特許 6970170 クロック再生回路、波形観測装置、クロック再生方法及び波形観測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6970170

(24)【登録日】2021年11月1日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】クロック再生回路、波形観測装置、クロック再生方法及び波形観測方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 7/033 20060101AFI20211111BHJP

   G01R 13/20 20060101ALI20211111BHJP

   H03L 7/08 20060101ALI20211111BHJP

   H03L 7/10 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H04L7/033

   G01R13/20 N

   H03L7/08 107

   H03L7/10

【請求項の数】8

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2019-226818(P2019-226818)

(22)【出願日】2019年12月16日

(65)【公開番号】特開2021-97305(P2021-97305A)

(43)【公開日】2021年6月24日

【審査請求日】2020年9月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072604

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 軍一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100140501

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 栄一郎

(72)【発明者】

【氏名】吉野 創

(72)【発明者】

【氏名】岸田 桂輔

【審査官】 吉江 一明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２８９２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１８０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１２０８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０３７６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０６１８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００３３５８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１７３４５７７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ７／０３３

Ｇ０１Ｒ １３／２０

Ｈ０３Ｌ ７／０８

Ｈ０３Ｌ ７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器（３ａ）と、入力信号と前記クロック信号との位相差信号に応じた電圧を前記入力電圧として前記電圧制御発振器に送出する位相比較手段（３ｃ）を有するＰＬＬ回路部（３ｅ）を備え、前記位相比較手段に入力する前記クロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、前記ＰＬＬ回路部がロックするまで実施して前記クロック信号を前記入力信号に同期させるクロック再生回路であって、
入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力手段（９）と、
前記入力信号に対して前記任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、前記位相補正値の掃引制御に基づく前記位相シフト制御により前記ＰＬＬ回路部がロックしたときのロック時電圧を格納手段（６ａ）に格納させる格納制御手段（５ｅ２）と、
前記入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、前記位相シフト制御に用いる前記位相補正値として、前記格納手段に格納されている前記ロック時電圧を設定する位相補正制御手段（５ｅ、５ｅ３）と、
を有することを特徴とするクロック再生回路。

【請求項2】

前記入力手段は、入力する信号に関連付けて該信号を識別する識別情報をさらに入力可能であり、
前記格納制御手段は、前記ロック時電圧を前記識別情報に対応して格納させることを特徴とする請求項１に記載のクロック再生回路。

【請求項3】

前記格納手段は、伝送レート欄に対応して位相制御値欄が設けられたテーブル形式の記憶手段で構成され、
前記格納制御手段は、前記位相制御値欄に前記ロック時電圧を格納させるとともに、前記伝送レート欄に、前記ロック時電圧に対応する前記入力信号の伝送レートを、設定により格納させることを特徴とする請求項１または２に記載のクロック再生回路。

【請求項4】

前記位相補正値の更新が必要か否かを判定し、更新が必要であると判定された前記位相補正値については、該位相補正値に対応する前記入力信号を再度入力したときの前記掃引制御で得られる新たなロック時電圧に更新する更新制御手段（５ｅ４）をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクロック再生回路。

【請求項5】

前記入力信号は、ＰＲＢＳパターンを有するＮＲＺ信号、及びＰＡＭ信号であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクロック再生回路。

【請求項6】

入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器（３ａ）と、入力信号と前記クロック信号との位相差信号に応じた電圧を前記入力電圧として前記電圧制御発振器に送出する位相比較手段（３ｃ）を有するＰＬＬ回路部（３ｅ）を備え、前記位相比較手段に入力する前記クロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、前記ＰＬＬ回路部がロックするまで実施して前記クロック信号を前記入力信号に同期させるクロック再生回路（３）を含み、被測定対象物（５０）が出力する被測定信号を前記入力信号として前記クロック再生回路により再生される前記クロック信号に基づいて前記被測定信号の波形観測を行う波形観測装置であって、
前記クロック再生回路は、
入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力手段（９）と、
前記入力信号に対して前記任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、前記位相補正値の掃引制御に基づく前記位相シフト制御により前記ＰＬＬ回路部がロックしたときのロック時電圧を格納手段（６ａ）に格納させる格納制御手段（５ｅ２）と、
前記入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、前記位相シフト制御に用いる前記位相補正値として、前記格納手段に格納されている前記ロック時電圧を設定する位相補正制御手段（５ｅ、５ｅ３）と、
を有することを特徴とする波形観測装置。

【請求項7】

入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器（３ａ）と、入力信号と前記クロック信号との位相差信号に応じた電圧を前記入力電圧として前記電圧制御発振器に送出する位相比較手段（３ｃ）を有するＰＬＬ回路部（３ｅ）を備え、前記位相比較手段に入力する前記クロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、前記ＰＬＬ回路部がロックするまで実施して前記クロック信号を前記入力信号に同期させるクロック再生方法であって、
入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力ステップ（Ｓ１）と、
前記入力信号に対して前記任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、前記位相補正値の掃引制御に基づく前記位相シフト制御により前記ＰＬＬ回路部がロックしたときのロック時電圧を格納手段（６ａ）に格納させる格納制御ステップ（Ｓ７）と、
前記入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、前記位相シフト制御に用いる前記位相補正値として、前記格納手段に格納されている前記ロック時電圧を設定する位相補正制御ステップ（Ｓ８）と、
を含むことを特徴とするクロック再生方法。

【請求項8】

入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器（３ａ）と、入力信号と前記クロック信号との位相差信号に応じた電圧を前記入力電圧として前記電圧制御発振器に送出する位相比較手段（３ｃ）を有するＰＬＬ回路部（３ｅ）を備え、前記位相比較手段に入力する前記クロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、前記ＰＬＬ回路部がロックするまで実施して前記クロック信号を前記入力信号に同期させるクロック再生方法を用い、被測定対象物（５０）が出力する被測定信号を前記入力信号として前記クロック再生方法により再生される前記クロック信号に基づいて前記被測定信号の波形観測を行う波形観測方法であって、
前記クロック再生方法は、
入力する前記被測定信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力ステップ（Ｓ１）と、
前記被測定信号に対して前記任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、前記位相補正値の掃引制御に基づく前記位相シフト制御により前記ＰＬＬ回路部がロックしたときのロック時電圧を格納手段（６ａ）に格納させる格納制御ステップ（Ｓ７）と、
前記被測定信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、前記位相シフト制御に用いる前記位相補正値として、前記格納手段に格納されている前記ロック時電圧を設定する位相補正制御ステップ（Ｓ８）と、
を含むことを特徴とする波形観測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力信号から該入力信号の波形観測に用いるクロック信号を再生する機能を有するクロック再生回路、波形観測装置、クロック再生方法及び波形観測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、光トランシーバや光インターフェースなどの光デバイス（若しくは、光モジュール）の検査段階で使用する測定系として、図８に示すように、サンプリングオシロスコープ６０を用いたシステム構成が知られている。

【0003】

図８において、被試験対象物（Device Under Test：ＤＵＴ）７０は、例えば光トランシーバであり、評価ボード７０Ａに装着（接続）して用いられる。図８に示すシステム構成において、信号発生装置（Pulse Pattern Generator：ＰＰＧ）６５は、ＤＵＴ７０に対してデータ信号を送出するとともに、サンプリングオシロスコープ６０に対してクロック信号を送出する。ＤＵＴ７０は、ＰＰＧ６５からのデータ信号を入力し、そのデータ信号を光信号でサンプリングオシロスコープ６０へ出力する。サンプリングオシロスコープ６０は、ＰＰＧ６５から入力するクロック信号に基づきトリガ生成部６２でトリガ信号を生成し、該トリガ信号に応じたサンプリングタイミングでサンプラー６１がデータ信号をサンプリングして波形観測を行うようになっている。

【0004】

上記システム構成において、ＤＵＴ７０が送出するデータ信号がＰＰＧ６５のクロック信号と同期しないものがある。具体的な例を挙げると、これまでは１００ＧＨｚまではＰＰＧ６５（ホスト側）とＤＵＴ７０（受信側）が同期していたものが、近年、４００ＧＨｚ（ＰＡＭ４信号）を扱う状況に至ってホスト側と受信側とが同期しない事態が生じ、クロックリカバリーが必要になっていた。

