TWI604201B - 用於測量閃爍雜訊的電路及其使用方法 - Google Patents

Description

用於測量閃爍雜訊的電路及其使用方法

本發明係有關於電子電路，更具體地，特別係有關於用於測量閃爍雜訊的電路及其使用方法。

閃爍雜訊是存在於使用直流(DC)工作的電子裝置中的一種電子雜訊類型。在一些示例中，閃爍雜訊是由裝置的通道中的雜質或裝置中的電荷生成或消除的變化引起的。閃爍雜訊是裝置的電阻的變化並且基於歐姆定律表示為電壓或電流的變化。

因為隨著雜訊量的增加，電子雜訊影響裝置的穩定性，所以精確地確定裝置的輸出變得更加困難。在高頻裝置中，因為白色雜訊的量在閃爍雜訊的量中佔有主導作用，所以閃爍雜訊佔據裝置的總雜訊的較小部分。在低頻裝置中，總雜訊被降低至裝置的固有雜訊(即，相位雜訊)。在高頻裝置與低頻裝置之間的過渡區域中，閃爍雜訊被確定為是確定裝置的總雜訊的重要因素。隨著製程世代縮小，裝置的總雜訊的過渡區域的頻率增大。

在一些示例中，使用外部設備來測量閃爍雜訊。在一些示例中，隨著裝置的工作頻率的改變，基於類比的雜訊來推算閃爍雜訊。

根據本發明的一個方面，提供了一種閃爍雜訊測量電路，包括：第一部分和第二部分。第一部分包括：複數個第一級，串聯連接；第一迴授開關元件，用以將複數個第一級的輸出選擇性地迴授至複數個第一級的輸入端；和第一部分連接開關元件。第二部分，連接至第一部分，其中，第二部分包括：複數個第二級，串聯連接，其中，第一部分連接開關元件用以將複數個第二級選擇性地連接至複數個第一級；和第二迴授開關元件，用以將複數個第二級的輸出選擇性地迴授至複數個第一級的輸入端。

優選地，複數個第一級中的每一級都是可變反相器。

優選地，可變反相器用以接收用於調節可變反相器的驅動電壓的第一偏壓訊號和第二偏壓訊號。

優選地，複數個第一級中的每一級都是放大器，並且放大器包括反相輸入端、非反相輸入端、反相輸出端和非反相輸出端。

優選地，第一迴授開關元件位於複數個第一級中的最後一級的非反相輸出端與複數個第一級中的最初一級的非反相輸入端之間。

優選地，第一部分連接開關元件位於複數個第一級中的最後一級的非反相輸出端與複數個第二級中的最初一級的反相輸入端之間。

優選地，第一迴授開關元件是傳輸閘、邏輯閘、電晶體或閘流體。

優選地，第一部分連接開關元件是傳輸閘、邏輯閘、電晶體或閘流體。

優選地，複數個第一級中的級數與複數個第二級中的級數不同。

優選地，複數個第一級中的級數與複數個第二級中的級數相同。

優選地，當第一部分連接開關元件用以處於啟動狀態時，第一迴授開關元件用以處於未啟動狀態。

根據本發明的另一方面，提供了一種閃爍雜訊測量電路，包括：第一子電路，包括串聯連接的複數個第一級；第二子電路，包括串聯連接的複數個第二級，其中，複數個第二級中的級數與複數個第一級中的級數不同，並且第二子電路與第一子電路分離；以及第三子電路，包括串聯連接的複數個第三級，其中，複數個第三級中的級數與第二級中的級數和複數個第一級中的級數不同，並且第三子電路與第一子電路和第二子電路均分離。

優選地，複數個第一級中的每一級都包括可變反相器。

優選地，複數個第一級中的每一級都包括放大器，放大器具有反相輸入端、非反相輸入端、反相輸出端和非反相輸出端。

優選地，複數個第一級、複數個第二級和複數個第三級中的每一個的級數都是奇數。

優選地，複數個第一級、複數個第二級和複數個第三級中的每一個的級數都是偶數。

優選地，第一子電路、第二子電路和第三子電路中的每一個都是環形振盪器。

根據本發明的又一方面，提供了一種判斷閃爍雜訊的方法，方法包括：使用第一閃爍雜訊的測量電路來測量第一相位雜訊，其中，第一閃爍雜訊測量電路具有第一級數和第一上升斜率/下降斜率比率；使用第二閃爍雜訊的測量電路來測量第二相位雜訊，其中，第二閃爍雜訊測量電路具有第二級數和第二上升斜率/下降斜率 比率；確定第一上升斜率/下降斜率比率；確定第二上升斜率/下降斜率比率；基於測得的第一相位雜訊、第一級數以及確定的第一上升斜率/下降斜率比率來計算第一閃爍雜訊；以及基於測量的第二相位雜訊、第二級數以及確定的第二上升斜率/下降斜率比率來計算第二閃爍雜訊。

