JPH095398A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH095398A
JPH095398A JP7154206A JP15420695A JPH095398A JP H095398 A JPH095398 A JP H095398A JP 7154206 A JP7154206 A JP 7154206A JP 15420695 A JP15420695 A JP 15420695A JP H095398 A JPH095398 A JP H095398A
Authority
JP
Japan
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vco
frequency
test
voltage
output
Prior art date
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Application number
JP7154206A
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English (en)
Inventor
Masato Hyodo
正人 兵頭
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電圧制御型周波数発振要素の検査もディジタル
手法で行うことができ、環境を共通にしてコストの低減
を図ること。 【構成】電圧制御型の周波数発振要素を内蔵した半導体
集積回路装置において、1ビットまたは複数ビットで構
成された外部からの二値信号を受ける試験用入力端子
と、所定の電圧範囲を等分して複数の試験電圧を発生す
る電圧発生手段と、前記二値信号の状態に応じて前記複
数の試験電圧の一つを選択し、該選択された試験電圧を
前記周波数発振要素の制御入力に印加する選択手段と、
前記周波数発振要素の出力に現れた信号の立ち上がり若
しくは立ち下がりの数を計数する計数手段と、所定の時
間が経過した時点で前記計数手段の計数値と基準値とを
比較して前記周波数発振要素の特性の良否を判定し、判
定結果を二値信号で出力する判定手段と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に、電圧制御型の周波数発振要素を内蔵した半
導体集積回路装置に関する。近年、半導体集積回路装置
の高速化に伴って、クロックスキューの抑制に対する要
求が厳しくなってきており、電圧制御型の周波数発振要
素(例えばVCO;以下VCOで代表)を用いたクロッ
ク信号の内部同期対策が採られるようになってきたが、
VCOはアナログ動作であるため、内蔵される半導体集
積回路装置(ディジタル)の試験環境に適合しないとい
う不都合がある。そこで、共通の環境下で試験を行うこ
とができ、製造コストを下げることができる有効な技術
が求められている。
【0002】なお、ここではクロックスキュー対策に用
いられる周波数発信要素の例を述べたが、本発明は、か
かる用途に限定されない。
【0003】
【従来の技術】図3は、VCOの「入力電圧−出力周波
数」特性の一例である。この図において、縦軸は出力周
波数、横軸は入力電圧であり、実線で示す特性線1は理
想的な特性を表している。一般に、VCOのような電圧
制御型発振要素の特性は、製造ばらつき等を要因とし
て、理想の特性線1に合致することはまれであり、多く
の場合、この理想の特性線1の上下にシフトした特性線
となる。破線で示す二つの特性線2、3はそれぞれ理想
の特性線1に対して上限となる特性線2と下限となる特
性線3を表している。測定値が上限の特性線2を越えた
場合、または、下限の特性線3を下回った場合には、そ
のVCOを内蔵した半導体集積回路装置が不良品として
処置される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の半導体集積回路装置にあっては、内蔵された電圧
制御型周波数発振要素の外部とのインターフェースがア
ナログ的であったため、その半導体集積回路装置が基本
的にディジタル動作する場合にも、電圧制御型周波数発
