用于测量闪烁噪声的电路及其使用方法
【专利摘要】本发明提供一种闪烁噪声测量电路，包括第一部分。第一部分包括串联连接的多个第一级。第一部分包括：第一反馈开关元件，被配置为将多个第一级的输出选择性地反馈至多个第一级的输入端。第一部分包括第一部分连接开关元件。闪烁噪声测量电路包括连接至第一部分的第二部分。第二部分包括串联连接的多个第二级，其中第一部分连接开关元件被配置为将多个第二级选择性地连接至多个第一级。第二部分包括：第二反馈开关元件，被配置为将多个第二级的输出选择性地反馈至多个第一级的输入端。本发明还提供了一种确定闪烁噪声的方法。
【专利说明】
用于测量闪烁噪声的电路及其使用方法
技术领域
[0001]本发明总体涉及电子电路，更具体地，涉及用于测量闪烁噪声的电路及其使用方法。
【背景技术】
[0002]闪烁噪声是存在于使用直流(DC)工作的电子器件中的一种电子噪声类型。在一些示例中，闪烁噪声是由器件的沟道中的杂质或器件中的电荷生成或消除的变化引起的。闪烁噪声是器件的电阻的变化并且基于欧姆定律表示为电压或电流的变化。
[0003]因为随着噪声量的增加，电子噪声影响器件的稳定性，所以精确地确定器件的输出变得更加困难。在高频器件中，因为白噪声的量在闪烁噪声的量中占有主导作用，所以闪烁噪声占据器件的总噪声的较小部分。在低频器件中，总噪声被降低至器件的固有噪声(即，相位噪声)。在高频器件与低频器件之间的过渡区域中，闪烁噪声被确定为是确定器件的总噪声的重要因素。随着技术节点缩小，器件的总噪声的过渡区域的频率增大。
[0004]在一些示例中，使用外部设备来测量闪烁噪声。在一些示例中，随着器件的工作频率的改变，基于模拟的噪声来推算闪烁噪声。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种闪烁噪声测量电路，包括:第一部分和第二部分。第一部分包括:多个第一级，串联连接;第一反馈开关元件，被配置为将多个第一级的输出选择性地反馈至多个第一级的输入端;和第一部分连接开关元件。第二部分，连接至第一部分，其中，第二部分包括:多个第二级，串联连接，其中，第一部分连接开关元件被配置为将多个第二级选择性地连接至多个第一级；和第二反馈开关元件，被配置为将多个第二级的输出选择性地反馈至多个第一级的输入端。
[0006]优选地，多个第一级中的每一级都是可变反相器。
[0007]优选地，可变反相器被配置为接收用于调节可变反相器的驱动电压的第一偏压和第二偏压。
[0008]优选地，多个第一级中的每一级都是放大器，并且放大器包括反相输入端、非反相输入端、反相输出端和非反相输出端。
[0009]优选地，第一反馈开关元件位于多个第一级中的最后一级的非反相输出端与多个第一级中的最初一级的非反相输入端之间。
[0010]优选地，第一部分连接开关元件位于多个第一级中的最后一级的非反相输出端与多个第二级中的最初一级的反相输入端之间。
[0011 ]优选地，第一反馈开关元件是传输门、逻辑门、晶体管或晶闸管。
[0012]优选地，第一部分连接开关元件是传输门、逻辑门、晶体管或晶闸管。
[0013]优选地，多个第一级中的级数与多个第二级中的级数不同。
[0014]优选地，多个第一级中的级数与多个第二级中的级数相同。
[0015]优选地，当第一部分连接开关元件被配置为处于激活状态时，第一反馈开关元件被配置为处于未激活状态。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种闪烁噪声测量电路，包括:第一子电路，包括串联连接的多个第一级；第二子电路，包括串联连接的多个第二级，其中，多个第二级中的级数与多个第一级中的级数不同，并且第二子电路与第一子电路分离；以及第三子电路，包括串联连接的多个第三级，其中，多个第三级中的级数与第二级中的级数和多个第一级中的级数不同，并且第三子电路与第一子电路和第二子电路均分离。
[0017]优选地，多个第一级中的每一级都包括可变反相器。
[0018]优选地，多个第一级中的每一级都包括放大器，放大器具有反相输入端、非反相输入端、反相输出端和非反相输出端。
