JP4525706B2 - A / D conversion circuit test method - Google Patents
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Description
本発明は、アナログの電圧信号を数値データに変換するA/D変換回路の試験方法に関する。 The present invention relates to test methods of the A / D converter for converting the analog voltage signal into numerical data.
従来より、代表的なA/D変換回路として、図5に示す二重積分型,図6(a)に示す逐次比較型,図6(b)に示す並列型等が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。 Conventionally, as a typical A / D conversion circuit, a double integration type shown in FIG. 5, a successive approximation type shown in FIG. 6A, a parallel type shown in FIG. Non-patent document 1).
このうち、二重積分型A/D変換回路101は、図5に示すように、演算増幅器を中心に構成された積分回路110を備えており、この積分回路110を構成するコンデンサCを、A/D変換すべき入力電圧Vinによって予め設定された一定時間の間だけ充電(入力電圧Vinを積分)した後、入力電圧Vinから基準電圧Vrefに切り替えることによって、一定の放電速度で放電する。また、この放電により積分回路110の出力が予め設定された閾値電圧(例えば0V)を超えるタイミングを比較回路112で検出する。
Among these, as shown in FIG. 5, the double integration type A /
すると、スイッチ制御回路114が、比較回路112の出力と、積分回路110への印加電圧の切り替えタイミングとに基づいて、カウンタ116の動作を制御し、積分回路110に入力電圧Vinが印加されている充電期間をカウントしたカウント値と、積分回路110に基準電圧Vrefが印加されてから比較回路112の出力が切り替わるまでの放電期間をカウントしたカウント値とを得る。そして、これら両カウント値の比から、A/D変換データを得るようにされている。
Then, the
つまり、コンデンサCの充電電圧は充電期間内の入力電圧Vinの平均値となり、また、放電期間の長さは充電電圧に比例するため、これらカウント値の比から入力電圧VinのA/D変換データが得られるのである。なお、この二重積分型A/D変換回路101の場合、入力電圧Vinの最大値が印加された時に要する放電期間と一定の充電期間とを加えた長さが、1回のA/D変換に要する時間(サンプリング周期の下限値)となる。
That is, the charging voltage of the capacitor C is an average value of the input voltage Vin during the charging period, and the length of the discharging period is proportional to the charging voltage, so that the A / D conversion data of the input voltage Vin is calculated from the ratio of these count values. Is obtained. In the case of the double integration type A /
次に、逐次比較型A/D変換回路102は、図6(a)に示すように、抵抗をはしご状に接続してなる抵抗ラダー120と、抵抗ラダー120の接続状態を切り替えるスイッチ部122と、スイッチ部122のオンオフ状態によって抵抗ラダー120が形成する分圧回路の分圧電圧を比較電圧Vrefとして、この比較電圧Vrefと入力電圧Vinとを大小比較する比較回路124とを備えている。
Next, as shown in FIG. 6A, the successive approximation A /
このように構成された逐次比較型A/D変換回路102では、フルスケールの1/2が比較電圧Vref(1)となるようにスイッチ部122を設定して1回目の比較を実行し、比較電圧Vref(1)より入力電圧Vinの方が大きい時には、フルスケールの1/4が新たな比較電圧Vref(2)となるようにスイッチ部122を設定して2回目の比較を実行する。一方、比較電圧Vrefの方が入力電圧Vinより大きい時には、現在の比較電圧Vref(1)に、フルスケールの1/4を加えたものが新たな比較電圧Vref(2)となるようにスイッチ部122を設定して、2回目の比較を実行する。
In the successive approximation A /
以後、k回目の比較結果で、比較電圧Vref(k)より入力電圧Vinの方が大きい時には、前回の比較電圧Vref(k−1)にフルスケールの1/2k+1 を加えたものが新たな比較電圧Vref(k+1)となるようにスイッチ部122を設定してk+1回目の比較を実行し、比較電圧Vref(k)が入力電圧Vinより大きい時には、今回の比較電圧Vref(k)にフルスケールの1/2k+1 を加えたものが新たな比較電圧Vref(k+1)となるようにスイッチ部122を設定してk+1回目の比較を実行する。
Thereafter, when the input voltage Vin is larger than the comparison voltage Vref (k) in the k-th comparison result, a new value obtained by adding 1 / 2k + 1 of the full scale to the previous comparison voltage Vref (k-1) is new. The
そして、最終的にスイッチ部122の状態(スイッチが閉じられている位置)に対応する数値データを、A/D変換データとして出力する。
つまり、逐次比較型A/D変換回路102では、比較動作を、A/D変換データを表すビット数と同じ回数だけ繰り返す必要がある。また、スイッチ部122の設定に要する時間と、比較回路124で入力が設定されてから出力が確定するまでの時間とを加えたものが、1回の比較動作に要する比較時間となるため、この比較時間に比較動作の繰り返し回数を乗じたものが、1回のA/D変換に要する時間(サンプリング周期の下限値)となる。
Finally, numerical data corresponding to the state of the switch unit 122 (position where the switch is closed) is output as A / D conversion data.
