CN112782550B - 一种纳秒级传输延时测试装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种纳秒级传输延时测试装置和方法，通过搭建上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路与合成后期处理电路的组合，能够将传输延时转换为电压测试，从而实现纳秒级传输延时测试，例如对于上升沿和下降沿的传输延时量级都为10‑20ns的SGM48000芯片等所进行的传输延时测试得以成功实现。

Description

一种纳秒级传输延时测试装置和方法
技术领域
本发明涉及芯片电路的传输延时测试技术，特别是一种纳秒级传输延时测试装置和方法，通过搭建上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路与合成后期处理电路的组合，能够将传输延时转换为电压测试，从而实现纳秒级传输延时测试，例如对于上升沿和下降沿的传输延时量级都为10-20ns的SGM48000芯片等所进行的传输延时测试得以成功实现。
背景技术
对于芯片电路的传输延时测试，一般是利用测试机直接对时间进行计量。但是本发明人在实际工作中发现对于纳秒级传输延时测试直接采用测试机进行时间计量就无法实现，例如对于上升沿和下降沿的传输延时量级都为10-20ns的SGM48000芯片，量产上无法测试，即不能通过测试机进行测试。本发明人认为，如果通过搭建上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路与合成后期处理电路的组合，就能够将传输延时转换为电压测试，从而实现纳秒级传输延时测试。有鉴于此，本发明人完成了本发明。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种纳秒级传输延时测试装置和方法，通过搭建上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路与合成后期处理电路的组合，能够将传输延时转换为电压测试，从而实现纳秒级传输延时测试，例如对于上升沿和下降沿的传输延时量级都为10-20ns的SGM48000芯片等所进行的传输延时测试得以成功实现。
本发明的技术方案如下：
一种纳秒级传输延时测试装置，其特征在于，包括上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路，所述上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路分别连接滤波电路，所述滤波电路通过放大电路连接测试机。
所述上升沿前期处理电路包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的正输入端连接待测输入波形端，所述第一比较器的负输入端连接输入参考电压端，所述第一比较器的输出端连接与门电路的第一输入端，所述第二比较器的正输入端连接待测输出波形端，所述第二比较器的负输入端连接输出参考电压端，所述第二比较器的输出端通过第一奇数个非门电路连接所述与门电路的第二输入端，所述与门电路的输出端连接所述滤波电路的第一输入端。
所述下降沿前期处理电路包括第三比较器和第四比较器，所述第三比较器的正输入端连接待测输入波形端，所述第三比较器的负输入端连接输入参考电压端，所述第三比较器的输出端连接或非门电路的第一输入端，所述第四比较器的正输入端连接待测输出波形端，所述第四比较器的负输入端连接输出参考电压端，所述第四比较器的输出端通过第二奇数个非门电路连接所述或非门电路的第二输入端，所述或非门电路的输出端连接所述滤波电路的第二输入端。
所述第一比较器和所述第三比较器采用同一个实体比较器电路。
所述第二比较器和所述第四比较器采用同一个实体比较器电路。
一种纳秒级传输延时测试方法，其特征在于，包括将待测输入波形IN中的斜着向上的上升沿转换为波形A的垂直上升沿，将待测输出波形OUT中的斜着向上的上升沿转换为波形B的垂直上升沿，将待测输入波形IN中的斜着向下的下降沿转换为波形A的垂直下降沿，将待测输出波形OUT中的斜着向下的下降沿转换为波形B的垂直下降沿，将所述波形B反向成波形C，将波形A与波形C进行逻辑与运算得到上升沿传输延时脉冲波形D，将波形A与波形C进行逻辑或非运算得到下降沿传输延时脉冲波形H，将脉冲波形D和脉冲波形H进行滤波处理得到电压E，所述电压E的电压值即为传输延时时间内的脉冲电压平均值，将电压E进行放大得到电压F，通过测量电压F的电压值确定传输延时时间。
将待测输入波形IN输入比较器的正输入端，将输入参考电压Ref_IN输入所述比较器的负输入端，所述比较器输出所述波形A，将待测输出波形OUT输入比较器的正输入端，将输出参考电压Ref_OUT输入所述比较器的负输入端，所述比较器输出所述波形B，所述波形B经过奇数个非门电路生成所述波形C。
所述波形A和所述波形C经过与门电路生成所述上升沿传输延时脉冲波形D，所述波形A和所述波形C经过或非门电路生成所述下降沿传输延时脉冲波形H。
脉冲波形D和脉冲波形H经过滤波器生成所述电压E，所述电压E经过放大器放大生成所述电压F。
