CN101975891B - 检测装置 - Google Patents

Abstract

一种检测装置，包括控制单元、检测单元、比较单元、传输单元和判断单元，控制单元，用于使外接电容第一电极和第二电极与工作单元断开，并使外接电容第二电极接地；充放电单元，连接于外接电容的第一电极，用于对外接电容进行放电和充电；比较单元，设置有电压高阈值和电压低阈值，用于比较外接电容第一电极的电压与电压高阈值的相对大小，获得第一比较结果；还用于比较外接电容第一电极的电压与电压低阈值的相对大小，获得第二比较结果；传输单元，用于将比较单元输出的第一比较结果和第二比较结果发送至判断单元；判断单元，用于根据第一比较结果和第二比较结果判断外接电容与外接电容目标值的相对大小。

Description

检测装置

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种外接电容的检测装置。

背景技术

集成电路芯片由于具有体积小、处理速度快等的特性，广泛应用于电路领域。

现有技术中，集成电路芯片通常会包括与芯片内工作电路电连接的外接电容，所述外接电容用于稳压、升压或者相位补偿。在申请号为200580045555.7的中国专利申请中就公开了一种包括外接电容的电荷泵。然而，当外接电容缺失、容值不符或者损坏时，会使芯片工作出错，芯片需要进入返修工程。例如，电容型的电荷泵芯片，其外部连接有一个或两个外接电容，如果所述外接电容缺失或损坏，电荷泵就丧失功能，所述电荷泵芯片就工作在错误状态。

如何检测外接电容是否出于正常工作状态，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种外接电容检测方法和检测装置，以检测外接电容是否出于正常工作状态。

针对上述问题，本发明提供一种检测装置，用于检测芯片的外接电容，所述芯片包括与外接电容相连的工作单元，所述检测装置包括控制单元、检测单元、比较单元、传输单元和判断单元，其中，

控制单元，用于使外接电容第一电极和第二电极与工作单元断开，并使外接电容第二电极接地；

充放电单元，连接于外接电容的第一电极，用于对外接电容进行放电和充电；

比较单元，设置有电压高阈值和电压低阈值，用于比较外接电容第一电极的电压与电压高阈值的相对大小，获得第一比较结果；还用于比较外接电容第一电极的电压与电压低阈值的相对大小，获得第二比较结果；

传输单元，用于将比较单元输出的第一比较结果和第二比较结果发送至判断单元；

判断单元，用于根据所述第一比较结果和第二比较结果判断外接电容与外接电容目标值的相对大小。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的检测装置，可检测外接电容是否符合设计规格，避免因外接电容的损坏或缺失而造成芯片功能丧失等的问题。

附图说明

图1是本发明检测装置一实施方式的示意图；

图2是本发明检测装置一具体实施例的示意图；

图3是图2所示控制单元输出的信号的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

芯片的外接电容的缺失或损坏容易造成芯片功能丧失。但是现有技术芯片无法对外接电容进行检测，这使芯片无法根据外接电容的工作状态及时进行适应性调整，而造成工作出错。

针对上述问题，本发明提供一种检测装置，所述检测装置封装于芯片内，用于检测外接电容的电容值是否符合芯片的设计要求。

设计人考虑到对于电容充、放电过程而言，有以下公式：IΔt＝CΔU，在I和Δt相同的条件下，电容值C越小，ΔU越大，放电结束时得到较低的电压并且在充电结束时可以得到较高的电压，而电容值越大，ΔU越小，要么在放电结束时不能获得低电压，要么在充电结束时不能获得高电压。设计人基于上述原理设计一种用于检测外接电容的检测装置。

参考图1，示出了本发明检测装置一实施方式的示意图，所述检测装置用于检测芯片外接电容，其中所述芯片包括用于向检测装置输出使能信号的控制装置，所述检测装置包括：控制单元101、充放电单元102、比较单元103、传输单元104和判断单元105，其中，

控制单元101，用于控制其他单元完成外接电容检测。具体地，控制单元101用于断开芯片内工作单元106与外接电容108的电连接、控制充放电单元102对外接电容108进行检测、控制传输单元104记录检测结果。

需要说明的是，工作单元106通过第一连接件107与外接电容108的第一电极相连，通过第二连接件109与外接电容108的第二电极相连，所述控制单元101在断开工作单元106与外接电容108的电连接时，控制单元101通过控制第一连接件107使外接电容108的第一电极与工作单元106断开，通过控制第二连接件109使外接电容的第二电极工作单元106断开，并接地。

