专利名称：用于检测具有比较器的集成电路的检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路检测领域，特别是涉及对比较器的阈值电压的检测。
背景技术：
比较器是一种根据其输入电压高于或低于一阈值电压而输出一种或另外一种逻辑电平的电路。在许多集成电路中，比较器的阈值电平，尤其是不同比较器之间的阈值电平的相对偏移量，是需要在证明该集成电路可以使用之前进行检测的重要性能参数。
这意味着这种检测过程并不仅限于简单的检测，在所述简单检测中，向比较器连续地施加高电压或低电压，并当输入电压在高电平和低电平之间变化时监视比较器的输出从而判断所输出的逻辑电平。这种检测必须测出阈值电平的位置。
对阈值电平的检测通常是通过向比较器施加一系列输入电压并读出得到的输出电压来实现的。在最简单的例子中使用的是一种阶梯式(逐级递增)序列的输入电压。这种检测需要大量的时间。在较复杂的例子中进行的是对分搜索，即每次都在阈值电平以上的最低已知电压和阈值电平以下的最高已知电压之间的中点施加一个输入电压。这种检测比阶梯式检测更快，但仍然会花费可观的时间。另外，这种检测易于导致阈值有微小的不稳定性。这两种检测共有的另一个问题是它们都需要专用的模拟检测仪，这会使检测比正常的对分检测更加昂贵。

发明内容
其中，本发明的目的是为一检测系统，提供一检测仪和检测方法，可以减少检测时间并稳定防止阈值电平的不稳定性。
本发明的检测方法如权利要求1所述。通过利用反馈环路使比较器进入振荡，并使用振荡电压的平均值来确定检测结果，从而在检测期间可很快得到阈值电压的可靠估计。
该平均值可以用于例如选择检测电压来检测另一比较器的阈值电压，该另一比较器的阈值电压相对于上述比较器的阈值具有预定的偏移量。这种对另一比较器的检测可以通过向该比较器施加电压来执行，其中该电压的任意一侧都可以具有预定的偏移量，从而检测该比较器是否响应于这些电压产生了逻辑补偿输出信号。在另一例子中，这两个比较器的阈值电压都可以被测量和比较。
许多集成电路都包含多个比较器，在正常情况下，这些比较器并不能从集成电路的外部直接访问。在这种情况下，集成电路可以包含一开关电路，从而使各比较器可以一个接一个的与集成电路的外部接触点连接。在这种情况下，可以使用反馈换路来一个接一个地检测多个比较器。
在使用数字检测仪的一个实施例中，在反馈环路中产生了一数字检测图形。一模拟集成电路(“集成中”而并非必需“集成后”)，例如一低通RC滤波器已经被插入在检测图形发生器之间从而对该数字检测图形进行积分。当比较器输出电压跃变时，检测图形的(平均)输出电平也改变。这样利用很小的额外成本就可以使用传统的数字检测仪来精确的检测比较器的阈值电平。


下面将结合附图详细描述根据本发明的系统、方法和仪器的其他目的和优点。
图1示出一数字检测系统；图2示出检测信号；图2A示出另外一检测信号；图3示出一模拟检测系统；图4示出一集成电路；图5示出一检测仪的细节；图6示出一集成电路。
具体实施例方式
图1示出了一检测系统。该检测系统包含一检测仪10，一检测中的集成电路12和一均值测量电路18。该检测仪包含一检测图形发生器100，一集成电路102，一数字响应图形测量电路104和一控制器106。控制器106与检测图形发生器100和测量电路104相连接。检测图形发生器100通过输出端14与集成电路12的接触点120a-c相连接。此外集成电路12的接触点124a-c通过输入端16与测量电路104连接。作为举例，示出的集成电路102包含电阻110和电容112。电阻110被串联在检测图形发生器100和输出端14之间。电容112被连接在输出端14和地线之间(实际上，在电容112和输出端14之间可以包含一缓冲电路(未示出)，用于避免集成电路上的连接线的影响)。均值测量电路18的输入端被连接到集成电路102的输入端，其输出端被连接到控制器106。
