用于测试电源供应电路的电流负载电路与芯片

技术领域

本发明是关于一种电路与芯片，特别是关于一种用于测试电源供应电路的电路与芯片。

背景技术

在电子装置中，电源供应电路的效能对电子装置的效能有显著的影响。然而，在电源供应电路安装至电子装置前，电源供应电路的效能难以被有效的模拟及测试，若电源供应电路的效能不足以使电子装置正常运作时，可能会面临除错或重新设计等花费大量时间与金钱的成本的工作。因此，如何有效地测试电源供应电路的效能已成为本领域亟欲解决的问题。

发明内容

本发明公开一种用于测试电源供应电路的电流负载电路，包含控制电路及负载产生电路。控制电路用以依据时钟信号产生重置信号。负载产生电路耦接于控制电路并具有多个负载组态。负载产生电路用以依据时钟信号与重置信号交替地提供多个负载组态的其中一个以作为负载产生电路的电流负载，以及依据电流负载接收电源供应电路所提供的供应电流的第一部分，以输出用以指示电源供应电路的性能的指针信号。

本发明公开一种用于测试电源供应电路的电流负载电路，包含第一负载产生电路、第二负载产生电路及控制电路。第一负载产生电路具有多个第一负载组态，用以于启动时，依据一时钟信号交替地切换为多个第一负载组态的其中一个，以接收电源供应电路所提供供应电流的一第一部分，并据以输出用以指示电源供应电路的性能的一第一指针信号。第二负载产生电路具有多个第二负载组态，用以于启动时，依据时钟信号的时钟周期交替地切换为多个第二负载组态的其中一个，以接收电源供应电路所提供供应电流的一第二部分，并据以输出用以指示电源供应电路的性能的第二指针信号。控制电路用以依据时钟信号决定第一负载产生电路与第二负载产生电路两者启动的时间间隔。

本发明公开一种用于测试电流供应电路的芯片，包含锁相回路及电流负载电路。锁相回路耦接电源供应电路，用以产生时钟信号。电流负载电路耦接电源供应电路。电流负载电路包含负载产生电路。负载产生电路用以依据时钟信号与重置信号交替地提供多个负载组态的其中一个以作为负载产生电路的电流负载。电流负载电路依据电流负载与接收电流供应电路提供的供应电流，以输出用以指示电源供应电路的性能的指针信号。

本发明的电流负载电路与芯片利用不同的电流负载组态来组合成可产生步阶电流与随机电流的负载电路，据此来测试电源供应电路的性能。

附图说明

在阅读了下文实施方式以及附图时，能够最佳地理解本发明的多种实施方式。应注意到，根据本领域的标准作业习惯，图中的各种特征并未依比例绘制。事实上，为了能够清楚地进行描述，可能会刻意地放大或缩小某些特征的尺寸。

图1为本发明一些实施例中，芯片的示意图。

图2为本发明一些实施例中，电流负载电路的示意图。

图3为本发明一些实施例中，控制电路的示意图。

图4为本发明其他实施例中，芯片的示意图。

图5为本发明其他实施例中，供应电流的波形图。

具体实施方式

图1为依据本发明一些实施例所绘示的芯片10的示意图。芯片10利用电流负载电路200来测试待测装置(device under test，后简称DUT)100，并产生用以指示DUT 100提供供应电流I的性能的指针信号Si。在一些实施例中，DUT 100为电源供应电路。在更进一步的实施例中，DUT 100为低压差稳压器(low-dropout regulator，LDO)。如图1所示，DUT 100设置于芯片10上，供应电流I通过芯片10本身传输至电流负载电路200，而非通过其他封装或印刷电路板来传输。因此，供应电流I从DUT 100传输至电流负载电路200时有较小的寄生电阻、寄生电容及/或寄生电感，使电流负载电路200接收到的供应电流I具有较少干扰，从而提高电流负载电路200测试DUT 100的准确度。

芯片10还包含锁相回路300与控制接口400。锁相回路300用以藉由DUT 100提供的供应电流I0来供电，并用以产生时钟信号CLK传输至电流负载电路200供其使用。控制接口400用以接收指针信号Si，以及提供重置信号Sr0。在一些实施例中，控制接口400用以将指针信号Si传输至一显示器(图1无绘示)以显示DUT 100提供供应电流I的性能予外部。例如，指针信号Si可指示出DUT 100是否通过一性能测试。该性能测试可测试出(但本发明不限于此)DUT 100所提供的供应电流I是否符合一预定性能规格，例如供应电流I是否可维持在一预定范围内。当指针信号Si指示出DUT 100通过该性能测试时，该显示器可显示出DUT 100提供供应电流I的性能符合该预定性能规格。当指针信号Si指示出DUT 100未通过该性能测试时，该显示器可显示出DUT 100提供供应电流I的性能未符合该预定性能规格。在另一些实施例中，控制接口400用以接收外部指令来操控重置信号Sr0，并将重置信号Sr0传输至电流负载电路200，其细节于后说明。

