CN106443404A - 电子电路监测***及电子电路监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种电子电路监测***及电子电路监测方法，用以监测电子电路的电路参数。电子电路监测***包括观测点监测电路、***控制电路以及信号测量电路。观测点监测电路包括阵列方式排列的多个传感器电路。此些传感器电路分别感测电子电路当中的多个观测点的电路参数。***控制电路从此些传感器电路当中选择至少一个来感测电路参数。所选择的此些传感器电路中的一个输出感测信号。信号测量电路接收感测信号，并且分析感测信号的电气特性，以取得电路参数的监测结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子电路监测***及电子电路监测方法。
背景技术
由于电子电路的效能及其可靠度与电源网络中的电源电压落差息息相关，有鉴于此，现有技术利用大量的线上电源电压落差感应器来验证电子电路内部的电源网络，并且在电子电路无法正常工作的情况下提供验证的信息。在现有技术中，电源电压落差感应器有些是仅能提供静态的电源电压落差信息(即检测一段很长周期时间内的平均电源电压落差)，有些则是可以动态的追踪到即时的电源电压落差的情形。然而，在工作频率较高的电子电路中，由于电子电路的时钟周期较短，只要突然发生无预警的电源突波，都可能会造成整个电路运作发生错误。
除此之外，对于先进工艺以及三维电子电路中，由于电子电路愈做愈小，电路元件及晶体管也愈来愈紧密，所以监控电子电路运作时的散热情况以及是否有过热的情况发生也变成一个重要的课题。另外，三维电子电路中可能包含了上百条传递电源用的穿硅连接孔，若是这些传递电源用的穿硅连接孔在制造过程中有毁损，则可能直接地影响到供应内部电路的电源质量，进而影响到电子电路整体的效能以及可靠度。
发明内容
本发明提供一种电子电路监测***及电子电路监测方法，用以监测电子电路的一至多种电路参数，以提升电子电路的效能以及可靠度。
本发明的电子电路监测***用以监测电子电路的一至多种电路参数。电子电路监测***包括观测点监测电路、***控制电路以及信号测量电路。观测点监测电路包括阵列方式排列的多个传感器电路。此些传感器电路分别用以感测电子电路当中的多个观测点的电路参数。***控制电路耦接至观测点监测电路。***控制电路用以从此些传感器电路当中选择至少一个来感测电路参数。所选择的此些传感器电路中的一个输出感测信号。信号测量电路耦接至观测点监测电路。信号测量电路用以接收感测信号，并且分析感测信号的电气特性，以取得电路参数的监测结果。
本发明的电子电路监测方法用以监测电子电路的一至多种电路参数。所述电子电路监测方法包括：利用以阵列方式排列的多个传感器电路，分别来感测电子电路当中的多个观测点的电路参数；从此些传感器电路当中选择至少一个来感测电路参数；以及分析所选择的传感器电路输出的感测信号的电气特性，以取得电路参数的监测结果。
基于上述，在本发明的范例实施例中，电子电路监测***及其方法利用阵列方式排列的传感器电路来感测电路参数，并且分析感测信号的电气特性，以取得电路参数的监测结果，从而提升电子电路的效能以及可靠度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1绘示本发明一范例实施例的传感器电路及信号测量电路的概要示意图。
图2绘示图1实施例的感测信号的信号波形图。
图3绘示本发明一范例实施例的电子电路监测***的概要方块图。
图4绘示图3实施例的电子电路监测装置的概要方块图。
图5绘示图3实施例的观测点监测电路的概要电路图。
图6绘示图3实施例的传感器电路的概要电路图。
图7绘示本发明一范例实施例的电子电路及其监测***的操作方法的概要示意图。
图8绘示本发明一范例实施例的预先建立的三维模型的概要示意图。
图9绘示本发明一范例实施例的重新建立的三维模型的概要示意图。
图10绘示本发明一范例实施例的依据重新建立的三维模型来取得电源电压的监测结果的概要示意图。
图11绘示本发明一范例实施例的依据重新建立的三维模型来取得电源电压的监测结果的概要示意图。
图12绘示本发明一范例实施例的电子电路监测方法的步骤流程图。
图13绘示本发明另一范例实施例的电子电路监测方法的步骤流程图。
【符号说明】
100、500：传感器电路
110：环型振荡器
116、316：信号测量电路
300：电子电路监测***
310：电子电路监测装置
311：量化器电路
312：观测点监测电路
313：计数器电路
314：***控制电路
318：锁相回路电路
320：电子装置
400：电子电路
510：振荡器电路
512：反向器电路
520：寄存器电路
530_col、530_row：选择器电路
610、620：扫描炼
710、730、750：第一监测模式
720、740、760：第二监测模式
RO_clk：感测信号
RO_osc、RO_osc’：振荡信号
Tmax：最大振荡周期
ACT：动作信号
”1”：数字值
S1：第一校正信号
S2：第二校正信号
S3：校正控制信号
S4、S5：重置信号
S6：模式控制信号
π1、π2：校正数字码
C1：第一输出数字码
C2：第二输出数字码
Scan_row：第一扫描信号
Scan_col：第二扫描信号
Scan_clk：扫描时钟信号
Q：寄存器电路的输出端
D：寄存器电路的输入端
A、C：参数点
B：校正点
SS、TT、FF：工艺模拟模式
S200、S210、S220、S300、S310、S320、S330、S340、S350、S360、S400、S410、S420：电子电路监测方法的步骤