優選地，計算第一閃爍雜訊包括：基於第一相位雜訊、第一級數和第一上升斜率/下降斜率比率來計算第一閃爍雜訊。

優選地，測量第二相位雜訊包括：使用與測量第一相位雜訊的電路相同的電路來測量第二相位雜訊。

100‧‧‧閃爍雜訊測量電路

110a‧‧‧第一部分

110b‧‧‧第二部分

112a‧‧‧可變反相器

112b‧‧‧可變反相器

114a‧‧‧迴授傳輸閘

114b‧‧‧迴授傳輸閘

116a‧‧‧連接傳輸閘

116b‧‧‧連接傳輸閘

200‧‧‧可變反相器

212‧‧‧第一p型電晶體

214‧‧‧第一n型電晶體

216‧‧‧第二p型電晶體

218‧‧‧第二n型電晶體

VDD‧‧‧電源電壓

VSS‧‧‧參考電壓

Vin‧‧‧輸入訊號

Vout‧‧‧輸出訊號

Vp‧‧‧第一偏壓訊號

Vn‧‧‧第二偏壓訊號

300‧‧‧閃爍雜訊測量電路

310‧‧‧子電路

312‧‧‧反相器

314‧‧‧電容器

320‧‧‧子電路

322‧‧‧反相器

324‧‧‧電容器

330‧‧‧子電路

332‧‧‧反相器

334‧‧‧電容器

400‧‧‧閃爍雜訊測量電路

410‧‧‧子電路

412‧‧‧放大器

420‧‧‧子電路

422‧‧‧放大器

430‧‧‧子電路

432‧‧‧放大器

400'‧‧‧閃爍雜訊測量電路

410'‧‧‧部分

412'‧‧‧放大器

414'‧‧‧迴授傳輸閘

416'‧‧‧連接傳輸閘

420'‧‧‧部分

422'‧‧‧放大器

424'‧‧‧迴授傳輸閘

426'‧‧‧連接傳輸閘

500‧‧‧方法

502‧‧‧操作

504‧‧‧操作

506‧‧‧操作

當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以更好地理解本發明的各個方面。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，各種部件沒有按比例繪製。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。

圖1是根據一些實施例的用於測量閃爍雜訊的閃爍雜訊測量電路的示意圖。

圖2是根據一些實施例的可變反相器的示意圖。

圖3是根據一些實施例的用於測量閃爍雜訊的閃爍雜訊測量電路的示意圖。

圖4A是根據一些實施例的用於測量閃爍雜訊的閃爍雜訊測量電路的示意圖。

圖4B是根據一些實施例的用於測量閃爍雜訊的閃爍雜訊測量電路的示意圖。

圖5是根據一些實施例的測量閃爍雜訊的方法的流程圖。

以下公開內容提供了許多不同實施例或實例，用於實現所提供主題的不同特徵。以下將描述元件和佈置的特定實例以簡化本發明。當然，這些僅是實例並且不旨在限制本發明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之間的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。另外，本發明可以在複數個實例中重複參考標號和/或字元。這種重複是為了簡化和清楚的目的，並且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關係。

閃爍雜訊顯著地影響在諸如鎖相迴路(phase-locked-loop，PLL)、類比數位轉換器(analog-to-digital converters，ADC)和類比數位轉換器(digital-to-analog converter，DAC)的裝置中的裝置性能。對於較小的製程世代，閃爍雜訊的精確判斷有助於精確確定使用該較小製程世代所製造的裝置的性能。隨著製程世代縮小，成為裝置總雜訊的主要因素的閃爍雜訊的頻率增加。例如，在約為N28的製程尺寸下，閃爍雜訊成為重要因素的頻率為幾百兆赫(megahertz，MHz)；然而，隨著製程尺寸減小至約N10，成為重要因素的閃爍雜訊的頻率為幾千兆赫(GHz)。

在一些示例中，使用外部設備測量閃爍雜訊。這種外部設備通常非常昂貴。在一些示例中，基於類比結果或對製造的裝置執行的測量來推算閃爍雜訊。然而，這種推算經常包括可觀的誤差因數。在一些示例中，推算的閃爍雜訊具有十倍或者更多的誤差因數。

可能是藉由測量裝置內的閃爍雜訊測量電路的輸出波形和藉由測量裝置中的相位雜訊來簡化且精確的計算裝置中閃爍雜訊的方式。然後，能夠基於相位雜訊、閃爍雜訊測量電路中的級數以及輸出波形的上升斜率與輸出波形的下降斜率的比率來判斷閃爍雜訊。