电流负载电路200具有不同的电流负载，并依据时钟信号CLK与重置信号Sr0在不同的电流负载间切换。对应于不同的电流负载，电流负载电路200可向DUT 100汲取不同大小的供应电流I。藉由DUT 100供应供应电流I的情形，电流负载电路200据此产生指针信号Si来指示DUT 100提供供应电流I的性能。

例如，电流负载电路200可以在一时间间隔内将电流负载由0渐进式地(例如，每次提升大致相同数值)提升至一个定值；藉由调整该时间间隔，电流负载电路200可以改变DUT100提供供应电流I的瞬态率(slew rate)。又或例如，电流负载电路200可以随机地在不同的电流负载间切换以仿真其他电子装置(例如，中央处理器)汲取供应电流I的情形；藉此可以观察DUT 100随机提供供应电流I的能力。

电流负载电路200包含负载产生电路210与控制电路220。控制电路220依据时钟信号CLK与重置信号Sr0产生重置信号Sr1。负载产生电路210具有多个负载组态，由重置信号Sr1开启与关闭，并用以依据时钟信号CLK交替地提供该些负载组态的其中一个以作为负载产生电路210的电流负载。例如，该些负载组态可轮流作为负载产生电路210的该电流负载。当时钟信号CLK处于一信号电平时，该些负载组态的其中一个可作为负载产生电路210的该电流负载。当时钟信号CLK处于另一信号电平时，该些负载组态的其中的另一可作为负载产生电路210的该电流负载。此外，负载产生电路210依据该电流负载接收供应电流I，以输出指针信号Si。

参考图2。图2为负载产生电路210的示意图。负载产生电路210包含触发器FF1、触发器FF2、触发器FF3、反相串行IN1、反相串行IN2、反相串行IN3与判断电路215。反相串行IN1、反相串行IN2与反相串行IN3分别耦接在触发器FF1与触发器FF2之间、触发器FF2与触发器FF3之间及触发器FF3与触发器FF1之间。判断电路215分别耦接触发器FF1、触发器FF2与触发器FF3的输出端Q。在一些实施例中，触发器FF1、触发器FF2与触发器FF3为D型触发器。反相串行IN1、反相串行IN2与反相串行IN3各具有奇数个反相器串接，用以将接收的信号反相。在一些实施例中，反相串行IN1、反相串行IN2与反相串行IN3各具有3个反相器彼此串接。

在负载产生电路210操作的过程中，触发器FF1、触发器FF2、触发器FF3、反相串行IN1、反相串行IN2与反相串行IN3均消耗供应电流I所提供的功率来运作。为了使图式简明，图2中与接收供应电流I相关的路径予以省略，供应电流I亦未绘示于图2中。

触发器FF1具有一输入端D、一输出端Q、一时钟接收端C与一重置端R。触发器FF1藉由重置端R接收重置信号Sr1来开启或关闭。当重置信号Sr1具有第一逻辑电平时，触发器FF1开启操作，并消耗供应电流I提供的功率。当重置信号Sr1具有第二逻辑电平时，触发器FF1关闭，并停止消耗供应电流I提供的功率。当触发器FF1开启时，触发器FF1依据由时钟接收端C接收的时钟信号CLK将由输入端D输入的信号输出至输出端Q以产生负载信号S1。在一些实施例中，第一逻辑电平代表数字逻辑0(logic 0)，及第二逻辑电平代表数字逻辑1(logic 1)。

触发器FF1、触发器FF2与触发器FF3相同，分别用以在输出端产生负载信号S1、负载信号S2与负载信号S3。如图2的设置，反相串行IN1将负载信号S1反相并传输至触发器FF2的接收端D，触发器FF2在下一个时钟周期将接收的信号输出以产生负载信号S2。因为负载产生电路210包含三个反向串行IN1～IN3，因此当触发器FF1～FF3的操作收敛时，每个触发器FF1～FF3在接下来的一个时钟周期会产生与上一个时钟周期下的信号反向的信号于输出端Q，且负载信号S1～S3在同一个时钟周期下应具有相同的逻辑电平。换言之，当供应电流I所提供的功率足以使触发器1、触发器FF2、触发器FF3、反相串行IN1、反相串行IN2与反相串行IN3操作，不因电压过低致使时序失效，则负载信号S1、负载信号S2与负载信号S3依序具有相同的逻辑电平。

