[发明专利]可扫描数据同步器

说明书

一种可扫描数据同步器，包括：输入电路、第一传输门和第二传输门、第一反相器和第二反相器以及门控器。输入电路将数据节点驱动至相反的逻辑状态，作为在正常模式下对异步输入数据信号的响应以及作为在扫描测试模式下对扫描数据的响应。每个传输门耦合在其中一个数据节点和一个相应的采集节点之间，且每个传输门具有至少一个控制端子。反相器交叉耦合在第二采集节点之间。门控器能够在所述采集节点处于亚稳态期间保持所述传输门至少部分打开，以及当所述采集节点都稳定至相反的逻辑状态时关闭所述传输门。在扫描测试模式下，扫描数据用来测试可扫描数据同步器的锁存或寄存功能。

相关申请的交叉引用

本申请与下列美国专利申请相关，该美国专利申请在此同时提交并且出于所有的意图和目的通过引用整体地结合于本申请。

技术领域

本发明大体涉及扫描测试锁存器或寄存器，尤其涉及一种可扫描数据同步器，该可扫描数据同步器能够在正常运行期间成功地将与被寄存的时钟信号有关的异步数据信号锁存至由时钟信号控制的时钟域中，且可以出于测试目的进行扫描。

背景技术

在数字系统中，亚稳态是一种非理想状态，在该状态下，数字信号或者二进制信号临时呈现出一种可能导致机器故障或电路故障的错误或无效状态。数字系统中的二进制信号具有一个无效状态，此时它的信号强度(电压或电流)不高不低，而是在一个中间的电压范围而致使它的逻辑状态不确定。当存在时钟偏移或者每当建立时间和保持时间发生冲突时，亚稳态就有可能产生。一个触发器可以用于将数据信号寄存至时钟域内。如果数据信号是从一个不同的时钟域产生的或者是一个异步信号，那么这个数据信号有可能改变违反触发器的建立时间和持续时间的状态，例如处在或邻近一个驱动触发器的时钟信号的有效边界。在上述时序冲突的情况下，触发器可能进入一个亚稳态，此时，在进入正确状态之前，触发器临时进入一个错误甚至无效的状态。

一个传统的解决方案是将数据信号传输通过两个串联耦合的寄存器，此时，第二寄存器提供用于从第一寄存器中清除该信号。然而，系统运行的越快，第二寄存器最终失败或寄存一个错误值的可能性就越高。另一个传统方法是简单向串联的寄存器中增加另外的寄存器，用于进一步减小失败的可能性。在许多数字电路中这个方法可能不理想，因为它会增加显著的延迟进而降低性能。

另一个传统解决方案依赖于调节单个晶体管的驱动能力的相关大小或比例的能力来检测亚稳定性。更新的科技，例如量化的FinFET技术，以降低调节单个晶体管大小和驱动能力为代价，来达到更高水平的扩展和表现水平。传统解决方案中所采用的技术，运用任何种类的技术包括最新FinFET技术或类似技术，并不能在所有运行条件下都保证适当的运行表现。

除了该解决方案以外，还希望该解决方案出于测试目的是可扫描的，此时可以在处于扫描测试模式期间利用锁存或寄存功能。

发明内容

根据一实施例的可扫描数据同步器，包括输入电路、第一传输门和第二传输门、第一反相器和第二反相器以及门控器。所述输入电路将数据节点驱动至相反的逻辑状态，作为在正常模式下对异步输入数据信号的响应以及作为在扫描测试模式下对扫描数据输入的响应。每个传输门耦合在其中一个数据节点与一个相应的采集节点之间，且每个传输门具有至少一个控制端。所述反相器交叉耦合在所述第二采集节点之间。所述门控器能够在所述采集节点处于亚稳态期间保持所述传输门至少部分打开，以及当采集节点都稳定至相反的逻辑状态时关闭所述传输门。在扫描测试模式下，扫描数据用于测试所述可扫描数据同步器的锁存或寄存功能。

每个传输门可以包括一个与N沟道装置并联耦合的P沟道装置，其中每个具有一个单独的控制输入。所述门控制器可以包括一个用于控制P沟道装置的与或非门以及一个用于控制N沟道装置的或与非门。每个具有耦合至采集节点和与时钟信号相应的时钟输入的输入，其中，一个时钟可以相对于另外一个被反相。