使用作為裝置的一部分的閃爍雜訊測量電路，並且一同基於相位雜訊、閃爍雜訊測量電路中的多級以及輸出波形的上升斜率與輸出波形的下降斜率的比率進行計算，來確定裝置的閃爍雜訊提供一種低廉且精確的方法。

圖1是根據一些實施例的用於測量閃爍雜訊的閃爍雜訊測量電路100的示意圖。閃爍雜訊測量電路100包括第一部分110a，其選擇性地連接至第二部分110b。第一部分110a包括複數個串聯連接的可變反相器112a。複數個可變反相器112a中的每一個可變反相器都被當作一級(stage)。迴授傳輸閘114a用以將反相器112a的輸出端選擇性地返回連接至反相器的輸入端。連接傳輸閘116a用以將第一部分110a選擇性地連接至第二部分110b。第二部分110b包括串聯連接的複數個可變反相器112b。可變反相器112b中的每一個可變反相器都被當作一級(stage)。迴授傳輸閘114b用以將反相器112b的輸出端選擇性地返回連接至可變反相器112a的輸入端。連接傳輸閘116b用以將第二部分110b選擇性地連接至閃爍雜訊測量電路100的後續部分。

閃爍雜訊測量電路100包括兩個部分110a和110b。部分110a和110b中的每一個都分別是環形振盪器。在一些實施例中，閃爍雜訊測量電路100包括多於兩個部分。在一些實施例中，第一部分110a包括奇數級(例如，奇數個可變反相器112a)，而閃爍雜訊測量電路100的其他每一個部分(例如，第二部分110b)都包括偶數級(例如，偶數個可變反相器112b)。在一些實施例中，閃爍雜訊測量電路中的級數是五級、七級、九級或2X+1級，其中X是大於或等於1的整數。

第一部分110a包括三個可變反相器112a。在一些實施例中，第一部分110a包括多於或少於三個可變反相器112a。在一些實施例中，第一部分110a包括一個可變反相器、五個可變反相器或七個 可變反相器。每一個可變反相器112a都具有相同的結構。在一些實施例中，至少一個可變反相器112a具有與其他至少一個可變反相器112a不同的結構。

第一部分110a也包括迴授傳輸閘114a，以將第一部分的輸出端選擇性地迴授至第一部分的輸入端。在一些實施例中，迴授傳輸閘114a用以藉由外部電路來控制。在一些實施例中，外部電路包括與閃爍雜訊測量電路100整合在同一裝置中的控制電路、與閃爍雜訊測量電路位於不同裝置的測試電路或其他合適的控制電路。在第一部分110a與第二部分110b斷開(例如，未啟動連接傳輸閘116a部分)的測量設置中，啟動迴授傳輸閘114a，以將可變反相器112a的輸出端連接至可變反相器的輸入端。在一些實施例中，藉由不同的開關元件來取代迴授傳輸閘114a。在一些實施例中，通過電晶體、邏輯閘、閘流體或其他合適的開關元件來取代迴授傳輸閘114a。

連接傳輸閘116a用以將可變反相器112a選擇性地連接至可變反相器112b。將可變反相器112a與可變反相器112b選擇性地連接有助於調節級數。在一些實施例中，連接傳輸閘116a用以通過外部電路來控制。在一些實施例中，控制連接傳輸閘116a的外部電路與控制迴授傳輸閘114a的外部電路相同。在一些實施例中，控制連接傳輸閘116a的外部電路與控制迴授傳輸閘114a的外部電路不同。在一些實施例中，連接傳輸閘116a具有與迴授傳輸閘114a相同的結構。在一些實施例中，連接傳輸閘116a具有與迴授傳輸閘114a不同的結構。

第二部分110b包括兩個可變反相器112b。在一些實施例中，第二部分110b包括多於或少於兩個可變反相器112b。在一些實施例中，第二部分110b包括一個可變反相器、四個可變反相器或六個可變反相器。每一個可變反相器112b都具有相同的結構。在一些實施例中，至少一個可變反相器112b具有與其他至少一個可變反相器112b 不同的結構。在一些實施例中，可變反相器112b具有與可變反相器112a相同的結構。在一些實施例中，可變反相器112b具有與可變反相器112a不同的結構。

第二部分110b也包括迴授傳輸閘114b，以將第二部分的輸出端選擇性地迴授至第一部分的輸入端。在一些實施例中，迴授傳輸閘114b用以通過外部電路來控制。在一些實施例中，通過與迴授傳輸閘114a和連接傳輸閘116a中的至少一個相同的外部電路來控制迴授傳輸閘114b。在一些實施例中，通過與迴授傳輸閘114a和連接傳輸閘116a中的至少一個不同的外部電路來控制迴授傳輸閘114b。在第一部分110a與第二部分110b連接(例如，啟動連接傳輸閘116a)並且第二部分110b與後續部分斷開(例如，未啟動連接傳輸閘116b)的測量佈置中，啟動迴授傳輸閘114b，以將可變反相器112b的輸出端連接至可變反相器112a的輸入端。在一些實施例中，迴授傳輸閘114b具有與迴授傳輸閘114a和連接傳輸閘116a中的至少一個相同的結構。在一些實施例中，迴授傳輸閘114b具有與迴授傳輸閘114a和連接傳輸閘116a中的至少一個不同的結構。

