TWI796672B - Multi-bit flip-flop and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本發明涉及一種觸發器(flip-flop)設計,更具體地,涉及一種具有省電特性的多位觸發器,該觸發器在測試模式(test mode)下將保持功能(gating function)應用於資料輸出(data-out)信號和/或在正常模式(normal mode)將保持功能應用於掃描輸出(scan-out)信號。 The present invention relates to a flip-flop design, and more particularly, to a multi-bit flip-flop with power-saving features that applies a gating function to data in a test mode. output (data-out) signal and/or apply hold function to scan-out (scan-out) signal in normal mode (normal mode).
掃描鏈被應用於在測試過程期間檢測組合邏輯塊中的各種製造故障。通常,掃描鏈由串聯連接的複數個觸發器組成,並且在正常模式下每個觸發器的資料輸出端子連接到組合邏輯電路,用於進行正常資料傳輸。但是,在測試模式下,每個觸發器的資料輸出端子仍具有資料傳輸,因此組合邏輯電路仍在工作,從而導致不必要的功耗。 Scan chains are applied to detect various manufacturing faults in combinational logic blocks during the testing process. Usually, the scan chain is composed of a plurality of flip-flops connected in series, and in normal mode, the data output terminal of each flip-flop is connected to a combinational logic circuit for normal data transmission. However, in the test mode, the data output terminal of each flip-flop still has data transmission, so the combinational logic circuit is still working, resulting in unnecessary power consumption.
本發明提供多位觸發器及其控制方法,可降低功耗。 The invention provides a multi-bit flip-flop and its control method, which can reduce power consumption.
本發明提供的一種多位觸發器可包括:複數個觸發器,它們連接以形成內部掃描鏈,其中,所述複數個觸發器包括第一觸發器,被佈置為在所述多位觸發器的第一資料輸出端子處輸出第一資料輸出信號,所述第一觸發器包括:第一選擇電路,被佈置為將所述多位觸發器的第一資料輸入端子處的第一資料信號或第一測試信號發送至所述第一選擇電路的輸出節點作為第一輸入信號;第一鎖存電路,耦接到所述第一選擇電路的所述輸出節點,被佈置為根據所述第一輸入信號生成第一信號;和第一資料輸出級電路,被佈置為接收所述第一信號,並根據所述第一信號生成所述第一資料輸出信號;其中,當所述多 位觸發器在測試模式下操作時,所述第一選擇電路被佈置為將所述第一測試信號傳輸至所述第一選擇電路的所述輸出節點作為所述第一輸入信號,且所述第一資料輸出級電路被佈置為不管第一測試信號的電壓電平如何都將第一資料輸出信號保持在固定的電壓電平。 A multi-bit flip-flop provided by the present invention may include: a plurality of flip-flops connected to form an internal scan chain, wherein the plurality of flip-flops includes a first flip-flop arranged as A first data output signal is output at the first data output terminal, and the first flip-flop includes: a first selection circuit arranged to output the first data signal or the second data signal at the first data input terminal of the multi-bit flip-flop a test signal is sent to an output node of the first selection circuit as a first input signal; a first latch circuit, coupled to the output node of the first selection circuit, is arranged to signal generating a first signal; and a first data output stage circuit arranged to receive said first signal and generate said first data output signal based on said first signal; wherein, when said multiple When the bit flip-flop is operating in a test mode, the first selection circuit is arranged to transmit the first test signal to the output node of the first selection circuit as the first input signal, and the The first data output stage circuit is arranged to maintain the first data output signal at a fixed voltage level irrespective of the voltage level of the first test signal.
本發明提供的一種控制方法應用於連接有N個觸發器以形成內部掃描鏈的多位觸發器(MBFF)中,其中,所述多位觸發器包括耦接到所述N個觸發器之一的掃描輸入端子,分別耦接至所述N個觸發器的N個資料輸出端子,其中N為不小於1的正整數,所述控制方法包括:響應於在所述多位觸發器的所述掃描輸入端子處接收到外部測試信號,通過所述內部掃描鏈傳遞所述外部測試信號;生成具有隨所述外部測試信號的電壓電平而改變的電壓電平的掃描輸出信號,其中,所述掃描輸出信號從所述N個觸發器之一輸出至所述N個資料輸出端子之一;和不管所述外部測試信號的電壓電平如何,都將(N-1)個資料輸出信號中的每一個保持在固定電壓電平,其中所述(N-1)個資料輸出信號分別從所述N個觸發器中其餘(N-1)個觸發器輸出至所述N個資料輸出端子中的其餘(N-1)個輸出端子。 A control method provided by the present invention is applied to a multi-bit flip-flop (MBFF) connected with N flip-flops to form an internal scan chain, wherein the multi-bit flip-flop includes a The scanning input terminals of the N flip-flops are respectively coupled to the N data output terminals of the N flip-flops, wherein N is a positive integer not less than 1, and the control method includes: responding to the multi-bit flip-flops in the An external test signal is received at the scan input terminal, and the external test signal is transmitted through the internal scan chain; a scan output signal having a voltage level that varies with the voltage level of the external test signal is generated, wherein the outputting a scan output signal from one of the N flip-flops to one of the N data output terminals; and outputting one of the (N-1) data output signals regardless of the voltage level of the external test signal Each is maintained at a fixed voltage level, wherein the (N-1) data output signals are respectively output from the remaining (N-1) flip-flops of the N flip-flops to the N data output terminals The remaining (N-1) output terminals.
本發明提供的另一種控制方法應用於連接有N個觸發器以形成內部掃描鏈的多位觸發器中,其中,所述多位觸發器包括耦接到所述N個觸發器之一的掃描輸入端子,耦接至所述N個觸發器中的另一個的掃描輸出端子,以及分別耦接至所述N個觸發器的N個資料輸出端子,其中,N為不小於1的正整數;該控制方法包括:響應於在所述多位觸發器的所述掃描輸入端子處接收到外部測試信號,通過所述內部掃描鏈傳遞所述外部測試信號;生成具有隨所述外部測試信號的電壓電平而改變的電壓電平的掃描輸出信號,其中,所述掃描輸出信號從所述N個觸發器中的所述另一個觸發器輸出到所述掃描輸出端子;和不管所述外部測試信號的電壓電平如何,都將所述N個資料輸出信號保持在固定的電壓電 平,所述其中N個資料輸出信號分別從所述N個觸發器輸出到所述多位觸發器的N個資料輸出端子。 Another control method provided by the present invention is applied to a multi-bit flip-flop connected with N flip-flops to form an internal scan chain, wherein the multi-bit flip-flop includes a scan coupled to one of the N flip-flops An input terminal coupled to the scan output terminal of another one of the N flip-flops, and N data output terminals respectively coupled to the N flip-flops, where N is a positive integer not less than 1; The control method includes: in response to receiving an external test signal at the scan input terminal of the multi-bit flip-flop, passing the external test signal through the internal scan chain; generating a voltage having a voltage corresponding to the external test signal A scan output signal of a voltage level that changes in level, wherein the scan output signal is output from the other flip-flop of the N flip-flops to the scan output terminal; and regardless of the external test signal Regardless of the voltage level, the N data output signals are kept at a fixed voltage level level, wherein the N data output signals are respectively output from the N flip-flops to the N data output terminals of the multi-bit flip-flops.
如上所述,本發明實施例在接收到測試信號的情況下,將資料輸出信號保持在固定的電壓電平,由此可降低功耗。 As mentioned above, the embodiment of the present invention maintains the data output signal at a fixed voltage level when a test signal is received, thereby reducing power consumption.
