JP4973263B2 - Connection failure detection circuit and method - Google Patents
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Description
本発明は、接続不良検出回路及び方法に関し、更に詳しくは、ドライバ回路とレシーバ回路とを接続する伝送線路における接続不良を検出する接続不良検出回路に関する。 The present invention relates to a connection failure detection circuit and method, and more particularly to a connection failure detection circuit that detects a connection failure in a transmission line connecting a driver circuit and a receiver circuit.
LSIの多ピン化により、半導体集積回路では端子密度が高密度化しており、接続パッドが小型化することで、半田不良などの接続不良が発生しやすくなっている。また、LSIパッケージは大型化しており、LSIパッケージに発生する歪みなどによっても、接続不良が発生しやすくなっている。接続不良が発生した場合の確認方法としては、カーブトレーサといった外部測定機器を用いて、電気的測定により、物理的な接続を検出する方法がある。この方法では、ドライバ回路やレシーバ回路の外部接続端子に接続されているESD(electro-static discharge)回路の特性を利用することにより、接続がオープンであるか否か、つまりESD回路に接続されているか否かを電気的に検出する。 Due to the increase in the number of pins of LSI, the terminal density is increased in the semiconductor integrated circuit, and the connection pads such as solder failures are likely to occur due to the miniaturization of the connection pads. In addition, the LSI package is becoming larger, and connection failure is likely to occur due to distortion or the like generated in the LSI package. As a confirmation method when a connection failure occurs, there is a method of detecting a physical connection by electrical measurement using an external measurement device such as a curve tracer. In this method, by utilizing the characteristics of an ESD (electro-static discharge) circuit connected to an external connection terminal of a driver circuit or a receiver circuit, whether or not the connection is open, that is, connected to the ESD circuit. It is detected electrically.
上記とは異なり、外部測定機器を用いずに接続不良を検出する技術としては、特許文献1に記載の技術がある。特許文献1に記載の半導体集積回路では、伝送線路のレシーバ側は終端抵抗によって終端されている。接続不良の試験では、ドライバ側からテスト信号を送出し、その後、ドライバの出力ノードの電位を所定の基準電位と比較する。接続不良が発生しない状況では、ドライバ側から送信された信号はレシーバ側で反射しない。一方、ドライバの出力ノードから、レシーバ回路までの間に、接続不良があるときには、その地点で信号反射が発生することにより、出力ノードの電位は上昇する。この出力ノードの電位上昇を検出することで、接続不良があるか否かを判断できる。
Unlike the above, there is a technique described in
外部測定器を用い、ESD回路の特性を利用して接続不良を検出する方式では、信号伝送路の両端にESD回路が接続されているときには、何れか一方側で接続不良が発生しているときに、これを検出できないという問題がある。すなわち、図3に示すように、ドライバ回路201とレシーバ回路202とが、同一プリント基板上の信号伝送路203にて接続されているときには、ドライバ回路201の出力端子204には、ドライバ回路内のESD回路205と、レシーバ回路202内のESD回路206とが接続されるため、出力端子204で接続不良が発生したときでも、外部測定機器にて、レシーバ回路202内のESD回路206の特性が検出され、接続不良を検出できない。
In the method of detecting a connection failure using the characteristics of the ESD circuit using an external measuring instrument, when the ESD circuit is connected to both ends of the signal transmission line, the connection failure occurs on either side. However, there is a problem that this cannot be detected. That is, as shown in FIG. 3, when the
また、特許文献1では、信号反射の有無で、接続不良発生の有無を検出している。この技術を、レシーバ回路の入力端子がESD回路に接続される構成に適用することを考えると、ESD回路が接続される構成では、レシーバ端で接続不良が発生していない場合でも信号反射が発生するため、信号反射が、接続不良に起因して発生したのか否かを判断することはできない。つまり、特許文献1に記載の技術は、伝送線路が終端抵抗に接続された構成に適用可能な技術ではあるが、この技術を、そのまま、レシーバ回路の入力端子にESD回路が接続される構成に適用することはできない。
Moreover, in
本発明は、レシーバ側にESD回路を有する半導体集積回路についても、外部測定機器を用いることなく、ドライバとレシーバとの間の接続不良を検出できる接続不良検出回路及び接続不良検出方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a connection failure detection circuit and a connection failure detection method capable of detecting a connection failure between a driver and a receiver without using an external measuring device even for a semiconductor integrated circuit having an ESD circuit on the receiver side. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明の接続不良検出回路は、ドライバ回路とレシーバ回路とを接続する伝送線路の接続不良を検出する接続不良検出回路において、前記ドライバ回路から前記伝送線路を介して前記レシーバ回路に向けてテスト信号を送出するテスト信号送出回路と、テスト時に、前記テスト信号の前記レシーバ回路内での反射波の反射振幅を、前記テスト信号の初期振幅と前記反射振幅との和の電圧が前記ドライバ回路の電源電圧よりも低い制限電圧になる振幅に制限する反射振幅制御回路と、前記テスト信号の送出後、所定のタイミングで、前記テスト信号送出回路の出力ノードの電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路により検出された電圧が、前記ドライバ回路の電源電圧よりも低くかつ前記制限電圧よりも高く設定された判定電圧よりも高い場合、前記伝送線路に接続不良が発生していると判定する判定回路と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a connection failure detection circuit according to the present invention is a connection failure detection circuit for detecting a connection failure in a transmission line connecting a driver circuit and a receiver circuit, from the driver circuit via the transmission line. A test signal transmission circuit for transmitting a test signal toward the receiver circuit; and a reflection amplitude of a reflected wave of the test signal in the receiver circuit at the time of a test , a sum of an initial amplitude of the test signal and the reflection amplitude And a reflection amplitude control circuit that limits the amplitude of the output voltage of the driver circuit to a limit voltage lower than the power supply voltage of the driver circuit, and the output node voltage of the test signal transmission circuit is detected at a predetermined timing after the test signal is transmitted a voltage detection circuit for output, said voltage voltage detected by the detection circuit, than and the limit voltage lower than the power supply voltage of the driver circuit Ku is higher than the set determination voltage, characterized in that it comprises, a judging circuit judges that the connection failure has occurred in the transmission line.
