KR20080010580A - Histogram based adc bist for hardware overhead optimization - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 히스토그램 방법을 이용한 BIST 기법의 개념도.1 is a conceptual diagram of a BIST technique using a histogram method.
도 2는 본 발명에 따른 ADC BIST 장치의 블록 다이어그램.2 is a block diagram of an ADC BIST device in accordance with the present invention.
도 3은 도 2의 결과분석기의 내부 구성도.3 is a diagram illustrating an internal configuration of the result analyzer of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 장치에 사용된 테스트 신호의 파형도.4 is a waveform diagram of a test signal used in the apparatus of the present invention.
도 5는 도 4의 테스트 신호를 사용하였을 경우의 무고장 ADC의 출력 분포도.5 is an output distribution diagram of a trouble-free ADC when the test signal of FIG. 4 is used.
도 8은 옵셋 에러를 나타내는 그래프.8 is a graph showing an offset error.
도 9은 이득 에러를 나타내는 그래프9 is a graph showing gain error
도 10은 비직선성(Non-linearity) 에러를 나타내는 그래프.FIG. 10 is a graph showing non-linearity errors. FIG.
본 발명은 아날로그디지털 변환기(ADC)의 정적 파라미터에 대한 고장을 테스트하기 위한 내장된 자체테스트 기법(BIST: built-in self-test)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 테스트 시간을 짧게 하면서도 기존의 방법보다 하드웨 어 오버헤드를 줄인 ADC의 BIST 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a built-in self-test (BIST) for testing faults on static parameters of analog-to-digital converters (ADCs). More specifically, the present invention relates to a BIST device and method of an ADC which shortens test time and reduces hardware overhead compared to the conventional method.
대부분의 시스템에 적용되는 혼성 신호 회로로서 ADC(아날로그 디지털 변환기)가 있으며, 이에 대한 내장된 자체 테스트 방법(BIST)이 활발히 연구되고 있다. ADC에 대한 내장된 자체 테스트 방법에는 이득(gain), 옵셋(offset), DNL(Differential Non-linearity), INL(Integral Non-linearity) 등의 파라미터를 계산하여 고장의 유무를 판단하는 정적 방법과, SNR(Signal-to-Noise Ratio), SINAD(Signal-to-Noise and Distortion), ENOB(Effective Number of Bits) 등의 파라미터를 계산하는 동적 방법이 있다. Hybrid signal circuits (ADCs), which are applied to most systems, include analog digital converters (ADCs), and a built-in self test method (BIST) has been actively studied. Built-in self-test methods for ADCs include static methods that determine the presence of failures by calculating parameters such as gain, offset, differential non-linearity (DNL), and integral non-linearity (INL), There is a dynamic method of calculating parameters such as Signal-to-Noise Ratio (SNR), Signal-to-Noise and Distortion (SINAD), and Effective Number of Bits (ENOB).
정적 방법 중 가장 많이 사용되는 방법은 히스토그램 방법이다. 히스토그램 방법을 이용한 BIST의 구성을 도 1에 나타내었다. 히스토그램 방법을 이용한 BIST는 ADC(10)의 입력에 신호발생기에서 발생한 소정의 테스트 신호(12)를 인가하고, 출력에서 나오는 각 코드에 대한 빈도수를 메모리(14)에 저장하는 방법이다. 저장된 각 코드의 빈도수를 가지고 DSP(16)를 이용하여 ADC의 특성을 계산하여 옵셋, 이득, NL신호를 출력한다. The most commonly used method is the histogram method. The configuration of the BIST using the histogram method is shown in FIG. 1. The BIST using the histogram method is a method of applying a predetermined
이와 같은 히스토그램 방법은 통계적으로 만족할 만한 결과를 얻기 위해 많은 샘플이 필요하다. 이로 인하여 테스트 시간이 길어지고 많은 저장 공간이 필요하다는 단점을 갖는다. 이러한 단점들을 해결하고자 몇몇 방법들이 발표되었지만, 하드웨어 오버헤드와 테스트 시간을 동시에 줄이기 위한 방안이 필요하다. 기존의 방법에서는 ADC의 옵셋, 이득, INL, DNL의 계산을 위한 하드웨어를 공유함으로써 기존의 방법에 비해 하드웨어 오버헤드를 감소시켰다. 그러나 파라미터들을 한 번 에 계산하지 못하고 순차적으로 계산하기 때문에 테스트 시간은 기존의 방법보다 4배 증가하게 된다. This histogram method requires many samples to obtain statistically satisfactory results. This results in a long test time and a large storage space. Several methods have been published to address these shortcomings, but there is a need for a way to reduce hardware overhead and test time simultaneously. In the conventional method, hardware overhead is reduced compared to the conventional method by sharing the hardware for calculating the offset, gain, INL, and DNL of the ADC. However, because the parameters are calculated sequentially rather than at one time, the test time is increased by four times compared to the conventional method.
