TWI421665B - 角落偵測電路 - Google Patents

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TWI421665B TW099118071A TW99118071A TWI421665B TW I421665 B TWI421665 B TW I421665B TW 099118071 A TW099118071 A TW 099118071A TW 99118071 A TW99118071 A TW 99118071A TW I421665 B TWI421665 B TW I421665B
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2621—Circuits therefor for testing field effect transistors, i.e. FET's

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Description

角落偵測電路
　　本發明係有關於一種偵測電路，特別係有關於一種可有效偵測不同製程-電壓-溫度(PVT)角落之PMOS及NMOS門檻電壓之角落偵測電路。
　　習知角落偵測電路係具有一參考電壓端及一調變電路，該參考電壓端係可輸出一參考訊號，當一電路系統之輸出端產生一輸出訊號，該輸出訊號係可與該參考訊號進行比對，該輸出訊號係可藉由該調變電路以校正不同製程-電壓-溫度(PVT)對該電路系統所產生之頻率失真，惟，該角落偵測電路僅能在該電路系統之該輸出端作校正動作，無法有效判斷該電路系統產生失真之真正原因。
　　一種角落偵測電路，其包含一P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路及一N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路係具有一第一時脈訊號接收端、一第一CMOS反相器、一第一電容、一P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路及一第一電壓輸出端，該第一時脈訊號接收端係用以接收一時脈訊號，該第一CMOS反相器係電性連接該第一時脈訊號接收端，該第一電容係電性連接該第一CMOS反相器，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路係電性連接該第一電容，該第一電壓輸出端係電性連接該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路，其係用以產生一第一關係式為臨界電壓函數之電壓訊號，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路係具有一第二時脈接收端、一第二CMOS反相器、一第二電容、一N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路及一第二電壓輸出端，該第二時脈接收端係用以接收一時脈訊號，該第二CMOS反相器係電性連接該第二時脈訊號接收端，該第二電容係電性連接該第二CMOS反相器，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路係電性連接該第二電容，該第二電壓輸出端係電性連接該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路，其係用以產生一第二關係式為臨界電壓函數之電壓訊號。由於不同之製程-電壓-溫度(PVT)角落將會造成該些PMOS電晶體及該些NMOS電晶體產生不同之臨界電壓，因此本發明係藉由該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路所產生之該第一關係式及該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路所產生之該第二關係式，可有效偵測不同製程-電壓-溫度(PVT)角落之該些PMOS電晶體及該些NMOS電晶體之臨界電壓。
　　請參閱第1圖，其係本發明之一較佳實施例，一種角落偵測電路1係包含一P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路10及一N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路20，請參閱第2圖，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路10係具有一第一時脈訊號接收端11、一第一CMOS反相器12、一第一電容13、一P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路14及一第一電壓輸出端15，該第一時脈訊號接收端11係用以接收一時脈訊號，該第一CMOS反相器12係電性連接該第一時脈訊號接收端11，該第一電容13係電性連接該第一CMOS反相器12，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路14係電性連接該第一電容13，該第一電壓輸出端15係電性連接該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路14，其係用以產生一第一關係式為臨界電壓函數之電壓訊號，請參閱第3圖，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路20係具有一第二時脈接收端21、一第二CMOS反相器22、一第二電容23、一N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路24及一第二電壓輸出端25，該第二時脈接收端21係用以接收該時脈訊號，該第二CMOS反相器22係電性連接該第二時脈訊號接收端21，該第二電容23係電性連接該第二CMOS反相器22，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路24係電性連接該第二電容23，該第二電壓輸出端25係電性連接該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路24，其係用以產生一第二關係式為臨界電壓函數之電壓訊號，請參閱第1圖，其另具有一時脈產生器30，該時脈產生器30係電性連接該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路10、該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路20、一第一修正碼產生器60及一第二修正碼產生器70，其係用以發送該時脈訊號，在本實施例中，該時脈訊號係可為一週期性訊號，較佳地，該週期性訊號係可為一弦波、方波或一三角波。