That is, in the successive approximation A /
次に、並列型A/D変換回路103は、図6(b)に示すように、A/D変換データをmビットで表す場合、フルスケール(入力電圧Vinの入力範囲)をn=2m 等分した比較電圧を生成する分圧部130と、分圧部130の各分圧点での比較電圧と入力電圧Vinとをそれぞれ比較するn個の比較回路CM1〜CMnからなる比較部132とを備えている。
Next, as shown in FIG. 6B, when the A / D conversion data is represented by m bits, the parallel A /
この並列型A/D変換回路103では、比較部132を構成する各比較回路CM1〜CMnの出力に基づいて、電圧が一致した比較回路の位置に対応する数値データをA/D変換データとして出力する。つまり、並列型A/D変換回路103では、比較回路CM1〜CMnに入力電圧Vinが設定されてから出力が確定するまでの時間が、1回のA/D変換に要する時間(サンプリング周期の下限値)となり高速に動作する。
ところで、これら従来のA/D変換回路101〜103は、いずれも入力電圧Vinを入力とする比較回路を備えており、A/D変換回路101〜103をテストする際には、この比較回路が、入力電圧Vinの電圧レンジの全てにおいて正常に動作することを確かめなければならない。
Incidentally, each of these conventional A /
具体的には、A/D変換回路101〜103がmビットのA/D変換データを出力する場合、入力電圧Vinをそのフルスケールの1/2m ずつ段階的に変化させ、その都度、A/D変換回路101〜103に与えた入力電圧Vinの大きさと、A/D変換回路101〜103から得られるA/D変換データの大きさとが一致するか否かを調べるという手順を繰り返す必要がある。
Specifically, when the A /
従って、A/D変換回路101〜103を高分解能に(ビット数mを大きく)するほど、テストすべき電圧ステップ数2m は指数関数的に増大する。このため、A/D変換回路101〜103を試験するには、少なくともこれらA/D変換回路101〜103より高い分解能で電圧を変化させる非常に高精度で高価な評価装置が必要となるという問題があった。
Therefore, as the A /
特に、二重積分型A/D変換回路101や逐次比較型A/D変換回路102では、上述したように、1回当たりのA/D変換に要する時間(サンプリング周期の下限値)が大きいため、高分解能(多ビット)化によりテスト回数(テストすべき電圧ステップ数)が増大すると、試験に要する時間も膨大なものとなってしまうという問題があった。
In particular, in the double integration type A /
なお、並列型A/D変換回路103では、高速動作が可能ではあるが、高分解能(多ビット)化のためにA/D変換データを1ビット増やす毎に、比較回路の数が2倍となり、ひいてはA/D変換回路103全体の回路規模も約2倍になってしまうため、高分解能化には不適であるという問題あった。
The parallel A /
また、今日、A/D変換回路は大規模LSI(システムLSI)において必須とされる重要な回路の一つであり、システム製品の高性能化に伴い、A/D変換回路はより高分解(多ビット)化される方向にある。その結果、LSI全体の試験時間に対してA/D変換回路の試験時間が占める割合が高くなり、このA/D変換回路の試験に要する手間とコストが、LSIの生産性とコスト低減を妨げる大きな要因となっているという問題もあった。 In addition, today, A / D conversion circuits are one of the important circuits that are essential in large-scale LSIs (system LSIs), and as the performance of system products increases, the A / D conversion circuits are more highly resolved ( Multi-bit). As a result, the ratio of the test time of the A / D conversion circuit to the test time of the entire LSI becomes high, and the labor and cost required for the test of the A / D conversion circuit hinder the productivity and cost reduction of the LSI. There was also a problem that was a major factor.
本発明は、上記問題点を解決するために、高分解能(多ビット)A/D変換回路の試験を短時間且つ低コストで実現するA/D変換回路の試験方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to to solve the above problems, to provide test methods for A / D converting circuit for realizing a high resolution (multibit) short and low-cost testing of the A / D converter circuit And
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、入力電圧に応じた遅延時間でパルス信号を遅延させる遅延ユニットを複数段リング状に接続してなるリング遅延回路と、予め設定された測定時間の間に前記パルス信号が前記リング遅延回路を周回した回数をカウントする周回数カウンタと、前記測定時間の終了時に前記リング遅延回路を構成する各遅延ユニットの出力をラッチすることで前記リング遅延回路内でのパルス位置を特定し、該パルス位置に対応した数値データをA/D変換データの下位データとして出力すると共に、前記測定時間の終了時に前記周回数カウンタの出力をラッチしてA/D変換データの上位データとして出力する符号化回路とを備えたA/D変換回路(いわゆるリングディレイラインを用いたパルス遅延型A/D変換回路)の試験方法であって、前記測定時間を、実使用時に設定される実モード設定値よりも短いテストモード設定値に設定して前記AD変換回路を動作させることで取得したA/D変換データに基づいて、前記リング遅延回路の良,不良を判断することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
ここで、リング遅延回路を構成する各遅延ユニットでの遅延時間をTd,遅延ユニットの出力レベルを反転させるしきい値電圧をVthとすると、遅延時間Tdは(1)式で表される。但し、A,α(=1.4〜1.8)は、半導体プロセスに依存した定数である。 Here, assuming that the delay time in each delay unit constituting the ring delay circuit is Td and the threshold voltage for inverting the output level of the delay unit is Vth, the delay time Td is expressed by equation (1). However, A and α (= 1.4 to 1.8) are constants depending on the semiconductor process.