100,800,1000:多位觸發器 100,800,1000: Multi-bit flip-flops
D1,D2,D(N-1),DN:資料輸入端子 D1, D2, D(N-1), DN: data input terminals
SI:掃描輸入端子 SI: scan input terminal
SE:測試使能端子 SE: Test enable terminal
CLK:時鐘輸入端子 CLK: clock input terminal
102_1,102_2,102(N-1),102_N,802_1,802_2,802_(N-1), 802_N,1002_1,1002_2,1002_(N-1),1002_N:觸發器 102_1,102_2,102(N-1),102_N,802_1,802_2,802_(N-1), 802_N, 1002_1, 1002_2, 1002_(N-1), 1002_N: Trigger
210_1,L1,210_2,210_(N-1),212,300,400,500,600,700:資料輸出級電路 210_1, L1, 210_2, 210_(N-1), 212, 300, 400, 500, 600, 700: data output stage circuit
104:內部掃描鏈 104: Internal scan chain
INT2,INT(N-1),INTN,S11,INT3:測試信號 INT2, INT(N-1), INTN, S11, INT3: test signal
Q1,Q2,Q(N-1),QN:資料輸出端子 Q1, Q2, Q(N-1), QN: data output terminals
SCK,CLKB,CLK1:時鐘信號 SCK, CLKB, CLK1: clock signal
STE,STEB:測試使能信號 STE, STEB: test enable signal
S10,S20,SN0:資料信號 S10, S20, SN0: data signal
202:時鐘生成電路 202: clock generation circuit
204:信號生成電路 204: Signal generating circuit
206_1,206_2,206_N:選擇電路 206_1, 206_2, 206_N: selection circuit
S12,S22,SN2:輸入信號 S12, S22, SN2: input signal
208_1,208_2,208_N:鎖存電路 208_1, 208_2, 208_N: latch circuit
N1,N2:輸出節點 N1, N2: output nodes
S13,S23,SN3:信號 S13, S23, SN3: signal
S14,S24,SN4:資料輸出信號 S14, S24, SN4: data output signal
211:NOR門 211: NOR gate
213,608,708,1508,1608:反相器 213,608,708,1508,1608: inverter
302,1202:OR門 302, 1202: OR gate
402,1302:NAND門 402, 1302: NAND gate
502,1402:AND門 502, 1402: AND gate
602,604,706,1502,1504,1606:PMOS電晶體 602, 604, 706, 1502, 1504, 1606: PMOS transistors
606,702,704,1506,1602,1604:NMOS電晶體 606, 702, 704, 1506, 1602, 1604: NMOS transistors
1004,L2,1200,1300,1400,1500,1600:掃描輸出級電路 1004, L2, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600: scanning output stage circuit
SN5:掃描輸出信號 SN5: scan output signal
第1圖是示出根據本發明的實施例的具有省電特性的第一多位觸發器(MBFF)的示意圖。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a first multi-bit flip-flop (MBFF) with power-saving characteristics according to an embodiment of the present invention.
第2圖是示出根據本發明的實施例的MBFF的第一電路設計的圖。 FIG. 2 is a diagram showing a first circuit design of an MBFF according to an embodiment of the present invention.
第3圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第一替代設計的圖。 Figure 3 is a diagram showing a first alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第4圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第二替代設計的圖。 Figure 4 is a diagram illustrating a second alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第5圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第三替代設計的圖。 Fig. 5 is a diagram showing a third alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第6圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第四替代設計的圖。 Figure 6 is a diagram showing a fourth alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第7圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第五替代設計的圖。 Fig. 7 is a diagram showing a fifth alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第8圖是示出根據本發明的實施例的具有省電特性的第二MBFF的示意圖。 FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a second MBFF having power saving characteristics according to an embodiment of the present invention.
第9圖是示出根據本發明的實施例的MBFF的第二電路設計的圖。 Fig. 9 is a diagram showing a second circuit design of an MBFF according to an embodiment of the present invention.
第10圖是示出根據本發明的實施例的具有省電特性的第三MBFF的示意圖。 FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a third MBFF having power saving characteristics according to an embodiment of the present invention.
第11圖是示出根據本發明的實施例的MBFF的第三電路設計的圖。 FIG. 11 is a diagram showing a third circuit design of an MBFF according to an embodiment of the present invention.
第12圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第一替代設計的圖。 Fig. 12 is a diagram showing a first alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第13圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第二替代設計的圖。 Fig. 13 is a diagram showing a second alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第14圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第三替代設計的圖。 Fig. 14 is a diagram showing a third alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第15圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第四替代設計的圖。 Fig. 15 is a diagram showing a fourth alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
第16圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第五替代設計的圖。 Fig. 16 is a diagram showing a fifth alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention.
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬技術領域具有通常知識者應可理解,硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式,而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的“包含”及“包括”為一開放式的用語,故應解釋成“包含但不限定於”。“大體上”是指在可接受的誤差範圍內,所屬技術領域具有通常知識者能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題,基本達到所述技術效果。此外,“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性連接手段。因此,若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置,則代表該第一裝置可直接電性連接於該第二裝置,或通過其它裝置或連接手段間接地電性連接至該第二裝置。以下所述為實施本發明的較佳方式,目的在於說明本發明的精神而非用以限定本發明的保護範圍,本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為准。 Certain terms are used in the specification and claims to refer to particular elements. Those skilled in the art should understand that hardware manufacturers may use different terms to refer to the same component. This description and the scope of the patent application do not use the difference in name as a way to distinguish components, but use the difference in function of components as a criterion for distinguishing. "Includes" and "comprising" mentioned throughout the specification and scope of patent application are open-ended terms, so they should be interpreted as "including but not limited to". "Substantially" means that within an acceptable error range, a person with ordinary knowledge in the technical field can solve the technical problem within a certain error range and basically achieve the technical effect. In addition, the term "coupled" includes any direct and indirect electrical connection means. Therefore, if it is described in the text that a first device is coupled to a second device, it means that the first device may be directly electrically connected to the second device, or indirectly electrically connected to the second device through other devices or connection means. device. The following description is a preferred mode of implementing the present invention, the purpose of which is to illustrate the spirit of the present invention rather than to limit the protection scope of the present invention. The protection scope of the present invention should be defined by the scope of the appended patent application.
接下面的描述為本發明預期的最優實施例。這些描述用於闡述本發明的大致原則而不應用於限制本發明。本發明的保護範圍應在參考本發明的申請專利範圍的基礎上進行認定。 The following description is of the best contemplated embodiment of the invention. These descriptions are used to illustrate the general principles of the invention and should not be used to limit the invention. The scope of protection of the present invention should be determined on the basis of referring to the patent scope of the present invention.