集成电路12包含比较器122，其输入端被连接到第一触点120a，输出端被连接到第二触点124a。
在操作中，检测仪10使用传统的二进制检测能力来实现稳固的模拟检测。控制器106使检测图形发生器100产生二进制检测图形并将此检测图形提供到其输出端。测量电路104响应于该检测图形而顺序地读出这些二进制响应。
许多传统的检测仪都在检测程序的控制下进行操作，该检测程序可指示必须以连续的时钟周期输出的检测信号值。表格I示出了这样一个程序。
表格I

该程序的指令以连续地址被存储在控制器106中的存储器(未示出)中。表格I的最左列包含此存储器中大量地址中的一些地址。每一地址都存储有信息用于定义(1)发生器100应当输出的数字信号图形，(2)响应图形测量电路104预期测量的响应信号和(3)控制器将要进行的操作。
控制器106包含可对存储器寻址的地址计数器(未示出)。从而正常情况下就可以连续的寻址，发生器100输出由地址指定的数字信号图形。在表格I的第二列中示出了与本发明相关的数字信号图形的一部分。它对应于第一列中包含的地址。根据第一地址(100)，向集成电路102输出一数字“1”。根据第二地址(102)，向集成电路102的输出变为高阻抗状态(Z)等。当地址为“200”时，图形发生器100将向集成电路102输出一数字“0”。
表格I的第三列包含与本发明相关的响应信号的一部分，第四列包含与本发明相关的指令。如表格I的第三列所示，第二地址(101)指示当地址计数器寻址到该地址时，希望比较器的输出接触端124a将输出响应“1”。第四列指示若检测到该图形，则控制器106将它的寻址计数器中的值改变为“200”，反之则改变为“100”。这样，只要比较器122保持输出数字“0”，检测仪10就可以将集成电路102输入端的检测图形值保持在数字“1”，且当比较器122开始输出数字“1”时，检测仪10将使该检测图形值改变为“0”。
因此类似地，如表格I中对应地址200和201的行所指示的那样，只要比较器122保持输出数字“1”，检测仪10就可以将集成电路102输入端的检测图形值将保持为数字“0”，且当比较器122再次开始输出数字“0”时，检测仪10将使该检测图形值改变为“1”，依此类推。
图2示出检测图形发生器100按照时间“t”的函数而产生的检测图形20、响应该检测图形20在集成电路102的输出端形成的积分电压22、响应该积分电压22和一时钟信号28在比较器122的输出端形成的比较器输出电压24。为了说明本发明的原理，在不同信号的跃变之间示出一个最小延迟。应当注意通常在不同信号的跃变之间会有一个延迟，如果仅仅因为检测图形发生器100仅在时钟信号28的边沿发生跃变且由于比较器122也同时是一个时钟控制的比较器，因此它的输出是按照时钟跃变而改变的(检测仪10的时钟并不需要与时钟28相同)。
使用集成电路102以及从测量电路104通过控制器106与检测图形发生器100的反馈耦合可以实现利用二进制检测能力来控制比较器122的模拟检测。在初始阶段控制器106使积分电压达到一低值。这可以通过使图形检测发生器100在大于集成电路102的时间常数的时间期间输出一个二进制低电平信号来实现。或者可以在电阻110和电容112之间的节点与地之间包含一个开关，该开关例如利用开关晶体管(未示出)来实现。该开关可以由检测图形发生器100输出的信号来控制，从而初始化集成电路102的输出端的电压。
控制器106使检测图形发生器100在第二阶段向集成电路102输出一个具有高电平的信号。这将使积分电压22升高。通常，信号20可以同时包含较高电平值和低电平值。在这种情况下积分电压22升高的平均速度以及它最终达到的电平都将取决于信号20的短期平均电平。可以利用信号的不同占空比来实现不同的短期平均电平。(二进制信号20的占空比被定义为二进制信号为逻辑高的时间部分。在所示的总是为高的电平信号的情况下，该占空比将为100％。这使集成电路102的输出电压22升高。)当检测电路104检测到比较器122的逻辑电平24响应于集成电路102的输出电压22的升高而改变时，控制器106开始第三阶段，此时它命令检测图形发生器100降低二进制输出信号20的电平，从而使集成电路102的输出电压22降低。
