一種芯片片上三態(tài)信號檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字集成電路領(lǐng)域，尤其涉及芯片接口信號檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 三態(tài)信號（Tri-state或T/S)包括高電平、低電平、高阻態(tài)（亦稱禁止態(tài)）三種信 號狀態(tài)。具備此三種信號狀態(tài)的器件叫做三態(tài)門。
[0003] 在芯片的輸入控制中，通常采用三態(tài)信號來控制芯片管腳，以實現(xiàn)更多的可配置 狀態(tài)，從而能夠更加有效地利用數(shù)目受限芯片的管腳資源。目前，三態(tài)信號檢測方法通常采 用是將待測信號接入至電源與地之間的高阻值電阻串內(nèi)部節(jié)點上，通過比較此高阻值電阻 串內(nèi)其他節(jié)點電壓值，并根據(jù)不同檢測結(jié)果組合來實現(xiàn)輸入信號狀態(tài)的識別。
[0004] 此種通過檢測高阻值電阻串內(nèi)部電壓來實現(xiàn)三態(tài)信號的檢測，會直接導致兩個較 為突出的問題：一、片上高阻值電阻串會消耗可觀的芯片面積或產(chǎn)生較大的靜態(tài)功耗電流； 二、此種檢測方法對輸入電壓的范圍限制較大，很難覆蓋到不同生產(chǎn)工藝下的數(shù)字集成電 路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出了解決以上問題的一種芯片片上三態(tài)信號檢測裝置及其檢測方法。
[0006] 在第一方面，本發(fā)明提供了一種三態(tài)信號檢測裝置。該檢測裝置包括第一電流源、 第二電流源、第一開關(guān)、第二開關(guān)、閾值比較單元、數(shù)字控制單元。該第一電流源與該第一開 關(guān)第一端相連，該第一開關(guān)第二端與該第二開關(guān)第一端相連，該第二開關(guān)第二端與該第二 電流源相連。該數(shù)字控制單元控制該第一開關(guān)、該第二開關(guān)的閉合和/或斷開，以形成兩種 不同的拓撲結(jié)構(gòu)。基于所述拓撲結(jié)構(gòu)中的一個，該閾值比較單元第一輸入端接收與三態(tài)輸 入信號相關(guān)的電壓。該閾值比較單元第二輸入端接收參考電壓，比較所述輸入信號相關(guān)電 壓與所述參考電壓之間的大小關(guān)系，以便所述數(shù)字控制單元基于該比較結(jié)果檢測出所述輸 入信號狀態(tài)。
[0007] 在第二方面，本發(fā)明提供了一種三態(tài)信號檢測方法。該方法首先接收三態(tài)輸入信 號。然后基于不同的拓撲結(jié)構(gòu)得到與所述三態(tài)輸入信號相關(guān)的電壓；其中，所述拓撲結(jié)構(gòu)包 括相連接的第一電流源、第一開關(guān)和/或相連接的第二電流源、第二開關(guān)，并且通過閉合和 /或斷開該第一開關(guān)、第二開關(guān)方式實現(xiàn)所述不同拓撲結(jié)構(gòu)。然后再比較參考電壓與所述與 三態(tài)輸入信號相關(guān)電壓大小關(guān)系。最后基于所述比較結(jié)果，檢測出所述三態(tài)輸入信號狀態(tài)。
[0008] 本發(fā)明的芯片片上三態(tài)信號檢測裝置功耗低，檢測結(jié)果可靠性高。并且本發(fā)明的 芯片片上三態(tài)信號檢測裝置供電電壓范圍寬，能夠廣泛覆蓋至不同生產(chǎn)工藝的數(shù)字集成電 路中。此外，當三態(tài)信號的高電壓與芯片片上檢測電路供電電壓相差較大時，仍能夠保證三 態(tài)信號檢測結(jié)果的準確性以及電路的低功耗。
【附圖說明】
[0009] 通過以下參照附圖對優(yōu)選實施例進行描述，本發(fā)明的優(yōu)點將會變得更加明顯和易 于理解。
[0010] 圖1是本發(fā)明一個實施例的三態(tài)信號檢測裝置構(gòu)架圖；
[0011] 圖2是本發(fā)明一個實施例的數(shù)字控制單元通過控制開關(guān)所產(chǎn)生的拓撲結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明一個實施例的在不同輸入信號情況下所對應的不同拓撲結(jié)構(gòu)不意 圖；
[0013] 圖4是本發(fā)明一個實施例的三態(tài)信號檢測方法流程圖。
【具體實施方式】
[0014] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加明顯，以下結(jié)合具體實施例，并參照附 圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0015] 圖1是本發(fā)明一個實施例的三態(tài)信號檢測裝置構(gòu)架圖。該三態(tài)信號檢測裝置包 括電阻R、電流源Iup、開關(guān)Ku、電流源Idn、開關(guān)Kd、閾值比較單元110、參考電壓生成單元 120、數(shù)字控制單元130。