また、A/D変換データ(パルス信号が通過した遅延ユニットの段数)をDT,測定時間(サンプリング周期)をTS(=1/fs)とすると、A/D変換データDTは(2)式で表される。 Also, assuming that A / D conversion data (the number of delay unit stages through which the pulse signal has passed) is DT and the measurement time (sampling period) is TS (= 1 / fs), the A / D conversion data DT is expressed by equation (2) expressed.
このため、パルス遅延型A/D変換回路では、測定時間を実モード設定値(実使用時)より短いテストモード設定値(テスト時)に変更しても、A/D変換データの分解能が低下する(ビット数が少なくなる)だけで、A/D変換が不能となることはなく、常に正常にA/D変換を実行することができる。 For this reason, in the pulse delay type A / D conversion circuit, the resolution of A / D conversion data decreases even when the measurement time is changed to a test mode setting value (during test) shorter than the actual mode setting value (during actual use). By just doing (the number of bits is reduced), A / D conversion is not disabled, and A / D conversion can always be executed normally.
つまり、本発明では、A/D変換回路の試験を、実使用時より測定時間を短くしてA/D変換データの分解能を低くした状態で行っている。このため、試験用の入力電圧を発生させる評価装置も低分解能で安価なものを用いることができ、試験を低コストで実施することができる。 That is, in the present invention, the test of the A / D conversion circuit is performed in a state where the measurement time is shortened and the resolution of the A / D conversion data is lowered compared with the actual use. For this reason, an inexpensive evaluation apparatus that generates a test input voltage can be used, and the test can be performed at a low cost .
また、リング遅延回路と周回数カウンタとを備えたパルス遅延型A/D変換回路では、リング遅延回路と周回数カウンタとの代わりに、遅延ユニットを複数段縦続接続してなるパルス遅延回路を用いたパルス遅延型A/D変換回路と比較して、A/D変換データのビット数を一定とした場合、周回数カウンタのビット数を1ビット増やす毎に、リング遅延回路を構成する遅延ユニットの数を1/2に減らすことができ、パルス遅延回路と比較して、遅延ユニットの数を格段に少なくすることができる。しかも、試験時の測定時間であるテストモード設定値は、パルス信号がリング遅延回路を1周できる長さがあれば良い。 Further, in the pulse delay type A / D converter circuit that includes a number of turns counter and-ring delay circuit, instead of the circulation-number counter ring delay circuit, a pulse delay circuit comprising a plurality of stages connected in cascade delay units When the number of bits of the A / D conversion data is constant compared to the pulse delay type A / D conversion circuit used, a delay unit that constitutes a ring delay circuit every time the number of bits of the circulation counter is increased by 1 bit The number of delay units can be reduced to ½, and the number of delay units can be significantly reduced as compared with the pulse delay circuit. In addition, the test mode setting value, which is the measurement time during the test, only needs to be long enough for the pulse signal to make one round of the ring delay circuit.
従って、本発明によれば、リング遅延回路を構成する全ての遅延ユニットを、A/D変換データの分解能を低くした状態で試験することができるだけでなく、一つの遅延ユニットの試験に要する時間(テストモード設定値)、及び試験を必要とする遅延ユニットの数がいずれも少ないため、試験に要する時間を大幅に短縮することができる。 Therefore, according to the present invention, all of the delay units constituting the-ring delay circuit, not only it can be tested in a state of lowering the resolution of the A / D conversion data, the time required for testing of one delay unit Since both the (test mode setting value) and the number of delay units that require testing are small, the time required for testing can be greatly reduced.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のA/D変換回路の試験方法において、前記リング遅延回路からのクロックとは異なるテストクロックによって前記周回数カウンタを動作させることで、前記周回数カウンタの良,不良を判断することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the method for testing an A / D conversion circuit according to the first aspect , the frequency counter is operated by a test clock different from the clock from the ring delay circuit. It is characterized by judging whether the frequency counter is good or bad.
この場合、リング遅延回路の動作に依存することなく周回数カウンタを単体で試験できるため、周回数カウンタの良,不良を容易かつ確実に判定することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のA/D変換回路の試験方法において、前記周回数カウンタ及び前記符号化回路を構成する各フリップフロップを直列接続してなるスキャンパスにより、該フリップフロップの値を外部から所望の値に設定して、前記A/D変換回路を動作させることで取得したA/D変換データに基づいて、前記周回数カウンタ及び前記符号化回路の良,不良を判断することを特徴とする。
In this case, since the circulation counter can be tested independently without depending on the operation of the ring delay circuit, it is possible to easily and reliably determine whether the circulation counter is good or bad.
According to a third aspect of the present invention, in the A / D conversion circuit testing method according to the first or second aspect of the present invention, the flip-flops constituting the circuit counter and the encoding circuit are connected in series. Based on the A / D conversion data acquired by operating the A / D conversion circuit by setting the value of the flip-flop to a desired value from the outside by the scan path, and the encoding counter It is characterized by judging whether the circuit is good or bad.