本発明の接続不良検出方法は、ドライバ回路とレシーバ回路とを接続する伝送線路の接続不良を検出する接続不良検出方法であって、テスト信号送出回路により、前記ドライバ回路から前記伝送線路を介して前記レシーバ回路に向けてテスト信号を送出し、前記レシーバ回路にて、前記テスト信号に対して、前記テスト信号の反射波の反射振幅が、前記テスト信号の初期振幅と前記反射振幅との和の電圧が前記ドライバ回路の電源電圧よりも低い制限電圧になる振幅に制限された反射波を発生させ、前記テスト信号の送出後、所定のタイミングで、前記テスト信号送出回路の出力ノードの電圧を検出し、前記検出された電圧が、前記ドライバ回路の電源電圧よりも低くかつ前記制限電圧よりも高く設定された判定電圧よりも高い場合、前記伝送線路に接続不良が発生していると判定する、ことを特徴とする。 A connection failure detection method according to the present invention is a connection failure detection method for detecting a connection failure in a transmission line connecting a driver circuit and a receiver circuit, and the test signal transmission circuit causes the driver circuit to pass through the transmission line. A test signal is sent to the receiver circuit, and the reflected amplitude of the reflected wave of the test signal is the sum of the initial amplitude of the test signal and the reflected amplitude with respect to the test signal. A reflected wave whose amplitude is limited to a voltage that is lower than the power supply voltage of the driver circuit is generated, and the voltage of the output node of the test signal transmission circuit is detected at a predetermined timing after the test signal is transmitted. out, the detected voltage, the higher than higher set determination voltage than and the limit voltage lower than the power supply voltage of the driver circuit, the heat transfer Judged to be defective connection to the line is generated, characterized in that.
本発明の接続不良検出回路及び方法では、テスト時には、レシーバ回路内での信号反射の振幅を所定の振幅に制限し、ドライバ回路側からテスト信号を送出し、ドライバ回路内で、送出したテスト信号に対する反射信号の振幅を検出することで、接続不良を検出する。伝送線路に接続不良箇所がある場合には、その地点で信号が反射することで、反射振幅は、レシーバ回路内で制限される所定の振幅よりも大きくなる。従って、反射振幅を調べることで、ドライバ回路から送出されたテスト信号が、レシーバ回路内にまで到達したか否かを調べることができ、ドライバ回路とレシーバ回路との間で、接続不良が発生しているか否かを検出できる。 In the connection failure detection circuit and method of the present invention, at the time of testing, the amplitude of signal reflection in the receiver circuit is limited to a predetermined amplitude, the test signal is transmitted from the driver circuit side, and the test signal transmitted in the driver circuit is transmitted. A connection failure is detected by detecting the amplitude of the reflected signal with respect to. When there is a poorly connected part on the transmission line, the reflected signal is reflected at that point, so that the reflected amplitude is larger than a predetermined amplitude limited in the receiver circuit. Therefore, by checking the reflection amplitude, it is possible to check whether the test signal sent from the driver circuit has reached the receiver circuit, and a connection failure occurs between the driver circuit and the receiver circuit. It can be detected whether or not.