第1圖是示出根據本發明的實施例的具有省電特性的第一多位觸發器(Multi-Bit Flip-Flop,MBFF)的示意圖。在該實施例中,MBFF 100是N位掃描觸發器,其中N是不小於1的正整數(即,N2)。MBFF 100的電路佈局可以是集成電路(IC)設計所使用的單元庫中的一個單元(cell)。如第1圖所示,MBFF 100具有N個資料輸入端子D1,D2,..,D(N-1)和DN,掃描輸入端子SI,測試使能端子SE,時鐘輸入端子CLK和N個資料輸出端子Q1,Q2,...,Q(N-1)和QN。此外,MBFF 100包括N個連接在一起的觸發器(Flip-Flop,FF)102_1、102_2,...,102_(N-1)和102_N,以形成內部掃描鏈104,即如虛線所示,通過內部拼接(stitching)觸發器102_1-102_N來形成的掃描鏈。當MBFF 100在正常模式下操作時,資料輸入端子D1-DN用於接收資料信號,並且分別耦接到觸發器102_1-102_N。當MBFF 100在正常模式下操作時,資料輸出端子Q1-QN用於輸出資料輸出信號,並且分別耦接到觸發器102_1-102_N。掃描輸入端子SI用於接收外部測試信號,並且掃描輸入端子SI處的外部測試信號通過內部掃描鏈104傳輸,其中當前的觸發器102_n的測試信號(n≠1)是從前一級觸發器102_(n-1)獲得的內部測試信號。例如,從觸發器102_1獲得觸發器102_2的測試信號INT2,從觸發器102_2獲得另一觸發器(未示出)的測試信號INT3,從再一觸發器(未示出)獲得觸發器102_(N-1)的測試信號INT(N-1),並且從觸發器102_(N-1)獲得觸發器102_N的測試信號INTN。觸發器102_1-102_(N-1)中的每一個具有資料輸出級電路(標記為“L1”)210_1、210_2,...,210_(N-1),這些資料輸出級電路具有在測試模式下被啟用(enabled),並在正常模式下被禁用(disabled)的保持功能。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a first multi-bit flip-flop (Multi-Bit Flip-Flop, MBFF) with power saving characteristics according to an embodiment of the present invention. In this embodiment,
在MBFF 100以正常模式操作的情況下,資料輸出級電路210_1生成資料輸出信號並將其輸出到資料輸出端子Q1,其中該資料輸出信號的電壓電平響應於資料輸入端子D1處的資料信號的電壓電平而改變;資料輸出級電路210_2生成並輸出資料輸出信號至資料輸出端子Q2,其中,該資料輸出信號的電壓電平響應於資料輸入端子D2處的資料信號的電壓電平而改變;資料輸出級電路210_(N-1)生成並輸出資料輸出信號到資料輸出端子Q(N-1),其中該資料輸出信號的電壓電平響應於在資料輸入端子D(N-1)處的資料信號的電壓電平而改變。此外,資料輸出端子QN被正常資料傳輸和測試資料傳輸共用。因此,觸發器102_N生成資料輸出信號並將其輸出到資料輸出端子QN,其中資料輸出信號的電壓電平響應於資料輸入端子DN處的資料信號的電壓電平而改變。
In the case where the
在MBFF 100在測試模式下操作的另一種情況下,資料輸出級電路210_1生成並輸出資料輸出信號到資料輸出端子Q1,其中資料輸出信號的電壓電平被保持為固定電壓電平,而不管掃描輸入端子SI處的測試信號的電壓電平如何;資料輸出級電路210_2生成資料輸出信號並將其輸出到資料輸出端子Q2,其中資料輸出信號的電壓電平保持為固定電壓電平,而與從觸發器102_1獲得的測試信號INT2無關;資料輸出級電路210_(N-1)生成並輸出資料輸出信號到資料輸出端子Q(N-1),其中資料輸出信號的電壓電平保持在固定的電壓電平,而不管從前一級觸發器(未示出)獲得的測試信號INT(N-1)的電壓電平如何。此外,資料輸出端子QN被正常資料傳輸和測試資料傳輸共用。因此,觸發器102_N生成掃描輸出信號並將其輸出到資料輸出端子QN,其中,掃描輸出信號的電壓電平響應於測試信號INTN(其通過掃描輸入端子S1處的外部測試信號在內部掃描鏈104中傳輸而獲得)的電壓電平而改變。
In another case where the
第2圖是示出根據本發明的實施例的MBFF的第一電路設計的圖。作為示例而非限制,第1圖中所示的MBFF 100可以使用第2圖所示的電路結構來實
現。除了觸發器102_1-102_N之外,MBFF 100還可以包括信號生成電路204和時鐘生成電路202。信號生成電路204接收測試使能信號STE(其是外部測試使能信號)來生成另一測試使能信號STEB,測試使能信號STEB與測試使能信號STE反相(inverse)。在第2圖的實施例中,信號生成電路204包括反相器。在其他實施例中,信號生成電路204可以由能夠接收測試使能信號STE並生成與測試使能信號STE反相的測試使能信號STEB的任何其他電路結構來實現。
FIG. 2 is a diagram showing a first circuit design of an MBFF according to an embodiment of the present invention. By way of example and not limitation, the
時鐘生成電路110接收時鐘信號SCK(其是經由時鐘端子CK接收的外部時鐘信號),並根據時鐘信號SCK生成時鐘信號CLKB和CLK1,其中時鐘信號CLKB是時鐘信號SCK的反相,時鐘信號CLK1是時鐘信號CLKB的反相。在第2圖的實施例中,時鐘生成電路202包括兩個反相器。在其他實施例中,時鐘生成電路202可以由能夠接收時鐘信號SCK,生成與時鐘信號SCK反相的時鐘信號CLKB,以及生成與時鐘信號CLKB反相的時鐘信號CLK1的任何其他電路結構來實現。
The clock generating circuit 110 receives a clock signal SCK (which is an external clock signal received via a clock terminal CK), and generates clock signals CLKB and CLK1 according to the clock signal SCK, wherein the clock signal CLKB is the inversion of the clock signal SCK, and the clock signal CLK1 is Inversion of the clock signal CLKB. In the embodiment of FIG. 2, the
觸發器102_1-102_(N-1)中的每一個可以具有相同的電路結構。例如,觸發器102_1被佈置為在MBFF 100的資料輸出端子Q1處輸出資料輸出信號S14,其包括選擇電路206_1,鎖存電路208_1和資料輸出級電路210_1;觸發器102_2被佈置為在MBFF 100的資料輸出端子Q2處輸出資料輸出信號S24,其包括選擇電路206_2,鎖存電路208_2和資料輸出級電路210_2。關於觸發器102_1,選擇電路206_1被佈置為將MBFF 100的資料輸入端子D1處的資料信號S10或MBFF 100的掃描輸入端子SI處的測試信號S11發送到選擇電路206_1的輸出節點用作輸入信號S12;鎖存電路208_1耦接至選擇電路206_1的輸出節點,並被佈置為根據輸入信號S12生成信號S13;資料輸出級電路210_1被佈置為接收信號S13,並根據信號S13生成資料輸出信號S14。在該實施例中,選擇電路206_1可以包括反相器和傳輸門,其中每個傳輸門包括P型電晶體(例如,P溝道金屬氧
化物半導體(PMOS)電晶體)和N型電晶體(例如N溝道金屬氧化物半導體(NMOS)電晶體),並由測試使能信號STE和STEB控制。此外,鎖存電路208_1可以包括反相器和傳輸門,其中每個傳輸門包括由P型電晶體(例如,PMOS電晶體)和N型電晶體(例如,NMOS電晶體),並且由時鐘信號CLK1和CLKB控制。由於本發明不集中於選擇電路206_1和鎖存電路208_1的電路設計,所屬技術領域具有通常知識者應該容易理解第2圖所示的選擇電路206_1和鎖存電路208_1的原理。因此為簡潔起見,在此省略選擇電路206_1和鎖存電路208_1的進一步的描述。
Each of the flip-flops 102_1-102_(N-1) may have the same circuit structure. For example, the flip-flop 102_1 is arranged to output the data output signal S14 at the data output terminal Q1 of the