この場合、リング遅延回路や周回数カウンタの出力を、スキャンパスを介して取り出したり、符号化回路の入力をスキャンパスを介して設定したりすることが可能であり、リング遅延回路,周回数カウンタ,符号化回路を、互いに他の動作に依存することなく単体で試験することができるため、試験を容易かつ確実に行うことができる。 In this case, the output of the ring delay circuit or the circulation counter can be taken out via the scan path, or the input of the encoding circuit can be set via the scan path. Since the encoding circuits can be tested independently without depending on other operations, the test can be easily and reliably performed .
以下に本発明の参考例及び実施形態を図面と共に説明する。
[参考例]
図1は、参考例であるA/D変換回路1の全体構成図である。
Reference examples and embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Reference example]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an A /
図1に示すように、A/D変換回路1は、入力パルスPinを所定の遅延時間だけ遅延させて出力する遅延ユニットDUをM(=2p+q 、p,qは正整数)段縦続接続することにより構成されたパルス遅延回路10と、サンプリングクロックCKSの立ち上がりタイミングで、パルス遅延回路10内での入力パルスPinの到達位置を検出(ラッチ)し、その検出結果を、入力パルスPinが通過した遅延ユニットDUが先頭から何段目にあるかを表す所定ビットのデジタルデータDTに変換して出力する符号化回路としてのラッチ&エンコーダ12とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the A /
そして、パルス遅延回路10を構成する各遅延ユニットDUは、インバータ等のゲート回路からなり、図1(b)に示すように、i×2p +1段目(但し、i=1,2,…N−1、N=2q )の遅延ユニットDUは、前段の遅延ユニットDUの出力及び入力パルスPinを入力とする二入力の論理和(OR)回路として構成され、その他の遅延ユニットは一入力のバッファ回路として構成されている。
Each delay unit DU constituting the
なお、図中(1)(2)…で示す数値は、遅延ユニットDUの段数を示し、以下では、k段目の遅延ユニットをDU(k)で示すものとする。また、初段の遅延ユニットDU(1)又は二入力の遅延ユニットDU(i×2p +1)を先頭とする連続した各2p 個の遅延ユニットDUのグループを、それぞれ遅延ブロックBi(i=0〜N−1)と称するものとする。 In the figure, the numerical values indicated by (1), (2),... Indicate the number of stages of the delay unit DU, and in the following, the kth delay unit is indicated by DU (k). Each group of 2 p consecutive delay units DU starting from the first-stage delay unit DU (1) or the two-input delay unit DU (i × 2 p +1) is represented as a delay block Bi (i = 0). ~ N-1).
また、各遅延ユニットDUには、バッファ14等を介して、A/D変換対象となる入力電圧Vinが駆動電圧として印加されている。従って、各遅延ユニットDUの遅延時間は、入力電圧Vinの電圧レベルに対応した時間となり、サンプリングクロックCKSの一周期、即ちサンプリング周期(測定時間)TS内にパルス遅延回路10内での入力パルス
Pinが通過する遅延ユニットDUの個数は、入力電圧Vinの電圧レベルに比例することになる。
Further, an input voltage Vin to be A / D converted is applied as a drive voltage to each delay unit DU via the
このように構成されたA/D変換回路1では、初段の遅延ユニットDU(1)にだけ入力パルスPinを供給すると共に、この入力パルスPinの入力後、サンプリング周期TSが経過した時点で立ち上がるサンプリングクロックCKSを供給すると、ラッチ&エンコーダ32からは、入力電圧Vinの電圧レベルを表すデジタルデータDTが出力される。
In the A /
ここで、図2は、パルス遅延回路10内で入力パルスPinが伝送されているときの各遅延ユニットDUの出力変化を表しており、(a)では、入力電圧Vinが異なる場合、(b)ではサンプリング周期(測定時間)TSが異なる場合を示している。
Here, FIG. 2 shows an output change of each delay unit DU when the input pulse Pin is transmitted in the
図2(a)に示すように、サンプリング周期TSが一定である場合、入力電圧Vinが高くなると、各遅延ユニットDUでの入力パルスPinの遅延時間が短くなることから、一サンプリング周期TSの間にパルス遅延回路10内で入力パルスPinが通過する遅延ユニットDUの段数は多くなり、入力電圧Vinが低くなると、各遅延ユニットDUでの入力パルスPinの遅延時間が長くなることから、一サンプリング周期TSの間にパルス遅延回路10内で入力パルスPinが通過する遅延ユニットDUの段数は少なくなる。