当检测电路104检测到比较器122的逻辑电平24响应于集成电路102的输出电压22的降低而改变时，控制器106开始第四阶段，此时它命令检测图形发生器100再次升高二进制输出信号20的电平。该电平将变得足够低(平均水平)，集成电路102的输出电压22将再次升高。控制器106将第三和第四阶段重复多次。
这样积分电压22将在比较器122的阈值电压以上和以下的值之间振荡。均值测量电路18执行这种测量，对多个阶段26c-d求平均值。均值测量的结果被提供给控制器106，以便在以后的检测中使用或者用于决定是接受还是拒绝积分电路12。当然均值测量电路不需要与输出端14自身连接。可以使用电路中的任何点来代替输出端14，其中通过图形发生器100的输出信号的输出电压的积分来确定该电路的平均电压电平。
或者，可以根据数字测量电路104接收到的信号来确定平均电平测量。根据时钟周期的净平均值(净是指向集成电路104输入的输入信号20的时钟周期的数目减去输入信号20为高的时钟周期的数目所得到的差)，比较器的输入进行改变。另外，如下所述，当仅有集成电路中的比较器的相对阈值电平需要被检测时，就不需要精确的确定实际的阈值电平。
在许多检测装置中都会出现的一个特定问题是检测装置都具有可观的流水线延迟。即虽然检测图形发生器100可以在每个时钟周期改变输出信号20的逻辑电平，但是在命令检测图形发生器100在特定输出端输出一特定逻辑电平的时间和该逻辑电平被实际输出的时间之间会花费特定最小数目的时钟周期，从而导致积分信号22方向的改变。而且在比较器122输出一输出信号24的时间和检测控制器106从测量电路104得到该输出信号的测量值的时间之间也存在一定数目的时间周期。因此这种流水线延迟将导致不可能在比较器122的输出端的逻辑电平改变之后的下一个时钟周期马上使积分电压22降低。
在表格I的例子中，这种流水线延迟将导致，在控制器106从表格I的第二行所示地址“101”读出信息的时钟周期与(1)检测图形发生器100输出该行的第二列的检测图形的时钟周期和(2)第三列中所指示的比较结果反馈回控制器106的时钟周期之间发生延迟。因此表格I的同一个行的不同列的内容所指示的命令将在不同的时间周期中执行，这将在控制器可以响应之前花费大量的时钟周期。在表格I中假设花费了99个时钟周期，即当控制器达到地址“199”时，第二列所指示的响应比较才会执行。此时驱动输出达到高阻抗状态(Z)。这由检测图形22中的阴影区域21来表示。因此在该延迟时间段中积分信号22将保持恒定。
或者，集成电路102的输入信号可以保持恒定(表格I的第二列中1和0替换Z)。在这种情况下，积分电压的过量部分将使所需的检测时间增加并降低检测精度。当然在振荡期间经常会出现一定量的过量，但是通过在流水线延迟期间不对集成电路的输入端进行驱动可以降低这种过量。
图2A示出具有延迟的信号。由阴影区域21来指示图形发生器100在它到集成电路102的输出端产生高阻抗状态(Z)的时间区间21。可以看出每次图形发生器100不在高阻抗状态Z时，集成电路102的输出端14的信号22会逐步升高和降低，并且在检测图形发生器响应比较器122的输出信号26的跃变之前，需要多个周期(例如4个)的时钟信号28。这种延迟主要是由于信号26中出现的跃变时刻和此跃变的检测到达控制器106的时刻之间的延迟，以及控制器106发出命令和图形发生器100执行该命令之间的延迟。
图3示出了一模拟检测系统，该系统包含检测控制器30，检测相关接口(TDI)32和被检测设备34。检测相关接口32具有连接被检测设备34的接触点328a，b，并包含反相器324，开关326和具有电阻320和电容322的集成电路320，322。
