JP3779038B2 - A / D converter testing method and semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高速で動作するA/D変換器の動作試験に関するものである。
変換速度が10MS/s(Mega Sample/sec)を超える高速A/D変換器は、画像処理をはじめとし、最近ではハードディスク装置のデータ読み取り装置、あるいはQPSK(Quadrature Phase Shift Keying )、QPM(Quadrature Amplitude Modulation )による高速データ通信の分野まで応用範囲が拡大されている。このような分野では、100MS/sを超えるような超高速変換が要求され、同時に10-10 を超えるエラーレートが要求されている。従って、高速動作するA/D変換器の動作試験を確実に行うことが必要となっている。
【0002】
【従来の技術】
A/D変換器の動作試験は、被測定デバイスとしてA/D変換器を試験装置に接続することにより行われる。すなわち、試験装置からA/D変換器にクロック信号とアナログ入力信号とが入力され、A/D変換器は入力されたクロック信号に基づいてアナログ入力信号をサンプリングし、サンプリングしたアナログ値をデジタル信号に変換して、試験装置に出力する。試験装置は、A/D変換器から出力されたデジタル信号を評価することにより、被測定デバイスが正常に動作して、仕様を十分に満足するか否かを判定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年のA/D変換器の高速化にともない、試験装置からA/D変換器に入力すべきクロック信号及びアナログ入力信号の高周波数化が必要となっている。
【0004】
動作試験においては、試験装置からA/D変換器に供給するクロック信号は、通常使用時の2〜3倍の周波数が必要であり、アナログ入力信号はクロック信号の1/4以上の周波数で入力することが必要となっている。
【0005】
試験装置は、上記のような高周波数のクロック信号をA/D変換器に供給することはできるが、このようなクロック信号に対応する高周波数のアナログ信号を生成して出力することが困難となっている。
【0006】
また、A/D変換器から高速サイクルで出力されるデジタル信号を試験装置で取り込んで評価することも困難となっている。
従って、現状の試験装置では高速A/D変換器の動作試験を十分に行うことができないという問題点がある。
【0007】
この発明の目的は、高速A/D変換器の動作試験を十分に行い得る試験方法及び半導体装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1では、A/D変換器に供給するサンプリングクロック信号に基づいて、該サンプリングクロック信号に対し位相が連続的に変化する信号をアナログ信号として生成し、該アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換し、該A/D変換により生成されたデジタル信号を評価する。
【0009】
請求項2では、A/D変換器に供給するサンプリングクロック信号に基づいて、該サンプリングクロック信号のDCレベル若しくは振幅を連続的に変化させた信号をアナログ信号として生成し、該アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換し、該A/D変換により生成されたデジタル信号を評価する。
【0010】
請求項3では、A/D変換器に供給するアナログ信号に基づいて、該アナログ信号に対し位相が連続的に変化する信号をサンプリングクロック信号として生成し、前記アナログ信号を該サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換し、該A/D変換により生成されたデジタル信号を評価する。
【0011】
請求項4では、A/D変換器に供給するアナログ信号に基づいて、該アナログ信号のDCレベル若しくは振幅を連続的に変化させた信号をサンプリングクロック信号として生成し、該アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換し、該A/D変換により生成されたデジタル信号を評価する。
【0012】
請求項5では、A/D変換器に供給するサンプリングクロック信号に基づいてアナログ信号を生成して該A/D変換器に入力し、該アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するとき、該A/D変換器に供給する比較基準電圧を連続的に変化させ、該A/D変換により生成されたデジタル信号を評価する。
【0013】
請求項6では、前記アナログ信号は、前記A/D変換器に供給されるサンプリングクロックと同一周波数とした。
請求項7では、前記アナログ信号は、前記A/D変換器に供給されるサンプリングクロックの1/2の周波数とした。
【0014】
請求項8では、A/D変換により生成されたデジタル信号を、n回に1回の割合で評価する。
請求項9では、A/D変換器に供給するサンプリングクロック信号に基づいて、該サンプリングクロック信号に対し位相が連続的に変化する信号をアナログ信号として生成するアナログ信号生成回路と、前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器とを半導体装置に備えた。