連接傳輸閘116b用以將可變反相器112b選擇性地連接至閃爍雜訊測量電路100的後續部分中的可變反相器。將可變反相器112b與後續部分中的可變反相器選擇性地連接有助於調節級數。在一些實施例中，連接傳輸閘116b用以通過外部電路來控制。在一些實施例中，控制連接傳輸閘116b的外部電路與控制迴授傳輸閘114a、連接傳輸閘116a和迴授傳輸閘114b中的至少一個的外部電路相同。在一些實施例中，控制連接傳輸閘116b的外部電路與控制迴授傳輸閘114a、連接傳輸閘116a和迴授傳輸閘114b中的至少一個的外部電路不同。在一些實施例中，連接傳輸閘116b具有與迴授傳輸閘114a、連接傳輸閘116a和迴授傳輸閘114b中的至少一個相同的結構。在一些實施例中， 連接傳輸閘116b具有與迴授傳輸閘114a、連接傳輸閘116a和迴授傳輸閘114b中的至少一個不同的結構。

在一些實施例中，閃爍雜訊測量電路100的每一個後續部分都具有與第二部分110b相同的結構。在一些實施例中，閃爍雜訊測量電路100的至少一個後續部分具有與第一部分110a和第二部分110b中的至少一個相同的級數。在一些實施例中，閃爍雜訊測量電路100的至少一個後續部分具有與第一部分110a和第二部分110b中的至少一個不同的級數。在一些實施例中，閃爍雜訊測量電路100的至少一個後續部分不包括迴授傳輸閘和連接傳輸閘中的至少一個。例如，最終的部分(即，在電路上距離第一部分110a最遠的部分)不具有迴授傳輸閘和連接傳輸閘。

可通過光譜分析儀來測量閃爍雜訊測量電路的相位雜訊。在操作中，閃爍雜訊測量電路100可用於調節級數和上升斜率/下降斜率的比率。通過選擇性地啟動和未啟動閃爍雜訊測量電路100的迴授傳輸閘和連接傳輸閘來調節級數。通過改變施加於閃爍雜訊測量電路100的可變反相器(例如，可變反相器112a或可變反相器112b)的驅動力來調節上升斜率/下降斜率的比率。調節級數和上升斜率/下降斜率的比率有助於確定測量的相位雜訊的精度。調節級數和上升斜率/下降斜率的比率還產生閃爍雜訊的大量可能的結果。結果池(pool)用於確定裝置的閃爍雜訊。在一些實施例中，一閃爍雜訊(即，最大的閃爍雜訊)從結果池中被選作最差的結果。在一些實施例中，一閃爍雜訊(即，最小的閃爍雜訊)從結果池中被選作最好的結果。在一些實施例中，基於結果池的平均值、中間值、眾值(mode)、標準差計算來判斷閃爍雜訊。

圖2是根據一些實施例的可變反相器200的示意圖。可變反相器200包括第一p型電晶體212、第一n型電晶體214、第二p型電 晶體216和第二n型電晶體218。第一p型電晶體212的源極連接至第二p型電晶體216的汲極。第一p型電晶體212的汲極連接至第一n型電晶體214的汲極並且用以提供輸出訊號Vout。第一p型電晶體212的閘極連接至第一n型電晶體214的閘極並且用以接收輸入訊號Vin。第一n型電晶體214的源極連接至第二n型電晶體218的汲極。第二p型電晶體216的源極連接至電源電壓VDD。第二p型電晶體216的閘極用以接收第一偏壓訊號Vp。第二n型電晶體218的源極連接至參考電壓VSS。第二n型電晶體218的閘極用以接收第二偏壓訊號Vn。

在一些實施例中，第一p型電晶體212、第一n型電晶體214、第二p型電晶體216和第二n型電晶體218中的至少一個是金屬氧化物半導體場效應電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)、鰭式場效應電晶體(fin field effect transistor，FinFET)、環繞式閘極電晶體、雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor，BJT)或其他合適的電晶體。

在一些實施例中，可變反相器112a(圖1)或可變反相器112b具有可變反相器200的結構。在一些實施例中，從閃爍雜訊測量電路(例如，閃爍雜訊測量電路100)的前一級接收輸入訊號Vin。在一些實施例中，輸入訊號Vin是閃爍雜訊測量電路的輸入。在一些實施例中，將輸出訊號Vout提供給閃爍雜訊測量電路的後一級。在一些實施例中，測量輸出訊號Vout，以確定裝置的閃爍雜訊。

