DE602004011938T2

DE602004011938T2 - Verfahren und schaltungsanordnung zum selbsttest einer referenzspannung in elektronischen komponenten

Info

Publication number: DE602004011938T2
Application number: DE602004011938T
Authority: DE
Inventors: Martin Philips I. P. & Standards Gmb Kadner
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: EP1642143A1; US20060181282A1; CN100430738C; ATE386945T1; WO2004113938A1; JP2007516414A; EP1642143B1; US7183773B2; DE602004011938D1; CN1813196A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Selbsttest einer Referenzspannung in elektronischen Komponenten.
Integrierte Schaltkreise müssen im Herstellungsprozess, aber auch im Feldbetrieb, getestet werden, um ihre korrekte Funktion zu gewährleisten. Da externe Testvorrichtungen mit mancherlei Nachteilen verbunden sind, da jeder Chip einzeln kontaktiert werden muss und eine spätere Chipprüfung unter Einsatzbedingungen nicht mehr möglich ist, haben sich Prüfschaltungen durchgesetzt, die in den Chip selbst integriert sind. Dieses Testverfahren ist unter der Bezeichnung BIST ("Built-In-Self-Test") bekannt. Mit dem BIST wird einem Chip ein geschlossenes Verfahren zur Identifikation von Fehlern bereitgestellt.
Das US-Patent 5,773,967 offenbart eine Referenzspannungsquelle mit Selbstüberwachung und Selbstkalibrierung. Die Referenzspannungsquelle ist mit Halbleiterschaltern versehen, mit denen der Temperaturkoeffizient in einem Testzyklus durch Parallelschalten von Widerständen angepasst wird, wodurch der Verstärkungsfaktor verändert wird.
In der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2003/0018937 A1 ist ein Referenzpegeltest während eines Selbsttestbetriebs einer integrierten Vorrichtung offenbart. Spannungen, die in der integrierten Vorrichtung auftreten, werden mit einer Referenzspannung verglichen, Mittel zum Testen der Referenzspannung selbst sind jedoch nicht bereitgestellt.
Die Schaltkreise sind oftmals mit intern geregelten Spannungsquellen ausgerüstet, die als Referenzspannungsquellen für einen Vergleich mit Spannungen oder Strömen innerhalb der integrierten Schaltung der Schaltkreise dienen. Diese Referenzspannungsquellen sollen gegenüber Temperatureinflüssen und externen Stromversorgungsmitteln mit schwankenden Spannungen möglichst unempfindlich sein. Um die Einhaltung dieser Bedingungen zu testen, ist es bekannt, eine Referenzspannung von einer derartigen Quelle mit einer externen Referenzspannung zu vergleichen. Dies hat den bereits oben für den BIST beschriebenen Nachteil, dass im Feldbetrieb des Chips eine Kontaktierung von außen erfolgen müsste, was mit einem außerordentlichen Schaltungs- und Kostenaufwand verbunden wäre.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Schaltungsanordnung für einen Selbsttest der Referenzspannung anzugeben, der als On-Chip-Test ausgeführt werden kann, das heißt, für den keine externe Referenzspannungsquelle benötigt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2.
Danach ist die Referenzspannung die Variable einer Funktion, die an der Stelle des gewählten Nennwerts der gewählten Referenzspannung ein Extremum aufweist. Bei einem Selbsttest werden nacheinander die Funktionswerte für die Referenzspannung und für zwei weitere Testspannungen, die von der Referenzspannung jeweils nur um einen geringen positiven und negativen Wert abweichen, ermittelt und miteinander verglichen. Bei in gleicher Richtung von dem Funktionswert für die Referenzspannung abweichenden Funktionswerten für die Testspannungen wird ein Pass-Signal, anderenfalls ein Fail-Signal erzeugt.
Eine zugehörige Schaltungsanordnung umfasst einen Funktionsgenerator, aufweisend eine Funktion, die an der Stelle des gewählten Nennwerts der Referenzspannung ein Extremum aufweist. Die Eingangssignale des Funktionsgenerators sind die Referenzspannung sowie zwei weitere Testspannungen, die von der Referenzspannung nur um jeweils einen geringen positiven und negativen Wert abweichen. Die Ausgangssignale des Funktionsgenerators werden an Sample&Hold-Schaltungen geführt, deren Inhalt in zwei Vergleichsschaltungen zum jeweiligen Vergleich des Funktionswerts für die Referenzspannung und jeweils einer Testspannung miteinander verglichen werden.
Dieser und weitere Aspekte der Erfindung sind aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und unter Bezugnahme auf diese erläutert.
In den Zeichnungen:
Die einzige Figur ist ein Blockschaltbild für eine entsprechende Testeinrichtung. Zugrunde gelegt wird eine mathematische Funktion, die der Forderung
wobei
x = U_ref.test
mit U_ref.test = Nennreferenzspannung
genügt.
Das bedeutet, dass die Funktion f, die von der zu testenden Referenzspannung U_ref abhängt, an der Stelle der Nennspannung U_ref.test ein Extremum aufweist. Werden im Folgenden zwei weitere Testspannungen gewählt, die nur um einen kleinen Wert ΔU_ref von der Referenzspannung U_ref verschieden sind, so sind die zu erwartenden Funktionswerte bei ei fern Maximum an der Stelle der Nennspannung U_ref.test kleiner als der Wert für die Testspannung U_ref oder bei einem Minimum an der entsprechenden Stelle größer.
Die Funktion f = (U_ref)³ – U_ref.test weist zum Beispiel an der Stelle U_ref.test einen deutlichen Minimalwert auf.
Die Figur zeigt Glas Blockschaltbild eines Referenzspannungstests, der auf der erfindungsgemäßen Basis funktioniert. Hier werden die drei Werte nacheinander an ein und denselben Block (Test), der die oben beschriebene Funktion darstellt, angelegt. Die Ausgangswerte werden jeweils in Sample&Hold-Schaltungen gespeichert. Sind alle Funktionswerte ermittelt, werden die Verhältnisse zwischen dem Ergebnis der Referenzspannung U_ref und den minimalen Verschiebungen um die Spannung ΔU_ref analysiert, das heißt in Vergleichern V miteinander verglichen. Wenn die beiden Werte in der gleichen Richtung von dem Funktionswert für die Referenzspannung U_ref abweichen, im vorliegenden Beispiel in positiver Richtung, bedeutet das, dass der Wert für die Referenzspannung U_ref an dem Extremum der im Blocktest angewendeten Funktion f(x) und somit auf seinem Nennwert U_ref.test liegt. Das Ergebnis des Tests der Referenzspannung U_ref wird dann über ein UND-Glied als ein Pass-Signal weitergegeben. Ansonsten wird ein Fail-Signal ausgegeben. Dies erfolgt, wenn ein Vergleich des Funktionswerts für die Testspannung U_ref + ΔU_ref oder U_ref – ΔU_ref größer als der Funktionswert für die Referenzspannung U_ref und der dementsprechend andere Wert dann kleiner als für die Referenzspannung U_ref ist. Die Vergleichsschaltungen können beliebig aussehen und als Ausgang ein Pass- oder Fail-Signal auweisen.
Aufgrund der Exemplarstreuung im Herstellungsprozess ist für jedes Chip eine einmalige Kalibrierung der Funktion f(x) im Blocktest nötig.

