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CN101010594A - 带有抖动测量功能的半导体集成电路 - Google Patents

带有抖动测量功能的半导体集成电路 Download PDF

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CN101010594A
CN101010594A CNA2005800288643A CN200580028864A CN101010594A CN 101010594 A CN101010594 A CN 101010594A CN A2005800288643 A CNA2005800288643 A CN A2005800288643A CN 200580028864 A CN200580028864 A CN 200580028864A CN 101010594 A CN101010594 A CN 101010594A
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CN
China
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converter
integrated circuit
semiconductor integrated
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signal
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CNA2005800288643A
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中平圭亮
渡边诚司
荒川哲男
竹屋章史
冈隆司
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

带有抖动测量功能的半导体集成电路包括：限幅器(11)、T/V转换器(12)、A/D转换器(13)、处理器(14)、多路转换器(15)以及校正单元(16)。限幅器(11)将输入信号2值化，生成数据信号。T/V转换器(12)输出与输入信号的数据长度对应的电压。多路转换器(15)切换数据信号和基准信号作为T/V转换器(12)的输入信号。A/D转换器(13)将T/V转换器(12)的输出电压转换成数字数据。处理器(14)基于该数字数据，测量T/V转换器(12)的输入信号的抖动。并且，校正单元(16)比较通过多路转换器(15)选择了基准信号时的T/V转换器(12)的输出电压和预定的电压，基于该比较结果，进行T/V转换器(12)的输出特性的校正。

