TWI439712B - 訊號轉態偵測電路及方法 - Google Patents

Description

訊號轉態偵測電路及方法

本揭示內容是有關於一種電路測試技術，且特別是有關於一種訊號轉態偵測電路及方法。

測試技術是在電路或晶片製造過程中不可或缺的一環。經過精心設計的測試流程，將可對電路或晶片中許多不同的參數進行驗證，以提升電路或晶片的可靠度。其中，轉態點的測試亦是屬於重要的測試項目。然而，在電路測試速度需求愈來愈快的情形下，往往在待測物的輸出電壓轉態時會產生電壓不穩定的現象，增加測試中判斷轉態點的難度。並且，測試電路的延遲效應也將明顯地反映在測試的結果上，對測試的精確度造成非常大的影響。

因此，如何設計一個新的訊號轉態偵測電路及方法，以提升訊號轉態偵測的精確度，乃為此一業界亟待解決的問題。

因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種訊號轉態偵測電路，包含：計數模組、數位類比轉換模組、比較器以及數位取樣模組。計數模組產生數位步階訊號。數位類比轉換模組將數位步階訊號轉換為類比輸入訊號，以傳送至待測電路，俾根據類比輸入訊號產生由第一穩定準位轉換至第二穩定準位之輸出訊號，其中輸出訊號於第一穩定準位及第二穩定準位間包含震盪轉態區段。比較器接收輸出訊號，俾與預設值進行比較，以產生正規化之輸出訊號。數位取樣模組對正規化之輸出訊號進行取樣，俾自震盪轉態區段至第二穩定準位擷取複數個脈衝訊號，俾於脈衝訊號之數目累積至大於參考值時，判斷此時數位步階訊號之對應步階為轉態點。

依據本揭示內容一實施例，當脈衝訊號之數目累積至大於參考值時，係使計數模組停止輸出數位步階訊號。

依據本揭示內容另一實施例，當數位步階訊號停止輸出時係以最後輸出之步階為對應步階，以判斷轉態點。

依據本揭示內容又一實施例，訊號轉態偵測電路更包含延遲校正模組，俾根據數位類比轉換模組、比較器以及數位取樣模組計算延遲時間，當數位步階訊號停止輸出時係以最後輸出時間減去延遲時間所對應之步階為對應步階，以判斷轉態點。其中延遲時間更包含脈衝訊號之累積時間。

依據本揭示內容再一實施例，數位取樣模組包含取樣器、積分器以及判斷單元。取樣器用以對正規化之輸出訊號進行取樣，以產生取樣訊號，其中取樣訊號包含脈衝訊號。積分器用以對脈衝訊號計數。判斷單元用以判斷脈衝訊號之數目是否累積至大於參考值，俾於脈衝訊號之數目累積至大於參考值時，產生提示訊號至計數模組。

依據本揭示內容更具有一實施例，其中數位類比轉換模組更包含濾波器。待測電路為反相器。

依據本揭示內容再具有之一實施例，訊號轉態偵測電路更包含控制模組，以控制計數模組之運作。控制模組用以設定數位步階訊號之啟始電位、步階電位、步階寬度以及終止電位。

本揭示內容之另一態樣是在提供一種訊號轉態偵測方法，應用於訊號轉態偵測電路中，包含：產生數位步階訊號；將數位步階訊號轉換為類比輸入訊號，以傳送至待測電路；使待測電路根據類比輸入訊號產生由第一穩定準位轉換至第二穩定準位之輸出訊號，其中輸出訊號於第一穩定準位及第二穩定準位間包含震盪轉態區段；使輸出訊號與預設值進行比較，以產生正規化之輸出訊號；對正規化之輸出訊號進行取樣，俾自震盪轉態區段至第二穩定準位擷取複數個脈衝訊號；以及判斷脈衝訊號之數目是否累積至大於參考值，俾於脈衝訊號之數目累積至大於參考值時，判斷此時數位步階訊號之對應步階為轉態點。