振要素の検査部分だけはアナログ手法を採用せざるを得
ず、試験環境の二重化を招くという不都合があり、検査
コストが増大して製品価格の上昇につながるという問題
点があった。
【0005】そこで、本発明は、電圧制御型周波数発振
要素の検査もディジタル手法で行うことができ、環境を
共通にしてコストの低減を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、電圧制御型の周波数発振要素を内蔵した半
導体集積回路装置において、1ビットまたは複数ビット
で構成された外部からの二値信号を受ける試験用入力端
子と、所定の電圧範囲を等分して複数の試験電圧を発生
する電圧発生手段と、前記二値信号の状態に応じて前記
複数の試験電圧の一つを選択し、該選択された試験電圧
を前記周波数発振要素の制御入力に印加する選択手段
と、前記周波数発振要素の出力に現れた信号の立ち上が
り若しくは立ち下がりの数を計数する計数手段と、所定
の時間が経過した時点で前記計数手段の計数値と基準値
とを比較して前記周波数発振要素の特性の良否を判定
し、判定結果を二値信号で出力する判定手段と、を備え
たことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明では、検査時における周波数発振要素の
外部との入出力インターフェースが二値信号によってデ
ィジタル的に行われる。したがって、その周波数発振要
素を内蔵する半導体集積回路装置がディジタル動作する
場合には、相方の試験環境をディジタルに統一して検査
コストの低減が図られる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1、図2は本発明に係る半導体集積回路装置の
一実施例を示す図である。まず、図1を参照しながら、
本実施例の基本的な構成を説明する。図において、10
は電圧制御型の周波数発振要素(図ではVCO;以下V
COで代表)である。なお、図ではVCOを例にしてい
るが、これに限定されない。VCOを含むPLLであっ
てもよいし、他の形式の周波数発振要素であってもよ
い。要は、アナログ電圧に応じてその出力周波数(位
相)が制御されるものであればよい。
【0009】すなわち、VCO10は、通常使用時、端
子11を介して与えられた制御電圧Vcに応じた周波数
(位相)の信号fを、端子12から出力するという機能
を有している。13は試験電圧生成回路、14は試験周
波数測定回路であり、いずれも本実施例に特有の回路で
ある。以下、各回路ごとに詳述すると、試験電圧生成回
路13は、nビットで構成された外部からの二値信号T
0 、T1 、……、Tn-1 を受けるn個の試験用入力端子
150 、151 、……、15n-1 と、nビットの二値信
号T0 〜Tn-1 をデコードするデコーダ16と、該デコ
ーダ16のデコード結果に従ってm個(mの最大は
n )の入力の一つを選択する選択手段17と、所定の
電圧範囲(図ではVDDとGND間の電圧範囲)を等分
して複数の試験電圧V 0 〜Vm-1 を発生する抵抗分圧回
路を用いた電圧発生手段18とを備える。なお、191
〜19m は値の等しい抵抗素子である。
【0010】この構成によれば、外部からの二値信号T
0 〜Tn-1 の組み合わせに応じて試験電圧V0 〜Vm-1
の一つが選択され、その選択電圧がVCO10に入力さ
れるという作用が得られる。したがって、外部とVCO
10との間が二値信号T0 〜Tn-1 を介してディジタル
的にインターフェースされるから、VCO10の入力側
について、従来のようなアナログ手法を用いる必要はな
い。
【0011】一方、試験周波数測定回路14は、VCO
10の出力に現れた信号………周波数fで立ち上がり立
ち下がりを繰り返す信号………の立ち上がりまたは立ち
下がりの数を計数する計数手段としてのカウンタ20
と、該カウンタ20の出力の上位数ビットの論理一致を
検出する判定手段としてのアンドゲート21とを備え
る。なお、22はカウンタ20をリセットするためのリ
セット信号Rを印加する端子である。
【0012】このような構成において、カウンタ20の
計数値は、VCO10の発振周波数fに応じて変化す