具体实施方式
在本发明全文(包括权利要求书)中所使用的“耦接”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。此外，“信号”一词可指至少一电流、电压、电荷、温度、数据、电磁波或任何其他一或多个信号。
本发明提出一种电子电路监测***及电子电路监测方法，其可用以监测电子电路的一至多种电路参数，例如包括但不限于电源电压、操作温度以及工艺变异等电路参数。本发明的电子电路监测方法主要通过在电子电路中(例如为一芯片)植入大量的传感器电路，并且通过信号测量电路来将感测信号的电气特性量化。接着，针对量化的电气特性，本发明的电子电路监测方法通过三维模型的分析来消除工艺变异的因素，以依据所监测到电气特性来推估对应的电源电压及操作温度，从而在电子电路的操作期间监测其中的电源电压及操作温度。以下提出多个实施例来说明本发明，然而本发明不仅限于所例示的多个实施例。又实施例之间也允许有适当的结合。
图1绘示本发明一范例实施例的传感器电路及信号测量电路的概要示意图。图2绘示图1实施例的感测信号的信号波形图。请参考图1及图2，本范例实施例的传感器电路100包括环型振荡器110。环型振荡器110在***的监测期间内所振荡出来的信号周期会随着当下电子电路的参数来改变。例如，环型振荡器110所输出的振荡信号RO_osc作为感测信号，其振荡周期会随着电源电压、操作温度或工艺变异而变大或变小。在本范例实施例中，信号测量电路116分析振荡信号RO_osc的振荡周期，以取得此些电路参数的监测结果。
在本范例实施例中，信号测量电路116记录在监测期间内振荡信号RO_osc的最大振荡周期Tmax，并将其转换为数字码作为分析结果输出。因此，此数字码包括传感器电路100在此监测期间内所感测到的最大电源电压落差的讯息。除此之外，在本范例实施例中，信号测量电路116也会记录振荡信号RO_osc的平均振荡周期的信息，以将此信息转换为另一数字码输出。因此，在本范例实施例中，振荡周期的分析结果包括振荡信号RO_osc的最大振荡周期以及平均振荡周期两者当中至少一个。电子电路监测***会同时显示出在监测期间内的振荡周期的平均值及最大值的讯息。
在本范例实施例中，环型振荡器110是以包括多个串接的与非门(NANDgate)的振荡器为例，但本发明并不限于此。在一范例实施例中，传感器电路100也可用其他类型的振荡器作为传感器。此外，在本范例实施例中，信号测量电路116分析的对象是振荡信号RO_osc的振荡周期，但本发明并不限于此。在一范例实施例中，信号测量电路116所分析者也可以是其他种类的感测信号的电气特性，本发明并不加以限制。
图3绘示本发明一范例实施例的电子电路监测***的概要方块图。图4绘示图3实施例的电子电路监测装置的概要方块图。图5绘示图3实施例的观测点监测电路的概要电路图。请参考图3至图5，本范例实施例的电子电路监测***300用以监测电子电路400的一至多种电路参数，例如包括但不限于电源电压、操作温度以及工艺变异等电路参数。在本范例实施例中，电子电路监测***300包括电子电路监测装置310以及电子装置320。电子电路监测装置310包括观测点监测电路312、***控制电路314、信号测量电路316以及锁相回路电路318。
在本范例实施例中，观测点监测电路312用以利用多个传感器电路500来感测电子电路400当中的各观测点的电路参数。***控制电路314用以从多个传感器电路500当中选择至少一个来感测对应的观测点的电路参数。在一范例实施例中，***控制电路314例如从多个传感器电路500当中选择一个来感测对应的观测点的电路参数。在此例中，所选择的传感器电路500输出感测信号RO_clk。在一范例实施例中，***控制电路314也可从多个传感器电路500当中一次选择多个来感测对应的观测点的电路参数。在此例中，所选择的多个传感器电路500中的一个输出感测信号RO_clk。信号测量电路316用以接收传感器电路500所输出的感测信号RO_clk，并且分析感测信号RO_clk的电气特性，以输出分析结果至电子装置320。接着，电子装置320再依据电气特性的分析结果来取得电路参数的监测结果。在本范例实施例中，电路参数的监测结果包括电子电路400的监控当时的最大电源电压落差、操作温度以及工艺变异，然而本发明并不加以限制。
具体而言，请参考图5，在本范例实施例中，观测点监测电路312包括以阵列方式排列的多个传感器电路500。此些传感器电路500被植入于电子电路400之中，以分别感测其中的各观测点的电路参数。在本范例实施例中，***控制电路314输出第一扫描信号Scan_row至观测点监测电路312，以从阵列中选择一列的传感器电路500来感测一至多种电路参数。感测信号RO_clk从所选择的列来输出。***控制电路314更输出第二扫描信号Scan_col至观测点监测电路312，以从列中选择一传感器电路来感测其所对应的观测点的一至多种电路参数。具体而言，***控制电路314分别输出第一扫描信号Scan_row以及第二扫描信号Scan_col至观测点监测电路312，以从多个传感器电路500当中选择一个来感测电路参数。举例而言，***控制电路314先利用第一扫描信号Scan_row，从阵列中选择一列，接着再利用第二扫描信号Scan_col从所选择的列中选择一传感器电路500来感测其所对应的观测点的电路参数。在本范例实施例中，***控制电路314可随机或依序从阵列中选择任一传感器电路500来进行感测，本发明并不加以限制。
