TW454090B - Apparatus and method for testing crossover point of voltage signal - Google Patents

Description

454090 五、發明說明（l) 本發明係有關於信號測試技術，特別是有關於一種電 壓说之交越點測試裝置及其測試方法，可用來測試萬用 串列匯流排信號之交越電壓。 諸如RS-232C之傳統串列埠 …-_____ _ ^ 點’即是速度慢、接線繁複、以及所能支援的埠數有限 等。然自1 996年萬用串列匯流排（Universal Serial Bus ’下文以USB簡稱）問世後，便以12Mbits/sec的高速、 避免接線錯誤的設計、支援高達1 2 7個週邊裝置的擴充能 力、，成本低廉、以及隨插即用（plug_and_play)等功能， 儼然成為新一代串列埠的標準。目前的電腦週邊產品中， 諸如顯示器、鍵盤、滑鼠、搖桿、掃描器、列印機、以及 = =(Digital Still Camera)等，均已有廠商相繼推 出支援萬用串列匯流排的產品。 =SB匯流排係採Μ動式（differentiai)信號。請 ^^/示，即為_匯流排内一對資料線抑和_之_ :低車ί 。圖示中，Vh和八分別表示邏輯高準位和邏。 ίν二丄資料線端DP由高邏輯準位、轉換至低邏輯t 準位、轉換呈高邏輯準位VH期間(或：

流排以高傳輸率X Γ時間為75，°ns;當咖匯 午Q例如，12Mblts/sec)操作時，此轉換時U

第4頁 高邏輯準位vH轉換至高邏輯準位、，由 a之電壓，即/立、請，兩者互為交越點 以vcrs稱之）。交越電壓（Cr〇SS〇ver v〇ltage，下 1.5Mbits/see^H^流排以低傳輸率（例如， 4 5 4 090 五、發明說明（2) 間為4〜20ns 。 此一交越電壓Vers是衡量USB輸出信號的重要參數，假 若高邏輯準位Vh約為3. 3V電壓與低邏輯準位VL約為0V，則 交越電壓Vcrs通常需位於13〜2·〇ν間之範圍。 凊參此第2圖’所示為用以測試交越點電壓之習知 裝置。假若此習知裝置用以測試第1圖之波形，係以一比 較器20之兩端連接資料線j)p和。則在時間點τ。”資料線 DP之電位始低於資料線DN者時，比較器2 〇便會產生一陡升 (abrupt)之脈衝22。此時，脈衝22會控制一取樣器24，對 資料線DP和DN之電位進行取樣後’自輸出端26輸出。然 後 由’則台（tester)之參數測量單元（parameter measurement： unit，未圖示）讀取，以獲取交越電壓之 值。 然而，雖然此一習知裝置可精確地測量出交越電壓 值’但是採用比較器20與取樣器24的方式，卻需重新設計 待測單元（unit-under-test，以UUT簡稱之）和測台 (tester)間載板（i〇ad board)之電路’而載板製作費用動 辄數萬或數十萬之譜，故更動載板之法並不符經濟效益。 因此，本發明之一目的，在於提供一種電壓信號之交 越點測試裝置及其測試方法，可以在不更動载板電路的前 提之下’測試差動式信號之交越點電壓，故可節省所需的 測試成本。 為獲致上述目的，本發明可藉由提供一種電壓信號之 交越點測試裝置來完成。此測試裝置適於處理經由一對資