資料輸出級電路210_1配備有保持功能,該保持功能在MBFF 100的測試模式下啟用,而在MBFF 100的正常模式下禁用。例如,當MBFF 100在正常模式下操作時,選擇電路206_1將資料信號S10發送到選擇電路206_1的輸出節點用作輸入信號S12,並且資料輸出級電路210_1生成資料輸出信號S14,資料輸出信號S14具有響應資料信號S10的電壓電平而變化的電壓電平。具體地,資料輸出信號S14的電壓電平響應於信號S13的電壓電平而改變,其中信號S13的電壓電平響應於資料信號S10的電壓電平而改變。當MBFF 100在測試模式下操作時,選擇電路206_1將測試信號S11發送到選擇電路206_1的輸出節點用作輸入信號S12,並且資料輸出級電路210_1保持資料輸出信號S14為固定的電壓電平(例如,高電壓電平或低電壓電平),而不論測試信號S11的電壓電平如何。具體地,資料輸出信號S14的電壓電平不響應於信號S13的電壓電平而改變,而信號S13的電壓電平響應於測試信號S11的電壓電平而改變。
The data output stage circuit 210_1 is equipped with a hold function that is enabled in the test mode of the
與經由掃描輸入端子SI接收測試信號S11的第一觸發器102_1相反,後繼觸發器102_2接收從前一級觸發器102_1(特別是觸發器102_1的鎖存電路208_1)獲得的測試信號INT2。關於觸發器102_2,選擇電路206_2被佈置為將MBFF 100的資料輸入端子D2處的資料信號S20或從鎖存電路208_1獲得的測試
信號INT2發送至選擇電路206_2的輸出節點用作輸入信號S22;鎖存電路208_2耦接至選擇電路206_2的輸出節點,並被佈置為根據輸入信號S22生成信號S23。資料輸出級電路210_2被佈置為接收信號S23,並根據信號S23生成資料輸出信號S24。類似地,資料輸出級電路210_2配備有相同的保持功能,該保持功能在MBFF 100的測試模式下被啟用,而在MBFF 100的普通模式下被禁用。
Contrary to the first flip-flop 102_1 receiving the test signal S11 via the scan-in terminal SI, the subsequent flip-flop 102_2 receives the test signal INT2 obtained from the preceding flip-flop 102_1 (especially the latch circuit 208_1 of the flip-flop 102_1 ). With respect to the flip-flop 102_2, the selection circuit 206_2 is arranged to input the data signal S20 at the terminal D2 of the
最後的觸發器102_N被佈置為在MBFF 100的資料輸出端子QN上生成輸出信號SN4,其包括選擇電路206_N,鎖存電路208_N和輸出級電路212。輸出級電路212使用反相器213來實現。選擇電路206_N被佈置為將MBFF 100的資料輸入端子DN處的資料信號SN0或從前一級觸發器獲得的測試信號INTN發送至選擇電路206_N的輸出節點用作輸入信號SN2。鎖存電路208_N耦接到選擇電路206_N的輸出節點,並被佈置為根據輸入信號SN2生成信號SN3。輸出級電路212被佈置為接收信號SN3,並根據信號SN3生成輸出信號SN4。在該實施例中,資料輸出端子QN被正常資料傳輸和測試資料傳輸共用。當MBFF 100在正常模式下操作時,選擇電路206_N將資料信號SN0發送到選擇電路206_N的輸出節點用作輸入信號SN2,並且輸出級電路212生成輸出信號SN4作為資料輸出信號,該資料輸出信號具有響應於資料信號SN0的電壓電平而改變的電壓電平。具體地,輸出信號SN4(資料輸出信號)的電壓電平響應於信號SN3的電壓電平而改變,其中信號SN3的電壓電平響應於資料信號SN0的電壓電平而改變。當MBFF 100在測試模式下操作時,選擇電路206_N將測試信號INTN發送到選擇電路206_N的輸出節點用作輸入信號SN2,並且輸出級電路212生成輸出信號SN4作為掃描輸出信號,該掃描輸出信號具有響應於測試信號INTN的電壓電平而改變的電壓電平。具體地,輸出信號SN4(掃描輸出信號)的電壓電平響應於信號SN3的電壓電平而改變,其中信號SN3的電壓電平響應於測試信號INTN的電壓電平而改變。
The last flip-flop 102_N is arranged to generate an output signal SN4 on the data output terminal QN of the
在該實施例中,具有保持功能的每個資料輸出級電路可以使用或非(NOR)門211來實現,其中NOR門211的一個輸入節點被佈置為接收前一級鎖存電路的輸出信號,NOR門211的另一個輸入節點被佈置為接收測試使能信號STE,NOR門211的輸出節點被佈置為向MBFF 100的資料輸出端子輸出資料輸出信號。以資料輸出級210_1為例,NOR門211的一個輸入節點在鎖存電路208_1的輸出節點N1處接收信號S13,NOR門211的另一輸入節點接收測試使能信號STE,並且NOR門211的輸出節點將資料輸出信號S14輸出到MBFF 100的資料輸出端子Q1。當MBFF 100在正常模式下操作時(STE=0),資料輸出信號S14的電壓電平響應於信號S13的電壓電平而改變。具體地,資料輸出信號S14是信號S13的反相,其中信號S13是資料信號S10的反相。當MBFF 100在測試模式下操作時(STE=1),資料輸出信號S14的電壓電平保持在固定的電壓電平(例如,接地電壓),而與測試信號S11的電壓電平無關。具體地,資料輸出信號S14的電壓電平不響應於信號S13的電壓電平而改變,其中信號S13是測試信號S11的反相。
In this embodiment, each data output stage circuit with hold function can be implemented using a NOR
第2圖所示的電路結構僅出於說明性目的,並不意味著對本發明的限制。例如,選擇電路可以由能夠選擇正常資料輸入和測試資料輸入之一作為隨後的鎖存電路的輸入信號的任何其他電路結構來實現。對於另一示例,鎖存電路可以由能夠處理從前一級選擇電路獲得輸入信號以生成信號並將其生成的信號輸出到具有保持功能的後一級資料輸出級電路的任何其他電路結構來實現。又例如,具有保持功能的資料輸出級電路可以由當MBFF在測試模式下操作時能夠將資料輸出信號保持在固定電壓電平的任何其他電路結構實現。 The circuit structure shown in FIG. 2 is for illustrative purpose only, and does not mean to limit the present invention. For example, the selection circuit may be implemented by any other circuit structure capable of selecting one of the normal data input and the test data input as the input signal of the subsequent latch circuit. For another example, the latch circuit may be realized by any other circuit structure capable of processing an input signal obtained from a previous stage selection circuit to generate a signal and outputting the generated signal to a subsequent stage data output stage circuit having a hold function. As another example, the data output stage circuit with holding function can be implemented by any other circuit structure capable of holding the data output signal at a fixed voltage level when the MBFF is operating in the test mode.