As shown in FIG. 2A, when the sampling period TS is constant, the delay time of the input pulse Pin in each delay unit DU is shortened when the input voltage Vin is increased. Since the number of stages of delay units DU through which the input pulse Pin passes in the
つまり、サンプリング周期TSが一定である場合、ラッチ&エンコーダ12からの出力(デジタルデータDT)は、入力電圧Vinの電圧レベルに応じて変化することになり、デジタルデータDTは、入力電圧VinをA/D変換した数値データとなる。
That is, when the sampling period TS is constant, the output (digital data DT) from the latch &
また、図2(b)に示すように、入力電圧Vinが同じ、即ち遅延ユニットDUの遅延時間が同じであっても、サンプリング周期TSを短くすると、その間にパルス遅延回路10内で入力パルスPinが通過する遅延ユニットDUの段数は少なくなり、サンプリング周期TSが長くなると、その間にパルス遅延回路10内で入力パルスPinが通過する遅延ユニットDUの段数は多くなる。
Further, as shown in FIG. 2B, even if the input voltage Vin is the same, that is, the delay time of the delay unit DU is the same, if the sampling period TS is shortened, the input pulse Pin in the
つまり、ラッチ&エンコーダ12からの出力(デジタルデータDT)は、サンプリング周期TSを長くするほど、より多くのビット数(電圧ステップ数)で入力電圧Vinを符号化したことになり、換言すれば、デジタルデータDTの分解能が向上することになる。
In other words, the output (digital data DT) from the latch &
ここで、このように構成されたA/D変換回路1の良,不良を試験する手順を以下に説明する。
但し、実際の使用時に設定されるサンプリング周期TSを実モード設定値TSr、この実モード設定値TSrにてA/D変換回路1を動作させるモードを実モードと呼ぶ。また、試験時に設定されるサンプリング周期TSをテストモード設定値TSt、このテストモード設定値TStにてA/D変換回路1を動作させるモードをテストモードと呼ぶ。
Here, a procedure for testing whether the A /
However, the sampling cycle TS set at the time of actual use is referred to as an actual mode set value TSr, and the mode in which the A /
なお、実モード設定値TSrは、例えば、入力電圧Vinの最大値を印加した時に、入力パルスPinがパルス遅延回路10を構成する全ての遅延ユニットDUを通過するのに要する時間に設定され、また、テストモード設定値TStは、例えば、入力電圧Vinの最大値を印加した時に、入力パルスPinが一つのブロックを構成する全ての遅延ユニットDU(即ち2k 段)を通過するのに要する時間に設定される。
The actual mode setting value TSr is set to a time required for the input pulse Pin to pass through all the delay units DU constituting the
そして、A/D変換回路1の試験では、別途用意される評価装置が発生させたテスト電圧を、入力電圧VinとしてA/D変換回路1に供給すると共に、テストモードにてA/D変換回路1を動作させる。
In the test of the A /
このとき、入力パルスPinは、初段の遅延ユニットDU(1)だけでなく、全ての二入力の遅延ユニットDU(i×2p +1)にも同時に供給する。
そして、ラッチ&エンコーダ12の出力として得られるデジタルデータDTを、各遅延ブロックBiに対応したpビット毎のN個のデータに区分けし、そのpビットのN個のデータが、いずれも評価装置にて発生させたテスト電圧の大きさと一致していれば(或いは、そのテスト電圧の大きさに対して所定の期待値幅内に含まれていれば)、そのテスト電圧でのA/D変換回路1の動作は良好であると判断する。
At this time, the input pulse Pin is supplied not only to the first-stage delay unit DU (1) but also to all the two-input delay units DU (i × 2 p +1).
Then, the digital data DT obtained as the output of the latch &
この試験を、pビットのデータで示される2p 段階の全ての電圧ステップについて繰り返して、試験を終了する。
以上説明したように、本参考例のA/D変換回路1では、パルス遅延回路10を構成する遅延ユニットDUとして、一定間隔毎に、前段の遅延ユニットDUの出力又は外部から直接印加される入力パルスPinを入力とする二入力の遅延ユニットDUが挿入されており、この二入力の遅延ユニットDUが挿入された位置から入力パルスPinを入力することができるようにされている。
そして、A/D変換回路1の試験を行う時には、初段の遅延ユニットDU(1)及び二入力の遅延ユニットDU(i×2p +1)の全てに同時に入力パルスPinを入力し、且つ、サンプリング周期TSが実モード時より短いテストモードでA/D変換回路1を動作させている。
This test is repeated for all voltage steps in 2 p stages indicated by p-bit data, and the test is completed.