【0005】

クロックリカバリー機能を有する従来のクロック再生装置としては、位相比較器が入力信号と再生クロック信号の位相差を検出すると、分解能が異なる２つの補正値のいずれかによりディジタル制御発振器で発振される再生クロックの位相をシフトさせることで、再生クロック信号の位相を入力信号の位相に合わせる閉ループ制御技術が特許文献１に提案されている（段落０００８〜００１１、図１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−２０５２９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、光デバイスの検査段階（図８参照）においては、それぞれ伝送レートが異なる信号を受け渡す多種類の光デバイスが波形観測対象（ＤＵＴ７０）として用いられるのが一般的である。

【0008】

このため、サンプリングオシロスコープ６０と併用するクロックリカバリー回路についても、伝送レートが異なるＤＵＴ７０を繋ぎかえて（交換して）、該ＤＵＴ７０からの入力信号の伝送レートに対応するクロック信号を再生できることが望まれている。

【0009】

また、光デバイスの生産現場では、生産性向上の観点から、サンプリングオシロスコープ６０による光デバイス１個当たりの波形観測時間をできる限り短縮することが求められている。

【0010】

上述した要求に対し、特許文献１に記載の従来のクロック再生回路は、既知の伝送レートの信号を入力してそのレートに対応した周波数のクロック信号を再生することが前提であって、伝送レートが異なるＤＵＴ７０を交換して、交換後のＤＵＴ７０が個々に出力するそれぞれ異なる伝送レートの信号を選択的に入力し、その都度、その信号の伝送レートに対応した周波数を有するクロック信号を再生することはできなかった。

【0011】

一方で、任意の伝送レートを有する信号を入力し、該入力信号の伝送レートに合致する周波数を有するクロック信号の再生を可能にする従来のクロック再生回路としては、例えば、入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器と、入力信号とクロック信号との位相差信号を検出し、該位相差信号に応じた電圧をＶＣＯに入力する位相比較器とを有するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を備え、ＰＬＬがロック状態となるまで、所定の電圧範囲内から網羅的に制御電圧（位相補正値）を順次設定（掃引制御）し、該設定された位相補正値に基づいて、位相比較器に入力するクロック信号の位相を順次シフトさせる動作を繰り返してクロック信号を入力信号に同期させるものがあった。

【0012】

しかしながら、この従来のクロック再生回路では、任意の伝送レートを有する信号の入力に際して、その信号が初めて入力された信号であるかどうかに拘わらず、毎回、同様の変動パターンで制御電圧の掃引制御を繰り返し実施するため、任意の伝送レートを有する信号を入力したときのロック時間が長くならざるを得なかった。

【0013】

結局、従来のクロック再生回路では、入力信号を出力する光デバイスなどの被測定対象物の１個当たりの波形観測に時間がネックとなり、被測定対象物の生産スループットの向上には繋げることができなかった。

【0014】

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、任意の伝送レートを有する信号が入力されたときのロック時間を短縮し、該信号の波形観測時間も短くすることが可能なクロック再生回路、波形観測装置、クロック再生方法及び波形観測方法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】

【0015】

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るクロック再生回路は、入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器（３ａ）と、入力信号と前記クロック信号との位相差信号に応じた電圧を前記入力電圧として前記電圧制御発振器に送出する位相比較手段（３ｃ）を有するＰＬＬ回路部（３ｅ）を備え、前記位相比較手段に入力する前記クロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、前記ＰＬＬ回路部がロックするまで実施して前記クロック信号を前記入力信号に同期させるクロック再生回路であって、入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力手段（９）と、前記入力信号に対して前記任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、前記位相補正値の掃引制御に基づく前記位相シフト制御により前記ＰＬＬ回路部がロックしたときのロック時電圧を格納手段（６ａ）に格納させる格納制御手段（５ｅ２）と、前記入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、前記位相シフト制御に用いる前記位相補正値として、前記格納手段に格納されている前記ロック時電圧を設定する位相補正制御手段（５ｅ、５ｅ３）と、を有することを特徴とする。

【0016】

この構成により、本発明の請求項１に係るクロック再生回路は、任意の伝送レートの信号を入力すると、位相補正値（制御電圧）の掃引を経て該信号に対応するロック時電圧が格納され、当該信号を再入力したときには、格納済みのロック時電圧を制御電圧として用いた位相シフト制御が開始される。このため、任意の伝送レートの信号の２回目以降の入力時には、毎回、ロック時間の大幅な短縮が可能となり、該信号の波形観測も短い時間で行えるようになる。

【0017】

また、本発明の請求項２に係るクロック再生回路において、前記入力手段は、入力する信号に関連付けて該信号を識別する識別情報をさらに入力可能であり、前記格納制御手段は、前記ロック時電圧を前記識別情報に対応して格納させる構成としてもよい。

【0018】

この構成により、本発明の請求項２に係るクロック再生回路は、ロック時電圧の格納手段への格納、格納手段からの読出しを、識別情報をキーに円滑に行うことができ、ロック時間の短縮にも貢献する。

【0019】

また、本発明の請求項３に係るクロック再生回路において、前記格納手段は、伝送レート欄に対応して位相制御値欄が設けられたテーブル形式の記憶手段で構成され、前記格納制御手段は、前記位相制御値欄に前記ロック時電圧を格納させるとともに、前記伝送レート欄に、前記ロック時電圧に対応する前記入力信号の伝送レートを、設定により格納させる構成としてもよい。

【0020】

この構成により、請求項３に係るクロック再生回路は、任意の伝送レートを有する信号の初回入力時に取得したロック時電圧を、テーブルを用いて容易に管理できる。また、規格レートに対応してロック時電圧を格納した位相補正制御テーブルが既に存在する場合、ロック時電圧に対応して伝送レートを設定した後は、該ロック時電圧対伝送レートの情報を位相補正制御テーブルに容易に移行できるようになる。

【0021】

また、本発明の請求項４に係るクロック再生回路は、前記位相補正値の更新が必要か否かを判定し、更新が必要であると判定された前記位相補正値については、該位相補正値に対応する前記入力信号を再度入力したときの前記掃引制御で得られる新たなロック時電圧に更新する更新制御手段（５ｅ４）をさらに有する構成であってもよい。

【0022】

この構成により、請求項４に係るクロック再生回路は、使用環境での温度変化や経年変化によって、保存中の伝送レートに対するロック時電圧の関係が、ロックし難い関係に陥ることを回避することができる。

【0023】

また、本発明の請求項５に係るクロック再生回路において、前記入力信号は、ＰＲＢＳパターンを有するＮＲＺ信号、及びＰＡＭ信号であってもよい。この構成により、請求項５に係るクロック再生回路は、ＰＲＢＳパターンを有するＮＲＺ信号、及びＰＡＭ信号を入力信号として短時間でロックを確立することができる。

【0024】

また、本発明の請求項６に係る波形観測装置は、入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器（３ａ）と、入力信号と前記クロック信号との位相差信号に応じた電圧を前記入力電圧として前記電圧制御発振器に送出する位相比較手段（３ｃ）を有するＰＬＬ回路部（３ｅ）を備え、前記位相比較手段に入力する前記クロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、前記ＰＬＬ回路部がロックするまで実施して前記クロック信号を前記入力信号に同期させるクロック再生回路（３）を含み、被測定対象物（５０）が出力する被測定信号を前記入力信号として前記クロック再生回路により再生される前記クロック信号に基づいて前記被測定信号の波形観測を行う波形観測装置であって、前記クロック再生回路は、入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力手段（９）と、前記入力信号に対して前記任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、前記位相補正値の掃引制御に基づく前記位相シフト制御により前記ＰＬＬ回路部がロックしたときのロック時電圧を格納手段（６ａ）に格納させる格納制御手段（５ｅ２）と、前記入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、前記位相シフト制御に用いる前記位相補正値として、前記格納手段に格納されている前記ロック時電圧を設定する位相補正制御手段（５ｅ、５ｅ３）と、を有することを特徴とする。

【0025】

この構成により、請求項６に係る波形観測装置は、被測定対象物から任意の伝送レートの被測定信号を入力すると、クロック再生回路では、位相補正値（制御電圧）の掃引制御を経て該被測定信号に対応するＰＬＬ回路部のロック時電圧が格納され、当該信号を再入力したときには、格納済みのロック時電圧を制御電圧として用いた位相シフト制御が開始されるために、任意の伝送レートの被測定信号の２回目以降の入力時には、毎回、ロック時間の大幅な短縮が可能となる。これにより、任意の伝送レートの被測定信号を一度入力すれば、その後の入力時には被測定対象物１個当たりの波形観測時間を短縮し、該被測定対象物の生産スループットを向上させることが可能となる。

