利用测时仪测量集成电路器件时序

什么是测时仪？

测时仪是一种半导体自动测试设备(ATE)，负责测量两次事件之间间隔的时间或计算事件的个数。由于半导体产业中测试的复杂度日益增大，而且IC设计师希望保证他们所设计的IC在速度和响应上能够满足设计要求，因此大多数测时仪在出售时内部都自带一台TMU。不论测试设备是用于测试模拟IC、数字IC还是混合信号IC，TMU都是必需的。

通常，TMU用于测量频率/周期、传输延迟、建立和保持时间、上升/下降沿、占空比和信号斜率等交流参数。

TMU主要由两部分组成(见图1)：

1． 信号检测器

此部分用于在输入信号出现后检测一次事件的发生。通过设置感兴趣的参数阈值(通常是电压参数)和信号变化的斜率(正或者负)，检测器可以在输入信号到达预先设置的阈值时触发计数器模块，使其开始计数或停止计数。开始计数和停止计数的触发信号可以由一个检测器产生，但如今大多数TMU制造商都会集成至少两个检测器，因为两个检测器能够检测到低于1mV的信号电压变化，并且无延迟地将触发信号送至计数器模块。

2． 计数器

在TMU中，计算事件发生次数或时间间隔的核心是开始和停止触发器。对此部分而言，为了得到更精确的结果，分辨率和精度是最重要的因素。如今，TMU制造商可以轻易造出分辨率达到皮秒(pico-second)或飞秒(femto-second)级的高速TMU，同时，计数器的最大可计算时间仍保持在几秒。

TMU应用举例：

例1 中在TMU输入端口送入一个幅度为1V的正弦波。

检测器设置：

感兴趣的阈值电压= 0.5V

感兴趣的信号变化斜率符号=正( positive，由低至高变化)

图1 ：TMU模块框图

从图2 中可以看出，A点将被检测到两次，而B点则会被忽略，因为B点的信号变化斜率为负(由高变低)。

图2 ：将正弦波送入TMU

第一次和第二次检测到A点的时间差就是输入信号的周期。

例2中 数字IC的输入和输出管脚被送至TMU的输入端口。

根据图3，设电压输入和输出的低电平(V_IL和V_OL)为0V，高电平((V_IH和V_OH)为5V，则表1给出了相应的TMU设置和待测参数。

图3 ：逻辑波形时序的例子