Description

带有抖动测量功能的半导体集成电路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路，尤其涉及具有测量在CD(CompactDisc)装置等中所使用的EFM(Eight to Fourteen Modulation)信号的抖动(jitter)的功能的半导体集成电路。
背景技术
在光盘装置中，作为测量从光盘读取到的数据信号的抖动的方法通常有以下两种。一种是在DVD(Digital Versatile Disc)装置等中使用的data to clock抖动测量方法，另一种是在CD装置等中使用的被称为3T法或者22T法的抖动测量方法。
data to clock测量电路安装于LSI，用于LSI(Large Scale Integratedcircuit)的学习功能。所以，对于DVD装置，能够使用data to clock测量电路进行出货检验用的抖动测量。另一方面，在CD装置的情况下，用于测量抖动的电路并未安装于LSI。这是因为，抖动测量功能本来是LSI中不需要的功能。所以，在CD装置的出货检验中的抖动测量，作为测量仪器使用通常制造销售的抖动测量仪来进行。
图5表示抖动测量仪的结构。限幅器(slicer)11将作为输入信号的EFM信号2值化后生成数据信号。EFM信号其高电平和低电平的生成概率相等地被生成，在限幅器11中，为了降低输入信号的非对称(asymmetry)的影响，进行占空比反馈，以使数据信号的高电平以及低电平的各期间的平均时间相等。T/V转换器12测量数据信号的数据长度，并输出与数据长度对应的电压。具体地讲，T/V转换器12作为数据长度，测量数据信号的正或者负的脉冲宽度，在正在测量的期间，进行锯齿波的充电，在测量结束的时刻输出充电电压。另外，T/V转换器12具有选择特定的数据长度的数据信号的功能。A/D转换器13将T/V转换器12的输出电压转换成数字数据。并且，处理器14输入该数字数据，并计算数据信号的抖动的平均值、方差值以及标准偏差等。这样测量并统计EFM信号的抖动(例如参照非专利文献1)。
非专利文献1：デイジタルプロセッシング·ジッタメ一タ一取极説明書、リ一グ一電子株式会社
发明内容
在使用抖动测量仪进行CD装置的出货检验的以往的方法中，必须在每个生产线配备抖动测量仪，成为出货检验成本高的主要原因。所以，寻求不使用抖动测量仪而由LSI自身进行抖动测量。但是，如果仅仅将上述的抖动测量仪的功能原封不动地内置于LSI，则在各LSI，由于制造离差而抖动测量结果会不同，难以在出货检验中使用。
鉴于上述问题，本发明的课题在于实现能够进行没有由个体差异带来的离差的高精度的抖动测量的半导体集成电路。
为了解决上述课题，本发明采取的手段为，作为半导体集成电路包括：限幅器，将输入信号2值化，生成数据信号；T/V转换器，输出与输入信号的数据长度对应的电压；多路转换器，切换数据信号和基准信号作为T/V转换器的输入信号；A/D转换器，将T/V转换器的输出电压转换成数字数据；处理器，基于该数字数据，测量T/V转换器的输入信号的抖动；以及校正单元，比较通过多路转换器选择了基准信号时的T/V转换器的输出电压和预定的电压，基于该比较结果，进行T/V转换器的输出特性的校正。
由此，通过多路转换器将T/V转换器的输入信号切换到基准信号，通过校正单元比较接收到基准信号时的T/V转换器的输出电压和预定的电压，根据该比较结果，校正T/V转换器的输出特性。所以，实现没有个体差异带来的离差的高精度的抖动测量。
优选的是，校正单元进行T/V转换器的增益调整以及偏移调整。
此外，优选的是，处理器基于数字数据中的预定的范围内的数字数据，测量T/V转换器的输入信号的抖动。
另外，优选的是，处理器用于统计抖动的测量结果，计算抖动的平均值和理想值之间的偏差。上述的半导体集成电路还包括限制电平校正单元，该限制电平校正单元基于由处理器计算出的偏差，校正所述限幅器的限制电平。
另外，优选的是，上述的半导体集成电路还包括放大器，放大T/V转换器的输出电压。并且，A/D转换器将通过放大器放大的电压转换成数字数据。
另外，优选的是，处理器基于第1数字数据和第2数字数据计算T/V转换器的增益和理想的增益之间的偏差，并根据该偏差校正数字数据，其中，第1数字数据为通过多路转换器选择了第1数据长度的第1基准信号时从A/D转换器输出的数字数据，第2数字数据为通过多路转换器选择了第2数据长度的第2基准信号时从A/D转换器输出的数字数据。
而且，优选的是，处理器从选择了数据信号作为T/V转换器的输入信号时的抖动的方差值中，减去选择了基准信号作为T/V转换器的输入信号时的抖动的方差值。
进一步，优选的是，限幅器、A/D转换器以及处理器当中至少一个被共用于该半导体集成电路中的抖动测量以外的功能。
如上，根据本发明，对于具有抖动测量功能的半导体集成电路，实现没有个体差异带来的离差的高精度的抖动测量。所以，在出货检验中不需要使用抖动测量仪，降低出货检验成本并进一步降低半导体集成电路的制造成本。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式中的半导体集成电路的功能框图。
图2是本发明的第2实施方式中的半导体集成电路的功能框图。
图3是本发明的第3实施方式中的半导体集成电路的功能框图。
图4是表示多路转换器(multiplexer)的其它的配置例的图。
图5是抖动测量仪的结构图。
标号说明
11限幅器
12T/V转换器
13A/D转换器
14处理器
15多路转换器
16校正单元
17限制电平校正单元
18放大器
具体实施方式
以下，参照附图来说明实施本发明的最佳方式。
(第1实施方式)
图1表示本发明的第1实施方式的半导体集成电路的功能框。本实施方式中的半导体集成电路具有：限幅器11、T/V转换器12、A/D转换器13、处理器14、多路转换器15以及校正单元16。关于限幅器11、T/V转换器12、A/D转换器13、以及处理器14如已经说明过那样。多路转换器15切换从限幅器11输出的数据信号和基准信号作为T/V转换器12的输入信号。校正单元16校正T/V转换器12的输出特性。在通过多路转换器15选择了限幅器11的输出的情况下，与以往同样地进行通常的抖动测量，在选择了基准信号的情况下，进行如下述这样的T/V转换器12的输出特性的校正。
T/V转换器12因为具有LSI制造时的离差，所以由转换电压相对于输入数据长度变化的变化定义的T/V转换器12的增益，在各LSI之间存在离差。进而，在输入了标准的数据长度时所输出的绝对电压、即偏移(offset)在各LSI之间也存在离差。前者的离差，在处理器14中进行标准偏差等的运算处理时成为标准偏差本身的离差，对抖动测量结果产生直接的恶劣影响。另一方面，后者的离差成为作为T/V转换后的电压分布中心的电压的离差。并且，在作为该中心的电压的偏差大的情况下，T/V转换器12的输出电压超过了A/D转换器13的输入范围，可能导致错误的抖动测量结果。因此，通过校正单元16校正T/V转换器12的输出特性，降低各LSI之间的离差。