此外，所述控制单元101还可以用于在充放电单元102对外接电容进行检测之前清空传输单元104的原有数据。

充放电单元102，连接于外接电容102的第一电极，用于对外接电容108进行放电和充电。所述充放电单元102通过对外接电容108的第一电极完成充电和放电过程。所述充电和放电过程的起始时间和持续时间由控制单元101控制。

比较单元103，设置有电压高阈值和电压低阈值，用于比较外接电容108第一电极的电压与电压高阈值的大小；同时还用于比较外接电容108第一电极的电压与电压低阈值的大小。

传输单元104，用于在控制单元101的控制下，在充电后将比较单元103输出的第一比较结果发送至判断单元105，还用于在放电结束后将比较单元103输出的第二比较结果发送至判断单元105。

判断单元105，用于根据所述第一比较结果和第二比较结果判断外接电容是否符合设计。

芯片的工作单元106可以根据判断单元105反馈的工作模式进行调整，避免造成功能丧失等问题。

下面结合具体实施例，进一步描述本发明检测装置的技术方案。

参考图2，示出了图1所示检测装置一具体实施例的示意图。所述检测装置包括：控制单元301、充放电单元、比较单元308、传输单元309和判断单元312，其中，

控制单元301包括第一控制信号产生器302、第二控制信号产生器303、充电信号产生器304、清空信号产生器305；

结合参考图3，示出了图2所示控制单元301产生的信号示意图。

所述第一控制信号产生器302用于接收使能信号EN，并使所述使能信号EN的触发沿延迟、同时使所述使能信号EN反相从而形成第一控制信号PD1。其中所述使能信号EN由芯片的控制装置发出，用于驱动检测装置进行外接电容检测。具体地，第一控制信号产生器302包括第一反相器、第二反相器、第三反相器和第一电容，所述第一反相器、第二反相器、第三反相器串联，所述第一电容的第一电极连接于第一反相器和第二反相器之间，所述第一电容的第二电极接地，所述第一反相器用于接收使能信号，所述第三反相器用于输出第一控制信号。

所述第二控制信号产生器303，用于接收第一控制信号PD1，并使第一控制信号PD1的触发沿延迟，从而产生第二控制信号PD2。具体地，第二控制信号产生器303包括第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器和第二电容，所述第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器串联，所述第二电容的第一电极连接于第五反相器和第六反相器之间，所述第二电容的第二电极接地，所述第四反相器用于接收第一控制信号，所述第七反相器用于输出第二控制信号。

所述充电信号产生器304，包括或非门和连接于所述或非门的第八反相器，所述或非门包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接收第一控制信号PD1，所述第二输入端用于接收第二控制信号PD2的反相信号，或非门输出的信号经过第八反相器反相后得到充电信号CT，所述第八反相器使充电信号CT信号下降沿相对于第一控制信号PD1的下降沿有t1时间的延迟，所述第八反相器用于输出充电信号。

所述清空信号产生器305，包括第九反相器和连接于第九反相器的与非门，所述第九反相器用于接收第二控制信号PD2的反相信号，将所述第二控制信号PD2的反相信号反相处理后输入到与非门的第一输入端，所述与非门的第二输入端用于接收使能信号EN，经过与非门处理后得到清空信号RS。

由于所述第二控制信号PD2反相之后得到连接信号DT，所以所述连接信号DT的上升沿相对于第二控制信号PD2的下降沿有t2时间的延迟，所述连接信号DT用于在外接电容检测时控制外接电容的第一电极、第二电极与工作电路之间断开，在外接电容检测结束时控制外接电容的第一电极、第二电极与工作电路之间连接，还用于在外接电容检测时使外接电容的第二电极接地。

本实施例中，工作电路313包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管和第二NMOS管，其中第二PMOS管的源极连接于工作电压输入端Vin，漏极连接于外接电容的第一电极；第三PMOS管的源极也连接于外接电容的第一电极，漏极连接于工作电压输出端，第四PMOS管的源极连接于工作电压输入端Vin，漏极连接于外接电容的第二电极，第二NMOS管的漏极连接于外接电容的第二电极，源极连接于地端；上述各MOS管的栅极均连接于一与非门的输出端，所述连接信号DT信号输入至与各MOS管相连的与非门的一输入端，通过控制MOS管的打开或关闭，控制外接电容和工作电路313(或地端)之间的连接关系。

