半导体设计PVT差异消除电路、方法及集成电路与流程

本发明涉及集成电路，具体为半导体设计pvt差异消除电路、方法及集成电路。

背景技术：

1、半导体器件、元件多种多样，其中，作为半导体元件之一的振荡器存在于许多电子设备中，如无线电接收机、电视机、无线电和电视广播发射机、计算机、计算机外设、手机、雷达等设备中。振荡器是一种能够产生重复的电子信号（通常是正弦波或方波）的电子元件。根据振荡激励方式的不同，振荡器可分为自激振荡器和驱动振荡器；按电路结构的不同可分为阻容振荡器、lc振荡器、晶振、叉形振荡器等；按输出波形的不同，又可分为正弦波、方波、锯齿波等振荡器。

2、在rc振荡器电路中，滤波器是电阻和电容网络，rc振荡器主要用于产生较低频率，常见的rc振荡器电路有移相振荡器和文氏电桥振荡器；而在lc振荡器电路中，滤波器是一个调谐电路，由连接在一起的电感（l）和电容（c）组成，并用作谐振器；无论是阻容振荡器还是lc振荡器，都需要对振荡器中产生时钟信号的电容元件的充放电速度进行测试，以保证振荡器在使用过程中具有可靠的时钟频率。测试时，需要对电容元件进行尽可能独立的pvt（production verification test，pvt）测试，以消除工艺、电压或温度对元件性能的影响。

3、现有的pvt测试电路往往采用环形振荡器以及双向传输门来共同测试电容的充放电速度，其中，环形振荡器由奇数个门电路构成，通常多个依次串联的反相器获得延时信号，而现有测试电路中的第一个反相器的跳变点决定了周期的间隔时间。

4、由于现有测试电路没有消除第一个反相器输入端的跳变电压，导致该跳变电压对电容的周期计算结果存在影响，使得电容周期的测试结果难以从pvt差异的影响中独立出来，造成振荡器周期测试的理论值与其真实值之间的差异较大，不利于客观分析振荡器中电容元件的时钟频率数值，且不利于获得被测元件准确的充放电速度结果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于采用跳闸点跟踪电路消除了第一个反相器输入端的跳变电压，通过消除该跳变电压对电容周期计算结果的不良影响，使电容周期的测试结果能够从pvt差异的影响中独立出来，减小pvt差异对电容周期测试结果的影响，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、第一方面，为实现上述目的，本发明提供一种半导体设计pvt差异消除电路，包括信号放大模块、跳闸点跟踪电路、周期检测控制单元和被测单元，所述信号放大模块对其输入端输入的电信号进行滤波后放大，能够通过放大微弱的电信号，减少噪声干扰、增强输入电信号的幅度，使通信更加清晰和顺畅，能够确保下一级电路对输入信号的有效接收；

3、所述跳闸点跟踪电路作为电隔离元件为下一级电路提供稳定的电信号，所述跳闸点跟踪电路的一个输入端与周期检测控制单元的一个连接端电连接，所述跳闸点跟踪电路的一个输入端与所述信号放大模块的输出端之间连接有上拉电阻r，通过连接上拉电阻r，能够确保跳闸点跟踪电路的一个输入信号始终处于一个确定的电平，从而保证电路的稳定运行，通过设置上拉电阻r能够通过减小信号线的快速变化，有效减少电磁干扰；所述周期检测控制单元输出周期性时钟频率信号；所述被测单元的一端与所述周期检测控制单元的输出端电连接，所述被测单元接收所述周期检测控制单元发出的周期电信号。

4、作为本发明进一步的方案：所述信号放大模块包括运算放大器、反馈单元和输入单元；所述运算放大器为同相运算放大器，通过连接同相运算放大器并保持其输出与输入同相，便于进行相位调整，所述同相运算放大器的反相连接端与输出端之间连接反馈单元，反馈单元与接地端之间连接输入单元；所述反馈单元为反馈电阻，输入单元为外部电阻；所述信号放大模块的电路闭环增益，其中a为闭环增益；为反馈电阻；为外部电阻。