具体地讲，T/V转换器12的输出特性的校正如以下那样进行。首先，通过多路转换器15对T/V转换器12输入基准信号。基准信号为没有抖动的预定数据长度的数据信号，即标准的数据信号。基准信号既可以从外部提供，也可以在LSI内部生成。校正单元16比较被输入基准信号后的T/V转换器12的输出电压和预定的电压，基于该比较结果，对T/V转换器12施加反馈。更具体地讲，校正单元16进行T/V转换器12的增益调整，以使T/V转换器12的输出电压与预定的电压相等。由此，降低各LSI的T/V转换器12的增益的离差。
进而，校正单元16进行偏移调整，使得T/V转换器12的输出电压处于A/D转换器13的输入范围的中心附近。由此，T/V转换器12的输出电压收敛于A/D转换器13的输入范围，得到正确的抖动测量结果。
如已经叙述的那样，T/V转换器12具有选择特定的数据长度的数据信号的功能。但是，在抖动比较大的情况下，特定的数据长度和其它的区别变得不明确，所以，有时会选择特定的数据长度以外的数据信号。例如，取特定的数据长度为3T时，有时选择2T以及4T的数据长度的数据信号。这样，在T/V转换器12的输出中混入了特定的数据长度以外的数据信号时，最终的抖动测量结果的可靠性降低。因此，对处理器14要处理的数字数据设置限制，并仅处理预定的范围内的数据。具体地讲，在特定的数据长度为3T的情况下，仅处理数据长度为3T左右的、例如相当于从2.5到3.5为止的数字数据。由此，抖动测量结果变得更加准确。
校正单元16的校正的精度越高，各LSI的T/V转换器12的输出特性的离差越低。但是，通过提高校正的精度，会增大校正单元16的电路规模。而且，作为T/V转换器12的输出电压的比较对象的预定的电压、和实际进行比较动作的比较器(未图示)的偏移，在各LSI之间存在离差，所以，不可避免会通过T/V转换器12产生某种程度的抖动测量误差。所以，优选的是，在校正单元16进行粗调，在处理器14中进行微调，从而提高抖动测量精度。
具体地讲，处理器14输入对T/V转换器12提供数据长度为3T的第1基准信号时的数字数据V1、和提供数据长度为2.5T的第2基准信号时的数字数据V2。此时，T/V转换器12的增益以(V1-V2)/(3T-2.5T)来表示。如果假设涉及第1基准信号的数字数据的理想值为V1O，涉及第2基准信号的数字数据的理想值为V20，则在处理器14中，使输入的数字数据为(V10-V20)/(V1-V2)倍即可。由此，T/V转换器12的增益误差通过处理器14进行修正，抖动测量结果变得更加准确。
在将抖动测量功能内置于LSI的情况下，来自LSI内的其它的电路的噪声有时会施加到T/V转换器12或A/D转换器13。这样的由其它电路施加的噪声作为抖动被测量，抖动测量结果产生误差。因此，优选的是采取下面这样的对策。即，处理器14在被输入基准信号的状态下，计算观测到的抖动的方差值。因为基准信号未包含抖动，所以，此时得到的方差值主要是由噪声引起的。处理器14预先存储该方差值，从通过普通的数据信号输入所观测到的抖动的方差值中，扣除该存储的方差值。由此，由来自LSI的其它电路的噪声引起的抖动测量误差被抵销。
以上，根据本实施方式，对具有抖动测量功能的LSI降低各LSI之间的制造离差。由此，与LSI的个体差异无关地实现精度好的抖动测量。
另外，校正单元16既可以构成为硬件，也可以使用DSP(DigitalSignal Processor)等进行软件处理。另外，也可以是限幅器11、A/D转换器13以及处理器14的每一个，通过分时处理等被共用于LSI中的其它功能。由此，削减了LSI的布局面积。
(第2实施方式)
图2表示本发明的第2实施方式中的半导体集成电路的功能框。本实施方式中的半导体集成电路的结构为，在第1实施方式中的半导体集成电路(参照图1)中设置了限制电平校正单元17。
作为输入信号的EFM信号中有时某些特定的数据长度偏离了标准的长度。处理器14用固定的检测窗进行输入信号的抖动检测，数据长度方面存在偏差的信号伸出到检测窗以外，不作为抖动测量对象。即，要成为抖动测量对象的数据信号未被测量，可能会使抖动测量结果成为错误的结果。因此，通过限制电平校正单元17校正限幅器11的限制电平，降低数据信号的数据长度的偏差。
具体地讲，处理器14计算输入信号的数据长度的平均值，输出该平均值和理想值之间的偏差。限制电平校正单元17基于该偏差，调整限幅器11的限制电平。更具体地讲，对限幅器11施加反馈，直到上述的偏差消失为止。
以上，根据本实施方式，对具有抖动测量功能的半导体集成电路进行调整，使得输入信号的数据长度的分布的平均值成为理想值。由此，实现精度好的抖动测量。
(第3实施方式)
图3表示本发明的第3实施方式的半导体集成电路的功能框。本实施方式的半导体集成电路的结构为，在第1实施方式中的半导体集成电路(参照图1)中设置了放大器18。
在本发明中，作为测量对象的抖动，定义为不依赖于数据长度的绝对的值，更具体地讲，定义为将观测到的数据长度和理想的数据长度之间的偏差除以预定的值(基本数据长度)后的值。根据该定义，例如，数据长度为3T的数据信号中的1ns的抖动和数据长度为11T的数据信号中的1ns的抖动为相同的大小。
比起3T法，11T法在T/V转换器12中的锯齿波的积分时间变长，所以输出电压变大。所以，在11T法中，为了使T/V转换器12的输出电压收敛于A/D转换器13的输入范围，需要使T/V转换器12的增益比3T法时更低。但是，通过降低增益，抖动会被缩小，与原来的大小不同的抖动被测量，抖动测量精度会恶化。通过处理器14能够补偿抖动的缩小，但是，其中，需要A/D转换器13输出高精度的数字数据。但是，A/D转换器13的精度的提高成为成本增加的主要原因，所以不理想。因此，如图3所示，在T/V转换器12和A/D转换器13之间设置放大器18。
放大器18放大T/V转换器12的输出电压，A/D转换器13对于该放大后的电压输出数字数据。即，将通过T/V转换器12缩小后的抖动，利用放大器18放大，返回到本来的大小之后，提供给A/D转换器13。由此，对于具有抖动测量功能的半导体集成电路，提高11T法的抖动测量的精度。
以上，说明了本发明的几个实施方式，但是在上述的各实施方式中，也可以如图4所示，通过多路转换器15选择输入信号以及基准信号当中的任一个，并通过限幅器11对该选择出的信号进行2值化。
工业上的可利用性
本发明中的半导体集成电路，因为具有无个体差异带来的离差的高精度的抖动测量功能，所以作为可写入的CD装置用的LSI是有用的。

