WO2011137708A2

WO2011137708A2 - 电阻检测装置及方法

Info

Publication number: WO2011137708A2
Application number: PCT/CN2011/072728
Authority: WO
Inventors: 王正香
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2011-11-10
Also published as: CN102317798A; CN102317798B; WO2011137708A3

Abstract

公开了一种电阻检测装置及方法，属于电路领域。该装置包括：基准电阻（101）和电阻检测电路（102）；所述电阻检测电路（102），用于产生与所述基准电阻（101）相关的基准电流和与被测电阻（103）相关的跟随电流，输出所述基准电流和所述跟随电流之间的比例关系（105），使所述被测电阻（103）的阻值能根据所述比例关系（105）和所述基准电阻（101）的阻值得到。使用基准电阻（101）和电阻检测电路（102）来对芯片（104）上的被测电阻（103）进行检测，根据输出的比例关系（105）和基准电阻（101）的阻值可以准确地得到被测电阻（103）的实际阻值，从而知道了其实际阻值相对于其标称值的变化量，进而能知道该芯片（104）上同种类型的其他电阻阻值的相对变化量。

Description

电阻检测装置及方法技术领域

本发明涉及电路领域，特别涉及一种电阻检测装置及方法。背景技术说

芯片是计算机等电子设备的重要组成部分，是指内含集成电路的硅片。其制作过程是，通过采用一定的工艺，把一个电路中所需的电阻、电容、电感、晶体管和二极管等元件及布线相互连在一起，制作在一块硅片上，成为具有所需电路功能的微型结构。由于电路中的所有元件在结构上已组成一个整体，因此，整个电路的体书积大大縮小，且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点：

由于芯片生产工艺的局限，受温度和工艺的影响，芯片上的电阻等无源元件的精度较低，例如电阻的实际阻值通常相对其标称值要变化 20%，甚至更多。因此，芯片集成电路的设计人员无法知道芯片上的电阻的实际阻值，从而无法通过程序设计等外部手段去调整该芯片上的电阻的阻值，使之与它们的标称值充分相等，进而保证芯片上电路的性能。发明内容

为了检测芯片上的电阻的实际阻值，本发明实施例提供了一种电阻检测装置及方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种电阻检测装置，所述装置包括：基准电阻和电阻检测电路；所述电阻检测电路，用于分别产生与所述基准电阻相关的基准电流和与被测电阻相关的跟随电流，输出所述基准电流和所述跟随电流之间的比例关系，使所述被测电阻的阻值能根据所述比例关系和所述基准电阻的阻值得到。

另一方面，提供了一种电阻检测方法，所述方法包括：

选取一基准电阻；

分别产生与所述基准电阻相关的基准电流和与被测电阻相关的跟随电流；

输出所述基准电流和所述跟随电流之间的比例关系，使所述被测电阻的阻值能根据所述比例关系和所述基准电阻的阻值得到。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过使用基准电阻和电阻检测电路来对芯片上的被测电阻进行检测，根据输出的比例关系和基准电阻的阻值可以准确地得到被测电阻的实际阻值，从而知道了其实际阻值相对于其标称值的变化量，进而能知道该芯片上同种类型的其他电阻阻值的相对变化量，使芯片集成电路的设计人员能够根据该变化量调整该芯片上同种类型的其他电阻的阻值，使之与它们的标称值充分相等，进而保证芯片上电路的性能。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是本发明实施例一提供的电阻检测装置结构示意图；

图 2是本发明实施例二提供的电阻检测装置结构示意图；

图 3是本发明实施例二提供的电流产生模块用于产生基准电流的电路示意图；图 4是本发明实施例二提供的电流产生模块用于产生跟随电流的电路示意图；图 5是本发明实施例二提供的计数信号转电流模块的电路示意图；

图 6是本发明实施例二提供的电流比较模块的电路示意图；

图 7是本发明实施例二提供的基准电流和调制后的电流的波形图；

图 8是本发明实施例二提供的计数模块的输出波形图；

图 9是本发明实施例二提供的电流比较模块的输出波形图；

图 10是本发明实施例三提供的电阻检测方法流程图。具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种电阻检测装置，参见图 1，该装置包括：芯片外的基准电阻 101 和芯片上的电阻检测电路 102;

电阻检测电路 102，用于分别产生与基准电阻 101相关的基准电流和与被测电阻 103相关的跟随电流，输出该基准电流和跟随电流之间的比例关系，使被测电阻 103的阻值能根据该比例关系和基准电阻 101的阻值得到。