【0015】
請求項10では、A/D変換器に供給するサンプリングクロック信号に基づいて、該サンプリングクロック信号のDCレベル若しくは振幅を連続的に変化させた信号をアナログ信号として生成するアナログ信号生成回路と、前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器とを半導体装置に備えた。
【0016】
請求項11では、A/D変換器に供給するアナログ信号に基づいて、該アナログ信号に対し位相が連続的に変化する信号をサンプリングクロック信号として生成するクロック信号生成回路と、前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器とを半導体装置に備えた。
【0017】
請求項12では、A/D変換器に供給するアナログ信号に基づいて、該アナログ信号のDCレベル若しくは振幅を連続的に変化させた信号をサンプリングクロック信号として生成するクロック信号生成回路と、前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器とを半導体装置に備えた。
【0018】
請求項13では、A/D変換器に供給するサンプリングクロック信号に基づいて、アナログ信号を生成するアナログ信号生成回路と、A/D変換器に供給する比較基準電圧を連続的に変化させる比較基準電圧生成回路と、前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号及び比較基準電圧に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器とを半導体装置に備えた。
【0019】
請求項14では、前記アナログ信号は、分周器でサンプリングクロック信号の1/2の周波数に分周する。
請求項15では、前記A/D変換器のデジタル出力信号をn回に一回の割合で出力するインターリーブ回路を半導体装置に備えた。
【0020】
請求項16では、前記A/D変換器のデジタル出力信号の変化に単調性が存在するか否かを判定する出力判定回路と、前記出力判定回路の出力信号に基づいて、前記アナログ信号生成回路と、クロック信号生成回路と、比較基準電圧生成回路のいずれかの出力信号を単調変化させる制御信号を生成する制御信号生成回路とを半導体装置に備えた。
【0021】
請求項17では、前記出力判定回路は、マグニチュードコンパレータで構成した。
請求項18では、前記出力判定回路は、連続するデジタル出力信号の排他的論理和信号を生成する論理回路で構成した。
【0022】
請求項19では、外部から供給される原クロック信号に基づいて、該原クロック信号より高周波数の内部クロック信号を生成し、該内部クロック信号を前記サンプリングクロック信号若しくはアナログ信号として出力するPLL回路を備えた。
【0023】
【発明の実施の形態】
(第一の実施の形態)
図2は、この発明を具体化した第一の実施の形態を示す。試験装置1は、高速A/D変換器を備えた半導体装置2に、原クロック信号CLKと、制御信号CNTLを出力する。前記原クロック信号CLKは、従来と同様な試験装置1で十分に生成し得る50MHz程度の信号であり、前記制御信号CNTLは試験装置1内の時定数回路等により電圧レベルが徐々に変化するアナログ信号として生成される。
【0024】
前記原クロック信号CLKは、半導体装置2内のPLL回路3に入力される。前記PLL回路3は、原クロック信号CLKに基づいて例えば200MHzの内部クロック信号CKを生成して、アナログ信号生成回路4a、A/D変換器5、インターリーブ回路6及びその他内部回路に出力する。
【0025】
前記アナログ信号生成回路4aには、前記制御信号CNTLが入力される。そして、アナログ信号生成回路4aは動作試験時にのみ内部クロック信号CK及び制御信号CNTLに基づいて、内部クロック信号CKと同一周波数で位相の異なるアナログ信号Ainを生成して、前記A/D変換器5に出力する。
【0026】
前記内部クロック信号CKは、PLL回路から矩形波のパルス信号として出力されるが、実際には寄生容量等の作用により正弦波状の信号としてアナログ信号生成回路4及びA/D変換器5に入力され、アナログ信号生成回路4aから出力されるアナログ信号Ainは内部クロック信号CKの位相を遅らせた信号となる。
【0027】
前記アナログ信号生成回路4aの具体的構成を図3に示す。前記内部クロック信号CKはインバータ回路7aに入力され、そのインバータ回路7aの出力信号はNチャネルMOSトランジスタ8を介してインバータ回路7bに入力される。
【0028】
前記トランジスタ8のゲートには、前記制御信号CNTLが入力され、前記インバータ回路7bの入力端子は容量9を介してグランドGNDに接続される。そして、インバータ回路7bから前記アナログ信号Ainが出力される。
【0029】
このように構成されたアナログ信号生成回路4aでは、制御信号CNTLの電圧レベルが変化すると、トランジスタ8のオン抵抗が変化することにより、トランジスタ8と容量9との時定数が変化する。すると、制御信号CNTLの変化に基づいて、内部クロック信号CKとアナログ信号Ainとの位相差が変化する。
【0030】