依據本揭示內容一實施例，訊號轉態偵測方法更包含一步驟：當脈衝訊號之數目累積至大於參考值時，停止輸出數位步階訊號。

依據本揭示內容另一實施例，當數位步階訊號停止輸出時係以最後輸出之步階為對應步階，以判斷轉態點。

依據本揭示內容又一實施例，訊號轉態偵測方法更包含一步驟：根據訊號轉態偵測電路計算延遲時間，當數位步階訊號停止輸出時係以最後輸出時間減去延遲時間所對應之步階為對應步階，以判斷轉態點。其中延遲時間更包含脈衝訊號之累積時間。

依據本揭示內容再一實施例，訊號轉態偵測方法更包含下列步驟：對正規化之輸出訊號進行取樣，以產生取樣訊號，其中取樣訊號包含脈衝訊號；對脈衝訊號計數；判脈衝訊號之數目是否累積至大於參考值，俾於脈衝訊號之數目累積至大於參考值時，產生提示訊號。

依據本揭示內容更具有之一實施例，其中產生數位步階訊號之步驟更包含設定數位步階訊號之啟始電位、步階電位、步階寬度以及終止電位。

應用本揭示內容之優點係在於藉由訊號轉態偵測電路及方法，迅速地偵測訊號在待測電路中的轉態點，並有效克服在訊號快速轉換下，轉態時的不穩定震盪區段與電路延遲在偵測過程中造成誤差的問題，而輕易地達到上述之目的。

請參照第1A圖。第1A圖為本揭示內容一實施例中，訊號轉態偵測電路1之方塊圖。訊號轉態偵測電路1包含：控制模組100、控制介面102、計數模組104、數位類比轉換模組106、比較器108以及數位取樣模組110。

控制模組100用以透過控制介面102控制計數模組104，以使計數模組104產生數位步階訊號101。於一實施例中，控制模組10可由一個主機中的中央處理器實現，以藉由控制介面102對計數模組104進行設定。請同時參照第2圖。第2圖為本揭示內容一實施例中，數位步階訊號101之波型圖。控制模組100可用以設定數位步階訊號101的啟始電位、步階電位、步階寬度以及終止電位。其中，啟始電位及終止電位決定數位步階訊號101將在兩個電位間漸增或漸減，而步階電位與步階寬度將決定數位步階訊號101的斜率為何。於第2圖所繪示的實施例中，數位步階訊號101為逐步遞減的形式。

請再參照第1A圖。數位類比轉換模組106進一步將數位步階訊號101轉換為類比輸入訊號103，以傳送至待測電路120，並經由待測電路120的運作後產生輸出訊號105。於一實施例中，數位類比轉換模組106可包含濾波器，以將訊號進行濾波，以避免雜訊之干擾。於本實施例中，待測電路120為一個反相器。請同時參照第3A圖。第3A圖為本揭示內容一實施例中，類比輸入訊號103以及輸出訊號105之波型圖，其中類比輸入訊號103以細線繪示，而輸出訊號105以粗線繪示。類比輸入訊號103由於是根據第2圖中所繪示的數位步階訊號101產生，因此將由一個高準位逐漸遞減至一個低準位。由於在本實施例中待測電路120為反相器，因此將反相地產生由第一穩定準位(低準位)轉換至第二穩定準位(高準位)的輸出訊號105。而在輸出訊號105由第一穩定準位轉換至第二穩定準位的期間，在電路速度較快的情形下，將產生震盪轉態區段。

請再參照第1A圖。比較器108將接著接收輸出訊號105，俾與一個預設值進行比較，以產生正規化之輸出訊號107。請同時參照第3B圖。第3B圖為本揭示內容一實施例中，輸出訊號105以及正規化之輸出訊號107之波型圖，其中輸出訊號105以粗線繪示，而正規化之輸出訊號107以點虛線繪示。在經過正規化後，原先在震盪轉態區段中電壓準位高低不一的訊號變成如第3B圖所示，在高準位與低準位間震盪的訊號。

