チュートリアル

チュートリアルでは、デジタルオシロスコープの原理や、関連するアプリケーションをわかりやすくFlashアニメーションやシミュレーションソフトで解説しています。

閲覧するにはウェブ登録(無料)が必要となります。ウェブ登録されてない方は、登録をお願い致します。   ウェブ登録ページへ 

閲覧の際に「このWebページはスクリプトやActiveXコントロールを実行しないように制限されています」 と表示される場合があります。 その場合は「ブロックされているコンテンツを許可(A)」 を押してから閲覧ください。

                                   

シグナル・インテグリティ

高速シリアル伝送

高速シリアル伝送において問題となるパターン依存のメカニズムを周波数軸と時間軸から検証するシミュレーションです。原因とメカニズムを理解することで現象を正しく捉えることができ、対処することができるようになります。


周波数軸で見たパターン依存のメカニズム 
 

メディアの時定数をパラメータとしてパターン依存による波形歪の発生とアイパターンへ影響を検証することができます。


時間軸で見たパターン依存のメカニズム 
 

パターン依存の発生メカニズムを周波数軸で解説しています。メディアの帯域に対する信号速度の変化によるアイパターンへ影響を検証することができます。


ページトップに戻る

インターコネクトと信号品質

インターコネクトによって生じる信号品質の劣化と、 それを補正する2つの手法の効果をそれぞれ独立したスライドで示しています。これら3つのスライドは、まとめて見ることで、高速信号品質の課題と補正手法への理解を深めます。


インターコネクトの減衰による信号品質の劣化(アイパターン)
 

実際のインターコネクトでは、減衰が生じるので、信号の品質劣化が起こります。この品質劣化の程度は、インターコネクトの長さが長いほど、あるいは信号の速度が速いほど顕著になります。このスライドでは、インターコネクトによる信号品質の劣化(ISI:符号間干渉)についての理解を深めます。


周波数帯域と信号品質
 

信号が高速になると、プリント基板やケーブルなどのインターコネクトによる減衰を受けて信号品質が劣化します。高周波ほど減衰量が大きくなり、右図のようにNRA信号では、0101パターンのほうが11110000パターンよりも大きな減衰を受けます。この結果アイパターンのアイの開口が不十分になってしまいます。このアニメーションでは、この減衰によって生じる信号劣化のメカニズムの理解を深めます。


デエンファシス(送信機)〜インターコネクトの減衰を補償〜
 

インターコネクトによって、信号レベルが減衰しますが、送信側で、予想される信号の減衰を予め補正して信号を送り出すことができます。その手法の一つがデエンファシスと呼ばれるものです。このスライドでは、デエンファシスの効果について理解を深めることができます。


イコライザ(受信機〜インターコネクトの減衰を補償〜
 

インターコネクトによる信号品質の劣化は、高周波成分ほど顕著になります。イコライザでは、この減衰量を補うようにブーストが行われます。このスライドでは、イコライザの効果についての理解を深めます。

ページトップに戻る

伝送線上の信号の振る舞い

    

以下のプリント基板上の反射シミュレーション・ソフトが、エリック・ボガティン博士のウェブサイトの中で、便利なツールとして紹介されました。

Signal Integrity Library −Hands on Labs− 
HOL-250 Teledyne LeCroy Reflections
http://www.bethesignal.net/bogatin/hol250-teledyne-lecroy-reflections-p-817.html?cPath=25

プリント基板上の反射シミュレーション・ソフト (exeファイル:6MB)
 
  • PCBのパラメータ(インピーダンスと伝達遅延時間)をメニューで設定すると、設定されたパラメータの値に従ったPCBのトレース・パターンを擬似的にグラフィカルに示します。
  • PCBパターン上の電圧の分布の変化を動画で示し、入射波や反射波の動きをダイナミックに表現します。
  • 信号源波形(ステップ、孤立パルス、クロック、正弦波)を選んで、信号の振る舞いを多角的に検証できます。
  • 近端の反射波形(TDR)と遠端の伝送波形(TDT)を動画として示します。
  • PCBのパラメータは、ファイルに保存し、あるいはファイルから読み込むことができます。
 

ページトップに戻る

                                         

USB3.0関連


USB3.0のバースト転送
 

USB2.0ではデータを送り出すごとに、受信側からの応答を確認して転送しますが、それだけ時間がかかります。一方、USB3.0では、まとめてデータを送り出し、まとめて応答を確認するバースト転送方式が使えるので高速に転送できます。 このアニメーションでは、USB2.0とUSB3.0のデータ転送の様子を比較することでバースト転送方式の理解を深めます。


USB3.0の信号の流れ
 

USB3.0のスーパースピードは、5Gbpsと高速になっただけではなく、従来のUSB2.0では、 上りと下りを切り替えて1本の信号線で通信する半二重方式を、上りと下りを独立して通 信する全二重方式にしているため、信号の流れが大きく異なっています。このアニメー ションでは、スーパースピードの信号の流れをUSB2.0と比較することで理解を深めます 。