因此，在本范例实施例中，观测点监测电路312通过选择器电路530_col、530_row所形成的二阶式扫描炼将阵列中的传感器电路500串起。传感器电路500分布成二维阵列的形式。***控制电路314利用不同方向的扫描炼610、620来选择此二维阵列之中要进行监测的传感器电路500，并将其感测信号RO_clk传到信号测量电路316。在本范例实施例中，列方向的扫描炼610串起在同一列中传感器电路500的寄存器电路(例如图6的寄存器电路520)。在监测期间内，在同一列中的多个传感器电路500当中的一个寄存器电路所存储的值维持在数字值“1”，对应此寄存器电路者为正在进行感测的传感器电路500。每当监测位置扫描到其中一列的最后一个行位置时，在下一个监测期间时，扫描炼610的数字值“1”会传递至下一个列的第一个行位置。此外，另一条扫描炼620是控制选择传递感测信号RO_clk到信号测量电路316的行位置扫描炼。每当监测位置扫描到其中一列的最后一个行位置时，扫描练620就会扫描一次，即关闭原本的水平传输路径，并且开启下一条的水平传输路径让感测信号RO_clk传递至信号测量电路316。举例而言，在图5中，当监测位置扫描到第一列的最后一个行位置时，扫描练620就会扫描一次，关闭第一列的水平传输路径，并且开启第二列的水平传输路径让感测信号RO_clk传递至信号测量电路316。因此，在此例中，与第二列连接的选择器电路530_row，其选择信号标示为数字值“1”，表示第二列的水平传输路径被开启，以传递感测信号RO_clk至信号测量电路316。
图6绘示图3实施例的传感器电路的概要电路图。请参考图3至图6，本范例实施例的传感器电路500包括振荡器电路510、寄存器电路520以及选择器电路530_col。在本范例实施例中，所选择的传感器电路500的振荡器电路510输出振荡信号RO_osc作为感测信号RO_clk。在本范例实施例中，当寄存器电路520从其输入端D接收到扫描炼610所传递的数字值“1”时，寄存器电路520从其输出端Q输出动作信号ACT给振荡器电路510，其数字值为“1”，以控制振荡器电路510来产生振荡信号RO_osc作为感测信号RO_clk。此外，寄存器电路520输出的动作信号ACT亦经由其输出端Q传递至下一级传感器电路的寄存器电路。在本范例实施例中，寄存器电路520依据上一级传感器电路所输出的动作信号以及扫描时钟信号Scan_clk来产生动作信号ACT给振荡器电路510。在振荡器电路510接收到数字值“1”的动作信号ACT之后，振荡器电路510开始振荡，以产生振荡信号RO_osc。此时，选择器电路530_col依据动作信号ACT输出振荡信号RO_osc给信号测量电路316。在本范例实施例中，当寄存器电路520从其输出端Q输出数字值”0”的动作信号ACT时，选择器电路530_col所输出者是传递上一级正在进行感测的传感器电路所产生的振荡信号RO_osc’。也就是说，在本范例实施例中，当动作信号ACT＝1时，观测点监测电路312所输出的感测信号RO_clk即是振荡器电路510本级所输出的振荡信号RO_osc。当动作信号ACT＝0时，观测点监测电路312所输出的感测信号RO_clk即是振荡器电路510上一级振荡器电路所输出的振荡信号RO_osc’。
因此，在本范例实施例中，选择器电路530_col依据动作信号ACT从振荡器电路510所产生的振荡信号RO_osc以及上一级的传感器电路所输出的振荡信号RO_osc’两者当中选择一个输出至下一级的传感器电路以及信号测量电路316。此外，在本范例实施例中，振荡器电路510包括反向器电路512，耦接在振荡器电路510的输出端，以让各传感器电路的振荡器电路510在振荡时其输出端的等效负载相同，以减少不同观测点的振荡器电路510因负载不同造成的振荡周期的误差。
在本范例实施例中，传感器电路500的内部电路结构用以例示说明，本发明并不加以限制。此外，在本范例实施例中，信号测量电路316分析的对象是振荡信号RO_osc的振荡周期，但本发明并不限于此。在一范例实施例中，信号测量电路316所分析者也可以是其他种类的感测信号的电气特性，本发明并不加以限制。
请继续参考图3及图4。在本范例实施例中，振荡信号RO_osc传递至信号测量电路316。信号测量电路316包括量化器电路311以及计数器电路313。量化器电路311接收振荡信号RO_osc，用以分析振荡信号RO_osc的振荡周期，以取得振荡信号RO_osc的最大振荡周期。接着，量化器电路311将振荡信号RO_osc的最大振荡周期转换为第一输出数字码C1，以输出至电子装置320。因此，在本范例实施例中，振荡周期的分析结果包括第一输出数字码C1。在不同的监测期间，***控制电路314利用重置信号S4来重置量化器电路311的操作。在本范例实施例中，锁相回路电路318用以输出多个校正信号至量化器电路311，以产生多个校正数字码。举例而言，锁相回路电路318输出第一校正信号S1以及第二校正信号S2给量化器电路311。量化器电路311以据此来产生校正数字码π1、π2。接着，量化器电路311输出校正数字码π1、π2至电子装置320，从而电子装置320依据校正数字码π1、π2来计算振荡信号RO_osc的最大振荡周期。
举例而言，当量化器电路311将振荡信号RO_osc的最大振荡周期转换为第一输出数字码C1后，电子装置320会依据第一输出数字码C1来计算其所对应的最大振荡周期。在本范例实施例中，量化器电路311经由第一校正信号S1以及第二校正信号S2来加以校正，以让电子装置320取得计算最大振荡周期的依据。在本范例实施例中，输入量化器电路311的振荡信号RO_osc，其振荡周期的宽度与转换所得的第一输出数字码C1具有预设的线性关系。因此，锁相回路电路318分别产生具有第一周期的第一校正信号S1以及具有第二周期的第二校正信号S2，并且输出至量化器电路311，以产生校正用的校正数字码π1、π2。在本范例实施例中，第一周期及第二周期分别是1000皮秒(picoseconds)及2000皮秒，本发明并不加以限制。接着，在电子装置320接收到第一输出数字码C1之后，利用线性内插法或线性外插法来计算第一输出数字码C1所对应的最大振荡周期，其计算公式例示如下：