請再參照第1A圖。數位取樣模組110對正規化之輸出訊號105進行取樣，俾自震盪轉態區段至第二穩定準位擷取複數個脈衝訊號。請同時參照第3C圖。第3C圖為本揭示內容一實施例中，正規化之輸出訊號107以及取樣訊號109之波型圖，其中正規化之輸出訊號107以點虛線繪示，而取樣訊號109以粗線繪示。於一實施例中，取樣頻率可設定為40MHz。於其他實施例中，取樣頻率可依實際情形調整。因此，正規化之輸出訊號107在經過取樣後，將在震盪轉態區段至第二穩定準位產生數個脈衝訊號。其中，在正規化之輸出訊號107由震盪轉態區段進入第二穩定準位階段時，取樣訊號109實質上仍為數個脈衝訊號連續相接，而成為一個水平的訊號。

請同時參照第1B圖。第1B圖為本揭示內容一實施例中，數位取樣模組110更詳細之方塊圖。數位取樣模組110之方塊圖。數位取樣模組110包含取樣器130、包含加法器132與暫存器134的積分器以及判斷單元136。取樣器130用以根據正規化之輸出訊號107進行取樣以產生如第3C圖所示的取樣訊號109。於本實施例中，積分器包含加法器132與暫存器134，以進一步累積所取樣到的脈衝訊號之數目。需注意的是，於其他實施例中，積分器亦可能由其他元件形成。在積分器累積脈衝訊號之數目後，將由判斷單元136判斷所累積的脈衝訊號之數目是否大於一個參考值。舉例來說，此參考值可設定為二，因此在第3C圖中取樣到兩個脈衝訊號後，數位取樣模組110即可輸出一個提示訊號111至計數模組104及控制介面102。於其他實施例中，此參考值可依需求或經驗之判斷設定為其他更佳的數值。於本實施例中，計數模組104在接收到提示訊號111後，即停止繼續產生數位步階訊號101。控制模組100透過控制介面102可得知此時數位步階訊號101最後輸出的步階為何，並判斷此步階即為使待測電路120的輸出訊號105轉態的轉態點。於其他實施例，如為增加可靠度，上述判斷單元136據以判斷的參考值亦可設定為較大的值，以在取樣訊號109達到較高的穩定度(脈衝訊號數愈多即表示愈接近第二穩定準位)後才確認其對應的數位步階訊號101的步階為轉態點。

因此，本揭示內容之訊號轉態偵測電路1可迅速地偵測訊號在待測電路120中的轉態點，並有效克服在訊號快速轉換下，轉態時的不穩定震盪區段對判斷結果造成的影響，提供一個有效且具有足夠精確度的判斷機制。

請參照第4圖。第4圖為本揭示內容另一實施例中，訊號轉態偵測電路1之方塊圖。訊號轉態偵測電路1與第1A圖類似，亦包含：控制模組100、控制介面102、計數模組104、數位類比轉換模組106、比較器108以及數位取樣模組110。然而於本實施例中，訊號轉態偵測電路1更包含延遲校正模組40。

數位類比轉換模組106、比較器108以及數位取樣模組110在進行訊號處理時均會造成延遲的效應。此延遲效應將使數位取樣模組110在發出提示訊號111時，無法對應至數位步階訊號101中正確的步階。因此，延遲校正模組40可根據數位類比轉換模組106、比較器108以及數位取樣模組110計算各個模組的延遲時間並加總。當數位步階訊號101由於數位取樣模組110發出的提示訊號111而停止輸出時，將以最後輸出時間減去延遲時間後所對應到的步階來做為轉態點判斷。

於一實施例中，延遲校正模組40更減去前述之參考值所代表之脈衝數量累積的時間。因此，在參考值採用較大的值而對轉態點的精確性造成影響時，亦可由延遲校正模組40進行校正。

因此，本揭示內容之訊號轉態偵測電路1可迅速地偵測訊號在待測電路120中的轉態點，並有效克服在訊號快速轉換下，轉態時的不穩定震盪區段與電路延遲在偵測過程中造成誤差的問題，提供一個有效且具有足夠精確度的判斷機制。