前記アナログ信号Ainは、前記A/D変換器5に入力される。A/D変換器5は、動作試験時には内部クロック信号CKをサンプリングクロックとして動作して、アナログ信号生成回路4aから出力されたアナログ信号Ainをサンプリングし、サンプリングしたアナログ値をデジタル信号に変換して、インターリーブ回路6に出力する。
【0031】
なお、A/D変換器5は動作試験時以外には、他のアナログ信号をA/D変換して、内部回路あるいは外部回路に出力する。
前記インターリーブ回路6は、動作試験時にのみ動作して、A/D変換器5から出力されるデジタル信号をn回に1回の割合で前記試験装置1に出力する。
【0032】
上記のような半導体装置2のA/D変換器5の動作試験を行う場合には、試験装置1から半導体装置2に原クロック信号CLKと制御信号CNTLを供給する。
【0033】
すると、PLL回路3からA/D変換器5に入力される内部クロック信号CKと、アナログ信号生成回路4aからA/D変換器5に入力されるアナログ信号Ainとの位相は、時間の経過とともにずれていく。
【0034】
図4に示すように、内部クロック信号CKによるA/D変換器5のサンプリングタイミングSTに対し、アナログ信号Ainの位相がずれて、アナログ信号Ain1から同Ain2まで緩やかにずれると、サンプリングされるアナログレベルはA/D変換器5の比較基準電圧VRH〜VRLの範囲で緩やかに変化していく。
【0035】
この結果、A/D変換器5にサンプリングされるアナログ値は基準電圧VRH〜VRLの範囲で順次変化することになり、そのアナログ値がデジタル信号に変換されて、インターリーブ回路6を介して試験装置1に出力される。
【0036】
試験装置1では、インターリーブ回路6から出力されるデジタル信号のデジタル値が順次変化するか否かを検出することにより、A/D変換器5が正常に動作しているか否かを判定する。
【0037】
上記のような半導体装置2では、以下に示す作用効果を得ることができる。
(1)試験装置1からアナログ信号を半導体装置2に供給する必要がないので、試験装置1の動作速度に関わらず、半導体装置2に搭載された高速A/D変換器5の動作試験を確実に行うことができる。
(2)試験装置1から供給される原クロック信号CLKに基づいて、半導体装置2内で高周波数の内部クロック信号CKが生成され、その内部クロック信号CKに基づいてアナログ信号生成回路4により、内部クロック信号CKと同一周波数の高周波アナログ信号Ainを容易に生成することができる。
(3)アナログ信号生成回路4aにより、内部クロック信号CKの位相を順次ずらしてアナログ信号Ainを生成し、そのアナログ信号AinをA/D変換器5に入力して、内部クロック信号CKでサンプリングすることによりサンプリングするアナログ値を細かく変化させることができる。従って、そのアナログ値をA/D変換したデジタル信号を評価することにより、A/D変換器5の動作試験を確実に行うことができる。
(4)高速で動作するA/D変換器5のデジタル出力信号は、インターリーブ回路6を介して試験装置1に出力されるので、A/D変換器5に比して動作速度の遅い試験装置1でも、A/D変換器5のデジタル出力信号を確実に取り込んで評価することができる。
【0038】
なお、アナログ信号Ainを内部クロック信号CKの1/2の周波数とする場合には、内部クロック信号CKを分周器で2分周してアナログ信号生成回路4aに入力すればよい。
【0039】
また、前記PLL回路3を試験装置1に設けて、内部クロック信号CKを試験装置1からアナログ信号生成回路4aに供給する構成としてもよい。
この実施の形態では、内部クロック信号CKをA/D変換器5のサンプリングクロックとし、アナログ信号生成回路4aの出力信号をアナログ信号としたが、内部クロック信号CKをA/D変換器5にアナログ信号として入力し、アナログ信号生成回路4aの出力信号をサンプリングクロックとしてA/D変換器5に入力してもよい。この場合には、アナログ信号生成回路4aがクロック信号生成回路として動作する。
(第二の実施の形態)
図5は、第二の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記第一の実施の形態の半導体装置2に搭載されたアナログ信号生成回路4aに換えて、図5に示すアナログ信号生成回路4bを搭載するものである。
【0040】
前記内部クロック信号CKは、インバータ回路10に入力され、そのインバータ回路10の出力信号は容量11を介してアナログ信号Ainとして出力される。
【0041】
前記容量11の出力側端子はPチャネルMOSトランジスタ12を介して電源VDDに接続されるとともに、電流源13を介してグランドGNDに接続される。前記トランジスタ12のゲートには前記制御信号CNTLが入力される。
【0042】
上記のようなアナログ信号生成回路4bでは、内部クロック信号CKの入力に基づいて、内部クロック信号CKと同一周波数のアナログ信号Ainが出力される。
【0043】
この時、制御信号CNTLの電圧レベルが上昇すると、トランジスタ12のドレイン電流が減少するため、アナログ信号AinのDCレベルが低下し、制御信号CNTLの電圧レベルが低下すると、トランジスタ12のドレイン電流が増大するため、アナログ信号AinのDCレベルが上昇する。
【0044】