其中，Tmax(C1)是第一输出数字码C1所对应的最大振荡周期，其单位是皮秒。在本范例实施例中，上述计算公式以及第一周期及第二周期的数值是用以例示说明，本发明并不加以限制。***控制电路314输出校正控制信号S3至锁相回路电路318，以调整锁相回路电路318所输出的第一校正信号S1以及第二校正信号S2的信号周期，即第一周期及第二周期的数值。
另一方面，在本范例实施例中，计数器电路313接收振荡信号RO_osc，用以分析振荡信号RO_osc的振荡周期，以取得振荡信号RO_osc的平均振荡周期。并且，计数器电路313将振荡信号RO_osc的平均振荡周期转换为第二输出数字码C2，以输出至电子装置320。因此，在本范例实施例中，振荡周期的分析结果包括第二输出数字码C2。在本范例实施例中，电子装置320将每个观测点的监测时间除以计数器电路313所计数的次数，可得到此段监测时间内振荡信号RO_osc的平均振荡周期。在本范例实施例中，***控制电路314利用重置信号S5来重置计数器电路313的操作。电子装置320依据校正数字码π1、π2来计算振荡信号RO_osc的平均振荡周期的方式可参照上述计算最大振荡周期的实施例，在此不再赘述。
在本范例实施例中，***控制电路314包括中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)、微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、可编程控制器、可编程逻辑装置(Programmable LogicDevice，PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。在本范例实施例中，量化器电路311、计数器电路313以及锁相回路电路318可分别由所属技术领域的任一种量化器电路、计数器电路以及锁相回路电路的电路结构来加以实施，本发明并不加以限制。因此，量化器电路311、计数器电路313以及锁相回路电路318，其内部电路结构及其实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图7绘示本发明一范例实施例的电子电路及其监测***的操作方法的概要示意图，包括闲置模式与工作模式的切换。请参考图3及图7，在本范例实施例中，电子电路监测***300利用多重模式的监测来将电子电路400内部观测点的电路参数的效应分离出来。举例而言，本范例实施例的电子电路400在监控期间内依序操作在闲置模式及工作模式。在闲置模式中，由于此时电源电压并未提供至电子电路400，因此在此期间，电子电路监测装置310监测电子电路400所得的监测结果包括工艺变异或操作温度对电子电路400所造成的影响。在工作模式中，由于此时电源电压提供至电子电路400，因此在此期间，电子电路监测装置310监测电子电路400所得的监测结果包括电源电压对电子电路400所造成的影响。
具体而言，在本范例实施例中，观测点监测电路312是依据模式控制信号S6来决定操作在第一监测模式或第二监测模式。在本范例实施例中，模式控制信号S6是由电子电路400当中的电路元件输出给观测点监测电路312，或者是由电子装置320依据电子电路400的操作模式来输出给观测点监测电路312。在本范例实施例中，当电子电路400处于闲置模式时，观测点监测电路312操作在第一监测模式710、730、750，此时，信号测量电路316分析振荡信号RO_osc的振荡周期来取得工艺变异或操作温度的监测结果。因此，在本范例实施例中，观测点监测电路312操作在第一监测模式时，信号测量电路316分析感测信号RO_clk的电气特性，以取得电子电路400的操作温度或工艺变异的监测结果。举例而言，当观测点监测电路312第一次操作在第一监测模式710时，代表电子电路400的电源电压刚启动并且为闲置模式尚未开始运作的情形。因此，在第一监测模式710中，信号测量电路分析振荡信号RO_osc的振荡周期所得的第一数字码C1，其所受电源电压的影响可以忽略，并且此时所监测到的操作温度为已知，例如为室温。因此，此时，信号测量电路316分析振荡信号RO_osc的振荡周期所取得监测结果是有关工艺变异对电子电路400的影响。因此，在本范例实施例中，在电子电路400处于闲置模式一预设的时间长度之后，在观测点监测电路312第一次操作在第一监测模式时，信号测量电路316分析感测信号RO_clk的电气特性，以取得电子电路400的操作温度或工艺变异的监测结果。
接着，当观测点监测电路312操作在第一监测模式730时，电子电路400已运作一段时间后再度回到闲置模式。在第一监测模式730中，信号测量电路316分析振荡信号RO_osc的振荡周期所得的第一数字码C1，其所受电源电压的影响可以忽略，并且依据在第一监测模式710的监测结果有关工艺变异对电子电路400的影响为已知。因此，信号测量电路316分析振荡信号RO_osc的振荡周期所取得监测结果是有关操作温度对电子电路400的影响，并且也可计算出此时电子电路400的操作温度。类似地，观测点监测电路312操作在第一监测模式750时的监测方式也可以此类推，在此不再赘述。