第5頁 454090 五、發明說明（3) — 二，傳輸之一差動式輸入信號，包括兩個， ”至該等資料線中之-者。每-測試通道包括，一 if 比較器、一篦_屮护邸 ^ 乐 一比於哭/以及一通過/故障邏輯電路。第 該相=端；收一上限參考值、以非反相端連接 資料線、以非反相端^ :比車父器係以反相端連接相對應之 電路則連接第一比Γ二;：=:值：通過/故障气輯 於轉換週期時，第一 ^ : *差動式輸入馆號 料，由通過/姑暗n 比較器會產生-邏輯資 後，產生二=電路根據-測試嶋 :入信號m::種:㈡值適於處理-差動式 述電屢範圍對差動式i:信；資料。然，，根據亡 ί型二^動式輸入信號於轉換週期時’則後’產生一邏輯資 试型樣資料做—比 期時，以邏輯資料與該測 為讓本發明之上述和it試結果。 顯易馑，下文特舉一較佳實施的、、特徵、和優點能更明 細說明如下： 、’’並配合所附圖式，作詳 圖示之簡單說明： 第1圖係顯示U $ b匯流排—〜 塵波形圖； 士賢料線DP和DN之信號電 示用rj試交越電壓之習知裝置. 顯不一習知測試系統的方塊圖、 第6胃· 454090 五、發明說明（4) 第4圖係顯示為根據本發明一較佳實施例之測試裝置 的方塊圖；以及 第5圖係顯示資料端Dp和、選通信號STR〇BE波形圖 之一例。 符號說明： 20〜比較器；24〜取樣器；3〇〜測台；32〜待測單元； 載板；40、42〜測試通道；4〇1、4〇2、42ι、422〜比較 器；以及，405、425〜通過/故障邏輯電路。 實施例 請 圖。圖 3 2進行 程式， 須經由 之，此 由 器，因 故會耗 號之交 更動載 的成本

•、第3圖，所示為習知一測試系統的方塊示意 二中，一測台（tester) 30欲對一待測單元（υυτ) 量測’此測台30根據測試之所需載入相對應之測 =待測單元32可以是一積體電路（IC)。而測台3〇 一载板（load board) 34連接待測單元32 ;換言 載板34係做為測台30與待測單元32間之硬體界面 =2圖所示之習知裝|，尚須採用比較器與取福 =要修改測台30和待測單元32間載板34之電路 費所而的測試成本。因此，本發明提出一種電壓 =測試方法，僅需在測㈣端做些微修改，毋 板34之電$，故可省卻修改載板34電路時所需耗 請參照第4圖’所示為根據本發明一較佳實施例之測

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五、發明說明（5) 試裝置的方塊圖示，係以USB匯流排信號之測試為例，然 卻非用以限定本發明於USB匯流排之應用，舉凡採用差^ 式信號者’諸如：IE E E 1 3 9 4、乙太網路等均可適用。 者’根據本發明之測試裝置係位於第3圖所示之測台 内，故僅需修改載入於測台30之測試程式及運用'既σ有之 路’便可以組合出第4圖之測試裝置。 如第4圖所示，測試裝置以兩個測試通道（t channel) 40和42，分別連接USB資料線DP和DN。其^，測

試通道40包含兩個比較器401和4〇2、以及一個通過/故障、1 邏輯電路405。比較器4〇1係以反相端連接上限參考電壓 V0H，比較器402係以非反相端連接下限參考電壓、。由於 USB匯流排之交越電壓ν_通常需位於丨^⑽之^，故^ 限參考電壓VQH即為2. 〇V，而下限參考電壓Vql即是i 3V。而 比較器401之非反相端與比較器4〇2之反相端均連接至資料 線DP。比較器401和402分別以輸出端4〇3與404，連接至通 過/故障邏輯電路4〇5。通過/故障邏輯電路4〇5經由輸入 鈿τρι，接收測試型樣（test pattern)資料，並據以與比 較器401、402之輪出端403、404，做—比對。若相符則自 輸，端R1輸^「通過」信號；若不相符，則自輸出端^輸 出「故障」信號。如下表一所示，即當於相符情況時，資 料線DP之電位VDP、403與404之邏輯準位、以及τρι測試型 樣資料等之對照表：

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VnP 403 404 TP1 Η L H V〇H>Vnp>VnT L L Z V〇H>VnT>VnD L H L 表一 其中，Η代表邏輯高準位，L代表邏輯低準位，ζ代表 高阻抗（high impedance)狀態。 測試通道42包含兩個比較器421和422、以及一個通過 /故障邏輯電路425。比較器421係以反相端連接上限參考 電壓VQH，比較器4 2 2係以非反相端連接下限參考電壓。 由於USB匯流排之交越電壓通常需位於i 3〜2. 〇v之間， 故上限參考電壓VM即為2. 〇V，而下限參考電壓、即是 1. 3V。而比較器421之非反相端與比較器422之反相端均連 接至資料線Μ。比較器421和422分別以輸出端423與424， 連接至通過/故障邏輯電路425。通過/故障邏輯電路425 經由輸入端ΤΡ2，接收測試型樣（test pattern)資料，並 據以與比較器421、422之輸出端423、424，做一比對。若 相符則自輸出端R2輸出「通過」信號；若不相符，則自輸 出端R2輸出「故障」信號。如下表二所示，即當於相符情 況時，資料線DN之電位、、4 23與424之邏輯準位、以及 TP2測試型樣資料等之對照表：

