TWI728868B

TWI728868B - 混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法

Info

Publication number: TWI728868B
Application number: TW109124349A
Authority: TW
Inventors: 李純清; 劉明威
Original assignee: 皇晶科技股份有限公司
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2021-05-21
Also published as: TW202204921A

Abstract

一種混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其主要係透過一混合訊號邏輯分析儀擷取一混合訊號，所述的混合訊號包含有一第一數位訊號和一第一類比訊號，再者，混合訊號邏輯分析儀可分離出數位/類比訊號，混合訊號邏輯分析儀可進一步對分離出的第一類比訊號轉換為一第二數位訊號，再對轉換完成之第二數位訊號進行偵測，混合訊號邏輯分析儀可於一個訊號週期計算出一閾值電壓(Threshold)之數值，以供混合訊號邏輯分析儀以計算出的閾值電壓，對混合訊號之數位訊號部分進行觸發之設定。

Description

混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法

本發明應用於電子訊號量測，尤指一種可處理混合訊號的邏輯分析儀，且該邏輯分析儀可基於混合訊號中類比部分計算出閾值電壓(Threshold)，再以此閾值電壓(Threshold)提供混合訊號中數位部分之處理。

按，由於數位訊號及數位通訊協定的普及，使得使用邏輯分析儀來分析訊號的需求越來越多，但邏輯分析儀基本原理是使用比較器類型的電路將數位訊號轉換成邏輯 0 與邏輯 1 的訊號，此時設定比較器所需的電壓值就是所謂閾值電壓(Threshold)，對於邏輯分析儀取得邏輯訊號的前端電路甚為重要，一旦閾值電壓設定錯誤，即無法正確的區分出邏輯 0 與邏輯 1 的訊號，將使得邏輯分析儀擷取到錯誤的波形資料。

閾值電壓之設定方法，目前仍以人工方式逐步調整取得，而使用邏輯分析儀的人員需採用下列幾種方式設定閾值電壓: 1. 已知待測訊號電壓準位時，計算出合適的閾值電壓來進行手動輸入設定； 2. 未知待測訊號電壓準位時，則使用電表/示波器或類似能測量到電壓之設備，先確認電壓之後再計算出合適的閾值電壓進行設定。

請參照美國專利第US20100070221A1號「System and Method for Sample Point Analysis with Threshold Setting」，其揭露一種訊號分析系統，該系統可用於分析模擬訊號的閾值設置，根據該專利所揭示之內容可知，該專利係透過邏輯分析儀以眼圖測量手段(Eye Diagram)，不斷的調整閾值(Adjust Threshold)之範圍，以循環的方式重複擷取訊號來分析波形圖，然後經過多次修正後取得實際的閾值電壓。

前述閾值電壓設定方法，雖然可以解決設定閾值電壓之需求，然而，前述的狀況都會有共同的缺點，皆會導致邏輯分析儀測量失敗，例如: 1. 由於現在的數位電路設計，同一個電路板上須被測量之數位訊號往往不會只使用一種工作電壓，因此，很容易就沒確認全部的工作電壓或少測量某個工作電壓，而使得測量前的計算出現漏洞； 2. 邏輯分析儀隨著連接待測電路的通道數越多，同時就會有多組閾值電壓要設定，很容易漏掉沒設定； 3. 前述設定皆透過人工方式調整，一旦忘記就會造成測量失敗，人為疏失因素較高，且設定時間亦需耗費大量時間，而影響整體電路的測量效率。

有鑒於上述的問題，本發明人係依據多年來從事相關行業的經驗，針對邏輯分析儀進行研究及改進；緣此，本發明之主要目的在於提供一種可於一個訊號週期取得混合訊號的閾值電壓的混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法。

為達上述的目的，本發明之種混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其主要係透過一混合訊號邏輯分析儀擷取一混合訊號，所述的混合訊號包含有一第一數位訊號和一第一類比訊號，再者，混合訊號邏輯分析儀可分離出數位/類比訊號，混合訊號邏輯分析儀可進一步對分離出的第一類比訊號，轉換為一第二數位訊號，再對轉換完成之第二數位訊號進行偵測，混合訊號邏輯分析儀可於一個訊號週期計算出一閾值電壓(Threshold)之數值，以供混合訊號邏輯分析儀以計算出的閾值電壓，對混合訊號之數位訊號部分進行觸發之設定；據此，本發明之混合訊號邏輯分析儀可同時處理含有數位/類比成份之混合訊號，並且，混合訊號邏輯分析儀可在一個訊號週期的時間自動計算出閾值電壓之數值，可大幅提升整體測量效率，再者，混合訊號邏輯分析儀可同時處理多條訊號通道之混合訊號，並且對各混合訊號分別計算出適當的閾值電壓。