【0026】

また、本発明の請求項７に係るクロック再生方法は、入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器（３ａ）と、入力信号と前記クロック信号との位相差信号に応じた電圧を前記入力電圧として前記電圧制御発振器に送出する位相比較手段（３ｃ）を有するＰＬＬ回路部（３ｅ）を備え、前記位相比較手段に入力する前記クロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、前記ＰＬＬ回路部がロックするまで実施して前記クロック信号を前記入力信号に同期させるクロック再生方法であって、入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力ステップ（Ｓ１）と、前記入力信号に対して前記任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、前記位相補正値の掃引制御に基づく前記位相シフト制御により前記ＰＬＬ回路部がロックしたときのロック時電圧を格納手段（６ａ）に格納させる格納制御ステップ（Ｓ７）と、前記入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、前記位相シフト制御に用いる前記位相補正値として、前記格納手段に格納されている前記ロック時電圧を設定する位相補正制御ステップ（Ｓ８）と、を含む構成を有している。

【0027】

この構成により、本発明の請求項７に係るクロック再生方法は、任意の伝送レートの信号を入力すると、そのときのロック時電圧が格納され、該信号を再入力したときには、格納済みのロック時電圧を制御電圧として用いた位相シフト制御が開始されるため、任意の伝送レートの信号の２回目以降の入力時のロック時間の大幅な短縮が可能となり、該信号の波形観測も短い時間で行えるようになる。

【0028】

また、本発明の請求項８係る波形観測方法は、入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力する電圧制御発振器（３ａ）と、入力信号と前記クロック信号との位相差信号に応じた電圧を前記入力電圧として前記電圧制御発振器に送出する位相比較手段（３ｃ）を有するＰＬＬ回路部（３ｅ）を備え、前記位相比較手段に入力する前記クロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、前記ＰＬＬ回路部がロックするまで実施して前記クロック信号を前記入力信号に同期させるクロック再生方法を用い、被測定対象物（５０）が出力する被測定信号を前記入力信号として前記クロック再生方法により再生される前記クロック信号に基づいて前記被測定信号の波形観測を行う波形観測方法であって、前記クロック再生方法は、入力する前記被測定信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力ステップ（Ｓ１）と、前記被測定信号に対して前記任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、前記位相補正値の掃引制御に基づく前記位相シフト制御により前記ＰＬＬ回路部がロックしたときのロック時電圧を格納手段（６ａ）に格納させる格納制御ステップ（Ｓ７）と、前記被測定信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、前記位相シフト制御に用いる前記位相補正値として、前記格納手段に格納されている前記ロック時電圧を設定する位相補正制御ステップ（Ｓ８）と、を含む構成を有している。

【0029】

この構成により、本発明の請求項８に係る波形観測方法は、被測定対象物から任意の伝送レートの被測定信号を入力すると、クロック再生回路では、位相補正値（制御電圧）の掃引制御を経て該被測定信号に対応するＰＬＬ回路部のロック時電圧が格納され、当該信号を再入力したときには、格納済みのロック時電圧を制御電圧として用いた位相シフト制御が開始されるために、任意の伝送レートの被測定信号の２回目以降の入力時には、毎回、ロック時間の大幅な短縮が可能となる。これにより、任意の伝送レートの被測定信号を一度入力すれば、その後の入力時には被測定対象物１個当たりの波形観測時間を短縮し、該被測定対象物の生産スループットを向上させることが可能となる。

【発明の効果】

【0030】

本発明は、任意の伝送レートを有する信号が入力されたときのロック時間を短縮し、該信号の波形観測へと迅速に移行可能なクロック再生回路、波形観測装置、クロック再生方法及び波形観測方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープの全体構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープのクロックリカバリー回路の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープのクロックリカバリー回路での位相補正値の第２の掃引制御によるロック時間短縮効果を説明する図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープの制御部の機能構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープに実装される位相補正値格納手段の構成例を示す図であり、（ａ）は取得した位相補正値を格納するテーブルの構成を示し、（ｂ）は設定された位相補正値を格納するテーブルの構成を示している。

【図6】本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープのクロック再生処理動作を示すフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープにおける位相補正値格納手段の更新処理手順を示すフローチャートである。

【図8】光デバイスの波形を観測するための従来のサンプリングオシロスコープの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明に係るクロック再生回路、波形観測装置、クロック再生方法及び波形観測方法の実施形態について図面を用いて説明する。

【0033】

まず、本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１の構成について図１〜図５を参照して説明する。サンプリングオシロスコープ１は、本発明に係る波形観測装置の一例であり、本発明に係るクロック再生回路としてのクロックリカバリー回路３を含む構成を有している。

【0034】

図１に示すように、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、光電変換器（Ｏ／Ｅ）２、クロックリカバリー回路３、波形観測部４、制御部５、記憶部６、操作部７、表示部８を備えている。

【0035】

サンプリングオシロスコープ１は、ＤＵＴ５０を接続し、該ＤＵＴ５０が出力するデータ信号を入力し、入力したデータ信号から該データ信号に同期するクロック信号を生成するとともに、生成したクロック信号に基づいてデータ信号の観測を行うものである。

【0036】

ＤＵＴ５０としては、光信号を受け渡す機能を有する光トランシーバ等の各種光デバイスが用いられる。ＤＵＴ５０は、それぞれの規格が割り振られた複数の伝送レートのうちのいずれかの伝送レート（規格レート）を有する光信号、あるいは任意の伝送レートを有する光信号を受け渡すことができる多種類のものが用意される。サンプリングオシロスコープ１は、各規格レートの光信号、あるいは任意の伝送レートの光信号をそれぞれ受け渡すことが可能な多種類のＤＵＴ５０を選択的に接続（交換）して、該ＤＵＴ５０が出力する光信号（被測定信号）の観測を行うようになっている。

【0037】

図１に示すサンプリングオシロスコープ１の構成において、Ｏ／Ｅ２は、例えば光検出器としてのフォトダイオードを備え、ＤＵＴ５０が被測定信号（データ信号）として出力する光信号を電気信号に変換するものである。Ｏ／Ｅ２は、ＤＵＴ５０の仕様が電気信号の入力に基づいて光信号を出力するものである場合に必要なものであって、ＤＵＴ５０が光信号の入力に基づいて電気信号を出力する仕様のものである場合には不要である。

【0038】

クロックリカバリー（ＣＲ）回路３は、Ｏ／Ｅ２で電気信号に変換されたデータ信号（Ｄａｔａ）を入力し、該データ信号に同期したクロック信号（Ｃｌｏｃｋ）を再生して出力するものである。クロックリカバリー回路３は、例えば、図２に示すように、電圧制御発振器（Voltage Controlled Oscillator：ＶＣＯ）３ａ、位相シフト回路（Phase Shifter：ＰＳ）３ｂ、位相比較器（Phase Detector：ＰＤ）３ｃ、ローパスフィルタ（Low-pass filter：ＬＰＦ）３ｄを有している。

【0039】

ＶＣＯ３ａは、入力電圧に応じた発振周波数の信号を出力するものである。本実施形態において、ＶＣＯ３ａは、ＤＵＴ５０から入力するデータ信号の位相と当該ＶＣＯ３ａが出力したクロック信号との位相誤差信号に対応する電圧を、位相比較器３ｃからＬＰＦ３ｄを介して入力し、該入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を再出力する。

【0040】

位相シフト回路３ｂは、外部制御電圧入力用の端子３ｂ１を有し、該端子３ｂ１に対して制御部５から位相補正値として入力される直流制御電圧（ＤＣ入力）に基づいて、ＶＣＯ３ａからのクロック信号の位相をシフトさせ、該位相シフトされたクロック信号を位相比較器３ｃに入力するものである。

【0041】

位相比較器３ｃは、ＤＵＴ５０からＯ／Ｅ２を介して入力されるデータ信号の位相と、位相シフト回路３ｂから位相シフト後に出力されるクロック信号の位相を比較し、両者の位相誤差信号を出力する。