이 밖에 다른 기존의 방법에서는 각 파라미터들을 계산하도록 하는 모듈을 따로 두는 것이 있어서, 테스트 시간을 크게 감소시켰으나 이 경우에는 하드웨어 오버헤드가 증가하는 결과를 얻었다.In addition, other conventional methods have separate modules for calculating each parameter, which greatly reduces test time, but in this case, hardware overhead is increased.
이상의 기재 내용을 정리하면, ADC를 테스트하기 위한 히스토그램 방법은 ADC의 offset, gain, DNL (Differential non-linearity) 및 INL (Integral non-linearity) 같은 정적 파라미터들을 계산하는 방법으로 많이 사용된다. 히스토그램 방법은 ADC의 출력 값의 출현 빈도를 가지고 정적 파라미터를 계산하기 때문에 출력 값의 샘플링 수가 많을수록 정확한 결과를 얻을 수 있다. 그러나 ADC 출력 값의 출현 빈도를 저장하기 위해서는 고용량의 레지스터가 필요하며, 상기 4가지의 정적 파라미터를 계산하기 위해서는 4개의 고용량 레지스터가 필요하게 된다. 이러한 하드웨어 오버헤드 문제는 BIST에 적용하기 어려운 문제를 가져온다. 이러한 문제 해결을 위해 하드웨어 오버헤드를 줄이기 위한 방법으로 BIST 자원을 재사용하여, 각 파라미터를 차례로 계산하는 방법이 있다. 하지만 이 방법은 테스트 시간을 기존보다 4배가 증가하는 단점을 갖는다. In summary, the histogram method for testing the ADC is widely used to calculate static parameters such as offset, gain, differential non-linearity (DNL), and integral non-linearity (INL) of the ADC. The histogram method calculates a static parameter with the frequency of occurrence of the ADC's output, so the more samples the output has, the more accurate the result. However, a high capacity register is needed to store the frequency of occurrence of the ADC output value, and four high capacity registers are needed to calculate the four static parameters. This hardware overhead problem is difficult to apply to the BIST. In order to solve this problem, a method of reducing hardware overhead is to reuse BIST resources and calculate each parameter in turn. However, this method has the disadvantage that the test time is increased by four times.
이에 본 발명자는, 테스트 시간을 감소시키지 않으면서도 하드웨어 오버헤드를 감소시키도록 하는 BIST 구조를 제안한다. 정적 파라미터들의 상관관계를 계산하여, 하나의 다운카운터와 하나의 업다운카운터를 사용하여 옵셋, 이득, DNL, INL 을 계산하는 구조를 제안하였다. 각 파라미터들을 병렬적으로 계산하기 때문에 테스트 시간의 감소를 가져오며, 두 개의 카운터를 통해 간단하게 정적 파라미터를 계산함으로써 하드웨어 오버헤드를 기존의 방법들보다 줄일 수가 있었다. The present inventors propose a BIST structure that reduces hardware overhead without reducing test time. By calculating the correlation of static parameters, we propose a structure that calculates offset, gain, DNL, and INL using one down counter and one up down counter. By calculating each parameter in parallel, the test time is reduced, and the hardware overhead can be reduced compared to conventional methods by simply calculating static parameters through two counters.