5、作为本发明进一步的方案：所述跳闸点跟踪电路包括等比例放大器，等比例放大器的输出端连接n沟道场效应管的栅极，n沟道场效应管的源极接地，n沟道场效应管的漏极与所述等比例放大器的反相连接端电连接，通过设置等比例放大器，能够实现对电信号进行综合、比较、校正和放大，以消除噪声和畸变功能，提高信号的传输质量，n沟道场效应管的漏极与电阻r的一端连接处形成y连接点。

6、作为本发明进一步的方案：所述同相运算放大器的同相输入端连接一个p沟道场效应管和一个n沟道场效应管，场效应管的源极连接高电平，场效应管的漏极与所述n沟道场效应管的漏极连接，n沟道场效应管的源极接地，n沟道场效应管的栅极与p沟道场效应管的栅极串联，当p沟道场效应管和n沟道场效应管两者的栅极连接点d点处输入高电平时，p沟道场效应管的源极与漏极截止，n沟道场效应管的源极与漏极导通；当d点处输入低电平时，p沟道场效应管的源极与漏极导通，n沟道场效应管的源极与漏极截止，使得跳闸点跟踪电路能够在高电平或低电平输入时，均能接收输入信号，能够保持对周期检测控制单元输入点处跳变电压的反映速度；

7、所述n沟道场效应管的栅极与p沟道场效应管的栅极连接所述跳闸点跟踪电路的一个输入端，能够保证对周期检测控制单元的输入端跳变电压的有效反馈。

8、所述p沟道场效应管和n沟道场效应管控制下一级电路的输入信号的关断与开启，p沟道场效应管和n沟道场效应管为互补输出级电路，能够通过两个场效应管交替导通来提高电路的负载能力和开关速度，使得电路在输出高电平和低电平时，电路的开启与关闭状态能够快速切换，减少了功耗并提高了每个管子的承受能力；由于p沟道场效应管和n沟道场效应管接入同相运算放大器的输入端，能够保证不论哪个管子导通，其导通电阻都很小，有助于减小rc常数，加快电流变化的速度、减少功耗并提高效率，同时，对于线性驱动器电路而言，p沟道场效应管和n沟道场效应管能够保证互补的输出级工作在线性状态，减少交叉失真，并可以通过控制静态电流，优化电路的性能；且当负载电路为差分电路时，p沟道场效应管和n沟道场效应管能够很好地支持这种电路结构，提高电路的性能和稳定性，有利于保持电路的高负载能力、快速开关、低功耗和高效率的电路性能；

9、作为本发明进一步的方案：所述周期检测控制单元为一级环形振荡器、二级环形振荡器或若干级环形振荡器中的任意一种，当周期检测控制单元为二级环形振荡器或若干级环形振荡器时，由于周期检测控制单元中级联接入了数量更多的反相器或放大器，能够显著提高输出频率。

10、作为本发明进一步的方案：所述周期检测控制单元包括一级环形振荡器和传输延迟单元，所述一级环形振荡器与所述传输延迟单元串联连接，传输延迟单元为rc延迟电路，所述一级环形振荡器与所述传输延迟单元串联连接，环形振荡器能够生成时钟信号，通过连接传输延迟单元，能够使周期检测控制单元获取更大的传输延迟，方便调节整单频率，通过加入rc延迟电路，通过rc充放电过程延迟反相器的传输延迟时间，增强周期跳变的速度。

11、作为本发明进一步的方案：所述周期检测控制单元包括第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器和第五反相器的等效电路，所述第五反相器的等效电路为p沟道场效应管，所述第五反相器的等效电路为p沟道场效应管；所述第一反相器的输入端与跳闸点跟踪电路的输出端以及被测单元的输入端电连接，所述第一反相器的输出端电连接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端电连接第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端电连接所述第四反相器的输入端，所述第四反相器的输出端电连接所述p沟道场效应管的栅极，所述p沟道场效应管的源极连接高电平输入，所述p沟道场效应管的漏极连接所述第一反相器的输入端。