接着，当电子电路400处于工作模式时，电源电压提供至电子电路400，观测点监测电路312操作在第二监测模式720、740、760，此时，信号测量电路316分析振荡信号RO_osc的振荡周期来取得电源电压的监测结果。因此，在本范例实施例中，观测点监测电路312操作在第二监测模式时，信号测量电路316分析感测信号RO_clk的电气特性，以取得电子电路400的电源电压的监测结果。举例而言，观测点监测电路312操作在第二监测模式720时，依据在第一监测模式710的监测结果有关工艺变异对电子电路400的影响为已知，并且此时所监测到的操作温度为已知，例如与第一监测模式710相同，是室温。因此，信号测量电路316分析振荡信号RO_osc的振荡周期所取得监测结果是有关电源电压对电子电路400的影响，并且也可计算出此时最大的电源电压落差。类似地，观测点监测电路312操作在第二监测模式740时，其操作温度预设与在第一监测模式730计算所得者相同，因此，工艺变异以及操作温度为已知，信号测量电路316分析振荡信号RO_osc的振荡周期所取得监测结果是有关电源电压对电子电路400的影响，并且也可计算出此时最大的电源电压落差。观测点监测电路312操作在第二监测模式760时的监测方式也可以此类推，在此不再赘述。
因此，依据上述多重模式的监测方式，对应电子电路400的运作状态，电子电路监测***300操作在不同的监测模式中，以将电子电路400内部观测点的工艺变异、操作温度以及电源电压等电路参数的效应分离出来，从而个别监控。
以下说明电子装置如何依据振荡周期的分析结果来取得电源电压、操作温度以及振荡周期等电路参数的监测结果。
图8绘示本发明一范例实施例的预先建立的三维模型的概要示意图。请参考图3及图8，本范例实施例的电子装置320依据电子电路400的工艺变异、操作温度及电源电压等电路参数，以模拟或测量方式来预先建立如图8的三维模型。因此，三维模型依据电子电路的工艺变异、电源电压以及操作温度以模拟或测量方式预先来建立。此三维模型包括电子电路400的电源电压、操作温度以及振荡周期三者之间的对应关系。并且在图8中，此三维模型由上而下分别显示了此些电路参数在不同工艺参数下所模拟或测量的参数点，在本范例实施例中以SS、TT、FF三种工艺参数为例。在本范例实施例中，信号测量电路316将振荡周期的分析结果输出至电子装置320。电子装置320依据三维模型以及振荡周期的分析结果来取得一至多种电路参数的监测结果。具体而言，信号测量电路316将振荡周期的分析结果(例如包括第一输出数字码C1及第二输出数字码C2)输出至电子装置320，从而电子装置320依据此预先建立的三维模型以及振荡周期的分析结果来取得工艺变异、操作温度及电源电压等电路参数的监测结果。在本范例实施例中，电子装置320是具有数值运算功能或数值映射功能等类似功能的主机***，本发明对电子装置320的类型并不加以限制。
在本范例实施例中，在电子电路监测装置310对电子电路400的电源电压及操作温度进行监测之前，电子装置320会先依据工艺变异的监测结果来重新建立图8的三维模型。图9绘示本发明一范例实施例的重新建立的三维模型的概要示意图。请参照图7至图9，在本范例实施例中，当观测点监测电路312第一次操作在第一监测模式710时，以第一数字码C1为例，其所受电源电压的影响可以忽略(假设为理想电压)，并且此时所监测到的操作温度例如为室温。因此，此时，电子装置320所取得监测结果在图9中是对应到校正点B。接着，电子装置320再从图8预先建立的三维模型之中，取得对应校正点B具有相同电源电压及操作温度的另两参数点A、C，其中参数点A、C分别是SS、FF模式下模拟或测量所得的参数点。电子装置320依据校正点B及参数点A、C来计算出工艺变异的比例系数γ。在本范例实施例中，电子装置320计算比例系数的方式之一，是以参数点C为基准，计算校正点B与参数点C的周期差值TB-TC以及参数点A与参数点C的周期差值TA-TC，此两差值的比例即为工艺变异的比例系数γ，其计算公式例示如下：
其中，γ是比例系数，TA、TB及TC分别是参数点A、校正点B与参数点C对应的振荡周期。接着，电子装置320依据比例系数γ来重新建立三维模型。因此，在本范例实施例中，三维模型更依据监测所得的电子电路的工艺变异的监测结果来加以重建。图9所示者即电子装置320依据比例系数γ以及SS、FF模式的各参数点来重新建立的三维模型。在图9中，其TT模式的各参数点已依据比例系数γ以及SS、FF模式来重建。电子装置320依据比例系数γ以及SS、FF模式的各参数点来重建对应TT模式的各参数点的方式之一，是依比例系数γ以及SS、FF模式的各参数点来线性内插出对应TT模式的各参数点，其线性内插公式例示如下：
TTT＝(TSS-TFF)×γ+TFF
其中，γ是比例系数，TSS及TFF分别是SS、FF模式的各参数点对应的振荡周期，TTT是对应TT模式中各参数点线性内插所得的振荡周期。接着，电子装置320再依据此重新建立的三维模型以及振荡周期的分析结果来取得操作温度及电源电压等电路参数的监测结果。
图10绘示本发明一范例实施例的依据重新建立的三维模型来取得电源电压的监测结果的概要示意图。请参考图3、图7及图10，图10是例示电源电压预测的范例实施例。以第二监测模式720为例，其工艺变异及操作温度对电子电路400的影响为已知，其中操作温度例如为室温(假设为25℃)。因此，电子装置320在取得第一数字码C1或第二数字码C2之后，计算出其所对应的最大振荡周期或平均振荡周期。接着，电子装置320再依据最大振荡周期或平均振荡周期，从图10中对应操作温度25℃的多个参数点中，映射出最大振荡周期或平均振荡周期所对应的电源电压，从而可取得最大电源电压落差的监测结果。此外，第二监测模式740、760的监测结果可依此类推，在此不再赘述。
