一种通道传输延时差异测量系统及方法与流程

1.本发明涉及集成电路测试技术领域，具体涉及一种通道传输延时差异测量系统及方法。


背景技术：

2.在集成电路的自动测试机中，由于数字测试通道中传输延时差异、布线差异等因素的影响，导致了各通道之间出现时间一致性问题，这种不一致性会导致测试结果的不准确，降低整个系统模块的测试效率和良率。因此需要提供时间测量方法测量出每个通道的固有延时差异，通过时间校准（ac校准）解决多通道信号传输时间一致性的问题，修正数字电路多通道信号传输的固有时间差异。
3.传统测量只能采用单点测量通道的固有延时，但单点测量的误差较大，无法准确测量通道之间的延时差异，导致后期校准不准确，影响测试设备的高效性和精确性。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种通道传输延时差异测量系统及方法，利用多点相位测量结果拟合精确得到通道之间的传输延时差异。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通道传输延时差异测量系统，包括：参考通道，输出一参考信号；多个待测通道，在当前时刻下至少存在一个待测通道，其输出一个与所述参考信号同步的检测信号；测量模块，该测量模块包括第一测量线路、第二测量线路和多个节点相位测量单元，其中：第一测量线路，连接在所述参考通道上，设置有多个参考节点，所述参考节点根据所述参考信号到达顺序依次进行节点编号，所述参考信号经过相邻的所述参考节点存在相同的时间差；第二测量线路，连接在当前待测通道上，设置有与参考节点一一对应的测量节点，所述检测信号经过相邻的所述测量节点存在相同的时间差，且所述第二测量线路上的时间差区别于所述第一测量线路上的时间差；每一个所述节点相位测量单元设置在一组对应的参考节点和测量节点之间，获取该组对应的参考节点和测量节点的信号作为一对输入信号，根据一对所述输入信号之间的相位差转换为直流电压值；数据处理模块，连接在所述测量模块上，测量记录所有节点相位测量单元输出的直流电压值，并根据节点编号顺序将对应的直流电压值按照三角波拟合，得到三角波函数；数据分析模块，将每个所述节点相位测量单元输出的直流电压值分别代入所述三角波函数，分别得到一个传输延时差异值，将得到的所有传输延时差异求取平均值，得到最终待测通道相对于参考通道的传输延时差异值。
6.作为本发明的进一步改进，每个所述参考节点前均设置有第一延时单元，每个所述测量节点前均设置有第二延时单元，所述第一延时单元区别于所述第二延时单元。
7.作为本发明的进一步改进，所述第一延时单元和所述第二延时单元的延时相同，且相邻的所述参考节点之间的第一延时单元数量等于相邻的所述测量节点之间的第二延时单元的数量，所述第一测量线路与所述第二测量线路上的信号传输方向相反。
8.作为本发明的进一步改进，当所述参考节点串联时，所述第二延时单元相互并联且所述第二延时单元的输出端上设置所述测量节点；当所述测量节点串联时，所述第一延时单元相互并联且所述第一延时单元的输出端上设置所述参考节点。
9.作为本发明的进一步改进，所述第一延时单元和所述第二延时单元的延时相同，且相邻的所述参考节点之间的第一延时单元数量区别于相邻的所述测量节点之间的第二延时单元的数量。
10.作为本发明的进一步改进，所述参考信号及同步的所述检测信号为频率一定的方波信号。
11.作为本发明的进一步改进，所述节点相位测量单元包括依次连接的异或门鉴相器、低通滤波模块和电压测量模块，所述异或门鉴相器的输入端分别连接参考节点和其对应的测量节点。
12.作为本发明的进一步改进，所述低通滤波模块包括电阻和滤波电容，所述电阻串联在所述异或门鉴相器输出端和电压测量模块之间，所述滤波电容接入所述电阻和所述电压测量模块之间并接地。