[0019]优选地，多个第一级、多个第二级和多个第三级中的每一个的级数都是奇数。
[0020]优选地，多个第一级、多个第二级和多个第三级中的每一个的级数都是偶数。
[0021]优选地，第一子电路、第二子电路和第三子电路中的每一个都是环形振荡器。
[0022]根据本发明的又一方面，提供了一种确定闪烁噪声的方法，方法包括:使用第一闪烁噪声的测量电路来测量第一相位噪声，其中，第一闪烁噪声测量电路具有第一级数和第一上升斜率/下降斜率比率;使用第二闪烁噪声的测量电路来测量第二相位噪声，其中，第二闪烁噪声测量电路具有第二级数和第二上升斜率/下降斜率比率;确定第一上升斜率/下降斜率比率;确定第二上升斜率/下降斜率比率;基于测得的第一相位噪声、第一级数以及确定的第一上升斜率/下降斜率比率来计算第一闪烁噪声；以及基于测量的第二相位噪声、第二级数以及确定的第二上升斜率/下降斜率比率来计算第二闪烁噪声。
[0023]优选地，计算第一闪烁噪声包括:基于第一相位噪声、第一级数和第一上升斜率/下降斜率比率来计算第一闪烁噪声。
[0024]优选地，测量第二相位噪声包括:使用与测量第一相位噪声的电路相同的电路来测量第二相位噪声。
【附图说明】
[0025]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。
[0026]图1是根据一些实施例的用于测量闪烁噪声的闪烁噪声测量电路的原理图。
[0027]图2是根据一些实施例的可变反相器的原理图。
[0028]图3是根据一些实施例的用于测量闪烁噪声的闪烁噪声测量电路的原理图。
[0029]图4A是根据一些实施例的用于测量闪烁噪声的闪烁噪声测量电路的原理图。
[0030]图4B是根据一些实施例的用于测量闪烁噪声的闪烁噪声测量电路的原理图。
[0031 ]图5是根据一些实施例的测量闪烁噪声的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0032]以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0033]闪烁噪声显著地影响诸如锁相环(PLL)、模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的器件的器件性能。对于较小的技术节点，闪烁噪声的精确确定有助于精确确定使用该较小技术节点所制造的器件的性能。随着技术节点缩小，使闪烁噪声成为器件总噪声的主要因素的频率增大。例如，在约为N28的节点尺寸下，使闪烁噪声成为重要因素的频率为几百兆赫(MHz);然而，随着节点尺寸减小至约N10，使闪烁噪声成为重要因素的频率为几千兆赫(GHz)0
[0034]在一些示例中，使用外部设备测量闪烁噪声。这种外部设备通常非常昂贵。在一些示例中，基于模拟结果或对制造的器件执行的测量来推算闪烁噪声。然而，这种推算经常包括可观的误差因子。在一些示例中，推算的闪烁噪声具有十倍或者更多的误差因子。
[0035]计算器件中闪烁噪声的简化且精确的方式可能是通过测量器件内的闪烁噪声测量电路的输出波形和通过测量器件中的相位噪声。然后，能够基于相位噪声、闪烁噪声测量电路中的级数以及输出波形的上升斜率与输出波形的下降斜率的比率来确定闪烁噪声。
[0036]将作为器件的一部分的闪烁噪声测量电路和基于相位噪声、闪烁噪声测量电路中的多级以及输出波形的上升斜率与输出波形的下降斜率的比率的计算一起使用来为确定器件的闪烁噪声提供一种低廉且精确的方法。
[0037]图1是根据一些实施例的用于测量闪烁噪声的闪烁噪声测量电路100的原理图。闪烁噪声测量电路100包括第一部分110a，其选择性地连接至第二部分110b。第一部分IlOa包括多个串联连接的可变反相器112a。多个可变反相器112a中的每一个可变反相器都被当作一级(stage)。反馈传输门114a被配置为将反相器112a的输出端选择性地返回连接至反相器的输入端。连接传输门116a被配置为将第一部分IlOa选择性地连接至第二部分110b。第二部分IlOb包括串联连接的多个可变反相器112b。可变反相器112b中的每一个可变反相器都被当作一级(stage)。反馈传输门114b被配置为将反相器112b的输出端选择性地返回连接至可变反相器112a的输入端。连接传输门116b被配置为将第二部分IlOb选择性地连接至闪烁噪声测量电路100的后续部分。