る。例えば、fが正確に20MHzである場合、カウン
タ20を1秒間動作させ続ければ(もちろん、カウンタ
のビット数がそれに対応していると仮定して)、1秒後
の計数値は正確に20M(メガ)になる。もし、fが2
0MHzに満たなければ計数値も20M以下になるし、
fが20MHzを越えていれば計数値も20M以上にな
る。
【0013】このように、ある時間内のカウンタ20の
計数値から周波数fの値を測定できるが、上記例示のよ
うに1秒もの長い時間を設定するためには、カウンタ2
0のビット数を大幅に増やす必要があり、チップ内専有
面積やコストの増加を招くから現実的でない。そこで、
本実施例では、カウンタ20のビット数を抑えるため
に、カウンタ20の出力のうち、上位数ビットの同一論
理状態を検出するようにしている。
【0014】これによると、所定の時間txが経過した
時点でアンドゲート21の出力端子23にHレベルが現
れていれば、カウンタ20の上位数ビットの重み値の合
計Σと、所定の時間txに周波数fの一周期長dを掛け
た値との一致を検査でき、少ないビット数で周波数fの
良否を判定できる。なお、この原理は、後述の具体例で
詳しく説明する。
【0015】以上のとおり、本実施例によれば、VCO
10の出力周波数の測定結果も、二値信号(アンドゲー
ト23の出力)でディジタル的に得ることができる。し
たがって、前述の入力側のディジタル化と合わせて、V
CO10の入出力の双方をディジタルでインターフェー
スできるから、VCO10を内蔵した半導体集積回路装
置と共通の試験環境で検査を行うことができ、コストの
低減を図ることができる。
【0016】ここで、具体的な数値(言うまでもなくこ
の数値に限定するものではない)を当てはめて本実施例
の動作を説明する。図2はそのための説明図であるが、
信号やカウンタのビット数および試験電圧の種類を特定
した他は、図1と全く同じである。すなわち、試験端子
150 、151 に与えられる外部からの二値信号T0
1 は2ビットであり、デコーダ16の出力は二値信号
0 、T1 のビット数に合わせてS0 〜S3 までの4つ
である。また、スイッチ17の選択入力は、デコーダ1
6の出力と同数の4つ(但し、そのうちの一つはオープ
ンで実質の入力は3つ)であり、電圧発生手段18で作
られる試験電圧はV0 〜V2 の3つである。なお、ここ
では、電圧範囲を+3V(VDD)から0V(GND)
までとし、この範囲を等分割した値を各試験電圧V0
2 に与えている。すなわち、V 0 =+2.25V、V
1 =+1.5V、V2 =+0.75Vである。さらに、
カウンタ20はD0 〜D9 までの10個の出力を持ち
(すなわち10ビットのカウンタ)、且つ、アンドゲー
ト21はそのうちの上位3ビット(D7 〜D9 )の論理
一致を検出している。なお、V0 〜V2 の電圧値は、V
CO10の入力電圧範囲を勘案して最適なものに設定す
ることは言うまでもない。
【0017】このような構成において、T0 、T1 、S
0 〜S3 、および、スイッチ17の選択動作の関係を、
次表1のとおりと考える。 表1によれば、T0 、T1 の組み合わせに従って、複数
の試験電圧V0 〜V2が適宜に選択されていることが分
かる。VCO10は、これらの選択電圧に応じた周波数
(位相)の信号を出力することになる。なお、T0 =T
1 =1のときは、いずれの試験電圧も選択されないが、
これは通常時に用いられる動作モードである。 (以下余白)
【0018】VC010の出力周波数fを20MHz
(周期は50ns)とすると、カウンタ20の出力は5
0nsの経過ごとに、次表2のように変化する。 表2において、カウンタ20の出力の上位3ビットがす
べてHレベル(“1”)に揃うときは、計数値が896
から1023までの間しかない。したがって、この89
6〜1023の丁度中間の計数値(960)に対応した
時点(48000ns)で、アンドゲート21の出力が
Hレベルになっていれば、VCO10の出力周波数f
が、最低18.67MHzから最高21.32MHzま
での範囲に収まっていることが分かる(検査合格)。こ
れは、理想周波数(20MHz)の−6.7%から+
6.6%の範囲に相当する。なお、最低周波数の18.