為使貴審查委員得以清楚了解本發明之目的、技術特徵及其實施後之功效，茲以下列說明搭配圖示進行說明，敬請參閱。

請參閱「第1圖」，圖中所示為本發明之組成示意圖(一)，如圖，本發明之混合訊號邏輯分析儀10，其包含有一訊號處理模組101，另有一訊號輸入通道102、一比較器模組103及一類比訊號轉換模組104與訊號處理模組101完成資訊連接；其中: (1) 所述的訊號處理模組101包含有一閾值電壓計算單元1011，所述的閾值電壓計算單元1011可於一個訊號週期偵測訊號的高值電壓(High Voltage)和低值電壓(Low Voltage)，並基於所偵測到的高、低值電壓計算出一閾值電壓之數值，所述的訊號處理模組101可以為現場可程式設計閘陣列(Field Programmable Gate Array ,FPGA)，其中，訊號處理模組101所處理之訊號為混合訊號，所述的混合訊號為同時帶有數位和類比特性之電子訊號；又，訊號處理模組101可同時處理8~16或更多通道之輸入訊號，亦即可同時計算出每個通道個別之閥值電壓，如多通道需一個共用閾值電壓時，處理模組可從多通道的不同閾值電壓計算出適合的共用閾值電壓； (2) 所述的訊號輸入通道102與訊號處理模組101完成資訊連接，訊號輸入通道102可接收一混合訊號，使訊號處理模組101可以在單一條通道中同時接收到包含有數位訊號和類比訊號(即混合訊號)； (3) 所述的比較器模組103可以判定數位訊號之高、低電位，高於參考電壓者為高電位，低於參考電壓者為低電位，於高、低電位之間形成數位波形； (4) 所述的類比訊號轉換模組104可將類比訊號轉換成數位訊號，其可以為類比數位轉換器(Analog-to-digital converter ,ADC)。

請參閱「第2圖」，圖中所示為本發明之實施流程圖，如圖，本發明之閾值電壓設定方法，如下: (1) 擷取混合訊號步驟21:請搭配參閱「第3圖」，圖中所示為本創作之實施示意圖(一)，如圖，實施時，本發明之混合訊號邏輯分析儀10係電性連接於一待測試裝置11，並且混合訊號邏輯分析儀10係透過至少一探棒，採集待測試裝置11之混合訊號，當探棒擷取待測試裝置11的一混合訊號S1後，混合訊號S1可經由探棒輸入於混合訊號邏輯分析儀10，以供訊號邏輯分析儀10對混合訊號進行處理； (2) 混合訊號分流步驟22:請參閱「第4圖」，圖中所示為本創作之實施示意圖(二)，如圖，當混合訊號邏輯分析儀10擷取到混合訊號S1後，混合訊號S1係以單獨一條訊號輸入通道102傳送混合訊號S1，又，混合訊號邏輯分析儀10經由訊號輸入通道102接收混合訊號S1後，混合訊號於訊號輸入通道102中，可進一步分流為一類比訊號路徑PA和一數位訊號路徑PD，使混合訊號邏輯分析儀10可分別對不同路徑(PA、PD)進行處理； (3) 類比訊號轉換步驟23:請參閱「第5圖」，圖中所示為本發明之實施示意圖(三)，如圖，當混合訊號S1分流至類比訊號路徑PA後，類比訊號轉換模組104經由類比訊號路徑PA擷取混合訊號S1，並且將混合訊號S1的一第一類比訊號轉換為一第二數位訊號，其中類比訊號轉換為數位訊號，此為類比數位轉換器(ADC)之處理過程，在此不予贅述，再者，訊號處理模組101擷取第二數位訊號後，可對第二數位訊號進行訊號格式轉換之處理，進而將第二數位訊號轉換為一訊號處理資料D1，並且將訊號處理資料D1傳送至訊號處理模組101； (4) 於第一個訊號週期偵測電壓步驟24:請參閱「第6圖」，圖中所示為本發明之實施示意圖(四)，如圖，於第一個訊號週期，訊號處理模組101擷取訊號處理資料D1後，訊號處理模組101的一閾值電壓計算單元1011，會偵測訊號處理資料D1於第一個訊號週期的一高值電壓值和一低值電壓值； (5) 取得閾值電壓步驟25:當閾值電壓計算單元1011擷取高值電壓值和低值電壓值，閾值電壓計算單元1011基於一閾值電壓計算公式計算出一閾值電壓Vt，其中，所述的閾值電壓計算公式為: 閥值電壓(V Threshold) = (V High + V Low)/2 V High = 高值電壓(High Voltage) V Low = 低值電壓(Low Voltage) 高值電壓值:在整個波形中選用高於平均的眾數，可以數值比較或直方圖(Histogram)計算出高值電壓值；低值電壓值:在整個波形中選用低於平均的眾數，可以數值比較或直方圖(Histogram)計算出低值電壓值；當閾值電壓計算單元1011計算出閾值電壓Vt後，閾值電壓計算單元1011可進一步將閾值電壓Vt傳送至比較器模組103，使比較器模組103可以閾值電壓Vt對混合訊號S1 (數位訊號)進行比較及觸發作業。

