CN100501424C - 一种测试时钟或信号驱动负载能力的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试时钟或信号驱动负载能力的装置及方法，上述装置至少包括以下部分：负载单元，包含选择模块和模拟负载模块，连接被测对象和监测与控制单元；监测与控制单元，包含监测单元和分析控制模块，监测与控制单元连接负载单元和人机接口，其中，监测单元包括性能值采集模块和计算指标模块；人机接口，包含结果显示模块和输入模块，连接监测与控制单元。采用本发明所述的装置和方法，可以自动测试出被测对象带负载的能力及不同负载情况下被测信号的参数，评估被测信号的极限驱动能力。该装置比EDA工具更具真实性，有助于提高产品的可靠性、稳定性。同时，利用该装置和方法省时、省力，可以提高工作效率，有助于缩短产品的开发周期。

Description

一种测试时钟或信号驱动负载能力的装置及方法

技术领域

本发明涉及数字系统中信号质量和信号时序测试领域，特别是一种测试时钟或信号驱动负载能力的装置及方法。

背景技术

数字系统中，门电路的输出端一般都与其他门电路的输入端相连，称为带负载，一个门电路最多允许带几个同类的负载门，就是其带负载能力，也可以说是其驱动能力。衡量信号驱动能力的指标一般分两方面：动态性能和静态性能。动态性能就是指驱动信号上升/下降时间；而静态性能就是指驱动信号电平值。信号的驱动能力，一般由芯片本身决定。驱动能力不够的表现：电平幅度高不上去或者下不来，边沿缓慢。驱动电流的大小主要取决于负载和驱动源的等效内阻，两者可简单视为分压的关系。驱动管还有一个允许的最大电流，这是受半导体工艺的约束。对于接收器来说，它只关心电压是否越过门限，对于电流，就看驱动器能否承受。

如图1所示，一般的负载可以等效为一个电阻加一个容性负载，多个负载是并联的关系。负载越多，容抗增加，充、放电电流加大，时间变长就会导致信号边沿缓慢，即上升下降时间加长。阻值减小，相应的需要的驱动电流就越大，超过一定范围，就会使驱动信号的电平值减小。信号波形如何恶化到超出接收端器件的要求，会导致接收端器件无法正常工作。如果驱动电流超出驱动器件的要求，长时间工作会导致器件损坏。

在设计电路时，设计人员会根据接收发送器件资料中的参数指标来计算负载能力，并在电路设计时使用仿真工具，对驱动能力进行估算。但如果是在印刷电路板(Print Circuit Board，简称PCB)之间的接口信号，仿真工具就不能有效的对驱动信号的驱动能力进行评估了。而在产品开发阶段，又很难提供足够多的资源，来测试驱动信号的实际驱动能力，特别是驱动能力极限值的测试。目前只是在系统测试甚至实际应用时才能检测这个信号的驱动能力是否满足要求，对产品可靠性稳定性都带来了不利因素。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而开发的，其目的是提供一种解决上述问题的装置和方法，利用这个测试装置，只要设定被测信号的电平、上升时间、下降时间等参数指标要求，就可以自动测试出其可以带负载的能力。同时还可以为被测信号添加一个或多个负载，测试在不同负载情况下，被测信号的电平、上升时间、下降时间等参数，评估被测信号的极限驱动能力。

鉴于上述目的，本发明提供一种测试时钟或信号驱动负载能力的装置及方法，上述装置至少包括以下部分：

负载单元，包含选择模块和模拟负载模块，连接被测对象和监测与控制单元，选择并模拟多种类型和数量的负载；

监测与控制单元，包含监测单元和分析控制模块，上述监测单元包括性能值采集模块和计算指标模块，监测与控制单元连接负载单元和人机接口，测试被测信号参量，判断并控制所加负载数量和类型；

人机接口，包括结果显示模块和输入模块，连接监测与控制单元，显示测试结果，设置指标门限或加负载的数量，下发测试命令。

其中，模拟负载模块可以使用电阻电容组合电路、可编程逻辑芯片或驱动芯片中的一种或多种实现。上述被测信号参量至少包括信号电平、上升时间和下降时间。上述被测对象设置有对外接口，其上有数字电信号，用来驱动多个负载。监测与控制单元可以使用现有仪器进行指标测试，例如示波器，但需使用虚拟仪器方式进行自动测试；也可以直接设计用于指标测试的装置。

本发明还提供了一种测试时钟或信号驱动负载能力的方法：

首先提供一种如上所述的测试时钟或信号驱动负载能力的装置；

然后提供一种测试方法，至少包括以下步骤，

第一步，通过上述人机接口输入测试指标门限或加负载的数量；

第二步，将被测对象向上述装置输出的被测信号分为N条支路，其中N为自然数，其值等于根据实际应用情况需要加载负载的个数的最大值；

第三步，如果输入参数为测试指标门限，则上述负载单元选择添加负载，如果输入参数为加负载的数量，则上述负载单元添加符合上述输入参数的负载；

第四步，上述支路的第一路直接接到模拟负载模块，并作为被监测信号送入监测单元，上述第二条支路到第N条支路通过选择模块连到模拟负载模块，其接通的支路的数量由分析控制模块来控制；

