロック)入力端には、MUX214の出
力信号を入力し、R(リセット)入力端には、MUX2
16の出力信号を入力している。
【0008】図15は、図14に示したクロック発生手
段230のブロック図を示している。このクロック発生
手段230は、基準クロックをもとにカウンタなどを用
いて周波数の異なる複数のクロックを発生しており、立
ち上がりエッジ用のCLKHクロックをMUX214
に、立ち下がりエッジ用のCLKLクロックをMUX2
16に供給する。各MUXは、複数のクロックの中から
適切な周波数のクロックを選択する。そして、RAMか
らのデータ・パターンが1になった後、クロック入力端
にMUX214からの出力を受けるとDフリップフロッ
プ218の出力が1になる。ついでMUX216の出力
によってDフリップフロップ218がリセットされて出
力が0に戻り、RZ波形が生成される。なお、回路20
0の場合には、全チャンネルの出力波形が独立とはなら
ず、クロック発生手段230が発生するクロックの種類
数で制限される。
【0009】これら2つの形式は、いずれもクロックを
カウンタで計数することによって、波形の立ち上がり及
び立ち下がりのタイミングを変化させている。このと
き、タイミングを任意に変化させれば、各チャンネルの
出力波形を任意に変化させて出力することができる。ま
た、R1波形が必要ならば、データ・パターンを反転さ
せて各回路に入力し、その出力をさらに反転させればよ
い。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】データ・パターン制御
型回路では、各チャンネルが波形の立ち上がり、立ち上
がりに必要なカウンタを持っているので、1チャンネル
ごとに独立した波形が生成できる。さらにクロックの発
生手段は、タイミング・クロックを制御する場合と比較
して簡単になる。しかし、チャンネル毎に高速カウンタ
が数個以上必要なため、高価で消費電力が多くなり、さ
らにチャンネル数を増やすと回路規模が非常に大きくな
る。
【0011】タイミング・クロック制御型回路では、基
本クロック発生器側にカウンタ等を持ち波形の立ち上が
り、立ちさがりに必要な必要な種類のタイミング・クロ
ックを発生させて、それをチャンネル毎に立ち上がり、
立ち下がり毎に選択するので、各チャンネルではクロッ
ク選択回路(MUX)とレジスタのみでよい。よって、
データ・パターンを制御する場合に比較して、選択でき
るクロックの個数を限定すれば、1チャンネルあたりの
回路規模が少なくて済み、多チャンネルになった場合に
安価で低消費電力のものとなる。しかし、利用できる波
形の種類は、クロック発生手段で発生できるタイミング
・クロックの種類数に制限され、各チャンネルの出力を
完全に独立な波形にできない。
【0012】そこで本発明の目的は、多チャンネルにし
ても回路規模が比較的小さくて済むデジタル・パターン
発生器を提供することである。本発明の他の目的は、各
チャンネルから独立なデジタル・パターン波形を出力で
きるデジタル・パターン発生器を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、設定に応じて任意な波形を
有するデジタル・パターン波形を出力できるデジタル・
パターン発生器を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のデジタル・パタ
ーン発生器は、以下のように構成される。即ち、データ
・クロック発生手段44は、データ・クロックを発生す
る。タイミング・クロック発生手段46は、データ・ク
ロックに比較して高速なタイミング・クロックを発生す
る。このとき、タイミング・クロックを分周してデータ
・クロックを生成してもよい。データ・パターン発生手
段20には、RAMを使用しても良く、データ・クロッ
クに同期して動作し、デジタル・データ・パターンを出
力する。RAMの使用が適当なタイミング波形メモリ手
段64は、タイミング・クロックに同期して動作し、予
め記憶したタイミング波形を出力する。アドレス手段7
0は、タイミング波形を出力させるために、タイミング
波形メモリ手段にアドレスを供給する。論理積生成手段
80は、デジタル・データ・パターン及びタイミング波
形の論理積を生成して出力する。さらには、順序回路を
設け、論理積生成手段80の出力及びタイミング波形で
定まる所定パルス幅の出力を生成するようにしてもよ
い。これによれば、タイミング波形の2周期に跨る出力
も生成できる。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示すブロック図
である。これは、データ・クロックに従ってメモリ回路
(データ・パターンRAM)20から出力されるデータ
・パターンをもとに、上記データ・クロックより早いタ
イミング・クロックでタイミングRAM64を動作さ
せ、データ・クロック毎に波形を発生させるものであ
る。レジスタ90は、グリッチを防止し、タイミング波
形をタイミング・クロックに同期させるための同期レジ