开关326可直接连接或通过反相器324连接第一接触点328a和电阻320的第一端点。电阻320的第二端点通过电容322接地，该第二端点还被连接到第二接触点238b。检测控制器30通过TDI 32连接到被检测设备34。该控制器控制连接到被检测设备34和开关326的输出端。它还具有一测量输入端，通过缓冲电路329连接到电阻320的第二端点。
在操作中，检测控制器30控制被检测设备34将比较器(未示出)的输入端连接到第二接触点328b，将比较器的输出端连接到第一接触点328a。检测控制器30根据比较器的极性控制开关326若高输入电压导致逻辑高的输出电压，则比较器的输出通过反相器324被连接到电阻320的第一端点，若高输入电压导致逻辑低的输出电压，则比较器的输出被直接连接到电阻320的第一端点。从而比较器将在电阻320的第二端点引起在比较器阈值电平附近的电压振荡。检测控制器30测量此端点的平均电压以便进行检测。
将反馈环路与集成电路320，322结合在检测相关接口(TDI)32中是有利的。TDI是一个小型电路，位于检测床中，在该检测床中插入有被检测设备34，该TDI距离被检测设备34比距离检测控制器30更近，该检测控制器通常位于一机壳中，因为它比TDI(32)更大。通过保持反馈环路位于TDI中就可以在不受外部信号显著干扰的情况下实现高频振荡。
图4示出集成电路40的详细示图。该集成电路40包含功能电路48，比较器41，检测控制单元46，输入多路复用器42，输出多路复用器44，本地多路复用器43。在检测控制单元46的控制下，本地多路复用器43将比较器41与内部的功能电路48连接或将比较器41连接在外部输入端47a和集成电路输出端48b之间。在后一种情况下，输入多路复用器42和输出多路复用器44来确定将哪个比较器41连接在输入端47a和输出端47b之间。
在正常操作模式下，集成电路40使用内部比较器与功能电路结合来执行集成电路40希望的功能。利用外部信号可以使集成电路进入检测模式，在该模式下，检测控制单元46使本地多路复用器43将比较器41的一个或多个输入端与功能电路48断开耦合(虽然所示的每个比较器仅具有一个可断开耦合的输入端，但是集成电路还可以断开多个输入端的一个可选择输入端)。多个比较器41中可选择的一个比较器的被断开耦合的输入端与外部检测输入端47a连接，该比较器41的输出端与外部输出端47b耦合。
这可以使图1或图3中的检测系统顺序对多个比较器进行检测。在这种情况下，比较器可以一个接一个地与集成电路连接。每个比较器41将轮流进入振荡状态，在作为检测一部分的振荡期间，根据施加到外部输入端47a的平均输入信号可以确定该比较器的阈值。
但是在某些情况下仅需要检测一组比较器41的相对阈值电平。在这种情况下，最好使用对应该组比较器41中第一个所确定的阈值作为对该组其余比较器41中第二个进行检测的开始点。这可以通过向第二比较器41中的每一个连续施加两个电压，利用对第二比较器41进行/不进行检测来实现。该被检测的第二比较器41具有其自身的阈值电压，该阈值电压相对于为第一比较器41确定的测量到的阈值具有预定的偏移量。施加到第二比较器41中的两个电压的每一个相对于为第一比较器41确定的阈值电压都具有预定的偏移量，从而可以使这两个电压处于被检测的第二比较器41的预期阈值的两侧。这样第二比较器41的检测就可以比使用振荡时更加快速。
作为一变型，根据从第一比较器的测量阈值电平得到的初始电平，利用振荡可以确定第二比较器的阈值。对该初始电平的选择应当确保在第二比较器正常操作时使该初始电平位于阈值的一侧，但该初始电平距离阈值电平比距离电源电压电平更近。因此由于达到初始电平不再需要积分时间，因此可以减少检测时间。