图11绘示本发明一范例实施例的依据重新建立的三维模型来取得电源电压的监测结果的概要示意图。请参考图3、图7及图11，图11是例示操作温度预测的范例实施例。以第一监测模式730为例，其工艺变异及电源电压对电子电路400的影响为已知，其中电源电压假设为理想电压，亦即此时的电源电压并未提供给电子电路400。因此，电子装置320在取得第一数字码C1或第二数字码C2之后，计算出其所对应的最大振荡周期或平均振荡周期。接着，电子装置320再依据最大振荡周期或平均振荡周期，从图10中对应理想电压的多个参数点中，映射出最大振荡周期或平均振荡周期所对应的操作温度，从而可取得操作温度的监测结果。此外，第一监测模式750的监测结果可依此类推，在此不再赘述。
图12绘示本发明一范例实施例的电子电路监测方法的步骤流程图。请参考图3至图6及图12，本范例实施例的电子电路监测方法至少适用于图3至图6的电子电路监测***，然而本发明并不加以限制。所述电子电路监测方法至少包括如下步骤。在步骤S200中，电子电路监测***300利用以阵列方式排列的多个传感器电路500，分别来感测电子电路400当中的多个观测点的电路参数。接着，在步骤S210中，电子电路监测***300从传感器电路500当中选择至少一个来感测电路参数。之后，在步骤S220中，电子电路监测***300分析所选择的传感器电路500输出的感测信号RO_clk的电气特性，以取得电路参数的监测结果。
另外，本发明范例实施例的电子电路监测方法可以由图1至图11实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图13绘示本发明另一范例实施例的电子电路监测方法的步骤流程图。请参考图3至图6及图13，本范例实施例的电子电路监测方法至少适用于图3至图6的电子电路监测***，然而本发明并不加以限制。所述电子电路监测方法至少包括如下步骤。在步骤S300中，电子电路监测***300依据电子电路400的工艺变异、电源电压以及操作温度等电路参数以模拟或测量方式预先来建立三维模型。接着，在步骤S310中，电子电路监测***300依据第一次操作在第一监测模式监测所得的电子电路400的工艺变异的监测结果来重建三维模型。
另一方面，在步骤S400中，电子电路监测***300利用以阵列方式排列的多个传感器电路500，分别来感测电子电路400当中的多个观测点的电路参数。接着，在步骤S410中，电子电路监测***300依据第一扫描信号S1从阵列中选择一列，并且依据第二扫描信号从所选择的列中选择一传感器电路500来感测其所对应的观测点的电路参数。之后，在步骤S420中，电子电路监测***300分析振荡信号RO_osc的振荡周期，以取得最大振荡周期以及平均振荡周期，并且将最大振荡周期以及平均振荡周期分别转换为第一输出数字码C1及第二输出数字码C2。此外，在步骤S430中，电子电路监测***300分别依据多个校正信号S1、S2来产生多个校正数字码π1、π2。
因此，在本范例实施例中，在分析感测信号的电气特性，以取得电路参数的监测结果的步骤中，分析振荡信号的振荡周期，以取得电路参数的监测结果。在本范例实施例中，振荡周期的分析结果包括振荡信号的最大振荡周期以及平均振荡周期两者当中至少一个。在本范例实施例中，分析感测信号的电气特性，以取得电路参数的监测结果的步骤包括：分析振荡信号的振荡周期，以取得振荡信号的最大振荡周期；以及将振荡信号的最大振荡周期转换为第一输出数字码。在本范例实施例中，分析振荡信号的振荡周期，以取得振荡信号的最大振荡周期的步骤包括：分别依据多个校正信号来产生多个校正数字码；以及依据校正数字码来计算振荡信号的最大振荡周期。在本范例实施例中，上述分析感测信号的电气特性，以取得电路参数的监测结果的步骤包括：分析振荡信号的振荡周期，以取得振荡信号的平均振荡周期；以及将振荡信号的平均振荡周期转换为第二输出数字码。此外，在一实施例中，电子电路监测方法还包括调整校正信号的信号周期。
在步骤S320中，电子电路监测***300依据校正数字码π1、π2以及第一输出数字码C1及第二输出数字码C2来计算振荡信号RO_osc的最大振荡周期以及平均振荡周期。接着，在步骤S330中，电子电路监测***300确认其监测模式是第一监测模式或第二监测模式。在步骤S340中，电子电路监测***300第一次操作在第一监测模式，电子电路监测***300依据重建的三维模型以及振荡信号RO_osc的最大振荡周期或平均振荡周期来取得电子电路400的工艺变异的监测结果。在步骤S350中，电子电路监测***300操作在第一监测模式，电子电路监测***300依据重建的三维模型以及振荡信号RO_osc的最大振荡周期或平均振荡周期来取得电子电路400的操作温度的监测结果。在步骤S360中，电子电路监测***300在第二监测模式，电子电路监测***300依据重建的三维模型以及振荡信号RO_osc的最大振荡周期或平均振荡周期来取得电子电路400的电源电压的监测结果。