　　請再參閱第2圖，該第一CMOS反相器12係具有一第一PMOS電晶體121及一第一NMOS電晶體122，該第一PMOS電晶體121係具有一閘極端1211及一汲極端1212，該第一NMOS電晶體122係具有一閘極端1221及一汲極端1222，該第一PMOS電晶體121之該閘極端1211及該第一NMOS電晶體122之該閘極端1221係電性連接該第一時脈訊號接收端11，該第一PMOS電晶體121之該汲極端1212及該第一NMOS電晶體122之該汲極端1222係電性連接該第一電容13，請再參閱第2圖，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路10係另具有一第三時脈接收端16，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路14係具有一第二PMOS電晶體141、一第三PMOS電晶體142、一第四PMOS電晶體143、一第五PMOS電晶體144、一第六PMOS電晶體145及一第二NMOS電晶體146，該第三PMOS電晶體142、該第四PMOS電晶體143及該第五PMOS電晶體144係電性連接該第二PMOS電晶體141，該第四PMOS電晶體143係電性連接該第五PMOS電晶體144，該第六PMOS電晶體145係電性連接該第三PMOS電晶體142，該第二NMOS電晶體146係電性連接該第三PMOS電晶體142及該第四PMOS電晶體143，該第三時脈訊號接收端16係電性連接該第三PMOS電晶體142及該第二NMOS電晶體146，又，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路10係另具有一第一重置訊號接收端17，該第一重置訊號接收端17係電性連接該第二PMOS電晶體141及該第五PMOS電晶體144，該第一重置訊號接收端17係可接收一第一重置訊號以使該得該第一電壓輸出端15之端電壓被放電至零伏特，在本實施例中，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路10係另具有一第七PMOS電晶體18及一第三電容19，該第七PMOS電晶體18係電性連接該第一CMOS反相器12，該第三電容19係電性連接該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路14及該第一電壓輸出端15，該第三電容19係用以降低該第四PMOS電晶體143導通時，該第四PMOS電晶體143之寄生電容對該第一電壓輸出端15所造成之電壓落降(voltage drop)效應。
　　請再參閱第3圖，在本實施例中，該第二CMOS反相器22係具有一第三NMOS電晶體221及一第八PMOS電晶體222，該第三NMOS電晶體221係具有一閘極端2211及一汲極端2212，該第八PMOS電晶體222係具有一閘極端2221及一汲極端2222，該第三NMOS電晶體221之該閘極端2211及該第八PMOS電晶體222之該閘極端2221係電性連接該第二時脈訊號接收端21，該第三NMOS電晶體221之該汲極端2212及該第八PMOS電晶體222之該汲極端2222係電性連接該第二電容23，請再參閱第3圖，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路20係另具有一第四時脈訊號接收端26，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路24係具有一第四NMOS電晶體241、一第五NMOS電晶體242、一第六NMOS電晶體243，一第七NMOS電晶體244、一第八NMOS電晶體245、一第九NMOS電晶體246及一第九PMOS電晶體247，該第四NMOS電晶體241係電性連接該第五NMOS電晶體242，該第六NMOS電晶體243及該第九PMOS電晶體247係電性連接該第五NMOS電晶體242，該第七NMOS電晶體244及該第八NMOS電晶體245係電性連接該第六NMOS電晶體243，該第九NMOS電晶體246係電性連接該第七NMOS電晶體244及該第八NMOS電晶體245，該第八NMOS電晶體245係電性連接該第九PMOS電晶體247，該第四時脈訊號接收端26係電性連接該第五NMOS電晶體242及該第九PMOS電晶體247，又，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路20係另具有一第二重置訊號接收端27，該第二重置訊號接收端27係電性連接該第七NMOS電晶體244及該第九NMOS電晶體246，該第二重置訊號接收端27係可接收一第二重置訊號以使該得該第二電壓輸出端25之端電壓被放電至零伏特，在本實施例中，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路20係另具有一第十NMOS電晶體28及一第四電容29，該第十NMOS電晶體28係電性連接該第二CMOS反相器22，該第四電容29係電性連接該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路24及該第二電壓輸出端25，該第四電容29係用以降低該第八NMOS電晶體245導通時，該第八NMOS電晶體245之寄生電容對該第二電壓輸出端25所造成之電壓落降(voltage drop)效應。