Claims (8)

1.一种半导体集成电路，其特征在于，包括：
限幅器，将输入信号2值化，生成数据信号；
T/V转换器，输出与输入信号的数据长度对应的电压；
多路转换器，切换所述数据信号和基准信号作为所述T/V转换器的输入信号；
A/D转换器，将所述T/V转换器的输出电压转换成数字数据；
处理器，基于所述数字数据，测量所述T/V转换器的输入信号的抖动；
校正单元，比较通过所述多路转换器选择了所述基准信号时的所述T/V转换器的输出电压、和预定的电压，基于该比较结果，进行所述T/V转换器的输出特性的校正。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于：
所述校正单元进行所述T/V转换器的增益调整以及偏移调整。
3.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于：
所述处理器基于所述数字数据当中的预定的范围内的数字数据，测量所述T/V转换器的输入信号的抖动。
4.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于：
所述处理器，统计抖动的测量结果，计算抖动的平均值和理想值之间的偏差；
该半导体集成电路还具有限制电平校正单元，该限制电平校正单元基于由所述处理器计算出的偏差，校正所述限幅器的限制电平。
5.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于：
还包括放大器，放大所述T/V转换器的输出电压，
所述A/D转换器将通过所述放大器放大后的电压转换成所述数字数据。
6.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于：
所述处理器基于第1数字数据和第2数字数据计算所述T/V转换器的增益和理想的增益之间的偏差，并根据该偏差校正所述数字数据，其中，所述第1数字数据为通过所述多路转换器选择了第1数据长度的第1基准信号时从所述A/D转换器输出的数字数据，所述第2数字数据为通过所述多路转换器选择了第2数据长度的第2基准信号时从所述A/D转换器输出的数字数据。
7.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于：
所述处理器，从选择了所述数据信号作为所述T/V转换器的输入信号时的抖动的方差值中，减去选择了所述基准信号作为所述T/V转换器的输入信号时的抖动的方差值。
8.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于：
所述限幅器、A/D转换器以及处理器当中至少一个，被共用于该半导体集成电路中的抖动测量以外的功能。
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