承上，本發明之混合訊號邏輯分析儀，亦可以增加訊號輸入通道，使混合訊號邏輯分析儀可以同時接收多筆混合訊號，其中，混合訊號邏輯分析儀擷取不同通道的混合訊號後，訊號處理模組依據不同通道之混合訊號，分別計算出閾值電壓，使混合訊號邏輯分析儀可依據不同混合訊號選擇個別設定的閾值電壓，進行後續的訊號處理。

綜上可知，本發明之混合訊號邏輯分析儀，混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其主要係透過一混合訊號邏輯分析儀擷取一混合訊號，再者，混合訊號邏輯分析儀分離出一第一數位訊號和一第一類比訊號後，混合訊號邏輯分析儀可在一個訊號週期，將第一類比訊號部分轉換為一訊號處理資料，並且偵測出訊號處理資料之一高值電壓值和一低值電壓值，從高值電壓值和低值電壓值計算出一閾值電壓(Threshold)之數值；依此，本發明其據以實施後，確實可達到提供一種可於一個訊號週期取得混合訊號的閾值電壓的混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法之目的。

以上所述者，僅為本發明之較佳之實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

綜上所述，本發明係具有「產業利用性」、「新穎性」與「進步性」等專利要件；申請人爰依專利法之規定，向　鈞局提起發明專利之申請。

10:混合訊號邏輯分析儀 101:訊號處理模組 102:訊號輸入通道 1011:閾值電壓計算單元 103:比較器模組 104:類比訊號轉換模組 11:待測試裝置 PA:類比訊號路徑 PD:數位訊號路徑 D1:訊號處理資料 S1:混合訊號 Vt:閾值電壓 21:擷取混合訊號步驟 22:混合訊號分流步驟 23:類比訊號轉換步驟 24:於第一個訊號週期偵測電壓步驟 25:取得閾值電壓步驟

第1圖，為本發明之組成示意圖(一)。第2圖，為本發明之實施流程圖。第3圖，為本發明之實施示意圖(一)。第4圖，為本發明之實施示意圖(二)。第5圖，為本發明之實施示意圖(三)。第6圖，為本發明之實施示意圖(四)。

21:擷取混合訊號步驟

22:混合訊號分流步驟

23:類比訊號轉換步驟

24:於第一個訊號週期偵測電壓步驟

25:取得閾值電壓步驟

Claims

一種混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其包含：一混合訊號分流步驟:一混合訊號邏輯分析儀擷取一混合訊號後，該混合訊號邏輯分析儀擷辨識該混合訊號之訊號類型，使該混合訊號分流於一類比訊號路徑和一數位訊號路徑；一類比訊號轉換步驟:該混合訊號邏輯分析儀經由該類比訊號路徑擷取該混合訊號的一第一類比訊號，並將該第一類比訊號轉換為一訊號處理資料，傳送至該混合訊號邏輯分析儀的一訊號處理模組；一於第一個訊號週期偵測電壓步驟:於第一個訊號週期，該訊號處理模組偵測該第一個訊號週期的一高值電壓值和一低值電壓值；一取得閾值電壓步驟:當該訊號處理模組擷取該高值電壓值和該低值電壓值後，該訊號處理模組基於該高值電壓值和該低值電壓值取得一閾值電壓。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，該訊號處理模組將該高值電壓值和該低值電壓值相加之平均值作為該閾值電壓。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，該訊號處理模組可進一步將該閾值電壓傳送至一比較器模組，使該比較器模組可以該閾值電壓進行比較及觸發作業。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，一類比訊號轉換模組將該混合訊號的該第一類比訊號轉換為一第二數位訊號，再將該第二數位訊號轉換為該訊號處理資料。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，該混合訊號邏輯分析儀擷取該混合訊號後，該混合訊號以單一訊號輸入通道傳送該混合訊號。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，該訊號處理模組以該訊號處理資料在整個波形中選用高於平均的眾數，可以數值比較或直方圖(Histogram)計算出該高值電壓值。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，該訊號處理模組以該訊號處理資料在整個波形中選用低於平均的眾數，可以數值比較或直方圖(Histogram)計算出該低值電壓值。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，該訊號處理模組具有一閾值電壓計算單元，該閾值電壓計算單元供以計算出該閾值電壓。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，該訊號處理模組為現場可程式設計閘陣列(Field Programmable Gate Array ,FPGA)。
如請求項1所述之混合訊號邏輯分析儀之閾值電壓設定方法，其中，該混合訊號邏輯分析儀同時處理數個該混合訊號，分別計算出各該混合訊號的該閾值電壓。