[0038]闪烁噪声测量电路100包括两个部分IlOa和110b。部分IlOa和IlOb中的每一个都分别是环形振荡器。在一些实施例中，闪烁噪声测量电路100包括多于两个部分。在一些实施例中，第一部分IlOa包括奇数级(例如，奇数个可变反相器112a)，而闪烁噪声测量电路100的其他每一个部分(例如，第二部分IlOb)都包括偶数级(例如，偶数个可变反相器112b)。在一些实施例中，闪烁噪声测量电路中的级数是五级、七级、九级或2X+1级，其中X是大于或等于I的整数。
[0039]第一部分IlOa包括三个可变反相器112a。在一些实施例中，第一部分IlOa包括多于或少于三个可变反相器112a。在一些实施例中，第一部分IlOa包括一个可变反相器、五个可变反相器或七个可变反相器。每一个可变反相器112a都具有相同的结构。在一些实施例中，至少一个可变反相器112a具有与其他至少一个可变反相器112a不同的结构。
[0040]第一部分IlOa也包括反馈传输门114a，以将第一部分的输出端选择性地反馈至第一部分的输入端。在一些实施例中，反馈传输门114a被配置为通过外部电路来控制。在一些实施例中，外部电路包括与闪烁噪声测量电路100集成在同一器件中的控制电路、与闪烁噪声测量电路位于不同器件的测试电路或其他合适的控制电路。在第一部分IlOa与第二部分IlOb断开(例如，未激活连接传输门116a部分)的测量设置中，激活反馈传输门114a，以将可变反相器112a的输出端连接至可变反相器的输入端。在一些实施例中，通过不同的开关元件来替换反馈传输门114a。在一些实施例中，通过晶体管、逻辑门、晶闸管或其他合适的开关元件来替换反馈传输门114a。
[0041]连接传输门116a被配置为将可变反相器112a选择性地连接至可变反相器112b。将可变反相器112a与可变反相器112b选择性地连接有助于调节级数。在一些实施例中，连接传输门116a被配置为通过外部电路来控制。在一些实施例中，控制连接传输门116a的外部电路与控制反馈传输门114a的外部电路相同。在一些实施例中，控制连接传输门116a的外部电路与控制反馈传输门114a的外部电路不同。在一些实施例中，连接传输门116a具有与反馈传输门114a相同的结构。在一些实施例中，连接传输门116a具有与反馈传输门114a不同的结构。
[0042]第二部分IlOb包括两个可变反相器112b。在一些实施例中，第二部分IlOb包括多于或少于两个可变反相器112b。在一些实施例中，第二部分IlOb包括一个可变反相器、四个可变反相器或六个可变反相器。每一个可变反相器112b都具有相同的结构。在一些实施例中，至少一个可变反相器112b具有与其他至少一个可变反相器112b不同的结构。在一些实施例中，可变反相器112b具有与可变反相器112a相同的结构。在一些实施例中，可变反相器112b具有与可变反相器112a不同的结构。
[0043]第二部分IlOb也包括反馈传输门114b，以将第二部分的输出端选择性地反馈至第一部分的输入端。在一些实施例中，反馈传输门114b被配置为通过外部电路来控制。在一些实施例中，通过与反馈传输门114a和连接传输门116a中的至少一个相同的外部电路来控制反馈传输门114b。在一些实施例中，通过与反馈传输门114a和连接传输门116a中的至少一个不同的外部电路来控制反馈传输门114b。在第一部分IlOa与第二部分IlOb连接(例如，激活连接传输门116a)并且第二部分IlOb与后续部分断开(例如，未激活连接传输门116b)的测量布置中，激活反馈传输门114b，以将可变反相器112b的输出端连接至可变反相器112a的输入端。在一些实施例中，反馈传输门114b具有与反馈传输门114a和连接传输门116a中的至少一个相同的结构。在一些实施例中，反馈传输门114b具有与反馈传输门114a和连接传输门116a中的至少一个不同的结构。
