專利名稱：測(cè)量占空比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，特別是涉及利用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備測(cè)量占空比(duty cycle)的測(cè)量占空比的方法。
背景技術(shù)：
在電子元件如半導(dǎo)體芯片的制造中，經(jīng)常需要測(cè)量電信號(hào)的參數(shù)。通過對(duì)參數(shù)的測(cè)量值和期望值進(jìn)行比較可以測(cè)試出不能正常使用的元件。而在元件的設(shè)計(jì)過程中，測(cè)試不正常使用可為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供信息。
在制造過程中，每個(gè)元件通常會(huì)被至少測(cè)試一次。有時(shí)會(huì)對(duì)還處于晶圓的一部分或處于制造過程中間階段的半導(dǎo)體元件進(jìn)行測(cè)試。在中間階段就不能正常使用的元件可能會(huì)被直接報(bào)廢以節(jié)省進(jìn)行一步加工處理的成本。還有一些時(shí)候測(cè)試結(jié)果被用于改變制造工序以降低不合格元件的數(shù)量。例如，產(chǎn)量管理軟件將許多元件中發(fā)現(xiàn)的失敗進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，并以此鑒別出失準(zhǔn)的制造設(shè)備或元件制造中的其他問題。通過改變制造工藝解決這些問題，就會(huì)增加完全正常工作元件的產(chǎn)量。
測(cè)試結(jié)果還可被用于以其他方式改變制造工序。例如，采用激光微調(diào)或嵌入式校準(zhǔn)電路可能會(huì)將不能正常使用的元件變?yōu)檎Ｊ褂玫碾娐贰Ａ硪豢蛇x方案是，可將測(cè)試用于對(duì)元件的“重新分級(jí)”(binning)。在某測(cè)試條件下未能達(dá)到預(yù)期性能的元件可能會(huì)在另一放松的測(cè)試條件下表現(xiàn)出令人滿意的性能。例如，在125℃的溫度下不能正常使用的元件可能會(huì)在105℃的溫度下表現(xiàn)出令人滿意的性能?？蓪⑦@些元件以較低一些的溫度范圍標(biāo)記并封裝后銷售。類似的，不能在較高時(shí)鐘頻率下正常使用的元件可能會(huì)在較低一些的時(shí)鐘頻率下滿足所有的要求。這些元件可以按較低一些的時(shí)鐘頻率銷售。有時(shí)將根據(jù)測(cè)試結(jié)果為元件指定最大工作速率稱為“速度分級(jí)”(speed binning)。
自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，有時(shí)被稱為測(cè)試儀，被設(shè)計(jì)為能夠迅速測(cè)試半導(dǎo)體元件。為了以經(jīng)濟(jì)的方式測(cè)試每一個(gè)制造中的元件，自動(dòng)測(cè)試設(shè)備必需在短時(shí)間內(nèi)對(duì)一個(gè)元件進(jìn)行一整套的測(cè)試，比如幾秒的時(shí)間。自動(dòng)測(cè)試設(shè)備通常包括多個(gè)數(shù)字通道，每個(gè)數(shù)字通道能夠?yàn)橐粋€(gè)測(cè)試點(diǎn)生成或測(cè)量一個(gè)數(shù)字信號(hào)。
測(cè)試儀運(yùn)行“模式”(patterns)。模式是一種使測(cè)試儀執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)試的程序。模式包含一系列的向量。每個(gè)向量規(guī)定在一個(gè)測(cè)試儀的操作周期內(nèi)所有數(shù)字通道的損傷。測(cè)試儀快速逐次執(zhí)行這些向量以生成需要的激勵(lì)信號(hào)和測(cè)量序列?？梢詫?duì)向量的定時(shí)進(jìn)行控制以設(shè)定測(cè)試中被測(cè)試元件的測(cè)試速度。
每個(gè)向量都為每個(gè)通道規(guī)定在某一特定周期內(nèi)該通道是生成一個(gè)信號(hào)還是測(cè)量一個(gè)信號(hào)。如果將要由通道生成一個(gè)信號(hào)，那么該向量規(guī)定該信號(hào)應(yīng)該具有HI邏輯值還是LO邏輯值。反之，如果將要由通道測(cè)量一個(gè)信號(hào)，那么該向量信號(hào)規(guī)定該信號(hào)的期望值。如果測(cè)出的信號(hào)不是期望值，則由通道輸出一個(gè)失敗信號(hào)。
測(cè)試儀還可被編程為控制其他操作參數(shù)。例如，對(duì)應(yīng)邏輯HI或邏輯LO信號(hào)的電壓電平通常能夠被編程。還有，事件在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)生的定時(shí)可以被編程。可以相對(duì)于周期的起始時(shí)間將通道應(yīng)該應(yīng)用輸出值的時(shí)間編程。類似地，還可相對(duì)于周期的起始時(shí)間將通道應(yīng)該對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并測(cè)量的時(shí)間編程。應(yīng)該進(jìn)行采樣的時(shí)間有時(shí)被稱為“選通脈沖”(strobe)時(shí)間。
測(cè)試儀包括捕獲通道生成的失敗信號(hào)的失敗處理電路。關(guān)于失敗的信息被用于標(biāo)識(shí)缺陷元件或是被作為對(duì)元件設(shè)計(jì)或元件制造的制造工序的問題診斷時(shí)的輔助工具。失敗處理電路能夠執(zhí)行的一個(gè)簡(jiǎn)單功能是對(duì)一個(gè)模式中的每個(gè)通道的失敗數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
