CN1430066A - 检测电路板信号传输质量的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测电路板上信号传输质量的方法及装置，其是通过直接设置于一电路板上的一信号传输质量检测装置，响应由一来源组件产生的一输出测试信号经该电路板而传递至一目的组件后因信号反射及干扰作用而所形成的电平变化，来与一第一及第二参考电平进行比较，并得到一比较结果，判断该电路板所能提供的信号传输质量；此外，也可根据该比较结果以决定是否自动调整输出测试信号的信号变动率(slew rate)。

Description

检测电路板信号传输质量的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种检测信号传输质量的方法与装置，尤指一种应用于检测电路板上信号传输质量的方法及装置。

背景技术

对于任一系统中的各种电路装置而言，将其制作于单一芯片的整合做法，无疑是可以确实达到降低该系统的生产成本与提高信号传输可靠度，因此，单芯片系统(System on a Chip，SoC)已然成为未来前瞻的设计主流。

就目前系统整合设计的发展程度而言，尚无法完全达到上述SoC的目标，因此，将系统区分成数个功能不同的电路模块或芯片，并以电路板(CircuitBoard)加以整合于一起，使电路板作为各电路模块或芯片间信号传输的平台，仍是目前系统整合设计的常用做法。

由于电路板本身的特性，包括有：迹线(trace)(即为信号传输的路径)所使用的材质种类、迹线长度、迹线宽度、迹线均匀度、迹线彼此间的信号干扰、及迹线是否转弯等等，都会严重影响到信号传输的质量，并进而影响到系统整合的效能，因此，检测各电路模块或芯片于包括该迹线的电路板上所产生的信号传输波形是否符合预期，即是用以判断系统整合设计是否能成功的重要因素之一。

以目前现有系统整合设计流程为例，通常是先将已独立受测完毕且质量确认无误的各电路模块或芯片，出货给下游系统厂商前以一电路板来进行整合，之后，选定某一来源芯片以产生输出一输出测试信号，并通过人工使用外部信号波形测量工具来检测该输出测试信号经由该迹线而传输至一特定目的芯片后，因信号反射及干扰作用而产生信号波形变动的剧烈程度，确认该迹线所能提供的信号传输质量。此种以人工进行信号检测的方式，对于时间与人力而言，都是一大负担。况且，一旦对于各电路模块或芯片间的信号传输质量要求提高时，势必要对于每一整合有各电路模块或芯片的电路板进行逐一检测，其所浪费的时间与成本将是十分庞大。

为进一步说明上述以使用外部信号波形测量工具来检测电路板信号传输质量的做法，现配合图1以及图2(a)～(c)进行说明，其中，图1为设于一电路板10的各电路组件间的信号传输示意图。于图1中，该电路板10上至少设置有来源芯片11及目的芯片12；其中，该来源芯片11用以产生一输出测试信号S1，并经由该电路板10所提供的一迹线13(例如，为一铜箔金属导线)而传输至该目的芯片12处。

由于该输出测试信号S1传输至该目的芯片12处后，会因信号反射及干扰作用而于电平转态期间形成电平变动现象(例如，形成信号叠加现象)，且该迹线13对于信号传输而言形成一种电路阻抗，所以，一旦该迹线13所能提供的电路传输阻抗匹配十分不良，则以外部信号波形测量工具检测该输出测试信号S1时，将发现其于转态期间所产生的电平变动会十分明显。

请参阅图2(a)，其为图1中该来源芯片11所产生的该输出测试信号S1尚未经该迹线13以传输至该目的芯片12前的波形示意图。于图2(a)中，当该输出测试信号S1波形的电平较一第一参考电平Hi为高时，方视为处于高电平状态，如该输出测试信号S1波形的电平较一第二参考电平Lo为低时，则视为处于低电平状态。另外，标示Tr1表示该输出测试信号S1波形处于一电平转态期间。