充放电单元包括放电单元307和充电单元306，其中，放电单元307包括第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极用于接收第一驱动信号PD1，所述的第一NMOS管的源极连接于外接电容315的第一电极，所述第一NMOS管的漏极连接于地端。充电单元306包括第一PMOS管和充电电源VH，所述第一PMOS管的栅极用于接收放电信号CT，所述第一PMOS管的源极连接于充电电源VH，所述第一PMOS管的漏极连接于外接电容315的第一电极。

所述比较单元308包括施密特触发器，所述施密特触发器的第一输入端连接于外接电容315的第一电极，所述施密特触发器设置有电压低阈值和电压高阈值，其中，电压低阈值和电压高阈值由外接电容目标值获得。所述施密特触发器用于在外接电容315的第一电极电压下降时，比较外接电容315第一电极与电压低阈值，或者，在外接电容315的第一电极电压上升时，比较外接电容315第一电极电压与电压高阈值的相对大小。所述施密特触发器的第二输入端用于接收清空信号RS，所述清空信号RS在充放电单元对外接电容第一电极315放电之前，清空施密特触发器原有的比较信息，从而避免了原有比较信息对检测结果的影响。具体地，所述施密特触发器为或非门构成的施密特触发器。

传输单元309，通过第十反相器与比较单元308相连，用于接收比较单元308输出信号的反相信号，具体地，传输单元311包括第一锁存器310、第二锁存器311、连接于第一锁存器310的第十一反相器，所述第一锁存器310用于在第一控制信号PD1的控制下，将比较单元308输出信号的反相信号输出至第十一反相器，经过第十一反相器反相之后传输至判断单元312；所述第二锁存器311用于在第二控制信号PD2的控制下，将比较单元308输出信号的反相信号输出至判断单元312，具体地，所述第一锁存器和第二锁存器均为下降沿触发的锁存器。

判断单元312包括与非门和连接于与非门的第十二反相器，所述与非门包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接收第十一反相器的信号，所述第二输入端用于接收第二锁存器311输出的信号，与非门输出的信号经过第十二反相器反相得到外接电容与外接电容目标值的相对大小。

下面结合图1和图2说明本发明检测装置的检测过程。

芯片启动时，芯片的控制装置向控制单元发送使能信号EN，使能信号EN为低电平时，连接信号DT为低电平，则经过与非门后向工作电路313中各MOS管的栅极输入高电平，第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管处于断开状态，第二NMQS管处于导通状态，那么外接电容的第一电极与第二PMOS管、第三PMOS管之间断开，外接电容的第二电极与第四PMOS管之间断开，而与第二NMOS管连接由于第二NMOS管的源极接地，所以外接电容的第二电极接地。

使能信号EN为低电平时，第一控制信号PD1为高电平，充电信号CT为高电平，此时放电单元307的第一NMOS管导通，充电单元306第一PMOS管断开，放电单元307将外接电容315的第一电极接地，对外接电容315放电，但是，由于使能信号EN为低电平时，清空信号RS为高电平，所述施密特触发器为或非门构成的施密特电路，当施密特电路的第二输入端接收的信号RS为高电平时，施密特触发器只会输出低电平，而不会随着施密特触发器第一输入端接收的外接电容的第一电极电压变化而有改变。

之后，使能信号EN切换至高电平，此时，第一控制信号PD1为高电平，充电信号CT为高电平，放电单元307继续对外接电容放电。而此时，清空信号RS为低电平，施密特触发器输出外接电容第一电极电压与电压低阈值的相对大小，具体地，如果外接电容第一电极电压小于电压低阈值，施密特电路输出“1”，如果外接电容第一电极电压大于电压低阈值，施密特电路输出“0”。

经过T1时间的放电过程后，第一控制信号PD1切换至低电平，放电过程结束，而在PD1下降沿的触发下，第一锁存器310将施密特触发器308输出后经反相的结果发送至判断单元312，所述第一锁存器310在t1时间内完成上述数据传送过程。具体地，由于施密特触发器308经过第十反相器与第一锁存器310相连，并且第一施密特触发器310经过第十一反相器与判断单元312相连，那么判断单元312接收的结果包括：如果外接电容第一电极电压小于电压低阈值，接收到的结果为“1”，如果外接电容第一电极电压大于电压低阈值，接收到的结果为“0”。