本発明の接続不良検出方法では、前記反射振幅制御回路は、テスト時は、前記テスト信号の振幅を前記制限電圧にクランプし、通常動作時には、前記伝送線路を介して伝送された信号を全反射させる構成を採用できる。テスト時に、レシーバ回路内で、通常動作時と同様に信号を全反射させるとすると、ドライバ回路側では全反射された信号振幅が検出され、接続不良による信号反射であるか、或いは、レシーバ回路内での信号反射かを判断することができなくなる。そこで、テスト時には、反射振幅を所望の振幅に制限するために、反射振幅制御回路により、テスト信号の振幅を制限電圧にクランプする。このように、レシーバ回路内で信号が反射する際の反射振幅を、通常動作時とテスト時とで異なる振幅に制御することで、ドライバ回路側で、テスト信号がレシーバ回路内に到達したか否かを判断できる。 In the connection failure detection method of the present invention, the reflection amplitude control circuit clamps the amplitude of the test signal to the limit voltage during a test, and totally reflects a signal transmitted through the transmission line during a normal operation. It is possible to adopt a configuration that allows If the signal is totally reflected in the receiver circuit during the test as in normal operation, the signal amplitude reflected in the driver circuit is detected on the driver circuit side. It is impossible to determine whether the signal is reflected at the terminal. Therefore, during the test, in order to limit the reflection amplitude to a desired amplitude, the reflection amplitude control circuit clamps the amplitude of the test signal to the limit voltage . In this way, by controlling the reflection amplitude when the signal is reflected in the receiver circuit to a different amplitude between the normal operation and the test, whether or not the test signal has reached the receiver circuit on the driver circuit side. Can be determined.
本発明の接続不良検出回路では、前記反射振幅制御回路は、前記レシーバ回路の入力端子に接続されたESD回路と、テスト時には前記ESD回路の陰極を低電位側電源に接続し、通常動作時には前記ESD回路の陰極を高電位側電源に接続するESD接続切換え回路とを含む構成を採用できる。この場合、通常動作時には、入力端子にドライバ回路側から送信されたインタフェース信号が入力されても、ESD回路は逆バイアス状態となるので、ESD回路は、インターフェース信号に対して影響を与えない。一方、テスト時には、入力端子にテスト信号が入力されると、ESD回路は順バイアス状態となって、入力端子の電圧が、ESD回路の順方向電圧にクランプされる。このように、ESD接続切り換え回路により、ESD回路の接続先を切り換えることで、通常動作時とテスト時とで、反射振幅を異なる振幅に制御できる。 In the connection failure detection circuit of the present invention, the reflection amplitude control circuit connects the ESD circuit connected to the input terminal of the receiver circuit and the cathode of the ESD circuit to a low-potential side power supply during a test, and A configuration including an ESD connection switching circuit for connecting the cathode of the ESD circuit to the high potential side power supply can be employed. In this case, during normal operation, even if an interface signal transmitted from the driver circuit side is input to the input terminal, the ESD circuit is in a reverse bias state, so the ESD circuit does not affect the interface signal. On the other hand, during a test, when a test signal is input to the input terminal, the ESD circuit is in a forward bias state, and the voltage at the input terminal is clamped to the forward voltage of the ESD circuit. In this way, by switching the connection destination of the ESD circuit by the ESD connection switching circuit, the reflection amplitude can be controlled to be different between the normal operation and the test.
本発明の接続不良検出回路では、前記電圧検出回路は、前記テスト信号の送出後、該テスト信号が前記伝送線路を往復する時間よりも後のタイミングで前記出力ノードの電圧を検出する構成を採用できる。また、本発明の接続不良検出回路では、前記電圧検出回路は、前記テスト信号の送出後、該テスト信号が前記伝送線路を往復する時間よりも前のタイミングで前記出力ノードの電圧を検出する構成を採用できる。伝送線路のドライバ端で接続不良が発生している場合には、テスト信号送出回路より送出されたテスト信号は、ドライバ回路の出力端子で全反射されるため、テスト信号送出回路の出力ノードの電圧は、テスト信号の送出後、すぐに、全反射に対応する電圧に上昇する。一方、伝送線路のレシーバ端で接続不良が発生している場合には、テスト信号はレシーバ回路の入力端子で反射し、伝送線路を往復してレシーバ回路に戻ってくることから、テスト信号送出回路の出力ノードの電圧は、テスト信号が伝送線路を往復した後に、全反射に対応する電圧に上昇する。従って、ドライバ回路内で、テスト信号が伝送線路を往復する時間よりも後のタイミングで、反射振幅を検出することで、レシーバ回路内にテスト信号が到達したか否か、つまりは、接続不良が発生しているか否かを判断できる。また、テスト信号が伝送線路を往復する前後の2つのタイミングにて反射振幅を検出し、全反射に対応する電圧が、どのタイミングから検出されるかを調べることで、接続不良が発生している場合に、ドライバ端とレシーバ端の何れで接続不良が発生しているかを判断することができる。 In the connection failure detection circuit according to the present invention, the voltage detection circuit detects the voltage of the output node at a timing after the test signal is sent and after the time when the test signal reciprocates through the transmission line. it can. Further, in the connection failure detection circuit of the present invention, the voltage detection circuit detects the voltage of the output node at a timing before the test signal reciprocates through the transmission line after the test signal is sent. Can be adopted. When a connection failure has occurred at the driver end of the transmission line, the test signal sent from the test signal sending circuit is totally reflected at the output terminal of the driver circuit, so the voltage at the output node of the test signal sending circuit Immediately after sending the test signal, the voltage rises to a voltage corresponding to total reflection. On the other hand, if a connection failure has occurred at the receiver end of the transmission line, the test signal is reflected at the input terminal of the receiver circuit and returns to the receiver circuit after going back and forth along the transmission line. The voltage at the output node rises to a voltage corresponding to total reflection after the test signal reciprocates through the transmission line. Therefore, by detecting the reflection amplitude at a timing after the test signal travels back and forth in the transmission line within the driver circuit, it is determined whether the test signal has reached the receiver circuit, that is, there is a connection failure. It can be determined whether or not it has occurred. In addition, a connection failure has occurred by detecting the reflection amplitude at two timings before and after the test signal travels back and forth on the transmission line, and examining from which timing the voltage corresponding to the total reflection is detected. In this case, it can be determined whether the connection failure occurs at the driver end or the receiver end.