請參照第5圖。第5圖為本揭示內容一實施例中，一種訊號轉態偵測方法500之流程圖。訊號轉態偵測方法500可應用於如第1圖或第4圖所繪示的訊號轉態偵測電路1中。訊號轉態偵測方法500包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。

於步驟501，計數模組104產生數位步階訊號101。於步驟502，數位類比轉換模組106將數位步階訊號101轉換為類比輸入訊號103，以傳送至待測電路120。於步驟503，使待測電路120根據類比輸入訊號103產生由第一穩定準位轉換至第二穩定準位之輸出訊號105，其中輸出訊號105於第一穩定準位及第二穩定準位間包含震盪轉態區段。

於步驟504，比較器108使輸出訊號105與預設值進行比較，以產生正規化之輸出訊號107。於步驟505，數位取樣模組110對正規化之輸出訊號107進行取樣，俾自震盪轉態區段至第二穩定準位擷取複數個脈衝訊號。於步驟506，判斷脈衝訊號之數目是否累積至大於參考值。當脈衝訊號之數目尚未累積至大於參考值時，流程將繼續於回至步驟505進行取樣並於步驟506進行判斷。而當脈衝訊號之數目尚未累積至大於參考值時，流程將進行至步驟507，判斷此時數位步階訊號101之對應步階為轉態點。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．訊號轉態偵測電路

100．．．控制模組

101．．．數位步階訊號

102．．．控制介面

103．．．類比輸入訊號

104．．．計數模組

105．．．輸出訊號

106．．．數位類比轉換模組

107．．．正規化之輸出訊號

108．．．比較器

109．．．取樣訊號

110．．．數位取樣模組

111．．．提示訊號

120．．．待測電路

130．．．取樣器

132．．．加法器

134．．．暫存器

136．．．判斷單元

40．．．延遲校正模組

500．．．訊號轉態偵測方法

501-507．．．步驟

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1A圖為本揭示內容一實施例中，訊號轉態偵測電路之方塊圖；

第1B圖為本揭示內容一實施例中，數位取樣模組更詳細之方塊圖；

第2圖為本揭示內容一實施例中，數位步階訊號之波型圖；

第3A圖為本揭示內容一實施例中，類比輸入訊號以及輸出訊號之波型圖；

第3B圖為本揭示內容一實施例中，輸出訊號以及正規化之輸出訊號之波型圖；

第3C圖為本揭示內容一實施例中，正規化之輸出訊號以及取樣後的輸出訊號之波型圖；

第4圖為本揭示內容另一實施例中，訊號轉態偵測電路之方塊圖；以及

第5圖為本揭示內容一實施例中，一種訊號轉態偵測方法之流程圖。

1．．．訊號轉態偵測電路

100．．．控制模組

101．．．數位步階訊號

102．．．控制介面

103．．．類比輸入訊號

104．．．計數模組

105．．．輸出訊號

106．．．數位類比轉換模組

107．．．正規化之輸出訊號

108．．．比較器

110．．．數位取樣模組

111．．．提示訊號

120．．．待測電路

Claims (17)