　　請再參閱第2圖，當該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路10接收該時脈訊號，隨著接收該時脈訊號次數之增加，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路14係可使該第一電壓輸出端15產生該第一關係式為Vp =3n×Vthp -(n-1)×VDD ，其中Vp 為電壓函數，n為該時脈訊號之循環次數，Vthp 為PMOS電晶體之臨界電壓，VDD 為供應電壓，在本實施例中，電壓函數Vp 係為一第一類比訊號，同樣地，請再參閱第3圖，當該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路20接收該時脈訊號，隨著接收該時脈訊號次數之增加，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路24係可使該第一電壓輸出端25產生該第二關係式為Vn =(VDD -3×Vthn )×n，其中Vn 為電壓函數，n為時脈訊號之循環次數，Vthn 為NMOS電晶體之臨界電壓，VDD 為供應電壓，在本實施例中，電壓函數Vn 係為一第二類比訊號，請再參閱第1圖，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路10係電性連接一第一比較器40，該第一比較器40係接收該第一類比訊號以輸出一第一觸發訊號，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路20係電性連接一第二比較器50，該第二比較器50係接收該第二類比訊號以輸出一第二觸發訊號，該第一比較器40係電性連接該第一修正碼產生器60，該第一修正碼產生器60係接收該時脈訊號及該第一觸發訊號以產生一第一修正碼，該第二比較器50係電性連接該第二修正碼產生器70，該第二修正碼產生器70係接收該時脈訊號及該第二觸發訊號以產生一第二修正碼，該第一修正碼產生器60係電性連接一第一頻率補償電路80，該第一頻率補償電路80係接收該第一修正碼以輸出一第一電壓訊號，該第二修正碼產生器70係電性連接一第二頻率補償電路90，該第二頻率補償電路90係接收該第二修正碼以輸出一第二電壓訊號，該第一頻率補償電路80及該第二頻率補償電路90係可電性連接一鎖相迴路系統100，該鎖相迴路系統100係可接收該第一電壓訊號及該第二電壓訊號以校正該鎖相迴路系統100本身所產生之頻率飄移。由於不同之製程-電壓-溫度(PVT)角落將會造成該些PMOS電晶體及該些NMOS電晶體產生不同之臨界電壓，因此本發明可藉由該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路14所產生之該第一關係式及該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路24所產生之該第二關係式，可有效偵測不同製程-電壓-溫度(PVT)角落之該些PMOS電晶體及該些NMOS電晶體之臨界電壓，另外，本發明係藉由該些PMOS電晶體之臨界電壓及該些NMOS電晶體之臨界電壓之變異性而造成該些類比訊號之訊號變化，使得該第一修正碼產生器60及該第二修正碼產生器70係因接收不同之訊號變化而產生相對應之修正碼，該些修正碼經由該些頻率補償電路而產生相對應之電壓訊號，該些電壓訊號係可有效校正該鎖相迴路系統100本身所產生之頻率飄移現象。
　　本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
1‧‧‧角落偵測電路
10‧‧‧P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路
11‧‧‧第一時脈訊號接收端
12‧‧‧第一CMOS反相器
121‧‧‧第一PMOS電晶體
1211‧‧‧閘極端
1212‧‧‧汲極端
122‧‧‧第一NMOS電晶體
1221‧‧‧閘極端
1222‧‧‧汲極端
13‧‧‧第一電容
14‧‧‧P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路
141‧‧‧第二PMOS電晶體
142‧‧‧第三PMOS電晶體
143‧‧‧第四PMOS電晶體
144‧‧‧第五PMOS電晶體
145‧‧‧第六PMOS電晶體
146‧‧‧第二NMOS電晶體
15‧‧‧第一電壓輸出端
16‧‧‧第三時脈訊號接收端
17‧‧‧第一重置訊號接收端
18‧‧‧第七PMOS電晶體
19‧‧‧第三電容
20‧‧‧N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路
21‧‧‧第二時脈訊號接收端
22‧‧‧第二CMOS反相器
221‧‧‧第三NMOS電晶體
2211‧‧‧閘極端
2212‧‧‧汲極端
222‧‧‧第八PMOS電晶體
2221‧‧‧閘極端
2222‧‧‧汲極端
23‧‧‧第二電容
24‧‧‧N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路
241‧‧‧第四NMOS電晶體
242‧‧‧第五NMOS電晶體
243‧‧‧第六NMOS電晶體
244‧‧‧第七NMOS電晶體
245‧‧‧第八NMOS電晶體
246‧‧‧第九NMOS電晶體
247‧‧‧第九PMOS電晶體
25‧‧‧第二電壓輸出端
26‧‧‧第四時脈訊號接收端
27‧‧‧第二重置訊號接收端
28‧‧‧第十NMOS電晶體
29‧‧‧第四電容
30‧‧‧時脈產生器
40‧‧‧第一比較器
50‧‧‧第二比較器
60‧‧‧第一修正碼產生器
70‧‧‧第二修正碼產生器
80‧‧‧第一頻率補償電路
90‧‧‧第二頻率補償電路
100‧‧‧鎖相迴路系統
第1圖：依據本發明之第一較佳實施例，一種角落偵測電路之方塊圖。
第2圖：依據本發明之第一較佳實施例，該角落偵測電路之P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路之電路圖。