本発明の接続不良検出回路では、前記電圧検出回路は、前記テスト信号の送出後、所定のタイミングで前記テスト信号送出回路の出力ノードの電圧を取り込み、該出力ノードの電圧が前記判定電圧よりも高いか否かによって、出力を“1”と“0”との間で反転させるフリップフロップ回路を含む構成を採用できる。この場合、前記フリップフロップ回路は、前記出力ノードの電圧が前記判定電圧以上であれば“1”を、前記判定電圧よりも低ければ“0”を出力する構成を採用できる。このようにすることで、フリップフロップ回路が出力する値は、テスト信号がレシーバ回路内に到達し、反射振幅が所定の振幅に制限された場合と、接続不良箇所で全反射した場合とで反転することになり、フリップフロップ回路の出力を調べることで、接続不良の有無を判定することができる。 In connection failure detection circuit of the present invention, the voltage detection circuit after transmission of the test signal, takes in the voltage of the output node of said test signal sending circuit at a predetermined timing, than the voltage of the output node is the determination voltage A configuration including a flip-flop circuit that inverts the output between “1” and “0” depending on whether it is high or not can be adopted. In this case, the flip-flop circuit may employ a configuration that outputs “1” if the voltage of the output node is equal to or higher than the determination voltage, and outputs “0” if the voltage is lower than the determination voltage . By like this, the value of the flip-flop circuit is outputted, in the case where the test signal arrives at the receiver circuit, the reflected amplitude is limited to a predetermined amplitude, and if totally reflected at the connection failure location By inverting the output of the flip-flop circuit, it can be determined whether there is a connection failure.
本発明の接続不良検出回路では、前記電圧検出回路が、前記テスト信号の送出後、該テスト信号が前記伝送線路を往復する時間が経過するよりも前のタイミングで前記出力ノードの電圧を取り込む第1のフリップフロップと、前記テスト信号が前記伝送線路を往復する時間の経過後に前記出力ノードの電圧を取り込む第2のフリップフロップ回路とを含む構成を採用できる。この場合、第2のフリップフロップ回路の出力を調べることで、接続不良が発生しているか否かを判定することができる。また、第1のフリップフロップ回路の出力と、第2のフリップフロップ回路の出力を比較することで、接続不良が発生しているときに、接続不良が、ドライバ端で発生しているか、或いは、レシーバ端で発生しているかを判定することができる。 In the connection failure detection circuit of the present invention, the voltage detection circuit takes in the voltage of the output node at a timing after the time when the test signal reciprocates through the transmission line elapses after the test signal is sent. A configuration including one flip-flop and a second flip-flop circuit that takes in the voltage of the output node after a time for the test signal to reciprocate through the transmission line can be employed. In this case, it is possible to determine whether or not a connection failure has occurred by examining the output of the second flip-flop circuit. Further, by comparing the output of the first flip-flop circuit and the output of the second flip-flop circuit, when the connection failure occurs, the connection failure occurs at the driver end, or It can be determined whether the error occurs at the receiver end.
本発明の接続不良検出回路では、前記判定回路は、前記第1のフリップフロップの出力と前記第2のフリップフロップの出力とに基づいて、前記伝送線路に接続不良が発生しているか否か、及び、接続不良が前記伝送線路のドライバ端で発生しているか、レシーバ端で発生しているかを判定する構成を採用できる。この場合、接続不良検出回路を有する半導体集積回路内で、接続不良の発生の有無の判定、及び、発生箇所の特定が可能であり、半導体集積回路が動作している環境にて、接続不良の判定を行うことができる。 In the connection failure detection circuit of the present invention, the determination circuit determines whether or not a connection failure has occurred in the transmission line based on the output of the first flip-flop and the output of the second flip-flop. and, if connection failure occurs in the driver end of the transmission line, it can be adopted the configuration you determine has occurred at the receiver end. In this case, in a semiconductor integrated circuit having a connection failure detection circuit, it is possible to determine whether or not a connection failure has occurred, and to identify the location where the connection failure has occurred. Judgment can be made.
