一種連續窄脈衝的脈寬測量方法及系統與流程
2023-07-01 02:58:21
本發明涉及信號檢測領域，特別是涉及一種連續窄脈衝的脈寬測量方法及系統。
背景技術：
在半導體電路製造中，相當一部分成本花在這類電路的測試上，為檢測出影響電路工作特性的製造或設計缺陷，測試是非常必要的。例如，多個半導體電路，比如動態隨機存取存儲器，採用內部發生的脈衝來傳遞信息。不同的脈衝寬度傳遞不同的信息。因為脈衝能控制電路的各種功能，故希望測試電路以保證電路產生的所有脈衝寬度正常。
但是，對於窄的連續脈寬(即脈寬寬度小於採樣時鐘)一直沒有較好的手段，即使轉換成電流，電壓也需要複雜的模擬電路，同時無法測試非周期性的連續脈寬；當需要測量的脈寬寬度小於採樣時鐘時，無法直接採樣的方式得到待測連續窄脈衝信號；影響工作效率，增加測試成本。
技術實現要素：
本發明的提供了一種連續窄脈衝的脈寬測量方法及系統，其目的是通過邏輯數學運算將待測連續窄脈衝信號轉換為成採樣時鐘信號，將窄小不易採集的脈寬轉換成長時間振蕩的時鐘信號，增大了時鐘信號的解析度，使檢測更加方便。
本發明提供的技術方案如下：
一種連續窄脈衝的脈寬測量方法，所述待測連續窄脈衝的每一單脈衝的脈寬相等、並小於時鐘信號的脈寬，包括：步驟S10將待測連續窄脈衝的信號與預設固有周期的輔助寬脈衝信號進行邏輯運算後合成為第三脈衝信號；步驟S20利用第一計數器根據所述時鐘信號對合成後的所述第三脈衝信號進行計數，參考所述第三脈衝信號對應的時鐘周期的個數，得到第一計數值；步驟S30利用第二計數器根據所述時鐘信號對所述預設固有周期的輔助寬脈衝信號進行計數，參考參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號對應的時鐘周期的個數，得到第二計數值；步驟S40利用第三計數器對參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號的脈衝數進行統計，得到待測連續窄脈衝數；步驟S50根據所述時鐘信號的時鐘周期結合所述第一計數值、所述第二計數值、以及所述待測連續窄脈衝數，獲取所述待測的連續窄脈衝信號的脈寬。
在本發明中，通過邏輯數學運算將待測連續窄脈衝信號轉換為成採樣時鐘信號，將窄小不易採集的脈寬轉換成長時間振蕩時鐘信號，增大了時鐘信號的解析度，使檢測更加方便。
優選的，所述待測連續窄脈衝信號的脈衝間隔時間是相等、或不等時長，脈衝數為有限個數。
優選的，包括：所述步驟S10和/或S40中：
參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號，包含Nm個脈衝，Nm為自然數，自首個脈衝的上升沿開始、至末個脈衝下降沿結束；
所述步驟S10和/或S30中：
參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號包含N0個完整的周期，N0為自然數，並且首周期早於或等於待測連續窄脈衝開始、尾周期晚於或等於待測連續窄脈衝結束。
優選的，包括：所述待測連續窄脈衝信號是脈衝間隔時間相等時長，脈衝數為無限個數的周期性窄脈衝信號。
優選的，包括：所述步驟S10/S30中：
參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號包含N0個完整的周期，N0為自然數，自首周期的上升沿/下降沿開始、至尾周期上升沿/下降沿的結束；
參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號，包含Nm個完整的周期，Nm為自然數，自所述輔助寬脈衝信號的首周期開始、至所述輔助寬脈衝信號的尾周期結束。
在本發明中，由於工作條件環境影響，對於待測連續窄脈衝進行合成運算統計計數時，將待測連續窄脈衝的分為兩種情況進行計數統計，使本發明的技術特徵更加完整，在對待測連續窄脈衝的脈寬計算時更加可靠。