第五步，上述监测单元测试被测信号参量，将测试指标数据上报给分析控制模块，分析控制模块对测试数据进行判断；

第六步，如果输入参数为测试指标门限，则上述分析控制模块判断信号指标是否越限，若是，转第七步，若否，转第三步；如果输入参数为加负载的数量，转第七步；

第七步，上述分析控制模块得到所加负载和驱动信号的驱动能力的关系的测试结果，通过人机接口上报该测试结果。

在上述第三步中，负载单元选择添加负载时，每次添加负载的数量为一个。

采用本发明所述的装置和方法，只要设定被测信号的电平、上升时间、下降时间等参数指标要求，就可以自动测试出被测对象可以带负载的能力；同时还可以为被测信号添加一个或多个负载，测试在不同负载情况下，被测信号的电平、上升时间、下降时间等参数，评估被测信号的极限驱动能力。由于目前没有专门的相关工具来完成这个测试，因此本发明的装置也可以说是一个仿真工具，但它比电子设计自动化(Electronic DesignAutomation，简称EDA)工具更具真实性，有助于提高产品的可靠性、稳定性。同时，利用该装置和方法省时、省力，可以提高工作效率，有助于缩短产品的开发周期。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1为公知的负载等效框图。

图2为本发明一较佳实施例的测试时钟或信号驱动负载能力的装置示意图。

图3为本发明另一较佳实施例的测试时钟或信号驱动负载能力的装置示意图。

图4为本发明一较佳实施例的测试流程图。

图5为本发明另一较佳实施例的测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例作详细说明如下。

如图2所示，本发明一较佳实施例的测试时钟或信号驱动负载能力的装置至少包括以下部分：

负载单元2，包含选择模块201和模拟负载模块202，连接被测对象101和监测与控制单元3，用来提供负载，其连接的负载数量及类型是可以调整的；

监测与控制单元3，包含性能值采集模块301、计算指标模块302和分析控制模块303，连接负载单元2和人机接口4，用于对加了负载后的被测信号进行信号电平、边沿时间等参量的测试，判断负载量是否满足指标要求，并控制加负载单元中所加负载的数量和类型；

人机接口4，至少包括结果显示模块401和输入模块402，连接监测与控制单元3，显示监测与控制单元输出的测试结果，并向检测与控制单元设置判决指标门限。

被测对象101用于引入需要测试的电驱动信号到上述装置；选择模块201用来选择和被测信号匹配的负载类型和数量，使所连负载与被测电信号可以互连，并且与实际应用的所加负载的性能参数一致；模拟负载模块202可以根据负载类型选择使用电阻电容组合电路、可编程逻辑芯片或者驱动芯片等方法来实现模拟多路负载；性能值采集模块301用来实时采集被测信号电平值；计算指标模块302根据性能值采集模块301实时采集的信号电平值计算边沿时间等参量；分析控制模块303对整个装置进行设置，控制其运作，包括控制选择模块201的打开关断信号的个数，对计算的指标值进行分析，与人机接口4下发的各指标门限值进行比较判断，向人机接口4上报测试结果等；结果显示模块401用来显示测试结果；输入模块402用来设置指标门限或者下发测试命令等。

上述边沿时间至少包括上升时间和下降时间。监测与控制单元3可以使用现有仪器进行指标测试，例如示波器，但需使用虚拟仪器方式进行自动测试；也可以直接设计用于指标测试的装置。

本发明另一较佳实施例的测试时钟或信号驱动负载能力的实现方式如图3所示，首先，提供一种测试时钟或信号驱动负载能力的装置，包括

被测对象101，用于引入需要测试的驱动信号到上述装置，其对外接口有数字电信号，用来驱动多个负载；

选择模块201，连接到被测对象101，用来完成负载数量和类型的选择，也就是说，其可以按照设定开关一路或多路信号的连接；

模拟负载模块202，通过选择模块201连接被测信号，用来对被测信号提供负载，其可以模拟一个或多个负载；

监测单元304，包括性能值采集模块301和计算指标模块302，用来测试判断驱动能力所需要的指标，例如信号的电压值、上升时间和下降时间，其所带来的负载需要与其他的负载相比，可忽略不计，监测单元304可以使用现有仪器进行指标测试，例如示波器，但需使用虚拟仪器方式进行自动测试，也可以直接设计用于指标测试的装置；

分析控制模块303，发出控制信号，控制选择模块201的打开关断信号的个数，控制模拟负载单元202模拟负载的数量和类型，控制监测单元304的执行过程和参数设置，对监测单元304上报的测试数据进行处理，与人机接口4下发的各指标门限值进行比较判断，向人机接口4上报测试结果；