【0042】

ＬＰＦ３ｄは、位相比較器３ｃが出力する位相誤差信号を、規定の周波数以下の周波数だけを通し且つ平滑化するように濾波し、ＶＣＯ３ａに対する上記入力電圧として出力する。ＶＣＯ３ａは、ＬＰＦ３ｄからの入力電圧に応じた周波数を有するクロック信号を再出力するようになっている。

【0043】

このように、クロックリカバリー回路３は、入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力するＶＣＯ３ａと、入力するデータ信号（入力信号）とＶＣＯ３ａが出力したクロック信号との位相差信号を検出し、該位相差信号に応じた電圧を入力電圧としてＶＣＯ３ａに送出する位相比較器３ｃと、上記位相差信号に応じた電圧を生成するＬＰＦ３ｄと、を有するＰＬＬ回路部３ｅを備えている。そして、クロックリカバリー回路３では、位相比較器３ｃに入力するクロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値（ＤＣ入力値）の掃引制御を、ＰＬＬ回路部３ｅがロックするまで繰り返し実施してクロック信号を入力信号に同期させるようになっている。

【0044】

位相シフト回路３ｂでのクロック信号の位相シフトに関する制御は、制御部５により行われる。この制御において、制御部５は、クロックリカバリー回路３にデータ信号が入力されると、位相シフト回路３ｂに対して端子３ｂ１から入力する位相補正値（ＤＣ入力値）の掃引制御を、ＰＬＬ回路部３ｅのロックが検出されるまで繰り返し実施する。より詳しくは、制御部５は、データ信号が入力されると、例えば、図３に示すように、ＤＣ入力値を、予め設定された掃引電圧範囲Ｖ０〜Ｖ１（例えば、５Ｖ範囲）を、ＰＬＬ回路部３ｅがロックするまで、所定の電圧幅Ｖ１１（例えば、０．１Ｖ）で順次変動させて設定する制御を、毎回、同様のルーチンで繰り返し実施するようになっている。ここでの掃引制御によるＤＣ入力値の順次変動設定は、既存装置で実施される「位相補正値を網羅的に設定する」ことに相当し、本実施形態での以下の説明においては第１の掃引制御ということがある。本実施形態において、第１の掃引制御は、ＤＵＴ５０から入力するデータ信号に関連して規格レートが入力されていない場合、あるいは伝送レートが規格外（任意の伝送レート）のデータ信号が入力された場合に実施されるようになっている。

【0045】

本実施形態ではまた、ＤＣ入力値の掃引制御について以下に述べる第２の掃引制御もサポートしている。より詳しくは、本実施形態のサンプリングオシロスコープ１は、ＤＵＴ５０からクロックリカバリー回路３に入力するデータ信号（被測定信号）に対して任意の伝送レートであることが関連付けられている場合には、該データ信号を取り込んで位相補正値に関する第１の掃引制御を実施し、当該第１の掃引制御に基づく位相シフト制御によりＰＬＬ回路部３ｅがロックしたときの電圧であるロック時電圧を、後述する取得位相補正値管理テーブル６ａに位相補正値（入力ＤＣ値）として格納しておく。その後、クロックリカバリー回路３に対して、再入力に係る信号であることが関連付けられたデータ信号（任意の伝送レートのデータ信号）が入力された場合には、取得位相補正値管理テーブル６ａに格納しておいたロック時電圧を位相シフト回路３ｂにダイレクトに設定する機能を有している。

【0046】

また、本実施形態のサンプリングオシロスコープ１では、ＤＵＴ５０からクロックリカバリー回路３に入力するデータ信号（被測定信号）の伝送レートが判明している場合には、伝送レートを入力してクロック再生処理を開始させ、該伝送レート（規格レート）に関する位相補正値が後述の位相補正制御テーブル６ｂに格納されている場合は、上述した網羅的な設定によらず、位相補正制御テーブル６ｂを用い、当該規格レートに対応する位相補正値（入力ＤＣ値）を位相シフト回路３ｂにダイレクトに設定する機能を有している。上述した、位相補正値格納手段（取得位相補正値管理テーブル６ａ、位相補正制御テーブル６ｂ）からダイレクトに位相補正値を設定する掃引制御を、以下では、第２の掃引制御ということがある。

【0047】

第２の掃引制御を実現すべく、サンプリングオシロスコープ１の記憶部６には、取得位相補正値管理テーブル６ａ（図５（ａ）参照）、及び位相補正制御テーブル６ｂ（図５（ｂ）参照）が格納されている。取得位相補正値管理テーブル６ａ、位相補正制御テーブル６ｂの詳しい構成については後で詳述する。

【0048】

波形観測部４は、Ｏ／Ｅ２が出力するデータ信号と、クロックリカバリー回路３が出力するクロック信号（ＰＬＬ回路部３ｅのロック時に出力される）を入力とし、該クロック信号に基づきデータ信号を観測する信号処理機能を有する。

【0049】

本実施形態において、波形観測部４は、トリガ生成部４１、サンプラー４２、信号波形処理部４３を有している。トリガ生成部４１は、クロックリカバリー回路３が出力するクロック信号に基づき、サンプラー４２が動作するサンプリングタイミングとして用いられるストローブ信号を生成する。サンプラー４２は、トリガ生成部４１にて生成されるストローブ信号をサンプリングタイミングとして例えば数百ｋＨｚでスイッチング動作し、Ｏ／Ｅ２にて電気信号に変換された被測定信号（入力データ信号）をサンプリングする。信号波形処理部４３は、サンプラー４２からのサンプルデータに基づいて入力データ信号の波形を検出する処理を行う。

【0050】

制御部５は、クロックリカバリー回路３でのクロック再生処理に係る動作制御、波形観測部４におけるデータ信号のサンプリング処理に係る動作制御等、サンプリングオシロスコープ１全体の動作を制御するものである。

【0051】

制御部５は、図４に示すように、ＣＰＵ５ａ、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部５ｆを備えている。ＣＰＵ５ａは、例えば、記憶部６に記憶されているプログラムを実行することで設定制御部５ｂ、測定制御部５ｃ、表示制御部５ｄ、位相補正制御部５ｅ、などの各機能部を実現する。

【0052】

設定制御部５ｂは、ＤＵＴ５０の測定（波形観測）のためのシミュレーション・パラメータの設定等の各種の設定処理を行うものである。

【0053】

測定制御部５ｃは、信号波形処理部４３でのサンプルデータに基づく被測定信号の波形の検出処理等、被測定信号の測定（観測）に係る各部の制御を行う。

【0054】

表示制御部５ｄは、信号波形処理部４３での被測定信号の波形の検出処理に基づいて、被測定信号の波形を表示部８に表示させるための表示制御を行う。表示制御部５ｄはまた、サンプリングオシロスコープ１に対してＤＵＴ５０からデータ信号（被測定信号）を入力する際のＵＩ画面を表示部８に表示させるための表示制御を行う。ＵＩ画面としては、入力する信号（被測定信号）に関連付けて、規定の伝送レート、若しくは任意の伝送レートであること、並びに再入力に係る信号であることを入力可能な画面構成を有する入力画面が挙げられる。

【0055】

位相補正制御部５ｅは、位相シフト回路３ｂに対して端子３ｂ１を通してＤＣ入力値を設定し、ＶＣＯ３ａから出力されるクロック信号の位相を、該設定された入力ＤＣ値に基づいて位相シフトさせる制御を行うものである。この位相シフトの制御に係る制御電圧（ＤＣ入力値）の掃引に関して、位相補正制御部５ｅは、上述したように、第１の掃引制御、及び第２の制御を適用可能な構成となっている。

【0056】

図４に示すように、位相補正制御部５ｅは、ロック判定部５ｅ１、位相補正値格納制御部５ｅ２、取得位相補正値設定制御部５ｅ３、更新制御部５ｅ４を有している。ロック判定部５ｅ１は、ＰＬＬ回路部３ｅがロックしたことを判定するものである。

【0057】

位相補正値格納制御部５ｅ２は、入力信号に対して任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、位相補正値の掃引制御に基づく位相シフト制御によりＰＬＬ回路部３ｅがロックしたときのロック時電圧を取得位相補正値管理テーブル６ａに格納させる制御を行う。