數(shù)字通道被設(shè)計(jì)為生成和測(cè)量數(shù)字值。傳統(tǒng)地，利用數(shù)字通道進(jìn)行測(cè)試指示設(shè)備在預(yù)計(jì)產(chǎn)生輸出時(shí)輸出的是邏輯HI還是邏輯LO。測(cè)試儀經(jīng)常包括生成或測(cè)量模擬信號(hào)的“儀器”。例如，任意波形儀(arbitrary waveforminstrument)生成一個(gè)具有能夠被編程為幾乎任意形狀波形的模擬信號(hào)。其他儀器可對(duì)模擬信號(hào)迅速采樣并對(duì)捕獲的樣品執(zhí)行高級(jí)信號(hào)處理功能，如找到模擬信號(hào)的功率譜密度或其他特征。還有其他儀器可測(cè)量信號(hào)的抖動(dòng)(jitter)。
可能需要測(cè)量的信號(hào)參數(shù)之一是時(shí)間信號(hào)的占空比。傳統(tǒng)地，占空比的測(cè)量是利用臺(tái)式(bench top)儀表進(jìn)行的，如示波器。這種測(cè)量不適合于必需對(duì)元件進(jìn)行快速測(cè)試的制造工序。迄今為止，元件的占空比通常是被“設(shè)計(jì)保證”的，意思是該元件被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生具有某個(gè)占空比的信號(hào)，但是每個(gè)制造出的元件都沒有被測(cè)試以確認(rèn)其符合設(shè)計(jì)要求。
我們意識(shí)到這一方法很可能對(duì)于那些高速運(yùn)行的半導(dǎo)體元件的采購(gòu)商來(lái)說(shuō)是不那么適合的。一般地，功能正常的元件的預(yù)期占空比范圍被規(guī)定為時(shí)鐘周期的一個(gè)百分比。隨著時(shí)鐘頻率的增加，周期變小并且可接受的占空比偏差變得更小。隨時(shí)可接受偏差的變小，更有可能會(huì)要求進(jìn)行測(cè)試以確保所有制造的元件都符合標(biāo)準(zhǔn)。有可能更需要進(jìn)行微調(diào)、校準(zhǔn)或速度分級(jí)以提供符合要求的標(biāo)準(zhǔn)的元件。我們意識(shí)到有必要提供一種在制造過程中不需要專用儀器對(duì)元件占空比進(jìn)行測(cè)量的簡(jiǎn)便快捷的方式。
迄今為止，有些模擬參數(shù)已經(jīng)不使用專用儀器測(cè)量了。測(cè)試儀的數(shù)字通道有時(shí)被編程為進(jìn)行模擬測(cè)量。一個(gè)例子是“邊沿尋找”(edge find)例程，有時(shí)被稱為“計(jì)時(shí)搜索”(timing search)?！斑呇貙ふ摇贝_認(rèn)信號(hào)以預(yù)定電壓躍遷的時(shí)間(即邊沿)，如數(shù)字信號(hào)由一種狀態(tài)躍遷到另一種狀態(tài)。
為了執(zhí)行邊沿尋找，在測(cè)試儀中將信號(hào)應(yīng)用到通道。該應(yīng)用信號(hào)必需包含邊沿的周期拷貝。邊沿的周期拷貝被固有地包含在周期信號(hào)中，如時(shí)鐘。如果信號(hào)不是固有地周期性的，可以通過重復(fù)地生成包含有邊沿的信號(hào)的部分來(lái)生成周期信號(hào)。如果邊沿尋找例程是由測(cè)試儀進(jìn)行的，被測(cè)試的元件可以被控制為借助重復(fù)地執(zhí)行完整測(cè)試模式或環(huán)路通過測(cè)試模式的子集來(lái)重復(fù)地生成信號(hào)的部分。
作為在一個(gè)測(cè)試向量上的邊沿尋找測(cè)量的例子，接收信號(hào)的數(shù)字通道被編程為測(cè)量信號(hào)的值并期待該值為邏輯LO。通道被編程為將任何信號(hào)值小于某一門限值的信號(hào)識(shí)別為L(zhǎng)O信號(hào)。該門限值被設(shè)定為接近邊沿的中值。當(dāng)信號(hào)的值高于該門限值時(shí)，通道指示該測(cè)量“失敗”。反之，當(dāng)信號(hào)的電壓小于門值時(shí)，通道指示通過。
該測(cè)量提供在一選通脈沖時(shí)間的信號(hào)值的有關(guān)信息。在一個(gè)邊沿尋找例程中，在很多個(gè)選通脈沖時(shí)間重復(fù)測(cè)量。為了搜索具有特定時(shí)間差的報(bào)告不同結(jié)果(例如，一個(gè)報(bào)告為通過，另一報(bào)告為失敗)的兩個(gè)選通脈沖點(diǎn)，在連續(xù)測(cè)量中增加選通脈沖時(shí)間。這些選通脈沖點(diǎn)之間的時(shí)間差經(jīng)常被描述為測(cè)量精度，因?yàn)橹佬盘?hào)躍遷就發(fā)生在這兩個(gè)點(diǎn)之間的某個(gè)位置。為了以最少的選通脈沖點(diǎn)以需要的精度找到躍遷點(diǎn)，已經(jīng)應(yīng)用了復(fù)合搜索算法(multiple search algorithms)。
誠(chéng)然此種技術(shù)具有實(shí)用價(jià)值，但是仍然需要一種以低成本快速測(cè)量信號(hào)占空比的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的測(cè)量信號(hào)占空比的方法。
本發(fā)明的一個(gè)方面，是一種測(cè)量信號(hào)時(shí)間間隔的占空比方法，包括以下步驟作為輸入信號(hào)提供該信號(hào)時(shí)間間隔的重復(fù)；在相對(duì)于該時(shí)間間隔的重復(fù)的起始的時(shí)間的控制時(shí)間將該輸入信號(hào)值與門限值進(jìn)行多個(gè)比較，進(jìn)行該多個(gè)比較包括改變?cè)摽刂茣r(shí)間；以及基于比較值在相對(duì)于該門限值的預(yù)定范圍內(nèi)的比較的數(shù)量計(jì)算占空比。