[0044]连接传输门116b被配置为将可变反相器112b选择性地连接至闪烁噪声测量电路100的后续部分中的可变反相器。将可变反相器112b与后续部分中的可变反相器选择性地连接有助于调节级数。在一些实施例中，连接传输门116b被配置为通过外部电路来控制。在一些实施例中，控制连接传输门116b的外部电路与控制反馈传输门114a、连接传输门116a和反馈传输门114b中的至少一个的外部电路相同。在一些实施例中，控制连接传输门116b的外部电路与控制反馈传输门114a、连接传输门116a和反馈传输门114b中的至少一个的外部电路不同。在一些实施例中，连接传输门116b具有与反馈传输门114a、连接传输门116a和反馈传输门114b中的至少一个相同的结构。在一些实施例中，连接传输门116b具有与反馈传输门114a、连接传输门116a和反馈传输门114b中的至少一个不同的结构。
[0045]在一些实施例中，闪烁噪声测量电路100的每一个后续部分都具有与第二部分IlOb相同的结构。在一些实施例中，闪烁噪声测量电路100的至少一个后续部分具有与第一部分I1a和第二部分I1b中的至少一个相同的级数。在一些实施例中，闪烁噪声测量电路100的至少一个后续部分具有与第一部分I 1a和第二部分I 1b中的至少一个不同的级数。在一些实施例中，闪烁噪声测量电路100的至少一个后续部分不包括反馈传输门和连接传输门中的至少一个。例如，最终的部分(即，在电路上距离第一部分IlOa最远的部分)不具有反馈传输门和连接传输门。
[0046]可通过光谱分析仪来测量闪烁噪声测量电路的相位噪声。在操作中，闪烁噪声测量电路100可用于调节级数和上升斜率/下降斜率的比率。通过选择性地激活和未激活闪烁噪声测量电路100的反馈传输门和连接传输门来调节级数。通过改变施加于闪烁噪声测量电路100的可变反相器(例如，可变反相器112a或可变反相器112b)的驱动力来调节上升斜率/下降斜率的比率。调节级数和上升斜率/下降斜率的比率有助于确定测量的相位噪声的精度。调节级数和上升斜率/下降斜率的比率还产生关于闪烁噪声的大量可能的结果。结果池(pool)用于确定器件的闪烁噪声。在一些实施例中，一闪烁噪声(即，最大的闪烁噪声)从结果池中被选作最差的结果。在一些实施例中，一闪烁噪声(即，最小的闪烁噪声)从结果池中被选作最好的结果。在一些实施例中，基于结果池的平均值、中间值、众值(mode)、标准差计算来确定闪烁噪声。
[0047]图2是根据一些实施例的可变反相器200的原理图。可变反相器200包括第一P型晶体管212、第一 η型晶体管214、第二 P型晶体管216和第二 η型晶体管218。第一 P型晶体管212的源极连接至第二 P型晶体管216的漏极。第一 P型晶体管212的漏极连接至第一 η型晶体管214的漏极并且被配置为提供输出信号Vout。第一 P型晶体管212的栅极连接至第一 η型晶体管214的栅极并且被配置为接收输入信号Vin。第一 η型晶体管214的源极连接至第二 η型晶体管218的漏极。第二 P型晶体管216的源极连接至电源电压VDD。第二 P型晶体管216的栅极被配置为接收第一偏压Vp。第二 η型晶体管218的源极连接至参考电压VSS。第二 η型晶体管218的栅极被配置为接收第二偏压Vn。
[0048]在一些实施例中，第一P型晶体管212、第一η型晶体管214、第二P型晶体管216和第二 η型晶体管218中的至少一个是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)、鳍式场效应晶体管(FinFET)、围栅晶体管、双极结型晶体管(BJT)或其他合适的晶体管。
[0049]在一些实施例中，可变反相器112a(图1)或可变反相器112b具有可变反相器200的结构。在一些实施例中，从闪烁噪声测量电路(例如，闪烁噪声测量电路100)的前一级接收输入信号Vin。在一些实施例中，输入信号Vin是闪烁噪声测量电路的输入。在一些实施例中，将输出信号Vout提供给闪烁噪声测量电路的后一级。在一些实施例中，测量输出信号Vout，以确定器件的闪烁噪声。