본 발명의 목적은 ADC의 정적 파라미터를 계산할 수 있는 기존의 BIST 방법들에 비해 하드웨어 오버헤드를 줄이며 테스트 시간을 감소할 수 있는 BIST 방법 및 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a BIST method and apparatus that can reduce hardware overhead and reduce test time compared to existing BIST methods that can calculate static parameters of an ADC.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 BIST 장치 및 방법의 개발을 위해 ADC의 정적 파라미터들의 상관관계를 분석하고, 이 정적 파라미터를 검출하기 위한 두 개의 카운터를 사용하였다. 구체적으로, ADC의 정적 파라미터들을 분석하였고, 이를 토대로 각 파라미터들에 대한 검출기를 따로 두지 않아도 각 파라미터들에 대한 에러를 검출할 수 있도록 하드웨어를 제안하였으며, 이를 통해 테스트 시간이 짧으면서도 하드웨어 오버헤드를 감소시킬 수 있도록 하였다. 우선, 본 발명에 따른 BIST 장치 및 방법의 개념을 설명한다.In order to achieve the above object, two counters were used to analyze the static parameters of the ADC and to detect the static parameters for the development of the BIST apparatus and method of the present invention. Specifically, we analyzed the static parameters of the ADC and proposed hardware to detect errors for each parameter without setting a detector for each parameter, thereby reducing hardware overhead while reducing test time. To reduce. First, the concept of the BIST apparatus and method according to the present invention will be described.
본 발명에 따른, 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 테스트하기 위한 BIST 장치는 According to the invention, a BIST device for testing an analog-to-digital converter (ADC)
상기 ADC의 입력에 인가할 테스트 신호를 생성하는 신호생성기와 A signal generator for generating a test signal to be applied to the input of the ADC
상기 신호생성기에서 생성된 신호가 최대 전압까지 도달했을 때 테스트 종료 신호(Test end)를 출력하는 비교기와 A comparator for outputting a test end signal when the signal generated by the signal generator reaches a maximum voltage;
ADC의 출력을 분석하여 옵셋, 이득, NL값을 출력하는 결과분석기로 구성된 다.It consists of a result analyzer that analyzes the output of the ADC and outputs the offset, gain, and NL values.
상기 결과분석기는 ADC(10) 출력의 LSB를 통해 트랜지션(천이) 발생을 검출하는 트랜지션 검출기와, 상기 트랜지션 검출기에서 출력되는 트랜지션 신호를 카운트하는 카운터 수단을 포함한다. The result analyzer includes a transition detector for detecting the occurrence of a transition (transition) through the LSB of the
여기서, 상기 트랜지션 검출기는 ADC출력의 LSB 신호가 입력되는 제1플립플롭과, 이 제1플립플롭의 출력신호와 상기 제1플립플롭의 입력신호에서 분기된 신호가 입력되는 XOR 게이트와, 이 XOR 게이트의 출력신호가 입력되는 제2플립플롭으로 구성된다. 트랜지션 검출기는 한 클록 이전의 ADC의 LSB와 현재의 LSB를 비교하여 그 값이 다르면 '1'의 신호를 출력하는 작용을 한다. The transition detector may include a first flip-flop to which an LSB signal of an ADC output is input, an XOR gate to which a signal diverged from an output signal of the first flip-flop and an input signal of the first flip-flop is input, and the XOR And a second flip flop to which an output signal of the gate is input. The transition detector compares the LSB of the ADC one clock with the current LSB and outputs a signal of '1' if the value is different.
또한, 상기 카운터 수단은 ADC의 출력값에 트랜지션(천이)이 발생할 때까지 업카운팅을 하여, i번째 코드의 빈도수 H(i)를 저장하는 카운터와, 트랜지션이 발생할 때마다 상기 카운터에 저장되어 있는 H(i)와 레프런스값 Hideal를 비교하여 옵셋 및 DNL 에러를 검출하는 제1비교기와, 상기 ADC(10)의 출력 코드가 바뀔 때마다 최상위 비트만을 셋(set)시켜 다운카운팅을 하고, 다운카운터에 저장되어 있는 값에서 H(i)를 제하는 다운카운터와, 다운카운터에 저장된 값을 ADC의 LSB의 트랜지션이 발생할 때마다 레프런스값과 비교하여 이득 및 INL 에러를 검출하는 제2비교기를 포함할 수 있다. In addition, the counter means counts up to the output value of the ADC until a transition (transition) occurs, the counter for storing the frequency H (i) of the i-th code, and H stored in the counter every time a transition occurs Comparing (i) with reference value H ideal , the first comparator for detecting offset and DNL errors, and down counting by setting only the most significant bit each time the output code of the
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른, 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 테스트하기 위한 BIST 방법은 Meanwhile, according to another aspect of the present invention, a BIST method for testing an analog-to-digital converter (ADC)
테스트신호를 생성하는 단계, Generating a test signal,
이 테스트신호가 최대 전압까지 도달하는지 체크하여, 아직 최대 전압에 도달하지 않았으면 ADC의 입력에 상기 테스트신호를 인가하는 단계, Checking whether the test signal reaches the maximum voltage and applying the test signal to the input of the ADC if the maximum voltage has not been reached yet;
ADC에서 출력되는 신호를 분석하여, 옵셋, 이득, NL(DNL 및 INL)값을 출력하는 단계를 포함하여 구성된다. Analyzing the signal output from the ADC, and outputting the offset, gain, and NL (DNL and INL) values.
