模拟信号检测系统和模拟信号检测方法与流程

本发明涉及信号检测技术，特别涉及一种模拟信号检测系统和模拟信号检测方法。

背景技术：

在集成电路中，随着工艺尺寸的不断缩小，芯片上面集成的电路越来越多，功能也变得越来越复杂，芯片测试所需要的输入/输出端口(input/output，i/o)也会随之增加，而各输入/输出端口之间有严格的尺寸限制，且数目非常有限，这将给芯片测试造成很大困难。

现有的模拟信号幅度检测一般通过将模拟信号接到输入/输出端口直接进行测量，但是随着电路复杂度的增加，输入/输出端口的需求数量越来越大，测试时间将随着信号数目的增加而增加，同时增加了测试操作的复杂性，也会给测试的准确性造成影响。现有技术运用多路复用器(multiplexer，mux)选择待测信号并逐个利用模数转换器(analogtodigitalconverter，dac)进行测量，测量结果以数字的方式存储，其中，在信号检测时所需的参考电压可以由数模转换器(digitaltoanalogconverter，dac)提供。

因此，现有技术中的模拟信号检测系统面临着的测试时间长，检测系统与方法较为复杂。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是缩短模拟信号的检测时间，同时降低模拟信号检测系统的复杂度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种模拟信号检测系统，适于对至少两路输入模拟信号的幅度进行检测，模拟信号检测系统包括：

多路信号选择电路，其输入端输入有所述输入模拟信号，适于在第一地址信号和第二地址信号的作用下，从所述输入模拟信号中选择出两路模拟信号分别输出至所述多路信号选择电路的第一输出端和第二输出端；

比较电路，其第一输入端和第二输入端分别耦接所述多路信号选择电路的第一输出端和第二输出端，适于对所述多路信号选择电路输出的两路模拟信号进行比较，并输出第一比较结果；

逻辑运算单元，适于生成所述第一地址信号和第二地址信号，并根据所述第一比较结果对所述至少两路输入模拟信号进行排序，以得到排序结果；

被测信号选择电路，其输入端输入有所述至少两路输入模拟信号，适于在第三地址信号的作用下，在所述至少两路输入模拟信号中选择被测信号并经由所述被测信号选择电路的输出端输出；

参考电压切换电路，适于在第四地址信号的作用下，输出多档参考电压中的一档并经由所述参考电压切换电路的输出端输出；

其中，所述比较电路的第三输入端和第四输入端分别耦接所述被测信号选择电路的输出端和所述参考电压切换电路的输出端，以比较所述被测信号和所述参考电压，并输出第二比较结果；

所述逻辑运算单元还根据所述排序结果生成所述第三地址信号和第四地址信号，以控制所述被测信号选择电路按照所述排序结果依次从所述至少两路输入模拟信号中选择所述被测信号，并交由所述比较电路进行比较，并根据所述第二比较结果和所述参考电压得到所述输入模拟信号的幅度。

可选地，所述比较电路具有选择端，所述逻辑运算单元输出的选择信号作用于所述比较电路的选择端；所述比较电路包括：多路选择电路和第一比较器；其中，所述多路选择电路在所述选择信号的作用下，适于选择所述第一比较器的输入端耦接所述多路信号选择电路的第一输出端和第二输出端，或者耦接所述被测信号选择电路的输出端和所述参考电压切换电路的输出端。

可选地，所述多路信号选择电路包括：第一多路复用单元，其控制端适于接收所述第一地址信号，其输入端连接所述多路信号选择电路的输入端，其输出端连接所述多路信号选择电路的第一输出端；第二多路复用单元，其控制端适于接收所述第二地址信号，其输入端连接所述多路信号选择电路的输入端，其输出端连接所述多路信号选择电路的第二输出端。

可选地，所述被测信号选择电路包括第三多路复用单元，其控制端适于 接收所述第三地址信号，其输入端连接所述被测信号选择电路的输入端，其输出端连接所述被测信号选择电路的输出端。

可选地，所述参考电压切换电路包括第四多路复用单元，其控制端适于输入所述第四地址信号，其输入端连接所述参考电压切换电路的输入端，其输出端连接所述参考电压切换电路的输出端。