第9頁 454090 五、發明說明（7)

Vn w 423 424 ΤΡ2 VDH>VnTT>VnT Η L Η L L Ζ L Η L 表二 其中’ Η代表邏輯高準位，l代表邏輯低準位，z代表 高阻抗（high impedance)狀態。 另外’通過/故障邏輯電路4〇 5和425，均經由一選通 信號STROBE所控制。 請參照第5圖所示，為資料端dp和dn、選通信號 STROBE波形圖之一例，對第4圖測試裝置之操作做詳細說 明。為方便說明起見，將時間區分為週期1、2、3、4、 5、6、7，其中，在週期4内，資料線卯係由高邏輯準位、 轉，至低邏輯準位VL，而資料線DN係由低邏輯準位（轉換 至高邏輯準位VH，故週期4係為轉換週期（transiti L cycle)。 下表三所列係為各週期内TP1及ΤΡ2之測試型樣資料、 與測試結果R1及!^2等之對照表：

454090 修正昏 ____室—號.881143RR__8?年午月日 五、發明說明（8) 週斯 TP1 ΤΡ2 R1 R2 1 — i— Η L Ρ Ρ 2 Η L Ρ Ρ 3 Η L Ρ Ρ 4 Ζ Ζ 待項ί) 待測 5 L Η Ρ --- Ρ 6 L Η Ρ Ρ 7 L Η Ρ Ρ 表三

其中，p代表測試輪出端或R2輸出「通過」信號。 DP 據ί發明，.係針對轉換週期（即週期4)内之資料線 内、如=ίί電壓，進行電壓值之量測，至於在其他週期 在二' 輸私 Μ，均會輸出「通過」信號。如表三， I端了^及^2之測試型樣資料均呈z狀態，故 衝貝^寧與DN互為交越點處，配合㈣信號str晒之脈 衝，對此交越點之電位進行範圍值之量測。 電布信號之選通脈衝誠内，資料餅與Μ之 「、甫=H0H與?間之範圍’則測試輸出端R1和以輸出 線t = i f。若於STR0BE信號之選通脈衝期間内，資料 、’、 位"於v〇h與\間之範圍，而資料線忡之電位則<

454090 五、發明說明（9) 否，則測試輸出端R2便會輸出「故障」信號。若於STR〇BE 信號之選通脈衝期間内，資料線⑽之電位介於與？儿間之 範圍，而資料線DP之電位則否，則測試輸出端R1 ^會輸出 「故障」信號。 至於STROBE信號產生脈衝之時機，則可以利用線性搜 尋法（linear search)、亦或二元搜尋法（binary 36盯^) 方式為之。 據此便了以經由測量得知資料線DP或DN之交越電壓

Vcrs，疋否位於參考電壓^和^所定義的電壓範圍内。再 f、，上述實施例所舉參考電壓Vqh和\分別為2. 〇v和丨.3v， 若欲更進一步獲知交越電壓Vcrs之精確值，則可將參考電 严:。H考V:，電，範圍再予縮小’例如：參考電壓、為 日:機、二Ϊ5ν〇Η為1,7V ’並配合STR〇BMt號產生脈衝之 $機山便 更精確地獲知交越電壓Vcrs之值。 内，故= 試裝置係設置於第3圖所示之測台30 ;，便測試程式及運用既有之電 第4圖之測試裝置。振、^口内繼電1§開關（1^1^)組合出 之測試為例，麸卻非田者，上述實施例僅以USB匯流排信號 用，舉凡採用2定本發明於USB匯流排之應 路等均可適用。 4唬者，諸如：IEEE 1394、乙太網 雖然本發明已r — 限定本發明，任何熟：：：J:揭露如上，然其並非用以 和範圍内，當可竹宙 β者’在不脫離本發明之精神 動與潤飾，因此本發明之保護範圍當