スタである。本発明によれば、通常のRZ波形等だけで
はなく、タイミングRAM64に書かれた任意のタイミ
ング波形を出力することができる。この新しいタイミン
グ波形を以降、リターン・トゥ・プログラム(RP)波
形と呼ぶことにする。図2は、本発明のデジタル・パタ
ーン発生器で発生可能な種々のタイミング波形のタイミ
ング・チャートである。
【0015】タイミング・クロックは、データ・クロッ
クの整数倍にする方が制御は容易であるが、必ずしも
数倍でなくて良い。ただし、タイミング・パターンRA
M74用のアドレス発生器は、データ・クロック毎にタ
イミング・クロックに同期するよう初期設定する必要が
ある。したがって、データ・クロック発生器44は、タ
イミング・クロック発生器46からのタイミング・クロ
ックを分周してデータ・クロックを作成すると回路が簡
略化できる。
【0016】タイミングRAM64によるタイミング・
パターン波形の出力に関して、RZ波形を出力する場合
を例に説明する。図3に示すように、仮にデータ・パタ
ーンRAM20が動作可能な最大クロック周波数により
出力したデータ・パターンの、2倍の周波数のタイミン
グ波形をタイミングRAM64が発生できるものとす
る。すると、データ・クロック周波数がこの最高周波数
のときには、データ・パターン中の1である期間が最短
であるため、タイミングRAM64からは、00、0
1、10又は11のいずれかのタイミング・パターンし
か発生できない。しかし、データ・クロック周波数が低
くなるにつれて、データ・パターン中の1の期間が長く
なるので、タイミングRAM64に予め書き込んでおい
たタイミング・パターンをデータ・パターンの1の期間
中に出力すれば、種々のRZ波形を出力できる。例え
ば、周波数を下げたときに0000、0001、・・
・、1110、1111といったタイミング・パターン
波形をタイミングRAM64から読み出し、データ・パ
ターンが1の期間中に出力されるようにすれば良い。こ
のようにデータ・クロックの周波数を下げて行けば、タ
イミングRAM64の容量が許す範囲で種々のタイミン
グ波形を出力できる。例えば、RP波形などが出力でき
るようになる。
【0017】タイミングRAM64からRZ波形を生成
するためには、少なくても”010”の波形が必要であ
るが、周波数が高い場合は、上述のように01、10等
の波形しかできない場合が生じる。しかし、この場合
は、波形のパルス幅が非常に短かいので、この後の回路
にある遅延/パルス幅可変回路50で調整すればよい。
例えば、10のパターンを遅延/パルス幅可変回路50
に入力すれば、まず、ある時間遅延させ、さらに、パル
ス幅を変更することで、010などの波形にすることが
できる。このように遅延/パルス幅可変回路50には、
数ピコ秒から数10ナノ秒程度、パルスを微小に遅延さ
せる機能だけでなく、パルス幅を変更する機能を持たせ
ても良い。もちろん、このような遅延/パルス幅可変回
路を用いず、遅延回路とパルス幅可変回路を独立に設け
ても良い。RZ波形について説明したが、もちろん、R
1波形も同様に生成できる。例えば、データ・パターン
を反転させて回路に入力し、その出力をさらに反転させ
ればよい。
【0018】図4は、本発明による4チャンネル出力を
有する一実施例を示している。この例では、4チャンネ
ルのデータ・パターンがタイミングRAM64の上位4
ビットのA11〜A8アドレスに供給され、D3〜D0
から4チャンネルのタイミング波形が出力される。タイ
ミングRAM64は、D3〜D0に対応して4つのメモ
リ・セルを有している。ただし、これら4つのメモリ・
セルのアドレスは、A11〜A0であり、共通してい
る。
【0019】図5及び図6は、D3及びD0に対応する
メモリ・セルの例を夫々示している。図からもわかるよ
うに、各メモリ・セルにつき、上位4ビットであるA1
1〜A8アドレスを指定すれば、16通りの選択が可能
である。ただし、図5からわかるように、D3用メモリ
・セルについては、A11が”0”であればXを、”
1”であればYを選択するように設定される。また、図
6からわかるように、D0用メモリ・セルについては、
A8が”0”であればXを、”1”であればYを選択す
るように設定される。つまり、A11に入力によって、
D3の出力がX又はYに一意に決まる。同様に、D2〜
D0についても、夫々A10〜A8の入力によって一意
に決まる。このようにして決まるX又はYに対して、下
位8ビットのA7〜A0アドレスに、タイミング・クロ
ックで変化するアドレス発生器の出力を供給することに
より、メモリ・セルは”0”又は”1”のパターンを出
力し、RZ波形、R1波形等、X又はYにつき夫々25
6通りの波形を選択的に出力する。結果的には、下位8
ビットで定まる256通りのパターンを上位4ビットで
選択するという演算をしていることになる。つまり、メ
モリを演算手段として用いている。ただし、この例で
は、各メモリ・セルに同じX又はYにつき夫々256個
のパターンを夫々8通り用意する必要があるので、メモ
