一種時間參數測量系統的製作方法

2023-06-18 22:52:46 3

專利名稱：一種時間參數測量系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於電子測量技術領域，更為具體地講，涉及一種數字集成電路時間參數測量系統。
背景技術：
集成電路作為信息產業的基礎和核心，是國民經濟和社會發展的戰略性產業，在推動經濟發展、社會進步、提高人民生活水平以及保障國家安全等方面發揮著重要作用，已成為當前國際競爭的焦點和衡量一個國家或地區現代化程度以及綜合國力的重要標誌。高精度的時間參數測量系統在集成電路的設計、驗證和封裝過程中發揮了舉足輕重的作用。它是測試與驗證集成電路與時間相關參數是否合格的有力手段。

圖1是現有的一種時間參數測量系統的原理圖。如圖1所示，時間參數測量系統包括主控單元、通道電路單元和測量單元三部分。 其中，主控單元負責通道電路單元和測量單元的各種控制信號的發出和測量結果的讀回。 待測信號IN連接到通道電路單元中的比較器Al和A2的正端，比較器Al和A2的負端接電平比較信號VrefA和VrefB。待測信號IN的電平分別與比較電平VrefA和VrefB在比較器Al和A2中進行比較，輸出信號RStart和RStop，信號RStart和I^top在通道電路單元中的時間間隔信號產生電路中轉換為測量單元能夠識別的時間間隔開始信號Mart和停止信號Stop，然後送入測量單元中進行異或後，作為計數器的使能信號接計數器的使能端 EN，計數器進行計數，輸出代表時間間隔的輸出CNT[31:0]。其中CLK為計數器的計數脈衝信號，接計數器的CP端，計數器輸出CNT[31:0]為32位二進位數據。圖2是圖1時間參數測量系統的測量時序波形圖。通道電路單元首先將待測信號IN轉換為信號RStart和RStop，時間間隔信號產生電路將信號I^tart和RMop轉換為時間間隔開始信號Mart和停止信號Mop。假設計數器輸出CNT[31:0]的值為N，計數器的計數脈衝，即CLK的周期為T，則時間間隔Tx，即待測信號IN在VrefA和VrefB之間時間為Tx = NT(1)此時時間間隔測量解析度為計數器的計數脈衝周期Τ。如果要求測試解析度為1ns，則要求時鐘CLK的頻率為1GHz。解析度要求越高，則要求計數器計數脈衝頻率越高，如果解析度提高到125ps，則要求CLK的頻率為8GHz，現有技術實現起來非常困難。顯然僅靠提高計數器脈衝頻率的辦法提高分辨力是困難的。同時，在待測信號IN上升沿緩慢時，通道電路單元中的比較器Al和A2輸出會存在抖動，導致其輸出脈衝信號RStart和RStop出現抖動現象，最終導致測量單元測量困難， 時間參數測量系統測量帶寬受限。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種高解析度和高測量帶寬的時間
4參數測量系統。為實現上述目的，本發明時間參數測量系統，包括一主控單元；一通道電路單元，用於將待測信號在通道電路單元中的比較器中進行比較，輸出兩路脈衝信號RStart和RStop，同時，在主控單元的控制下，脈衝信號RStart和RStop在通道電路單元中的時間間隔信號產生電路中轉換為時間間隔開始信號Mart和停止信號 Stop ；其特徵在於還包括一時間精測單元，用於待測信號上升沿較陡峭，比較器輸出不存在抖動的情況下的測量，由多級延遲線與編碼器組成；通過互聯線依次將多條延遲線串行連接構成多級延遲線，延遲線包括多個延遲單元和多個D觸發器；來自上一級的時間間隔開始信號Mart接第一個延遲單元，如果延遲線為第一級，則接通道電路單元輸出的時間間隔開始信號Mart，然後每個延遲單元對時間間隔開始信號Mart依次延遲後，都接有一個D觸發器，各個D觸發器的D端依次接延遲單元延遲後的時間間隔開始信號Mart，各個D觸發器的時鐘脈衝CP端都接時間間隔停止信號 Mop，其復位端R都接主控單元發送來的復位信號RESET ；各個延遲線上的D觸發器的Q端輸出送入編碼器中，當時間間隔停止信號Mop到來時，各個D觸發器的Q端輸出鎖定，得到代表時間間隔Tx內時間間隔開始信號Mart經過的延遲單元個數的編碼器輸出N，則時間間隔Tx為
權利要求