4 54 09 0 五'發明說明（ίο) 視後附之申請專利範圍所界定者為準 ΙΪΗΪ 第13頁

Claims (1)

1. 4 5 4 Ο 9 Q 案號 88114368 修正 A. 六、申請專利範圍 1. 種 輸入信號； 兩個測 一該測試通 一第 反相端連接 一第 以非反相端 —通 二比較器； 該第二比較 路根據一測 2. 如申 該輸入信號 3. 如申 該差動式信 4. 如申 若該交越點 邏輯資料與 5. 如申 該測試結果 6. 如申 若該交越點 則該邏輯資 測試裝置，適於處理經由一對資料線傳輸之一 該測試裝置包括： 試通道，分別對應至該等資料線中之一者，每 道包括： 一比較器，以反相端接收一上限參考值，以非 該相對應之資料線， 二比較器，以反相端連接該相對應之資料線， 接收一下限參考值；以及 過/故障邏輯電路，連接該第一比較器與該第 當該輸入信號於轉換週期時，該第一比較器與 器會產生一邏輯資料，由該通過/故障邏輯電 試型樣資料做一比對後，產生一測試結果。 請專利範圍第1項所述之該測試裝置，其中， 是一差動式信號。 請專利範圍第2項所述之該測試裝置 號於該轉換週期内具有一交越點。 請專利範圍第3項所述之該測試裝置 位於該上限參考值和該下限參考值之間，則該 該測試型樣資料具有對應關係。 請專利範圍第4項所述之該測試裝置，其中， 是一通過信號。 修$貝 請專利範圍第3項所述之該測試裝置，其中， 超過該上限參考值和該下限參考值間之範圍|| 料與該測試型樣資料無對應關係。 其中 其中

   0608-4623TWFl.ptc 第14頁 454090 _案號88114368 年JT月/#日 修正_ 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第6項所述之該測試裝置，其中， 該測試結果是一故障信號。 8. 如申請專利範圍第2項所述之該測試裝置，其中， 該差動式信號是一USB匯流排信號。 9. 如申請專利範圍第2項所述之該測試裝置，其中， 該差動式信號是一 I EEE 1 3 9 4匯流排信號。 I 0 .如申請專利範圍第2項所述之該測試裝置，其中， 該差動式信號是一乙太網路信號。 II .如申請專利範圍第1項所述之該測試裝置，尚包括 一選通信號，控制該通過/故障邏輯電路對該邏輯資料與 該測試型樣資料做比對。 1 2 . —種測試方法，適於處理一輸入信號；該測試方 法包括： 提供一電壓範圍，該電壓範圍係由一上限參考值和一 下限參考值所界定； 提供一測試型樣資料； 根據該電壓範圍偵測該輸入信號，產生一邏輯資料； 當該輸入信號於轉換週期時，以該邏輯資料與該測試 型樣資料做一比對後，產生一測試結果。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之該測試方法，其 中，該輸入信號是一差動式信號。 fj 14.如申請專利範圍第13項所述之該測試方法，其 中，該差動式信號於該轉換週期内具有一交越點。

   0608-4623TWFl.ptc 第15頁 454090 案號 88114368 分年, A日 修正_ 六、申請專利範圍 中，若該交越點位於該電壓範圍内，則該邏輯資料與該測 試型樣資料具有對應關係。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述之該測試方法，其 中，該測試結果是一通過信號。 1 7.如申請專利範圍第1 4項所述之該測試方法，其 中，若該交越點位於該電壓範圍外，則該邏輯資料與該測 試型樣資料無對應關係。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項所述之該測試方法，其 中，該測試結果是一故障信號。 1 9 .如申請專利範圍第1 3項所述之該測試方法，其 中，該差動式信號是一USB匯流排信號。 2 0 .如申請專利範圍第1 3項所述之該測試方法，其 中，該差動式信號是一 I EEE 1 3 9 4匯流排信號。 21. 如申請專利範圍第1 3項所述之該測試方法，其 中，該差動式信號是一乙太網路信號。 22. 如申請專利範圍第1 2項所述之該測試方法，尚包 括提供一選通信號，控制該邏輯資料與該測試型樣資料間 之比對。 乂1〇 i ^

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