여기서, 상기 ADC 출력 신호를 분석하는 단계는 Here, the step of analyzing the ADC output signal
1) ADC 출력의 LSB를 통해 트랜지션(천이) 발생을 검출하는 트랜지션 검출단계,1) a transition detection step of detecting the occurrence of a transition (transition) through the LSB of the ADC output,
2) ADC(10)의 출력값에 트랜지션(천이)이 발생할 때까지 업카운팅을 하여, i번째 코드의 빈도수 H(i)를 저장하는 단계,2) storing the frequency H (i) of the i-th code by performing up counting until a transition (transition) occurs in the output value of the
3) 트랜지션이 발생할 때마다 상기 저장되어 있는 H(i)와 레프런스값 Hideal를 비교하여 옵셋 및 DNL 에러를 검출하는 단계,3) detecting an offset and a DNL error by comparing the stored H (i) with a reference value H ideal whenever a transition occurs;
4) 상기 2) 및 3) 단계와 병행하여, ADC(10)의 출력 코드가 바뀔 때마다 최상위 비트만을 셋(set)시켜 다운카운팅을 하고, 현재 저장되어 있는 값에서 H(i)를 빼어 저장하는 단계,4) In parallel with the steps 2) and 3), whenever the output code of the
5) 상기 저장된 값 (Hideal+α)-H(i)는 ADC(10)의 LSB의 트랜지션이 발생할 때마다 레프런스값과 비교하여 이득 및 INL 에러를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 5) The stored value (H ideal + α) -H (i) may include detecting a gain and an INL error in comparison with a reference value whenever the LSB transition of the
여기서, 상기 2) 단계는, 한 클록 이전의 ADC의 LSB와 현재의 LSB를 비교하여 그 값이 다르면 '1'의 신호를 출력하는 단계를 포함한다. Here, step 2) includes comparing the LSB of the ADC one clock ago with the current LSB and outputting a signal of '1' if the value is different.
이상의 본 발명의 방법은 실제로 컴퓨터 프로그램으로써 구현 가능하며, 이 경우에 이 프로그램을 기록한 컴퓨터 기록매체도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The above method of the present invention can be embodied as a computer program in practice, in which case the computer recording medium on which the program is recorded is also included in the technical scope of the present invention.