上記のようなアナログ信号生成回路4bを備えた半導体装置2のA/D変換器5の動作試験を行う場合には、試験装置1から半導体装置2に原クロック信号CLKと制御信号CNTLを供給する。制御信号CNTLは、前記第一の実施の形態と同様に時間の経過とともにその電圧レベルが変化する信号である。
【0045】
図6に示すように、アナログ信号生成回路4bからA/D変換器5に入力されるアナログ信号AinのDCレベルは、時間の経過とともに変化する。
そして、内部クロック信号CKによるA/D変換器5のサンプリングタイミングSTに対し、アナログ信号AinのDCレベルがずれて、アナログ信号Ain3から同Ain4まで緩やかにずれると、サンプリングされるアナログレベルはA/D変換器5の基準電圧VRH〜VRLの範囲で緩やかに変化していく。
【0046】
この結果、A/D変換器5にサンプリングされるアナログ値は基準電圧VRH〜VRLの範囲で順次変化することになり、そのアナログ値がデジタル信号に変換されて、インターリーブ回路6を介して試験装置1に出力される。
【0047】
試験装置1では、インターリーブ回路6から出力されるデジタル信号のデジタル値が順次変化するか否かを検出することにより、A/D変換器5が正常に動作しているか否かを判定する。
【0048】
上記のような半導体装置2では、前記第一の実施の形態で得られた(1)(2)(4)の作用効果に加えて、以下に示す作用効果を得ることができる。
○アナログ信号生成回路4bにより、内部クロック信号CKのDCレベルを順次ずらしてアナログ信号Ainを生成し、そのアナログ信号AinをA/D変換器5に入力して、内部クロック信号CKでサンプリングすることにより、サンプリングするアナログ値を細かく変化させることができる。従って、そのアナログ値をA/D変換したデジタル信号を評価することにより、A/D変換器5の動作試験を確実に行うことができる。
【0049】
なお、前記第二の実施の形態では、アナログ信号のDCレベルを変化させたが、アナログ信号の振幅を変化させても、サンプリングするアナログ値を細かく変化させることができる。
【0050】
また、アナログ信号のDCレベルを一定とし、サンプリングクロックのDCレベルあるいは振幅を変化させても、同様な作用効果を得ることができる。
また、前記第一の実施の形態と同様に、アナログ信号生成回路4bの出力信号をA/D変換器5にクロック信号CLKとして入力し、内部クロック信号CKをA/D変換器5にアナログ信号として入力する構成とすることもできる。
(第三の実施の形態)
図7は、第三の実施の形態を示す。この実施の形態は、A/D変換器5に入力されるアナログ信号Ainを、内部クロック信号CKの位相やDCレベルを変化させて生成するものではなく、A/D変換器5の比較基準電圧を変化させるものである。
【0051】
図7に示すように、試験装置1から出力される制御信号CNTLは、比較基準電圧生成回路14に入力される。比較基準電圧生成回路14は、制御信号CNTLに基づいて、A/D変換器5に供給する比較基準電圧を、図8に示すVRH1 ,VRL1 〜VRH2 ,VRL2 の範囲で緩やかに変化させるものである。
【0052】
A/D変換器5には、PLL回路3から出力される内部クロック信号CKがサンプリング信号として入力されるとともに、アナログ信号Ainとして入力される。
【0053】
このような比較基準電圧生成回路14を備えた半導体装置2のA/D変換器5の動作試験を行う場合には、試験装置1から半導体装置2に原クロック信号CLKと制御信号CNTLを供給する。
【0054】
図8に示すように、比較基準電圧生成回路14からA/D変換器5に供給される比較基準電圧は、時間の経過とともにVRH1 ,VRL1 〜VRH2 ,VRL2 の範囲で変化する。
【0055】
そして、内部クロック信号CKによるA/D変換器5のサンプリングタイミングSTに対し、比較基準電圧が緩やかにずれると、サンプリングされるアナログレベルに対し、比較基準電圧が緩やかに変化していく。
【0056】
この結果、A/D変換器5にサンプリングされるアナログ値に対し、比較基準電圧がVRH1 ,VRL1 〜VRH2 ,VRL2 の範囲で順次変化することになり、そのアナログ値がデジタル信号に変換されて、インターリーブ回路6を介して試験装置1に出力される。
【0057】
試験装置1では、インターリーブ回路6から出力されるデジタル信号のデジタル値が順次変化するか否かを検出することにより、A/D変換器5が正常に動作しているか否かを判定する。
【0058】
上記のような半導体装置2では、前記第一の実施の形態で得られた(1)(2)(4)の作用効果に加えて、以下に示す作用効果を得ることができる。
○比較基準電圧生成回路14により、比較基準電圧を順次ずらしてA/D変換器5に入力し、その比較基準電圧とアナログ信号Ainをサンプリングしたアナログ値とを比較することにより、サンプリングするアナログ値に対し、比較基準電圧を細かく変化させることができる。従って、そのアナログ値をA/D変換したデジタル信号を評価することにより、A/D変換器5の動作試験を確実に行うことができる。
(第四の実施の形態)
図9及び図10は、第四の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記第一の実施の形態に出力判定回路15及び制御信号生成回路16を付加して、A/D変換器5の動作を自己診断する自己診断回路を備えたものである。