本发明实施例提供的电阻检测装置，通过使用芯片外的基准电阻和芯片上的电阻检测电路来对芯片上的被测电阻进行检测，根据输出的比例关系和芯片外的基准电阻的阻值可以准确地得到被测电阻的实际阻值，从而知道了其实际阻值相对于其标称值的变化量，进而能知道该芯片上同种类型的其他电阻阻值的相对变化量，使芯片集成电路的设计人员能够根据该变化量调整该芯片上同种类型的其他电阻的阻值，使之与它们的标称值充分相等，进而保证芯片上电路的性能。实施例二

本发明实施例提供了一种电阻检测装置，参见图 2，该装置包括：芯片外的基准电阻 201 和芯片上的电阻检测电路 202;

基准电阻 201和芯片上的被测电阻 203均与电阻检测电路 202相连；

电阻检测电路 202，用于分别产生与基准电阻 201相关的基准电流和与被测电阻 203相关的跟随电流，输出该基准电流和跟随电流之间的比例关系，使被测电阻 203的阻值能根据该比例关系和基准电阻 201的阻值得到。

其中，电阻检测电路 202，具体包括电流产生模块 202a、计数模块 202b、计数信号转电流模块 202c、电流比较模块 202d和锁存模块 202e。

电流产生模块 202a，用于分别产生与基准电阻 201相关的基准电流和与被测电阻 203相关的跟随电流，并将基准电流输出到电流比较模块 202d，将跟随电流输出到计数信号转电流模块 202c。其中，该电流产生模块 202a还接收一参考电压，用该参考电压产生基准电流和跟随电流。该参考电压可以为带隙基准电压，或者电源电压等其他类型的电压。上述产生的基准电流与基准电阻 201成反比关系，产生的跟随电流与被测电阻 203成反比关系。假设基准电阻 201用 Rext表示，被测电阻 203用 Rinn表示，参考电压用 Vref表示，基准电流用 Iext 表示，跟随电流用 linn表示，那么，在本发明实施例中，电流、电压和电阻之间的关系可以表示为：

Iext="H， Iinn= H，其中， α和 β表示预设的常量。

Rext Rinn

具体地，电流产生模块 202a中用于产生 Iext的电路可以如图 3所示，用于产生 linn的电路可以如图 4所示，当然也可以采用其他能实现相应功能的电路，本实施例不作具体限定。 Iext由 Vref、 Rext、运放 AMP1、电流镜 M31和 M32产生， linn由 Vref、 Rinn、运放 AMP2，电流镜 M41和 M42产生，其中， AMP1和 AMP2完全相同，电流镜 M31、 M32和电流镜

M41、 M42完全相同。运放 AMP1和 AMP2迫使 N31和 N41的电压等于 Vref，因此使得：

Vref . _n Vref

Iext= ， Iinn= p 。

Rext Rinn

计数模块 202b，用于从预设的初始值开始计数，产生计数信号，并将该计数信号输出到计数信号转电流模块 202c和锁存模块 202e。其中，预设的初始值可以是零，也可以是其他合适的值，本发明实施例仅以预设的初始值是零进行说明，但不限定于此。本发明实施例中的计数模块 202b可以用数字逻辑电路中常见的计数器来实现，图 2中计数模块 202b的输入 CLK 是计数器用的时钟信号。假设计数信号用 N位数字信号 Dcount表示，并且 Dcount每隔一个 CLK的周期加 1， Dcount从低位到高位分别为 D<0>， D<1>， ...， D<N-1>。

计数信号转电流模块 202c，用于接收电流产生模块 202a输出的跟随电流 linn和计数模块 202b输出的计数信号 Dcount, 并用 Dcount调制 linn, 生成调制后的电流 Iinn_count，并将 Iinn_count输出到电流比较模块 202d。在本发明实施例中，计数信号转电流模块 202c调制后的电流 Iinn_count与 Dcount成正比关系，也就是 Iinn_count=Iinn*Dcount。