13.作为本发明的进一步改进，所述数据处理模块根据节点编号顺序将对应的直流电压值按照三角波拟合，得到三角波函数如下：其中，n是节点编号；vn是节点编号为n对应的所述节点相位测量单元输出的直流电压值测量结果；v
max
是节点相位测量单元输出电压的最大值；v
min
是节点相位测量单元输出电压的最小值；t是所述参考信号的周期；td
l1
是所述参考信号经过相邻所述参考节点的时间差；td
l2
是所述检测信号经过相邻节点的时间差；定义为x，函数mod1(x)是对x除以1取余数，得到结果为0~1之间的值；δt即是在第一测量线路起点处和第二测量线路起点处，所述参考信号和所述检测信号的相位差，也即所述待测通道相对于所述参考通道的传输延时差异，根据所述三角波函数，将每个所述节点相位测量单元输出的直流电压值vn代入得到δt。
14.作为本发明的进一步改进，所述三角波函数为周期函数，求解δt时，取δt介于
‑
0.5t到+0.5t之间的唯一解，将所有直流电压值vn得到的δt结果求平均值，得到最终待测通道相对于参考通道的传输延时差异值。
15.一种通道传输延时差异测量方法，其特征在于：采用如上所述的一种通道传输延时差异测量系统测量待测通道相对于参考通道的传输延时差异，包括以下步骤：s1：参考信号和同步的检测信号分别输入第一测量线路和第二测量线路；
s2：节点相位测量单元获取对应的参考节点和测量节点的信号作为一对输入信号，根据一对所述输入信号之间的相位差转换为直流电压值；s3：测量记录所有节点相位测量单元输出的直流电压值，并根据节点编号顺序将对应的直流电压值按照三角波拟合，得到三角波函数；s4：将每个节点相位测量单元输出的直流电压值分别代入所述三角波函数，分别得到一个传输延时差异值，将得到的所有传输延时差异求取平均值，得到最终待测通道相对于参考通道的传输延时差异值。
16.本发明的有益效果：本发明使同步信号在第一测量线路和第二测量线路获得相位差信号，并通过节点相位测量单元得到规律变化的节点电压测量数据，通过测量数据进行三角波拟合求值，得到精确的待测通道相对于参考通道的传输延时差异，减少单路测量存在的绝对误差偏置量，精度随节点数量增加而增加。
附图说明
17.图1是本发明测量通道原理示意图；图2是本发明节点测量单元结构示意图；图3是本发明异或门鉴相器信号转化过程示意图；图4是本发明方波信号转换为直流电压示意图；图5是本发明参考节点对应节点相位测量单元输出的直流电压值示意图；图6是本发明实施例一测量模块连接结构示意图；图7是本发明实施例一节点编号与测量电压关系图；图8是本发明实施例二测量模块连接结构示意图；图9是本发明实施例三测量模块连接结构示意图；图中标号说明：10、第一测量线路；11、参考节点；20、第二测量线路；21、测量节点；30、节点测量单元；31、异或门鉴相器；32、低通滤波模块；33、电压测量模块。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
19.参考图1
‑
图6，本发明实施提供了一种通道传输延时差异测量系统，包括：参考通道，输出一参考信号；多个待测通道，在当前时刻下至少存在一个待测通道，其输出一个与参考信号同步的检测信号；测量模块，该测量模块包括第一测量线路10、第二测量线路20和多个节点相位测量单元30，其中：第一测量线路10，连接在参考通道上，设置有多个参考节点11，参考节点11根据参考信号到达顺序依次进行节点编号，参考信号经过相邻的参考节点11存在相同的时间差；第二测量线路20，连接在当前待测通道上，设置有与参考节点11一一对应的测量节点21，检测信号经过相邻的测量节点21存在相同的时间差，且第二测量线路20上的时间差区别于第一测量线路10上的时间差；