【0059】
アナログ信号生成回路4aは、制御信号CNTLに基づいて内部クロック信号CKの位相を遅延させて、アナログ信号AinとしてA/D変換器5に出力する。
【0060】
インターリーブ回路6の出力信号は、出力判定回路15に入力される。前記出力判定回路15は、マグニチュードコンパレータで構成され、インターリーブ回路6から入力されるデジタル信号を順次比較して、例えば後から入力されたデジタル値の方が大きい場合、すなわちデジタル信号が単調増加する場合にLレベルを出力し、後から入力されたデジタル値の方が小さい場合、すなわちデジタル信号が単調増加しない場合にHレベルを出力する。
【0061】
前記出力判定回路15の出力信号は、制御信号生成回路16に入力される。前記制御信号生成回路16の具体的構成を、図10に従って説明する。
入力信号INは、インバータ回路17に入力され、そのインバータ回路17の出力信号は抵抗18を介して前記制御信号CNTLとして前記アナログ信号生成回路4aに出力される。また、抵抗18の出力側端子は容量19を介してグランドGNDに接続される。抵抗18及び容量19で設定される時定数は、インターリーブ回路6の出力信号周波数に対し、十分に大きく設定される。
【0062】
このような制御信号生成回路16では、入力信号INがLレベルとなると、制御信号CNTLの電圧レベルを徐々に上昇させ、入力信号INがHレベルとなると、制御信号CNTLの電圧レベルを徐々に低下させる。
【0063】
上記のように構成された自己診断回路では、内部クロック信号CKをアナログ信号生成回路4a、A/D変換器5及びインターリーブ回路6に供給してA/D変換器5の動作試験を開始したとき、インターリーブ回路6から出力されるデジタル信号のデジタル値が大きくなると、制御信号生成回路16から出力される制御信号CNTLの電圧レベルが上昇する。
【0064】
すると、アナログ信号Ainの位相が進み、サンプリングされるアナログ値が大きくなって、A/D変換器5から出力されるデジタル信号のデジタル値が大きくなる。
【0065】
すると、出力判定回路15の出力信号がLレベルに維持されて、出力判定回路15のインバータ回路17の出力信号がHレベルに維持され、制御信号生成回路16から出力される制御信号CNTLの電圧レベルがさらに上昇する。
【0066】
このような動作により、アナログ信号生成回路4a、A/D変換器5、インターリーブ回路6、出力判定回路15及び制御信号生成回路16とから正帰還ループが形成され、A/D変換器5の単調性に異常がなければ、A/D変換器5から出力されるデジタル信号は最大値まで上昇する。
【0067】
また、A/D変換器5の単調性に異常が存在すれば、誤動作した時点で正帰還ループの動作が停止して、制御信号CNTLの電圧レベルの上昇が停止するので、A/D変換器5から出力されるデジタル信号は最大値に到達することなく、その上昇が停止する。
【0068】
従って、動作試験の開始後、所定時間を経た後にA/D変換器5から出力されるデジタル信号の最大値まで上昇しているか否かを確認することにより、当該A/D変換器5が正常か否かを検出可能となる。
【0069】
また、上記のような高速A/D変換器5は、アナログ信号Ainを一旦グレーコードのデジタル信号に変換し、次いでグレーコードのデジタル信号をバイナリーコードのデジタル信号に変換して出力する構成している。グレーコードの性質上、デジタル値が「1」ずつ変化する場合には、いずれか1ビットのみ変化する。
【0070】
この性質を利用して、グレーコードの連続するサイクルのデジタル信号において、前後のサイクルの各ビット毎の出力信号のEOR論理をとることにより、A/D変換器5の出力信号の単調性を、前記マグニチュードコンパレータより簡単な構成で判定することができる。
【0071】
また、この実施の形態では、第二の実施の形態のアナログ信号生成回路4b、あるいは第三の実施の形態の比較基準電圧生成回路を使用して、正帰還ループを構成することもできる。
【0072】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は高速A/D変換器の動作試験を十分に行い得る試験方法及び半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】 アナログ信号生成回路を示す回路図である。
【図3】 位相を変化させたアナログ信号によるサンプリング動作を示す説明図である。
【図4】 第二の実施の形態のアナログ信号生成回路を示す回路図である。
【図5】 DCレベルを変化させたアナログ信号によるサンプリング動作を示す説明図である。
【図6】 第三の実施の形態を示すブロック図である。
【図7】 比較基準電圧を変化させた場合のサンプリング動作を示す説明図である。
【図8】 第四の実施の形態を示すブロック図である。
【図9】 制御信号生成回路を示す回路図である。
【符号の説明】
4a,4b アナログ信号生成回路
5 A/D変換回路
CK 内部クロック信号(サンプリングクロック信号)
Ain アナログ信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an operation test of an A / D converter that operates at high speed.