第一偏壓訊號訊號Vp用以調節可變反相器200中的電源電壓VDD的驅動力。在一些實施例中，電源電壓VDD是裝置的工作電壓。在一些實施例中，電源電壓VDD與裝置的工作電壓不同。在一些實施例中，通過外部控制電路提供第一偏壓訊號訊號Vp。在一些實施例中，用於提供第一偏壓訊號訊號Vp的外部控制電路與用於控制迴授傳輸閘114a(圖1)、連接傳輸閘116a、迴授傳輸閘114b和連 接傳輸閘116b中的至少一個的外部控制電路相同。在一些實施例中，用於提供第一偏壓訊號訊號Vp的外部控制電路與用於控制迴授傳輸閘114a(圖1)、連接傳輸閘116a、迴授傳輸閘114b和連接傳輸閘116b中的至少一個的外部控制電路不同。

第二偏壓訊號訊號Vn用以調節可變反相器200中的參考電壓VSS的驅動力。在一些實施例中，參考電壓VSS是裝置的參考電壓。在一些實施例中，參考電壓VSS與裝置的參考電壓不同。在一些實施例中，參考電壓VSS是接地電壓。在一些實施例中，參考電壓VSS與接地電壓不同。在一些實施例中，通過外部控制電路提供第二偏壓訊號訊號Vn。在一些實施例中，用於提供第二偏壓訊號訊號Vn的外部控制電路與用於控制迴授傳輸閘114a(圖1)、連接傳輸閘116a、迴授傳輸閘114b和連接傳輸閘116b中的至少一個的外部控制電路或用於提供第一偏壓訊號訊號Vp的外部控制電路相同。在一些實施例中，用於提供第二偏壓訊號訊號Vn的外部控制電路與用於控制迴授傳輸閘114a(圖1)、連接傳輸閘116a、迴授傳輸閘114b和連接傳輸閘116b中的至少一個的外部控制電路或用於提供第一偏壓訊號訊號Vp的外部控制電路不同。

通過調節電源電壓VDD和參考電壓VSS的驅動力，得到了閃爍雜訊測量電路(例如，閃爍雜訊測量電路100(圖1))的上升斜率/下降斜率的不同比值β。在一些實施例中，向閃爍雜訊測量電路的每一個可變反相器(例如，可變反相器112a或可變反相器112b)都提供相同的第一偏壓訊號訊號Vp和第二偏壓訊號訊號Vn。在一些實施例中，與閃爍雜訊測量電路的另一可變反相器相比，向閃爍雜訊測量電路的至少一個可變反相器提供不同的第一偏壓訊號訊號Vp或第二偏壓訊號訊號Vn。

圖3是根據一些實施例的用於測量閃爍雜訊的閃爍雜 訊測量電路300的示意圖。閃爍雜訊測量電路300包括第一子電路310、第二子電路320和第三子電路330。每一個子電路310、320和330都分別是環形振盪器。子電路310、320和330相互分離，即，子電路之間不共用訊號。第一子電路310包括串聯連接的三個反相器312。電容器314連接至每一個反相器312的輸出端。反相器312串列中的最後一個反相器的輸出端迴授至第一子電路310的反相器串列的輸入端。第二子電路320包括串聯連接的五個反相器322。電容器324連接至每一個反相器322的輸出端。反相器322串列中的最後一個反相器的輸出端迴授至第二子電路320的反相器串列的輸入端。第三子電路330包括串聯連接的2X+1個反相器332，其中X是大於或等於1的整數。電容器334連接至每一個反相器332的輸出端反相器332串列中的最後一個反相器的輸出端迴授至第三子電路330的反相器串列的輸入端。

與閃爍雜訊測量電路100(圖1)相比，閃爍雜訊測量電路300包括固定的級數。閃爍雜訊測量電路300的每一個子電路都包括不同的級數。在一些實施例中，閃爍雜訊測量電路300包括多於三個子電路。隨著子電路數量的增加，閃爍雜訊測量的結果池中的結果的數量增加。然而，隨著子電路數量的增加，閃爍雜訊測量電路300所占的裝置的面積增大。在一些實施例中，反相器312、反相器322和反相器332中的至少一個是可變反相器(例如，可變反相器200(圖2))。在第一子電路310、第二子電路320和第三子電路330中包括可變反相器為每一個子電路提供了調節上升斜率/下降斜率的比率β的能力。

在操作中，測量每一個子電路(例如，第一子電路310、第二子電路320和第三子電路330)的輸出，以判斷閃爍雜訊的結果池。在包括可變反相器的一些實施例中，也可以調節上升斜率/下降斜率的比率β，以增加結果池中的結果的數量。在一些實施例 中，一閃爍雜訊(即，最大的閃爍雜訊)從結果池中被選作最差的結果。在一些實施例中，一閃爍雜訊(即，最小的閃爍雜訊)從結果池中被選作最好的結果。在一些實施例中，基於結果池的平均值、中位數、眾數、標準差計算來判斷閃爍雜訊。

