[发明专利]数模转换器以及使用其的半导体集成电路和测试方法

说明书

本发明涉及一种数模转换器，特别地涉及一种可精确测试的数模转换器以及含有该数模转换器的半导体集成电路器件和用于测试该数模转换器的方法。

现在已开发出各种半导体集成电路。而一种半导体集成电路包括数字电路和数模转换器。该数字电路处理数据段以产生一个输出数字信号，并且该数模转换器把输出数字信号转换为模拟输出信号。该模拟输出信号从半导体集成电路输出。这种特性适用于声频信号和视频信号。

制造商在向用户推销产品之前先对产品进行测试。带有数字电路和数模转换器的半导体集成电路是通过使用用于该数字电路和数模转换器的数字检测器、用于数字电路的数字检测器、用于数模转换电路的模拟检测器、用于数模混合电路的检测器或者内置检测器进行测试。

如果制造商使用用于半导体集成电路器件的数字检测器，则该数字检测器可以精确测试数字电路。但是，该数字检测器在测试数模转换器时不太可靠，因为其电压分辨率较低。另一方面，当对该半导体集成电路使用数字检测器和模拟检测器，由于制造商同时需要数字检测器和模拟检测器这两种仪器，以及两种测试程序，所以这种测试成本较高。

用于数模混合电路的检测器的售价很高，因此，这种测试也是高成本的。内置检测器也需要在半导体器件中占用一定的空间，并且需要较大的半导体芯片。另外，在测试之后该内置检测器也不能够从该半导体集成电路中除去。该内置检测器对数模转换器有不良影响，并且使该数模转换器质量下降。因此，需要在选择这些测试方法之前权衡利弊。

图1示出数模转换器的典型实例。现有的数模转换器包括一个梯型电阻网络1、并联到该梯型电阻网络1上的双极型晶体管对2/3/4/5、以及连接于电阻双极型晶体管对2/3/4/5和地线GND之间的恒流源6/7/8/9。两种电阻元件，其中一种电阻的阻值是另外一种电阻阻值的两倍，包含于该梯型电阻网络1中，而该梯型电阻网络1包括电阻元件R1/R2/R3/R4，这些电阻元件的第一端连接到一电源线VDD上，并且电阻元件R5/R6/R7连接于电阻元件R1/R2/R3/R4的第二端之间。在本例中，电阻元件R2/R3/R4的阻值是电阻R1/R5/R6/R7的两倍。电阻元件R4的第二端连接到一输出节点N1和一测试节点N2。该输出节点N1连接到集成于相同半导体芯片上的另一电路上，并且该测试节点N2连接到一测试端(未示出)。

双极型晶体管对2-5具有第一n-p-n双极型晶体管2a/3a/4a/5a和第二n-p-n双极型晶体管2b/3b/4b/5b。该第一n-p-n双极型晶体管的集电极节点连接到电源线VDD，电阻元件R1/R2/R3/R4的第二端分别连接到第二n-p-n双极型晶体管2b/3b/4b/5b的集电极节点。第一/第二n-p-n双极型晶体管2a/2b、3a/3b、4a/4b和5a/5b分别连接到恒流源6/7/8/9。数据输出端IN1/IN2/IN3/IN4分别连接到第一n-p-n双极型晶体管2a/3a/4a/5a的基极，参考节点REF连接到第二n-p-n双极型晶体管2b/3b/4b/5b的基极。恒定参考电压Vref从参考节点REF输出到第二n-p-n双极型晶体管2b/3b/4b/5b的基极。一数字输出信号输出到数据输入节点IN1/IN2/IN3/IN4，并且数字输入信号的数字位在高电平与低电平之间改变。在本例中，高电平为2.4伏，低电平为2.1伏。参考电压为Vref被调整为在高电平与低电平之间的中间电平，在本例中为2.1伏。

现有的数模转换器按如下方式运作。第一或第二n-p-n双极型晶体管2a、3a、4a、5a/2b、3b、4b、5b导通，并且其它n-p-n双极型晶体管截止。如果高电平的数字位被提供给数据输入节点IN1，则第一n-p-n双极型晶体管2a导通，并且第二n-p-n双极型晶体管2b截止。相反，如果在该数据输入节点IN1的数字位处于低电平，则第一n-p-n双极型晶体管2a截止，并且第二n-p-n双极型晶体管2b导通。这样，每对双极型晶体管2/3/4/5在第一或第二n-p-n双极型晶体管中提供一条电流通道。

当第一n-p-n双极型晶体管2a/3a/4a/5a导通时，电流从电源线VDD流过相关恒流源6/7/8/9，并且没有任何电流流过梯型电阻网络1。相反，当第二n-p-n双极型晶体管2b/3b/4b/5b导通时，电流从电源线VDD通过梯型电阻网络1流向相关恒电流源6/7/8/9。