可选地，所述模拟信号检测系统还包括：第一存储单元，耦接所述逻辑运算单元，适于存储所述排序结果。

可选地，所述模拟信号检测系统还包括：第二存储单元，适于存储所述模拟信号的幅度值。

可选地，所述逻辑运算单元采用二叉树算法或插入排序法或冒泡排序法生成所述第一地址信号和第二地址信号，以对所述至少两路输入模拟信号进行排序。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种基于以上所述的模拟信号检测系统的模拟信号检测方法，适于对至少两路输入模拟信号的幅度进行检测，包括：对所述至少两路输入模拟信号进行排序，以得到排序结果；根据所述排序结果，依次从所述至少两路输入模拟信号中选择被测信号；对于每一被测信号，比较所述被测信号与多档参考电压中的至少一档，以产生第二比较结果，根据所述第二比较结果和参考电压得到所述输入模拟信号的幅度，每次比较时所述至少一档参考电压是按照幅度顺序提供的；其中，在得到所述输入模拟信号的幅度时，记录当前档位的参考电压作为起始参考电压；在对下一个被测信号进行比较时，所述参考电压从所述起始参考电压开始按幅度顺序提供。

可选地，所述多档参考电压之间具有预设的电压梯度。

可选地，采用二叉树算法或插入排序法或冒泡排序法对所述至少两路输入模拟信号进行排序。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本实施例模拟信号检测系统可以包括：多路信号选择电路、比较电路、 逻辑运算单元、被测信号选择电路和参考电压切换电路。基于所述模拟信号检测系统，本实施例对多路输入模拟信号进行排序，以得到排序结果；根据所述排序结果，依次从所述多路输入模拟信号中选择被测信号；对于每一被测信号，比较所述被测信号与多档参考电压中的至少一档，以产生第二比较结果，根据所述第二比较结果和参考电压得到所述输入模拟信号的幅度，每次比较时所述至少一档参考电压是按照幅度顺序提供的；其中，在得到所述输入模拟信号的幅度时，记录当前档位的参考电压作为起始参考电压；在对下一个被测信号进行比较时，所述参考电压从所述起始参考电压开始按幅度顺序提供。因此，本实施例在每一次对被测信号进行检测时，无需设置参考电压从最低档位的电压开始递增，可以大大地节约测试时间。

进一步而言，本实施例在对所述被测信号与所述参考电压进行比较时采用了比较电路，无需采用多个运算放大器，亦无需采用adc或者dac，电路结构简单，以降低模拟信号检测系统的复杂度。同时，本实施例可以最小程度地避免测试精度受到运算放大器以及adc或者dac精度的影响，以保证本实施例的测试精度。

附图说明

图1是一种现有的模拟信号检测系统的示意性结构框图；

图2是本实施例一种模拟信号检测系统的示意性结构框图；

图3是本实施例一种模拟信号检测方法的流程图；

图4是本实施例另一种模拟信号检测系统的示意性结构框图。

具体实施方式

如背景技术部分所述，现有技术的模拟信号检测系统具有测试时间长且测试资源的成本较高的问题。

本申请发明人对现有技术的模拟信号检测系统进行了分析。

专利文献ep19950306854中公开一种模拟信号检测系统，采用mux切换被测模拟信号并将输出的信号作为被测信号，并采用第一电压比较器和第二电压比较器对所述被测信号的上限值和下限值进行比较和测量；其中，所 述第一电压比较器的两个输入端输入有第一参考电压和所述被测信号，所述第而电压比较器的两个输入端输入有第二参考电压和所述被测信号，两个电压比较器所输出的比较结果传输至数字逻辑电路，由数字逻辑电路判断所述被测信号的幅度。其中，所述第一参考电压和所述第二参考电压由dac提供。

专利文献us6653827也公开了一种模拟信号检测系统。所述模拟信号检测系统对模拟信号的测量方法与专利文献ep19950306854公开的内容相类似，其中，所述第一参考电压和所述第二参考电压由外部输入的参考电压源提供。

图1是一种现有的模拟信号检测系统的示意性结构框图。如图1所示，模拟信号检测系统100包括有n个被测模拟信号v_under_test0、v_under_test1、v_under_test2、....、v_under_testn，将每一路被测模拟信号对应地输入至一个比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端均输入有参考电压v_reference，所述参考电压v_reference可以由带隙基准源(bandgap)提供；将每一路所述被测模拟信号与所述参考电压v_reference进行比较，并将比较结果传输至存储器，并在读使能信号read_enable的作用下将最终的测试结果data_out输出。其中，可以控制所述参考电压v_reference在多个档位中进行切换，并且同时将所述参考电压v_reference的值进行锁存，并传输至所述存储器，以作为判断所述被测模拟信号幅度的依据。

以上三种现有的检测系统均采用了不同数量的比较器，且比较器的输入端均输入有参考电压，所述参考电压具有电压梯度，且一般找从低到高或者从高到底的顺序依次输出，若假设n为参考电压的精度，s为带隙基准源的档位数量，则现有的模拟信号检测系统对模拟信号的检测次数最少为s次，最差为n^s次，并且，所述的三种检测系统较为复杂。因此，现有技术中的模拟信号检测系统面临着的测试时间长，检测系统与方法较为复杂。