圖4A是根據一些實施例的用於測量閃爍雜訊的閃爍雜訊測量電路400的示意圖。閃爍雜訊測量電路400包括第一子電路410、第二子電路420和第三子電路430。每一個子電路410、420和430分別是環形振盪器。子電路410、420和430彼此分離(即，子電路之間不共用訊號)。第一子電路410包括串聯連接的兩個放大器412。每一個放大器412都包括反相輸入端、非反相輸入端、反相輸出端和非反相輸出端。一個放大器412的反相輸出端連接至後一放大器412的非反相輸入端。一個放大器412的非反相輸出端連接至後一放大器412的反相輸入端。放大器412串列中的最後一個放大器的非反相輸出端迴授至第一子電路410的放大器串列的非反相輸入端。放大器412串列中的最後一個放大器的反相輸出端迴授至第一子電路410的放大器串列的反相輸入端。第二子電路420包括串聯連接的三個放大器422。每一個放大器422都包括反相輸入端、非反相輸入端、反相輸出端和非反相輸出端。一個放大器422的反相輸出端連接至後一放大器422的非反相輸入端。一個放大器422的非反相輸出端連接至後一放大器422的反相輸入端。放大器422串列中的最後一個放大器的非反相輸出端迴授至第二子電路420的放大器串列的非反相輸入端。放大器422串列中的最後一個放大器的反相輸出端迴授至第二子電路420的放大器串列的反相輸入端。第三子電路430包括串聯連接的X個放大器432，其中X是大於或等於1的整數。每一個放大器432都包括反相輸入端、非反相輸入端、反相輸出端和非反相輸出端。一個放大器432的反相輸出端連接至後一放大器432的非反相輸入端。一個放大器432的非反相輸出 端連接至後一放大器432的反相輸入端。放大器432串列中的最後一個放大器的非反相輸出端迴授至第三子電路430的放大器串列的非反相輸入端。放大器432串列中的最後一個放大器的反相輸出端迴授至第三子電路430的放大器串列的反相輸入端。

與閃爍雜訊測量電路100(圖1)相比，閃爍雜訊測量電路400包括固定的級數。然而，閃爍雜訊測量電路400的每一個放大器(例如，放大器412、放大器422或放大器432)都被當作兩級。例如，子電路430中的級數是2X。閃爍雜訊測量電路400的每一個子電路都包括不同的級數。在一些實施例中，閃爍雜訊測量電路400包括多於三個子電路。隨著子電路數量的增加，閃爍雜訊測量的結果池中的結果的數量增加。然而，隨著子電路數量的增加，閃爍雜訊測量電路400所占的裝置的面積增大。

在操作中，測量每一個子電路(例如，第一子電路410、第二子電路420和第三子電路430)的輸出，以判斷閃爍雜訊的結果池。在一些實施例中，一閃爍雜訊(即，最大的閃爍雜訊)從結果池中被選作最差的結果。在一些實施例中，一閃爍雜訊(即，最小的閃爍雜訊)從結果池中被選作最好的結果。在一些實施例中，基於結果池的平均值、中位數、重數、標準差計算來判斷閃爍雜訊。

圖4B是根據一些實施例的用於測量閃爍雜訊的閃爍雜訊測量電路400’的示意圖。閃爍雜訊測量電路400’與閃爍雜訊測量電路100(圖1)類似。與閃爍雜訊測量電路100相比，閃爍雜訊測量電路400’包括代替可變反相器的放大器412’和放大器422’。使用迴授傳輸閘414’來控制閃爍雜訊測量電路400’的部分410’內的迴授。藉由連接傳輸閘416’來控制部分410’與部分420’之間的連接。使用迴授傳輸閘424’來控制閃爍雜訊測量電路400’的部分420’內的迴授。藉由連接傳輸閘426’來控制部分420’與後續部分之間的連接。

閃爍雜訊測量電路400’中傳輸閘的結構和控制與以上關於閃爍雜訊測量電路100(圖1)所述的結構和控制類似。與閃爍雜訊測量電路100相比，由於閃爍雜訊測量電路400’中包括代替可變反相器的放大器，所以閃爍雜訊測量電路400’中控制迴授和部分連接均採用兩個傳輸閘。

圖5是根據一些實施例的測量閃爍雜訊的方法500的流程圖。方法500開始於操作502，其中使用不同的設置來測量相位雜訊。在一些實施例中，使用光譜分析儀來測量相位雜訊。光譜分析儀測量閃爍雜訊測量電路(例如，閃爍雜訊測量電路100(圖1)、300(圖3)、400(圖4A)或400’(圖4B))的輸出。