图5示出利用该检测方法的图1检测系统的部分的修改例。图5示出了检测图形发生器100，集成电路102，电压控制器50和多路复用器52。
在第一比较器的阈值电平检测期间的操作中，集成电路102的输出通过输出端14被提供给被检测集成电路(未示出)。在检测结束时电压控制器50对集成电路102的输出电压的平均值进行采样。最好，这在检测图形发生器100的输出信号的控制下实现。随后，检测图形发生器100向被检测集成电路输出信号，从而将第二比较器与外部管角连接。然后，检测图形发生器100发信号给电压控制器50使之输出连续电压，这些连续电压与集成电路102的采样电压之间具有预定的偏移量。检测图形发生器100发信号给多路复用器52将这些电压提供给被检测集成电路，而不是集成电路102的输出信号。监视对这些电压的响应，从而检测这些比较器。当然根据被检测集成电路的检测连接，也可以通过其他输出端来提供这些电压。
在另外的例子中，电压控制器50仅仅将集成电路102的输出电压初始化为一个新的初始值以便检测第二比较器41。
图6示出图1集成电路的另一实施例。电阻110与另一电阻62串联。开关60与该另一电阻62并联以便对其短路。还加入了第一和第二比较器64，66以及AND门68。第一比较器64具有与第一电压V1耦合的参考输入端。第二比较器66具有与第二电压V2耦合的参考输入端。比较器64，66还具有共同与集成电路的输出端14耦合的输入端。比较器的输出端与AND门68耦合，该AND门68将控制开关60。
在操作中，比较器64，66限定了从V1到V2的电压范围，比较器122的阈值电平应当处于这个范围内。当集成电路的输出端14的电压处于该范围外时，集成电路的积分速度将增加。当输出端14的电压处于范围V1-V2内时，该速度将减小。在图6实施例中，通过利用开关60对另一电阻62进行短路或不短路可以实现这一效果，当然也可以采用其他改变速度的方法。因此，由于达到包含比较器122阈值电平的电压V1-V2范围所需的时间更少，因此可以节省检测时间，由于阈值电平以更小的积分速度出现更小的过量，因此可以提高精度。
在图3中检测控制器30可以通过提供检测控制信号而使设备34将不同比较器一个接一个地与接触端328a，b连接，来对被检测设备34中的不同比较器进行一系列检测。根据被连接比较器的极性，检测控制器30可以对开关236进行设定以引起振荡，并测量电阻320第二端点处产生的平均电压。在图1的数字检测仪的情况下，检测控制器106通过对检测图形发生器100的控制信号进行选择来实现这种反转。
应当理解，在不脱离本发明的情况下可以对图3中的电路进行多种变化。例如，可以在接触端328a和电阻320的第一端点之间加入非反转缓冲器而不是直接连接。或者可以使用更加复杂的集成电路，使用例如可以对电容322充电并利用由比较器的输出来打开和关闭的电流源来替换电阻320。
另外，若需要高精度的检测不同比较器的相对阈值电平，则不需要测量振荡期间电压的实际平均电平。利用相对于振荡电压具有预定偏移量的电压来检测不同比较器就足够了。若在高精度相对检测以外，还需要对比较器的阈值电平进行低精度检测，则在振荡检测以外还可以执行简单的进行/不进行检测，向比较器提供高和低电压并监视它们的输出信号。
权利要求
1.一种对被检测集成电路进行检测的方法，该集成电路包括一比较器，该方法包括-向检测仪提供一集成电路；-将集成电路与检测仪连接，从而在比较器输入端和输出端之间建立外部反馈环路，该反馈环路包含该集成电路，从而使比较器的输入电压在该比较器的阈值电平附近振荡；-根据反馈环路中振荡电压的平均值来确定检测结果。
2.如权利要求1所述的方法，其中集成电路还包括另一比较器，该方法包括-产生另外的检测电压，该检测电压相对于平均值具有预定偏移量；-向另一比较器的输入端提供另外的检测电压，从而检测该另一比较器的另一阈值电平是否处于检测电压之间。