[0050]第一偏压信号Vp被配置为调节可变反相器200中的电源电压VDD的驱动力。在一些实施例中，电源电压VDD是器件的工作电压。在一些实施例中，电源电压VDD与器件的工作电压不同。在一些实施例中，通过外部控制电路提供第一偏压信号Vp。在一些实施例中，用于提供第一偏压信号Vp的外部控制电路与用于控制反馈传输门114a(图1)、连接传输门116a、反馈传输门114b和连接传输门116b中的至少一个的外部控制电路相同。在一些实施例中，用于提供第一偏压信号Vp的外部控制电路与用于控制反馈传输门114a(图1)、连接传输门116a、反馈传输门114b和连接传输门116b中的至少一个的外部控制电路不同。
[0051]第二偏压信号Vn被配置为调节可变反相器200中的参考电压VSS的驱动力。在一些实施例中，参考电压VSS是器件的参考电压。在一些实施例中，参考电压VSS与器件的参考电压不同。在一些实施例中，参考电压VSS是接地电压。在一些实施例中，参考电压VSS与接地电压不同。在一些实施例中，通过外部控制电路提供第二偏压信号Vn。在一些实施例中，用于提供第二偏压信号Vn的外部控制电路与用于控制反馈传输门114a(图1)、连接传输门116a、反馈传输门114b和连接传输门116b中的至少一个的外部控制电路或用于提供第一偏压信号Vp的外部控制电路相同。在一些实施例中，用于提供第二偏压信号Vn的外部控制电路与用于控制反馈传输门114a(图1 )、连接传输门116a、反馈传输门114b和连接传输门116b中的至少一个的外部控制电路或用于提供第一偏压信号Vp的外部控制电路不同。
[0052]通过调节电源电压VDD和参考电压VSS的驱动力，得到了闪烁噪声测量电路(例如，闪烁噪声测量电路100(图1))的上升斜率/下降斜率的不同比值β。在一些实施例中，向闪烁噪声测量电路的每一个可变反相器(例如，可变反相器112a或可变反相器112b)都提供相同的第一偏压信号Vp和第二偏压信号Vn。在一些实施例中，与闪烁噪声测量电路的另一可变反相器相比，向闪烁噪声测量电路的至少一个可变反相器提供不同的第一偏压信号Vp或第二偏压信号Vn。
[0053]图3是根据一些实施例的用于测量闪烁噪声的闪烁噪声测量电路300的原理图。闪烁噪声测量电路300包括第一子电路310、第二子电路320和第三子电路330。每一个子电路310、320和330都分别是环形振荡器。子电路310、320和330相互分离，S卩，子电路之间不共用信号。第一子电路310包括串联连接的三个反相器312。电容器314连接至每一个反相器312的输出端。反相器312串列中的最后一个反相器的输出端反馈至第一子电路310的反相器串列的输入端。第二子电路320包括串联连接的五个反相器322。电容器324连接至每一个反相器322的输出端。反相器322串列中的最后一个反相器的输出端反馈至第二子电路320的反相器串列的输入端。第三子电路330包括串联连接的2X+1个反相器332，其中X是大于或等于I的整数。电容器334连接至每一个反相器332的输出端反相器332串列中的最后一个反相器的输出端反馈至第三子电路330的反相器串列的输入端。
[0054]与闪烁噪声测量电路100(图1)相比，闪烁噪声测量电路300包括固定的级数。闪烁噪声测量电路300的每一个子电路都包括不同的级数。在一些实施例中，闪烁噪声测量电路300包括多于三个子电路。随着子电路数量的增加，闪烁噪声测量的结果池中的结果的数量增加。然而，随着子电路数量的增加，闪烁噪声测量电路300所占的器件的面积增大。在一些实施例中，反相器312、反相器322和反相器332中的至少一个是可变反相器(例如，可变反相器200(图2))。在第一子电路310、第二子电路320和第三子电路330中包括可变反相器为每一个子电路提供了调节上升斜率/下降斜率的比率β的能力。