因此，在本范例实施例中，电子电路监测方法包括：依据三维模型以及振荡周期的分析结果来取得电路参数的监测结果。在本范例实施例中，电子电路监测方法包括：依据电子电路的工艺变异、电源电压以及操作温度以模拟或测量方式预先来建立三维模型。在本范例实施例中，电子电路监测方法包括：依据监测所得的电子电路的工艺变异的监测结果来重建三维模型。在本范例实施例中，从传感器电路当中选择至少一个来感测电路参数的步骤包括：依据第一扫描信号，从阵列中选择一列的传感器电路来感测电路参数。感测信号从所选择的列来输出。在本范例实施例中，从传感器电路当中选择至少一个来感测电路参数的步骤包括：依据第二扫描信号，从所选择的列中选择一个传感器电路来感测其所对应的观测点的电路参数。在本范例实施例中，分析感测信号的电气特性，以取得电路参数的监测结果的步骤包括：在第一监测模式时，分析感测信号的电气特性，以取得电子电路的操作温度或工艺变异的监测结果；以及在第二监测模式时，分析感测信号的电气特性，以取得电子电路的电源电压的监测结果。在本范例实施例中，在电子电路处于闲置模式预设的时间长度之后，电子电路监测方法第一次操作在第一监测模式。在第一监测模式时，分析感测信号的电气特性，以取得电子电路的操作温度或工艺变异的监测结果的步骤包括：在电子电路监测方法第一次操作在第一监测模式时，分析感测信号的电气特性，以取得电子电路的工艺变异的监测结果。在本范例实施例中，电子电路监测方法依据模式控制信号来决定操作在第一监测模式或第二监测模式。在本范例实施例中，在电子电路处于闲置模式时，电子电路监测方法操作在第一监测模式。在电子电路处于工作模式时，电子电路监测方法操作在第二监测模式。
另外，本发明范例实施例的电子电路监测方法可以由图1至图12实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
综上所述，在本发明范例实施例中，电子电路监测***及其方法通过在电子电路中植入传感器电路，并且通过信号测量电路来将感测信号的电气特性量化。接着，电子电路监测***及其方法针对量化的电气特性，通过三维模型的分析来消除工艺变异的因素，以依据所监测到电气特性来推估对应的电源电压及操作温度，从而在电子电路的操作期间监测其中的电源电压及操作温度。因此，本发明范例实施例的电子电路监测***及其方法可提升电子电路的效能以及可靠度。
虽然本发明已以实施例发明如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。
Claims (32)
1.一种电子电路监测***，用以监测电子电路的一至多种电路参数，该电子电路监测***包括：
观测点监测电路，包括以阵列方式排列的多个传感器电路，分别用以感测该电子电路当中的多个观测点的该一至多种电路参数；
***控制电路，耦接至该观测点监测电路，用以从这些传感器电路当中选择至少一个来感测该一至多种电路参数，其中所选择的这些传感器电路中的一个输出感测信号；以及
信号测量电路，耦接至该观测点监测电路，用以接收该感测信号，并且分析该感测信号的电气特性，以取得该一至多种电路参数的监测结果。
2.如权利要求1所述的电子电路监测***，其中各这些传感器电路还包括振荡器电路，所选择的这些传感器电路中的一个的该振荡器电路输出振荡信号作为该感测信号，以及该信号测量电路分析该振荡信号的振荡周期，以取得该一至多种电路参数的监测结果。
3.如权利要求2所述的电子电路监测***，其中各这些传感器电路还包括：
寄存器电路，耦接至该振荡器电路，用以输出的动作信号，来控制该振荡器电路产生该振荡信号，其中该寄存器电路依据上一级的传感器电路所输出的动作信号以及扫描时钟信号来产生该动作信号；以及
选择器电路，耦接至该振荡器电路、该寄存器电路以及该上一级的传感器电路，用以依据该动作信号从该振荡器电路所产生的该振荡信号以及该上一级的传感器电路所输出的振荡信号两者当中选择一个输出至下一级的传感器电路以及该信号测量电路。
4.如权利要求2所述的电子电路监测***，其中该振荡周期的分析结果包括该振荡信号的最大振荡周期以及平均振荡周期两者当中至少一个。
5.如权利要求4所述的电子电路监测***，还包括电子装置，其中该信号测量电路还包括：
量化器电路，耦接至该观测点监测电路，用以分析该振荡信号的振荡周期，以取得该振荡信号的最大振荡周期，并且将该振荡信号的最大振荡周期转换为第一输出数字码，以输出至该电子装置，其中该振荡周期的分析结果包括该第一输出数字码。
6.如权利要求5所述的电子电路监测***，还包括：
锁相回路电路，耦接至该***控制电路，用以输出多个校正信号至该量化器电路，其中该量化器电路分别依据这些校正信号来产生多个校正数字码，并且输出这些校正数字码至该电子装置，以及该电子装置依据这些校正数字码来计算该振荡信号的最大振荡周期。
7.如权利要求6所述的电子电路监测***，其中该***控制电路输出校正控制信号至该锁相回路电路，以调整该锁相回路电路所输出的这些校正信号的信号周期。
8.如权利要求5所述的电子电路监测***，其中该信号测量电路还包括：
计数器电路，耦接至该观测点监测电路，用以分析该振荡信号的振荡周期，以取得该振荡信号的平均振荡周期，并且将该振荡信号的平均振荡周期转换为第二输出数字码，以输出至该电子装置，其中该振荡周期的分析结果包括该第二输出数字码。
9.如权利要求2所述的电子电路监测***，还包括电子装置，其中该信号测量电路将该振荡周期的分析结果输出至该电子装置，该电子装置依据三维模型以及该振荡周期的分析结果来取得该一至多种电路参数的监测结果，以及该三维模型包括该电子电路的电源电压、操作温度以及该振荡周期三者之间的对应关系。
10.如权利要求9所述的电子电路监测***，其中该三维模型依据该电子电路的工艺变异、电源电压以及操作温度以模拟或测量方式预先来建立。
11.如权利要求10所述的电子电路监测***，其中该三维模型更依据监测所得的该电子电路的工艺变异的监测结果来加以重建。
12.如权利要求1所述的电子电路监测***，其中该***控制电路输出第一扫描信号至该观测点监测电路，以从该阵列中选择一列的这些传感器电路来感测该一至多种电路参数，其中该感测信号从所选择的该列来输出。