本發(fā)明的另一個(gè)方面，是一種測(cè)量信號(hào)占空比的方法，該方法利用能夠被編程為運(yùn)行測(cè)試模式的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行的，該自動(dòng)測(cè)試設(shè)備具有i)定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，在可編程時(shí)間生成選通脈沖信號(hào)；ii)比較器，可被編程為在來(lái)自該定時(shí)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的選通信號(hào)控制的時(shí)間將其輸入的值與預(yù)期值進(jìn)行比較；和iii)失敗處理電路，耦合到該比較器的輸出，并且被控制為對(duì)指示在模式期間比較器輸入的值偏離預(yù)期值的比較的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，該方法包括以下步驟提供信號(hào)作為比較器的輸入；使用被編程為產(chǎn)生對(duì)該信號(hào)的第一時(shí)間關(guān)系的選通脈沖信號(hào)的定時(shí)信號(hào)發(fā)生器運(yùn)行一模式，該模式將比較器的預(yù)期值編程為指示信號(hào)處理第一邏輯狀態(tài)的信號(hào)；在模式的末端，記錄失敗處理電路對(duì)指示比較器的輸入的值偏離預(yù)期值的比較的計(jì)數(shù)；重復(fù)地改變定時(shí)信號(hào)發(fā)生器的編程，從而產(chǎn)生對(duì)信號(hào)具有不同時(shí)間關(guān)系的選通脈沖信號(hào)，重新運(yùn)行該模式并記錄失敗處理電路完成的對(duì)指示出比較器輸入的值偏離預(yù)期值的比較的計(jì)數(shù)；由失敗處理電路產(chǎn)生的指示比較器輸入的值偏離預(yù)期值的比較的總數(shù)計(jì)算信號(hào)的占空比。
本發(fā)明的又一個(gè)方面，是一種自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，被編程為用來(lái)測(cè)試輸入信號(hào)的占空比，其包括定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，在可編程時(shí)間生成選通脈沖信號(hào)；比較器，其具有耦合到該輸入信號(hào)的信號(hào)輸入、耦合到該定時(shí)信號(hào)發(fā)生器的選通脈沖輸入、門限輸入和數(shù)字輸出，其具有取決于該信號(hào)輸入的相對(duì)電平和門限輸入；失敗處理電路，耦合到比較器的輸出，該失敗處理電路可被控制為對(duì)比較器的指示比較器輸入的值偏離可編程的預(yù)期值的數(shù)字輸出的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；和軟件程序，被編程為控制該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)以使其執(zhí)行一個(gè)方法，該軟件程序包括運(yùn)行一個(gè)模式，定時(shí)信號(hào)發(fā)生器被編程為產(chǎn)生選通脈沖信號(hào)，對(duì)該信號(hào)具有第一時(shí)間關(guān)系，該模式將比較器的預(yù)期值編程為指示該信號(hào)處于第一邏輯狀態(tài)的信號(hào)；重復(fù)地改變定進(jìn)信號(hào)發(fā)生器的編程，從而產(chǎn)生與該輸入信號(hào)具有不同時(shí)間關(guān)系的選通脈沖并重新運(yùn)行該模式；由失敗處理電路計(jì)數(shù)一個(gè)或多個(gè)值計(jì)算信號(hào)的占空比，該一個(gè)或多個(gè)值指示在模式的所有重復(fù)的期間的總比較數(shù)量，該模式的所有重復(fù)期間指示比較器輸入的值偏離該可編程預(yù)期值。


附圖并非有意按比例繪制。各圖中相同的部件采用相同的標(biāo)號(hào)表示。為清晰地表示，各圖中沒有將所有的部件都用標(biāo)號(hào)標(biāo)出，其中圖1是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)量占空比的有用部分的簡(jiǎn)圖。
圖2A、2B和2C是有助于理解測(cè)量占空比的方法的簡(jiǎn)圖。
圖3是有助于理解測(cè)量占空比的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的應(yīng)用不限于以下的具體說(shuō)明或附圖中所示的部件的具體排布結(jié)構(gòu)的限制。本發(fā)明還具有以其他方式實(shí)施的實(shí)施例。還有，本說(shuō)明書中使用的表達(dá)詞語(yǔ)和術(shù)語(yǔ)是為了描述的目的而不應(yīng)被看作是限定性的。本說(shuō)明書中出現(xiàn)的“包括”、“由...構(gòu)成”，或“具有”、“包含”、“涉及”或其他類似用語(yǔ)的意思是指包括該用語(yǔ)用列出的項(xiàng)目和其等同物以及增列項(xiàng)目。
圖1高度簡(jiǎn)化地表示了測(cè)試儀100。例如，測(cè)試儀100可以是某種可由市場(chǎng)買到的測(cè)試儀，例如，位于麻省波士頓的Teradyne公司銷售的TigerTM測(cè)試系統(tǒng)。
測(cè)試儀100包括差分比較器116。差分比較器116可以是測(cè)試儀100的某個(gè)數(shù)字通道中的電路的組成部分。為簡(jiǎn)要起見，通道中的其他電路沒有示出。類似地，測(cè)試儀100中的其他通道也沒有示出，但是商品測(cè)試儀可能具有成百上千個(gè)通道。并非測(cè)試儀的所有通道都必需包括如圖1所示的差分比較器。但是，在這里詳細(xì)說(shuō)明的技術(shù)對(duì)于高速信號(hào)十分有用。這種信號(hào)傾向于用差分信號(hào)表示。如果被測(cè)試的輸入信號(hào)是差分的，就需要在連接到該對(duì)引腳的測(cè)試儀資源中包括一個(gè)如圖所示的差分比較器116。反之，如果被測(cè)試的輸入信號(hào)是單端的，就需要在連接到該引腳的測(cè)試儀資源中包括一個(gè)單端比較器。