優選的，包括：所述步驟S10中邏輯運算合成是使用累積/積分方式。
一種連續窄脈衝的脈寬測量系統，包括：其中，所述待測連續窄脈衝的每一單脈衝的脈寬相等、並小於時鐘信號的脈寬；待檢測信號變換模塊，將待測連續窄脈衝的信號與預設固有周期的輔助寬脈衝信號進行邏輯運算後合成為第三脈衝信號；第一計數器，與所述待檢測信號變換模塊電連接，利用第一計數器根據所述時鐘信號對合成後的所述第三脈衝信號進行計數，參考第三脈衝信號對應的時鐘周期的個數，得到第一計數值；第二計數器，與所述待檢測信號變換模塊電連接，利用第二計數器根據所述時鐘信號對所述預設固有周期的輔助寬脈衝信號進行計數，參考參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號對應的時鐘周期的個數，得到第二計數值；第三計數器，與所述待檢測信號變換模塊電連接，利用第三計數器對參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號的脈衝數進行統計，得到待測連續窄脈衝數；脈寬計算模塊，分別與所述第一計數器、所述第二計數器、所述第三計數器電連接，根據所述時鐘信號的時鐘周期結合所述第一計數值、所述第二計數值、以及所述待測連續窄脈衝數，獲取所述待測的連續窄脈衝信號的脈寬。
在本發明中，通過邏輯數學運算將待測連續窄脈衝信號轉換為成採樣時鐘信號，參考時鐘可以使用高精度的晶振，而振蕩器通過兩次測量，消除其環境影響及偏差，提高待測連續窄脈衝信號數，可大大提升最小可測精度。
優選的，所述待測連續窄脈衝信號包括：所述待測連續窄脈衝信號的脈衝間隔時間是相等、或不等時長，脈衝數為有限個數；所述待測連續窄脈衝信號是脈衝間隔時間相等時長，脈衝數為無限個數的周期性窄脈衝信號。
優選的，獲取所述待測的連續窄脈衝信號的脈寬模型包括：
Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm
NrefA--為第一計數值；NrefB--為第二計數值；Nm--待測連續窄脈衝信號的脈衝數；Tref--為時鐘信號的周期。
本發明是將待測連續窄脈衝的脈寬，也包括一段時間的脈寬，轉化成與已知周期振蕩器的周期變化，並進行累積，最終通過檢測時鐘，檢測振蕩器周期變化，得到待測時間總的脈寬寬度。
與現有技術相比，本發明提供一種連續窄脈衝的脈寬測量方法及系統，至少帶來以下一種技術效果:
1、本發明解決了現有技術中在檢測普通的脈寬計數時，檢測時鐘的周期要小於脈寬寬度的問題。
2、本發明解決了現有技術中的檢測脈寬時，需要將脈寬轉換成電壓或者電流信號等再進一步測量的問題，本發明只要將脈寬轉化成時鐘信號，因此，檢測方便，靈活性高，應用於範圍比較廣。
3、本發明中如果待測脈寬是周期性的，可以通過給定的脈寬周期數，得到單個脈寬時間寬度，精度非常高。
附圖說明
下面將以明確易懂的方式，結合附圖說明優選實施方式，對一種連續窄脈衝的脈寬測量方法及系統特性、技術特徵、優點及其實現方式予以進一步說明。
圖1是本發明一種連續窄脈衝的脈寬測量方法的一個實施例的流程圖；
圖2是本發明一種連續窄脈衝的脈寬測量系統一個實施例的結構示意圖；
圖3是本發明待測連續窄脈衝變換的電路圖；
圖4是本發明待測連續窄脈衝變換的結構圖；
圖5是本發明待測連續窄脈衝變換的波形圖。
具體實施方式
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對照附圖說明本發明的具體實施方式。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖，並獲得其他的實施方式。