相对地，当供应电流I所提供的电压不足以使触发器FF1、触发器FF2、触发器FF3、反相串行IN1、反相串行IN2与反相串行IN3正常操作，造成时序失效，则在同一个时钟周期下，负载信号S1与负载信号S2可能具有不同的逻辑电平，负载信号S2与负载信号S3可能具有不同的逻辑电平，及/或负载信号S3与负载信号S1可能具有不同的逻辑电平。

因触发器FF1、触发器FF2、触发器FF3、反相串行IN1、反相串行IN2与反相串行IN3在输出不同逻辑电平时所消耗的功率不同，亦即具有多个不同的负载组态。因此负载产生电路210整体在触发器FF1、触发器FF2与触发器FF3启动时，依据时钟信号CLK的时钟周期交替地将多个不同的负载组态作为负载产生电路210的电流负载。

判断电路215用以依据负载信号S1、负载信号S2与负载信号S3来判断负载产生电路210的操作是否时序失效，进而判断DUT 100供应供应电流I的性能是否合格(亦即是否通过DUT 100的性能测试)。判断电路215包含异或门XOR1、异或门XOR2与或门OR。异或门XOR1用以对负载信号S1与负载信号S2执行互斥或逻辑运算以产生运算信号Sc1，异或门XOR2用以对负载信号S2与负载信号S3执行互斥或逻辑运算以产生运算信号Sc2。或门OR用以对运算信号Sc1与运算信号Sc2执行或逻辑运算以产生指针信号Si。

当负载信号S1、负载信号S2与负载信号S3依序具有相同的逻辑电平时，运算信号Sc1与运算信号Sc2均具有第一逻辑电平(logic 0)，使得指针信号Si具有第一逻辑电平(logic 0)，其指示DUT 100的性能合格。当负载信号S1与负载信号S2具有不同的逻辑电平，负载信号S2与负载信号S3具有不同的逻辑电平，及/或负载信号S3与负载信号S1具有不同的逻辑电平时，运算信号Sc1及/或运算信号Sc2具有第二逻辑电平(logic 1)，使得指针信号Si具有第二逻辑电平，其指示DUT 100的性能不合格。亦即，当运算信号Sc1与运算信号Sc2中任一者具有第二逻辑电平时，指针信号Si即具有第二逻辑电平。

参考图3。图3为控制电路220的示意图。控制电路220包含计数器电路CNT、随机数产生器PN与选择器MUX。计数器电路CNT用以计算时钟信号CLK的周期个数以产生致能信号Se1。随机数产生器PN用以随机地产生致能信号Se2。选择器MUX用以选择将致能信号Se1或致能信号Se2输出为重置信号Sr1。

计数器电路CNT由重置信号Sr0控制开启与关闭。在开启时，计数器电路CNT依据设定信号St计算时钟信号CLK的周期个数，其中设定信号St用以指示欲计算的周期个数的预定数量。在一些实施例中，设定信号St通过控制接口400传输至控制电路220，但本申请不以此为限。当时钟信号CLK的周期个数达到预定数量时，计数器电路CNT产生致能信号Se1。

在一些实施例中，随机数产生器PN可为伪随机数产生器，但不以此为限。随机数产生器PN包含触发器FF4、触发器FF5、触发器FF6、触发器FF7、触发器FF8与异或非门XNOR。触发器FF4～FF8与图2中的触发器FF1～FF3相同。如图3所示，触发器FF4～FF8串联耦接，异或非门XNOR耦接于触发器FF8与触发器FF4的输出端Q之间。触发器FF4～FF8由重置信号Sr0控制开启与关闭。当触发器FF4～FF8启动时，触发器FF4～FF8依据时钟信号CLK分别用以在输出端产生信号S4、信号S5、信号S6、信号S7与信号S8。触发器FF4～FF8搭配异或非门XNOR的操作依据时钟信号CLK不断地更新信号S4～S8，以在时钟信号CLK的某个周期数量之内产生伪随机变化的信号S4～S8。随机数产生器PN将信号S4～S8输出为致能信号Se2。

