CN103308850A - 触控ic模拟前端自测的内建架构及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种触控IC模拟前端灵敏放大器、滤波器、多路选择器及ADC自测的内建架构及测试方法。其内建架构包括多路开关S1、S2，开关S3、S4，片上电容C，驱动信号产生模块，多路的灵敏放大器和滤波器，多路选择器，ADC以及自测控制模块。在自测试系统工作时，多路开关S1和开关S4断开，切断触控IC驱动通路以及所有传感引脚输入通路；多路开关S2和开关S3接通；驱动信号经注入片上电容C传递、再经放大、滤波后送入多路选择器，在控制下多路选择器选择合适信号送入ADC采样，ADC采样数据送入自测控制模块并进行优化的最小二乘法线性拟合操作，最终输出拟合结果。本发明集成灵敏放大器，滤波器，多路选择器及ADC测试于一体，测试效率提升及成本优化显著。

Description

触控IC模拟前端自测的内建架构及测试方法
技术领域
本发明涉及一种触控IC模拟前端的内建自测试方法，尤其涉及一种触控IC中集成模拟前端测试于一体的内建自测试系统，属于集成电路设计领域。
背景技术
在集成电路设计中，内建自测试一直在降低测试成本、提高产品良率中起着举足轻重的作用。
而在一般的模拟电路自测试系统中：ADC测试常以“斜坡信号”作为激励，用最小二乘法来分析ADC输出结果，此方法需专用“斜波”生成电路等其它专用模块；鲜有专用放大器、滤波器，多路选择器自测电路，但忽略此测试常导致芯片良率降低。
发明内容
考虑上述不足与需求，本发明针对触控IC的自身结构特点，提出了一种触控IC模拟前端自测的内建架构及自测试方法，以达到提高测试覆盖率，降低自测试电路开销等目的。
本发明上述第一个目的，触控IC模拟前端自测的内建架构，其得以实现的技术方案是：所述内建架构集成于触控IC内侧的驱动端及M路传感引脚输入端之间，其包括片上电容C、驱动信号产生模块、多路放大滤波组，多路选择器、ADC以及自测控制模块，所述片上电容C的一端连接开关S3的一端，开关S3的另一端接驱动信号产生模块并通过开关S4接触控IC的驱动端，片上电容C的另一端连接多路开关S2的单路端，多路开关S2的多路端接多路放大滤波组并通过多路开关S1接触控IC的M路传感引脚输入端；所述自测控制模块包含输出放大倍数X控制多路放大滤波组的N路选择器和N位计数器，输出测试通路选择信号控制多路选择器的M位独热码，一个根据ADC数据输入、当前放大倍数Xi和测试通路选择信号得到测试结果的最小二乘法线性拟合器，以及一个分别连接并控制N位计数器、M位独热码和最小二乘法线性拟合器的控制状态机，所述最小二乘法线性拟合器的测试结果为：斜率                                                
Figure 2013102775202100002DEST_PATH_IMAGE001
，偏移量
Figure 364585DEST_PATH_IMAGE002
，放大倍数X为一组大小为N的等差数列，放大倍数Xi为等差数列中的一个常数，Yi为对应放大倍数Xi时的ADC输出。
进一步地，所述多路放大滤波组为根据每一路传感引脚输入端独立配置的灵敏放大器和滤波器且组数为M的器件组集合。
本发明上述第一个目的，触控IC模拟前端自测的测试方法，基于上述内建架构得以实现，包括步骤：Ⅰ、开始自测时断开多路开关S1和开关S4并接通多路开关S2和开关S3，保持驱动信号产生模块生成不变的驱动信号；Ⅱ、在M路中的一路测试时，N位计数器控制N路选择器输出放大倍数X选择对应的放大滤波组，而M位独热码输出测试通路选择信号控制多路选择器，驱动信号经片上电容C传递再经放大滤波组及多路选择送入ADC，控制状态机控制N位计数器循环运转，在每个放大倍数Xi下ADC采样一次得到Yi，自测控制模块输出一路放大滤波组、多路选择器、ADC的线性拟合结果：斜率