為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發明相關的部分，它們並不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便於理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。在本文中，「一個」不僅表示「僅此一個」，也可以表示「多於一個」的情形。
本發明提供一種連續窄脈衝的脈寬測量方法的一個實施例，所述待測連續窄脈衝(A)的每一單脈衝的脈寬相等、並小於時鐘信號(ref)的脈寬，包括：步驟S10將待測連續窄脈衝的信號與預設固有周期的輔助寬脈衝信號(B)進行邏輯運算後合成為第三脈衝信號(C)；步驟S20利用第一計數器根據所述時鐘信號(D)對合成後的所述第三脈衝信號進行計數，參考所述第三脈衝信號對應的時鐘周期的個數，得到第一計數值；步驟S30利用第二計數器根據所述時鐘信號(D)對所述預設固有周期的輔助寬脈衝信號(B)進行計數，參考參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號(B)對應的時鐘周期的個數，得到第二計數值；步驟S40利用第三計數器對參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號的脈衝數進行統計，得到待測連續窄脈衝數；步驟S50根據所述時鐘信號的時鐘周期結合所述第一計數值、所述第二計數值、以及所述待測連續窄脈衝數，獲取所述待測的連續窄脈衝信號的脈寬。
具體的，在本實施例中，參考圖1和圖5所示，時鐘信號是指參考時鐘(D)信號；預設固有周期的輔助寬脈衝信號是指帶有保持功能的振蕩器的固有振蕩頻率為(B)的信號；振蕩器的頻率可設置調節；將待測連續窄脈衝信號(A)輸入到帶有保持功能的振蕩器後，通過振蕩器內部的邏輯運算處理後合成第三脈衝信號(C)也即圖5中的(C)信號；振蕩器輸出的固有振蕩頻率為(B)信號；以參考時鐘信號(D)為標準進行計數；首先對第三脈衝信號(C)計數的第一計數值為NrefA，對預設固有周期的輔助寬脈衝信號計數的第二計數值為NrefB，待測連續窄脈衝信號的脈衝數進行統計的計數為Nm；Tref為參考時鐘信號(D)的周期；因此通過以上的技術特徵可以建立數學模型求取待測的連續窄脈衝信號的脈寬；即為Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm。
在本發明中，通過邏輯數學運算將待測連續窄脈衝信號轉換為成採樣時鐘信號，將窄小不易採集的脈寬轉換成長時間振蕩時鐘信號，增大了時鐘信號的解析度，使檢測更加方便。
優選的，所述待測連續窄脈衝信號的脈衝間隔時間是相等、或不等時長，脈衝數為有限個數。
優選的，包括：所述步驟S10/S40中：參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號，包含Nm個(Nm為自然數)脈衝，自首個脈衝的上升沿開始、至末個脈衝下降沿結束；
所述步驟S10/S30中：
參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號包含N0個(N0為自然數)完整的周期，並且首周期早於或等於待測連續窄脈衝開始、尾周期晚於或等於待測連續窄脈衝結束。
具體的，參考圖1和4所示；本實施例是在上一實施例的基礎上提供的又一實施例；在實際工作中，由於電磁、以及外部環境的幹擾造成待測連續窄脈衝(A)的波形信號是不規則的；首先在本實施例中，例如，待測連續窄脈衝(A)信號產生的脈衝寬度是相等的，但是不是周期性的，同時待測連續窄脈衝(A)中的脈衝的個數是有限的，即為Nm個；以參考時鐘信號(D)為基準周期時鐘信號進行檢測；直至待測連續窄脈衝信號全部檢測完成，同時參與邏輯運算的輔助寬脈衝信號在檢測完成的待測連續窄脈衝信號是完整的周期信號，根據有限的脈衝個數Nm通過兩個計數器分別對合成後的第三脈衝信號計數和所述輔助寬脈衝信號完整周期信號進行的計數。建立數學模型求取待測的連續窄脈衝信號的脈寬；即為Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm。