リの使用に無駄がある。
【0020】図7は、本発明による4チャンネル出力を
有する他の実施例を示している。タイミングRAM64
には、やはり、4チャンネルに対応して4つのメモリ・
セルを有している。しかし、各メモリ・セルには、1種
類のタイミング・パターンを書き込んであり、データ・
パターンに関係なく、アドレス発生器からの出力にした
がってタイミングRAM64から1種類のタイミング・
パターン(タイミング波形)が出力される。図7の演算
手段80のアンド・ゲートのシンボルで示すように、
Z波形を出力するのか、又はR1波形を出力するのかに
応じてデータ・パターンの1又は0とタイミングRAM
64からの出力(タイミング波形)とで論理積(アン
ド)を取ることによって、RZ波形又はR1波形を生成
して出力できる。これによれば、タイミング・パターン
を記憶しておくのに必要なタイミングRAM64の容量
は、各チャンネルごと1パターンであるから、図4の場
合よりも少なくて良い。さらには、図4及び図7の2つ
を合わせた形式を用いても良い。つまり、データ・パタ
ーンをタイミングRAM64にアドレスとして入力して
出力を得た後、さらにその出力とデータ・パターンを演
算しても良い。
【0021】図8は、本発明のさらに他の実施例のブロ
ック図である。図4及び図7に示した回路では、RZ、
R1及びRP波形は発生可能であったが、DNRZ波形
に関しては、そのままではうまく発生できない。つま
り、タイミングRAM64からの1周期内の波形出力を
もとにしているため、DNRZ波形のように、タイミン
グRAM64の1周期を越えて、2周期に跨っている波
形に関してはそのままでは発生できなかった。しかし、
図8によれば、RZ波形を生成する回路にわずかな付加
回路を加えるだけでDNRZ波形も発生させることがで
きる。
【0022】DNRZ波形の出力について説明する。ま
ず、DNRZ波形の立ち上がりの遷移を起こす時点に対
応するタイミングRAM64のアドレスに、タイミング
・クロックの1クロック分のパターンを書いておく。そ
の他のアドレスの内容は0とする。初期設定では、タイ
ミング・レジスタ90の出力は0となっている。この状
態から動作を開始するとする。データ・パターンが1
で、タイミングRAM64の出力もアドレスが変化して
1になれば、タイミング・レジスタ90の出力が1とな
る。レジスタ90は、タイミングRAM64の出力が変
化してもその出力を1に保持する。タイミング・レジス
タ90の出力が0に変化するためには、データ・パター
ンが0になり、タイミングRAM64の出力も0に変化
し、続いてタイミング・クロック来た時点である。そこ
で、出力を0にするために、このタイミング・レジスタ
90とその値をフィードバックして順序回路を構成す
る。これは、数個のゲートで構成できる。このように、
タイミング・レジスタ90を用いることで、DNRZ波
形が得られる。
【0023】図8のアンド(AND)ゲート82は、図
7に示した演算回路80に対応し、タイミングRAM6
4の利用についても図7で説明したものと同様である。
図4に関して説明したようにタイミングRAM64を用
いれば、アンド(AND)ゲート82を使用しなくても
良い。また、ノア(NOR)ゲート84が受けるモード
信号によって、RZ波形とDNRZ波形を選択できる。
この例では、モード信号が0であれば、DNRZ波形と
なり、モード信号が1であればRZ波形となる。なお、
上述のようにRZ波形が生成できれば、R1波形は容易
に生成することができる。
【0024】図9及び図10は、図8においてモード信
号に応じた回路の各点における信号の時間関係を表すタ
イミング・チャートである。図9に示すように、モード
信号が0である場合には、データ・パターンの幅を変え
ずに、遅延量のみ変えたDNRZ波形が生成できる。一
方、図10に示すように、モード信号が1で、データ・
パターンも1のとき、タイミングRAM64の出力の幅
と遅延量を制御したタイミング波形(RZ波形、R1波
形等)を生成できる。実際には、タイミングRAM64
へのクロックは、タイミング・レジスタ90へのクロッ
クよりも少し早いものを使用して、タイミングRAM6
4の出力を用いるゲート回路出力が、うまくタイミング
・レジスタ90に取り込めるようにする。また、データ
・パターンについても同様に、それがうまくタイミング
・レジスタ90に取り込めるように、その遅延時間を調
整する必要がある。なお、図4で説明した回路に適用す
るには、演算回路を付け加えれば良い。
【0025】上述のように、本発明をデータ・パターン
制御型回路100と比較すると、チャンネル毎に数個の
高速なECLカウンタを持つ必要がなく、数チャンネル
に1個の小容量の高速RAMを持てばよいため、消費電
力が少なくて済む。例えば4kビットで4出力のECL
(エミッタ・カップルド・ロジック)RAMを用いれ
ば、1個のECL・RAMで4チャンネル分の出力でき
る。また、従来のデータ・パターン制御型回路を多チャ
ンネル化した場合には、回路規模が非常に大きく、実用