【0058】

取得位相補正値設定制御部５ｅ３は、入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、位相シフト制御に用いる位相補正値として、取得位相補正値管理テーブル６ａに格納されているロック時電圧を設定する制御を行う。

【0059】

更新制御部５ｅ４は、位相補正値格納手段（取得位相補正値管理テーブル６ａ、位相補正制御テーブル６ｂ）に格納された位相補正値を対象として、位相補正値の更新が必要か否かを判定し、更新が必要であると判定された位相補正値については、該位相補正値に対応する入力信号を再度入力したときの掃引制御で得られる新たなロック時電圧に更新する更新制御を行う。

【0060】

外部Ｉ／Ｆ部５ｆは、ネットワーク１０を介して外部機器にアクセスする際のインターフェース機能を有し、本実施形態では、サンプリングオシロスコープ１と外部の制御装置１１（図１参照）間でネットワーク１０を介して信号を送受する際のインターフェース機能も提供している。本実施形態において、サンプリングオシロスコープ１は、自装置の制御部５による制御による動作の他、ネットワーク１０を介して外部の制御装置１１からの指令で動作するシステム構成とすることもできる。この場合のシステム動作は、制御装置１１の制御部（図示せず）に制御部５と同等の機能部を設けた構成とすることで実現可能である。

【0061】

記憶部６は、ＣＰＵ５ａが設定制御部５ｂ、測定制御部５ｃ、表示制御部５ｄ、位相補正制御部５ｅなどの各機能部を実現するために必要なプログラムに加えて、位相補正制御部５ｅがクロック再生処理時にＤＣ入力値の掃引制御（第２の掃引制御）に用いる取得位相補正値管理テーブル６ａ及び位相補正制御テーブル６ｂを記憶している。

【0062】

取得位相補正値管理テーブル６ａは、図５（ａ）に示すように、任意の伝送レートの被測定信号を識別する識別情報の登録欄と、伝送レートの登録欄（伝送レート欄）と、位相補正値の登録欄（位相補正値欄）が設けられたテーブル形式の記憶手段で構成されている。この例の取得位相補正値管理テーブル６ａでは、識別情報の登録欄には、当該識別情報として、任意の伝送レートの信号としての入力順（１、２等）が格納されている。位相補正値登録欄には、識別番号により識別される被測定信号（任意の伝送レートを有する）を入力して位相補正値の掃引制御を実施したときのＰＬＬ回路部３ｅのロック時電圧（Ｖ５１、Ｖ５２等）が格納されている。また、伝送レート欄は、この例では、空欄となっている。伝送レート欄には、上述した位相補正値の掃引制御によってロック時電圧が得られた入力信号（ロック時電圧に対応する入力信号）の伝送レートを格納することができる。伝送レート欄には、例えば、任意の伝送レートが判明した段階で、操作部７での入力操作により設定することができるようになっている。

【0063】

なお、取得位相補正値管理テーブル６ａは、後述の位相補正制御テーブル６ｂと同形式のテーブル構造であるため、伝送レート欄に伝送レートが書き込まれた後に、当該伝送レート伝送レートとロック時電圧の対応関係を取得位相補正値管理テーブル６ａに書き込む作業（移行登録）が容易となる。

【0064】

位相補正制御テーブル６ｂは、例えば、図５（ｂ）に示すように、ＤＵＴ５０が出力可能な被測定信号の伝送レートの規格Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、・・・にそれぞれ対応付けて、伝送レートＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、・・・と、位相補正値Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４、・・・とが格納されたデータ内容を有している。ここで位相補正値（ＤＣ入力値）Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４、・・・は、それぞれ、例えば、０．１Ｖ（ボルト）、０．２Ｖ、０．３Ｖ、０．４Ｖ、・・・となっている。

【0065】

位相補正制御テーブル６ｂにおいて、規格Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、・・・が割り振られる信号種別としては、それぞれ異なる信号パターンを有するＮＲＺ（Non Return to Zero）信号、ＰＡＭ（パルス振幅変調：Pulse-Amplitude Modulation）４及びＰＡＭ８等がある。上記信号パターンについては、ＮＲＺ信号の評価用としては、例えば、ＰＲＢＳ７（パターン長：２⁷ −１）、ＰＲＢＳ９（パターン長：２⁹ −１）、ＰＲＢＳ１０（パターン長：２¹⁰−１）、ＰＲＢＳ１１（パターン長：２¹¹−１）、ＰＲＢＳ１５（パターン長：２¹⁵−１）、ＰＲＢＳ２０（パターン長：２²⁰−１）等の擬似ランダム（ＰＲＢＳ（Pseudo Random Binary Sequence：ＰＲＢＳ）パターンが挙げられる。また、ＰＡＭ評価用としては、ＰＲＢＳ１３Ｑ、ＰＲＱＳ１０、ＳＳＰＲ等のパターンがある。

【0066】

また、位相補正制御テーブル６ｂにおいて、上記各規格に対応する伝送レートＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、・・・としては、例えば、イーサネット（登録商標）の規格である１００ＧｂＥ（Gigabit Ethernet：ギガビットイーサネット）、２００ＧＢｅ、４００ＧＢｅなどが挙げられる。また、他の規格レートとしては、例えば、２５．５Ｇｂａｕｄ〜２８．２Ｇｂａｕｄの伝送レート範囲内の任意の伝送レートが挙げられる。

【0067】

また、位相補正制御テーブル６ｂにおいて、位相補正値Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４、・・・は、上述した各規格レートのデータ信号が入力されたときに、該データ信号とＶＣＯ３ａから出力されるクロック信号の位相差がなくなるとき、つまり、ＰＬＬ回路部３ｅのロック時のＤＣ入力値（ロック時電圧）に相当する。これらロック時電圧は、実際の波形観測に倣って事前に実施される模擬測定試験により取得することができる。

【0068】

すなわち、模擬測定試験においては、クロックリカバリー回路３に各規格レートの模擬データ信号を順番に入力しつつ、規格レートごとにＤＣ入力値に関する第１の掃引制御を実施し、それぞれ、ＰＬＬ回路部３ｅがロックしたときのＤＣ入力値をプロットする。そして、このプロットしたＤＣ入力値を保存しておき、後述するテーブル設定モードにおいて、保存しておいたＤＣ入力値を各規格に対応付けて登録することで位相補正制御テーブル６ｂ（図５（ｂ）参照）を設定（生成）することができる。

【0069】

なお、位相補正制御テーブル６ｂは、伝送レート（規格レート）ごとに複数のロック時電圧（位相補正値）が登録されたものであってもよい。このような形式の位相補正制御テーブル６ｂは、ＤＵＴ５０として、例えば、複数の任意の伝送レートの信号を出力することが可能な誤り率測定装置や移動無線通信装置等の機器を用い、該機器から選択的に出力される信号の波形観測を行う場合におけるロック時間短縮に有用である。

【0070】

このように、位相補正制御テーブル６ｂは、クロックリカバリー回路３に対してＤＵＴ５０から入力するデータ信号（ＮＲＺ信号、ＰＡＭ４信号、ＰＡＭ８信号等）の規格ごとに、当該規格のデータ信号（被測定信号）が入力されたときのロック時電圧を登録したものである。上述した第１の掃引制御に係る電圧範囲をＶ０〜Ｖ１とした場合（図３参照）、位相補正制御テーブル６ｂに登録されているロック時電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４、・・・は、当該Ｖ０〜Ｖ１の電圧範囲内の電圧値である。

【0071】

操作部７は、例えばスイッチやボタンなどの操作パネルで構成される。操作パネルはタッチパネル機能を有するものであってもよい。操作部７は、ＤＵＴ５０の波形観測前に実施されるクロック再生処理の開始や停止の指示、その後におけるＤＵＴ５０の波形観測の開始や停止の指示、表示部８に所望の表示を行うために必要な各種情報の設定を含め、ＤＵＴ５０の波形測定に必要な各種設定を選択的に実行可能な構成となっている。

【0072】

特に、本実施形態において、操作部７は、表示部８での上述した入力画面の表示中、該入力画面に表示される複数の規格の中から所望の規格を選択するための選択操作を受付け、制御部５に対して、ここで選択された規格に対応する伝送レートを入力することが可能な構成となっている。また、操作部７は、上述した入力画面の表示中に、これからサンプリングオシロスコープ１に入力する信号（ＤＵＴ５０からの被測定信号：クロックリカバリー回路３に対する入力信号）に関連付けて、当該信号が任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることの選択操作を受付けて、その旨を制御部５に入力することが可能な構成となっている。このように、操作部７は、表示部８及び表示制御部５ｄとともに、伝送レート入力手段９（図４参照）を構成している。伝送レート入力手段９は、本発明の入力手段に相当する。