67MHzは、中間計数値(960)のときの時間(4
800ns)を最低計数値(896)で割った値(5
3.57ns;周期長)で与えられ、また、最大周波数
の21.32MHzは、同時間(4800ns)を最大
計数値(1023)で割った値(46.92ns;周期
長)で与えられる。
【0019】これに対し、周波数fが例えば、許容上限
オーバーの21.5MHzの場合には、その周期長が4
6.51nsで、4800ns経過時点での計数値が1
032となって、アンドゲート21の出力はLレベルと
なるから、許容範囲を外れていることを検出でき、不合
格とすることができる。または、周波数fが例えば、許
容下限アンダーの18.6MHzの場合には、その周期
長が53.76nsで、4800ns経過時点での計数
値が896となって、やはり、アンドゲート21の出力
はLレベルとなるから、許容範囲を外れていることを検
出でき、不合格とすることができる。
【0020】以上のように、本実施例では、少ないビッ
ト数のカウンタでも充分な精度(約±7%)でVCOを
検査できるが、精度をより高めるには、単にアンドゲー
ト21の入力ビット数を増やすだけでよい。例えば、1
ビット増やして4ビットにした場合には、以下のよう約
±4%の精度が得られる。すなわち、カウンタ20の上
位4ビットがすべてHレベルに揃うのは、上表2より、
計数値が960から1023までの間しかない。したが
って、この960〜1023の丁度中間の計数値(99
2)に対応した時点(49600ns)で、アンドゲー
ト21の出力がHレベルになっていれば、VCO10の
出力周波数fが、最低19.35MHzから最高20.
63MHzまでの範囲に収まっていることが分かる(検
査合格)。これは、理想周波数(20MHz)の−3.
3%から+3.1%の範囲に相当する。なお、最低周波
数の19.35MHzは、中間計数値(992)のとき
の時間(49600ns)を最低計数値(960)で割
った値(51.67ns;周期長)で与えられ、また、
最大周波数の20.63MHzは、同時間(49600
s)を最大計数値(1023)で割った値(48.48
ns;周期長)で与えられる。
【0021】これに対し、周波数fが例えば、許容上限
オーバーの20.7MHzの場合には、その周期長が4
8.31nsで、49600ns経過時点での計数値が
1026となって、アンドゲート21の出力はLレベル
となるから、許容範囲を外れていることを検出でき、不
合格とすることができる。または、周波数fが例えば、
許容下限アンダーの19.3MHzの場合には、その周
期長が51.8nsで、49600ns経過時点での計
数値が957となって、やはり、アンドゲート21の出
力はLレベルとなるから、許容範囲を外れていることを
検出でき、不合格とすることができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、検査時における周波数
発振要素の外部との入出力インターフェースを二値信号
によってディジタル的に行うことができる。したがっ
て、その周波数発振要素を内蔵する半導体集積回路装置
がディジタル動作する場合には、相方の試験環境をディ
ジタルに統一でき、検査コストの低減を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の基本構成図である。
【図2】一実施例の具体的な数値を用いた説明図であ
る。
【図3】VCOの入力電圧−出力周波数特性図である。
【符号の説明】
10:VCO(周波数発振要素) 150 〜15n-1 :試験用入力端子 17:スイッチ(選択手段) 18:電圧発生手段 20:カウンタ(計数手段) 21:アンドゲート(判定手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03L 7/099

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電圧制御型の周波数発振要素を内蔵した半
    導体集積回路装置において、 1ビットまたは複数ビットで構成された外部からの二値
    信号を受ける試験用入力端子と、 所定の電圧範囲を等分して複数の試験電圧を発生する電
    圧発生手段と、 前記二値信号の状態に応じて前記複数の試験電圧の一つ
    を選択し、該選択された試験電圧を前記周波数発振要素
    の制御入力に印加する選択手段と、 前記周波数発振要素の出力に現れた信号の立ち上がり若
    しくは立ち下がりの数を計数する計数手段と、 所定の時間が経過した時点で前記計数手段の計数値と基
    準値とを比較して前記周波数発振要素の特性の良否を判
    定し、判定結果を二値信号で出力する判定手段と、を備
    えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
JP7154206A 1995-06-21 1995-06-21 半導体集積回路装置 Pending JPH095398A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1325666A2 (en) * 2000-08-18 2003-07-09 Luxine Inc. Induction heating and control system and method with high reliability and advanced performance features

Cited By (3)

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EP1325666A2 (en) * 2000-08-18 2003-07-09 Luxine Inc. Induction heating and control system and method with high reliability and advanced performance features
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