Figure 295632DEST_PATH_IMAGE001
，偏移量
Figure 49961DEST_PATH_IMAGE002
；Ⅲ、控制状态机控制M位独热码循环运转，并在每个M位独热码下重复步骤Ⅱ，在遍历M位独热码后完成自测。
进一步地，步骤Ⅲ后在所述触控IC正常工作前，接通多路开关S1和开关S4、断开多路开关S2和开关S3，并通过控制状态机关闭自测控制模块。
本发明触控IC模拟前端自测的内建架构及测试方法的研制与应用，整个自测系统集成了灵敏放大器，滤波器，多路选择器及ADC测试于一体，测试效率提升及成本优化显著。
附图说明
图1是触控IC模拟前端自测的内建架构示意图。
图2是图1中自测控制模块的内部结构及其I/O示意图。
具体实施方式
本发明针对触控IC模拟前端包括灵敏放大器，滤波器，多路选择器及ADC的测试要求，创新地提出了一种集成的内建架构及对应的自测试方法。
如图1和图2所示，该内建架构集成于触控IC内侧的驱动端及M路传感引脚输入端之间，其主要包括片上电容C、驱动信号产生模块、多路放大滤波组，多路选择器、ADC以及自测控制模块。从线路连接来看：该片上电容C的一端连接开关S3的一端，开关S3的另一端接驱动信号产生模块并通过开关S4接触控IC的驱动端，片上电容C的另一端连接多路开关S2的单路端，多路开关S2的多路端接多路放大滤波组并通过多路开关S1接触控IC的M路传感引脚输入端。这里，上述该些开关主要控制切换触控IC的工作模式或自测模式，而驱动信号产生模块在自测模式下生成不变的驱动信号，多路放大滤波组为根据每一路传感引脚输入端独立配置的灵敏放大器和滤波器且组数为M的器件组集合，而驱动信号的通路选择和最终测试结果的输出全部依赖于自测控制模块实现。
特别地，其中该自测控制模块作为本发明的核心，其包含五大主要功能器件，分别为输出放大倍数X控制多路放大滤波组的N路选择器和N位计数器，输出测试通路选择信号控制多路选择器的M位独热码，一个根据ADC数据输入、当前放大倍数Xi和测试通路选择信号得到测试结果的最小二乘法线性拟合器，以及一个分别连接并控制N位计数器、M位独热码和最小二乘法线性拟合器的控制状态机，而最小二乘法线性拟合器作为该自测控制模块的输出。需要了解的是：最小二乘法线性拟合目标公式：Y=a*X+b，其中a为斜率，b为偏移量，放大倍数X为一组大小为N的等差数列，Y为ADC采样结果，更细地，斜率：
Figure 2013102775202100002DEST_PATH_IMAGE003
；偏移量：
Figure 724656DEST_PATH_IMAGE004
；其中Xi为放大倍数中的一个常数，Yi为放大倍数为Xi时的ADC输出。在本发明中的内建自测系统中，放大倍数Xi为常数，N为常数，计算斜率和偏移量需测试数据可简化为：斜率
Figure 248041DEST_PATH_IMAGE001
，偏移量
Figure 677885DEST_PATH_IMAGE002
，放大倍数X为一组大小为N的等差数列，放大倍数Xi为等差数列中的一个常数，Yi为对应放大倍数Xi时的ADC输出。
再从本发明触控IC模拟前端自测的测试方法来看，基于上述内建架构，其主要包括如下步骤。
Ⅰ、开始自测时断开多路开关S1和开关S4并接通多路开关S2和开关S3，保持驱动信号产生模块生成不变的驱动信号。
Ⅱ、在M路中的一路测试时，N位计数器控制N路选择器输出放大倍数X选择对应的放大滤波组，而M位独热码输出测试通路选择信号控制多路选择器，驱动信号经片上电容C传递再经放大滤波组及多路选择送入ADC，控制状态机控制N位计数器循环运转，放大倍数Xi顺次选择等差数列中的N个常数之一；在每个放大倍数Xi下ADC采样一次得到Yi，自测控制模块输出一路放大滤波组、多路选择器、ADC的线性拟合结果：斜率
