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专利名称：测试振荡电路的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子电路，并且更特别地涉及用于测试振荡电路的方法和系统。
背景技术：
振荡电路是现代电子电路的组成部分，特别是基于微处理器和微控制器的电路。振荡电路，例如PLL (锁相环路)电路和晶体振荡电路，被用来生成用来同步电子电路的不同元件之间的操作的时钟信号。晶体振荡电路通常使用在用于生成振荡信号的基于微处理器和微控制器的电路中。微处理器包括用于根据振荡信号来生成时钟信号的片上电路。由于电路是片上的，因而它可能具有某些能够妨碍它的操作的硅故障，由此产生有错误的时钟信号。因此有必要测试片上电路以确保生成正确的时钟信号。各种测试技术已经被用来测试片上电路。一种测试技术是以外部晶体测试振荡频率，具有100%的故障覆盖率。在这种情况下，一般的启动时间对于具有32kHz的晶体的晶体振荡器为大约500ms-600ms。因而，这种技术具有长的生产测试时间。这种技术也不能用来在娃管芯(silicon die)被封装之前测试娃管芯。另一种测试技术需要使用外部电压源和电流表来测试振荡电路。图I是用于测试振荡电路的基于电流表的系统100的示意图。该系统包括连接于EXTAL端子104和XTAL端子106之间的片上逆变器(inverter) 102。系统100还包括与EXTAL端子104连接的第一电压源108以及与电流表112连接的第二电压源110，而电流表112又与XTAL端子106连接。图2是示出一种用于以系统100测试振荡电路的方法的流程图200。该方法包括两个测试，其中第一测试在图2中示出。在步骤202，第一电压信号由第二电压源110施加于XTAL端子106并且EXTAL端子104接地。逆变器102从第二电压源110引出电流信号，对应于第一电压信号。在步骤204，使用电流表112来测量从电压源110引出的电流。在步骤206，检测被执行以确定所测得的电流的幅度是否处于预定的界限之内。如果所测得的电流处于预定的界限之内，那么在步骤208生成通过状态信号；否则在步骤210生成失效状态信号。在第一测试之后，执行其中XTAL端子106接地并且来自第二电压源108的第二电压信号被施加于EXTAL端子104的第二测试。然后，以上所描述的方法重复步骤204到210以检测故障。换言之，由第一及第二电压源108、110生成的电压信号的幅度被改变以便覆盖存在于振荡电路中的所有娃故障。这种常规的测试技术需要长的建立时间来确保足够的测试精度。因而，生产测试时间是长的并且故障覆盖率是相对低的。此外，外部电压源和外部电流表的使用增加了成本。因此，需要用于测试振荡电路的具有短生产测试时间和高故障覆盖率的系统。


以下关于本发明的优选实施例的详细描述在结合附图来阅读时将会更好理解。本发明以实例的方式来说明，并且不受附图所限定，在附图中类似的参考符号指示类似的元件。图I是用于测试振荡电路的常规系统的示意图；图2是示出用于测试振荡电路的常规方法的流程图；图3是示出一种根据本发明的一种实施例的用于测试振荡电路的方法的流程图；图4是一种根据本发明的一种实施例的用于测试基于逆变器的振荡电路的系统的流程图；以及图5是一种根据本发明的一种实施例的用于测试基于ALC(振幅环路控制)的振荡电路的系统的不意图。
具体实施例方式附图的详细描述意指作为本发明的目前优选的实施例的描述，并且并非意指代表本发明可以实施的唯一形式。应当理解，相同的或等效的功能可以由意指包含于本发明的精神和范围之内的不同的实施例来实现。在本发明的一种实施例中提供了一种用于测试振荡电路的方法，其中所述振荡电路是基于逆变器的振荡电路或ALC(振幅环路控制)振荡电路之一。振荡电路生成电压信号。该方法包括，测量电压信号的幅度以及通过内部测试来比较电压信号的幅度与预定的第一及第二电压信号以生成指示振荡电路的通过或失败测试状态的测试状态信号。在本发明的另一种实施例中提供了一种用于测试振荡电路的系统。该系统包括连接于振荡电路的输入端子和输出端子之间的逆变器。逆变器被配置以基于DC偏置点电压来操作。该系统包括与逆变器并联连接的第一开关以及与第一开关串联连接且连接至内部测试电路的第二开关。