測量在不同級數N時的相位雜訊。在一些實施例中，通過控制閃爍雜訊測量電路(例如，閃爍雜訊測量電路100或400’)的不同部分之間的連接來調節級數。在一些實施例中，通過測量具有不同級數的不同子電路(例如，閃爍雜訊測量電路300或400)的輸出來調節級數。

在一些實施例中，使用不同的上升斜率/下降斜率的比率來測量相位雜訊。在一些實施例中，通過改變施加於閃爍雜訊測量電路中一級的驅動電壓來調節上升斜率/下降斜率的比率。

方法500繼續操作504，其中測量上升斜率/下降斜率的比率。在一些實施例中，通過檢測閃爍雜訊測量電路的責任週期來測量上升斜率/下降斜率的比率。在一些實施例中，使用時間電流轉換(time-to-current converter，TCC)電路來檢測閃爍雜訊測量電路的責任週期。在一些實施例中，TCC電路與美國申請第13/221,628號的美國早期公開2013/0049810中所描述的TCC電路類似，其內容結合于此作為參考。TCC電路用於檢測閃爍雜訊測量電路的責任週期。通過確定訊號從參考電壓(例如，參考電壓VSS)轉變為電源電壓(例 如，電源電壓VDD)的時長，能夠計算出上升斜率的值。同樣地，訊號從電源電壓轉變為參考電壓的時長的確定能夠計算出下降斜率的值。使用上升斜率的值和下降斜率的值能夠計算出上升斜率/下降斜率的比率。在一些實施例中，同時執行操作504與操作502。在一些實施例中，在操作502之後執行操作504。

在操作506中，基於測量的相位雜訊、測量的上升斜率/下降斜率的比率以及閃爍雜訊測量電路中所使用的級數來計算閃爍雜訊。基於相位雜訊、閃爍雜訊測量電路中的級數以及輸出波形的上升斜率與輸出波形的下降斜率的比率來計算閃爍雜訊。在一些實施例中，方法500重複多次，以生成閃爍雜訊結果池。在一些實施例中，從閃爍雜訊結果池中選擇閃爍雜訊(例如，選擇最好的閃爍雜訊值、選擇最差的閃爍雜訊值或選擇最常見的閃爍雜訊值)。在一些實施例中，基於閃爍雜訊結果池(例如，通過確定平均值、通過識別中間值或使用標準差計算)來計算閃爍雜訊。

在一些實施例中，使用相同的裝置(例如，光譜分析儀)來執行操作502、504和506。在一些實施例中，操作502、504和506中的至少一個所使用的裝置與操作502、504和506中的至少一個其他的操作所使用的裝置不同。在一些實施例中，方法500包括附加的操作，諸如，將閃爍雜訊結果儲存在查閱資料表中以用於與其他製造的裝置相比較、校準測量設備或其他合適的操作。在一些實施例中，調整方法500的操作順序(例如，在操作502之前執行操作504)。

該說明書的一個方面涉及一種閃爍雜訊測量電路。閃爍雜訊測量電路包括第一部分。第一部分包括串聯連接的複數個第一級。第一部分還包括：第一迴授開關元件，用以將複數個第一級的輸出選擇性地迴授至複數個第一級的輸入端。第一部分還包括第一部分連接開關元件。閃爍雜訊測量電路還包括連接至第一部分的第二部 分。第二部分包括串聯連接的複數個第二級，其中第一部分連接開關元件用以將複數個第二級選擇性地連接至複數個第一級。第二部分還包括：第二迴授開關元件，用以將複數個第二級的輸出選擇性地迴授至複數個第一級的輸入端。

該說明書的另一方面涉及一種閃爍雜訊測量電路。閃爍雜訊測量電路包括第一子電路，第一子電路包括串聯連接的複數個第一級。閃爍雜訊測量電路還包括第二子電路，第二子電路包括串聯連接的複數個第二級，其中複數個第二級的級數與複數個第一級的級數不同，並且第二子電路與第一子電路分離。閃爍雜訊測量電路還包括第三子電路，第三子電路包括串聯連接的複數個第三級，其中複數個第三級的級數與複數個第二級的級數和複數個第一級的級數不同，並且第三子電路與第一子電路分離並且與第二子電路分離。

該說明書的又一方面涉及一種判斷閃爍雜訊的方法。方法包括使用第一閃爍雜訊測量電路來測量第一相位雜訊，其中第一閃爍雜訊測量電路具有第一級數和第一上升斜率/下降斜率比率。方法還包括使用第二閃爍雜訊測量電路來測量第二相位雜訊，其中第二閃爍雜訊測量電路具有第二級數和第二上升斜率/下降斜率比率。方法還包括確定第一上升斜率/下降斜率比率。方法還包括確定第二上升斜率/下降斜率比率。方法還包括基於測量的第一相位雜訊、第一級數以及確定的第一上升斜率/下降斜率比率來計算第一閃爍雜訊。該方法還包括基於測量的第二相位雜訊、第二級數以及確定的第二上升斜率/下降斜率比率來計算第二閃爍雜訊。