[0016] 圖1中，電阻R-端連接至三態(tài)輸入信號，另一端連接至芯片引腳Vin端，并將Vin 端作為該閾值比較單元110的一個輸入端；該閾值比較單元110另一輸入端連接至該參考 電壓生成單元120的輸出端，該閾值比較單元110輸出端連接至該數(shù)字控制單元130輸入 端，并將該數(shù)字控制單元130的輸出端作為該三態(tài)信號檢測裝置輸出端。此外，該數(shù)字控制 單元130還控制該參考電壓生成單元120生成相應參考電壓，即生成低電平參考電壓或高 電平參考電壓。
[0017] 需要說明的是，該三態(tài)輸入信號包括高電平、低電平、高阻態(tài)三種狀態(tài)；其中，高電 平信號電壓取值范圍廣，且其取值范圍為該檢測電路采用器件所能承受的最高電壓至最低 參考電壓之間。因此，該檢測電路能夠廣泛覆蓋至不同生產(chǎn)工藝下的數(shù)字集成電路中。
[0018] 一個例子中，該參考電壓生成單元120為阻值分壓電路或者帶隙基準電路。
[0019] 較佳地，該電阻R阻值大小與該參考電壓生成單元120中的高電平參考電壓值有 關(guān)。
[0020] 圖1中，該電流源Iup -端連接至電源，另一端連接至開關(guān)Ku，且該電流源Iup電 流流向為由電源流至開關(guān)Ku。該開關(guān)Kd -端連接至開關(guān)Ku，另一端連接至電流源Idn。該 電流源Idn接地，且該電流源Idn電流流向為由開關(guān)Kd至地方向。較佳地，上述電源電壓 取值范圍較廣，能夠廣泛覆蓋至不同生產(chǎn)工藝下的數(shù)字集成電路。
[0021 ] 該數(shù)字控制單元130控制開關(guān)Ku和開關(guān)Kd的閉合和斷開，進而根據(jù)該開關(guān)Ku、開 關(guān)Kd不同的閉合、斷開關(guān)系，使得電流源Iup、電流源Idn與芯片引腳Vin端組成了不同的 拓撲結(jié)構(gòu)（參見圖2)，以實現(xiàn)對待檢測端口（即三態(tài)輸入信號端口）的灌入及拉出電流。 在不同的拓撲結(jié)構(gòu)下，芯片引腳Vin電壓與參考電壓生成單元120所產(chǎn)生的高電平參考電 壓、低電平參考電壓大小關(guān)系不同。因此，根據(jù)不同的拓撲結(jié)構(gòu)，該閾值比較單元110對該 Vin電壓與該高電平參考電壓或者低電平參考電壓進行比較（具體算法將在以下內(nèi)容及圖 3中得到詳細闡述），再將該比較結(jié)果發(fā)送至數(shù)字控制單元130。該數(shù)字控制單元130根據(jù) 其得到的該比較結(jié)果計算出該待測輸入信號（即三態(tài)輸入信號）狀態(tài)。
[0022] 一個例子中，該三態(tài)檢測電路的功耗由檢測電流及檢測時間表征，因此可通過設(shè) 置適當?shù)臋z測電流和檢測時間，以實現(xiàn)降低功耗的目的。較佳地，該數(shù)字控制單元130設(shè)置 適當?shù)男z測電流和/較短檢測時間，以降低功耗。進一步地，在檢測過程中，多次檢測同 一狀態(tài)值，并且每間隔一定時間檢測該同一狀態(tài)值，選取出現(xiàn)次數(shù)較多的結(jié)果表征為該數(shù) 字控制單元130輸出結(jié)果，這樣既保證了檢測結(jié)果的準確性同時又降低了功耗。
[0023] 圖2是本發(fā)明一個實施例的數(shù)字控制單元通過控制開關(guān)所產(chǎn)生的拓撲結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0024] 當數(shù)字控制單元130控制電路內(nèi)部選通開關(guān)Ku和斷開開關(guān)Kd時，形成圖2中檢 測結(jié)構(gòu)I。在該結(jié)構(gòu)I中，開關(guān)Ku-端與電流源Iup相連，另一端與電阻R相連，并將該連 接點作為芯片引腳Vin端點（其用Vinu表征）；該電阻另一端接入輸入信號，該電流源Iup 接電源，且該電流源Iup電流流向為由該電源方向至該開關(guān)Ku方向。
[0025] 當數(shù)字控制單元130控制電路內(nèi)部選通開關(guān)Kd和斷開開關(guān)Ku時，形成圖2中檢 測結(jié)構(gòu)II。在該結(jié)構(gòu)II中，開關(guān)Kd-端與電流源Idn相連，另一端與電阻R相連，并將該 連接點作為芯片引腳Vin端點（其用Vind表征）；該電阻另一端接入輸入信號，該電流源 Idn接地，且該電流源Idn電流流向為由該開關(guān)Kd方向至該地方向。
[0026] 圖3是本發(fā)明一個實施例的在不