As described above, in the A /
When the test of the A /
このため、本参考例のA/D変換回路1によれば、パルス遅延回路10やラッチ&エンコーダ12を、遅延ブロックB0 〜BN-1 毎に試験を行うことができ、しかも、各遅延ブロックB0 〜BN-1 の試験を並行して行われるため、試験に要する時間を従来装置と比較して大幅に短縮することができる。
Therefore, according to the A /
その結果、本参考例のA/D変換回路1を組み込んだシステムLSIでは、試験時間を大幅に短縮することができ、システムLSIの生産性とコスト低減とを図ることができる。
As a result, in the system LSI incorporating the A /
なお、試験のためのテスト電圧(入力電圧Vin)を発生させる評価装置は、少なくとも試験対象となるA/D変換回路1のA/D変換データの分解能以上の分解能で、テスト電圧を変化させることができる必要がある。そして、実モード(実使用時と同じ条件)でテストしようとすると、A/D変換回路1の分解能は、デジタルデータDTのビット数p+qで決まる大きさ(1/2p+q )となり、非常に高価な評価装置が必要となる。
Note that the evaluation apparatus that generates the test voltage (input voltage Vin) for the test changes the test voltage with at least a resolution higher than the resolution of the A / D conversion data of the A /
これに対して、テストモードでのA/D変換回路1の分解能は、遅延ブロックBiのビット数pで決まる大きさ(1/2p )となり、実モードと比較して、大幅に分解能が低くなるため、安価な評価装置を用いることができ、試験に要するコストを削減することができる。
On the other hand, the resolution of the A /
例えば、A/D変換回路1が、入力電圧Vinを20ビットのデジタルデータDTに変換するために、220個(約100万個)の遅延ユニットDUでパルス遅延回路10が構成され、各遅延ブロックBiが210個(約1000個、即ち、p=q=10)の遅延ユニットDUで構成されているものとし、更に、実モード設定値TSrが1ms、テストモード設定値TStが1μsである場合を考える。
For example, A /
この場合、テストモード時には、1回のA/D変換に要する時間が実モード時の1/1000(=TSt/TSr)になり、また、試験で必要となるA/D変換の繰り返し回数は、遅延ブロックBiを構成する遅延ユニットDUの数だけ、即ち210回で済むため、全電圧ステップ220を個々に試験する場合と比較して、約1/1000(1/210)になる。従って、試験全体の時間としては、約1/100万(=1/1000×1/1000)に短縮されることになる。
In this case, in the test mode, the time required for one A / D conversion is 1/1000 (= TSt / TSr) in the actual mode, and the number of A / D conversion repetitions required for the test is Since only the number of delay units DU constituting the delay block Bi is required, that is, 2 10 times, the
また、この場合、実モードで動作させて試験する場合は、1μV(1/220)オーダの分解能を有する評価装置が必要となるが、試験モードで動作させて試験する場合は、1mV(1/210)オーダの分解能を有する評価装置でよく、即ち、分解能が1000倍粗い評価装置を用いることができる。 In this case, an evaluation device having a resolution of the order of 1 μV (1/2 20 ) is required when testing in the real mode, but 1 mV (1) when testing in the test mode. / 2 10 ) An evaluation device having a resolution of the order may be used, that is, an evaluation device having a resolution 1000 times coarser can be used.
なお、テストモード設定値TStを更に短く(例えば、実モード設定値の1/1万,1/10万)すれば、評価装置の分解能をより粗くすることができ、また、テストモードでの1回のA/D変化に要する時間、ひいては試験全体に要する時間もより一層短縮することができる。
[第1実施形態]
次に、本発明の第1実施形態について説明する。
Note that if the test mode set value TSt is further shortened (for example, 1/10000 or 1 / 100,000 of the actual mode set value), the resolution of the evaluation apparatus can be made coarser, and 1 in the test mode can be obtained. The time required for each A / D change and thus the time required for the entire test can be further reduced.
[ First Embodiment ]
Next, a first embodiment of the present invention will be described.
図3は、本実施形態のA/D変換回路3の全体構成図である。
図3に示すように、A/D変換回路3は、入力パルスPinを所定の遅延時間だけ遅延させて出力する2a 個(aは3〜10程度の整数)の遅延ユニットDUをリング状に連結することにより、入力パルスPinを周回させることができるリングディレイライン(RDL)として構成されたリング遅延回路30と、サンプリングクロックCKSの立ち上がりタイミングで、リング遅延回路30内での入力パルスPinの到達位置を検出(ラッチ)し、その検出結果を、入力パルスPinが通過した遅延ユニットDUが先頭から何段目にあるかを表すaビットのデジタルデータに変換して出力するラッチ&エンコーダ32とを備えている。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of the A /
As shown in FIG. 3, the A /
なお、リング遅延回路30は、初段の遅延ユニットDUが、一方の入力端子を起動用端子とするアンドゲートにて構成され、この初段の遅延ユニットDUのもう一つの入力端子と、最終段の遅延ユニットDUの出力端子とを接続することでリング状にされている。また、各遅延ユニットDUには、バッファ34等を介して、A/D変換対象となる入力電圧Vinが駆動電圧として印加されている。
In the
また、A/D変換回路3は、動作クロックに従ってカウントを行うbビットのカウンタ36と、リング遅延回路30を構成する最終段の遅延ユニットDUの出力(周回クロック)、又は外部から供給されるテストクロックCKTのいずれかを、動作クロックとしてカウンタ36に供給する論理和回路35と、カウンタ36によるカウント値をサンプリングクロックCKSの立ち上がりタイミングでラッチするラッチ回路38とを備えている。