每一个节点相位测量单元30设置在一组对应的参考节点11和测量节点21之间，获取该组对应的参考节点11和测量节点21的信号作为一对输入信号，根据一对输入信号之间的相位差转换为直流电压值；数据处理模块，连接在测量模块上，测量记录所有节点相位测量单元30输出的直流电压值，并根据节点编号顺序将对应的直流电压值按照三角波拟合，得到三角波函数；数据分析模块，将每个节点相位测量单元30输出的直流电压值分别代入三角波函数，分别得到一个传输延时差异值，将得到的所有传输延时差异求取平均值，得到最终待测通道相对于参考通道的传输延时差异值。
20.具体的，本发明节点相位测量单元30使用异或门鉴相器31，其工作原理是输入具有相位差的两个信号，输出为电压信号。异或门鉴相器31的特性是只有当输入信号状态不一致时，输出信号才为高电平。如图1所示，同步上升沿脉冲信号由于通道上的固有延时使得n个通道产生不同的延时差td1~td
n
，为了能够更精确地测量不同通道时延差异，通过异或门鉴相器31接入第一测量线路10和第二测量线路20线路，从而对其相位差进行判断，只要让两个通道信号走不同的传输延时线路，就会在一系列的测量节点21获得不同的相位差，就会得到有规律变化的测量数据，即使得不同待测通道接入第二测量线路20的输出脉冲信号通过多个鉴相器的输出相位差能产生一定的变化规律，方便归纳出结果，从而得出更精确、实际的延时差异值。
21.参考图2，节点相位测量单元30由异或门鉴相器31、低通滤波模块32和电压测量模块33组成，通过输入信号的相位差产生电压方波输出信号，通过滤波器得到直流电压进行测量，以此得到多点测量数据。参考图3和图4，单通道测量的波形转换，首先设参考节点11输出电压为u1，与其对应的测量节点21输出电压为u2，通过单个异或门鉴相器31产生的方波电压u0，经指定参数的低通滤波器之后，产生直流电压参数，用adc仪器测量出单节点的直流电压值v。参考图5，待测出测量模块所有节点对应的电压值后，形成数据点图，其中横坐标表示根据节点编号对应的参考信号在第一测量线路10上的传输时间(可以转换为相位)，纵坐标表示第二测量线路20与第一测量线路10的输出脉冲信号经延时单元的多节点相位差转换而成的电压值，数据处理模块根据节点编号顺序将对应的直流电压值按照三角波拟合，得到三角波函数如下：其中，n是节点编号，vn是节点编号为n对应的所述节点相位测量单元输出的直流电压值测量结果，是已知量，v
max
是节点相位测量单元输出电压的最大值，在测量过程中是一个常量，v
min
是节点相位测量单元输出电压的最小值，在测量过程中是一个常量，t是所述参考信号的周期，在测量过程中是一个常量，td
l1
是所述参考信号经过相邻所述参考节点的时间差，在测量过程中是一个常量，td
l2
是所述检测信号经过相邻节点的时间差，在测量过程中是一个常量，函数mod1(x)是对x除以1取余数，得到结果为0~1之间的值，δt即是在第一测量线路起点处和第二测量线路起点处，所述参考信号和所述检测信号的相位差，也即所述待测通道相对于所述参考通道的传输延时差异。δt是上述公式中唯一的未知量，因此可以利用上述公式求解得出。 由于上述公式所代表的函数是三角波周期函数，所以求解δt会有以t为周期的无穷多解。根据实际物理意义，取δt介于
‑
0.5t到+0.5t之间的唯一解。
由于每个测量单元的电压vn都可以求解出一个δt，将所有δt结果求平均值，既得到一个更加精确的测量结果。
22.进一步的，测量n个待测通道的相位差电压变化规律，每个待测通道产生对应的拟合三角波函数，设置每个延时单元延迟时间为t，信号时钟周期为t，则计量相位单元为2πt/t，得到各待测通道相对于参考通道的传输延时差异。
23.本发明实施还提供了一种通道传输延时差异测量方法，采用如上的一种通道传输延时差异测量系统测量待测通道相对于参考通道的传输延时差异，包括以下步骤：s1：参考信号和同步的检测信号分别输入第一测量线路10和第二测量线路20；s2：节点相位测量单元30获取对应的参考节点11和测量节点21的信号作为一对输入信号，根据一对输入信号之间的相位差转换为直流电压值；s3：测量记录所有节点相位测量单元30输出的直流电压值，并根据节点编号顺序将对应的直流电压值按照三角波拟合，得到三角波函数；s4：将每个节点相位测量单元30输出的直流电压值分别代入三角波函数，分别得到一个传输延时差异值，将得到的所有传输延时差异求取平均值，得到最终待测通道相对于参考通道的传输延时差异值。