在放电结束延迟t1时间后，充电信号CT切换至低电平，此时充电单元306的PMOS管导通，从而使充电电源和外接电容第一电极之间电连接，充电电源对外接电容充电，外接电容第一电极电压升高，施密特电路输出外接电容第一电极电压与电压高阈值的相对大小，具体地，如果外接电容第一电极电压大于电压高阈值，施密特电路输出“0”，如果外接电容第一电极电小于电压高阈值，施密特电路输出“1”。

经过T2时间的充电过程后CT切换至高电平，此时充电单元306的PMOS管断开，从而使充电电源和外接电容第一电极之间断开，充电过程结束，同时在PD2下降沿的触发下，第二锁存器311将施密特触发器308输出的结果发送至判断单元312，所述第二锁存器311在t2时间内完成上述数据传送过程。具体地，由于施密特触发器308经过第十反相器与第二锁存器311相连，那么判断单元312接收的结果包括：如果外接电容第一电极电压大于电压高阈值，接收的结果为“1”，如果外接电容第一电极电小于电压高阈值，接收的结果为“0”。

判断单元312根据接收到的第一锁存器310和第二锁存器311发送的数据，判断外接电容的电容值是否符合设计规格。具体地，如果判断单元312接收到的结果分别为“1”、“1”，则说明放电结束时，外接电容第一电极电压小于电压低阈值；并且充电结束时，外接电容第一电极电压大于电压高阈值，所述外接电容为小电容或无电容，小于外接电容目标值，此时判断单元312中的与非门输出结果为“0”，经过第十二反相器反相后判断单元312输出结果为“1”；如果判断单元312接收到其他结果，则外接电容大于或等于外接电容目标值，此时，与非门输出结果均为“1”，经第十二反相器反相后判断单元312输出结果为“0”。

至此，检测电路完成对外接电容的检测过程。

对于判断单元输出结果为“1”的情况，芯片会报警，提示外接电容不符合设计规格；或者芯片中设置有工作模式转换单元，用于根据判断单元的输出结果，转换工作电路的工作模式，例如对于电荷泵电路而言，如果判断单元输出结果为“0”，则工作模式转换单元使电荷泵电路处于升压模式；如果判断单元输出结果为“1”，则工作模式转换单元使电荷泵电路转换为低压差线性稳压模式(low dropout regulator，LDO)。

如果外接电容符合设计规格，连接信号DT切换至高电平，使外接电容315和工作电路313实现电连接；之后，清除信号RS切换至高电平，将施密特电路的比较结果清除。

本发明提供一种检测装置，用于对芯片的外接电容进行检测，可及时掌握外接电容的工作状态，避免因外接电容的损坏或缺失而造成芯片功能丧失等的问题。

需要说明的是，上述实施例中，比较单元为施密特电路，但是本发明不限制于此，比较单元还可以是比较器，例如，所述比较单元包括第一比较器和第二比较器，其中，第一比较器设置有电压高阈值，用于比较比较外接电容电压与电压高阈值的大小，第二比较器设置有电压低阈值，用于比较外接电容电压与电压低阈值的大小。

上述实施例中，充电电路为电流源充电电路，放电电路为MOS管放电电路，但是本发明不限制于此，充电/放电电路可以通过电阻、电流源、MOS管或BJT实现。本领域技术人员可以根据上述实施例，对上述实施例进行变形、更新和替换。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种检测装置，用于检测芯片的外接电容，所述芯片包括与外接电容相连的工作单元，其特征在于，所述检测装置包括控制单元、充放电单元、比较单元、传输单元和判断单元，其中，

控制单元，用于使外接电容第一电极和第二电极与工作单元断开，并使外接电容第二电极接地；

充放电单元，连接于外接电容的第一电极，用于对外接电容进行放电和充电，放电时以预设放电时间进行放电，充电时以预设充电时间进行充电；

比较单元，设置有电压高阈值和电压低阈值，用于比较外接电容第一电极的电压与电压高阈值的相对大小，获得第一比较结果；还用于比较外接电容第一电极的电压与电压低阈值的相对大小，获得第二比较结果；