选择器MUX用以接收致能信号Se1与致能信号Se2，并依据选择信号Ss选择致能信号Se1与致能信号Se2中之一者输出为重置信号Sr1。

在一些实施例中，控制电路220仅包含计数器电路CNT。控制电路220直接将计数器电路CNT产生的致能信号Se1输出为重置信号Sr1。

在一些实施例中，电流负载电路200包含多个负载产生电路，例如负载产生电路210与负载产生电路211并联设置如图4所示。在一些实施例中，负载产生电路210与211相同，具有相同的多个负载组态。控制电路220产生多个重置信号Sr1分别控制负载产生电路210与211。在一些实施例中，可一并参照图3，设定信号St指示两个不同的预定数量，计数器电路CNT依据设定信号St计算不同的周期数量并产生两个致能信号Se1，控制电路220再将两个致能信号Se1输出为两个不同的重置信号Sr1。控制电路220控制负载产生电路210与211在一固定时间内依序开启并切换至相同的电流负载，使电流负载电路210与211整体所汲取供应电流I在该固定时间内渐进式地提升(例如：每次提升大致相同数值)。换言之，控制电路220依据时钟信号CLK与设定信号St控制负载产生电路210与211开启的时间间隔。依据上述操作，负载产生电路210与211开启的时间间隔由多个重置信号Sr1决定，从而决定供应电流I的瞬态率。

请同时参考图5。图5绘示了不同电流负载下电流负载电路210与211所汲取的供应电流I的波形图，其中横轴为时间T，纵轴为供应电流I。时间间隔dt1代表控制电路220将电流负载电路210开启至将电流负载电路211开启完毕的时间间隔。当控制电路220将原时间间隔dt1改成为时间间隔dt2时，供应电流I因应电流负载变化的方式，可由电流CL1与电流CL2观察得知，从而得知供应电流I在不同的瞬态率下的行为，其中电流CL1代表基于时间间隔dt1依序开启电流负载电路210与211所对应的供应电流I的电流变化，电流CL2代表基于时间间隔dt2依序开启电流负载电路210与211所对应的供应电流I的电流变化。在时间间隔dt1小于时间间隔dt2的情形下，电流CL1的瞬态率可大于电流CL2的瞬态率。于此实施例中，在时间点t1与时间点t1’之间，电流CL1可处于(或大致处于)一电流电平，其为电流负载电路210与电流负载电路211开启完毕后处于稳态的供应电流I的电流电平。相似地，在时间点t2与时间点t2’之间，电流CL2可处于(或大致处于)一电流电平，其为电流负载电路210与电流负载电路211开启完毕后处于稳态的供应电流I的电流电平。

在另一些实施例中，控制电路220中的选择器MUX选择将致能信号Se2输出为重置信号Sr1，并据此控制负载产生电路210与211。因为致能信号Se2系随机产生，因此负载产生电路210与211整体在开启的时候具有随机的电流负载，如图5中的电流CL3显示出随机变化的电流负载。

上文的叙述简要地提出了本发明某些实施例的特征，而使得本发明所属技术领域具有通常知识者能够更全面地理解本发明内容的多种态样。本发明所属技术领域具有通常知识者当可明了，其可轻易地利用本发明内容作为基础，来设计或更动其他制程与结构，以实现与此处该的实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本发明所属技术领域具有通常知识者应当明白，这些均等的实施方式仍属于本发明内容的精神与范围，且其可进行各种变更、替代与更动，而不会悖离本发明内容的精神与范围。

【符号说明】

10:芯片

100:待测装置

200:电流负载电路

210:负载产生电路

211:负载产生电路

215:判断电路

220:控制电路

300:锁相回路

400:控制接口

C:时钟接收端

CL1:电流

CL2:电流

CL3:电流

CLK:时钟信号

CNT:计数器电路

D:输入端

dt1:时间间隔

dt2:时间间隔

FF1:触发器

FF2:触发器

FF3:触发器

FF4:触发器

FF5:触发器

FF6:触发器

FF7:触发器

FF8:触发器

I:供应电流

I0:供应电流

IN1:反相串行

IN2:反相串行

IN3:反相串行

MUX:选择器

OR:或门

PN:伪随机数产生器

Q:输出端

R:重置端

S1:负载信号

S2:负载信号

S3:负载信号

S4:信号

S5:信号

S6:信号

S7:信号

S8:信号

Sc1:运算信号

Sc2:运算信号

Se1:致能信号

Se2:致能信号

Si:指针信号

Sr0:重置信号

Sr1:重置信号

Ss:选择信号

St:设定信号

T:时间

t1:时间点

t1':时间点

t2:时间点

t2':时间点

XNOR:异或非门

XOR1:异或门

XOR2:异或门