针对以上所述的技术问题，本发明实施例提出一种模拟信号检测系统及模拟信号检测方法，设计逻辑运算单元将每个输入模拟信号进行排序，并根据排序结果将所述输入模拟信号依次输出，通过将所述输入模拟信号与参考电压进行比较，以确认所述输入模拟信号的范围，即可快速得到检测结果。其中，在得到所述输入模拟信号的幅度时，记录当前档位的参考电压作为起始参考电压；在对下一个被测信号进行比较时，所述参考电压从所述起始参 考电压开始按幅度顺序提供，无需设置参考电压从最低档位的电压开始递增，可以大大地节约测试时间。

由于本检测系统对输入模拟信号进行排序，因此当被测的输入模拟信号的数量越多，则本系统的检测速度加快越明显。若假设n为参考电压的精度，s为带隙基准源的档位数量，则本实施例的模拟信号检测系统对模拟信号的检测次数最少为s次，最差为n+s次，可以有效地节约测试时间。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图2本实施例一种模拟信号检测系统的示意性结构框图。

如图2所示，本发明实施例模拟信号检测系统200适于对至少两路输入模拟信号vin[0..n]的幅度进行检测，所述模拟信号检测系统200可以包括：多路信号选择电路201、比较电路202、逻辑运算单元203、被测信号选择电路204和参考电压切换电路205。

其中，所述多路信号选择电路201的输入端输入有所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]，适于在第一地址信号address1和第二地址信号address2的作用下，从所述输入模拟信号中选择出两路模拟信号v1和v2分别输出至所述多路信号选择电路201的第一输出端和第二输出端。

所述比较电路202的第一输入端和第二输入端分别耦接所述多路信号选择电路201的第一输出端和第二输出端，适于对所述多路信号选择电路201输出的两路模拟信号v1和v2进行比较，并输出第一比较结果result1。

所述逻辑运算单元203适于生成所述第一地址信号address1和第二地址信号address2，并根据所述第一比较结果result1对所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]进行排序，以得到排序结果sort。所述排序结果sort可以记录有所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]的位置信息。

所述被测信号选择电路204的输入端输入有所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]，适于在第三地址信号address3的作用下，在所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]中选择被测信号tested并经由所述被测信号选择电路204的输出端输出。

所述参考电压切换电路205适于在第四地址信号address4的作用下，输出多档参考电压vref中的一档并经由所述参考电压切换电路205的输出端输出。

其中，所述比较电路202的第三输入端和第四输入端分别耦接所述被测信号选择电路204的输出端和所述参考电压切换电路205的输出端，以比较所述被测信号tested和所述参考电压vref，并输出第二比较结果。

依据于所述排序结果sort，即所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]的位置信息，所述逻辑运算单元203还适于生成所述第三地址信号address3和第四地址信号address4，以控制所述被测信号选择电路204按照所述排序结果sort依次从所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]中选择所述被测信号tested，并交由所述比较电路202进行比较，并根据所述第二比较结果result2和所述参考电压vref得到所述输入模拟信号vin[0..n]的幅度amp。

在具体实施中，所述多档参考电压vref可以按照幅度从低到高的顺序排列。并且，在得到所述输入模拟信号vin[0..n]的幅度时，记录当前档位的参考电压vref作为起始参考电压vref0；在下一次比较时，所述参考电压vref从所述起始参考电压vref0开始递增。

具体地，当所述被测信号tested大于所述参考电压vref时，进入下一次比较，直到所述被测信号tested小于所述参考电压vref时，记录此档参考电压vref，则可以判定所述被测信号tested，即所述输入模拟信号vin[0..n]的幅度区间，可以认为所述输入模拟信号vin[0..n]的幅度与所述被记录的参考电压vref相同。

基于以上所述的模拟信号检测系统200，本发明实施例还公开一种模拟信号检测方法，适于对至少两路输入模拟信号vin[0..n]的幅度进行检测。

图3是本实施例一种模拟信号测试方法的流程图，以下参照图3对所述模拟信号测试方法进行详细说明。

所述模拟信号测试方法可以包括依次执行的步骤s101至步骤s103。

步骤s101，对所述至少两路输入模拟信号进行排序，以得到排序结果。

步骤s102，根据所述排序结果，依次从所述至少两路输入模拟信号中选择被测信号。

步骤s103，对于每一被测信号，比较所述被测信号与多档参考电压中的至少一档，以产生第二比较结果，根据所述第二比较结果和参考电压得到所述输入模拟信号的幅度，每次比较时所述至少一档参考电压是按照幅度顺序提供的。