[0055]在操作中，测量每一个子电路(例如，第一子电路310、第二子电路320和第三子电路330)的输出，以确定闪烁噪声的结果池。在包括可变反相器的一些实施例中，也可以调节上升斜率/下降斜率的比率β，以增加结果池中的结果的数量。在一些实施例中，一闪烁噪声(即，最大的闪烁噪声)从结果池中被选作最差的结果。在一些实施例中，一闪烁噪声(即，最小的闪烁噪声)从结果池中被选作最好的结果。在一些实施例中，基于结果池的平均值、中间值、众值、标准差计算来确定闪烁噪声。
[0056]图4A是根据一些实施例的用于测量闪烁噪声的闪烁噪声测量电路400的原理图。闪烁噪声测量电路400包括第一子电路41 O、第二子电路420和第三子电路430。每一个子电路410、420和430分别是环形振荡器。子电路410、420和430彼此分离(S卩，子电路之间不共用信号)。第一子电路410包括串联连接的两个放大器412。每一个放大器412都包括反相输入端、非反相输入端、反相输出端和非反相输出端。一个放大器412的反相输出端连接至后一放大器412的非反相输入端。一个放大器412的非反相输出端连接至后一放大器412的反相输入端。放大器412串列中的最后一个放大器的非反相输出端反馈至第一子电路410的放大器串列的非反相输入端。放大器412串列中的最后一个放大器的反相输出端反馈至第一子电路410的放大器串列的反相输入端。第二子电路420包括串联连接的三个放大器422。每一个放大器422都包括反相输入端、非反相输入端、反相输出端和非反相输出端。一个放大器422的反相输出端连接至后一放大器422的非反相输入端。一个放大器422的非反相输出端连接至后一放大器422的反相输入端。放大器422串列中的最后一个放大器的非反相输出端反馈至第二子电路420的放大器串列的非反相输入端。放大器422串列中的最后一个放大器的反相输出端反馈至第二子电路420的放大器串列的反相输入端。第三子电路430包括串联连接的X个放大器432，其中X是大于或等于I的整数。每一个放大器432都包括反相输入端、非反相输入端、反相输出端和非反相输出端。一个放大器432的反相输出端连接至后一放大器432的非反相输入端。一个放大器432的非反相输出端连接至后一放大器432的反相输入端。放大器432串列中的最后一个放大器的非反相输出端反馈至第三子电路430的放大器串列的非反相输入端。放大器432串列中的最后一个放大器的反相输出端反馈至第三子电路430的放大器串列的反相输入端。
[0057]与闪烁噪声测量电路100(图1)相比，闪烁噪声测量电路400包括固定的级数。然而，闪烁噪声测量电路400的每一个放大器(例如，放大器412、放大器422或放大器432)都被当作两级。例如，子电路430中的级数是2X ο闪烁噪声测量电路400的每一个子电路都包括不同的级数。在一些实施例中，闪烁噪声测量电路400包括多于三个子电路。随着子电路数量的增加，闪烁噪声测量的结果池中的结果的数量增加。然而，随着子电路数量的增加，闪烁噪声测量电路400所占的器件的面积增大。
[0058]在操作中，测量每一个子电路(例如，第一子电路410、第二子电路420和第三子电路430)的输出，以确定闪烁噪声的结果池。在一些实施例中，一闪烁噪声(即，最大的闪烁噪声)从结果池中被选作最差的结果。在一些实施例中，一闪烁噪声(即，最小的闪烁噪声)从结果池中被选作最好的结果。在一些实施例中，基于结果池的平均值、中间值、众值、标准差计算来确定闪烁噪声。
[0059]图4B是根据一些实施例的用于测量闪烁噪声的闪烁噪声测量电路400’的原理图。闪烁噪声测量电路400’与闪烁噪声测量电路100(图1)类似。与闪烁噪声测量电路100相比，闪烁噪声测量电路400’包括代替可变反相器的放大器412’和放大器422’。使用反馈传输门414’来控制闪烁噪声测量电路400 ’的部分410 ’内的反馈。通过连接传输门416 ’来控制部分410 ’与部分420 ’之间的连接。使用反馈传输门424 ’来控制闪烁噪声测量电路400 ’的部分420’内的反馈。通过连接传输门426’来控制部分420’与后续部分之间的连接。
[0060]闪烁噪声测量电路400’中传输门的结构和控制与以上关于闪烁噪声测量电路100(图1)所述的结构和控制类似。与闪烁噪声测量电路100相比，由于闪烁噪声测量电路400’中包括代替可变反相器的放大器，所以闪烁噪声测量电路400’中控制反馈和部分连接均采用两个传输门。