差分比較器116產(chǎn)生一個(gè)指示信號(hào)的正輸入和負(fù)輸入的相對(duì)電平的輸出信號(hào)。在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，比較器116的正輸入被連接到輸入信號(hào)Sin的正分支Sin+。比較器116的負(fù)輸入被連接到差分信號(hào)Sin的分支Sin-。
差分比較器116具有規(guī)定門限值Vod的輸入。當(dāng)位于比較器116的正輸入的值超出負(fù)輸入值的量等于或大于Vod時(shí)，比較器116的輸出指示為邏輯HI。當(dāng)Sin-與Sin+之差低于門限Vod時(shí)，比較器116的輸出指示為邏輯LO。
比較器116進(jìn)行比較的時(shí)間由定時(shí)信號(hào)發(fā)生器118生成的選通脈沖信號(hào)確定。較好的是，定時(shí)信號(hào)發(fā)生器118是可編程定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，這樣可以將選通脈沖信號(hào)被斷言(asserted)的時(shí)間編程。
定時(shí)信號(hào)發(fā)生器118又由控制邏輯120控制。控制邏輯120可以是專用硬件和能夠被編程以執(zhí)行測(cè)試功能的通用計(jì)算機(jī)的組合。控制邏輯120還提供用于設(shè)定比較器116的門限值Vod的信號(hào)。
差分比較器116的輸出被提供給失敗處理電路124。傳統(tǒng)的失敗處理電路124包括用于儲(chǔ)存差分比較器166的比較結(jié)果的高速存儲(chǔ)器。較理想的是，失敗處理電路以和測(cè)試儀100運(yùn)行的測(cè)試模式相同的速率捕獲差分比較器116的輸出。為了實(shí)現(xiàn)高速操作，失敗處理電路可將表示比較器116的輸出流的數(shù)據(jù)壓縮后儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。例如，失敗處理電路124可僅儲(chǔ)存比較器116的指示測(cè)量信號(hào)不具有預(yù)期值的輸出。但是，在失敗處理電路124中可以使用任何一種方便的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)裝置。
測(cè)試儀100還包括數(shù)據(jù)分析電路122。數(shù)據(jù)分析電路122可以是專用硬件和經(jīng)過編程以執(zhí)行數(shù)據(jù)分析功能的通用計(jì)算機(jī)的組合。數(shù)據(jù)分析可以和控制邏輯120使用同一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)分析電路122的其他功能中，在優(yōu)選實(shí)施例中將其編程為分析失敗處理電路124中的數(shù)據(jù)從而計(jì)算信號(hào)Sin的占空比。
在圖1中信號(hào)Sin由被測(cè)設(shè)備110生成。在優(yōu)選實(shí)施例中，被測(cè)設(shè)備110是在制造過程中接受測(cè)試的半導(dǎo)體元件。
圖2A是可執(zhí)行占空比測(cè)量的周期信號(hào)。這樣的信號(hào)可作為信號(hào)Sin提供給測(cè)試儀100。圖2A所示的周期信號(hào)可作為數(shù)字邏輯系統(tǒng)的時(shí)鐘使用。
圖2A顯示信號(hào)Sin具有多重周期，在這些周期中信號(hào)交替地獲得HI值和LO值。在每一個(gè)周期內(nèi)，信號(hào)在指定為TH的時(shí)間內(nèi)具有HI值。在同一周期內(nèi)，信號(hào)在時(shí)間TL內(nèi)具有LO值。有多種定義信號(hào)Sin的占空比的方法。在本文中所述的實(shí)例中，占空比由下式定義 為了表示清楚，圖2A中僅標(biāo)出了信號(hào)Sin的一個(gè)周期的TH和TL值。每個(gè)信號(hào)周期都具有自己的TH和TL值。工作周期典型的是根據(jù)信號(hào)測(cè)量窗口中所有周期的TH和TL的平均值規(guī)定。采用這種方式，占空比的規(guī)范是由定時(shí)抖動(dòng)的規(guī)范制定的。
圖3示出了圖1所示的電路能夠被用于測(cè)量圖2A所示的信號(hào)Sin的占空比的方法過程。該方法從步驟310開始。在步驟310中設(shè)定參考電平Vod。該參考值被典型地設(shè)置在信號(hào)Sin處于HI狀態(tài)時(shí)的電平和處理LO狀態(tài)時(shí)的電平之間的預(yù)期中間值。在圖2A所示的實(shí)例中，信號(hào)Sin在正值和負(fù)值之間對(duì)稱地振蕩。因此，在本例中將參考值設(shè)為零是合適的。有了這個(gè)設(shè)置，比較器116(見圖1)就會(huì)為信號(hào)Sin的不同狀態(tài)輸出不同的邏輯電平。
進(jìn)入步驟312，設(shè)定選通脈沖時(shí)間。優(yōu)好的是，選通脈沖時(shí)間最初被設(shè)定為與輸入信號(hào)Sin的每個(gè)周期的起始時(shí)間重合。在圖2B中示出了這種情況。圖2 B表明選通脈沖信號(hào)在規(guī)則的、平均間隔的間隔發(fā)生，選通脈沖之間的時(shí)間間隔為T2。較好的是，如圖2B所示，在輸入信號(hào)Sin的每個(gè)周期內(nèi)以規(guī)則的間隔放置選通脈沖的整數(shù)。
仍見圖3，進(jìn)入步驟314。在步驟314測(cè)試儀100使用步驟310和步驟312中設(shè)定的參考電平和選通脈沖時(shí)間運(yùn)行一個(gè)測(cè)試模式。在該測(cè)試模式中，將失敗處理電路124編程為期待比較器116的每次測(cè)量都是低輸出。采用此種程序，失敗處理電路124就會(huì)對(duì)信號(hào)Sin處于高狀態(tài)時(shí)選通脈沖信號(hào)的每個(gè)斷言(assertion)進(jìn)行失敗計(jì)數(shù)。