内部测试电路通过将DC偏置点电压的幅度与预定的第一及第二电压电平比较来生成测试状态信号。在本发明的又一种实施例中提供了一种用于测试振荡电路的系统。振荡电路接收来自振荡电路的输入端子的DC信号。该系统包括用于生成偏置电流信号的偏置电路以及与偏置电路及与振荡电路的输入端子连接的振幅检测器。振幅检测器根据从振荡器的输入端子收到的DC信号来生成偏置电压信号。放大器接收来自振幅检测器的偏置电压信号并且根据偏置电压信号生成输出电压信号。多个开关与放大器连接以根据控制信号来控制放大器的操作。电阻元件与放大器及该多个开关连接。来自放大器的输出电压信号在电阻元件的两端生成。比较器将输出电压信号与第一及第二电压电平比较以生成测试状态信号。现在参考图3，示出了一种根据本发明的一种实施例的用于测试振荡电路的方法的流程图300被示出。在302，测量由振荡电路生成的电压信号。在本发明的一种实施例中，振荡电路是基于振荡电路的逆变器。在本发明的另一种实施例中，振荡电路是基于ALC (振幅环路控制)的振荡电路。电压信号的生成稍后将结合图4、5来解释。在304，使电压信号与上限电压信号比较。如果在304确定了电压信号的幅度大于上限电压信号，那么在310则生成失败测试状态信号。但是，如果在304确定了电压信号的幅度小于上限电压，那么在306使电压信号与下限电压信号比较。如果在306确定了电压信号的幅度小于下限电压信号，则执行步骤310。在310，生成失败测试状态信号。但是，如果在306确定了电压信号的幅度大于下限电压信号，那么在308则生成通过测试状态信号。在本发明的实施例中，上限电压和下限电压根据由振荡电路生成的电压信号的幅度来设置。例如，在本发明的一种实施例中，上限电压是电压信号的幅度的120%以及下限电压信号是电压信号的幅度的80%。图4是根据本发明的一种实施例的用于测试基于逆变器的振荡电路的系统400的框图。系统400包括逆变器402、第一开关404、第二开关406和内部测试电路408。逆变器402连接于输入端子410和输出端子412之间。在本发明的一种实施例中，逆变器402是放大器，它是被测试器件。第一开关404与逆变器402并联连接并且第二开关406与第一开关404和内部测试电路408串联连接。在本发明的一种实施例中，内部测试电路408是ADC (模数转换器)。为了测试基于逆变器的振荡电路，第一及第二开光404和406被切换至接通状态。内部测试电路408经由第二开关406与逆变402连接。在本发明的一种实施例中，逆变器402包括PMOS晶体管和NMOS晶体管，其在第一开关404切换至接通状态时于DC偏置点电压下操作。DC偏置点电压的幅度由PMOS和NMOS晶体管的尺寸比来确定。例如，如果PMOS 和NMOS晶体管的尺寸比是相同的，则用于NMOS和PMOS晶体管两者的DC偏置电压是相同的。在本发明的一种实施例中，系统400用于包括多个逆变器的测试振荡电路，其中该多个逆变器还包括具有相同的尺寸比的多个NMOS晶体管和多个PMOS晶体管。由于这种相同的尺寸比，该多个逆变器的DC偏置点电压是相同的。将第一开关404切换至接通状态导致在输入端子410和输出端子412的两端生成DC偏置点电压。由于第二开关406处于接通状态，DC偏置点电压由内部测试电路408来检测。内部测试电路408将DC偏置点电压的幅度与预定的上限电压电平及预定的下限偏置点电压比较。如果DC偏置点电压的幅度位于预定的上限和下限电压电平之间，则生成通过测试状态信号。通过测试状态信号指示基于逆变器的振荡电路没有故障。但是，如果DC偏置点电压的幅度没有位于预定的上限和下限电压电平之间，则生成失败测试状态信号。失败测试状态信号指示基于逆变器的振荡电路有故障。在本发明的一种实施例中，上限电压电平和下限电压电平根据逆变器402的DC偏置电压来确定。在本发明的另一种实施例中，系统400用于测试振汤电路，该振汤电路包括单一逆变器，使用具有与该单一逆变器尺寸比相同的尺寸比的伪(dummy)逆变器。图5是根据本发明的一种实施例的用于测试基于ALC的振荡电路的系统500的图形。系统500包括偏置电路502、第一放大器504、峰值检测器506、PMOS晶体管508、NMOS晶体管510、电阻元件512、第一开关514a、第二开关514b、第三开关524、第四开关526和内部测试电路528。