所述电压F采用测试机进行测试，测试前校准所述测试机，通过输入和输出采用相同的波形测到的电压值为所述测试机本身存在的延时误差电压G，所述电压F的值＝F’-G，F’为所述测试机测量所述电压F直接得到的测量值，将F’-G与实际用示波器测到的传输延时时间拟合出比例关系，根据该比例关系在测试机上直接测试电压信号来测试传输延时。
本发明的技术效果如下：本发明一种纳秒级传输延时测试装置和方法，通过搭建将传输延时转换为电压测试的电路结构，使得测试机能够对纳秒级传输延时进行有效测试，解决了SGM48000芯片在量产上无法进行传输延时测试的问题。
附图说明
图1是实施本发明一种纳秒级传输延时测试装置结构示意图。图1中包括对上升沿和下降沿分别进行前期处理的电路(获得上升沿D脉冲和下降沿H脉冲)，以及滤波、放大和进入测试机进行测试的合成后期处理电路。上升沿前期处理电路包括第一比较器和第二比较器，第一N个非门电路(通过，N个非门来增大传输延时时间，同时将输出波形反向，N为大于1的奇数)，与门电路。下降沿前期处理电路包括第三比较器和第四比较器，第二N个非门电路(通过，N个非门来增大传输延时时间，同时将输出波形反向，N为大于1的奇数)，或非门电路。
图2是图1中各个节点的时序图。图2中涉及的节点有Ref_IN，IN，Ref_OUT，OUT，A，B，C，D，H，E，F。图2的横坐标为时间，纵坐标为电压。上升沿传输延时(波形IN上升沿与波形OUT上升沿比较)和下降沿传输延时(波形IN下降沿与波形OUT下降沿比较)均为纳秒级，例如10-20ns。A节点的波形A是输入波形IN与输入参考电压Ref_IN进行比较得到。B节点的波形B是输出波形OUT与输出参考电压Ref_OUT进行比较得到。C节点的波形C是波形B的反向波形。波形D＝波形A*波形C(对应上升沿传输延时)。波形H将波形A与波形C进行或非运算后得到(对应下降沿传输延时)。电压E通过将脉冲信号D和脉冲信号H进行滤波处理而得。电压F是电压E的放大(用于测试机测试出电压值)。
具体实施方式
下面结合附图(图1-图2)对本发明进行说明。
图1是实施本发明一种纳秒级传输延时测试装置结构示意图。图2是图1中各个节点的时序图。参考图1和图2，一种纳秒级传输延时测试装置，包括上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路，所述上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路分别连接滤波电路，所述滤波电路通过放大电路连接测试机。所述上升沿前期处理电路包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的正输入端(+)连接待测输入波形端IN，所述第一比较器的负输入端(-)连接输入参考电压端Ref_IN，所述第一比较器的输出端连接与门电路的第一输入端，所述第二比较器的正输入端(+)连接待测输出波形端OUT，所述第二比较器的负输入端(-)连接输出参考电压端Ref_OUT，所述第二比较器的输出端通过第一奇数个非门电路连接所述与门电路的第二输入端，所述与门电路的输出端连接所述滤波电路的第一输入端。所述下降沿前期处理电路包括第三比较器和第四比较器，所述第三比较器的正输入端(+)连接待测输入波形端IN，所述第三比较器的负输入端(-)连接输入参考电压端Ref_IN，所述第三比较器的输出端连接或非门电路的第一输入端，所述第四比较器的正输入端(+)连接待测输出波形端OUT，所述第四比较器的负输入端(-)连接输出参考电压端Ref_OUT，所述第四比较器的输出端通过第二奇数个非门电路连接所述或非门电路的第二输入端，所述或非门电路的输出端连接所述滤波电路的第二输入端。所述第一比较器和所述第三比较器采用同一个实体比较器电路。所述第二比较器和所述第四比较器采用同一个实体比较器电路。
如图1至图2所示，一种纳秒级传输延时测试方法，包括将待测输入波形IN中的斜着向上的上升沿转换为波形A的垂直上升沿，将待测输出波形OUT中的斜着向上的上升沿转换为波形B的垂直上升沿，将待测输入波形IN中的斜着向下的下降沿转换为波形A的垂直下降沿，将待测输出波形OUT中的斜着向下的下降沿转换为波形B的垂直下降沿，将所述波形B反向成波形C，将波形A与波形C进行逻辑与运算得到上升沿传输延时脉冲波形D，将波形A与波形C进行逻辑或非运算得到下降沿传输延时脉冲波形H，将脉冲波形D和脉冲波形H进行滤波处理得到电压E，所述电压E的电压值即为传输延时时间内的脉冲电压平均值，将电压E进行放大得到电压F，通过测量电压F的电压值确定传输延时时间。将待测输入波形IN输入比较器的正输入端，将输入参考电压Ref_IN输入所述比较器的负输入端，所述比较器输出所述波形A，将待测输出波形OUT输入比较器的正输入端，将输出参考电压Ref_OUT输入所述比较器的负输入端，所述比较器输出所述波形B，所述波形B经过奇数个非门电路生成所述波形C。所述波形A和所述波形C经过与门电路生成所述上升沿传输延时脉冲波形D，所述波形A和所述波形C经过或非门电路生成所述下降沿传输延时脉冲波形H。脉冲波形D和脉冲波形H经过滤波器生成所述电压E，所述电压E经过放大器放大生成所述电压F。所述电压F采用测试机进行测试，测试前校准所述测试机，通过输入和输出采用相同的波形测到的电压值为所述测试机本身存在的延时误差电压G，所述电压F的值＝F’-G，F’为所述测试机测量所述电压F直接得到的测量值，将F’-G与实际用示波器测到的传输延时时间拟合出比例关系，根据该比例关系在测试机上直接测试电压信号来测试传输延时。