[0061]图5是根据一些实施例的测量闪烁噪声的方法500的流程图。方法500开始于操作502，其中使用不同的设置来测量相位噪声。在一些实施例中，使用光谱分析仪来测量相位噪声。光谱分析仪测量闪烁噪声测量电路(例如，闪烁噪声测量电路100(图1)、300(图3)、400(图4A)或400’(图4B))的输出。
[0062]测量在不同级数N时的相位噪声。在一些实施例中，通过控制闪烁噪声测量电路(例如，闪烁噪声测量电路100或400’)的不同部分之间的连接来调节级数。在一些实施例中，通过测量具有不同级数的不同子电路(例如，闪烁噪声测量电路300或400)的输出来调节级数。
[0063]在一些实施例中，使用不同的上升斜率/下降斜率的比率β来测量相位噪声。在一些实施例中，通过改变施加于闪烁噪声测量电路中一级的驱动电压来调节上升斜率/下降斜率的比率。
[0064]方法500继续操作504，其中测量上升斜率/下降斜率的比率。在一些实施例中，通过检测闪烁噪声测量电路的占空比来测量上升斜率/下降斜率的比率。在一些实施例中，使用时间电流转换(TCC)电路来检测闪烁噪声测量电路的占空比。在一些实施例中，TCC电路与美国申请第13/221,628号的美国早期公开2013/0049810中所描述的TCC电路类似，其内容结合于此作为参考。TCC电路用于检测闪烁噪声测量电路的占空比。通过确定信号从参考电压(例如，参考电压VSS)转变为电源电压(例如，电源电压VDD)的时长，能够计算出上升斜率的值。同样地，信号从电源电压转变为参考电压的时长的确定能够计算出下降斜率的值。使用上升斜率的值和下降斜率的值能够计算出上升斜率/下降斜率的比率β。在一些实施例中，同时执行操作504与操作502。在一些实施例中，在操作502之后执行操作504。
[0065]在操作506中，基于测量的相位噪声、测量的上升斜率/下降斜率的比率以及闪烁噪声测量电路中所使用的级数来计算闪烁噪声。基于相位噪声、闪烁噪声测量电路中的级数以及输出波形的上升斜率与输出波形的下降斜率的比率来计算闪烁噪声。在一些实施例中，方法500重复多次，以生成闪烁噪声结果池。在一些实施例中，从闪烁噪声结果池中选择闪烁噪声(例如，选择最好的闪烁噪声值、选择最差的闪烁噪声值或选择最常见的闪烁噪声值)。在一些实施例中，基于闪烁噪声结果池(例如，通过确定平均值、通过识别中间值或使用标准差计算)来计算闪烁噪声。
[0066]在一些实施例中，使用相同的器件(例如，光谱分析仪)来执行操作502、504和506。在一些实施例中，操作502、504和506中的至少一个所使用的器件与操作502、504和506中的至少一个其他的操作所使用的器件不同。在一些实施例中，方法500包括附加的操作，诸如，将闪烁噪声结果储存在查找表中以用于与其他制造的器件相比较、校准测量设备或其他合适的操作。在一些实施例中，调整方法500的操作顺序(例如，在操作502之前执行操作504)。
[0067]该说明书的一个方面涉及一种闪烁噪声测量电路。闪烁噪声测量电路包括第一部分。第一部分包括串联连接的多个第一级。第一部分还包括:第一反馈开关元件，被配置为将多个第一级的输出选择性地反馈至多个第一级的输入端。第一部分还包括第一部分连接开关元件。闪烁噪声测量电路还包括连接至第一部分的第二部分。第二部分包括串联连接的多个第二级，其中第一部分连接开关元件被配置为将多个第二级选择性地连接至多个第一级。第二部分还包括:第二反馈开关元件，被配置为将多个第二级的输出选择性地反馈至多个第一级的输入端。
[0068]该说明书的另一方面涉及一种闪烁噪声测量电路。闪烁噪声测量电路包括第一子电路，第一子电路包括串联连接的多个第一级。闪烁噪声测量电路还包括第二子电路，第二子电路包括串联连接的多个第二级，其中多个第二级的级数与多个第一级的级数不同，并且第二子电路与第一子电路分离。闪烁噪声测量电路还包括第三子电路，第三子电路包括串联连接的多个第三级，其中多个第三级的级数与多个第二级的级数和多个第一级的级数不同，并且第三子电路与第一子电路分离并且与第二子电路分离。