V: Vergleicher
U_ref: Referenzspannung
ΔU_ref: von der Referenzspannung verschiedener Wert
S&H: Sample&Hold-Schaltung
pass: Pass-Signal
fail: Fail-Signal

Claims

Verfahren zum Selbsttest einer Referenzspannung in elektronischen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannung (U_ref) die Variable einer Funktion f(U_ref) ist, die an der Stelle des gewählten Nennwerts (U_ref.test) der Referenzspannung (U_ref) ein Extremum aufweist, und bei einem Selbsttest nacheinander die Funktionswerte für die Referenzspannung (U_ref) und zwei weitere Testspannungen (U_ref + ΔU_ref, U_ref – ΔU_ref), die von der Referenzspannung (U_ref) um jeweils einen geringen positiven und negativen Wert (+ΔU_ref, –ΔU_ref) abweichen, ermittelt und miteinander verglichen werden, und bei in gleicher Richtung von dem Funktionswert für die Referenzspannung (U_ref) abweichenden Funktionswerten für die beiden weiteren Testspannungen (U_ref + ΔU_ref, U_ref – ΔU_ref) ein Pass-Signal oder andernfalls ein Fail-Signal erzeugt wird.
Schaltungsanordnung zum Selbsttest einer Referenzspannung (U_ref) in elektronischen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Funktionsgenerator umfasst, aufweisend eine Funktion f(U_ref), die an der Stelle des gewählten Nennwerts U_ref.test der Referenzspannung (U_ref) ein Extremum aufweist, und dessen Eingangssignale die Referenzspannung (U_ref) sowie zwei weitere Testspannungen (U_ref + ΔU_ref, U_ref – ΔU_ref) sind, die von der Referenzspannung (U_ref) um jeweils nur einen geringen positiven und negativen Wert abweichen, und deren Ausgangssignale an Sample&Hold-Schaltungen geführt sind, sowie dadurch, dass sie zwei Vergleichsschaltungen umfasst zum jeweiligen Vergleich der Funktionswerte für die Referenzspannung (U_ref) und für jeweils zwei weitere Testspannungen (U_ref + ΔU_ref, U_ref – ΔU_ref), wobei die Ausgänge der Vergleichsschaltungen bei Vorzeichengleichheit ihrer Signale ein Pass-Signal oder anderenfalls ein Fail-Signal erzeugen.