系统500接收用于控制开关第一、第二、第三和第四开关514a、514b、524和526的第一控制信号520及第二控制信号522。偏置电路502包括电流镜电路(没有示出)以及与电流镜电路连接的电阻器(没有示出)。偏置电路502与第一放大器504连接。第一放大器504的正输入端子与峰值检测器506连接并且第一放大器504的负端子接收由片上电路(没有示出)生成的参考电压信号。第一放大器504的输出端子与PMOS晶体管508的栅极端子连接。在本发明的一种实施例中，第一放大器504和峰值检测器506共同形成振幅检测电路516。PMOS晶体管508的源极端子与电压源(VDD)连接并且PMOS晶体管508的漏极端子与NMOS晶体管510的漏极端子连接。PMOS晶体管508的漏极端子还与电阻元件512连接。NMOS晶体管510的源极端子接地。在本发明的一种实施例中，如以上所描述的那样连接的NMOS晶体管510和PMOS晶体管508形成第二放大器518,该第二放大器518是被测试的基于ALC的振荡器的放大器。在本发明的一种实施例中，放大器518是基于MOSFET的放大器。NMOS晶体管510的栅极端子通过第三开关524与峰值检测器506连接。NMOS晶体管510的栅极端子还与第一开关514a连接。峰值检测器506与输入端子410连接。系统500接收第一及第二控制信号520和522。第一控制信号520控制第一开关514a、第二开关514b及第三开关524的切换。在收到第一控制信号520时，第一及第二开关514a和514b切换至接通状态而第三开关524切换至关断状态。由于第一开关514a是接通的，NMOS晶体管510的栅极端子接地。峰值检测器506接收来自输入端子410的DC信号。在收到DC信号时，峰值检测器506生成具有与参考电压信号的幅度相等的幅度的电压信号。输出电压信号被传输至第一放大器504的 正端子。第一放大器504还接收来自偏置电路502的偏置电流信号。在本发明的一种实施例中，偏置电流信号与偏置电路502中的电阻器成反比例。在本发明的另一种实施例中，第一放大器504根据第一放大器504的尾电流(tail current)来操作，该尾电流是从偏置电路502收到的偏置电流信号的倍数。第一放大器504根据参考电压信号以及来自峰值检测器506的电压信号来生成偏置电压信号。偏置电压信号被施加于PMOS 508的栅极端子。由于NMOS晶体管510的栅极端子接地，因而NMOS晶体管510正操作于截止区内。因而，PMOS晶体管508根据偏置电压信号来生成输出电流信号。在本发明的一种实施例中，当参考电压的幅度与DC电压的幅度相同时，输出电流信号是尾电流的倍数。本领域技术人员应当理解，输出电流是来自偏置电路502的偏置电流信号的M倍，其中“M”是在偏置电路502与PMOS晶体管508之间的倍增因子。本领域技术人员还应当理解，由于偏置电流信号与偏置电路502中的电阻器成反比例，因而流过PMOS晶体管508的输出电流信号同样与偏置电路502中的电阻器成反比例。输出电流流过电阻兀件512以生成输出电压信号。在一种优选的实施例中，电阻兀件512的类型与偏置电路502的电阻器相同，并且电阻元件512的幅度与偏置电路502中的电阻器的幅度成比例。由于这个原因，在电阻元件512的两端形成的输出电压信号是来自偏置电路502的偏置电流信号的线性函数并且对应于从偏置电路502到PMOS晶体管508的整个电路。输出电压信号被传输到内部测试电路528。内部测试电路528将输出电压信号的幅度与预定的上限电压电平及预定的下限电压电平比较。如果确定了输出电压信号的幅度位于预定的上限和下限电压电平之间，则生成通过测试状态信号。通过测试状态信号指示基于ALC的振荡器电路没有故障。但是，如果确定了 DC偏置点电压的幅度没有位于预定的上限和下限电压电平之间，则生成失败测试状态信号。失败测试状态信号指示基于ALC的振荡电路有故障。在本发明的实施例中，上限和下限电压根据由振荡电路生成的电压信号的幅度来设置。例如，在本发明的一种实施例中，上限电压是电压信号的幅度的120%以及下限电压信号是电压信号的幅度的80%。