请参阅图2(b)，其为图1中该输出测试信号S1经该迹线13以传输至该目的芯片12后的理想波形示意图。即，如果该迹线13对于该输出测试信号S1的信号传输形成一种理想的电路阻抗匹配，此时受到信号反射及干扰作用所影响的该输出测试信号S1，其于电平转态期间Tr2便应会出现如图2(b)所示的理想的信号叠加现象。一旦该迹线13对于该输出测试信号S1的信号传输形成一种不良的电路阻抗匹配时，则将如图2(c)所示图1中该输出测试信号S1经该迹线13以传输至该目的芯片12后的实际波形示意图。即，受到信号反射及干扰作用所影响的该输出测试信号S1，于电平转态期间Tr3，其电平的变动将会明显地剧烈变动；例如，于时间t2、t4时，两次高于该第一参考电平Hi，且于时间t1、t3时，两次低于该第二参考电平Lo。简而言之，此种结果显示对于欲利用该输出测试信号S1的电路模块或芯片而言，于电平的判读上将容易发生混淆、错误，并进而可能产生一连串的误动作。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种检测电路板信号传输质量的方法，可不必通过人工使用外部信号波形测量工具，即能对电路板上的传输信号的波形进行检测，快速判断出电路板的信号传输质量。

本发明的另一目的在于提供一种检测电路板信号传输质量的方法，可依据所检测到的电路板信号传输质量信息，调整输出信号的变动率(slew rate)。

本发明公开了一种检测电路板信号传输质量的方法，包括下列步骤：产生一输出测试信号，并经由一迹线(trace)而传输至一目的组件处；以及输入一第一参考电平，以与波形产生变动的该输出测试信号进行一第一电平比较程序，并得到一第一计数值，据此判断该迹线的信号传输质量。

依据本发明上述的构想，其中该输出测试信号可由一来源组件所产生。

依据本发明上述的构想，其中该来源组件与该目的组件均为设于一包括有该迹线的电路板上的芯片。

依据本发明上述的构想，其中该第一电平比较程序是指进行比较该输出测试信号的电平与该第一参考电平间的电平大小。

依据本发明上述的构想，其中该第一计数值为计数该输出测试信号的电平变化高于该第一参考电平的次数的计数值。

依据本发明上述的构想，其中该方法还包括下列步骤：比较该第一计数值与一第一预定计数值间的大小，以于该第一计数值大于该第一预定计数值时，产生一变动率(slew rate)调整信号，以调整该输出测试信号的信号变动率。

依据本发明上述的构想，其中该方法还包括下列步骤：输入一第二参考电平，以与波形产生变动的该输出测试信号进行一第二电平比较程序，并得到一第二计数值，据此判断该迹线的信号传输质量。

依据本发明上述的构想，其中该第二电平比较程序是指进行比较该输出测试信号的电平与该第二参考电平间的电平大小。

依据本发明上述的构想，其中该第二计数值为计数该输出测试信号的电平变化低于该第二参考电平的次数的计数值。

依据本发明上述的构想，其中该方法还包括下列步骤：比较该第二计数值与一第二预定计数值间的大小，以于该第二计数值大于该第二预定计数值时，产生一变动率调整信号，以调整该输出测试信号的信号变动率。

本发明还公开了一种电路板信号传输质量检测装置，设于具有一核心逻辑电路与一输出缓冲电路的来源组件的内部，该装置包括：一第一比较器，电连接于该输出缓冲电路、一迹线(trace)以及与该迹线相电连接的一目的组件，该第一比较器是用以输入一第一参考电平以及一输出测试信号，并产生输出一第一比较信号；其中，该输出测试信号系由该输出缓冲电路所产生且其经该迹线而传输至该目的组件后，会因信号反射及干扰作用而造成波形变动现象；以及一第一计数器，电连接于该第一比较器与该核心逻辑电路之间，该第一计数器是用以输入并相应该第一比较信号，以完成计数动作并产生输出一第一计数值至该核心逻辑电路中，供该核心逻辑电路判断该迹线的信号传输质量。