High-speed A / D converters with a conversion speed exceeding 10 MS / s (Mega Sample / sec) have been used for image processing, and recently a data reading device of a hard disk device, or QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), QPM (Quadrature Amplitude). The range of application has been expanded to the field of high-speed data communication by Modulation). In such a field, ultra high-speed conversion exceeding 100 MS / s is required, and at the
[0002]
[Prior art]
The operation test of the A / D converter is performed by connecting the A / D converter as a device under measurement to a test apparatus. That is, a clock signal and an analog input signal are input from the test apparatus to the A / D converter, the A / D converter samples the analog input signal based on the input clock signal, and the sampled analog value is converted into a digital signal. And output to the test equipment. The test apparatus evaluates the digital signal output from the A / D converter to determine whether the device under measurement operates normally and sufficiently satisfies the specifications.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
With the recent increase in the speed of A / D converters, it is necessary to increase the frequency of clock signals and analog input signals to be input from the test apparatus to the A / D converter.
[0004]
In the operation test, the clock signal supplied from the test equipment to the A / D converter needs to be two to three times the frequency of normal use, and the analog input signal is input at a frequency of 1/4 or more of the clock signal. It is necessary to do.
[0005]
The test apparatus can supply the high-frequency clock signal as described above to the A / D converter, but it is difficult to generate and output a high-frequency analog signal corresponding to such a clock signal. It has become.
[0006]
In addition, it is difficult to evaluate a digital signal output from the A / D converter in a high-speed cycle by using a test apparatus.
Therefore, there is a problem that the current test apparatus cannot sufficiently perform the operation test of the high-speed A / D converter.
[0007]
An object of the present invention is to provide a test method and a semiconductor device that can sufficiently perform an operation test of a high-speed A / D converter.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to another aspect of the present invention, a signal whose phase continuously changes with respect to the sampling clock signal is generated as an analog signal based on the sampling clock signal supplied to the A / D converter, and the analog signal is used as the sampling clock signal. Based on the sampling, A / D conversion is performed, and a digital signal generated by the A / D conversion is evaluated.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, on the basis of the sampling clock signal supplied to the A / D converter, a signal in which the DC level or the amplitude of the sampling clock signal is continuously changed is generated as an analog signal, and the analog signal is the sampling signal Sampling and A / D conversion are performed based on the clock signal, and the digital signal generated by the A / D conversion is evaluated.
[0010]
According to another aspect of the present invention, based on an analog signal supplied to the A / D converter, a signal whose phase continuously changes with respect to the analog signal is generated as a sampling clock signal, and the analog signal is generated based on the sampling clock signal. Are sampled and A / D converted, and a digital signal generated by the A / D conversion is evaluated.
[0011]
According to another aspect of the present invention, a signal obtained by continuously changing the DC level or amplitude of the analog signal is generated as a sampling clock signal based on the analog signal supplied to the A / D converter, and the analog signal is generated by the sampling clock. Sampling and A / D conversion are performed based on the signal, and a digital signal generated by the A / D conversion is evaluated.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, an analog signal is generated based on a sampling clock signal supplied to an A / D converter and input to the A / D converter, and the analog signal is sampled based on the sampling clock signal. When performing the / D conversion, the comparison reference voltage supplied to the A / D converter is continuously changed, and the digital signal generated by the A / D conversion is evaluated.
[0013]
The analog signal may have the same frequency as the sampling clock supplied to the A / D converter.
According to a seventh aspect of the present invention, the analog signal has a frequency half that of a sampling clock supplied to the A / D converter.
[0014]
In
According to a ninth aspect of the present invention, on the basis of a sampling clock signal supplied to the A / D converter, an analog signal generation circuit that generates a signal whose phase continuously changes with respect to the sampling clock signal as an analog signal, and the analog signal The semiconductor device includes an A / D converter that performs sampling and A / D conversion based on the sampling clock signal.