第3圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第一替代設計的圖。例如,資料輸出級電路210_1-210_(N-1)中的一個或複數個可使用資料輸出級電路300來實現。資料輸出級電路300採用或(OR)門302,OR門302的其中一個輸入節點耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N1,OR
門302的另一個輸入節點被佈置為接收測試使能信號STE,OR門302的輸出節點被佈置為向MBFF 100的資料輸出端子Qn輸出資料輸出信號,其中n是從1到(N-1)的範圍中選擇的正整數。當MBFF 100在正常模式下操作時(STE=0),OR門302生成的資料輸出信號的電壓電平響應於前一級鎖存電路的輸出節點N1處的電壓而改變。當MBFF 100在測試模式下操作時(STE=1),OR門302生成的資料輸出信號保持在固定的電壓電平(例如電源電壓),而與前一級鎖存電路的輸出節點N1處的信號的電壓無關。
Figure 3 is a diagram showing a first alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, one or more of the data output stage circuits 210_1 - 210_(N−1) can be implemented using the data
第4圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第二替代設計的圖。例如,資料輸出級電路210_1-210_(N-1)中的一個或複數個可以使用資料輸出級電路400來實現。資料輸出級電路400採用與非(NAND)門402,NAND門402的其中一個輸入節點耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N1,NAND門402的另一個輸入節點被佈置為接收測試使能信號STEB,並且NAND門402的輸出節點被佈置將資料輸出信號輸出到MBFF 100的資料輸出端子Qn,其中n是從1到(N-1)的範圍中選擇的正整數。當MBFF 100在正常模式下操作時(STEB=1),NAND門402生成的資料輸出信號的電壓電平響應於前一級鎖存電路的輸出節點N1處的信號的電壓而改變。當MBFF 100在測試模式下操作時(STEB=0),NAND門402生成的資料輸出信號保持在固定的電壓電平(例如電源電壓),而與前一級鎖存電路的輸出節點N1處的信號的電壓無關。
Figure 4 is a diagram illustrating a second alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, one or more of the data output stage circuits 210_1 - 210_(N−1) can be implemented using the data
第5圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第三替代設計的圖。例如,資料輸出級電路210_1-210_(N-1)中的一個或複數個可以使用資料輸出級電路500來實現。資料輸出級電路500採用與(AND)門502,AND門502的其中一個輸入節點耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N1,AND門502的另一個輸入節點被佈置為接收測試使能信號STEB,並且AND門502
的輸出節點被佈置為將資料輸出信號輸出到MBFF 100的資料輸出端子Qn,其中n是從1到(N-1)的範圍中選擇的正整數。當MBFF 100在正常模式下操作時(STEB=1),AND門502生成的資料輸出信號的電壓電平響應於前一級鎖存電路的輸出節點N1處的信號的電壓而改變。當MBFF 100在測試模式下操作時(STEB=0),AND門502生成的資料輸出信號都保持在固定的電壓電平(例如,地電壓),無論前一級鎖存電路的輸出節點N1處的信號電壓如何。
Fig. 5 is a diagram showing a third alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, one or more of the data output stage circuits 210_1 - 210_(N−1) can be implemented using the data
第6圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第四替代設計的圖。例如,資料輸出級電路210_1-210_(N-1)中的一個或複數個可以使用資料輸出級電路600實現。資料輸出級電路600包括PMOS電晶體602和604,NMOS電晶體606和反相器608。PMOS電晶體604的閘極(gate)接收測試使能信號STEB,PMOS電晶體604的源極(source)耦接到參考電壓(例如電源電壓),PMOS電晶體604的漏極(drain)耦接到反相器608的輸入節點。PMOS電晶體602和NMOS電晶體606形成傳輸門。PMOS電晶體602的閘極接收測試使能信號STE,PMOS電晶體602的源極耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N1,PMOS電晶體602的漏極耦接到反相器608的輸入節點。NMOS電晶體606的閘極接收測試使能信號STEB,NMOS電晶體606的漏極耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N1,NMOS電晶體606的源極耦接到反相器608的輸入節點。
Figure 6 is a diagram showing a fourth alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, one or more of the data output stage circuits 210_1 - 210_(N−1) can be implemented using the data
當MBFF 100在正常模式下操作時(STE=0 & STEB=1),由PMOS電晶體602和NMOS電晶體606組成的傳輸門被啟用,並且PMOS電晶體604被關斷(turn off),從而資料輸出端子Qn處的資料輸出信號的電平電壓(n是從1到(N-1)的正整數)響應於前一級鎖存電路的輸出節點N1處的信號的電壓電平而變化。當MBFF 100在測試模式下操作時(STE=1 & STEB=0),由PMOS電晶體602和NMOS電晶體606組成的傳輸門被禁用,並且PMOS電晶體604被導通(turn on),從而使資料輸出端子Qn處的資料輸出信號的電壓電平保持在固定的電壓電平
(例如,接地電壓),而不管前一級鎖存電路的輸出節點N1處的信號的電壓電平如何。
When the
第7圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的資料輸出級電路的第五替代設計的圖。例如,資料輸出級電路210_1-210_(N-1)中的一個或複數個可以使用資料輸出級電路700實現。資料輸出級電路700包括NMOS電晶體702和704,PMOS電晶體706和反相器708。NMOS電晶體704的閘極接收測試使能信號STE,NMOS電晶體704的源極耦接到參考電壓(例如,地電壓),NMOS電晶體704的漏極耦接到反相器708的輸入節點。PMOS電晶體706和NMOS電晶體702形成傳輸門。PMOS電晶體706的閘極接收測試使能信號STE,PMOS電晶體706的源極耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N1,PMOS電晶體706的漏極耦接到反相器708的輸入節點。NMOS電晶體702的閘極接收測試使能信號STEB,NMOS電晶體702的漏極連接到前一級鎖存電路的輸出節點N1,NMOS電晶體702的源極耦接到反相器708的輸入節點。
Fig. 7 is a diagram showing a fifth alternative design of a data output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, one or more of the data output stage circuits 210_1 - 210_(N−1) can be implemented using the data
當MBFF 100在正常模式下操作時(STE=0 & STEB=1),由PMOS電晶體706和NMOS電晶體702組成的傳輸門被啟用,並且NMOS電晶體704被關斷,從而資料輸出端子Qn處的資料輸出信號的電壓電平(n是從1到(N-1)的正整數)響應於前一級鎖存電路的輸出節點N1處的信號的電壓電平而變化。當MBFF 100在測試模式下操作時(STE=1 & STEB=0),由PMOS電晶體706和NMOS電晶體702組成的傳輸門被禁用,並且NMOS電晶體704被導通,從而使資料輸出端子Qn處的資料輸出信號的電壓電平保持在固定的電壓電平(例如電源電壓),而不管在先的鎖存電路的輸出節點N1處的信號的電壓電平如何。
When the
具有N個觸發器102_1-102_N連接形成內部掃描鏈104的MBFF 100被設計為具有省電特性。例如,當在測試模式下在掃描輸入端子SI處接收到外部測試信號S11時,MBFF 100通過內部掃描鏈104傳輸外部測試信號S11,並生成掃
描輸出信號SN4,掃描輸出信號SN4從觸發器102_N輸出到資料輸出端子QN,並且掃描輸出信號SN4的電壓電平響應於外部測試信號S11的電壓電平而改變,並且無論外部測試信號S11的電壓電平如何,均保持(N-1)個資料輸出信號中的每一個(分別從觸發器102_1-102_(N-1)輸出至輸出端子Q1-Q(N-1))處於固定電壓電平。由於在MBFF 100的測試模式下,(N-1)個資料輸出信號沒有信號電平轉換,因此可以減少MBFF 100和下游組合邏輯的功耗。