上面論述了若干實施例的部件，使得本領域普通技術人員可以更好地理解本發明的各個方面。本領域普通技術人員應該理解，可以很容易地使用本發明作為基礎來設計或更改其他用於達到與這裡所介紹實施例相同的目的和/或實現相同優點的處理和結構。本 領域普通技術人員也應該意識到，這種等效構造並不背離本發明的精神和範圍，並且在不背離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行多種變化、取代以及改變。

100‧‧‧閃爍雜訊測量電路

110a‧‧‧第一部分

110b‧‧‧第二部分

112a‧‧‧可變反相器

112b‧‧‧可變反相器

114a‧‧‧迴授傳輸閘

114b‧‧‧迴授傳輸閘

116a‧‧‧連接傳輸閘

116b‧‧‧連接傳輸閘

Claims (10)

1. 一種閃爍雜訊測量電路，包括：第一部分，所述第一部分包括：複數個第一級，串聯連接；第一迴授開關元件，用以將該等第一級的輸出選擇性地迴授至該等第一級的輸入端；和第一部分連接開關元件；以及第二部分，連接至所述第一部分，其中，所述第二部分包括：複數個第二級，串聯連接，其中，所述第一部分連接開關元件用以將該等第二級選擇性地連接至該等第一級；和第二迴授開關元件，用以將該等第二級的輸出選擇性地迴授至該等第一級的輸入端。
2. 根據權利要求1所述的閃爍雜訊測量電路，其中，該等第一級中的每一級都是可變反相器。
3. 根據權利要求2所述的閃爍雜訊測量電路，其中，所述可變反相器用以接收用於調節所述可變反相器的驅動電壓的第一偏壓訊號和第二偏壓訊號。
4. 根據權利要求1所述的閃爍雜訊測量電路，其中，該等第一級中的每一級都是放大器，並且所述放大器包括反相輸入端、非反相輸入端、反相輸出端和非反相輸出端。
5. 根據權利要求4所述的閃爍雜訊測量電路，其中，所述第一迴授開關元件位於該等第一級中的最後一級的非反相輸出端與該等第一級中的最初一級的非反相輸入端之間。
6. 根據權利要求4所述的閃爍雜訊測量電路，其中，所述第一部分連接開關元件位於該等第一級中的最後一級的非反相輸出端與該等 第二級中的最初一級的反相輸入端之間。
7. 根據權利要求1所述的閃爍雜訊測量電路，其中，所述第一迴授開關元件是傳輸閘、邏輯閘、電晶體或閘流體。
8. 一種閃爍雜訊測量電路，包括：第一子電路，包括串聯連接的複數個第一級以及一第一迴授路徑；第二子電路，包括串聯連接的複數個第二級以及一第二迴授路徑，其中，該等第二級中的級數與該等第一級中的級數不同，並且所述第二子電路與所述第一子電路分離；以及第三子電路，包括串聯連接的複數個第三級以及一第三迴授路徑，其中，該等第三級中的級數與所述第二級中的級數和該等第一級中的級數不同，並且所述第三子電路與所述第一子電路和所述第二子電路分離，其中該第一子電路、該第二子電路及該第三子電路每一者耦接至一裝置，以及該第一迴授路徑、該第二迴授路徑及該第三迴授路徑沒有重疊。
9. 一種判斷閃爍雜訊的方法，所述方法包括：使用第一閃爍雜訊的測量電路來測量第一相位雜訊，其中，所述第一閃爍雜訊測量電路具有第一級數和第一上升斜率/下降斜率比率；使用第二閃爍雜訊的測量電路來測量第二相位雜訊，其中，所述第二閃爍雜訊測量電路具有第二級數和第二上升斜率/下降斜率比率；確定所述第一上升斜率/下降斜率比率；確定所述第二上升斜率/下降斜率比率； 基於測得的所述第一相位雜訊、所述第一級數以及確定的所述第一上升斜率/下降斜率比率來計算所述第一閃爍雜訊；基於測量的所述第二相位雜訊、所述第二級數以及確定的所述第二上升斜率/下降斜率比率來計算所述第二閃爍雜訊；以及從包括該第一閃爍雜訊及該第二閃爍雜訊的閃爍雜訊結果池中選出閃爍雜訊。
10. 根據權利要求9所述的方法，更包括確定一平均閃爍雜訊、一閃爍雜訊中位數、或一閃爍雜訊標準差。