본 발명에서, 테스트신호로서 생성하는 신호는 램프신호인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the signal generated as the test signal is preferably a ramp signal, but is not necessarily limited thereto.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 ADC BIST 장치 및 방법의 구체적인 실시예를 설명한다. Hereinafter, a specific embodiment of an ADC BIST apparatus and method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 ADC BIST 장치의 블록 다이어그램이다. 본 발명에 따른 BIST 장치의 일실시예는 테스트 신호를 생성하는 램프신호(ramp signal) 생성기(20)와 아날로그디지털 변환기(ADC)(10)의 출력을 분석하는 결과분석기(30), 그리고 램프신호 생성기(20)가 A라는 최대 전압까지 도달했을 때 테스트 종료 신호(Test end)를 보내는 비교기(40)로 구성된다. 2 is a block diagram of an ADC BIST device according to the present invention. One embodiment of the BIST device according to the present invention is a
결과분석기(30)는 위해 와 을 계산하여 저장하도록 두 개의 카운터를 사용하였다. 결과분석기의 구조(30)는 도 3에 나타내었다. 결과분석기(30)는 ADC(10) 출력의 LSB를 통해 트랜지션(천이) 발생을 검출하는 트랜지션 검출기(310)와 카운터(320) 그리고 다운카운터(330)로 구성된다. 트랜지션 검출기(310)는 두 개의 플립플롭(F/F)과 하나의 XOR 게이트로 구성되며, 한 클록 이전의 ADC의 LSB와 현재의 LSB를 비교하여 그 값이 다르면 '1'의 신호를 카운터(320)와 비교기(325)에 보낸다. 카운터(320)는 ADC(10)의 출력값에 트랜지션(천 이)이 발생할 때까지 업카운팅을 하여, i번째 코드의 빈도수 H(i)를 저장한다. 트랜지션이 발생할 때마다 카운터(320)에 저장되어 있는 H(i)와 레프런스값 Hideal를 비교하여 옵셋 및 DNL 에러를 검출한다. 다운카운터(330)는 ADC(10)의 출력 코드가 바뀔 때마다 최상위 비트만을 셋(set)시키며, 다운카운팅을 통해 카운터(320)에 저장되어 있는 값에서 H(i)를 뺀다. 최상위 비트만을 set할 때 카운터에 Hideal+α만큼의 값이 증가한다고 하면, 다운카운터(330)는 (Hideal+α)-H(i)를 누적하여 저장할 수 있다. 다운카운터(330)에 저장된 값은 ADC(10)의 LSB의 트랜지션이 발생할 때마다 비교기(335)에서 레프런스값과 비교되어 이득 및 INL 에러를 검출할 수 있다. 이렇게 함으로써 옵셋, 이득, DNL 및 INL 에러 검출부를 뺄셈기 없이 구현함으로써 하드웨어 오버헤드를 줄일 수 있다.
ADC에 인가하는 테스트 신호는 그 크기에 대한 분포를 안다면 램프신호, 삼각파 신호, 사인/코사인 신호 등 어떠한 신호든지 사용할 수 있지만, 본 발명의 일실시예에서는 도 4와 같은 램프신호를 사용하였다. 도 4에서 A는 램프신호의 크기(전압)를 의미하며, FS는 ADC가 변환할 수 있는 입력 신호의 범위를 의미한다. 본 발명의 BIST에 따르면 하나의 테스트 신호 주기 동안 테스트를 하므로 테스트 시간이 짧다는 장점을 갖는다. A와 FS를 같게 맞춰줌으로써 도 5와 같은 ADC의 균일한 출력 분포를 얻을 수 있다. 도 5에서 가로축은 ADC의 출력 코드(code)이며, 세로축은 코드의 빈도수(code count)를 의미한다.The test signal applied to the ADC may be any signal such as a ramp signal, a triangular wave signal, a sine / cosine signal, etc., if the distribution of the magnitude is known. In one embodiment of the present invention, the ramp signal shown in FIG. In FIG. 4, A denotes a magnitude (voltage) of a ramp signal, and FS denotes a range of input signals that the ADC can convert. According to the BIST of the present invention, since the test is performed for one test signal period, the test time is short. By equalizing A and FS, a uniform output distribution of the ADC as shown in FIG. 5 can be obtained. In FIG. 5, the horizontal axis represents the output code of the ADC, and the vertical axis represents the code count of the code.
램프신호를 사용함으로써 얻을 수 있는 장점은 고장인지 무고장인지 확인하 는 레프런스값을 하나로 만들 수 있기 때문에 레프런스값에 대한 하드웨어 오버헤드를 줄일 수 있다는 것이다. 히스토그램을 사용한 기존의 방법들은 옵셋, 이득, INL, DNL과 같은 파라미터들을 각각 따로 계산하였기 때문에 하드웨어 오버헤드가 일어난다는 단점이 있었다. 하지만 본 발명에 따르면 옵셋과 DNL, 이득과 INL은 연관성을 갖기 때문에, 연관성을 통해 내장된 자체 테스트 기법의 하드웨어를 줄일 수 있다.The advantage of using a ramp signal is that it can reduce the hardware overhead of the reference value by making one reference value to determine whether it is faulty or faultless. The conventional methods using the histogram have a disadvantage in that hardware overhead occurs because parameters such as offset, gain, INL, and DNL are calculated separately. However, according to the present invention, since the offset and the DNL, the gain and the INL are related, the hardware of the built-in self test method can be reduced through the association.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 개략적 구성을 나타내는 흐름도이다. 도 2의 하드웨어 구성을 참조하여 그 프로세스를 살펴본다. 6 is a flow chart showing the schematic configuration of the method according to the invention. The process will be described with reference to the hardware configuration of FIG.