在步驟314中啟動(dòng)的測(cè)試模式對(duì)輸入信號(hào)Sin執(zhí)行多次的比較操作。在這里用X表示運(yùn)行一次測(cè)試模式中進(jìn)行比較的數(shù)量。較好的是，比較操作的執(zhí)行跨躍多個(gè)信號(hào)輸入周期，使信號(hào)Sin中或測(cè)試過程中的噪聲誘發(fā)的抖動(dòng)平均化，與大多數(shù)占空比規(guī)范一致。在一個(gè)實(shí)例中，X的值大約為一萬(wàn)。但是，可以獲得更多或更小數(shù)量的樣本，這取決于信號(hào)中的噪聲量或可用于執(zhí)行測(cè)試的時(shí)間的多少。
在模式結(jié)束時(shí)，進(jìn)入步驟316。在測(cè)試模式結(jié)束時(shí)，信號(hào)Sin具有HI值的選通脈沖數(shù)量等于實(shí)測(cè)與程序的預(yù)期值不匹配的選通脈沖信號(hào)的數(shù)量。該值作為失敗計(jì)數(shù)被儲(chǔ)存于失敗處理電路124中。
對(duì)于占空比的測(cè)量，步驟314中運(yùn)行的模式會(huì)被重復(fù)多次，在這里用Y表示。模式的所有重復(fù)中記錄的失敗總數(shù)用Z表示。如果在每個(gè)模式之后將失敗處理電路124保留的失敗計(jì)數(shù)重置，那么數(shù)據(jù)分析電路122累積圖3所示的過程中使用的所有模式中的失敗數(shù)量。數(shù)據(jù)分析電路122能夠在每個(gè)模式的末端由失敗處理電路124讀取失敗計(jì)數(shù)，并將該值加到在圖3所示的過程的開始被重置的累積失敗計(jì)數(shù)。
在步驟318中，檢查步驟314中描述的測(cè)試模式是否已經(jīng)被重復(fù)了要求的次數(shù)。如果為否，則進(jìn)入步驟320。在步驟320中，步驟312中設(shè)定的選通脈沖時(shí)間被增加。在圖2C中，該選通脈沖時(shí)間的增加用T1表示。較好的是，圖2C中所示的每個(gè)選通脈沖時(shí)間都發(fā)生在與圖2A所示的信號(hào)Sin的周期相關(guān)聯(lián)的時(shí)間。但是，圖2C所示的每個(gè)選通脈沖時(shí)間發(fā)生的時(shí)間量T1都晚于圖2B中對(duì)應(yīng)的選通脈沖信號(hào)。增加選通脈沖時(shí)間所產(chǎn)生的效果是在周期中測(cè)量信號(hào)Sin的值的時(shí)間點(diǎn)是在較晚于圖2B所示的用選通脈沖時(shí)間測(cè)量該信號(hào)值的時(shí)間。較好的是，時(shí)間間隔T1的精度被設(shè)定在適合于確定信號(hào)對(duì)其規(guī)范的符合程度的值。例如，如果占空比規(guī)范要求某信號(hào)的占空比為50％±0.5％，則希望將T1設(shè)定為等于信號(hào)周期的0.05％。例如，T1可等于信號(hào)Sin的周期的1/200。在這種設(shè)置下，代表模式運(yùn)行次數(shù)的值Y就是200。
不考慮選定的特定值，包含步驟314、316、318和320的循環(huán)會(huì)不斷重復(fù)，直到數(shù)據(jù)被收集選通時(shí)間的足夠數(shù)量。較好的是，選通時(shí)間的數(shù)量足夠，使樣本以相對(duì)于輸入周期的起始多次被采集并且樣本被均勻地分布在周期內(nèi)。
收集到充足數(shù)量的數(shù)據(jù)后，進(jìn)入步驟322。在步驟322中，數(shù)據(jù)分析電路122會(huì)計(jì)算占空比。對(duì)于上文給出的占空比公式，可以用數(shù)值Z除以X和Y的乘積確定占空比的值。較好的是，在使用該公式時(shí)，將這兩個(gè)限制放置在為T1、T2、X和Y的選取值上。第一限定確保選通脈沖被平均地分布在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)，并規(guī)定如下Y值必需是T2除以T1的商的正整數(shù)的倍數(shù)。第二限定確保信號(hào)周期的整數(shù)倍數(shù)被測(cè)量，并規(guī)定如下。X與T2的乘積必需是信號(hào)Sin周期的正整數(shù)倍數(shù)。
在步驟324中，可利用計(jì)算出的占空比改變半導(dǎo)體元件的制造過程。對(duì)測(cè)出的占空比可能有幾種回應(yīng)方式。例如，被測(cè)設(shè)備110測(cè)量的占空比可與該類型的規(guī)范進(jìn)行比較。如果占空比在規(guī)范之內(nèi)，可將該設(shè)備作為工作設(shè)備封裝并出售。可選地，如果被測(cè)設(shè)備沒有表現(xiàn)出在規(guī)范之內(nèi)的占空比，可將該設(shè)備報(bào)廢?？蛇x地，可將該設(shè)備的指定為較低速度元件的速度分級(jí)。然后可將其封裝并做標(biāo)記。
可選地，可將占空比測(cè)量結(jié)果用于改變制造過程中的預(yù)制部分。作為又一可選方案，占空比的測(cè)量結(jié)果可被用于校準(zhǔn)或改變特定被測(cè)設(shè)備的占空比的其它過程。
上述方法具有能夠在不需要專用模擬儀器的情況下直接進(jìn)行占空比測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。還有，它還利用了測(cè)試儀100的數(shù)字通道內(nèi)的具有固有的處理高速信號(hào)能力的電子電路。因此，該技術(shù)適用于測(cè)量數(shù)據(jù)速率為1Gb/s或更高的高速信號(hào)。
該技術(shù)還具有相對(duì)較快的優(yōu)點(diǎn)。該測(cè)試方法的執(zhí)行速度使其能夠在被制造的各個(gè)部分上進(jìn)行，而不需要不過度地放慢制造過程。有利的是，上述的占空比測(cè)量可以由傳統(tǒng)上用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備上執(zhí)行。用于傳統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)測(cè)試的比較器和失敗處理電路可被用來(lái)測(cè)量占空比。