本発明の接続不良検出回路及び方法では、テスト時には、レシーバ回路内での信号反射の振幅を所定の振幅に制限し、ドライバ回路側からテスト信号を送出し、ドライバ回路内で、送出したテスト信号に対する反射信号の振幅を検出する。伝送線路に接続不良箇所がある場合には、その地点で信号が反射することで、反射振幅は、レシーバ回路内で制限される所定の振幅よりも大きくなる。従って、反射振幅を調べることで、ドライバ回路から送出されたテスト信号が、レシーバ回路内にまで到達したか否かを調べることができる。従って、本発明では、外部測定機器を用いることなく、ドライバ回路とレシーバ回路との間で、接続不良が発生しているか否かを検出できる。 In the connection failure detection circuit and method of the present invention, at the time of testing, the amplitude of signal reflection in the receiver circuit is limited to a predetermined amplitude, the test signal is transmitted from the driver circuit side, and the test signal transmitted in the driver circuit is transmitted. The amplitude of the reflected signal with respect to is detected. When there is a poorly connected part on the transmission line, the reflected signal is reflected at that point, so that the reflected amplitude is larger than a predetermined amplitude limited in the receiver circuit. Therefore, by examining the reflection amplitude, it is possible to examine whether or not the test signal transmitted from the driver circuit has reached the receiver circuit. Therefore, in the present invention, it is possible to detect whether or not a connection failure has occurred between the driver circuit and the receiver circuit without using an external measuring device.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の半導体集積回路の構成を示している。半導体集積回路100は、ドライバ回路101と、レシーバ回路102とを含む。ドライバ回路101は、フリップフロップ回路111、120、122、出力回路112、ESD回路113、レシーバ119、121、遅延回路123、124、及び、判定回路126を備える。レシーバ回路102は、入力回路118、ESD回路117、及び、ESD接続切換え回路125を備える。ドライバ回路101の出力端子114と、レシーバ回路102の入力端子116との間は、プリント配線基板などの伝送線路103によって接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention. The semiconductor integrated
フリップフロップ回路111は、内部論理部の一部である。出力回路112は、フリップフロップ回路111の出力を、出力端子114から、伝送線路103に向けて出力する。フリップフロップ回路111と出力回路112とは、テスト信号出力回路を構成し、テスト時に、テスト信号を、伝送線路103に向けて出力する。出力端子114とVdd電源ラインとの間には、ESD回路113が挿入される。出力端子114から出力された信号は、伝送線路103を介して、レシーバ回路102の入力端子116に入力される。入力端子116に入力された信号は、入力回路118により、図示しない内部論理部に向けて出力される。
The flip-flop circuit 111 is a part of the internal logic unit. The
レシーバ回路102のESD回路117は、入力端子116とESD接続切換え回路125との間に接続される。ESD接続切換え回路125は、図示しない制御部からの指令に基づいて、ESD回路117を構成するダイオードの陰極に印加する電圧を、Vdd電源とGNDとの間で切り換える。ESD接続切換え回路125は、半導体集積回路100の通常の使用状態では、ESD回路117を構成するダイオードの陰極をVdd電源に接続する。また、半導体集積回路100にて、接続不良の試験を行う際には、ESD回路117を構成するダイオードの陰極をGNDに接続する。ESD回路117と、ESD接続切換え回路125とは、テスト時に、レシーバ回路102に入力された信号に対する反射振幅を、所定の振幅に制限する反射振幅制御回路を構成する。
The
ドライバ回路101の出力回路112と出力端子114との間のノードN1には、レシーバとフリップフロップとで構成される2組の反射振幅検出回路(レシーバ119及びフリップフロップ回路120と、レシーバ121とフリップフロップ回路122)が接続される。反射振幅検出回路は、ノードN1の電圧に基づいて、反射信号の振幅を検出する。より詳細には、出力回路112による信号出力後に、ノードN1の電圧を取り込み、ノードN1の電圧が所定のレベルよりも高いか否かを検出する。
The node N1 between the
フリップフロップ回路120は、レシーバ119を介して入力するノードN1の電圧を、遅延回路123にて所定の遅延時間(TD1)だけ遅延されたクロック信号に基づいてラッチする。フリップフロップ回路122は、レシーバ121を介して入力するノードN1の電圧を、遅延回路124にて所定の遅延時間(TD2)だけ遅延されたクロック信号に基づいてラッチする。遅延回路123及び124の遅延時間は、フリップフロップ回路120及び122にて、それぞれ所定のタイミングでノードN1をラッチできるように調整されている。
The flip-
ドライバ回路101から送出されたテスト信号がレシーバ回路102に到達したときには、テスト信号の振幅はESD回路117によって所定の振幅に制限される。一方、ドライバ回路101の出力端子からレシーバ回路102の入力端子までの間に接続不良が発生し、オープンとなっている箇所があるときには、その地点で信号反射が発生する。従って、テスト信号送出後の振幅により、接続不良の有無を判断できる。判定回路126は、フリップフロップ回路120、122でラッチされたデータに基づいて、信号反射の有無を判断する。つまりは、伝送線路103が正常の接続状態か、オープン状態かを判断する。なお、大規模半導体集積回路(以下LSIと呼ぶ)は、一般的にはパッケージと呼ばれるケースに入っており、直接、プリント基板に接続することはまれであるが、ここでは、説明の都合上、ドライバ回路101はLSIパッケージを含んだものとして説明する。