우선, 테스트 신호를 생성하는 램프신호(ramp signal)를 생성한다(102). 이 램프신호가 최대 전압까지 도달하는지 체크하여(104), 도달하였다면 이로써 프로세스를 종료하고, 아직 최대 전압에 도달하지 않았으면 테스트대상인 ADC의 입력에 상기 램프신호를 인가한다(106)(도 2 참조). 그리고 ADC에서 출력되는 디지털신호를 분석하여(108), 옵셋, 이득, NL(DNL 및 INL)값을 출력한다(110).First, a ramp signal for generating a test signal is generated 102. Check if the ramp signal reaches the maximum voltage (104), and if so, terminate the process, and if it has not reached the maximum voltage, apply the ramp signal to the input of the ADC under test (106) (see Figure 2). ). The digital signal output from the ADC is analyzed (108), and the offset, gain, and NL (DNL and INL) values are output (110).
도 7은 도 6의 ADC 출력 분석 단계(108)의 세부 프로세스를 나타낸다. 도 3의 하드웨어 구성도를 참조하여 그 프로세스 흐름을 살펴보면, 우선, ADC 출력의 LSB를 통해 트랜지션(천이) 발생을 검출한다(202). 이 단계는, 도 3에서 보는 것과 같이, 트랜지션 검출기(310)에 의해 이루어지는데, 한 클록 이전의 ADC의 LSB와 현재의 LSB를 비교하여 그 값이 다르면 '1'의 신호를 카운터(320)와 비교기(325)에 보낸다. 다음에, ADC(10)의 출력값에 트랜지션(천이)이 발생할 때까지 업카운팅을 하여, i번째 코드의 빈도수 H(i)를 저장한다(204). 그리고 트랜지션이 발생할 때마 다 상기 저장되어 있는 H(i)와 레프런스값 Hideal를 비교하여(206) 옵셋 및 DNL 에러를 검출한다(208). 7 shows a detailed process of the ADC
한편, 상기 204 단계와 별도 루트로, ADC 출력의 LSB를 통해 트랜지션(천이) 발생을 검출한 다음에(202), 상기 ADC(10)의 출력 코드가 바뀔 때마다 최상위 비트만을 셋(set)시키고 다운카운팅을 해서, 카운터(320)에 저장되어 있는 값에서 H(i)를 빼어 저장하는 단계가 진행된다(210). 즉, 최상위 비트만을 set할 때 다운카운터에 Hideal+α만큼의 값이 증가한다고 하면, 다운카운터(330)는 (Hideal+α)-H(i)를 누적하여 저장할 수 있는 것이다. 그리고, 상기 저장된 값 (Hideal+α)-H(i)는 ADC(10)의 LSB의 트랜지션이 발생할 때마다 비교기(335)에서 레프런스값과 비교되어(212) 이득 및 INL 에러를 검출한다(214). On the other hand, as a separate route from
이상의 방법은 실제로 컴퓨터 프로그램에 의해 수행가능한데, 이 프로그램을 기록한 컴퓨터 기록매체도 역시 본 발명의 보호범위에 포함된다. 컴퓨터 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The above method can be actually performed by a computer program, and the computer recording medium which records the program is also included in the protection scope of the present invention. Computer record carriers include any type of recording device that stores data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include.
옵셋 에러는 실제 ADC의 트랜스퍼 커브와 이상적인 경우의 트랜스퍼 커브와의 차이로 정의한다. 도 8에 옵셋 에러에 대한 그림을 나타내었다. 도 8의 위 그림 은 ADC의 트랜스퍼 커브를 나타낸 것이다. 가로축은 아날로그 입력을 가리키며, 세로축은 디지털 출력을 나타낸다. 도 8의 아래 그림은 옵셋 에러가 존재하는 실제의 경우와 이상적인 경우 디지털 출력에 대한 히스토그램을 나타낸 것이다. 옵셋 에러가 존재할 경우 첫 코드에서 더 많은 빈도수가 나오는 것을 확인할 수 있다.Offset error is defined as the difference between the actual ADC transfer curve and the ideal case transfer curve. 8 shows the offset error. 8 shows the transfer curve of the ADC. The horizontal axis represents the analog input and the vertical axis represents the digital output. The lower figure of FIG. 8 shows a histogram for the digital output in real and ideal cases where there is an offset error. If there is an offset error, you can see that more frequency comes out from the first code.