The
在第1圖和第2圖所示的實施例中,MBFF 100具有正常資料傳輸和測試資料傳輸共用的資料輸出端子QN。然而,這僅出於說明的目的,並不意味著對本發明的限制。在替代設計中,MBFF可以被配置為具有附加端子,該附加端子用作輸出掃描輸出信號的專用掃描輸出端子。
In the embodiments shown in FIG. 1 and FIG. 2 ,
第8圖是示出根據本發明的實施例的具有省電特性的第二MBFF的示意圖。在該實施例中,MBFF 800是N位掃描觸發器,其中N是不小於1的正整數(即,N2)。MBFF 800的電路佈局可以是IC設計所使用的單元庫中的一個單元。如第8圖所示,MBFF 800具有N個資料輸入端子D1,D2,...,D(N-1)和DN,掃描輸入端子SI,測試使能端子SE,時鐘輸入端子CLK,N個資料輸出端子Q1,Q2,...,Q(N-1)和QN,以及掃描輸出端子SQ。此外,MBFF 800包括N個觸發器(FF)802_1,802_2,...,802_(N-1)和802_N,它們連接以形成內部掃描鏈104。MBFF100和800之間的主要區別在於MBFF 800的觸發器802_N具有當MBFF 800在測試模式下操作時用於輸出掃描輸出信號的掃描輸出端子SQ,並且還具有有保持功能的資料輸出級電路210_N(標記為“L1”),該保持功能在測試模式下啟用而在正常模式下禁用。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a second MBFF having power saving characteristics according to an embodiment of the present invention. In this embodiment,
當MBFF 800在正常模式操作時,資料輸出級電路210_N生成資料輸出信號並將其輸出到資料輸出端子QN,其中資料輸出信號的電壓電平響應於資料輸入端子DN處的資料信號的電壓電平而改變。當MBFF 800在測試模式操作
時,掃描輸出級電路(未示出)生成掃描輸出信號並將其輸出到掃描輸出端子SQ,其中掃描輸出信號的電壓電平響應於資料輸入端子DN處的資料信號的電壓電平而改變。此外,資料輸出級電路210_N生成資料輸出信號並將其輸出到資料輸出端子QN,其中資料輸出信號的電壓電平保持在固定的電壓電平(例如,高電壓電平或低電壓電平),而不管從前一級觸發器802_(N-1)獲得的測試信號INTN的電壓電平如何。
When the
第9圖是示出根據本發明的實施例的MBFF的第二電路設計的圖。作為示例而非限制,第8圖中所示的MBFF 800可以使用第9圖所示的電路結構來實現。每個觸發器802_1-802_(N-1)可以具有與第2圖所示電路結構相同的電路結構。為簡潔起見,省略類似的描述。關於最後的觸發器802_N,其被佈置為在MBFF 800的資料輸出端子QN處輸出資料輸出信號SN4,並且在MBFF 800的掃描輸出端子SQ處輸出掃描輸出信號SN5。如第9圖所示,觸發器802_N包括資料輸出級電路210_N,掃描輸出級電路902以及上述選擇電路206_N和鎖存電路208_N。類似第2圖所示的輸出級電路212,掃描輸出級電路902由反相器213實現。類似資料輸出級電路210_1和210_2,資料輸出級電路210_N配備有在MBFF800的測試模式下被啟用並且在MBFF 800的正常模式下被禁用的保持功能。當MBFF 800在正常模式下操作時,選擇電路206_N將資料信號SN0發送到選擇電路206_N的輸出節點用作輸入信號SN2,並且資料輸出級電路210_N生成資料輸出信號SN4,資料輸出信號SN4的電壓電平響應於資料信號SN0的電壓電平而改變。具體地,資料輸出信號SN4的電壓電平響應於信號SN3的電壓電平而改變,其中信號SN3的電壓電平響應於資料信號SN0的電壓電平而改變。當MBFF 800在測試模式下操作時,選擇電路206_N將測試信號INTN發送到選擇電路206_N的輸出節點用作輸入信號SN2,並且資料輸出級電路210_N保持資料輸出信號SN4處於固定電壓電平(例如,高電壓電平或低電壓電平),而不管測試信
號INTN的電壓電平如何。具體地,資料輸出信號SN4的電壓電平不響應於信號SN3的電壓電平而改變,而信號SN3的電壓電平響應於測試信號INTN的電壓電平而改變。
Fig. 9 is a diagram showing a second circuit design of an MBFF according to an embodiment of the present invention. By way of example and not limitation, the
第9圖所示的電路結構僅是為了說明的目的,並不意味著對本發明的限制。例如,選擇電路可以由能夠選擇正常資料輸入和測試資料輸入之一作為隨後的鎖存電路的輸入信號的任何其他電路結構來實現。對於另一示例,鎖存電路可以由能夠處理從前一級選擇電路獲得的輸入信號來生成信號並將生成的信號輸出到具有保持功能的後一級資料輸出級電路的任何其他電路結構來實現。又例如,具有保持功能的資料輸出級電路可以由當MBFF在測試模式下操作時能夠將資料輸出信號保持在固定電壓電平的任何其他電路結構來實現。因此,觸發器802_1-802_N中的一個或複數個可以使用第3圖所示的資料輸出級電路300,第4圖所示的資料輸出級電路400,第5圖所示的資料輸出級電路500,第6圖所示的資料輸出級電路600或第7圖所示的資料輸出級電路700來實現。
The circuit configuration shown in FIG. 9 is for illustrative purposes only, and is not meant to limit the present invention. For example, the selection circuit may be implemented by any other circuit structure capable of selecting one of the normal data input and the test data input as the input signal of the subsequent latch circuit. For another example, the latch circuit may be implemented by any other circuit structure capable of processing an input signal obtained from a selection circuit of a previous stage to generate a signal and output the generated signal to a data output stage circuit of a subsequent stage with a holding function. As another example, the data output stage circuit with holding function can be implemented by any other circuit structure capable of holding the data output signal at a fixed voltage level when the MBFF is operating in the test mode. Therefore, one or a plurality of flip-flops 802_1-802_N can use the data
具有N個觸發器802_1-802_N連接形成內部掃描鏈104的MBFF 800被設計為具有省電特性。例如,當在掃描輸入端子SI處接收到外部測試信號S11時,MBFF 800通過內部掃描鏈104傳遞外部測試信號S11,生成從觸發器802_N輸出到掃描輸出端子SQ的掃描輸出信號SN4,掃描輸出信號SN4的電壓電平響應於外部測試信號S11的電壓電平而變化,並且不管外部測試信號S11如何而保持N個資料輸出信號中的每一個(分別從N個觸發器802_1-802_N輸出到N個輸出端子Q1-QN)的電壓電平在固定電壓電平。由於在MBFF 800的測試模式下N個資料輸出信號沒有信號電平轉換,因此可以降低MBFF 800和下游組合邏輯的功耗。
The
在第9圖所示的實施例中,掃描輸出級電路902不具有保持功能。結果,當MBFF 800在正常模式和測試模式中的任何一個模式下操作時,掃描輸出信號SN5的電壓電平響應於信號SN3的電壓電平而改變。在替代設計中,MBFF
可以被配置為具有有保持功能的掃描輸出級電路。
In the embodiment shown in FIG. 9, the scan
第10圖是示出根據本發明的實施例的具有省電特性的第三MBFF的示意圖。在該實施例中,MBFF 1000是N位掃描觸發器,其中N是不小於1的正整數(即,N2)。MBFF 1000的電路佈局可以是IC設計所使用的單元庫中的一個單元。如第10圖所示,MBFF 1000具有N個資料輸入端子D1,D2,...,D(N-1)和DN,掃描輸入端子SI,測試使能端子SE,時鐘輸入端子CLK,N個資料輸出端子Q1,Q2,...,Q(N-1)和QN,以及掃描輸出端子SQ。此外,MBFF 1000包括N個觸發器(FF)1002_1,1002_2,...,1002_(N-1),1002_N連接形成內部掃描鏈104。MBFF1000和MBFF800之間的主要區別是MBFF 1000的最後一個觸發器1002_N具有有保持功能的掃描輸出級電路1004(由“L2”標記),該保持功能在正常模式下被啟用而在測試模式下被禁用。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a third MBFF having power saving characteristics according to an embodiment of the present invention. In this embodiment,