When the test signal transmitted from the
半導体集積回路100の通常動作時の動作について説明する。通常の動作時、つまりは、ドライバ回路101とレシーバ回路102との間で信号(インタフェース信号)の授受を行う場合には、電源ラインVddはオン状態となっている。ESD接続切換え回路125は、Vdd電源側を選択し、レシーバ回路102内のESD回路117を構成するダイオードの陰極に、電圧Vddが印加される。この状態で、入力端子116に、電圧Vddよりも低い電圧が印加されても、ESD回路117を構成するダイオードは逆バイアスになるので、インタフェース信号にとってはオープン状態と同じである。従って、ESD回路117は、インタフェース信号に対して何ら動作に影響しない。
An operation during normal operation of the semiconductor integrated
次に、接続不良を試験する際の動作について説明する。試験の際には、ESD接続切換え回路125はGND側を選択し、レシーバ回路102内のESD回路117の陰極はGND電圧となる。この状態で、入力端子106に電圧が印加されると、ESD回路117を構成するダイオードは順バイアスとなるので、ESD回路117に電流が流れ込む。ダイオードの順方向電圧をVfとすると、GNDと入力端子116との間の電位差はVfとなるので、入力端子116に順方向電圧Vfよりも高い電圧を印加した場合でも、順方向電圧Vfよりも高い電圧は加わらずに、クランプされることになる。
Next, the operation when testing for defective connections will be described. In the test, the ESD
図2は、ドライバ回路101内のノードN1の動作波形を示している。同図(a)は、レシーバ端でオープンとなっているときの動作波形、(b)は、接続が正常な場合の動作波形、(c)は、ドライバ端でオープンとなっているときの動作波形を示している。なお、以下では、説明を簡略化するため、ドライバ回路101の出力インピーダンスと伝送線路103のインピーダンスとは一致しているものとして取り扱う。
FIG. 2 shows an operation waveform of the
初めに、レシーバ端でオープンとなっている場合、すなわち、入力端子116と伝送線路103との接続点にて接続不良が発生している場合について説明する。テスト時には、所定のクロックタイミングで、フリップフロップ回路111からテスト信号を出力する。このテスト信号は、出力回路112を介して、伝送線路103に送出される。ドライバ回路101のインピーダンスと、伝送線路103のインピーダンスが等しいとすると、テスト信号の初期振幅は、ドライバ回路101の電源電圧Vddの半分の振幅(Vdd/2)となる。
First, the case where the receiver end is open, that is, the case where a connection failure occurs at the connection point between the
Vdd/2の振幅を持つテスト信号がレシーバ端まで到達すると、伝送線路103のレシーバ端では、入力端子116と伝送線路103との間の接続点が未接続になっていることから、テスト信号はレシーバ端にて全反射し、振幅Vdd/2の反射信号(反射波)が発生する。この反射波が、ドライバ回路101に戻ってくることで、ノードN1の電圧は、テスト信号が出力されたタイミングから、伝送線路103をテスト信号が往復する時間の経過後に、初期振幅(Vdd/2)と反射振幅(Vdd/2)との総和であるVddとなる(図2(a))。
When a test signal having an amplitude of Vdd / 2 reaches the receiver end, since the connection point between the
次いで、接続不良が発生していない場合について説明する。伝送線路103に出力されるテスト信号の初期振幅がVdd/2となる点は、上記したレシーバ端がオープンとなっている場合と同様である。入力端子116には、順方向電圧Vfを有するESD回路117が接続されているため、反射振幅は、本来、Vdd/2の振幅を持つテスト信号に対してVdd/2振幅の反射波が発生することでVddとなるべきところ、ESD回路117によりVf電圧にクランプされる。従って、ノードN1の電圧は、テスト信号が出力されたタイミングから、伝送線路103をテスト信号が往復する時間の経過後に、ESD回路117によってクランプされた電圧Vfとなる(図2(b))。
Next, a case where no connection failure has occurred will be described. The point that the initial amplitude of the test signal output to the
続いて、ドライバ端でオープンとなっている場合、すなわち、出力端子114と伝送線路103との接続点にて接続不良が発生している場合について説明する。フリップフロップ回路111がテスト信号を出力すると出力回路112は、テスト信号を伝送線路103に送出しようとするが、伝送線路103のドライバ端では、出力端子114と伝送線路103との間の接続点が未接続になっている。この場合は、テスト信号の初期振幅は、電源電圧Vddと同じ電圧となり、ノードN1の電圧は、テスト信号の出力直後から、Vddとなる(図2(c))。
Next, a case where the driver end is open, that is, a case where a connection failure occurs at the connection point between the
図2(a)〜(c)を参照すると、ノードN1の電圧の変化の仕方は、接続不良の発生の有無、及び、発生箇所に応じて異なる。従って、フリップフロップ回路120及び122にて、伝送線路103の信号往復時間の前後でノードN1をラッチすることにより、接続不良発生の有無、及び、発生箇所を判断することができる。遅延回路123の遅延時間(TD1)は、テスト信号が伝送線路103を往復する時間よりも短い時間に設定され、遅延回路124の遅延時間(TD2)は、テスト信号が伝送線路103を往復する時間よりも長い時間に設定される。また、フリップフロップ回路120及び122がノードN1の論理を判定する際の判定電圧、つまりは、ノードN1をラッチする際に、ラッチした信号が“0”であるか、“1”であるかを決める際の判定電圧は、Vddよりも低く、Vdd/2及びVfよりも高い電圧とする。