依据本发明上述的构想，其中该来源组件及该目的组件都可为设于一包括有该迹线的电路板上的芯片。

依据本发明上述的构想，其中该第一计数值为计数该输出测试信号的电平变化高于该第一参考电平的次数的计数值。

依据本发明上述的构想，其中还包括：一第二比较器，电连接于该输出缓冲电路、该迹线以及该目的组件，该第二比较器是用以输入一第二参考电平以及该输出测试信号，并产生输出一第二比较信号；以及一第二计数器，电连接于该第二比较器与该核心逻辑电路之间，该第二计数器是用以输入并相应该第二比较信号，以完成计数动作并产生输出一第二计数值至该核心逻辑电路中，供该核心逻辑电路判断该迹线的信号传输质量。

依据本发明上述的构想，其中该第二计数值为计数该输出测试信号的电平变化低于该第二参考电平的次数的计数值。

依据本发明上述的构想，其中该核心逻辑电路可包括一测试信号产生电路，用以产生一原始测试信号至该输出缓冲电路，以使该输出缓冲电路相应产生该输出测试信号。

依据本发明上述的构想，其中该核心逻辑电路还包括：一第一及一第二缓存器，其是以输入并储存该第一及第二计数值；以及一判断装置，电连接于该第一及第二缓存器，该判断装置可判断并比较该第一计数值与一第一预定计数值间的大小，抑或该第二计数值与一第二预定计数值间的大小，据此判断该迹线的信号传输质量。

依据本发明上述的构想，其中于该第一计数值大于该第一预定计数值及/或该第二计数值大于该第二预定计数值时，该判断装置更可产生输出一变动率(slew rate)调整信号至该输出缓冲电路，以供该输出缓冲电路调整欲输出至该目的组件的该输出测试信号的信号变动率。

依据本发明上述的构想，其中该输出缓冲电路包括一可调整信号变动率的输出缓冲器，电连接于该测试信号产生电路、该判断装置以及该迹线，其是用以输入该原始测试信号与该变动率调整信号，且相应该变动率调整信号，以调整所欲输出的该输出测试信号的信号变动率。

本发明通过下列附图及详细说明可得以更深入的了解。

附图说明

图1为设于一电路板的各电路组件间的信号传输示意图；

图2(a)为图1中该来源芯片所产生的该输出测试信号尚未经该迹线以传输至该目的芯片前的波形示意图；

图2(b)为图1中该输出测试信号经该迹线以传输至该目的芯片后的理想波形示意图；

图2(c)为图1中该输出测试信号经该迹线以传输至该目的芯片后的实际波形示意图；

图3为本发明的一较佳实施流程的步骤示例图；

图4为本发明的一较佳实施装置的结构示例图；

其中，附图标记说明如下：

图1、图2(a)～(c)中：

电路板10            来源芯片11

目的芯片12          迹线13

输出测试信号S1

第一参考电平Hi      第二参考电平Lo

输出测试信号S1的电平转态期间Tr1、Tr2、Tr3

图3、4中：

来源芯片11           核心逻辑电路111

测试信号输出电路1111

第一及第二缓存器1112、1113

判断装置1114         输出缓冲电路112

可调整信号变动率的输出缓冲器1121

输入缓冲器1122

电路板信号传输质量检测装置113

第一及第二比较器1131、1132

第一及第二计数器1133、1134

输出测试信号S1         原始测试信号S10

第一及第二比较信号S2、S3

第一及第二计数值S4、S5

第一及第二预定计数值S6、S7

变动率调整信号S8

第一参考电平Hi        第二参考电平Lo

目的芯片12            迹线13

具体实施方式

由于现有以信号波形测量工具对信号传输路径进行信号传输质量检测的做法，对于时间与人力是一大负担，因此，本发明提出一种于电路板上直接设置电路板信号传输质量检测装置，并提出一种检测电路板信号传输质量的方法。