13.如权利要求12所述的电子电路监测***，其中该***控制电路更输出第二扫描信号至该观测点监测电路，以从该列中选择传感器电路来感测其所对应的观测点的该一至多种电路参数。
14.如权利要求1所述的电子电路监测***，其中该观测点监测电路依据模式控制信号来决定操作在第一监测模式或第二监测模式，该电子电路处于闲置模式时，该观测点监测电路操作在该第一监测模式，以及该电子电路处于工作模式时，该观测点监测电路操作在该第二监测模式。
15.如权利要求14所述的电子电路监测***，其中该一至多种电路参数包括该电子电路的电源电压、操作温度以及工艺变异，该观测点监测电路操作在该第一监测模式时，该信号测量电路分析该感测信号的该电气特性，以取得该电子电路的操作温度或工艺变异的监测结果，以及该观测点监测电路操作在该第二监测模式时，该信号测量电路分析该感测信号的该电气特性，以取得该电子电路的电源电压的监测结果。
16.如权利要求15所述的电子电路监测***，其中在该电子电路处于该闲置模式预设的时间长度之后，在该观测点监测电路第一次操作在该第一监测模式时，该信号测量电路分析该感测信号的该电气特性，以取得该电子电路的工艺变异的监测结果。
17.一种电子电路监测方法，用以监测电子电路的一至多种电路参数，该电子电路监测方法包括：
利用以阵列方式排列的多个传感器电路，分别来感测该电子电路当中的多个观测点的该一至多种电路参数；
从这些传感器电路当中选择至少一个来感测该一至多种电路参数，其中所选择的这些传感器电路中的一个输出一感测信号；以及
分析该感测信号的电气特性，以取得该一至多种电路参数的监测结果。
18.如权利要求17所述的电子电路监测方法，其中各这些传感器电路还包括振荡器电路，所选择的这些传感器电路中的一个的该振荡器电路输出振荡信号作为该感测信号，以及在分析该感测信号的该电气特性，以取得该一至多种电路参数的监测结果的步骤中，分析该振荡信号的振荡周期，以取得该一至多种电路参数的监测结果。
19.如权利要求18所述的电子电路监测方法，其中该振荡周期的分析结果包括该振荡信号的最大振荡周期以及平均振荡周期两者当中至少一个。
20.如权利要求19所述的电子电路监测方法，其中分析该感测信号的该电气特性，以取得该一至多种电路参数的监测结果的步骤还包括：
分析该振荡信号的振荡周期，以取得该振荡信号的最大振荡周期；以及
将该振荡信号的最大振荡周期转换为第一输出数字码，其中该振荡周期的分析结果包括该第一输出数字码。
21.如权利要求20所述的电子电路监测方法，其中分析该振荡信号的振荡周期，以取得该振荡信号的最大振荡周期的步骤还包括：
分别依据多个校正信号来产生多个校正数字码；以及
依据这些校正数字码来计算该振荡信号的最大振荡周期。
22.如权利要求21所述的电子电路监测方法，还包括调整这些校正信号的信号周期。
23.如权利要求19所述的电子电路监测方法，其中分析该感测信号的该电气特性，以取得该一至多种电路参数的监测结果的步骤还包括：
分析该振荡信号的振荡周期，以取得该振荡信号的平均振荡周期；以及
将该振荡信号的平均振荡周期转换为第二输出数字码，其中该振荡周期的分析结果包括该第二输出数字码。
24.如权利要求18所述的电子电路监测方法，还包括：
依据三维模型以及该振荡周期的分析结果来取得该一至多种电路参数的监测结果，其中该三维模型包括该电子电路的电源电压、操作温度以及该振荡周期三者之间的对应关系。
25.如权利要求24所述的电子电路监测方法，还包括：
依据该电子电路的工艺变异、电源电压以及操作温度以模拟或测量方式预先来建立该三维模型。
26.如权利要求25所述的电子电路监测方法，还包括：
依据监测所得的该电子电路的工艺变异的监测结果来重建该三维模型。
27.如权利要求17所述的电子电路监测方法，其中从这些传感器电路当中选择至少一个来感测该一至多种电路参数的步骤还包括：
依据第一扫描信号，从该阵列中选择一列的这些传感器电路来感测该一至多种电路参数，其中该感测信号从所选择的该列来输出。
28.如权利要求27所述的电子电路监测方法，其中从这些传感器电路当中选择至少一个来感测该一至多种电路参数的步骤还包括：
依据第二扫描信号，从该列中选择一传感器电路来感测其所对应的观测点的该一至多种电路参数。
29.如权利要求17所述的电子电路监测方法，其中该一至多种电路参数包括该电子电路的电源电压、操作温度以及工艺变异，以及分析该感测信号的该电气特性，以取得该一至多种电路参数的监测结果的步骤还包括：
在第一监测模式时，分析该感测信号的该电气特性，以取得该电子电路的操作温度或工艺变异的监测结果；以及
在第二监测模式时，分析该感测信号的该电气特性，以取得该电子电路的电源电压的监测结果。
30.如权利要求29所述的电子电路监测方法，其中在该电子电路处于闲置模式预设的时间长度之后，该电子电路监测方法第一次操作在该第一监测模式，以及在该第一监测模式时，分析该感测信号的该电气特性，以取得该电子电路的操作温度或工艺变异的监测结果的步骤还包括：
在该电子电路监测方法第一次操作在该第一监测模式时，分析该感测信号的该电气特性，以取得该电子电路的工艺变异的监测结果。
31.如权利要求30所述的电子电路监测方法，其中该电子电路监测方法依据模式控制信号来决定操作在该第一监测模式或该第二监测模式。
32.如权利要求31所述的电子电路监测方法，其中在该电子电路处于该闲置模式时，该电子电路监测方法操作在该第一监测模式，以及在该电子电路处于工作模式时，该电子电路监测方法操作在该第二监测模式。
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