[0015]
According to a tenth aspect of the present invention, on the basis of a sampling clock signal supplied to an A / D converter, an analog signal generation circuit that generates a signal obtained by continuously changing the DC level or amplitude of the sampling clock signal as an analog signal; The semiconductor device includes an A / D converter that samples an analog signal based on the sampling clock signal and performs A / D conversion.
[0016]
According to an eleventh aspect of the present invention, on the basis of an analog signal supplied to the A / D converter, a clock signal generation circuit that generates a signal whose phase continuously changes with respect to the analog signal as a sampling clock signal; and The semiconductor device includes an A / D converter that performs sampling and A / D conversion based on the sampling clock signal.
[0017]
The clock signal generation circuit for generating a signal obtained by continuously changing the DC level or the amplitude of the analog signal as a sampling clock signal based on the analog signal supplied to the A / D converter, and the analog signal The semiconductor device is provided with an A / D converter that samples a signal based on the sampling clock signal and performs A / D conversion.
[0018]
The analog signal generation circuit for generating an analog signal based on the sampling clock signal supplied to the A / D converter and the comparison reference for continuously changing the comparison reference voltage supplied to the A / D converter. The semiconductor device includes a voltage generation circuit and an A / D converter that samples the analog signal based on the sampling clock signal and the comparison reference voltage and performs A / D conversion.
[0019]
In the fourteenth aspect, the analog signal is frequency-divided by a frequency divider to ½ the frequency of the sampling clock signal.
According to a fifteenth aspect of the present invention, the semiconductor device includes an interleave circuit that outputs the digital output signal of the A / D converter at a rate of once every n times.
[0020]
17. The output determination circuit that determines whether or not the change in the digital output signal of the A / D converter has monotonicity, and the analog signal generation circuit based on the output signal of the output determination circuit The semiconductor device includes a clock signal generation circuit and a control signal generation circuit that generates a control signal that monotonously changes the output signal of any of the comparison reference voltage generation circuits.
[0021]
According to another aspect of the present invention, the output determination circuit is configured by a magnitude comparator.
According to another aspect of the present invention, the output determination circuit includes a logic circuit that generates an exclusive OR signal of continuous digital output signals.
[0022]
According to a nineteenth aspect, there is provided a PLL circuit that generates an internal clock signal having a higher frequency than the original clock signal based on an original clock signal supplied from the outside, and outputs the internal clock signal as the sampling clock signal or an analog signal. Prepared.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 2 shows a first embodiment embodying the present invention. The
[0024]
The original clock signal CLK is input to the
[0025]
The control signal CNTL is input to the analog
[0026]
The internal clock signal CK is output as a rectangular wave pulse signal from the PLL circuit, but is actually input to the analog signal generation circuit 4 and the A /
[0027]
A specific configuration of the analog
[0028]
The control signal CNTL is input to the gate of the
[0029]
In the analog
[0030]
The analog signal Ain is input to the A /
[0031]
The A /
The
[0032]
When performing the operation test of the A /
[0033]
Then, the phases of the internal clock signal CK input from the
[0034]
As shown in FIG. 4, when the phase of the analog signal Ain is shifted from the sampling timing ST of the A /
[0035]
As a result, the analog value sampled by the A /
[0036]
The
[0037]
In the
(1) Since it is not necessary to supply an analog signal from the
(2) A high-frequency internal clock signal CK is generated in the
(3) The analog
(4) Since the digital output signal of the A /
[0038]
When the analog signal Ain has a frequency half that of the internal clock signal CK, the internal clock signal CK may be divided by two by a frequency divider and input to the analog
[0039]
Further, the
In this embodiment, the internal clock signal CK is used as the sampling clock of the A /
(Second embodiment)
FIG. 5 shows a second embodiment. In this embodiment, an analog
[0040]
The internal clock signal CK is input to the
[0041]
The output side terminal of the
[0042]
The analog
[0043]
At this time, when the voltage level of the control signal CNTL increases, the drain current of the
[0044]
When performing an operation test of the A /
[0045]
As shown in FIG. 6, the DC level of the analog signal Ain input from the analog
When the DC level of the analog signal Ain is shifted from the sampling timing ST of the A /
[0046]
As a result, the analog value sampled by the A /
[0047]
The
[0048]
In the
○ The analog
[0049]
In the second embodiment, the DC level of the analog signal is changed. However, even if the amplitude of the analog signal is changed, the analog value to be sampled can be changed finely.
[0050]
Similar effects can be obtained even when the DC level of the analog signal is kept constant and the DC level or amplitude of the sampling clock is changed.