本发明通过搭建电路将传输延时转换为电压测试的工作原理结合图1和图2说明如下：
1.输入波形与Ref_IN电压进行比较，得到波形A，输出波形与Ref_OUT电压进行比较，得到波形B，Ref_-IN电压和Ref_OUT电压可根据实际要求适当变化(时序图中Ref_IN为IN高电平的50％，Ref_OUT为OUT高电平的50％)；
2.波形B通过N个非门，得到波形C，目的是为了通过非门来增大传输延时时间，同时将输出波形反向；
3.测上升沿传输延时：将波形A与波形C送入与门，得到波形D，将IN到OUT的上升沿传输延时转换成相同时间的脉冲信号D；
4.测下降沿传输延时：将波形A与波形C送入或非门，得到波形D，将IN到OUT的下降沿传输延时转换成相同时间的脉冲信号H；
5.测试上升沿传输延时将脉冲信号D送入RC滤波器，测试下降沿传输延时将脉冲信号H送入RC滤波器，分别将脉冲信号转换成电压E；
6.电压E放大后，用测试机直接测试电压信号，即可得到对应传输延时时间内的脉冲电压平均值F；
7.测试前需要校准设备：输入和输出采用相同的波形，此时测试机测到的电压值为设备本身存在的延时误差G；
8.除去设备延时误差后，上升沿传输延时时间内脉冲信号的平均电压为F-G；
9.将得到平均电压F-G与实际用示波器测到的上升沿传输延时时间拟合出比例关系，则可以在测试机上直接测试电压信号来测试传输延时。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (2)

1.一种纳秒级传输延时测试装置，其特征在于，包括上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路，所述上升沿前期处理电路和下降沿前期处理电路分别连接滤波电路，所述滤波电路通过放大电路连接测试机；
所述上升沿前期处理电路包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的正输入端连接待测输入波形端，所述第一比较器的负输入端连接输入参考电压端，所述第一比较器的输出端连接与门电路的第一输入端，所述第二比较器的正输入端连接待测输出波形端，所述第二比较器的负输入端连接输出参考电压端，所述第二比较器的输出端通过第一奇数个非门电路连接所述与门电路的第二输入端，所述与门电路的输出端连接所述滤波电路的第一输入端；
所述下降沿前期处理电路包括第三比较器和第四比较器，所述第三比较器的正输入端连接待测输入波形端，所述第三比较器的负输入端连接输入参考电压端，所述第三比较器的输出端连接或非门电路的第一输入端，所述第四比较器的正输入端连接待测输出波形端，所述第四比较器的负输入端连接输出参考电压端，所述第四比较器的输出端通过第二奇数个非门电路连接所述或非门电路的第二输入端，所述或非门电路的输出端连接所述滤波电路的第二输入端。
2.一种纳秒级传输延时测试方法，其特征在于，包括将待测输入波形IN中的斜着向上的上升沿转换为波形A的垂直上升沿，将待测输出波形OUT中的斜着向上的上升沿转换为波形B的垂直上升沿，将待测输入波形IN中的斜着向下的下降沿转换为波形A的垂直下降沿，将待测输出波形OUT中的斜着向下的下降沿转换为波形B的垂直下降沿，将所述波形B反向成波形C，将波形A与波形C进行逻辑与运算得到上升沿传输延时脉冲波形D，将波形A与波形C进行逻辑或非运算得到下降沿传输延时脉冲波形H，将脉冲波形D和脉冲波形H进行滤波处理得到电压E，所述电压E的电压值即为传输延时时间内的脉冲电压平均值，将电压E进行放大得到电压F，通过测量电压F的电压值确定传输延时时间；
将待测输入波形IN输入比较器的正输入端，将输入参考电压Ref_IN输入所述比较器的负输入端，所述比较器输出所述波形A，将待测输出波形OUT输入比较器的正输入端，将输出参考电压Ref_OUT输入所述比较器的负输入端，所述比较器输出所述波形B，所述波形B经过奇数个非门电路生成所述波形C；
所述波形A和所述波形C经过与门电路生成所述上升沿传输延时脉冲波形D，所述波形A和所述波形C经过或非门电路生成所述下降沿传输延时脉冲波形H；
脉冲波形D和脉冲波形H经过滤波器生成所述电压E，所述电压E经过放大器放大生成所述电压F；
所述电压F采用测试机进行测试，测试前校准所述测试机，通过输入和输出采用相同的波形测到的电压值为所述测试机本身存在的延时误差电压G，所述电压F的值＝F’-G，F’为所述测试机测量所述电压F直接得到的测量值，将F’-G与实际用示波器测到的传输延时时间拟合出比例关系，根据该比例关系在测试机上直接测试电压信号来测试传输延时。
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