第3圖：依據本發明之第一較佳實施例，該角落偵測電路之N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路之電路圖。
1‧‧‧角落偵測電路
10‧‧‧P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路
20‧‧‧N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路
30‧‧‧時脈產生器
40‧‧‧第一比較器
50‧‧‧第二比較器
60‧‧‧第一修正碼產生器
70‧‧‧第二修正碼產生器
80‧‧‧第一頻率補償電路
90‧‧‧第二頻率補償電路
100‧‧‧鎖相迴路系統

Claims (10)

  1. 一種角落偵測電路，具有一時脈訊號接收端，該角落偵測電路係包含：一P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路係具有一第一時脈訊號接收端、一第一CMOS反相器、一第一電容、一P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路及一第一電壓輸出端，該第一時脈訊號接收端係用以接收一時脈訊號，該第一CMOS反相器係電性連接該第一時脈訊號接收端，該第一電容係電性連接該第一CMOS反相器，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路係電性連接該第一電容，該第一電壓輸出端係電性連接該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路，該第一電壓輸出端係用以產生一第一關係式為臨界電壓函數之電壓訊號；以及一N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路係具有一第二時脈訊號接收端、一第二CMOS反相器、一第二電容、一N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路及一第二電壓輸出端，該第二時脈訊號接收端係用以接收該時脈訊號，該第二CMOS反相器係電性連接該第二時脈訊號接收端，該第二電容係電性連接該第二CMOS反相器，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路係電性連接該第二電容，該第二電壓輸出端係電性連接該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路，該第二電壓輸出端係用以產生一第二關係式為臨界電壓函數之電壓訊號。
  2. 如專利範圍第1項所述之角落偵測電路，其中該時脈訊號係可為一週期性訊號。
  3. 如專利範圍第2項所述之角落偵測電路，其中該週期性訊號係可為一弦波、方波或三角波。
  4. 如專利範圍第1項所述之角落偵測電路，其中該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路另具有一第三時脈訊號接收端，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路係具有一第二PMOS電晶體、一第三PMOS電晶體、一第四PMOS電晶體、一第五PMOS電晶體、一第六PMOS電晶體及一第二NMOS電晶體，該第三PMOS電晶體、該第四PMOS電晶體及該第五PMOS電晶體係電性連接該第二PMOS電晶體，該第四PMOS電晶體係電性連接該第五PMOS電晶體，該第六PMOS電晶體係電性連接該第三PMOS電晶體，該第二NMOS電晶體係電性連接該第三PMOS電晶體及該第四PMOS電晶體，該第三時脈訊號接收端係電性連接該第三PMOS電晶體及該第二NMOS電晶體。
  5. 如專利範圍第4項所述之角落偵測電路，該P型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路另具有一第一重置訊號接收端，其係電性連接該第二PMOS電晶體及該第五PMOS電晶體。
  6. 如專利範圍第1項所述之角落偵測電路，其中該第一關係式係可為Vp =3n×Vthp -(n-1)×VDD ，其中Vp 為電壓函數，n為該時脈訊號之循環次數，Vthp 為PMOS電晶體之臨界電壓，VDD 為供應電壓。
  7. 如專利範圍第1項所述之角落偵測電路，其中該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓偵測電路另具有一第四時脈接收端 ，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路係具有一第四NMOS電晶體、一第五NMOS電晶體、一第六NMOS電晶體，一第七NMOS電晶體、一第八NMOS電晶體、一第九NMOS電晶體及一第九PMOS電晶體，該第四NMOS電晶體係電性連接該第五NMOS電晶體，該第六NMOS電晶體及該第九PMOS電晶體係電性連接該第五NMOS電晶體，該第七NMOS電晶體及該第八NMOS電晶體係電性連接該第六NMOS電晶體，該第九NMOS電晶體係電性連接該第七NMOS電晶體及該第八NMOS電晶體，該第八NMOS電晶體係電性連接該第九PMOS電晶體，該第四時脈訊號接收端係電性連接該第五NMOS電晶體及該第九PMOS電晶體。
  8. 如專利範圍第7項所述之角落偵測電路，該N型金氧半場效電晶體之臨界電壓函數產生電路係另具有一第二重置訊號接收端，該第二重置訊號接收端係電性連接該第七NMOS電晶體及該第九NMOS電晶體。
  9. 如專利範圍第1項所述之角落偵測電路，其中該第二關係式係可為Vn =(VDD -3×Vthn )×n，其中Vn 為電壓函數，n為該時脈訊號之循環次數，Vthn 為NMOS電晶體之臨界電壓，VDD 為供應電壓。
  10. 如專利範圍第1項所述之角落偵測電路，其另包含一時脈產生器，其係電性連接該P型金氧半場效電晶體臨界電壓偵測電路及該N型金氧半場效電晶體臨界電壓偵測電路，該時脈產生器係用以發送一時脈訊號。
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