通過以上對(duì)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例的若干方面的詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)該明白本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易實(shí)施種種變化、修飾和改進(jìn)。
例如，圖2B表明選通時(shí)間被設(shè)定為在每個(gè)信號(hào)Sin周期具有兩個(gè)樣本?？梢栽诿總€(gè)周期采集更少的樣本。但是，為了達(dá)到同樣的效果，代表選通脈沖時(shí)間的增加數(shù)量的值Y必需加倍?？蛇x地，每個(gè)信號(hào)Sin周期的選通脈沖時(shí)間的數(shù)量可以大于2。較好的是，每個(gè)周期的選通脈沖數(shù)量是一個(gè)奇數(shù)。不管什么樣，增加每個(gè)周期選通脈沖時(shí)間的數(shù)量會(huì)使Y值成比例地下降。
還有，上面描述輸入信號(hào)Sin的每個(gè)周期的選通時(shí)間被設(shè)定為采集兩個(gè)樣本。結(jié)合這一設(shè)置，又將選通脈沖增加描述為等于Y值倒數(shù)的信號(hào)Sin周期的一小部分。在每個(gè)周期取兩個(gè)樣本的情況下，此數(shù)值的組合產(chǎn)生了這樣一種情況即Y值是T2除T1之商的2倍的整數(shù)倍數(shù)。利用T2除T1之商的2倍或更多的整數(shù)倍數(shù)的Y值具有額外的平均效果，應(yīng)該能夠進(jìn)一步降低該測(cè)試方法對(duì)噪聲的敏感度。不過，它不是該技術(shù)的正常使用所要求的。
還有，上文描述過測(cè)試儀100包括具有可編程偏移量Vod的差分比較器116。可以采用其他電路元件取而代之。例如，附圖中顯示本發(fā)明是測(cè)量差分信號(hào)的占空比的系統(tǒng)。而占空比測(cè)量對(duì)于高速信號(hào)十分有用，高速信號(hào)往往是差分信號(hào)，本發(fā)明的應(yīng)用不受此限制，可以被用于測(cè)量單端或其他類型信號(hào)的占空比。測(cè)量單端信號(hào)時(shí)，比較器116可以是一個(gè)單端比較器，而不是圖1所示的差分比較器，并且選擇的參考電壓通常會(huì)是預(yù)期信號(hào)擺幅的中間點(diǎn)。
還有，比較器被描述為產(chǎn)生邏輯信號(hào)，該邏輯信號(hào)指示輸入是在門限值之上還是之下。上文還描述了比較器具有只可能有兩種狀態(tài)的輸出信號(hào)。但是，某些比較器輸出指示獨(dú)立狀態(tài)的獨(dú)立信號(hào)?？赡軙?huì)使用一個(gè)信號(hào)指示輸入在門限值之上，該門限值用于指示有效HI狀態(tài)，并且一獨(dú)立信號(hào)指示該信號(hào)在門限值之下，該門限值用于指示有效LO狀態(tài)。這種比較器指示信號(hào)多于兩種狀態(tài)。它可能會(huì)指示信號(hào)處于HI或LO。它還可能會(huì)指示信號(hào)具有一中間狀態(tài)或未定義狀態(tài)。可通過設(shè)定LO門限為希望的參考值并將HI門限設(shè)定為另一襝值，這樣此種比較器可被用于上述的過程方法。LO門限十分重要，因?yàn)樵摷夹g(shù)描述了這樣一種模式，該模式可以被編程為對(duì)比較器116的每個(gè)測(cè)量都期待由比較器116輸出邏輯LO。反之，利用HI門限和對(duì)模式編程為期待比較器116的每個(gè)測(cè)量的邏輯HI也是有效的，但是計(jì)算占空比的等式需要被稍稍修改。
還有，樣本被描述為通過增加模式之間的選通時(shí)間在選通時(shí)間的范圍內(nèi)被收集。樣本采集的順序無(wú)關(guān)緊要。任何產(chǎn)生樣本在相關(guān)信號(hào)的時(shí)間間隔上相同分布結(jié)果的樣本采集順序都應(yīng)產(chǎn)生可接受的結(jié)果。較好的是，樣本在相關(guān)時(shí)間間隔上的分布應(yīng)該是均勻的。
該技術(shù)方案的原理還可與時(shí)間邊沿搜索的利用相結(jié)合從而通過降低值Y所表述的模式的要求重復(fù)次數(shù)來(lái)優(yōu)化測(cè)試時(shí)間。在這種方案中，T2所指定的選通脈沖之間的間距必需與輸入信號(hào)Sin的周期同步。這種情況出現(xiàn)在如果持續(xù)存在信號(hào)Sin每個(gè)周期選通脈沖的正整數(shù)倍或反之亦然。在該測(cè)試時(shí)間優(yōu)化過程中，可使用時(shí)間邊沿搜索技術(shù)在包含有電壓躍遷的信號(hào)Sin的周期內(nèi)快速確定一個(gè)大致的定時(shí)范圍。只會(huì)在知道將會(huì)發(fā)生信號(hào)邊沿的狹窄范圍內(nèi)才需要進(jìn)行圖3中步驟314、316、318和320構(gòu)成的循環(huán)所代表的數(shù)據(jù)采集過程。所有該范圍之外的一切都可被可靠地預(yù)測(cè)為具有等于總選通脈沖數(shù)量X的一半的失敗計(jì)數(shù)Z。作為例子，如果發(fā)現(xiàn)電壓躍遷僅在選通脈沖位置N±5％信號(hào)周期的范圍內(nèi)，那么就可減不Tl和Y的乘積，僅覆蓋信號(hào)周期這一10％的部分，結(jié)果是過程重復(fù)的要求次數(shù)中幅度下降的順序。