首先，提出本发明的一较佳实施方法。请参阅图3，其为本发明的一较佳实施方法的流程示例图，其详细步骤如下所述：

步骤(a)：开始；

步骤(b)：产生一输出测试信号，并经由一迹线(trace)而传输至一目的芯片处；其中，该输出测试信号可由设于一来源芯片内部中的一电路板信号传输质量检测装置所产生；

步骤(c)：输入一第一参考电平与因信号反射及干扰作用而造成波形产生变动的该输出测试信号，以进行一第一电平比较程序，并得到一第一计数值；

其中，该第一电平比较程序是指进行比较该输出测试信号的电平与该第一参考电平间的电平大小，而该第一计数值为计数该输出测试信号的电平变化高于该第一参考电平的次数的计数值；当然，该第一参考电平是用以判断该输出测试信号是否处于高电平状态的临界参考电压；

步骤(d)：输入一第二参考电平与因信号反射及干扰作用而造成波形产生变动的该输出测试信号，以进行一第二电平比较程序，并得到一第二计数值；

其中，该第二电平比较程序是指进行比较该输出测试信号的电平与该第二参考电平间的电平大小，而该第二计数值为计数该输出测试信号的电平变化低于该第二参考电平的次数的计数值；当然，该第二参考电平是用以判断该输出测试信号是否处于低电平状态的临界参考电压；

步骤(e)：比较该第一计数值与一第一预定计数值间的大小及/或该第二计数值与一第二预定计数值间的大小，以判断得知该迹线的信号传输质量是否良好；以及

步骤(f)：当该第一计数值大于该第一预定计数值及/或该第二计数值大于该第二预定计数值时，表示该迹线的信号传输质量不佳，故可考虑产生一变动率调整信号，以调整该输出测试信号的信号变动率，且重复执行该步骤(b)；

在改变该输出测试信号的信号变动率之后，可再次读取该第一或二计数值，以决定是否须进一步调整变动率；以及

步骤(g)：结束。

当然，为从另一角度来理解本发明的实施概念，请参阅图4，其为本发明的一较佳实施装置的结构示例图，并请配合参阅图1～图3。

本发明所公开的一较佳做法，是将一电路板信号传输质量检测装置113，直接设于电路模块或芯片内部(即图1及图4所示的该来源芯片11中)。令该来源芯片11进入测试模式(test mode)，以于该测试模式中直接检测出该迹线13所能提供的信号传输质量，从而减少以人工进行检测所需的时间，并可相应检测的结果而自动进行调整输出信号的变化率(slew rate)，以符合该迹线13的实际传输特性。

进一步而论，本实施例所示的该电路板信号传输质量检测装置113，可设于具有一核心逻辑电路111与一输出缓冲电路112的该来源芯片11的内部；其中，该核心逻辑电路111可包括一测试信号产生电路1111，其是用于该来源芯片11进入测试模式后产生一原始测试信号S10以输出至该输出缓冲电路112。另外，设于该输出缓冲电路112中的一可调整信号变动率的输出缓冲器1121，可相应原始测试信号S10而产生输出一输出测试信号S1，且经由该迹线13而传输至该目的芯片12处。

再则，该装置113可包括：一第一及第二比较器1131、1132与一第一及第二计数器1133、1134；其中，该第一及第二比较器1131、1132都电连接于该输出缓冲电路112、该迹线13与该目的芯片12，以输入受到信号反射及干扰作用所影响的该输出测试信号S1，并将其分别与另外输入的该第一参考电平Hi、该第二参考电平Lo进行电平比较，以分别产生输出一第一及第二比较计数值S2、S3。之后，对应该第一及第二比较计数值S2、S3，该第一及第二计数器1133、1134可分别相应产生输出一第一与第二计数值S4、S5。