【0073】

表示部８は、液晶パネルなどの表示器で構成され、クロック再生処理を含むＤＵＴ５０の波形測定に係る種々の情報を表示するものである。本実施形態において、表示部８は、表示制御部５ｄの制御により上述した伝送レート入力手段９を構成する入力画面を表示するようになっている。

【0074】

次に、上述した構成を有するサンプリングオシロスコープ１の動作について説明する。このサンプリングオシロスコープ１は、テーブル設定モード、位相補正制御モード、及び波形観測モードを有する。テーブル設定モードに設定されると、表示制御部５ｄにより、被測定信号の規格及び伝送レートを設定するためのＵＩ画面が表示部８に表示される。ユーザは、該ＵＩ画面上で、上述した模擬測定試験で取得しておいたＤＣ入力値を例えば、操作部７から入力することで位相補正制御テーブル６ｂの設定を行うことができる。

【0075】

位相補正制御モードが設定されると、まず、表示制御部５ｄにより、被測定信号の伝送レートを入力するためのＵＩ画面が表示部８に表示される。ユーザは、操作部７での所定の選択操作によって、該ＵＩ画面上の所望の規格を選択することで、該選択された規格に対応する伝送レートをこれから入力する被測定信号に関連付けて入力することができる。ここで表示されるＵＩ画面は、入力する被測定信号に関連付けて、規格レートの他、任意の伝送レートであること、及び再入力する信号であることも入力可能な伝送レート入力手段９（図４参照）に相当する構成となっている。

【0076】

さらに位相補正制御モードでは、上述したように、入力する信号に関連付けて、伝送レート（規格レート）、任意の伝送レートであること、再入力に係る信号でことを選択的に入力せしめた後、ＤＵＴ５０からの被測定信号（データ信号）の入力に合わせて、ユーザが例えば操作部７で所定の位相補正制御開始操作を行うことで、該被測定信号の波形観測処理を行うことができる。

【0077】

波形観測処理においては、サンプリングオシロスコープ１のクロックリカバリー回路３において、入力する被測定信号からクロック信号が再生され、該クロック信号が被測定信号の波形観測処理のために波形観測部４に供給される。

【0078】

クロックリカバリー回路３でのクロック信号再生処理では、被測定信号の入力を受けてＤＣ入力値に関する第１の掃引制御、若しくは第２の掃引制御が適宜実施される。このうちの第２の掃引制御により、クロックリカバリー回路３では、入力する被測定信号に同期（シンボル同期）したクロック信号を短時間で再生することができ、ロック時間を短縮することが可能になる。シンボル同期は、サンプリングオシロスコープ１において、ＤＵＴ５０から入力するデータ信号を、波形観測部４の信号波形処理部４３での信号処理を経て、アイパターンの最も開いた瞬間の波形を表示部８に表示可能な同期状態である。

【0079】

本実施形態では、第２の掃引制御については、任意の伝送レートを有する被測定信号を入力して取得位相補正値管理テーブル６ａに当該被測定信号に基づくＰＬＬ回路部３ｅのロック時電圧を格納し、該任意の伝送レートを有する被測定信号が再入力されたときには、取得位相補正値管理テーブル６ａからロック時電圧を読み出して位相シフト回路３ｂにダイレクトに設定する制御機能を有している。このため、任意の伝送レートを有する被測定信号の２回目以降の入力に際してロック時間を大幅に短縮できる。

【0080】

位相補正制御モードでの任意の伝送レートを有する被測定信号の再入力時のクロック信号の再生時間が短縮されるのに合わせて、位相補正制御モードの後、該任意の伝送レートを有する被測定信号を対象とする波形観測モードへの迅速な移行が可能になる。波形観測モードでは、波形観測部４で、ＤＵＴ５０から入力するデータ信号を該データ信号に同期するクロック信号を用いて信号処理し、該処理後の信号の波形を表示部８に表示する処理が行われる。

【0081】

以下、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１のクロック再生処理動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図６においては、位相補正制御テーブル６ｂが予め設定されているものとして説明する。

【0082】

このクロック再生処理が開始されるとまず、表示部８に上述したＵＩ画面（入力画面）が表示され、被測定信号の入力に合わせて、該被測定信号についての伝送レートの入力を受付ける他、任意の伝送レートであること、あるいは再入力に係る信号であることの入力を受付ける処理を行う（ステップＳ１）。

【0083】

上述した各種入力を受付けた後、ＤＵＴ５０から入力される被測定信号（入力信号）が取り込まれると（ステップＳ２）、位相補正値格納制御部５ｅ２が、該入力信号に対して任意の伝送レートであることが関連付けられているか否かを判定する（ステップＳ３）。

【0084】

ここで入力信号に対して任意の伝送レートであることが関連付けられていた場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、位相補正値格納制御部５ｅ２は、該入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられているか否かを判定する（ステップＳ４）。

【0085】

上記判定の結果、入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられていない場合（ステップＳ４でＮＯ）、引き続き位相補正値格納制御部５ｅ２は、上述した第１の掃引制御を実施する（ステップＳ５）。第１の掃引制御において、位相補正値格納制御部５ｅ２は、位相シフト回路３ｂに対して各位相補正値を上昇あるいは下降方向に網羅的に順次設定し、ＶＣＯ３ａから出力されるクロック信号の位相を順次設定された位相補正値に基づきシフトさせて位相比較器３ｃに入力させるように位相シフト回路３ｂを制御する。

【0086】

ステップＳ５で第１の掃引制御を実施しながら、位相補正値格納制御部５ｅ２は、ＰＬＬ回路部３ｅがロックしたか否かを判定するロック確認処理を行う（ステップＳ６）。ここで位相補正値格納制御部５ｅ２は、位相比較器３ｃが送出する位相誤差信号が位相誤差のない値になったか否かを監視し、該位相誤差のない値になったときにＰＬＬ回路部３ｅがロックしたもの（ロックが確認されたもの）と判定し（ステップＳ６でＹＥＳ）、処理をステップＳ７に進める。

【0087】

ステップＳ７において、位相補正値格納制御部５ｅ２は、ＰＬＬ回路部３ｅがロックしたときの電圧（ロック時電圧）を取得し、該ロック時電圧を取得位相補正値管理テーブル６ａに格納させる（ステップＳ７）。なお、ステップＳ７の処理について、位相補正値格納制御部５ｅ２は、ステップＳ１において、入力信号に対して該入力信号の識別情報の入力を受付けている場合には、上記ロック時電圧を当該識別情報に対応付けて取得位相補正値管理テーブル６ａに格納させる。識別情報としては、例えば、入力信号の入力順を示す情報を適用することができる。

【0088】

ステップＳ７でのロック時電圧の格納処理に続いて、位相補正制御部５ｅでは、位相シフト回路３ｂに設定する位相補正値を当該ロック時電圧に固定し、入力信号に同期したクロック信号をクロックリカバリー回路３から波形観測部４へと継続して出力させるように制御する（ステップＳ１０）。

【0089】

その後、サンプリングオシロスコープ１は、ユーザの波形観測モード設定操作により波形観測モードに移行し、波形観測部４において、クロックリカバリー回路３から供給されるクロック信号を用いて、クロックリカバリー回路３の前段で分岐されたデータ信号の波形観測処理（ステップＳ１１）を実行可能となる。

【0090】

一方、ステップＳ３で入力信号に対して任意の伝送レートであることが関連付けられていない場合、すなわち規格レートが関連付けられている場合（ステップＳ３ＮＯ）、位相補正制御部５ｅは、その規格レートに対応して位相補正制御テーブル６ｂに格納されている位相補正値（ＤＣ入力値）を読み出して位相シフト回路３ｂに設定し、上述した第２の掃引制御を実施する（ステップＳ８）。第２の掃引制御において、位相補正制御部５ｅは、その設定されたＤＣ入力値を基点に、ＶＣＯ３ａから出力されるクロック信号の位相をシフトさせて位相シフト回路３ｂに入力させるように位相シフト回路３ｂを制御する。

