[发明专利]用于模数转换器的内建自测试

说明书

技术领域

本发明涉及模数转换器的测试，特别是涉及用于模数转换器的内建测试。

背景技术

模数转换器（ADC）是很多半导体器件中的常见部件。ADC通过接收模拟输入电压信号并且将该电压信号转换为数字电压信号表示来操作。很多不同类型的ADC是可用的。

微控制器具有嵌入在同一半导体芯片上的多个ADC。这些所嵌入的ADC已经在生产期间通过测量特性曲线而被测试，由于要对特性转换曲线采样若干次并且高精度ADC具有长的稳定时间的原因而以牵涉漫长测量的方式进行测量。另外，具有高精度的ADC要求昂贵的高精度自动化测试设备（ATE）硬件，此情况下在ATE硬件与半导体芯片之间路由大量信号。这些因素中的每一个对生产成本具有消极影响。

替换地，在生产期间已经使用伺服环路测试ADC以测量ADC特性转换曲线。测量时间保持近似恒定，并且由于用电压测量仪器来代替电压生成器，因此减少了复杂度。然而，由于来自半导体芯片的信号仍然不得不被路由到电压测量仪器，因此这种伺服环路技术仍然受限制。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种具有内建自测试电路的半导体芯片，包括：第一模数转换器ADC，被配置为将在其输入处所接收到的模拟输入电压信号转换为表征所述第一模数转换器ADC的数字输出电压信号；以及第二模数转换器ADC，耦接到所述第一模数转换器ADC的输入，并且被配置为将在其输入处所接收到的所述模拟输入电压信号转换为数字反馈电压信号，其中，基于数字反馈电压信号来生成所述模拟输入电压信号。

附图说明

图1图解根据示例性实施例的内建自测试（BIST）电路的电路图。

图2图解根据另一示例性实施例的BIST电路的电路图。

图3图解根据示例性实施例的用于执行BIST的方法的流程图。

具体实施方式

本发明关注于一种具有内建自测试（BIST）电路的半导体芯片，更具体地说，关注于一种具有使用位于同一半导体芯片上的第二ADC的用于模数转换器（ADC）的BIST电路的半导体芯片。

可以使用该BIST电路的一种电子器件是微控制器。在此所描述的BIST电路绝不意图被限制于为用于在微控制器中使用，相反BIST电路能够与采用ADC的任何电子器件一起使用。

图1图解根据示例性实施例的BIST电路的电路图100。更具体地说，BIST电路180包括Sigma-Delta（ΣΔ）ADC 120，其连同反馈环路中的附加部件一起生成模拟输入电压Vin，模拟输入电压Vin然后用作对于逐次逼近寄存器（SAR）ADC 110的模拟输入电压Vin。在模拟输入电压Vin被生成于芯片上的情况下，用于SAR ADC 110的BIST是可能的。

如果存在已经位于同一半导体芯片100内的另一ADC（在此情况下，ΣΔADC 120），则这种SAR ADC 110的BIST特别可行。注意在正常操作期间，可以独立地使用SAR ADC 110和ΣΔADC 120。另一方面，如果在半导体芯片100内不存在其它可用的ADC，则ΣΔADC 120可以被实现以专用于BIST的目的。出于经济原因，用于这种专用ΣΔADC的附加面积应该是最小的。

目的是仅添加最少的附加部件。在图1所示的实现中，包括两个电流源156、158和两个开关152、154的推挽电流源150被实现以支持BIST。

在操作期间，ΣΔADC 120处于具有数字比较器140的反馈环路中，数字比较器140驱动推挽电流源150以生成模拟输入电压Vin。更详细的描述如下。

在图1中被示出为1比特ΣΔADC但不限制于此的ΣΔADC 120将在其输入处所接收到的模拟输入电压信号Vin转换为1比特数字反馈电压信号Vfb。然后，为了减少数据率，抽取器160将数字反馈电压信号Vfb下采样（即针对2ⁿ个时钟周期求和）为n比特的抽取数字反馈电压信号Vdfb。

提供具有高放大率的数字比较器140，以对在其输入“a”处所接收到的抽取数字反馈电压信号Vdfb与在其输入“b”处从寄存器130所接收到的n比特数字寄存器电压信号Vr进行比较。数字寄存器130可以是计数器、CPU、存储器、或者如本领域技术人员应领会的那样为任何其它适合于供给想要的将以模拟形式被反映为模拟输入电压信号Vin的数字寄存器电压信号Vr的元件。例如，数字寄存器130可以是被配置为生成将以模拟形式被反映为模拟输入电压信号Vin的数字电压斜坡的计数器。