옵셋 에러는 입력에 대한 출력 코드의 빈도수를 가지고 옵셋의 정의에 의해 계산할 수 있다. 옵셋의 계산은 다음과 같이 이루어질 수 있다.The offset error can be calculated by the definition of the offset with the frequency of the output code for the input. The calculation of the offset can be done as follows.
NT는 총 샘플링수이며, H(i)는 i번째 코드의 샘플링수를 의미한다. Hideal은 이상적인 경우 코드 하나당의 샘플링수를 의미한다. 위 식을 통하여 옵셋 에러는 (H(0)-Hideal)을 계산하여 얻을 수 있음을 알 수 있다.N T is the total number of samples, and H (i) means the number of samples of the i-th code. H ideal is the number of samples per code in the ideal case. It can be seen from the above equation that the offset error can be obtained by calculating (H (0) -H ideal ).
한편, 이득 에러는 트랜스퍼 커브에서 이득, 곧 기울기가 이상적인 경우와 다르게 나타나는 것을 말한다. ADC에 이득 에러가 있을 경우의 트랜스퍼 커브 및 출력의 빈도를 도 9에 나타내었다. On the other hand, gain error means that the gain, that is, the slope appears differently from the ideal case in the transfer curve. 9 shows the frequency of the transfer curve and the output when the ADC has a gain error.
이득 에러는 아래의 수식을 이용하여 계산 할 수 있다.The gain error can be calculated using the equation below.
무고장 ADC의 경우 이득은 1이 되기 때문에 (H(i)- Hideal)의 누적값은 0이 된다. 누적값이 0이 아니라면 테스트 대상 회로에 이득 에러가 존재함을 알 수 있다.In the case of a faultless ADC, the gain is 1, so the cumulative value of (H (i)-H ideal ) is 0. If the cumulative value is not zero, you know that there is a gain error in the circuit under test.
비직선성(Non-linearity) 에러는 이상적인 ADC의 경우 코드의 변화가 일어나는 구간이 1 LSB(Least Significant Bit)로 일정하다는 사실에 기초한다. DNL은 i번째 코드가 발생하는 이상적인 구간의 길이와 실제 구간의 길이의 차이로 정의한다. INL은 i번째 이전까지의 모든 DNL 에러가 i번째 코드의 변화에 영향을 미치기 때문에 DNL의 합으로 정의한다. 비직선성 에러에 대한 트랜스퍼 커브 및 출력의 빈도를 도 10에 나타내었다. 비직선성 에러의 정의에 따른 계산식은 다음과 같다.Non-linearity errors are based on the fact that, for an ideal ADC, the interval over which code changes occur is constant at 1 Least Significant Bit (LSB). DNL is defined as the difference between the length of the ideal section where the i-th code occurs and the length of the actual section. INL is defined as the sum of DNL because all DNL errors before the i th affect the change of the i th code. The frequency of the transfer curve and output for nonlinearity errors is shown in FIG. 10. The formula according to the definition of nonlinearity error is
지금까지의 옵셋, 이득, INL, DNL의 수식을 살펴본 바, 각 식은 H(i)-Hideal에 비례하는 것을 알 수 있다.Looking at the formulas of offset, gain, INL, and DNL so far, we can see that each equation is proportional to H (i) -H ideal .
따라서 기존의 방법을 따라 각 파라미터를 계산하는 유닛을 두지 않아도 H(i)-Hideal을 계산하는 모듈만으로도 옵셋, 이득, INL, DNL을 계산할 수 있다. 본 출원에서는 더 정확한 계산을 위해 위해 와 을 계산하여 저장하는 구조를 제안하였다. 따라서 본 발명에 따른 내장된 자체 테스트 장치는 도 2에 나타낸 것과 같이 구성하였다.Therefore, the offset, gain, INL, and DNL can be calculated by using a module that calculates H (i) -H ideal without having a unit to calculate each parameter according to the conventional method. In this application, for a more accurate calculation Wow We proposed a structure to calculate and store. Therefore, the built-in self test apparatus according to the present invention is configured as shown in FIG.