其中，在得到所述输入模拟信号的幅度时，记录当前档位的参考电压作为起始参考电压；在对下一个被测信号进行比较时，所述参考电压从所述起始参考电压开始按幅度顺序提供。

在具体实施中，所述多档参考电压vref之间可以具有预设的电压梯度。

在具体实施中，所述步骤s101可以包括：采用二叉树算法或插入排序法或冒泡排序法对所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]进行排序。

需要说明的是，所述二叉树算法或插入排序法或冒泡排序法为常见的数据排序算法，本实施例不进行展开赘述；本实施例还可以采用其他通过对数据的比较实现排序的排序算法对所述至少两路输入模拟信号(本实施例为(n+1)路)vin[0..n]进行排序，本实施例不进行特殊限制。

进一步而言，本实施例在对所述被测信号tested与所述参考电压vref进行比较时采用了比较电路202，无需采用多个运算放大器，亦无需采用adc或者dac，电路结构简单，以降低模拟信号检测系统200的复杂度。同时，本实施例可以最小程度地避免测试精度受到运算放大器以及adc或者dac精度的影响，以保证本实施例的测试精度。

图4是本实施例另一种模拟信号检测系统的示意性结构框图。

结合图2和图4所示，在具体实施中，所述比较电路202具有选择端，所述逻辑运算单元203输出的选择信号choosesig作用于所述比较电路202的选择端。

所述比较电路202可以包括：多路选择电路206和第一比较器comp1；其中，所述多路选择电路206在所述选择信号choosesig的作用下，适于选择 所述第一比较器comp1的输入端耦接所述多路信号选择电路201的第一输出端和第二输出端，或者耦接所述被测信号选择电路204的输出端和所述参考电压切换电路205的输出端。

本实施例中的比较电路202可以采用一个比较器(即一个运算放大器)完成对多路模拟输入信号vin[0..n]的检测，可以进一步地简化所述模拟信号检测系统200，使其所需要的测试资源更低，且可以使得对所述多路模拟信号vin[0..n]的检测精度更少地受到运算放大器的器件精度的限制。

在具体实施中，所述多路信号选择电路201可以包括第一多路复用单元207和第二多路复用单元208。

其中，所述第一多路复用单元207的控制端适于接收所述第一地址信号address1，所述第一多路复用单元207的输入端连接所述多路信号选择电路201的输入端，所述第一多路复用单元207的输出端连接所述多路信号选择电路201的第一输出端。

所述第二多路复用单元208的控制端适于接收所述第二地址信号address2，所述第二多路复用单元208的输入端连接所述多路信号选择电路201的输入端，所述第二多路复用单元208的输出端连接所述多路信号选择电路201的第二输出端。

在具体实施中，所述被测信号选择电路204可以包括第三多路复用单元209，所述被测信号选择电路204的控制端适于接收所述第三地址信号address3，所述被测信号选择电路204的输入端连接所述被测信号选择电路204的输入端，所述被测信号选择电路204的输出端连接所述被测信号选择电路204的输出端。

在具体实施中，所述参考电压切换电路205可以包括第四多路复用单元210，所述参考电压切换电路205的控制端适于接收所述第四地址信号address4，所述参考电压切换电路205的输入端连接所述参考电压切换电路205的输入端，所述参考电压切换电路205的输出端连接所述参考电压切换电路205的输出端。

需要说明的是，以上所述的多路选择电路206、第一多路复用单元207、 第二多路复用单元208、第三多路复用单元209以及第四多路复用单元210均可以采用多路复用器(或称多路模拟开关)实现。其中，所述多路选择电路206的输入与输出端口数量至少为四输入两输出；所述第三多路复用单元209的输入与输出端口数量至少为四输出单输出；所述第四多路复用单元210可以为单输出，其输入端口数量依赖于所述参考电压vref的档位数量；所述第一多路复用单元207和第二多路复用单元208均可以为单输出，二者的输入端口数量至少大于所述模拟输入信号的数量。然而，本实施例并不限定所述多路选择电路206、第一多路复用单元207、第二多路复用单元208、第三多路复用单元209以及第四多路复用单元210中每一个所包含的多路复用器的数量，本实施例可以采用多个多路复用器的组合来实现满足于以上所述的对多路复用器的输入输出端口的要求。

本发明实施例还可以包括：第一存储单元211，耦接所述逻辑运算单元203，适于存储所述排序结果sort。

本发明实施例还可以包括：第二存储单元212，适于存储所述模拟信号的幅度值。

需要说明的是，所述第一存储单元211和第二存储单元212可以采用常规的存储器件，并且所述第一存储单元211和第二存储单元212可以被设置为同一个存储单元，本实施例不进行特殊限制。

在本发明实施例中，所述逻辑运算单元203可以采用二叉树算法或插入排序法或冒泡排序法生成所述第一地址信号address1和第二地址信号address2，以对所述至少两路输入模拟信号vin[0..n]进行排序。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。