1. 一種時間參數測量系統，包括 一主控單元；一通道電路單元，用於將待測信號在通道電路單元中的比較器中進行比較，輸出兩路脈衝信號RStart和RStop，同時，在主控單元的控制下，脈衝信號RStart和RStop在通道電路單元中的時間間隔信號產生電路中轉換為時間間隔開始信號Mart和停止信號Mop ； 其特徵在於還包括一時間精測單元，用於待測信號上升沿較陡峭，比較器輸出不存在抖動的情況下的測量，由多級延遲線與編碼器組成；通過互聯線依次將多條延遲線串行連接構成多級延遲線，延遲線包括多個延遲單元和多個D觸發器；來自上一級的時間間隔開始信號Mart接第一個延遲單元，如果延遲線為第一級，則接通道電路單元輸出的時間間隔開始信號Mart，然後每個延遲單元對時間間隔開始信號Mart依次延遲後，都接有一個D觸發器，各個D觸發器的D端依次接延遲單元延遲後的時間間隔開始信號Mart，各個D觸發器的時鐘脈衝CP端都接時間間隔停止信號 Mop，其復位端R都接主控單元發送來的復位信號RESET ；各個延遲線上的D觸發器的Q端輸出送入編碼器中，當時間間隔停止信號Mop到來時，各個D觸發器的Q端輸出鎖定，得到代表時間間隔Tx內時間間隔開始信號Mart經過的延遲單元個數的編碼器輸出N，則時間間隔Tx為NTx=N*t+R0UND(—)*tAL，其中，ROUND表示取整運算，隊表示單級無源延遲線的延遲單元個數，tu為互聯線的延遲時間；一時間粗測單元，用於待測信號上升沿較緩慢，比較器輸出脈衝信號RMart和RMop 存在抖動的情況下的測量，由抖動屏蔽電路和時間間隔測量單元組成，抖動屏蔽電路包括去抖動電路、波形恢復電路和時間間隔信號產生電路；去抖動電路包括兩個去抖動D觸發器、兩個非門、兩個可編程延遲模塊、一個同步D觸發器以及一個非與門；通道電路單元中比較器輸出的脈衝信號RStart和RStop輸入各自的去抖動D觸發器的時鐘脈衝CP端，兩個去抖動D觸發器輸出Q端的輸出通過各自的可編程延遲模塊延遲 Δ tL1 Δ tL2後，分別經過一個非門後，輸入到各自的復位R端，兩個去抖動D觸發器的數據D 端都接同步D觸發器的Q端輸出，可編程延遲模塊的延遲時間Δ tu、Δ、應分別大於各自脈衝信號I^tart和RStop的邊沿抖動時間Δ tstarti Δ tstop ；脈衝信號RMart和RMop經過非與門後接到同步D觸發器時鐘脈衝CP端，同步D觸發器的復位R端接來自主控單元的同步復位信號TRI，數據D端接高電平；脈衝信號I^tart和!《top各自的去抖動D觸發器輸出去抖動後的信號Atart和信號At。p ；波形恢復電路包括兩個JK觸發器，兩個JK觸發器的J、K端均接高電平，復位R端接同步復位信號TRI，兩個JK觸發器的時鐘脈衝CP端分別與兩個去抖動D觸發器輸出Q端連接，輸出去抖動後的信號Qstmt和信號G!st。p的恢復信號幾tart和信號幾top ；時間間隔信號產生電路包括兩個D觸發器，一個D觸發器的D端接高電平Vcc，時鐘脈衝CP端接信號JStart，Q端輸出時間間隔開始信號JJMart ；另一個D觸發器的D端接信號JStart，時鐘脈衝端CP接信號JStop，Q端輸出時間間隔停止信號JJMop ；兩個D觸發器的復位端R均接系統復位信號RESET ；時間間隔測量單元用於測量出上升沿為一前一後的時間間隔開始信號JJMart、停止信號JJMop的時間間隔Tx。
2.根據權利要求1所述的時間參數測量系統，其特徵在於還包括一延遲線校準單元，延遲線校準單元由兩條延遲線、一個互聯線以及一個編碼器組成；通過一個標準儀器產生前後兩個時間間隔信號SMart和SStop，此時的時間間隔為 Txl，且Txl < tL,時間間隔開始信號SStart從延遲線1輸入，時間間隔停止信號SStop鎖存延遲線1和延遲線2中延遲單元的輸出狀態，然後經過十進位編碼器得到輸出結果N。al_i ； 同理，再次通過標準儀器產生兩個時間間隔信號SMart和SStop，此時的時間間隔為Tx2，且tL < Tx2 < 2*tL,同理得到輸出結果N。al_2，則，延遲單元的延遲時間t和互聯線的延遲時間
3.根據權利要求1所述的時間參數測量系統，其特徵在於，所述的時間間隔測量單元包括兩個計數器以及一異或門，兩個計數的時鐘端CP分別接時鐘信號@和CLK，使能端 EN接異或門輸出，且@和CLK相位相差180° ；兩個計數器的輸出結果分別為CNTl和CNT2，則時間間隔Tx為
全文摘要
本發明公開了一種數字集成電路時間參數測量系統，通道電路單元將待測信號IN轉換為時間間隔開始信號Start和停止信號Stop，以及脈衝信號RStart和RStop。然後將此四個信號分別提供給時間精測單元和時間粗測單元進行測量。其中，時間精測單元由多級延遲線和校準單元組成，用於待測信號上升沿陡峭情況下的測量。時間粗測單元由抖動屏蔽電路和工作頻率互補的計數器1和計數器2組成，用於待測信號上升沿緩慢情況下的測量。系統不僅克服了現有技術高精度數字集成電路時間參數測量系統解析度提高的困難，而且解決了通道電路比較器輸出信號抖動，導致時間參數測量系統測量帶寬受限的技術難點。
文檔編號G01R31/317GK102346236SQ20111016650
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月21日 優先權日2011年6月21日
發明者劉鳳偉, 劉田蹤, 古軍, 古天祥, 溫曉佩, 王敏, 詹惠琴 申請人:電子科技大學