1. 一種訊號轉態偵測電路，包含：一計數模組，用以產生一數位步階訊號；一數位類比轉換模組，用以將該數位步階訊號轉換為一類比輸入訊號，以傳送至一待測電路，俾根據該類比輸入訊號產生由一第一穩定準位轉換至一第二穩定準位之一輸出訊號，其中該輸出訊號於該第一穩定準位及該第二穩定準位間包含一震盪轉態區段；一比較器，用以接收該輸出訊號，俾與一預設值進行比較，以產生正規化之該輸出訊號；以及一數位取樣模組，對正規化之該輸出訊號進行取樣，俾自該震盪轉態區段至該第二穩定準位擷取複數個脈衝訊號，俾於該脈衝訊號之數目累積至大於一參考值時，判斷此時該數位步階訊號之一對應步階為一轉態點。
2. 如請求項1所述之訊號轉態偵測電路，當該脈衝訊號之數目累積至大於該參考值時，係使該計數模組停止輸出該數位步階訊號。
3. 如請求項2所述之訊號轉態偵測電路，當該數位步階訊號停止輸出時係以最後輸出之一步階為該對應步階，以判斷該轉態點。
4. 如請求項2所述之訊號轉態偵測電路，更包含一延遲校正模組，俾根據該數位類比轉換模組、該比較器以及該數位取樣模組計算一延遲時間，當該數位步階訊號停止輸出時係以一最後輸出時間減去該延遲時間所對應之一步階為該對應步階，以判斷該轉態點。
5. 如請求項4所述之訊號轉態偵測電路，其中該延遲時間更包含該等脈衝訊號之一累積時間。
6. 如請求項1所述之訊號轉態偵測電路，其中該數位取樣模組更包含：一取樣器，用以對正規化之該輸出訊號進行取樣，以產生一取樣訊號，其中該取樣訊號包含該等脈衝訊號；一積分器，俾用以對該等脈衝訊號計數；以及一判斷單元，用以判斷該脈衝訊號之數目是否累積至大於該參考值，俾於該脈衝訊號之數目累積至大於該參考值時，產生一提示訊號至該計數模組。
7. 如請求項1所述之訊號轉態偵測電路，其中該數位類比轉換模組更包含一濾波器。
8. 如請求項1所述之訊號轉態偵測電路，其中該待測電路為一反相器。
9. 如請求項1所述之訊號轉態偵測電路，更包含一控制模組，以控制該計數模組之運作。
10. 如請求項9所述之訊號轉態偵測電路，其中該控制模組用以設定該數位步階訊號之一啟始電位、一步階電位、一步階寬度以及一終止電位。
11. 一種訊號轉態偵測方法，應用於一訊號轉態偵測電路中，包含：產生一數位步階訊號；將該數位步階訊號轉換為一類比輸入訊號，以傳送至一待測電路；使該待測電路根據該類比輸入訊號產生由一第一穩定準位轉換至一第二穩定準位之一輸出訊號，其中該輸出訊號於該第一穩定準位及該第二穩定準位間包含一震盪轉態區段；使該輸出訊號與一預設值進行比較，以產生正規化之該輸出訊號；對正規化之該輸出訊號進行取樣，俾自該震盪轉態區段至該第二穩定準位擷取複數個脈衝訊號；以及判斷該脈衝訊號之數目是否累積至大於一參考值，俾於該脈衝訊號之數目累積至大於該參考值時，判斷此時該數位步階訊號之一對應步階為一轉態點。
12. 如請求項11所述之訊號轉態偵測方法，更包含一步驟：當該脈衝訊號之數目累積至大於該參考值時，係停止輸出該數位步階訊號。
13. 如請求項12所述之訊號轉態偵測方法，其中當該數位步階訊號停止輸出時係以最後輸出之一步階為該對應步階，以判斷該轉態點。
14. 如請求項12所述之訊號轉態偵測方法，更包含一步驟：根據該訊號轉態偵測電路計算一延遲時間，當該數位步階訊號停止輸出時係以一最後輸出時間減去該延遲時間所對應之一步階為該對應步階，以判斷該轉態點。
15. 如請求項14所述之訊號轉態偵測方法，其中該延遲時間更包含該等脈衝訊號之一累積時間。
16. 如請求項11所述之訊號轉態偵測方法，更包含下列步驟：對正規化之該輸出訊號進行取樣，以產生一取樣訊號，其中該取樣訊號包含該等脈衝訊號；對該等脈衝訊號計數；以及判斷該脈衝訊號之數目是否累積至大於該參考值，俾於該脈衝訊號之數目累積至大於該參考值時，產生一提示訊號。
17. 如請求項11所述之訊號轉態偵測方法，其中產生該數位步階訊號之步驟更包含設定該數位步階訊號之一啟始電位、一步階電位、一步階寬度以及一終止電位。