[0069]该说明书的又一方面涉及一种确定闪烁噪声的方法。方法包括使用第一闪烁噪声测量电路来测量第一相位噪声，其中第一闪烁噪声测量电路具有第一级数和第一上升斜率/下降斜率比率。方法还包括使用第二闪烁噪声测量电路来测量第二相位噪声，其中第二闪烁噪声测量电路具有第二级数和第二上升斜率/下降斜率比率。方法还包括确定第一上升斜率/下降斜率比率。方法还包括确定第二上升斜率/下降斜率比率。方法还包括基于测量的第一相位噪声、第一级数以及确定的第一上升斜率/下降斜率比率来计算第一闪烁噪声。该方法还包括基于测量的第二相位噪声、第二级数以及确定的第二上升斜率/下降斜率比率来计算第二闪烁噪声。
[0070]上面论述了若干实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
【主权项】
1.一种闪烁噪声测量电路，包括: 第一部分，所述第一部分包括: 多个第一级，串联连接； 第一反馈开关元件，被配置为将所述多个第一级的输出选择性地反馈至所述多个第一级的输入端;和 第一部分连接开关元件；以及 第二部分，连接至所述第一部分，其中，所述第二部分包括: 多个第二级，串联连接，其中，所述第一部分连接开关元件被配置为将所述多个第二级选择性地连接至所述多个第一级;和 第二反馈开关元件，被配置为将所述多个第二级的输出选择性地反馈至所述多个第一级的输入端。2.根据权利要求1所述的闪烁噪声测量电路，其中，所述多个第一级中的每一级都是可变反相器。3.根据权利要求2所述的闪烁噪声测量电路，其中，所述可变反相器被配置为接收用于调节所述可变反相器的驱动电压的第一偏压和第二偏压。4.根据权利要求1所述的闪烁噪声测量电路，其中，所述多个第一级中的每一级都是放大器，并且所述放大器包括反相输入端、非反相输入端、反相输出端和非反相输出端。5.根据权利要求4所述的闪烁噪声测量电路，其中，所述第一反馈开关元件位于所述多个第一级中的最后一级的非反相输出端与所述多个第一级中的最初一级的非反相输入端之间。6.根据权利要求4所述的闪烁噪声测量电路，其中，所述第一部分连接开关元件位于所述多个第一级中的最后一级的非反相输出端与所述多个第二级中的最初一级的反相输入端之间。7.根据权利要求1所述的闪烁噪声测量电路，其中，所述第一反馈开关元件是传输门、逻辑门、晶体管或晶闸管。8.一种闪烁噪声测量电路，包括: 第一子电路，包括串联连接的多个第一级； 第二子电路，包括串联连接的多个第二级，其中，所述多个第二级中的级数与所述多个第一级中的级数不同，并且所述第二子电路与所述第一子电路分离；以及 第三子电路，包括串联连接的多个第三级，其中，所述多个第三级中的级数与所述第二级中的级数和所述多个第一级中的级数不同，并且所述第三子电路与所述第一子电路和所述第二子电路均分离。9.一种确定闪烁噪声的方法，所述方法包括: 使用第一闪烁噪声的测量电路来测量第一相位噪声，其中，所述第一闪烁噪声测量电路具有第一级数和第一上升斜率/下降斜率比率； 使用第二闪烁噪声的测量电路来测量第二相位噪声，其中，所述第二闪烁噪声测量电路具有第二级数和第二上升斜率/下降斜率比率； 确定所述第一上升斜率/下降斜率比率； 确定所述第二上升斜率/下降斜率比率； 基于测得的所述第一相位噪声、所述第一级数以及确定的所述第一上升斜率/下降斜率比率来计算所述第一闪烁噪声；以及 基于测量的所述第二相位噪声、所述第二级数以及确定的所述第二上升斜率/下降斜率比率来计算所述第二闪烁噪声。10.根据权利要求9所述的方法，其中，计算所述第一闪烁噪声包括:基于所述第一相位噪声、所述第一级数和所述第一上升斜率/下降斜率比率来计算所述第一闪烁噪声。
【文档编号】G01R29/26GK106053972SQ201510565931
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年9月8日
【发明人】黎兆杰, 沈瑞滨
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司