The A /
なお、本実施形態では、カウンタ36が周回数カウンタ、ラッチ&エンコーダ32及びラッチ回路38が符号化回路、論理和回路35がテストクロック供給回路に相当する。
このように構成されたA/D変換回路3では、実際の使用時には、カウンタ36は、動作クロックとしてリング遅延回路30からの周回クロックが供給され、リング遅延回路30内での入力パルスPinの周回回数をカウントする。
In the present embodiment, the
In the A /
そして、入力パルスPinと、この入力パルスPinの入力後、サンプリング周期TSが経過した時点で立ち上がるサンプリングクロックCKSとが入力されたA/D変換回路3は、ラッチ&エンコーダ32から出力されるaビットのデジタルデータを、入力電圧Vinの電圧レベルを表す下位ビットデータ、ラッチ回路38から出力されるbビットのカウント値を、入力電圧Vinの電圧レベルを表す上位ビットデータとするa+bビットのデジタルデータDTを出力する。
The A /
また、入力パルスPinの供給を受けることなく、テストクロックCKTが供給されたA/D変換回路3では、リング遅延回路30の動作とは関係なくカウンタ36が単体で動作する。
In addition, in the A /
ここで、このように構成されたA/D変換回路3の良,不良を試験する手順を以下に説明する。
但し、実際の使用時に設定されるサンプリング周期TSを実モード設定値TSr、この実モード設定値TSrにてA/D変換回路3を動作させるモードを実モードと呼ぶ。また、試験時に設定されるサンプリング周期TSをテストモード設定値TSt、このテストモード設定値TStにてA/D変換回路3を動作させるモードをテストモードと呼ぶ。
Here, a procedure for testing whether the A /
However, the sampling period TS set in actual use is called the actual mode set value TSr, and the mode in which the A /
なお、実モード設定値TSrは、例えば、入力電圧Vinの最大値を印加した時に、カウンタ36の値が最大値(オーバーフローする直前の値)となるのに要する時間に設定され、また、テストモード設定値TStは、入力電圧Vinを印加した時に、入力パルスPinがリング遅延回路30を構成する全ての遅延ユニットDUを通過(即ちRDLを1周)するのに要する時間に設定される。
Note that the actual mode set value TSr is set to, for example, the time required for the value of the
そして、A/D変換回路3の試験では、別途用意される評価装置が発生させたテスト電圧を、入力電圧VinとしてA/D変換回路3に供給すると共に、テストモードにてA/D変換回路3を動作させる。
In the test of the A /
つまり、初段の遅延ユニットDU(1)に入力パルスPinと、入力パルスPinの入力後、テストモード設定値(サンプリング周期)TStが経過した時点で、立ち上がるサンプリングクロックCKSとを、A/D変換回路3に供給する。 That is, the input pulse Pin and the sampling clock CKS that rises after the test mode set value (sampling period) TSt has elapsed after the input of the input pulse Pin and the input pulse Pin are input to the first-stage delay unit DU (1). 3 is supplied.
その結果、ラッチ&エンコーダ32の出力として得られるaビットの下位ビットデータが、評価装置にて発生させたテスト電圧の大きさと一致していれば(或いは、そのテスト電圧の大きさに対して所定の期待値幅内に含まれていれば)、そのテスト電圧でのA/D変換回路3の動作は良好であると判断する。
As a result, if the a-bit lower-order bit data obtained as the output of the latch &
この試験を、aビットの下位ビットデータで示される2a 段階の全ての電圧ステップについて繰り返す。これにより、リング遅延回路30及びラッチ&エンコーダ32の動作が確認されることになる。
This test is repeated for all voltage steps in the 2a stage indicated by the a-bit lower bit data. As a result, the operations of the
次に、入力電圧Vin,入力パルスPinをオフにして、テストクロックCKTを入力することでカウンタ36を動作させると共に、テストクロックCKTを入力する毎に、サンプリングクロックCKSを入力することで、カウンタ36の出力をラッチ回路38に取り込ませる。
Next, the input voltage Vin and the input pulse Pin are turned off, the
その結果、ラッチ回路38の出力として得られるbビットの上位ビットデータが、入力したテストクロックCKTの数と一致していれば、そのカウント値でのカウンタ36及びラッチ回路38の動作は良好であると判断する。そして、この試験を、カウンタ36の全てのカウント値について(即ち、2b 回)繰り返して、試験を終了する。
As a result, if the b-bit upper bit data obtained as the output of the
以上説明したように、本実施形態のA/D変換回路3では、パルス遅延回路10の代わりに、リング遅延回路30とカウンタ36の組合せで、サンプリング周期TS内に入力パルスPinが通過した遅延ユニットDUの段数を特定するようにされていると共に、カウンタ36を、外部からのテストクロックCKTによって、リング遅延回路30に依存することなく動作させることができるようにされている。
As described above, in the A /
このため、本実施形態のA/D変換回路3によれば、リング遅延回路30及びラッチ&エンコーダ32と、カウンタ36及びラッチ回路38とを個別に試験できるため、試験が容易であると共に、試験の信頼性を向上させることができる。
Therefore, according to the A /
また、リング遅延回路30では、個々の試験を必要とする遅延ユニットDUの数や、テストモードでの1回当たりのA/D変換に要する時間(即ち、テストモード設定値TSt)を、参考例の場合と比較して格段に低減することができ、試験に要する時間をより短縮することができると共に、より分解能の低い安価な評価装置を用いることができ、試験に要するコストを大幅に削減することができる。
Further, in the
具体的には、参考例とデジタルデータDTのビット数が同じであれば、カウンタ36のビット数を1ビット増やす毎に、遅延ユニットDUの個数を1/2に削減することができる。
Specifically, if the number of bits of the digital data DT is the same as that of the reference example , the number of delay units DU can be reduced to ½ each time the number of bits of the
なお、本実施形態では、入力パルスPinを初段にのみ入力するように構成したが、参考例の場合と同様に、二入力の遅延ユニットDUを用いて、複数箇所から入力パルスPinを入力できるように構成してもよい。
[第2実施形態]