優選的，包括：所述待測連續窄脈衝信號是脈衝間隔時間相等時長，脈衝數為無限個數的周期性窄脈衝信號。
優選的，包括：所述步驟S10/S30中：
參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號包含N0個(N0為自然數)完整的周期，自首周期的上升沿/下降沿開始、至尾周期上升沿/下降沿的結束；
所述步驟S10/S40中：參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號，包含Nm個(Nm為自然數)完整的周期，自所述輔助寬脈衝信號的首周期開始、至所述輔助寬脈衝信號的尾周期結束。
具體的，參考圖5所示；本實施例是在上一實施例的基礎上提供的又一實施例；本實施例中還包括待測連續窄脈衝(A)的波形信號是規則的，但是處於無線循環狀態：對於脈寬的測量計數為：以參與邏輯運算的輔助寬脈衝信號，即固有頻率產生的周期信號為依據，假如固有頻率產生20個完整周期信號後；利用第三計數器以時鐘信號為標準的計數統計待測連續窄脈衝(A)的波形信號的脈寬個數，利用第二計數器以時鐘信號為標準統計固有頻率產生20個完整周期信號的計數為NrefB；同時在固有頻率產生的周期信號產生20個的條件下，利用第一計數器以時鐘信號為標準的計數統計合成後的第三信號周期產生20個的第以計數值為NrefA；建立數學模型求取待測的連續窄脈衝信號的脈寬；即為Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm。
在本發明中，由於工作條件環境影響，對於待測連續窄脈衝進行合成運算統計計數時，將待測連續窄脈衝的分為兩種情況進行計數統計，使本發明的技術特徵更加完整，在對待測連續窄脈衝的脈寬計算時更加可靠。
優選的，包括：所述步驟S10中邏輯運算合成是使用累積(積分)方式。
本發明還提供一種連續窄脈衝的脈寬測量系統的一個實施例，包括：其中，所述待測連續窄脈衝(A)的每一單脈衝的脈寬相等、並小於時鐘信號(D)的脈寬；待檢測信號變換模塊1，將待測連續窄脈衝的信號與預設固有周期的輔助寬脈衝信號(B)進行邏輯運算後合成為第三脈衝信號(C)；第一計數器2，與所述待檢測信號變換模塊電連接，利用第一計數器根據所述時鐘信號(D)對合成後的所述第三脈衝信號進行計數，參考第三脈衝信號對應的時鐘周期的個數，得到第一計數值；第二計數器3，與所述待檢測信號變換模塊電連接，利用第二計數器根據所述時鐘信號(D)對所述預設固有周期的輔助寬脈衝信號進行計數，參考參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號對應的時鐘周期的個數，得到第二計數值；第三計數器4，與所述待檢測信號變換模塊電連接，利用第三計數器對參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號的脈衝數進行統計，得到待測連續窄脈衝數Nm；脈寬計算模塊5，分別與所述第一計數器、所述第二計數器、所述第三計數器電連接，根據所述時鐘信號(D)的時鐘周期Tref結合所述第一計數值、所述第二計數值、以及所述待測連續窄脈衝數，獲取所述待測的連續窄脈衝信號的脈寬。
具體的，在本實施例中，參考圖2和圖5所示，時鐘信號是指參考時鐘(D)信號；預設固有周期的輔助寬脈衝信號是指帶有保持功能的振蕩器的固有振蕩頻率的信號(B)；將待測連續窄脈衝信號A輸入到帶有保持功能的振蕩器後，通過振蕩器內部的邏輯運算處理後合成第三脈衝信號(C)也即圖2中的B信號；振蕩器輸出的固有振蕩頻率為B信號；以參考時鐘信號(D)為標準進行計數；首先對第三脈衝信號(C)計數的第一計數值為NrefA，對預設固有周期的輔助寬脈衝信號計數的第二計數值為NrefB，待測連續窄脈衝信號的脈衝數進行統計的計數為Nm；因此通過以上的技術特徵可以建立數學模型求取待測的連續窄脈衝信號的脈寬；即為Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm；Tref為參考時鐘Ref Clock信號的周期。