우선, 본 발명에 따르면 ADC 테스트에 BIST를 적용하므로 동작 속도로 테스 트할 수 있다. 이 때, 히스토그램을 기반으로 하는 ADC BIST의 경우 그 하드웨어 오버헤드로 인해 실제 적용이 어려웠으나, ADC BIST의 하드웨어 오버헤드를 감소시킴으로써 실제 적용이 가능하다. 또한 테스트 비용의 감소와 함께 전체 회로 비용을 감소시킬 수 있다. First, according to the present invention, since the BIST is applied to the ADC test, it can be tested at the operation speed. In this case, the ADC BIST based on the histogram was difficult to apply due to its hardware overhead. However, the ADC BIST can be applied by reducing the hardware overhead of the ADC BIST. In addition, the total cost of the circuit can be reduced with a reduction in test cost.
본 발명의 내장된 자체 테스트 기법을 8비트 플래쉬 ADC에 적용하여 실험하였다. ADC 내부의 트랜지스터에 임의적으로 단락(short), 단선(open) 고장을 삽입한 6개의 회로와 플래쉬 ADC의 저항값을 10% 변화시켜 옵셋 에러, 이득 에러, INL 및 DNL 에러가 존재하는 8개의 회로에 대해 실험을 진행하였다. 무고장 회로의 경우 각 코드의 빈도수는 255개가 되도록 램프신호를 인가하였으며 그 결과 모든 회로에 대한 고장을 효율적으로 검출함을 확인하였다.The built-in self test method of the present invention was applied to an 8-bit flash ADC. Six circuits with arbitrary short and open faults inserted into the transistor inside the ADC and eight circuits with offset error, gain error, INL and DNL error by changing the resistance value of the flash ADC by 10%. The experiment was conducted for. In the case of a fault-free circuit, a ramp signal was applied so that the frequency of each code was 255. As a result, it was confirmed that the failure of all the circuits was efficiently detected.
본 발명의 방법은 기존의 정적 파라미터들을 계산하는 방법들에 대한 하드웨어 오버헤드를 개선한 것이므로 성능 평가보다는 하드웨어 오버헤드 및 테스트 시간에 대한 비교가 더 중요한 지표라 할 수 있다. 기존 방법과 제안된 방법의 비교를 아래 표 1에 나타내었다.Since the method of the present invention improves the hardware overhead of existing methods for calculating static parameters, the comparison of hardware overhead and test time is more important than the performance evaluation. A comparison of the existing method and the proposed method is shown in Table 1 below.
"Hardware Resource Minimization for Histogram-Based ADC BIST"라는 논문에서 제시한 방법의 경우 4개의 정적 파라미터를 순차적으로 계산하는 4개의 페이즈(phase)가 존재한다. 이 때문에 각 페이즈마다 컨트롤 해주는 컨트롤 블록이 존재하며, 테스트 시간이 길다는 단점을 갖는다. "Optimal Schemes for ADC BIST based on Histogram" 논문에서 제시한 방법의 경우는 각 파라미터를 계산하기 위한 4개의 레지스터를 필요로 하기 때문에 하드웨어 오버헤드가 크다는 단점이 있다. In the paper entitled "Hardware Resource Minimization for Histogram-Based ADC BIST," there are four phases that sequentially compute four static parameters. Because of this, there is a control block that controls each phase, and the test time is long. The method presented in the paper "Optimal Schemes for ADC BIST based on Histogram" has a large hardware overhead since it requires four registers to calculate each parameter.
본 발명의 방법은 각 파라미터들을 한 번에 계산하기 때문에 테스트 시간이 짧으며, 기존의 방법들과 달리 연산기를 필요로 하지 않고 두 개의 카운터로 간단하게 정적 파라미터들을 계산할 수 있다. 기존의 Tool에 해당 알고리즘을 이전함으로 수익을 만들 수 있으며, ADC 모듈을 생산하는 업체에 BIST 기술을 이전하여 수익을 창출할 수 있다.Since the method of the present invention calculates each parameter at once, the test time is short, and unlike the conventional methods, it is possible to simply calculate the static parameters with two counters without requiring an operator. Profit can be made by transferring the algorithm to the existing tool, and profit can be generated by transferring the BIST technology to the company that produces the ADC module.
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