當MBFF 1000在正常模式下操作時,資料輸出級電路210_N生成資料輸出信號並將其輸出到資料輸出端子QN,其中資料輸出信號的電壓電平響應於資料輸入端子DN處的資料信號的電壓電平而改變;掃描輸出級電路1004生成並輸出掃描輸出信號至掃描輸出端子SQ,其中掃描輸出信號的電壓電平保持為固定的電壓電平(例如,高電壓電平或低電壓電平),而不管資料輸入端子DN處的資料信號的電壓電平如何。
When the
當MBFF 1000在測試模式下操作時,掃描輸出級電路1004生成掃描輸出信號並將其輸出到掃描輸出端子SQ,其中掃描輸出信號的電壓電平響應於從前一級觸發器1002_(N-1)獲得的測試信號INTN的電壓電平而變化。資料輸出級電路210_N生成並輸出資料輸出信號至資料輸出端子QN,其中資料輸出信號的電壓電平保持在固定的電壓電平(例如高電壓電平或低電壓電平),而不管從前一級觸發器1002_(N-1)獲得的測試信號INTN的電壓電平如何。
When the
第11圖是示出根據本發明的實施例的MBFF的第三電路設計的圖。作
為示例而非限制,第10圖中所示的MBFF 1000可以使用第11圖所示的電路結構來實現。觸發器1002_1-1002_(N-1)中的每一個可以具有第2圖或第9圖所示的電路結構。為簡潔起見,省略了進一步的描述。關於最後的觸發器1002_N,其被佈置為在MBFF 1000的資料輸出端子QN處輸出資料輸出信號SN4,並在MBFF 1000的掃描輸出端子SQ處輸出掃描輸出信號SN5。觸發器802_N和1002_N之間的主要區別在於,觸發器1002_N採用具有保持功能的掃描輸出級電路1004,該保持功能在MBFF 1000的正常模式下被啟用而在MBFF 1000的測試模式下被禁用。當MBFF 1000在測試模式下操作時,選擇電路206_N將測試信號INTN發送到選擇電路206_N的輸出節點用作輸入信號SN2,並且掃描輸出級電路1004生成掃描輸出信號SN5,掃描輸出信號SN5具有響應於測試信號INTN的電壓電平而改變的電壓電平。具體地,掃描輸出信號SN5的電壓電平響應於信號SN3的電壓電平而改變,其中信號SN3的電壓電平響應於測試信號INTN的電壓電平而改變。當MBFF 1000在正常模式下操作時,選擇電路206_N將資料信號SN0發送到選擇電路206_N的輸出節點用作輸入信號SN2,並且掃描輸出級電路1004保持掃描輸出信號SN5處於固定電壓電平(例如,高電壓電平或低電壓電平),而不管資料信號SN0的電壓電平如何。具體地,掃描輸出信號SN5的電壓電平不響應於信號SN3的電壓電平而改變,而信號SN3的電壓電平響應於資料信號SN0的電壓電平而改變。
FIG. 11 is a diagram showing a third circuit design of an MBFF according to an embodiment of the present invention. do
By way of example and not limitation, the
像資料輸出級電路210_1、210_2和210_N一樣,掃描輸出級電路1004由或非(NOR)門實現,其中NOR門的一個輸入節點被佈置為在鎖存電路208_N的輸出節點N2處接收信號SN3,NOR門的另一個輸入節點被佈置為接收測試使能信號STEB,而NOR門的輸出節點被佈置為將掃描輸出信號SN5輸出至MBFF 1000的掃描輸出端子SQ。因此,當MBFF 1000在正常模式下操作時(STEB=1),在NOR門處啟用保持功能。當MBFF 100在測試模式下操作時(STEB=0),在NOR
門處禁用保持功能。
Like the data output stage circuits 210_1, 210_2 and 210_N, the scan
第11圖所示的電路結構僅是為了說明的目的,並不意味著對本發明的限制。例如,選擇電路可以由能夠選擇正常資料輸入和測試資料輸入之一作為隨後的鎖存電路的輸入信號的任何其他電路結構來實現。對於另一示例,鎖存電路可以由能夠處理從前一級選擇電路獲得的輸入信號以生成信號並將生成的信號輸出到具有保持功能的後一級資料輸出級電路的任何其他電路結構來實現。又例如,具有保持功能的資料輸出級電路可以由當MBFF在測試模式下操作時能夠將資料輸出信號保持在固定電壓電平的任何其他電路結構來實現。又例如,具有保持功能的掃描輸出級電路可以由當MBFF在正常模式下操作時能夠將掃描輸出信號保持在固定電壓電平的任何其他電路結構來實現。 The circuit configuration shown in FIG. 11 is for illustrative purposes only and is not meant to limit the present invention. For example, the selection circuit may be implemented by any other circuit structure capable of selecting one of the normal data input and the test data input as the input signal of the subsequent latch circuit. For another example, the latch circuit may be realized by any other circuit structure capable of processing an input signal obtained from a selection circuit of a previous stage to generate a signal and output the generated signal to a data output stage circuit of a subsequent stage having a holding function. As another example, the data output stage circuit with holding function can be implemented by any other circuit structure capable of holding the data output signal at a fixed voltage level when the MBFF is operating in the test mode. As another example, the scan output stage circuit with hold function can be realized by any other circuit structure capable of maintaining the scan output signal at a fixed voltage level when the MBFF operates in normal mode.
第12圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第一替代設計的圖。例如,可以使用掃描輸出級電路1200來實現掃描輸出級電路1004。掃描輸出級電路1200採用或(OR)門1202,其中OR門1202的一個輸入節點耦接至前端的鎖存電路的輸出節點N2,OR門1202的另一個輸入節點被佈置為接收測試使能信號STEB,OR門1202的輸出節點被佈置為將掃描輸出信號輸出到掃描MBFF 1000的輸出端子SQ。當MBFF 1000在測試模式下操作時(STEB=0),OR門1202生成的掃描輸出信號的電壓電平響應於前端的鎖存電路的輸出節點N2處的信號的電壓而改變。當MBFF 1000在正常模式下操作時(STEB=1),OR門1202生成的掃描輸出信號保持在固定的電壓電平(例如電源電壓),而與前端的鎖存電路的輸出節點N2處的信號的電壓無關。
Fig. 12 is a diagram showing a first alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, scan
第13圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第二替代設計的圖。例如,可以使用掃描輸出級電路1300來實現掃描輸出級電路1004。掃描輸出級電路1300採用與非(NAND)門1302,其中NAND門1302的一個輸入節點耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N2,NAND門1302的另一個
輸入節點被佈置為接收測試使能信號STE,並且NAND門1302的輸出節點被佈置為向MBFF 1000的掃描端子SQ輸出掃描輸出信號。當MBFF 1000在測試模式下操作時(STE=1),NAND門1302生成的掃描輸出信號的電壓電平響應於前一級鎖存電路的輸出節點N2處的信號的電壓而變化。當MBFF 1000在正常模式下操作時(STE=0),NAND門1302生成的掃描輸出信號保持在固定的電壓電平(例如電源電壓),而與前一級鎖存電路的輸出節點N2處的信號電壓無關。
Fig. 13 is a diagram showing a second alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, scan