具体地，计数信号转电流模块 202c用于产生 Iinn_count的电路如图 5所示，当然也可以采用其他能实现相应功能的电路，本实施例不作具体限定。 linn经由电流镜 M51、 M52流过 M60, 再通过电流镜 M61,M62...... M6N分别镜像成电流为 1倍， 2倍， ......2^N- ¹倍的电流，这些电流分别受计数模块 202b输出的 N位计数信号 D<0>,D<1> ...... D<N-l>的控制，如果对应数字位为 1(高电平)，那么对应的电流将叠加到 Iinn_count中，反之，如果对应的数字位为 0(低电平），那么对应的电流将不叠加到 Iinn_count中。这样就实现了 Iinn_count=Iinn*Dcount。

电流比较模块 202d，用于接收计数信号转电流模块 202c输出的调制后的电流 Iinn_count 和电流产生模块 202a输出的基准电流 Iext，并比较 Iinn_count和 lext的大小，如果 Iinn_count 大于等于 lext, 则电流比较模块 202d的输出信号使锁存模块 202e锁存当前产生的 Dcount, 该 Dcount为 lext和 linn之间的比例关系，如果 Iinn_count小于 lext, 则电流比较模块 202d 的输出信号使计数模块 202b继续计数，并执行用 Dcount调制 linn, 生成 Iinn_count的步骤。例如，电流比较模块 202d 向计数模块 202b 和锁存模块 202e 输出的输出信号可以表示为 SENSE_OK，当 Iinn_count大于等于 lext时， SENSE_OK信号为高电平，使计数模块 202b 停止计数、并使锁存模块 202e进行锁存；当 Iinn_count小于 lext时， SENSE_OK信号为低电平，使计数模块 202b继续计数。

具体地，电流比较模块 202d的比较电路可以如图 6所示，当然也可以采用其他能实现相应功能的电路，本实施例不作具体限定。 Iinn_count和 lext分别经由电流转电压的器件，即电阻 Rl和 R2产生相应的电压信号 N61和 N62， N61和 N62分别送给电压比较器 COMP的正端和负端进行比较，输出比较结果 SENSE_OK信号，其中 R1=R2。在本发明实施例中，当 Iinn_count大于 Iext时， N61的电压大于 N62的电压，电压比较器 COMP输出高电平，反之，当 Iinn_count小于 Iext时，输出低电平。

锁存模块 202e，用于根据电流比较模块 202d的输出信号控制是否锁存计数模块 202b当前产生的计数信号 Dcount, 如果是，则输出该 Dcount作为 Iext和 linn之间的比例关系。本发明实施例中的锁存模块 202e可以用数字逻辑电路中常见的锁存器来实现。

进一步地，电阻检测电路 202输出 Iext和 linn之间的比例关系后，使被测电阻 203的阻值等于该比例关系乘以基准电阻 201的阻值，再乘以一常数因子。

下面再结合图 2对该电阻检测装置的检测过程进行整体上的说明。图 2中各模块输入的

EN_SENSE 是用来启动检测过程的使能信号， EN_SENSE=0 时电阻检测电路 202 复位， EN_SENSE=1 时电阻检测电路 202 进入电阻检测过程。该电阻检测装置上电后，先令 EN_SENSE=0 , 将电阻检测电路复位，复位后处于等待电阻检测使能信号的状态，直到 EN_SENSE=1 时进入电阻检测过程。电阻检测过程开始后，电流产生模块 202a即产生 Iext 和 linn, 计数模块 202b从 0开始计数，输出 Dcount。计数信号转电流模块 202c用 Dcount 调制 linn后，输出调制后的电流 Iinn_count。计数模块 202b每计数一次，电流比较模块 202d 比较下 Iinn_count和 Iext的大小，如果 Iinn_count大于等于 Iext, 电流比较模块 202d输出的 SENSE_OK信号为高电平，计数模块 202b停止计数，锁存模块 202e锁存当前 Dcount作为比例关系，即锁存计数模块 202b当前输出的 Dcount, 检测过程结束，电阻检测电路 202回到复位状态，继续等待电阻检测的使能信号；如果 Iinn_count小于 Iext, 电流比较模块 202d输出的 SENSE_OK信号为低电平，计数模块 202b继续计数，检测过程继续，直到 Iinn_count 大于等于 Iext。

