[发明专利]一种时间参数测量系统

说明书

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种数字集成电路时间参数测量系统。

背景技术

集成电路作为信息产业的基础和核心，是国民经济和社会发展的战略性产业，在推动经济发展、社会进步、提高人民生活水平以及保障国家安全等方面发挥着重要作用，已成为当前国际竞争的焦点和衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志。

高精度的时间参数测量系统在集成电路的设计、验证和封装过程中发挥了举足轻重的作用。它是测试与验证集成电路与时间相关参数是否合格的有力手段。

图1是现有的一种时间参数测量系统的原理图。

如图1所示，时间参数测量系统包括主控单元、通道电路单元和测量单元三部分。其中，主控单元负责通道电路单元和测量单元的各种控制信号的发出和测量结果的读回。待测信号IN连接到通道电路单元中的比较器A1和A2的正端，比较器A1和A2的负端接电平比较信号VrefA和VrefB。待测信号IN的电平分别与比较电平VrefA和VrefB在比较器A1和A2中进行比较，输出信号RStart和RStop，信号RStart和RStop在通道电路单元中的时间间隔信号产生电路中转换为测量单元能够识别的时间间隔开始信号Start和停止信号Stop，然后送入测量单元中进行异或后，作为计数器的使能信号接计数器的使能端EN，计数器进行计数，输出代表时间间隔的输出CNT[31:0]。其中CLK为计数器的计数脉冲信号，接计数器的CP端，计数器输出CNT[31:0]为32位二进制数据。

图2是图1时间参数测量系统的测量时序波形图。

通道电路单元首先将待测信号IN转换为信号RStart和RStop，时间间隔信号产生电路将信号RStart和RStop转换为时间间隔开始信号Start和停止信号Stop。假设计数器输出CNT[31:0]的值为N，计数器的计数脉冲，即CLK的周期为T，则时间间隔T_x，即待测信号IN在VrefA和VrefB之间时间为：

T_x＝NT                (1)

此时时间间隔测量分辨率为计数器的计数脉冲周期T。

如果要求测试分辨率为1ns，则要求时钟CLK的频率为1GHz。分辨率要求越高，则要求计数器计数脉冲频率越高，如果分辨率提高到125ps，则要求CLK的频率为8GHz，现有技术实现起来非常困难。显然仅靠提高计数器脉冲频率的办法提高分辨力是困难的。

同时，在待测信号IN上升沿缓慢时，通道电路单元中的比较器A1和A2输出会存在抖动，导致其输出脉冲信号RStart和RStop出现抖动现象，最终导致测量单元测量困难，时间参数测量系统测量带宽受限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高分辨率和高测量带宽的时间参数测量系统。

为实现上述目的，本发明时间参数测量系统，包括：

一主控单元；

一通道电路单元，用于将待测信号在通道电路单元中的比较器中进行比较，输出两路脉冲信号RStart和RStop，同时，在主控单元的控制下，脉冲信号RStart和RStop在通道电路单元中的时间间隔信号产生电路中转换为时间间隔开始信号Start和停止信号Stop；

其特征在于还包括：

一时间精测单元，用于待测信号上升沿较陡峭，比较器输出不存在抖动的情况下的测量，由多级延迟线与编码器组成；

通过互联线依次将多条延迟线串行连接构成多级延迟线，延迟线包括多个延迟单元和多个D触发器；来自上一级的时间间隔开始信号Start接第一个延迟单元，如果延迟线为第一级，则接通道电路单元输出的时间间隔开始信号Start，然后每个延迟单元对时间间隔开始信号Start依次延迟后，都接有一个D触发器，各个D触发器的D端依次接延迟单元延迟后的时间间隔开始信号Start，各个D触发器的时钟脉冲CP端都接时间间隔停止信号Stop，其复位端R都接主控单元发送来的复位信号RESET；

各个延迟线上的D触发器的Q端输出送入编码器中，当时间间隔停止信号Stop到来时，各个D触发器的Q端输出锁定，得到代表时间间隔T_x内时间间隔开始信号Start经过的延迟单元个数的编码器输出N，则时间间隔T_x为：