较佳者，该核心逻辑电路111还可包括一第一及一第二缓存器1112、1113与一判断装置1114；其中，该第一及第二缓存器1112、1113是用以储存来自该装置113处的该第一与第二计数值S4、S5，且通过该判断装置1114比较该第一计数值S4与一第一预定计数值S6(可预设于该判断装置1114内部)间的大小，且/或比较该第二计数值S5与一第二预定计数值S7(也可预设于该判断装置1114内部)间的大小，即可立即得知该迹线13的实际传输特性，而不必如现有做法那样，还需通过人工测量手段才能得知该迹线13的信号传输质量。在产生测试信号后的一预定期间后，也可通过I/O读取方式，读取该第一及第二缓存器1112、1113的计数值，以获知信号传输质量。另外，也可以可读取式计数器来实施而省略额外的缓存器，以供I/O读取。

举例而言，并请参阅图2(c)所示，因该输出测试信号S1于该转态期间Tr3，其电平的变动很明显地于时间t2、t4时两次高于该第一参考电平Hi，且于时间t1、t3时两次低于该第二参考电平Lo，因此，在时间t2、t4时，即可使该第一比较信号S2产生两个计数脉冲，且该第一计数器1133对应该第一比较信号S2，可以产生两次计数动作，故该第一计数值S4应等于2；另一方面，在时间t1、t3时，因也使该第二比较信号S3产生两个计数脉冲，故该第二计数器1134也可对应该第二比较信号S3而产生两次计数动作，也即，该第二计数值S5应等于2。

假定，预设于该判断装置1114内部的该第一及第二预定计数值S6、S7分别设定为1及0，以表示可以允许或容忍的信号变动范围时，通过该判断装置1114对于该第一及第二预定计数值S6、S7与该第一与第二计数值S4、S5间的比较动作，即可得知因该第一及第二预定计数值S6、S7此时都高于该第一与第二计数值S4、S5，故判断得知该迹线13所提供的信号传输质量不佳。

当然，该判断装置1114也可相应比较的结果而决定是否调整该输出测试信号S1的信号变动率，例如，当发现该第一与第二计数值S4、S5都/或其中之一出现高于该第一及第二预定计数值S6、S7时，即必需降低该输出测试信号S1的信号变动率；这样，该判断装置1114即可产生输出一变动率调整信号S8至该可调整信号变动率的输出缓冲器1121中，以改变欲输出至该目的芯片12处的该输出测试信号S1的信号变动率。其中，关于该可调整信号变动率的输出缓冲器1121，其调整信号变动率的实际做法，已为一现有手段，故在此不再予以赘述。举例而言，该变动率调整信号S8可为两位的控制信号，通过产生00、01、10、11以控制该输出缓冲器1121产生具四种不同变动率的输出测试信号S1。

综上所述，本发明可不必再如现有做法般需通过人工测量方式，而可直接通过具有该电路板信号传输质量检测装置13的该来源芯片11，便可自动地检测并得知该迹线13所能提供的信号传输质量，以及相应检测的结果来决定是否调整输出信号的变动率。

Claims (10)

1.一种检测电路板信号传输质量的方法，其特征在于，包括下列步骤：

产生一输出测试信号，并经由一迹线而传输至一目的组件处；以及输入一第一参考电平，以与波形产生变动的该输出测试信号进行一第一电平比较程序，并得到一第一计数值，据此判断该迹线的信号传输质量。

2.如权利要求1所述的检测电路板信号传输质量的方法，其特征在于，该第一电平比较程序是指进行比较该输出测试信号的电平与该第一参考电平间的电平大小，而该第一计数值为计数该输出测试信号的电平变化高于该第一参考电平的次数的计数值。