Referring to FIGS. 2A to 2C, the manner in which the voltage at the node N1 changes varies depending on whether or not a connection failure has occurred and the location where it occurs. Accordingly, by latching the node N1 before and after the signal round-trip time of the
レシーバ端にて接続不良が発生しているときは、図2(a)に示すように、フリップフロップ回路120のラッチタイミングでは、ノードN1の電圧はVdd/2であり、Vdd/2<判定電圧であるので、フリップフロップ回路120は“0”を取り込む。また、フリップフロップ回路122のラッチタイミングでは、ノードN1の電圧はVddとなり、Vdd>判定電圧であるので、フリップフロップ回路122は“1”取り込む。従って、フリップフロップ120が出力するデータは“0”で、フリップフロップ122が出力するデータは“1”となる。
When a connection failure occurs at the receiver end, as shown in FIG. 2A, at the latch timing of the flip-
接続不良が発生していないときには、図2(b)に示すように、フリップフロップ回路120のラッチタイミングでは、ノードN1の電圧はVdd/2であるので、フリップフロップ回路120は、0”を取り込む。また、フリップフロップ回路122のラッチタイミングでは、ノードN1の電圧は、Vdd/2より少し高くなってVfとなるが、Vf<判定電圧であるので、フリップフロップ回路120は“0”を取り込む。従って、フリップフロップ120及びフリップフロップ122が出力するデータは、共に“0”となる。
When no connection failure has occurred, as shown in FIG. 2B, the voltage of the node N1 is Vdd / 2 at the latch timing of the flip-
ドライバ端で接続不良が発生しているときは、図2(c)に示すように、ノードN1の電位は、テスト信号の出力後すぐにVddとなることから、フリップフロップ回路120及び122はそれぞれ“1”を取り込む。従って、フリップフロップ120及びフリップフロップ122が出力するデータは、共に“1”となる。
When a connection failure occurs at the driver end, as shown in FIG. 2C, the potential of the node N1 becomes Vdd immediately after the output of the test signal, so that the flip-
判定回路126は、フリップフロップ回路120が出力するデータと、フリップフロップ回路122が出力するデータとの組合せから、接続不良の発生の有無、及び、発生箇所を判定する。すなわち、フリップフロップ回路120が出力するデータが“0”で、かつ、フリップフロップ回路122が出力するデータが“1”であれば、レシーバ端にて接続不良が発生していると判定する。フリップフロップ回路120が出力するデータが“0”で、かつ、フリップフロップ回路122が出力するデータも“0”であれば、接続不良は発生していないと判定する。フリップフロップ回路120が出力するデータが“1”で、かつ、フリップフロップ回路122が出力するデータも“1”であれば、ドライバ端にて接続不良が発生していると判定する。
The
本実施形態では、通常動作時には、ESD接続切換え回路125により、ESD回路117の陰極の接続先をVdd電源とすることで、ESD回路117を静電保護素子として機能させる一方、テスト時には、ESD接続切換え回路125により、ESD回路117の陰極の接続先をGNDとすることで、ESD回路117により、テスト信号に対する反射波の振幅を、所定の電圧レベル(Vf)にクランプする。このようにすることで、ドライバ回路101側で観察されるテスト信号の振幅が、伝送線路103に半田不良などに代表される接続不良が発生している場合と、していない場合とで異なる振幅にすることができる。従って、ドライバ回路101にて、ドライバ端から発するテスト信号がレシーバ端で反射される波形を取り込み、これを論理判定することで、接続不良箇所の有無を、論理的に容易に判定することができる。
In the present embodiment, during normal operation, the ESD
本実施形態では、2組の反射振幅検出回路にて、伝送線路103の信号往復時間の前後で、送出したテスト信号に対する反射振幅の検出を行う。接続不良発生箇所がドライバ端であるときには、反射振幅は、テスト信号の送出後すぐにVddとなり、接続不良発生箇所がレシーバ端であるときには、反射振幅は、テスト信号の送出後、テスト信号が伝送線路103を往復する時間の経過後にVddとなる。従って、伝送線路103の信号往復時間の前後で反射振幅の検出を行い、信号往復時間の前後での反射振幅の組合せを調べることで、接続不良発生箇所が、ドライバ端であるか、レシーバ端であるかを特定できる。
In this embodiment, two sets of reflection amplitude detection circuits detect the reflection amplitude of the transmitted test signal before and after the signal round-trip time of the
また、本実施形態では、半導体集積回路100内の判定回路126により、接続不良発生の有無、及び、発生箇所の特定が可能であり、外部装置を用いることなく、容易に、接続不良発生の有無、及び、発生箇所の特定を行うことができる。更に、接続不良の検出を、半導体集積回路100が搭載された情報処理装置が動作している環境にて、制御を切り換えることで容易に実現でき、接続不要などの解析が容易になるという効果もある。
In the present embodiment, the
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の接続不良検出回路及び方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。 Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the connection failure detection circuit and method of the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications and changes can be made to the configuration of the above embodiment. Changes are also included in the scope of the present invention.