【0091】

また、ステップＳ４で入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられていると判定された場合（ステップＳ４でＹＥＳ）にも、取得位相補正値設定制御部５ｅ３は、ステップ８に移行する。ここで取得位相補正値設定制御部５ｅ３は、取得位相補正値管理テーブル６ａに格納されているロック時電圧を読み出し、該ロック時電圧を位相補正値（ＤＣ入力値）として位相シフト回路３ｂに設定し、上述した第２の掃引制御を実施する。

【0092】

引き続き位相補正制御部５ｅは、ＰＬＬ回路部３ｅがロックしたか否かを判定するロック確認処理を行う（ステップＳ９）。そして、ＰＬＬ回路部３ｅのロックが確認されると（ステップＳ９でＹＥＳ）、位相補正制御部５ｅは、ステップＳ１０に移行し、位相シフト回路３ｂに設定する位相補正値を固定し、入力信号に同期したクロック信号をクロックリカバリー回路３から波形観測部４へと継続して出力させるように制御する。以後、サンプリングオシロスコープ１では、波形観測部４において、クロックリカバリー回路３から供給されるクロック信号を用いて、クロックリカバリー回路３の前段で分岐されたデータ信号の波形観測処理（ステップＳ１１）を実行可能となる。

【0093】

なお、ステップＳ３、ステップＳ８経由でステップＳ９に到達した場合のロック確認処理については以下の対応可能である。すなわち、この場合のロック確認処理を可能にすべく、記憶部６には、取得位相補正値管理テーブル６ａ、位相補正制御テーブル６ｂの他、位相補正制御テーブル６ｂに登録されている伝送レート（規格レート）にそれぞれ対応するクロック信号の数（所定期間内の数）が期待値として事前に記憶されている。

【0094】

ステップＳ８において、位相補正制御部５ｅに実装されているロック判定部５ｅ１は、ＶＣＯ３ａから出力されるクロック信号をロック確認用クロック信号として取込んで計数し、所定期間内におけるロック確認用クロック信号の計数値が上記期待値に一致した場合にはロックが確立したと判定し、不一致の場合にはロックが確立していないと判定することができる。

【0095】

図６に示す一連のクロック再生処理によれば、ＤＵＴ５０から出力される任意の伝送レートを有する被測定信号の初回の入力に際しては、ステップＳ５において、第１の掃引制御が実施される。第１の掃引制御では、例えば、図３に示すように、ＤＣ入力値を、例えば電圧範囲Ｖ０〜Ｖ１内で、電圧幅Ｖ１１ごとに変動させて網羅的に設定する制御が行われるため、ロック時電圧値が見つかるまでに時間ｔ１がかかることもあった。

【0096】

これに対して、ＤＵＴ５０から入力される被測定信号に関連付けて伝送レートが入力されている場合、及び被測定信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合には、ステップＳ８で第２の掃引制御が実施される。第２の掃引制御では、選択された伝送レートに対応するロック時電圧が位相補正制御テーブル６ｂから読み出されて、あるいは、再入力に係る信号であることに加えて当該被測定信号の識別情報が合わせ関連付けられている場合には該識別情報に対応して取得位相補正値管理テーブル６ａに格納されているロック時電圧が読み出されて位相シフト回路３ｂにダイレクトに設定されるため、第１の掃引制御に係るＤＣ入力値の網羅的な設定制御が不要となる。

【0097】

ここで例えば、任意の伝送レートを有する被測定信号を入力したときのＰＬＬ回路部３ｅのロック時電圧が例えば図３におけるＶ２１であるものとしたとき、この被測定信号を再入力に係る信号であることを関連付けてＤＵＴ５０から再入力した際の図６に示すリカバリークロック再生処理においては、ステップＳ９で、取得位相補正値管理テーブル６ａから当該ロック時電圧Ｖ２１が位相シフト回路３ｂにダイレクトに設定される。このとき、ＰＬＬ回路部３ｅがロックするまでの時間ｔ２は理想的には０（零）となり、第１の掃引制御によりロック時電圧値が見つかるまでの時間（例えば、ｔ１）と比べて大幅に短縮できる。

【0098】

次に、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１における位相補正値格納手段（取得位相補正値管理テーブル６ａ、位相補正制御テーブル６ｂ）の更新処理動作について図７に示すフローチャートを参照して説明する。

【0099】

更新処理が開始されると、位相補正制御部５ｅに実装されている更新制御部５ｅ４は、位相補正値格納手段に格納されている位相補正制御値（ロック時電圧）中に更新を必要とするものが存在するか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで、更新を必要とする位相補正制御値が存在しない場合（ステップＳ２１でＮＯ）、ステップＳ２１の処理を繰り返す。

【0100】

これに対し、更新を必要とする位相補正制御値が存在する場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、更新制御部５ｅ４は、その更新を必要とすると判定された位相補正制御値を取得する元となった、すなわち位相補正値に対応する入力信号（被測定信号）を再度入力させ、クロックリカバリー回路３において、第１の掃引制御による位相シフト制御を実行させる（ステップＳ２２）。

【0101】

上記位相シフト制御を行いながら、更新制御部５ｅ４は、ロック確認処理を実施する（ステップＳ２３）。ここでＰＬＬ回路部３ｅがロックしたことが確認されると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、更新制御部５ｅ４は、再入力した入力信号に対応して、位相補正値格納手段に格納されているロック時電圧を、ステップＳ２３でロック確認したときのロック時電圧で上書きし（ステップＳ２４）、一連の更新処理を終了する。

【0102】

図７に示す更新処理は、例えば、サンプリングオシロスコープ１の使用環境での温度変化や経年変化によって、保存中の伝送レートに対するロック時電圧の関係が、ロックし難い関係に変化している場合のロック時電圧の更新処理に適用することができる。この場合、ステップＳ２１の更新条件の判定に閾値（閾値温度、閾値期間等）を設定し、この閾値を超えた場合に、該当する入力信号を取り込んで位相補正値の掃引制御を行ってロック時電圧を取得し、該取得したロック時電圧を用いて、過去の伝送レート対ロック時電圧（ロックする外部電圧）に関する情報を上書きするようにしてもよい。

【0103】

この他、図７に示す更新処理は、サンプリングオシロスコープ１のハードウェアの個体差でロックする外部電圧が実機ごとに異なる場合に、個体差に合わせて、設定済の外部電圧を更新する際にも適用可能である。この場合も、設定済の外部電圧に対応する入力信号を使って外部電圧を掃引してロックする点を探索し、その探索結果で過去の情報を上書きすることで個体差の吸収が可能になる。

【0104】

なお、上記実施形態では、位相補正値格納手段に格納する位相補正値の取得、並びに取得した位相補正値を位相シフト回路３ｂへとダイレクトに設定する制御機能をサンプリングオシロスコープ１の制御部５に設けた構成例を挙げているが、これに限らず、当該制御機能を外部の制御装置１１に実装し、該制御装置１１からネットワーク１０を介してサンプリングオシロスコープ１の位相補正制御を実施させる構成としてもよい。

【0105】

また、上記実施形態では、サンプリングオシロスコープ１がクロックリカバリー回路３を含む構成を例示しているが、クロックリカバリー回路３をサンプリングオシロスコープ１の外部に配置した構成であってもよい。

【0106】

また、上記実施形態では、主として光デバイスからの信号を処理する場合の例を主体に説明してきたが、本発明は、誤り率測定装置など、被測定信号を送出可能な種々のデバイスあるいはモジュールからの信号を入力し、該入力信号からのクロック再生処理並びに波形観測処理を行えるものである。

【0107】

上述したように、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３は、入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な伝送レート入力手段９と、入力信号に対して任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、位相補正値の掃引制御に基づく位相シフト制御によりＰＬＬ回路部３ｅがロックしたときのロック時電圧を取得位相補正値管理テーブル６ａに格納させる位相補正値格納制御部５ｅ２と、入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、位相シフト制御に用いる位相補正値として、位相補正値格納制御部５ｅ２に格納されているロック時電圧を設定する取得位相補正値設定制御部５ｅ３と、を有する。