第14圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第三替代設計的圖。例如,可以使用掃描輸出級電路1400來實現掃描輸出級電路1004。掃描輸出級電路1400採用與(AND)門1402,其中AND門1402的一個輸入節點耦接到在前一級鎖存電路的輸出節點N2,AND門1402的另一個輸入節點被佈置為接收測試使能信號STE,並且AND門1402的輸出節點被佈置為向MBFF 1000的掃描輸出端子SQ輸出掃描輸出信號。當MBFF 1000在測試模式下操作時(STE=1),AND門1402生成的掃描輸出信號的電壓電平響應於前一級鎖存電路的輸出節點處N2的信號的電壓而改變。當MBFF 1000在正常模式下操作時(STE=0),AND門1402生成的掃描輸出信號保持在固定電壓電平(例如,接地電壓),而與前一個鎖存電路的輸出節點N2處的信號的電壓無關。
Fig. 14 is a diagram showing a third alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, scan output stage circuit 1400 may be used to implement scan
第15圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第四替代設計的圖。例如,可以使用掃描輸出級電路1500來實現掃描輸出級電路1004。掃描輸出級電路1500包括PMOS電晶體1502和1504,NMOS電晶體1506和反相器1508。PMOS電晶體1504的閘極接收測試使能信號STE,PMOS電晶體1504的源極耦接到參考電壓(例如,電源電壓),並且PMOS電晶體1504的漏極耦接到反相器1508的輸入節點。PMOS電晶體1502和NMOS電晶體1506形成傳輸門。PMOS電晶體1502的閘極接收測試使能信號STEB,PMOS電晶體1502的源極耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N2,並且PMOS電晶體1502的漏極耦
接反相器1508的輸入節點。NMOS電晶體1506的閘極接收測試使能信號STE,NMOS電晶體1506的漏極連接到前一級鎖存電路的輸出節點N2,NMOS電晶體1506的源極耦接到反相器1508的輸入節點。
Fig. 15 is a diagram showing a fourth alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, scan
當MBFF 1000在測試模式下操作時(STE=1 & STEB=0),由PMOS電晶體1502和NMOS電晶體1506組成的傳輸門被啟用,並且PMOS電晶體1504被關斷,從而使得掃描輸出端子SQ處的掃描輸出信號的電壓電平響應於前一級鎖存電路的輸出節點N2處的信號的電壓電平而改變。當MBFF 1000在正常模式下操作時(STE=0 & STEB=1),由PMOS電晶體1502和NMOS電晶體1506組成的傳輸門被禁用,並且PMOS電晶體1504導通,從而使得掃描輸出端子SQ處的掃描輸出信號的電壓電平保持在固定的電壓電平(例如,接地電壓),而不管前一級鎖存電路的輸出節點N2處的信號的電壓電平如何。
When the
第16圖是示出根據本發明的實施例的具有保持功能的掃描輸出級電路的第五替代設計的圖。例如,可以使用掃描輸出級電路1600來實現掃描輸出級電路1004。掃描輸出級電路1600包括NMOS電晶體1602和1604,PMOS電晶體1606和反相器1608。NMOS電晶體1604的閘極接收測試使能信號STEB,NMOS電晶體1604的源極耦接至參考電壓(例如,接地電壓),並且NMOS電晶體1604的漏極耦接至反相器1608輸入節點。PMOS電晶體1606和NMOS電晶體1602形成傳輸門。PMOS電晶體1606的閘極接收測試使能信號STEB,PMOS電晶體1606的源極耦接到前一級鎖存電路的輸出節點N2,並且PMOS電晶體1606的漏極耦接到反相器1608的輸入節點。NMOS電晶體1602的閘極接收測試使能信號STE,NMOS電晶體1602的漏極連接到前一級鎖存電路的輸出節點N2,NMOS電晶體1602的源極耦接到反相器1608的輸入節點。
Fig. 16 is a diagram showing a fifth alternative design of a scan output stage circuit with hold function according to an embodiment of the present invention. For example, scan
當MBFF 1000在測試模式下操作時(STE=1 & STEB=0),由PMOS電晶體1606和NMOS電晶體1602組成的傳輸門被啟用,並且NMOS電晶體1604被關
斷,從而使得掃描輸出端子SQ處的掃描輸出信號的電壓電平響應於前一級鎖存電路的輸出節點N2處的信號的電壓電平而改變。當MBFF 1000在正常模式下操作時(STE=0 & STEB=1),由PMOS電晶體1606和NMOS電晶體1602組成的傳輸門被禁用,並且NMOS電晶體1604導通,從而使得掃描輸出端子SQ處的掃描輸出信號保持在固定的電壓電平(例如,電源電壓),而不管在前一級鎖存電路的輸出節點N2處的信號的電壓電平如何。
When
具有N個觸發器1002_1-1002_N連接以形成內部掃描鏈104的MBFF 1000被設計為具有省電特性。例如,當MBFF 1000在掃描輸入端子SI處接收到外部測試信號S11時,MBFF 1000通過內部掃描鏈104傳輸外部測試信號S11,生成從觸發器1002_N輸出到掃描輸出端子SQ的掃描輸出信號SN5,且及掃描輸出信號SN5的電壓電平響應於外部測試信號S11的電壓電平而改變,並且保持N個資料輸出信號(從N個觸發器1002_1-1002_N輸出到N個資料輸出端子Q1-QN)中的每一個為固定電壓電平,而不管外部測試信號S11的電壓電平如何。由於在MBFF 1000的測試模式下N個資料輸出信號沒有信號電平轉換,因此可以降低MBFF 1000和下游組合邏輯的功耗。
The
此外,當在資料輸入端子DN處接收到資料信號SN0時,MBFF 1000生成從觸發器1002_N輸出到資料輸出端子QN的資料輸出信號SN4,並且資料輸出信號SN4的電壓電平響應於資料信號SN0的電壓電平而改變,並且將掃描輸出信號SN5(從觸發器1002_N輸出到掃描輸出端子SQ)保持在固定的電壓電平,而不管資料信號SN0的電壓電平如何。由於在MBFF 1000的正常模式下掃描輸出信號沒有信號電平轉換,因此可以減小MBFF 1000和下游邏輯的功耗。
In addition, when the data signal SN0 is received at the data input terminal DN, the
本發明雖以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明的範圍,任何所屬技術領域具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可做些許的更動與潤飾,因此本發明的保護範圍當視申請專利範圍所界定者為 准。 Although the present invention is disclosed above with preferred embodiments, it is not intended to limit the scope of the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the technical field may make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. , so the protection scope of the present invention should be regarded as defined by the scope of the patent application as allow.
100:多位觸發器 100: Multi-bit flip-flops
D1,D2,DN:資料輸入端子 D1, D2, DN: data input terminals
SI:掃描輸入端子 SI: scan input terminal
SE:測試使能端子 SE: Test enable terminal
CLK:時鐘輸入端子 CLK: clock input terminal
102_1,102_2,102_N:觸發器 102_1, 102_2, 102_N: Trigger
210_1,210_2,212:資料輸出級電路 210_1, 210_2, 212: data output stage circuit
INT2,INTN,S11,INT3:測試信號 INT2,INTN,S11,INT3: test signal
Q1,Q2,QN:資料輸出端子 Q1, Q2, QN: data output terminals
SCK,CLKB,CLK1:時鐘信號 SCK, CLKB, CLK1: clock signal
STE,STEB:測試使能信號 STE, STEB: test enable signal
S10,S20,SN0:資料信號 S10, S20, SN0: data signal
202:時鐘生成電路 202: clock generation circuit
204:信號生成電路 204: Signal generation circuit
206_1,206_2,206_N:選擇電路 206_1, 206_2, 206_N: selection circuit
S12,S22,SN2:輸入信號 S12, S22, SN2: input signal
208_1,208_2,208_N:鎖存電路 208_1, 208_2, 208_N: latch circuit
N1:輸出節點 N1: output node
S13,S23,SN3:信號 S13, S23, SN3: signal
S14,S24,SN4:資料輸出信號 S14, S24, SN4: data output signal
211:NOR門 211: NOR gate
213:反相器 213: Inverter
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