USB3.0ストリーミング転送
 

USB2.0では、データはあらかじめ決められた順番で行われます。もしも、あるデータの 準備が戸となわないと、それ以降のデータの転送も待機となります。一方、USB3.0では 、準備ができたデータから送り出すストリーミング転送ができるので、無駄に待機する 必要がない分、スムーズな転送ができます。このアニメーションでは、USB3.0のストリ ーミング転送の理解を深めます。


USB3.0のコマンドの流れ
 

USB2.0では、ホストからのコマンドは全てのデバイスに送るブロードキャスト方式を採 用しています。一方、USB3.0では、対象のデバイスへの経路をルート・ストリングで指 定して、そのデバイスだけにコマンドを送るユニキャスト方式を採用しています。この アニメーションではUSB2.0とUSB3.0のコマンドの流れを比較することでユニキャスト方 式の理解を深めます。


USB3.0における適応型イコライザの動作
 

USBでは、USBメモリのように最短距離で接続するものや、ケーブルで接続するUSBドライブなどの周辺機器などがあり、しかもケーブルの長さも様々です。
USB3.0では、接続する機器によって異なるインターコネクトの減衰に応じてイコライザの補償の量を調整して信号品質の最適化をはかる仕組みが備わっています。
このアニメーションでは、異なるケーブルの長さに応じて信号品質を最適化する様子を示し、適応型イコライザの動きに対する理解を深めます。


USB3.0のTxコンプライアンス試験の手順
 

USB3.0では、伝送速度が5Gbpsになるため、インターコネクトの減衰により受信端における信号品質は著しく劣化することが予想されます。
そこで、コンプライアンス試験においては、想定されるインターコネクトの影響やイコライザの効果などを勘案して信号品質の判定を行うように規程されています。
このアニメーションは、処理手順を示すことで、試験法についての理解を深めます。


USB3.0のリンク層の動き
 

USB3.0のスーパースピードでは、5Gbpsの高速信号を安定に行うため、リンク層が追加さ れています。USB2.0にはなかった概念なのですが、基本は他の高速シリアル・インタフ ェースと同じです。このアニメーションでは、USB3.0のリンク層の動作についての理解 を深めます。

ページトップに戻る

                                   

PCI Express 3.0関連


PCI Express Gen3のブロック・アライメント
 

PCI Express Gen3では、8GT/sのビットレートでGen2の5GT/sの約二倍のデータレートが 確保できるように128b/130bデコードを用いています。しかし、8b/10bであったK28.5の ような特殊キャラクタがないので、別途コードの区切りを判定する方法が必要です。こ のアニメーションでは、PCI Express Gen3のブロック・アライメントの動作に関する理 解を深めます。


PCI Express Gen3のダイナミック・イコライゼーション
 

PCI Express Gen3では、ルートコンプレックスとエンドポイントが通信して送信側と受 信側のイコライザの最適の組み合わせが備わっています。この機構はダイナミック・イ コライゼーションとよばれており仕様の中で左図のように解説されていますが、やや難 解に感じられます。このアニメーションは、ダイナミック・イコライゼーションの処理 への理解を深めます。


PCI Express Gen3の128b/130bエンコーディング
 

PCI Express Gen3では、8GT/sビットレートは8GT/sで、Gen2の5GT/sの1.6倍しかありま せんが、約二倍のデータレートが確保できるように128b/130bエンコードが採用されてい ます。Gen2の8b/10bエンコードでは、8ビットのデータを10ビットのに変換して転送する ため、効率は80%になりますが、Gen3では、128ビットのデータを130ビットで転送するた め、効率は98.5%になります。このアニメーションではPCI Express Gen3の128b/130bエ ンコードの動作に関する理解を深めます。


TxEQにおけるFIRフィルタの動作
 

PCI Express Gen 3では、 3タップのFIRフィルタを用いて送信側のイコライザを行います。 Gen 2で行われる デエンファシスに加えてプリシュートの調整も行い、より高速の信号に対応しています。 11個のプリシュートが用意されていますが、ここではP0からP9までの10個の動きを示します。 このアニメーションで、規格に記載されたプリセットの動作についての理解を深めます。


TxEQ信号の特性
 

PCI Express Gen 3では、送信側でGen 2でも行っているデエンファシスに加えて、プリシュートを調整することでより高速の信号に対応しています。 このアニメーションでは、P0からP9までのプリセットの信号特性を示すことにより、TxEQに対する理解を深めます。


1タップDFEの動作
 

PCI Express Gen 3.0では、イコライザとしてCTLEに加えて1タップのDFE の搭載が求められています。 DFEは、判定された0、1のデータをフィードバックすることで強力なイコライザ効果を発揮しますが、その動作は分かりにくいです。 このアニメーションは、DFE内部の信号の流れを示し、動作に対する理解を深めます。


ページトップに戻る

オシロスコープ

12ビット・オシロスコープ


8ビットと12ビットの違い 〜量子化誤差:8ビットADCと12ビットADC〜
 

オーバーサンプリング+リニアアベレージ方式の想定される実用上の制限
 

真のハードウエアADCとオーバーサンプリング+リニアアベレージの違い
 

12ビット・オシロスコープの優位点
 

ページトップに戻る

技術資料冊子プレゼント

技術資料冊子プレゼント

ウェビナー視聴

Product Resources