在电阻检测的过程中， Iext和 Iinn_count的波形如图 7所示，计数模块 202b的输出波形如图 8所示，电流比较模块 202d的输出波形如图 9所示，其中 t_st。_p表示停止计数的时刻。检测过程开始时，计数模块 202b输出的 Dcount比较小，因而 Iinn_count小于 Iext,这时电流比较模块 202d输出的 SENSE_OK为低电平，计数模块 202b继续计数，随着计数模块 202b的输出 Dcount渐渐增加，因而 Iinn_count也渐渐增大，越来越接近 Iext, 当 Iinn_count开始大于或等于 Iext时， SENSE_OK变为高电平，这时计数模块 202b停止计数，此时计数模块 202b 输出的 Dcount值为 Dstop, 锁存模块 202e锁存比例关系 Dstop, 检测过程结束，电阻检测电路 202 回到复位状态，等待重新进行电阻检测的使能信号。检测过程结束的时候 Iinn_count 刚刚大于 Iext或者等于 Iext，可见 linn— count和 Iext应该是近似相等的，有如下关系： linn— count=Iext，

Vref Vref

由于 linn— count=Iinn*Dcount， Iext= a ， Iinn= β ，

Rext Rinn

Vref Vref

因此 *Dcount=a ，

Rinn Rext

消掉 Vref后得到 Rinn=― Rext*Dcount。

a

由上式可知，在 Rext已知的情况下，被测电阻的阻值正比于 Dcount, 也就是说最后输出的比例关系 Dstop指示了被测电阻的实际阻值， Dstop越大表明被测电阻的实际阻值越大，反之则越小。

需要说明的是，本发明实施例不对选取的基准电阻的阻值进行具体限定，基准电阻的阻值既可以小于被测电阻的标称阻值，也可以等于被测电阻的标称阻值，还可以大于被测电阻的标称阻值。无论采用何种阻值的基准电阻，都可以通过在电流产生模块 202a中设置 α和 β 的值，将跟随电流按比例縮小到一定的水平，以便进行后续的调制和比较。当然，在实际应用中，优选方案是选取与被测电阻的标称阻值相等的基准电阻，这样可以使用于产生基准电流的电路和用于产生跟随电流的电路近似相同，最大限度的减小由于两个电路不同引起的误差。

进一步地，通常情况下同一芯片上的同种类型的电阻的实际阻值相对于其标称值的变化是一致的，这是因为同种类型的电阻其生产工艺和材料是一样的，造成的误差也基本一致。因此，在用本发明实施例提供的电阻检测装置检测出芯片上一个电阻的实际阻值后，可以计算出其实际阻值相对于其标称值的变化量，比如增大了 10%，那么可以推算出该芯片上同种类型的其他电阻的实际阻值也应当相对于其标称值增大了 10%。

需要说明的是，本发明提供的芯片上的电阻检测装置的思想还可以用于检测芯片上其他的随工艺、温度、电源电压等变化的物理量，比如电容值、电阻电容时间常数、晶体管阈值等。本发明实施例提供的电阻检测装置，通过使用芯片外的基准电阻和芯片上的电阻检测电路来对芯片上的被测电阻进行检测，根据输出的比例关系和芯片外的基准电阻的阻值可以准确地得到被测电阻的实际阻值，从而知道了其实际阻值相对于其标称值的变化量，进而能知道该芯片上同种类型的其他电阻阻值的相对变化量，使芯片集成电路的设计人员能够根据该变化量调整该芯片上同种类型的其他电阻的阻值，使之与它们的标称值充分相等，进而保证芯片上电路的性能。实施例三

本发明实施例提供了一种电阻检测方法，通过选取一个基准电阻，根据该基准电阻用芯片上的电阻检测电路检测芯片上的被测电阻的阻值，参见图 10，方法流程具体如下：

1001 : 选取一基准电阻；

1002：分别产生与该基准电阻相关的基准电流和与被测电阻相关的跟随电流；具体地，产生的基准电流与基准电阻成反比关系，跟随电流与被测电阻成反比关系。 1003：输出基准电流和跟随电流之间的比例关系，使被测电阻的阻值能根据该比例关系和基准电阻的阻值得到。

具体地，从预设的初始值开始计数，产生计数信号，并用该计数信号调制跟随电流，生成调制后的电流；比较调制后的电流和基准电流的大小，如果调制后的电流大于等于基准电流，则锁存当前产生的计数信号，该计数信号为基准电流和跟随电流之间的比例关系，如果调制后的电流小于基准电流，则继续计数，并执行用计数信号调制跟随电流，生成调制后的电流的步骤。