Similarly to the first embodiment, the output signal of the analog
(Third embodiment)
FIG. 7 shows a third embodiment. In this embodiment, the analog signal Ain input to the A /
[0051]
As shown in FIG. 7, the control signal CNTL output from the
[0052]
The A /
[0053]
When performing an operation test of the A /
[0054]
As shown in FIG. 8, the comparison reference voltage supplied from the comparison reference voltage generation circuit 14 to the A /
[0055]
When the comparison reference voltage is gradually shifted with respect to the sampling timing ST of the A /
[0056]
As a result, with respect to the analog value sampled by the A /
[0057]
The
[0058]
In the
The comparison reference voltage generation circuit 14 sequentially shifts the comparison reference voltage and inputs it to the A /
(Fourth embodiment)
9 and 10 show a fourth embodiment. In this embodiment, an
[0059]
The analog
[0060]
The output signal of the
[0061]
The output signal of the
The input signal IN is input to the
[0062]
In such a control
[0063]
In the self-diagnosis circuit configured as described above, when the internal clock signal CK is supplied to the analog
[0064]
Then, the phase of the analog signal Ain advances, the sampled analog value increases, and the digital value of the digital signal output from the A /
[0065]
Then, the output signal of
[0066]
By such an operation, a positive feedback loop is formed from the analog
[0067]
Further, if there is an abnormality in the monotonicity of the A /
[0068]
Therefore, after the operation test is started, the A /
[0069]
The high-speed A /
[0070]
Using this property, the monotonicity of the output signal of the A /
[0071]
In this embodiment, a positive feedback loop can also be configured by using the analog
[0072]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention can provide a test method and a semiconductor device that can sufficiently perform an operation test of a high-speed A / D converter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an analog signal generation circuit.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a sampling operation using an analog signal whose phase is changed.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an analog signal generation circuit of a second embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a sampling operation using an analog signal in which the DC level is changed.
FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a sampling operation when a comparison reference voltage is changed.
FIG. 8 is a block diagram showing a fourth embodiment.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a control signal generation circuit.
[Explanation of symbols]
4a, 4b Analog signal generation circuit
5 A / D conversion circuit
CK Internal clock signal (sampling clock signal)
Ain analog signal
Claims (19)
前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器と
を備えたことを特徴とする半導体装置。An analog signal generation circuit that generates, as an analog signal, a signal whose phase continuously changes with respect to the sampling clock signal based on the sampling clock signal supplied to the A / D converter;
A semiconductor device comprising: an A / D converter that samples the analog signal based on the sampling clock signal and performs A / D conversion.
前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器と
を備えたことを特徴とする半導体装置。An analog signal generation circuit that generates, as an analog signal, a signal obtained by continuously changing the DC level or amplitude of the sampling clock signal based on the sampling clock signal supplied to the A / D converter;
A semiconductor device comprising: an A / D converter that samples the analog signal based on the sampling clock signal and performs A / D conversion.
前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器と
を備えたことを特徴とする半導体装置。A clock signal generation circuit that generates, as a sampling clock signal, a signal whose phase continuously changes with respect to the analog signal, based on the analog signal supplied to the A / D converter;
A semiconductor device comprising: an A / D converter that samples the analog signal based on the sampling clock signal and performs A / D conversion.
前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器と
を備えたことを特徴とする半導体装置。A clock signal generation circuit that generates, as a sampling clock signal, a signal obtained by continuously changing the DC level or amplitude of the analog signal based on the analog signal supplied to the A / D converter;
A semiconductor device comprising: an A / D converter that samples the analog signal based on the sampling clock signal and performs A / D conversion.
A/D変換器に供給する比較基準電圧を連続的に変化させる比較基準電圧生成回路と、
前記アナログ信号を前記サンプリングクロック信号及び比較基準電圧に基づいてサンプリングしてA/D変換するA/D変換器と
を備えたことを特徴とする半導体装置。An analog signal generation circuit that generates an analog signal based on a sampling clock signal supplied to the A / D converter;
A comparison reference voltage generation circuit for continuously changing the comparison reference voltage supplied to the A / D converter;
A semiconductor device comprising: an A / D converter that samples the analog signal based on the sampling clock signal and a comparison reference voltage and performs A / D conversion.
前記出力判定回路の出力信号に基づいて、前記アナログ信号生成回路と、クロック信号生成回路と、比較基準電圧生成回路のいずれかの出力信号を単調変化させる制御信号を生成する制御信号生成回路と
を備えたことを特徴とする請求項9乃至15のいずれかに記載の半導体装置。An output determination circuit for determining whether or not monotonicity exists in the change in the digital output signal of the A / D converter;
Based on the output signal of the output determination circuit, the analog signal generation circuit, the clock signal generation circuit, and a control signal generation circuit that generates a control signal that monotonously changes the output signal of any of the comparison reference voltage generation circuits. 16. The semiconductor device according to claim 9, further comprising a semiconductor device.
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