一种用于快速检测灾难性故障的锁相环内建测试结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于快速检测灾难性故障的锁相环内建测试结构，能够在不影响 待测锁相环性能的前提下，实现对锁相环的灾难性故障的快速检测。
【背景技术】
[0002] 锁相环作为一个能够产生参考信号或时钟信号的混合信号模块，被广泛应用于无 线通信、光纤链路，微型计算机以及各种通信设备等，对整个电子系统的性能具有至关重要 的影响，因此需正确验证其性能。然而，由于锁相环本身的闭环反馈和混合信号特性，使其 成为最难测试的电路之一。尤其是量产测试时，昂贵的精密测试仪器，较长的测试时间，不 可接受的测试成本，以及外接设备对待测锁相环性能的影响，严重影响了电子产品的生产 成本和上市时间，因此，研宄锁相环电路的低成本快速测试方案具有重大意义。
[0003] PLL故障测试方法主要是检测锁相环中存在的灾难性故障，从而迅速筛选出不能 满足需求的锁相环。锁相环的灾难性故障一般是指由锁相环电路的结构中存在的缺陷所 引起的故障，如晶体管栅极源极短路、栅极漏极开路、电容电阻的开路短路等。这些故障往 往会对锁相环的性能造成影响，如造成锁相环输出频率的偏移，抖动的增大，锁定时间的变 化，参考杂散的变化等等。通过检测监测这些变化可以快速判断锁相环是否合格。且由于 锁相环的故障测试方法，通常可以利用锁相环中已经存在的电路结构，因此一般测试成本 较低。量产测试时，灾难性故障检测成为快速低成本测试锁相环的一种十分有效的方法。
[0004] 锁相环的灾难性故障测试方法必须注意以下4点：1、内建测试以避免外部高端精 密测试仪器产生的高额测试费用；2、对锁相环的性能影响较小甚至不会造成任何影响，不 合适的内建测试电路一方面会影响合格锁相环的正常工作，另一方面也会降低测试的准确 率，一些常见的解决方法如尽量不要打开环路，尽量不要在模拟节点打开环路等；3、全数字 测试电路和测试输出，以保证测试的结果更加可靠，且输出结果便于观看，不需要或只需通 用的测试仪器即可观看；4、降低测试时间和测试成本，锁相环作为大多数片上系统上唯一 的混合信号电路，其测试时间，测试成本直接影响了电子产品的生产成本和上市时间，当前 锁相环的测试急需快速低成本的量产测试方案。
[0005] 作为总结，快速低成本的灾难性故障测试非常适合锁相环的量产测试。因此，研宄 适用于锁相环量产测试的，具有测试结构简单、测试时间快、测试成本低的锁相环灾难性故 障测试方案具有重大的研宄意义。
【发明内容】
[0006] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于快速检测灾难 性故障的锁相环内建测试结构，具有测试结构简单、测试时间快、测试成本低的特点；能够 自动完成锁相环的灾难性故障测试，迅速排出批量生产时不合格的锁相环。
[0007] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0008] -种用于快速检测灾难性故障的锁相环内建测试结构，用于检测某几个固定时间 点待测锁相环中分频器输出的逻辑电平值，以判断待测锁相环是否存在灾难性故障；包括 三个延迟单元、两个模式设置单元和一个测试评估单元；延迟单元用于实现将参考信号进 行不同的延时，以提供灾难性故障测试所需的充放电测试信号；模式设置单元用于设置整 个电路的工作模式，即正常工作模式、充电故障测试模式和放电故障测试模式；测试评估单 元用于扫描待测锁相环中分频器的输出信号，并以数字形式输出，作为判断锁相环是否存 在灾难性故障的依据；
[0009] 记三个延时单元分别为第一延时单元Delayl、第二延时单元Delay2和第三延 时单元Delay3,两个模式设置单元分别为第一模式设置单元MODE1和第二模式设置单元 MODE2,测试评估单元包括一个D触发器DFF;
[0010] 参考信号分别输入第一模式设置单元MODE1的S1输入端、第一延时单元Delayl 的输入端和第三延时单元Delay3的输入端，测试信号接D触发器DFF的时钟输入端，第一 模式选择信号接第一模式设置单元MODE1的SET控制端，第二模式选择信号接第二模式设 置单元MODE2的SET控制端；
[0011] 第一延时单元Delayl的输出端接第二延时单元Delay2的输入端，第二延时单元 Delay2的输出端接第一模式设置单元MODE1的S2输入端，第一模式设置单元MODE1的输出 端OUT1接待测锁相环的参考输入端REF;第三延时单元Delay3的输出端接第二模式设置 单元MODE2的S1输入端，待测锁相环的分频器输出端DBN_out接第二模式设置单元MODE2 的S2输入端，第二模式设置单元MODE2的输出端OUT2接待测锁相环的反馈信号输入端 CLK〇
[0012] 该内建测试结构结合待测锁相环中已经存在的电路作为测试电路的一部分，节省 了测试电路的面积开销，其测试结构及其简单；并且，该内建测试结构能够快速检测锁相环 中存在的灾难性故障，单片测试时间在百纳秒级别；同时，采用内建测试结构，无需任何复 杂精密测试仪器即可进行测锁相环中存在的灾难性故障检测，节省了测试的成本。因此具 有测试结构简单、测试时间快、测试成本低的特点。
[0013] 所述两个模式设置单元分别为第一模式设置单元M0DE1和第二模式设置单元 M0DE2 ；
[0014]第一模式设置单元M0DE1，包括第一反相器INV1、第一与门AND1、第二与门AND2和 第一或门0R1 ;第一与门AND1的A输入端接参考信号，B输入端接第一模式选择信号，输出 端接第一或门0R1的A输入端；第一反相器INV1的输入端接第一模式选择信号，输出端接 第二与门AND2的A输入端；第二与门AND2的A输入端接第一反相器INV1的输出端，B输 入端接第二延时单元Delay2的输出端，输出端接第一或门0R1的B输入端；第一或门0R1 的A输入端接第一与门AND1的输出端，B输入端接第二或门AND2的输出端，输出端接待测 锁相环的参考输入端REF;
[0015] 第二模式设置单元M0DE2,包括第二反相器INV2、第三与门AND3、第四与门AND4、 第二或门0R2 ;第三与门AND3的A输入端接第三延时单元Delay3的输出端，B输入端接第 二模式选择信号，输出端接第二或门0R2的A输入端；第二反相器INV2的输入端接第二模 式选择信号，输出端接第四与门AND4的A输入端；第四与门AND4的A输入端接第二反相器 INV2的输出端，B输入端接待测锁相环的分频器输出端DBN_out，输出端接第二或门0R2的 B输入端；第二或门0R2的A输入端接第三与门AND3的输出端，B输入端接第四或门AND4 的输出端，输出端接待测锁相环的反馈信号输入端CLK。
[0016] 所述测试评估单元包括一个D触发器DFF，D触发器DFF的D输入端接待测锁相环 的分频器输出端DBN_out，时钟输入端接测试信号，清零端CLR接电源VDD，输出Q端即为测 试输出信号端。
[0017] 所述待测锁相环为电荷泵锁相环，其参考输入端REF接第一模式设置单元MODE1 的输出端，反