上は、ECLのゲートアレイにして使用するため、非常
に高価なものになる。これに比較して、本発明によれ
ば、比較的安価な通常のECL・RAMで同様のパター
ンタイミング発生が可能である。
【0026】また、従来のタイミング・クロック制御型
回路200と比較すると、本発明は、各チャンネル独立
にタイミング波形を生成でき、消費電力についても、E
CLのマルチプレクサを2個で構成していたタイミング
選定回路210と比較して消費電力を半分にするができ
る。さらに、使用部品を大幅に少なくできる。
【0027】さらに、本発明の大きな特徴は、従来と異
なり、タイミング波形の立ち上がりと立ち下がりのエッ
ジを生成するのではなく、タイミングRAM64のパタ
ーン内容を利用するため、一定の制限の下にRZ、R1
及びDNRZ波形だけでなく、タイミングRAMに書け
る内容であれば、例えば、010011等の任意のタイ
ミング波形とも言えるRP(リターン・トゥ・プログラ
ム)波形を発生できることである。このように本発明
は、一般に必要となるデジタル・パターンのほとんどす
べてのタイミング波形を作成可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明のデジタル・パターン発生器によ
れば、多チャンネルであっても、各チャンネルごとにカ
ウンタを複数使用する必要がないので、比較的回路規模
が小さくて良い。その一方で、夫々のチャンネルから独
立なデジタル・パターン波形を出力できる。また、タイ
ミング波形メモリ手段に種々のタイミング波形を記憶さ
せておけば、タイミング解析に必要な多くの波形を出力
することができる。このとき、論理積生成手段がデータ
・パターン及びタイミング波形の論理積を生成して出力
するので、高速動作を必要とするタイミング波形メモリ
手段の容量は比較的少なくて済み、安価である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタル・パターン発生器の一実施例
を示すブロック図である。
【図2】本発明のデジタル・パターン発生器で発生可能
なタイミング波形を示すタイミング・チャートである。
【図3】データ・クロックが最高周波数のときのタイミ
ング・チャートである。
【図4】本発明のデジタル・パターン発生器のタイミン
グ調整回路の一実施例のブロック図である。
【図5】タイミングRAMのD3出力用メモリ・セルの
設定を示す図である。
【図6】タイミングRAMのD0出力用メモリ・セルの
設定を示す図である。
【図7】本発明のデジタル・パターン発生器のタイミン
グ調整回路の他の実施例のブロック図である。
【図8】本発明のデジタル・パターン発生器のタイミン
グ調整回路のさらに他の実施例のブロック図である。
【図9】図8に示す回路において、モード信号を0とし
た場合のタイミング・チャートを示す図である。
【図10】図8に示す回路において、モード信号を1と
した場合のタイミング・チャートを示す図である。
【図11】デジタル・パターン発生器の一従来例を示す
ブロック図である。
【図12】タイミング解析に用いられるデジタル・パタ
ーン発生器の代表的な出力波形を示す図である。
【図13】デジタル・パターン発生器のデータ・パター
ン制御型回路100の一従来例のブロック図である。
【図14】デジタル・パターン発生器のタイミング・ク
ロック制御型回路200の一従来例のブロック図であ
る。
【図15】図14に示すクロック発生手段230のブロ
ック図である。
【符号の説明】
10 制御回路 20 データ・パターンRAM 40 タイミング調整回路 44 データ・クロック発生手段 46 タイミング・クロック発生手段 50 遅延/パルス幅可変回路 60 タイミング波形発生回路 62 RAM制御回路 64 タイミングRAM 82 論理積生成手段 84、86、90 順序回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データ・クロックを発生するデータ・ク
    ロック発生手段と、 上記データ・クロツクに比較して高速なタイミング・ク
    ロックを発生するタイミング・クロック発生手段と、 上記データ・クロックに同期して動作し、デジタル・デ
    ータ・パターンを出力するデータ・パターン発生手段
    と、 上記タイミング・クロックに同期して動作し、予め記憶
    したタイミング波形を出力するタイミング波形メモリ手
    段と、 上記タイミング波形メモリ手段にアドレスを供給するア
    ドレス手段と、 上記デジタル・データ・パターン及び上記タイミング波
    の論理積を生成して出力する論理積生成手段とを具え
    るデジタル・パターン発生器。
  2. 【請求項2】 上記論理積生成手段の出力及び上記タイ
    ミング波形で定まる所定パルス幅の出力を生成する順序
    回路を更に具える請求項1記載のデジタル・パターン発
    生器。
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