【0108】

この構成により、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３は、任意の伝送レートの信号を入力すると、位相補正値（制御電圧）の掃引を経て該信号に対応するロック時電圧が格納され、当該信号を再入力したときには、格納済みのロック時電圧を制御電圧として用いた位相シフト制御が開始される。このため、任意の伝送レートの信号の２回目以降の入力時には、毎回、ロック時間の大幅な短縮が可能となり、該信号の波形観測も短い時間で行えるようになる。

【0109】

また、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３において、伝送レート入力手段９は、入力する信号に関連付けて該信号を識別する識別情報を入力可能であり、位相補正値格納制御部５ｅ２は、上記ロック時電圧を識別情報に対応して格納させる構成を有する。この構成により、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３は、ロック時電圧の格納、読出しを、識別情報（例えば、入力順番）をキーに円滑に行うことができ、ロック時間の短縮にも貢献する。

【0110】

また、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３において、取得位相補正値管理テーブル６ａは、伝送レート欄に対応して位相制御値欄が設けられたテーブル形式の記憶手段で構成され、位相補正値格納制御部５ｅ２は、位相制御値欄にロック時電圧を格納させるとともに、伝送レート欄に、ロック時電圧に対応する入力信号の伝送レートを、設定により格納させる構成を有している。

【0111】

この構成により、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３は、任意の伝送レートを有する信号の初回入力時に取得したロック時電圧を、取得位相補正値管理テーブル６ａを用いて容易に管理できる。また、規格レートに対応してロック時電圧を格納した位相補正制御テーブル６ｂが既に存在する場合、ロック時電圧に対応して伝送レートを設定した後は、該ロック時電圧対伝送レートの情報を位相補正制御テーブル６ｂに容易に移行可能となる。

【0112】

また、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３は、位相補正値の更新が必要か否かを判定し、更新が必要であると判定された位相補正値については、該位相補正値に対応する入力信号を再度入力したときの掃引制御で得られる新たなロック時電圧に更新する更新制御部５ｅ４をさらに有する構成である。

【0113】

この構成により、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３は、使用環境での温度変化や経年変化によって、保存中の伝送レートに対するロック時電圧の関係が、ロックし難い関係に陥ることを回避することができる。

【0114】

また、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３において、入力信号は、ＰＲＢＳパターンを有するＮＲＺ信号、及びＰＡＭ信号である。この構成により、本実施形態に係るクロックリカバリー回路３は、ＰＲＢＳパターンを有するＮＲＺ信号、及びＰＡＭ信号を入力信号として短時間でロックを確立することができる。

【0115】

また、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、上述したクロックリカバリー回路３を含み、ＤＵＴ５０が出力する被測定信号を入力信号としてクロックリカバリー回路３により再生されるクロック信号に基づいて被測定信号の波形観測を行うものであって、クロックリカバリー回路３は、入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な伝送レート入力手段９と、入力信号に対して任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、位相補正値の掃引制御に基づく位相シフト制御によりＰＬＬ回路部３ｅがロックしたときのロック時電圧を取得位相補正値管理テーブル６ａに格納させる位相補正値格納制御部５ｅ２と、入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、位相シフト制御に用いる位相補正値として、位相補正値格納制御部５ｅ２に格納されているロック時電圧を設定する取得位相補正値設定制御部５ｅ３と、を有する構成である。

【0116】

この構成により、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、ＤＵＴ５０から任意の伝送レートの被測定信号を入力すると、クロックリカバリー回路３では、位相補正値（制御電圧）の掃引制御を経て該被測定信号に対応するＰＬＬ回路部３ｅのロック時電圧が格納され、当該信号を再入力したときには、格納済みのロック時電圧を制御電圧として用いた位相シフト制御が開始されるために、任意の伝送レートの被測定信号の２回目以降の入力時には、毎回、ロック時間の大幅な短縮が可能となる。これにより、任意の伝送レートの被測定信号を一度入力すれば、その後の入力時にはＤＵＴ５０の１個当たりの波形観測時間を短縮し、該ＤＵＴ５０の生産スループット向上が果たせる。

【0117】

また、本実施形態に係るクロック再生方法は、入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力ステップ（Ｓ１）と、入力信号に対して任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、位相補正値の掃引制御に基づく位相シフト制御によりＰＬＬ回路部３ｅがロックしたときのロック時電圧を取得位相補正値管理テーブル６ａに格納させる格納制御ステップ（Ｓ７）と、入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、位相シフト制御に用いる位相補正値として、取得位相補正値管理テーブル６ａに格納されているロック時電圧を設定する位相補正制御ステップ（Ｓ８）と、を含む構成である。

【0118】

この構成により、本実施形態に係るクロック再生方法は、任意の伝送レートの信号を入力すると、そのときのロック時電圧が格納され、該信号を再入力したときには、格納済みのロック時電圧を制御電圧として用いた位相シフト制御が開始されるため、任意の伝送レートの信号の２回目以降の入力時のロック時間の大幅な短縮が可能となり、該信号の波形観測も短い時間で行えるようになる。

【0119】

また、本実施形態に係る波形観測方法は、入力電圧に応じた発振周波数を有するクロック信号を出力するＶＣＯ３ａと、入力信号とクロック信号との位相差信号に応じた電圧を入力電圧としてＶＣＯ３ａに送出する位相比較器３ｃを有するＰＬＬ回路部３ｅを備え、位相比較器に入力するクロック信号の位相を順次シフトさせる位相シフト制御に用いる位相補正値の掃引制御を、ＰＬＬ回路部３ｅがロックするまで実施してクロック信号を入力信号に同期させるクロック再生方法を用い、ＤＵＴ５０が出力する被測定信号を入力信号としてクロック再生方法により再生されるクロック信号に基づいて被測定信号の波形観測を行う波形観測方法であって、クロック再生方法は、入力する信号に関連付けて、任意の伝送レートであること、及び再入力に係る信号であることを入力可能な入力ステップ（Ｓ１）と、入力信号に対して任意の伝送レートであることが関連付けられている場合、位相補正値の掃引制御に基づく位相シフト制御によりＰＬＬ回路部３ｅがロックしたときのロック時電圧を取得位相補正値管理テーブル６ａに格納させる格納制御ステップ（Ｓ７）と、入力信号に対して再入力に係る信号であることが関連付けられている場合、位相シフト制御に用いる位相補正値として、取得位相補正値管理テーブル６ａに格納されているロック時電圧を設定する位相補正制御ステップ（Ｓ８）と、を含む構成である。

【0120】

この構成により、本実施形態に係る波形観測方法は、ＤＵＴ５０から任意の伝送レートの被測定信号を入力すると、クロックリカバリー回路３では、位相補正値（制御電圧）の掃引制御を経て該被測定信号に対応するＰＬＬ回路部３ｅのロック時電圧が格納され、当該信号を再入力したときには、格納済みのロック時電圧を制御電圧として用いた位相シフト制御が開始されるために、任意の伝送レートの被測定信号の２回目以降の入力時には、毎回、ロック時間の大幅な短縮が可能となる。これにより、任意の伝送レートの被測定信号を一度入力すれば、その後の入力時にはＤＵＴ５０の１個当たりの波形観測時間を短縮し、該ＤＵＴ５０の生産スループットを向上させることが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0121】

以上のように、本発明に係るクロック再生回路、波形観測装置、クロック再生方法、及び波形観測方法は、任意の伝送レートを有する信号が入力されたときのロック時間を短縮し、該信号の波形観測へと迅速に移行可能であるという効果を奏し、被測定対象物から任意の伝送レートの被測定信号入力し、該被測定信号からクロック信号を再生して当該被測定信号の波形観測を行うために用いるクロック再生回路、波形観測装置、クロック再生方法及び波形観測方法全般に有用である。

【符号の説明】

【0122】

１ サンプリングオシロスコープ（波形観測装置）
３ クロックリカバリー回路（クロック再生回路）
３ａ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
３ｂ 位相シフト回路
３ｃ 位相比較器（Phase Detector：ＰＤ）（位相比較手段）
３ｅ ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路部
５ 制御部
５ｅ 位相補正制御部（位相補正制御手段）
５ｅ２ 位相補正値格納制御部（格納制御手段）
５ｅ３ 取得位相補正値設定制御部（位相補正制御手段）
５ｅ４ 更新制御部（更新制御手段）
６ａ 取得位相補正値管理テーブル（格納手段）
９ 伝送レート入力手段（入力手段）
５０ 被測定対象物（ＤＵＴ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】