其中，可以使调制后的电流与计数信号成正比关系。

进一步地，被测电阻的阻值等于输出的比例关系乘以基准电阻的阻值，再乘以一常数因子。

本发明实施例提供的电阻检测方法，通过使用芯片外的基准电阻和芯片上的电阻检测电路来对芯片上的被测电阻进行检测，根据输出的比例关系和芯片外的基准电阻的阻值可以准确地得到被测电阻的实际阻值，从而知道了其实际阻值相对于其标称值的变化量，进而能知道该芯片上同种类型的其他电阻阻值的相对变化量，使芯片集成电路的设计人员能够根据该变化量调整该芯片上同种类型的其他电阻的阻值，使之与它们的标称值充分相等，进而保证芯片上电路的性能。需要说明的是：上述实施例提供的电阻检测装置在检测芯片上的电阻阻值时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的电阻检测方法与电阻检测装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见装置实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本发明实施例中的全部或部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种电阻检测装置，其特征在于，所述装置包括：基准电阻和电阻检测电路；所述电阻检测电路，用于分别产生与所述基准电阻相关的基准电流和与被测电阻相关的跟随电流，输出所述基准电流和所述跟随电流之间的比例关系，使所述被测电阻的阻值能根据所述比例关系和所述基准电阻的阻值得到。

2、根据权利要求 1所述的装置，其特征在于，所述电阻检测电路，具体包括电流产生模块、计数模块、计数信号转电流模块、电流比较模块和锁存模块；

所述电流产生模块，用于分别产生与所述基准电阻相关的基准电流和与被测电阻相关的跟随电流，并将所述基准电流输出到所述电流比较模块，将所述跟随电流输出到所述计数信号转电流模块；

所述计数模块，用于从预设的初始值开始计数，产生计数信号，并将所述计数信号输出到所述计数信号转电流模块和所述锁存模块；

所述计数信号转电流模块，用于接收所述电流产生模块输出的跟随电流和所述计数模块输出的计数信号，并用所述计数信号调制所述跟随电流，生成调制后的电流，并将所述调制后的电流输出到所述电流比较模块；

所述电流比较模块，用于接收所述计数信号转电流模块输出的调制后的电流和所述电流产生模块输出的基准电流，并比较所述调制后的电流和所述基准电流的大小，如果所述调制后的电流大于等于所述基准电流，则所述电流比较模块的输出信号使所述锁存模块锁存当前产生的计数信号，所述计数信号为所述基准电流和所述跟随电流之间的比例关系，如果所述调制后的电流小于所述基准电流，则所述电流比较模块的输出信号使所述计数模块继续计数，并执行用所述计数信号调制所述跟随电流，生成调制后的电流的步骤；

所述锁存模块，用于根据所述电流比较模块的输出信号控制是否锁存所述计数模块当前产生的计数信号，如果是，则输出所述计数信号作为所述基准电流和所述跟随电流之间的比例关系。

3、根据权利要求 2所述的装置，其特征在于，所述计数信号转电流模块调制后的电流与所述计数信号成正比关系。

4、根据权利要求 1所述的装置，其特征在于，所述电阻检测电路使所述被测电阻的阻值等于所述比例关系乘以所述基准电阻的阻值，再乘以一常数因子。

5、根据权利要求 1-4中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述电流产生模块产生的基准电流与所述基准电阻成反比关系，产生的跟随电流与所述被测电阻成反比关系。

6、一种电阻检测方法，其特征在于，所述方法包括：

选取一基准电阻；

7、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于，所述输出所述基准电流和所述跟随电流之间的比例关系，具体包括：

从预设的初始值开始计数，产生计数信号，并用所述计数信号调制所述跟随电流，生成调制后的电流；

比较所述调制后的电流和所述基准电流的大小，如果所述调制后的电流大于等于所述基准电流，则锁存当前产生的计数信号，所述计数信号为所述基准电流和所述跟随电流之间的比例关系，如果所述调制后的电流小于所述基准电流，则继续计数，并执行用所述计数信号调制所述跟随电流，生成调制后的电流的步骤。

8、根据权利要求 7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述调制后的电流与所述计数信号成正比关系。

9、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于，所述被测电阻的阻值能根据所述比例关系和所述基准电阻的阻值得到，具体包括：

所述被测电阻的阻值等于所述比例关系乘以所述基准电阻的阻值，再乘以一常数因子。

10、根据权利要求 6-9中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述基准电流与所述基准电阻成反比关系，所述跟随电流与所述被测电阻成反比关系。