人机接口4，接收测试人员的指令向分析控制模块303下发判决被测信号驱动能力的各指标门限值，并且显示监测单元304输出的测试结果。

然后，提供一种测试方法，其步骤如下：

将被测对象101向上述装置输出的被测信号分为N条支路，其中N为自然数，其值等于根据实际应用情况需要加载负载的个数的最大值，由于被测信号至少加一个负载，所以上述支路的第一路直接接到模拟负载模块202，并作为被监测信号送入监测单元304，这是因为连接到各负载的信号质量一致，所以只需要监测一路信号，故只需将上述N条支路的第一路被监测信号送入监测单元304即可；上述第二条支路到第N条支路通过选择模块201连到模拟负载模块202，其接通的支路的数量由分析控制模块303来控制；上述监测单元304将测试指标数据上报给分析控制模块303，分析控制模块303根据人机接口4下发判决被测信号驱动能力的各指标门限值对测试数据进行判断，得到所加负载和驱动信号的驱动能力的关系的测试结果，通过人机接口4上报该测试结果。

本发明一较佳实施例的测试流程如图4所示，当给定信号的性能指标要求时，该装置可以自动测试出能够加载负载的数量，

步骤41，输入测试指标要求，例如电压幅值、上升时间和下降时间要求；

步骤42，添加一个负载；

步骤43，测试信号电压、上升时间和下降时间；

步骤44，判断信号指标是否越限，如果否，转到步骤42，如果是，则继续；

步骤45，输出测试结果。

本发明另一较佳实施例的测试流程如图5所示，当指定加载负载的数量时，该装置可以测试信号的性能指标，以对信号加不同负载的情况进行信号质量评估，

步骤51，输入添加负载的数量；

步骤52，测试信号电压、上升时间和下降时间；

步骤53，输出测试结果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换的，均应涵盖在本发明的权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种测试时钟或信号驱动负载能力的装置，至少包括

负载单元，包含选择模块和模拟负载模块，连接被测对象和监测与控制单元，选择并模拟多种类型和数量的负载；

监测与控制单元，包含监测单元和分析控制模块，连接负载单元和人机接口，测试被测信号参量，判断并控制所加负载数量和类型，其中，上述监测单元包括性能值采集模块和计算指标模块；

人机接口，包含结果显示模块和输入模块，连接监测与控制单元，显示测试结果，设置指标门限或加负载的数量，下发测试命令。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是上述模拟负载模块使用电阻电容组合电路、可编程逻辑芯片或驱动芯片中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征是上述被测信号参量至少包括信号电平、上升时间和下降时间。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征是上述被测对象设置有对外接口，上述对外接口有数字电信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征是上述性能值采集模块和上述计算指标模块的负载忽略不计。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征是上述监测与控制单元使用已有仪器进行指标测试，使用虚拟仪器方式进行自动测试。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征是上述已有仪器为示波器。

8.一种测试时钟或信号驱动负载能力的方法，其特征是

提供一种测试时钟或信号驱动负载能力的装置，至少包括负载单元，负载单元包含选择模块和模拟负载模块，连接被测对象和监测与控制单元，选择并模拟多种类型和数量的负载；监测与控制单元，包含监测单元和分析控制模块，连接负载单元和人机接口，测试被测信号参量，判断并控制所加负载数量和类型，其中，上述监测单元包括性能值采集模块和计算指标模块；人机接口，包含结果显示模块和输入模块，连接监测与控制单元，显示测试结果，设置指标门限或加负载的数量，下发测试命令；

提供一种测试方法，至少包括以下步骤，

第一步，通过上述人机接口输入测试指标门限或加负载的数量；

第二步，将被测对象向上述装置输出的被测信号分为N条支路，其中N为自然数，其值等于根据实际应用情况需要加载负载的个数的最大值；

第三步，如果输入参数为测试指标门限，则上述负载单元选择添加负载，如果输入参数为加负载的数量，则上述负载单元添加符合上述输入参数的负载；

第四步，上述支路的第一路直接接到模拟负载模块，并作为被监测信号送入监测单元，上述第二条支路到第N条支路通过选择模块连到模拟负载模块，其接通的支路的数量由分析控制模块来控制；

第五步，上述监测单元测试被测信号参量，将测试指标数据上报给分析控制模块，分析控制模块对测试数据进行判断；

第六步，如果输入参数为测试指标门限，则上述分析控制模块判断信号指标是否越限，若是，转第七步，若否，转第三步；如果输入参数为加负载的数量，转第七步；

第七步，上述分析控制模块得到所加负载和驱动信号的驱动能力的关系的测试结果，通过人机接口上报该测试结果。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征是上述第五步中的被测信号参量至少包括信号电平、上升时间和下降时间。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征是上述第三步中负载单元选择添加负载时，每次添加负载的数量为一个。

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