3.如权利要求2所述的检测电路板信号传输质量的方法，其特征在于，该方法还包括下列步骤：

比较该第一计数值与一第一预定计数值间的大小，以于该第一计数值大于该第一预定计数值时，产生一变动率调整信号，以调整该输出测试信号的信号变动率。

4.如权利要求2所述的检测电路板信号传输质量的方法，其特征在于，该方法还包括下列步骤：

输入一第二参考电平，以与波形产生变动的该输出测试信号进行一第二电平比较程序，并得到一第二计数值，俾据此判断该迹线的信号传输质量；其中，该第二电平比较程序是指进行比较该输出测试信号的电平与该第二参考电平间的电平大小，而该第二计数值为计数该输出测试信号的电平变化低于该第二参考电平的次数的计数值。

5.如权利要求4所述的检测电路板信号传输质量的方法，其特征在于，该方法还包括下列步骤：

比较该第二计数值与一第二预定计数值间的大小，以于该第二计数值大于该第二预定计数值时，产生一变动率调整信号，以调整该输出测试信号的信号变动率。

6.一种检测电路板信号传输质量的装置，设于具有一核心逻辑电路与一输出缓冲电路的来源组件的内部，其特征在于，该装置包括：

一第一比较器，电连接于该输出缓冲电路、一迹线以及与该迹线相电连接的一目的组件，该第一比较器是用以输入一第一参考电平以及一输出测试信号，并产生输出一第一比较信号；其中，该输出测试信号系由该输出缓冲电路所产生且其经该迹线而传输至该目的组件后，会因信号反射及干扰作用而造成波形变动现象；以及

一第一计数器，电连接于该第一比较器与该核心逻辑电路之间，该第一计数器是用以输入并相应该第一比较信号，以完成计数动作并产生输出一第一计数值至该核心逻辑电路中，供该核心逻辑电路判断该迹线的信号传输质量。

7.如权利要求6所述的电路板信号传输质量检测装置，其特征在于，该来源组件及该目的组件都可为设于一包括有该迹线的电路板上的芯片，而该第一计数值为计数该输出测试信号的电平变化高于该第一参考电平的次数的计数值。

8.如权利要求6所述的电路板信号传输质量检测装置，其特征在于，还包括：

一第二比较器，电连接于该输出缓冲电路、该迹线以及该目的组件，该第二比较器是用以输入一第二参考电平以及该输出测试信号，并产生输出一第二比较信号；以及

一第二计数器，电连接于该第二比较器与该核心逻辑电路之间，该第二计数器是用以输入并相应该第二比较信号，以完成计数动作并产生输出一第二计数值至该核心逻辑电路中，供该核心逻辑电路据此判断该迹线的信号传输质量；其中，该第二计数值为计数该输出测试信号的电平变化低于该第二参考电平的次数的计数值。

9.如权利要求8所述的电路板信号传输质量检测装置，其特征在于，该核心逻辑电路可包括：

一测试信号产生电路，其是用以产生一原始测试信号至该输出缓冲电路，以使该输出缓冲电路相应产生该输出测试信号；

一第一及一第二缓存器，其是以输入并储存该第一及第二计数值；以及

一判断装置，电连接于该第一及第二缓存器，该判断装置可判断并比较该第一计数值与一第一预定计数值间的大小，抑或该第二计数值与一第二预定计数值间的大小，据此判断该迹线的信号传输质量。

10.如权利要求9所述的电路板信号传输质量检测装置，其特征在于，于该第一计数值大于该第一预定计数值及/或该第二计数值大于该第二预定计数值时，该判断装置更可产生输出一变动率(slew rate)调整信号至该输出缓冲电路，以供该输出缓冲电路调整欲输出至该目的组件的该输出测试信号的信号变动率；且，该输出缓冲电路包括一可调整信号变动率的输出缓冲器，电连接于该测试信号产生电路、该判断装置以及该迹线，其是用以输入该原始测试信号与该变动率调整信号，并相应该变动率调整信号，以调整所欲输出的该输出测试信号的信号变动率。

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