传输单元，用于将比较单元输出的第一比较结果和第二比较结果发送至判断单元；

判断单元，用于根据所述第一比较结果和第二比较结果判断外接电容与外接电容目标值的相对大小。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述芯片还包括用于向检测装置输出使能信号的控制装置；控制单元包括第一控制信号产生器、第二控制信号产生器、充电信号产生器；其中，

第一控制信号产生器用于根据芯片的控制装置发出的使能信号产生第一控制信号；充放电单元接收所述第一控制信号，对外接电容放电；传输单元接收所述第一控制信号，传输第一比较结果至判断单元；

第二控制信号产生器用于根据第一控制信号产生第二控制信号，传输单元接收所述第二控制信号，传输第二比较结果至判断单元；

充电信号产生器用于根据第二控制信号产生充电信号，控制充放电单元接收所述充电信号，对外接电容充电。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述控制单元包括清空信号产生器，用于根据芯片控制装置发出的使能信号和第二控制信号产生清空信号，所述清空信号用于在充放电单元对外接电容进行放电或充电之前清空比较单元的原有数据。

4.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述外接电容的第一电极与芯片内工作电路及充放电单元相连，第二电极经芯片内工作电路接地；所述工作电路至少包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管和第二NMOS管，其中第二PMOS管的漏极、第三PMOS管的源极均与外接电容的第一电极相连；第四PMOS管的漏极、第二NMOS管的漏极均连接于外接电容的第二电极，第二NMOS管的源极连接于地端；第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管和第二NMOS管的栅极均连接于一与非门的输出端，所述与非门的一输入端用于接收控制单元的连接信号；所述控制单元还用于产生连接信号，所述连接信号反相于第二控制信号，用于控制第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管和第二NMOS管的导通或关闭。

5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述第一控制信号产生器包括第一反相器、第二反相器、第三反相器和第一电容，所述第一反相器、第二反相器、第三反相器串联，所述第一电容的第一电极连接于第一反相器和第二反相器之间，所述第一电容的第二电极接地，所述第一反相器用于接收使能信号，所述第三反相器用于输出第一控制信号。

6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述第二控制信号产生器包括第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器和第二电容，所述第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器串联，所述第二电容的第一电极连接于第五反相器和第六反相器之间，所述第二电容的第二电极接地，所述第四反相器用于接收第一控制信号，所述第七反相器用于输出第二控制信号。

7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述充电信号产生器包括或非门和连接于所述或非门的第八反相器，所述或非门包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接收第一控制信号，所述第二输入端用于接收第二控制信号的反相信号，所述第八反相器用于输出充电信号。

8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述清空信号产生器，包括第九反相器和连接于第九反相器的与非门，所述第九反相器用于接收第二控制信号的反相信号，将所述第二控制信号的反相信号反相处理后输入到与非门的第一输入端，所述与非门的第二输入端用于接收使能信号。

9.如权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述充放电单元包括放电单元和充电单元，其中，放电单元包括第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极用于接收第一驱动信号，所述的第一NMOS管的源极连接于外接电容的第一电极，所述第一NMOS管的漏极连接于地端；充电单元包括第一PMOS管和充电电源，所述第一PMOS管的栅极用于接收充电信号，所述第一PMOS管的源极连接于充电电源，所述第一PMOS管的漏极连接于外接电容的第一电极。

10.如权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述比较单元包括施密特触发器，所述施密特触发器的第一输入端连接于外接电容的第一电极，所述施密特触发器设置有电压低阈值和电压高阈值，用于比较外接电容第一电极与电压低阈值的相对大小，还用于比较外接电容第一电极电压与电压高阈值的相对大小，所述施密特触发器的第二输入端用于接收清空信号，清空施密特触发器原有的比较信息。

11.如权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述传输单元包括第一锁存器、第二锁存器、连接于第一锁存器的第十一反相器，其中，所述第一锁存器，用于将比较单元输出信号的反相信号输出至第十一反相器，经过第十一反相器反相之后传输至判断单元；所述第二锁存器用于将比较单元输出信号的反相信号输出至判断单元。

12.如权利要求11所述的检测装置，其特征在于，所述判断单元包括与非门和连接于与非门的第十二反相器，所述与非门包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接收第十一反相器的信号，所述第二输入端用于接收第二锁存器输出的信号，与非门输出的信号经过第十二反相器反相得到外接电容与外接电容目标值的相对大小。

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