此類變化、修改和改進(jìn)均為本發(fā)明所揭示內(nèi)容的組成部分，屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。相應(yīng)地，以上描述和附圖僅為示例。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量信號(hào)時(shí)間間隔的占空比方法，其特征在于其包括以下步驟a)提供作為信號(hào)時(shí)間間隔重復(fù)的一個(gè)輸入信號(hào)；b)在相對(duì)于一重復(fù)的時(shí)間間隔之起始點(diǎn)所控制的時(shí)間中，將該輸入信號(hào)值與一個(gè)門限值進(jìn)行多個(gè)比較，進(jìn)行該多個(gè)比較包括改變?cè)摽刂茣r(shí)間；以及c)基于一比較值在相對(duì)于該門限值的一預(yù)定范圍內(nèi)的比較的數(shù)量計(jì)算占空比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的信號(hào)是數(shù)字時(shí)鐘并且該時(shí)間間隔是該時(shí)鐘周期的正整數(shù)倍數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的信號(hào)是差分信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的輸入信號(hào)是具有兩個(gè)分支的差分信號(hào)并且將該輸入信號(hào)的值與門限值進(jìn)行的比較包括比較該分支與該門限之間的電壓差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于其中所述的門限值代表該兩條分枝具有相同電壓時(shí)的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的方法是利用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備執(zhí)行的，以制造多個(gè)比較并改變控制時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中進(jìn)行多個(gè)比較還包括對(duì)具有相對(duì)于該門限值的該預(yù)定范圍的一比較值的比較數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于其中所述的信號(hào)是由連接到該自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的被測(cè)半導(dǎo)體設(shè)備生成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于其中進(jìn)行多個(gè)比較包括使用具有選通脈沖輸入的比較器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中所述的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備包括可編程定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，該定時(shí)信號(hào)發(fā)生器提供耦合到該比較器的選通脈沖輸入的定時(shí)信號(hào)，并且該改變控制時(shí)間包括改變?cè)摱〞r(shí)信號(hào)發(fā)生器的編程，從而改變?cè)谠撨x通脈沖輸入的該定時(shí)信號(hào)到該比較器的時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于其中進(jìn)行多個(gè)比較包括多次運(yùn)行測(cè)試模式，并且改變控制時(shí)間包括改變兩次運(yùn)行測(cè)試模式之間的控制時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于其中所述的模式控制該測(cè)試儀進(jìn)行X個(gè)采樣并且該模式被重復(fù)Y次。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于其中所述的占空比是通過用X與Y的乘積除計(jì)數(shù)的比較次數(shù)計(jì)算出來(lái)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于其中所述的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備在制造半導(dǎo)體設(shè)備的過程中被用于測(cè)量制造中的半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)的占空比，并且該計(jì)算出的占空比被用來(lái)改變制造半導(dǎo)體設(shè)備的過程。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于其中制造半導(dǎo)體設(shè)備的過程通過選擇占空比在一預(yù)定范圍之內(nèi)的半導(dǎo)體設(shè)備而被改變，以便進(jìn)入下一步的過程。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于其中所述的制造半導(dǎo)體設(shè)備的過程被速度分級(jí)半導(dǎo)體設(shè)備基于該設(shè)備的占空比改變。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于其中所述的制造半導(dǎo)體設(shè)備的過程通過基于多個(gè)制造中的半導(dǎo)體設(shè)備生成的信號(hào)的測(cè)得占空比的統(tǒng)計(jì)屬性調(diào)節(jié)制造設(shè)備的參數(shù)而被改變。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的控制時(shí)間受到控制，使多個(gè)比較是在相對(duì)于一重復(fù)的時(shí)間間隔之起始點(diǎn)的時(shí)間、并且是均勻地分布在該時(shí)間間隔期間。