在本发明的另一种实施例中，在电阻元件512的两端形成的输出电压信号是偏置电路502、振幅检测器516及PMOS晶体管508的输出的线性函数。因而输出电压对应于完整的电路并且在电路中的任意差异都反映于输出电压信号中。以上所描述的方法和系统具有众多优点。该系统在仅增加很小的布局尺寸的情况下具有更高的生产测试覆盖率和更短的生产测试时间。以上所描述的系统不需要外部电压源和电流表来测试振荡电路。代替外部电压源和外部电流表的是，系统使用了在内部生成的电压信号来测试振荡电路。因而，减少了测试时间。此外，以上所描述的用于测试振荡电路的系统和方法与常规的方法和系统相比更有效。并且由于该方法不需要进行频率/时间测量，因而该方法适用于成本较低的测试器。
虽然已经示出和描述了本发明的各种实施例，但是应当清楚本发明并不仅限定于这些实施例。在不脱离权利要求书所描述的本发明的精神和范围的情况下，众多的修改、改变、变化、替代和等同物对本领域技术人员而言应当是显而易见的。
权利要求
1.一种用于测试振荡电路的系统，包括 连接于所述振荡电路的输入端子和输出端子之间的逆变器，所述逆变器被配置以基于DC偏置点电压来操作； 与所述逆变器并联连接的第一开关； 与所述第一开关串联连接的第二开关；以及 通过将所述DC偏置点电压的幅度与第一及第二电压电平比较来生成测试状态信号的内部测试电路，其中所述内部测试电路根据所述第一开关的状态和所述第二开关的状态来测量所述DC偏置点电压的所述幅度。
2.根据权利要求I所述的系统，其中所述第一开关和所述第二开关两者同时被切换至接通状态和关断状态中的至少一种状态。
3.根据权利要求I所述的系统，其中所述内部测试电路在所述第一开关和所述第二开关处于接通状态时测量所述DC偏置点状态电压的所述幅度。
4.根据权利要求I所述的系统，其中所述内部测试电路包括用于比较所述DC偏置点电压与所述第一及第二电压电平以生成所述测试状态信号的比较器，其中所述测试状态信号表明所述振荡电路的通过状态和失败状态中的至少一种状态。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述内部测试电路是模数转换器。
6.根据权利要求I所述的系统，其中所述逆变器是A类放大器。
7.一种用于测试振荡电路的系统，所述振荡电路接收来自外部源的DC信号，所述系统包括 用于生成偏置电流信号的偏置电路； 与所述偏置电路且与所述振荡电路的输入端子连接的振幅检测器，其中所述振幅检测器根据所述DC信号的幅度来生成偏置电压信号； 接收来自所述振幅检测器的所述偏置电压信号的放大器，其中所述放大器根据所述偏置电压信号来生成输出电压信号； 与所述放大器连接以根据控制信号来控制所述放大器的操作的多个开关； 与所述放大器和所述多个开关连接的电阻元件，其中所述输出电压在所述电阻元件的两端生成；以及 将所述输出电压与所述第一及第二电压电平比较并生成测试状态信号的比较器。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述偏置电路是电流镜电路。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述放大器是基于MOSFET的放大器，包括 具有与所述振幅检测电路连接的栅极端子、与电压源连接的源极端子以及与所述电阻元件连接的漏极端子的PMOS晶体管；以及 具有与所述多个开关中的第一开关连接的栅极端子、与所述电阻元件连接的漏极端子以及与地连接的源极端子的NMOS晶体管。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一及第二电压电平根据所述输出电压来确定。
全文摘要
本发明涉及测试振荡电路的方法和系统。震荡电路生成电压信号。该电压信号的幅度由内部测试电路来测量并且与预定的上限和下限电压信号比较。如果电压信号的幅度处于预定的上限和下限电压信号之间，则生成通过测试状态信号。如果电压信号的幅度没有处于预定的上限和下限电压信号之间，则生成失败测试状态信号。
文档编号G01R31/02GK102788923SQ201110131708
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者张俊, 徐秀强 申请人:飞思卡尔半导体公司