次に第2実施形態について説明する。
In this embodiment, the input pulse Pin is input only at the first stage. However, as in the case of the reference example , the input pulse Pin can be input from a plurality of locations using the two-input delay unit DU. You may comprise.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
図4は、本実施形態のA/D変換回路3aの全体構成図である。
なお、本実施形態のA/D変換回路3aは、第1実施形態のA/D変換回路3とは、ラッチ&エンコーダ32,カウンタ26,ラッチ回路38の構成が一部異なるだけであるため、この相違する部分を中心に説明する。
FIG. 4 is an overall configuration diagram of the A /
The A /
即ち、A/D変換回路3aでは、ラッチ&エンコーダ32aにおいてリング遅延回路30の出力をラッチするために設けられたフリップフロップ回路、ラッチ回路38aにおいてカウンタ36aの出力をラッチするために設けられたフリップフロップ回路、カウンタ36aにおいてカウント動作をするために設けられたフリップフロップ回路は、いずれも、直列接続されることで、いわゆるスキャンパスが設けられている。
That is, in the A /
そして、これらラッチ&エンコーダ32a,ラッチ回路38a,カウンタ36aは、通常モード又はテストモードのいずれかを指定するモード指定信号TNに従って、通常モードの時は、第1実施形態におけるラッチ&エンコーダ32,ラッチ回路38,カウンタ36と全く同様に動作する。一方、テストモードの時には、サンプリングクロックCKSに従って、スキャンパスを形成するフリップフロップ回路のデータを1ビットずつシフトする。つまり、シリアル入力データSSIをスキャンパスに供給することで、外部から各フリップフロップ回路の値を任意にセットしたり、各フリップフロップ回路の値をスキャンパスを介してシリアル出力データSSOとして読み出したりすることができるようにされている。
And these latch and
ここで、このように構成されたA/D変換回路3aの良,不良を試験する手順を以下に説明する。
まず、スキャンパスを介してラッチ&エンコーダ32a,ラッチ回路38aのフリップフロップ回路に任意の値を設定し、その設定値と、これらラッチ&エンコーダ32a,ラッチ回路38aの出力であるデジタルデータDTとを比較することで、ラッチ&エンコーダ32a,ラッチ回路38aの動作を確認する。
Here, a procedure for testing whether the A /
First, arbitrary values are set in the flip-flop circuits of the latch &
その後、第1実施形態の場合と全く同様の試験を行う。
つまり、本実施形態のA/D変換回路3aでは、スキャンパスを設けたことにより、ラッチ&エンコーダ32aやラッチ回路38aを、リング遅延回路30やカウンタ36aの動作に依存することなく、単体で試験することができるため、試験の信頼性をより向上させることができる。
Thereafter, the same test as in the first embodiment is performed.
That is, in the A /
なお、本実施形態では、スキャンパスを、ラッチ&エンコーダ32aやラッチ回路38aに値を設定するために用いたが、リング遅延回路30やカウンタ36aの出力をラッチした値を読み出すために用いたり、テストクロックを用いることなくカウンタ36aを試験するために用いたりしてもよい。
In this embodiment, the scan path is used to set a value in the latch &
更に、カウンタ36aを構成する組合せ回路の良、不良を試験するために、一般的なスキャンテスト、即ち、スキャンパスで所定のデータを設定した後に、1クロック分の実使用(実モード動作)を行い、その結果(組合せ回路演算結果データ)を再びスキャンパスで読み出し期待値と比較するテスト方法が有効であることは自明である。
Further, in order to test whether the combinational circuit constituting the
1,3,3a…A/D変換回路、10…パルス遅延回路、12,32,32a…ラッチ&エンコーダ、26,36,36a…カウンタ、30…リング遅延回路、35…論理和回路、38,38a…ラッチ回路、Bi…遅延ブロック、DU…遅延ユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記測定時間を、実使用時に設定される実モード設定値よりも短いテストモード設定値に設定して前記AD変換回路を動作させることで取得したA/D変換データに基づいて、前記リング遅延回路の良,不良を判断することを特徴とするA/D変換回路の試験方法。 A ring delay circuit in which a delay unit that delays a pulse signal with a delay time according to an input voltage is connected in a ring form, and the pulse signal circulates around the ring delay circuit during a preset measurement time Rotation counter for counting the number of times, and by latching the output of each delay unit that constitutes the ring delay circuit at the end of the measurement time, the pulse position in the ring delay circuit is specified and the pulse position is supported And an encoding circuit for outputting the numerical data as lower data of the A / D conversion data and latching the output of the circulation counter at the end of the measurement time and outputting it as the upper data of the A / D conversion data. A test method for an A / D converter circuit,
The ring delay circuit is based on A / D conversion data acquired by operating the AD converter circuit by setting the measurement time to a test mode set value shorter than the actual mode set value set in actual use. A method for testing an A / D conversion circuit, characterized by determining whether the product is good or bad.
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