Figure 857194DEST_PATH_IMAGE001
，偏移量
Figure 132318DEST_PATH_IMAGE002
。
Ⅲ、控制状态机控制M位独热码循环运转，并在每个M位独热码下重复步骤Ⅱ，在遍历M位独热码后完成自测。
最后，步骤Ⅲ后在所述触控IC正常工作前，接通多路开关S1和开关S4、断开多路开关S2和开关S3，并通过控制状态机关闭自测控制模块，其与模块或器件均按实现触控IC功能所需正常运行。
综上所述，是对本发明一种触控IC模拟前端灵敏放大器、滤波器、多路选择器及ADC自测的内建架构及测试方法通过具体实施例的详细描述，但并非以这些实施例来限制本发明多样性的实施方式及要求的权利要求保护范围。但凡理解本发明，并根据上述实施例进行的等效结构变化或构件替换，能够实现相同目的和效果的设计，均应视为对本专利申请保护内容的侵犯。

Claims (4)

1.触控IC模拟前端自测的内建架构，其特征在于：所述内建架构集成于触控IC内侧的驱动端及M路传感引脚输入端之间，其包括片上电容C、驱动信号产生模块、多路放大滤波组，多路选择器、ADC以及自测控制模块，所述片上电容C的一端连接开关S3的一端，开关S3的另一端接驱动信号产生模块并通过开关S4接触控IC的驱动端，片上电容C的另一端连接多路开关S2的单路端，多路开关S2的多路端接多路放大滤波组并通过多路开关S1接触控IC的M路传感引脚输入端；所述自测控制模块包含输出放大倍数X控制多路放大滤波组的N路选择器和N位计数器，输出测试通路选择信号控制多路选择器的M位独热码，一个根据ADC数据输入、当前放大倍数Xi和测试通路选择信号得到测试结果的最小二乘法线性拟合器，以及一个分别连接并控制N位计数器、M位独热码和最小二乘法线性拟合器的控制状态机，所述最小二乘法线性拟合器的测试结果为：斜率                                               
Figure 2013102775202100001DEST_PATH_IMAGE002
，偏移量
Figure 2013102775202100001DEST_PATH_IMAGE004
，放大倍数X为一组大小为N的等差数列，放大倍数Xi为等差数列中的一个常数，Yi为对应放大倍数Xi时的ADC输出。
2.根据权利要求1所述触控IC模拟前端自测的内建架构，其特征在于：所述多路放大滤波组为根据每一路传感引脚输入端独立配置的灵敏放大器和滤波器且组数为M的器件组集合。
3.触控IC模拟前端自测的测试方法，基于权利要求1所述内建架构实现，其特征在于包括步骤：
Ⅰ、开始自测时断开多路开关S1和开关S4并接通多路开关S2和开关S3，保持驱动信号产生模块生成不变的驱动信号；
Ⅱ、在M路中的一路测试时，N位计数器控制N路选择器输出放大倍数X选择对应的放大滤波组，而M位独热码输出测试通路选择信号控制多路选择器，驱动信号经片上电容C传递再经放大滤波组及多路选择送入ADC，控制状态机控制N位计数器循环运转，在每个放大倍数Xi下ADC采样一次得到Yi，自测控制模块输出一路放大滤波组、多路选择器、ADC的线性拟合结果：斜率
Figure 366543DEST_PATH_IMAGE002
，偏移量；
Ⅲ、控制状态机控制M位独热码循环运转，并在每个M位独热码下重复步骤Ⅱ，在遍历M位独热码后完成自测。
4.根据权利要求3所述触控IC模拟前端自测的测试方法，其特征在于：步骤Ⅲ后在所述触控IC正常工作前，接通多路开关S1和开关S4、断开多路开关S2和开关S3，并通过控制状态机关闭自测控制模块。
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