19.一種測(cè)量信號(hào)占空比的方法，該方法利用能夠被編程為運(yùn)行測(cè)試模式的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行的，該自動(dòng)測(cè)試設(shè)備具有i)定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，在可編程時(shí)間生成選通脈沖信號(hào)；ii)比較器，可被編程為在來(lái)自該定時(shí)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的選通信號(hào)控制的時(shí)間將其輸入的值與預(yù)期值進(jìn)行比較；和iii)失敗處理電路，耦合到該比較器的輸出，并且被控制為對(duì)指示在模式期間比較器輸入的值偏離預(yù)期值的比較的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，該方法包括以下步驟a)提供該信號(hào)作為該比較器的輸入；b)使用被編程為產(chǎn)生對(duì)該信號(hào)的第一時(shí)間關(guān)系的選通脈沖信號(hào)的定時(shí)信號(hào)發(fā)生器運(yùn)行一模式，該模式將比較器的預(yù)期值編程為指示信號(hào)處理第一邏輯狀態(tài)的信號(hào)；c)在該模式的末端，記錄失敗處理電路對(duì)指示比較器的輸入的值偏離預(yù)期值的比較的計(jì)數(shù)；d)重復(fù)地改變定時(shí)信號(hào)發(fā)生器的編程，從而產(chǎn)生對(duì)信號(hào)具有不同時(shí)間關(guān)系的選通脈沖信號(hào)，重新運(yùn)行該模式并記錄失敗處理電路完成的對(duì)指示出比較器輸入的值偏離預(yù)期值的比較的計(jì)數(shù)；e)由失敗處理電路產(chǎn)生的指示比較器輸入的值偏離預(yù)期值的比較的總數(shù)計(jì)算信號(hào)的占空比。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于其中改變定時(shí)信號(hào)發(fā)生器的編程包括增加該信號(hào)的周期中的一小段選通脈沖信號(hào)的編程時(shí)間。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于其中的選通信號(hào)具有對(duì)該信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，該信號(hào)致使比較器在信號(hào)的每個(gè)周期產(chǎn)生對(duì)信號(hào)進(jìn)行多倍比較。
22.一種自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，被編程為用來(lái)測(cè)試輸入信號(hào)的占空比，其特征在于其包括i)定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，在可編程時(shí)間生成選通脈沖信號(hào)；ii)比較器，其具有耦合到該輸入信號(hào)的信號(hào)輸入、耦合到該定時(shí)信號(hào)發(fā)生器的選通脈沖輸入、門限輸入和數(shù)字輸出，其具有取決于該信號(hào)輸入的相對(duì)電平和該門限輸入iii)失敗處理電路，耦合到比較器的輸出，該失敗處理電路可被控制為對(duì)比較器的指示比較器輸入的值偏離可編程的預(yù)期值的數(shù)字輸出的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；并且iv)軟件程序，被編程為控制該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)以使其執(zhí)行一個(gè)方法，該軟件程序包括a)運(yùn)行一個(gè)模式，定時(shí)信號(hào)發(fā)生器被編程為產(chǎn)生選通脈沖信號(hào)，對(duì)該信號(hào)具有第一時(shí)間關(guān)系，該模式將比較器的預(yù)期值編程為指示該信號(hào)處于第一邏輯狀態(tài)的信號(hào)；b)重復(fù)地改變定進(jìn)信號(hào)發(fā)生器的編程，從而產(chǎn)生與該輸入信號(hào)具有不同時(shí)間關(guān)系的選通脈沖并重新運(yùn)行該模式；c)由失敗處理電路計(jì)數(shù)一個(gè)或多個(gè)值計(jì)算信號(hào)的占空比，該一個(gè)或多個(gè)值指示在模式的所有重復(fù)的期間的總比較數(shù)量，該模式的所有重復(fù)期間指示比較器輸入的值偏離該可編程預(yù)期值。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，其特征在于其中所述的比較器是差分比較器。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，其特征在于其還包括通用數(shù)字計(jì)算機(jī)和在該通用數(shù)字計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種測(cè)量占空比的方法，該方法快到足以能夠在制造過程中對(duì)半導(dǎo)體元件的占空比進(jìn)行測(cè)量。使用數(shù)字通道中的比較在信號(hào)周期中以多點(diǎn)感測(cè)輸入信號(hào)的狀態(tài)。測(cè)試儀內(nèi)的失敗處理電路被用于對(duì)輸入信號(hào)為邏輯HI狀態(tài)的樣本的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。該值被采用的樣本的總數(shù)所調(diào)整，從而產(chǎn)生指示信號(hào)占空比的單一數(shù)字。
文檔編號(hào)G01R31/28GK1677639SQ200510059369
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者洛爾·J·貝爾歐 申請(qǐng)人:泰瑞達(dá)公司