在本發明中，通過邏輯數學運算將待測連續窄脈衝信號轉換為成採樣時鐘信號，參考時鐘可以使用高精度的晶振，而振蕩器通過兩次測量，消除其環境影響及偏差，提高待測連續窄脈衝信號數，可大大提升最小可測精度。
優選的，所述待測連續窄脈衝信號包括：所述待測連續窄脈衝信號的脈衝間隔時間是相等、或不等時長，脈衝數為有限個數；所述待測連續窄脈衝信號是脈衝間隔時間相等時長，脈衝數為無限個數的周期性窄脈衝信號。
具體的，當所述待測連續窄脈衝信號的脈衝間隔時間是相等、或不等時長，脈衝數為有限個數時；參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號，包含Nm個(Nm為自然數)脈衝，自首個脈衝的上升沿開始、至末個脈衝下降沿結束；參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號包含N0個(N0為自然數)完整的周期，並且首周期早於或等於待測連續窄脈衝開始、尾周期晚於或等於待測連續窄脈衝結束。
當所述待測連續窄脈衝信號是脈衝間隔時間相等時長，脈衝數為無限個數的周期性窄脈衝信號時，參與邏輯運算的所述輔助寬脈衝信號包含N0個(N0為自然數)完整的周期，自首周期的上升沿/下降沿開始、至尾周期上升沿/下降沿的結束；參與邏輯運算的所述待測連續窄脈衝信號，包含Nm個(Nm為自然數)完整的周期，自所述輔助寬脈衝信號的首周期開始、至所述輔助寬脈衝信號的尾周期結束。
本發明還提供一個實施例，參考圖2、3、4所示；將待測連續窄脈衝信號輸入到帶保持功能的振蕩器以後的信號變化，也即待檢測信號變換模塊1合成信號生成包括：圖3中帶保持功能振蕩器為圖4中的100部分，由遲滯比較器(CMP)，電流源(IC1&IC2)，MOS管(PMOS&NMOS)，開關(S1&S2)，電容C0組成；當脈寬有效(高電平)時，帶保持功能振蕩器保持當前工作狀態，包括振蕩相位，而其時鐘輸出則鎖定當前電平，當脈寬無效(低電平)時，振蕩器繼續自由振蕩，顯然振蕩器的時鐘輸出包含了連續脈寬之和，之後通過參考時鐘的計數採樣，就可以得到連續脈寬寬度。
當開關S1和S2都閉合時，為正常振蕩器工作，OSC_OUT電平高於VREF加遲滯比較電壓後，比較器輸出高電平，NMOS打開，OSC_OUT電壓下降，當OSC_OUT低於VREF減遲滯比較電壓後，比較器輸出低電平，PMOS打開，OSC_OUT電壓上升。
當開關S1和S2都打開時，在電容C0和開關的作用，振蕩器保持與開關打開瞬間狀態，當S1和S2同時閉合，振蕩器將繼續工作；
如果是待測連續窄脈衝信號高電平寬度，只需在待測連續窄脈衝信號為高電平時，打開開關S1和S2，低電平時，閉合開關S1和S2；
圖3中帶保持功能的時鐘輸出為圖4中200部分，由兩個反向器和開關S3和S4組成。
如果是待測連續窄脈衝信號高電平寬度，當待測連續窄脈衝信號為高電平時打開S3，閉合S4，使得時鐘輸出保持原狀態，低電平時，閉合S3，打開S4，使其正常輸出。
本發明是將待測連續窄脈衝的脈寬，也包括一段時間的脈寬，轉化成與已知周期振蕩器的周期變化，並進行累積，最終通過檢測時鐘，檢測振蕩器周期變化，得到待測時間總的脈寬寬度；電路簡單，內含自校準方式，實現方便；對於周期性窄脈寬，通過該方式可以大大提高測試精度。
應當說明的是，上述實施例均可根據需要自由組合。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。