12、作为本发明进一步的方案：传输延迟单元为rc振荡延迟电路，所述rc振荡延迟电路包括电容，电容的一端电连接所述第一反相器的输出端，电容的另一端电连接所述第二反相器的输出端，所述第二反相器的输出端与所述电容之间连接有电阻，所述电容的一端电连接保护电阻，所述保护电阻的另一端电连接第三反相器的输入端，保护电阻能够防止其后面所连接的第三反相器损坏。

13、作为本发明进一步的方案：所述周期检测控制单元还包括n沟道场效应管，所述n沟道场效应管的栅极与跳闸点跟踪电路的输出端连接，所述n沟道场效应管的源极接地，所述n沟道场效应管的漏极与所述第一反相器的输入端连接，n沟道场效应管的栅极输入的电平大于其开启电压，能够使其漏源极导通，从而使对电容c的正极板充电，当电容c的正极板电压升高至饱和后，电容c对地放电，完成一次充放电过程。

14、作为本发明进一步的方案：所述被测单元的一个连接端接地，所述被测单元为电容c，电容c为固定电容、可变电容或微调电容中的任意一种。

15、第二方面，本发明公开一种半导体设计pvt差异消除方法，包括第一方面所述的半导体设计pvt差异消除电路，所述方法包括：

16、在运算放大器的同相输入端并联耦合电压表测量输入的电压，并将电压作为跳闸点跟踪电路的一个输入电信号；

17、使跳闸点跟踪电路的反馈信号为电压，使反馈电压=；

18、采用一定的方法得到流过电阻r的电流；

19、对被测单元的时间周期进行微分得；

20、计算；

21、，完成时间周期的pvt独立测试，通过采用微分思路对被测单元的时间周期进行微分得到微分周期，同时在微分电压的基础上，实现对微分电压准确的计算，通过带入rc时间常数计算公式中，能够通过跟踪周期检测控制单元的输入点跳变电压，消除该跳变电压对rc电路常数值的检测差异，大大提升了被测单元测试结果的准确性。

22、作为本发明进一步的方案：得到流过电阻r的电流的方法为计算法或测量法其中的一种或两种方法的组合；

23、其中，计算法为，为信号放大模块的输出电压；

24、测量法为在电阻r所在支路上串联电流表。

25、第三方面，本发明公开一种集成电路，包括第一方面所述的半导体设计pvt差异消除电路。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、1、本发明通过采用跳闸点跟踪电路消除了第一个反相器输入端的跳变电压，能够有效消除该跳变电压对电容周期计算结果的不良影响，使得电容周期的测试结果能够从pvt差异的影响中独立出来，有效减小了振荡器周期测试的理论值与其真实值之间的差异幅值，有利于客观分析振荡器中电容元件的时钟频率数值，同时有利于获得被测元件准确的充放电速度结果，大大提高了被测电容的充放电周期测试的精确性。

28、2、本发明通过采用p沟道场效应管和n沟道场效应管控制下一级电路的输入信号，有助于减小rc常数，加快电流变化的速度、减少功耗并提高效率，同时，对于线性驱动器电路而言，p沟道场效应管和n沟道场效应管能够通过保证互补的输出级工作在线性状态，减少交叉失真，有利于保持电路的高负载能力、快速开关、低功耗和高效率的电路性能。

29、3、本发明通过采用微分思路对被测单元的时间周期进行微分得到微分周期，同时在微分电压的基础上，实现对微分电压准确的计算，通过带入rc时间常数计算公式中，能够通过跟踪周期检测控制单元的输入点跳变电压，消除该跳变电压对rc电路常数值的检测差异，大大提升了被测单元计算结果的准确性。