24.进一步的，第一测量线路10和所述第二测量线路20均上设置有多个相同的延时单元，布局在参考节点11之间及测量节点21之间，设置在第一测量线路10上的所有延时单元的延时相同，设置在第二测量线路20上的所有延时单元的延时相同，但是第一测量线路10上的延时单元的延时和第二测量线路20上的延时单元的延时不相等，其目的是测量节点21与其对应的参考节点11输出具有相位差的信号，使得异或门鉴相器31的输出电压值能产生一定的变化规律，以下实施例基于本原理设计。
25.本发明使用节点相位测量单元30反映出不同通道传输信号的相位差异，从而通过信号处理得出多点相位差进行拟合求值，相较单点测量精度更高，更符合实际，结果更有效，且数据越多，拟合越好，精度越高。
26.实施例一参考图7，本发明实施例提供了一种通道传输延时差异测量系统，包括第一测量线路10、第二测量线路20和节点相位测量单元30，将参考通道端口连接到含多个相同延时单元串联而成的第一测量线路10，将待测通道也连接到含有多个相同延时单元串联而成的第二测量线路20，连接方向相反。假设第一测量线路10上有m个延时单元，将第一测量线路10的输出脉冲信号经第k个延时单元和第二测量线路20的输出脉冲信号经第m
−
k个延时单元作为异或门鉴相器31的输入，其中k=0~m。
27.采用本实施例接入线路，设置参考线路每个延时单元为0.1个脉冲周期，由于两个测量线路接入信号相向而行，故有td
l1
=
‑
td
l2
，方波信号周期为t=1ns，节点相位测量单元30的输出电压范围是0v~1v，节点数量采用10个，分别测量两个待测通道，延时测量数据如表1所示：
表1其中当相位差为0或2π及其倍数时，鉴相器所测方波占空比为0%，电压表现为最小值；当相位差为π及其倍数时，鉴相器所测方波占空比为100%，电压表现为最大值。将节点编号按顺序作为横坐标，对应电压值作为纵坐标得到图7关系图，根据测量的电压值和对应的节点编号经过数据拟合得到三角波函数，将上述电压值再代入拟合后的三角波函数可以得出最终待测通道1的延时为0.2154ns；待测通道2的延时为0.3665ns。
28.实施例二参考图8，本发明实施例提供了一种通道传输延时差异测量系统，包括第一测量线路10、第二测量线路20和节点相位测量单元30，并将参考通道端口连接到含多个相同延时单元串联而成的第一测量线路10，将待测通道分别连接到并联的m个相同的延时单元而成的第二测量线路20上。假设第一测量线路10上有m个延时单元，将第一测量线路10的输出脉冲信号经第k个延时单元依次和第二测量线路20的输出脉冲信号经每一路的单个延时单元作为鉴相器的输入，其中k=0~m。本实施例也可以将第二测量线路20和第一测量线路10的端口置换过来进行运用。
29.实施例三参考图9，本发明实施例提供了一种通道传输延时差异测量系统，包括第一测量线路10、第二测量线路20和节点相位测量单元30，并将参考通道端口连接到含多个相同延时单元串联而成的第一测量线路10，将待测通道连接到第一测量线路10双倍量的相同延时单元串联而成的第二测量线路20。假设第一测量线路10上有m个延时单元，将第一测量线路10的输出脉冲信号经第k个延时单元和第二测量线路20的输出脉冲信号经第2k个延时单元作为鉴相器的输入，其中k=0~m。
30.以上实施例，其目的都是为了使得不同待测通道的输出脉冲信号通过节点相位测量单元30的输出相位差能产生一定的规律，方便归纳出结果，从而得出更精确、实际的延时差异值。
31.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。