100:半導体集積回路
101:ドライバ回路
102:レシーバ回路
103:伝送線路
111、120、122:フリップフロップ回路
112:出力回路
113、117:ESD回路
114:出力端子
116:入力端子
118:入力回路
119、121:レシーバ
123、124:遅延回路
125:ESD接続切換え回路
126:判定回路
100: semiconductor integrated circuit 101: driver circuit 102: receiver circuit 103:
Claims (10)
前記ドライバ回路から前記伝送線路を介して前記レシーバ回路に向けてテスト信号を送出するテスト信号送出回路と、
テスト時に、前記テスト信号の前記レシーバ回路内での反射波の反射振幅を、前記テスト信号の初期振幅と前記反射振幅との和の電圧が前記ドライバ回路の電源電圧よりも低い制限電圧になる振幅に制限する反射振幅制御回路と、
前記テスト信号の送出後、所定のタイミングで、前記テスト信号送出回路の出力ノードの電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された電圧が、前記ドライバ回路の電源電圧よりも低くかつ前記制限電圧よりも高く設定された判定電圧よりも高い場合、前記伝送線路に接続不良が発生していると判定する判定回路と、を備えることを特徴とする接続不良検出回路。 In a connection failure detection circuit that detects a connection failure in a transmission line that connects a driver circuit and a receiver circuit,
A test signal sending circuit for sending a test signal from the driver circuit to the receiver circuit via the transmission line;
At the time of testing, the reflected amplitude of the reflected wave in the receiver circuit of the test signal is the amplitude at which the sum of the initial amplitude of the test signal and the reflected amplitude is a lower limit voltage than the power supply voltage of the driver circuit Reflection amplitude control circuit to limit to,
After transmission of the test signal, at a predetermined timing, a voltage detection circuit that detect the voltage of the output node of said test signal sending circuit,
If the voltage detected by the voltage detection circuit is higher than the determination voltage set lower than the power supply voltage of the driver circuit and higher than the limit voltage, it is determined that a connection failure has occurred in the transmission line. A connection failure detection circuit, comprising:
テスト信号送出回路により、前記ドライバ回路から前記伝送線路を介して前記レシーバ回路に向けてテスト信号を送出し、
前記レシーバ回路にて、前記テスト信号に対して、前記テスト信号の反射波の反射振幅が、前記テスト信号の初期振幅と前記反射振幅との和の電圧が前記ドライバ回路の電源電圧よりも低い制限電圧になる振幅に制限された反射波を発生させ、
前記テスト信号の送出後、所定のタイミングで、前記テスト信号送出回路の出力ノードの電圧を検出し、
前記検出された電圧が、前記ドライバ回路の電源電圧よりも低くかつ前記制限電圧よりも高く設定された判定電圧よりも高い場合、前記伝送線路に接続不良が発生していると判定する、ことを特徴とする接続不良検出方法。 A connection failure detection method for detecting a connection failure of a transmission line connecting a driver circuit and a receiver circuit,
A test signal sending circuit sends a test signal from the driver circuit to the receiver circuit via the transmission line,
In the receiver circuit, with respect to the test signal, the reflected amplitude of the reflected wave of the test signal is limited such that the sum of the initial amplitude of the test signal and the reflected amplitude is lower than the power supply voltage of the driver circuit Generates a reflected wave limited in amplitude to become a voltage ,
After transmission of the test signal, at a predetermined timing, it detects the voltage of the output node of said test signal sending circuit,
If the detected voltage is lower than the power supply voltage of the driver circuit and higher than a determination voltage set higher than the limit voltage, it is determined that a connection failure has occurred in the transmission line. A connection failure detection method as a feature.
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