3.如权利要求1所述的方法，其中集成电路包括另一比较器，该方法包括-测量另一比较器的另一阈值电压，和-根据平均电压和所测量的另一阈值电压之间的偏移量来接受或拒绝该集成电路。
4.如权利要求1所述的方法，包括-使用数字检测图形发生器产生一数字检测图形，该集成电路是模拟集成电路；-从集成电路向比较器的输入端提供一积分后电压；-使用与比较器输出端耦合的数字测量电路；-将数字测量电路与检测图形发生器耦合来选择数字检测图形的时间相关性，从而每次检测到比较器输出端的跃变时，使二进制电压的电平在分别导致积分电压升高或降低的值之间重复切换。
5.如权利要求1所述的方法，其中集成电路包括包含所述比较器的多个比较器，和一开关电路，该开关电路用于控制这些比较器中的哪一个通过所述反馈回路将其输入端和输出端耦合，该方法包括，使开关电路将多个比较器一个接一个地与反馈环路连接，根据当这些比较器中的每一个与反馈环路耦合时所得到的平均电压来确定检测结果。
6.一种用于检测包括一比较器的集成电路的检测仪，该检测仪包括-一反馈环路，用于将比较器的输入端与输出端连接，该反馈环路包含一集成电路，该集成电路用于使比较器的输入电压在比较器的阈值电平附近振荡；-检测结果确定装置，用于根据振荡输入电压的平均值来确定检测结果。
7.如权利要求6所述的用于检测集成电路的检测仪，包括另一比较器，该检测仪用于产生相对于平均值具有预定偏移量的检测电压，并将该检测电压提供给被检测的集成电路，以检测另一比较器的另一阈值电平是否处于检测电压之间。
8.如权利要求6所述的用于检测集成电路的检测仪，包括另一比较器，该检测仪用于测量该另一比较器的另一阈值电压，从而根据平均电压与所测量的另一阈值电压之间的偏移量来接受或拒绝该集成电路。
9.如权利要求6所述的检测仪，包括-多个接触点，用于将检测仪与集成电路连接；-一数字检测图形发生器，其输出端与这些接触点耦合；-集成电路为模拟集成电路，位于检测图形发生器和这些接触点中与该比较器的输入端耦合的第一个接触点之间，用于提供一个积分电压，该积分电压是作为检测图形发生器输出的二进制电压的时间函数的积分，-一数字响应图形测量电路，其输入端与多个接触点中和比较器的一输出端耦合的第二接触点相耦合，该测量电路与检测图形发生器耦合以选择二进制电压的时间相关性，从而每次检测到比较器输出端的跃变时，使二进制电压的电平在分别导致积分电压升高或降低的值之间重复切换。
10.如权利要求9所述的检测仪，用于每次在该检测仪的流水线延迟期间切换到所述电平之后，将数字检测图形发生器的输出端设定为高阻抗状态，从而可以减少跃变后积分电压的过量值。
11.如权利要求9所述的检测仪，包括一个电路，该电路用于根据积分电压来调节积分电路的积分速度，从而当积分电压处于该比较器的预期阈值电压附近的预定范围内时，降低积分速度。
12.如权利要求6所述的用于检测集成电路的检测仪，该集成电路包括包含所述比较器的多个比较器，和一开关电路，该开关电路用于控制这些比较器中的哪一个通过所述反馈回路将其输入端和输出端耦合，该检测仪包括控制装置，从而使开关电路一个接一个地将多个比较器与反馈环路连接。
全文摘要
向检测仪(10)提供一集成电路(102)，从而当将一集成电路(12)插入到检测仪中时在被检测集成电路中的比较器(122)的一输入端(120a)和一输出端(124a)之间建立外部反馈环路。这样，比较器(122)的输入电压在该比较器(122)的阈值电平附近振荡。根据反馈环路中振荡电压的平均值来确定检测结果。在一实施例中，利用一数字检测器(100，104，106)来实现该反馈环路，该数字检测器的输出端(14)加入一模拟集成电路。
文档编号G01R31/28GK1610833SQ02823414
公开日2005年4月27日 申请日期2002年11月20日 优先权日2001年11月26日
发明者C·O·西克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司