基于TDC的CP-PLL低成本内置自检与时钟抖动测量

“基于TDC的低成本CP-PLL内置自检是一种用于确保电荷泵闭环（CP-PLL）正常运行的内置自测（BIST）方案。该方案利用时间数字转换器（TDC）来实现高分辨率的时钟抖动测量，并能有效检测CP-PLL中的故障。设计中，大部分TDC组件复用了CP-PLL现有的硬件，从而降低成本和面积开销。在台积电0.13微米工艺下进行设计与仿真，结果显示，该算法的分辨率达到了约0.9865皮秒，故障覆盖率高达98.33%。” 在现代数字系统中，CP-PLL是关键的时钟生成和管理元件，它能够提供高精度和低抖动的时钟信号。然而，由于其复杂性，CP-PLL可能会出现各种故障，如锁相环漂移、电荷泵失效、噪声引入等问题，这些都可能导致系统性能下降甚至失效。因此，设计一个有效的BIST策略至关重要。 本文提出的BIST解决方案创新地采用了TDC结构，TDC是一种将时间间隔转化为数字值的转换器，对于测量时钟抖动特别适用。高分辨率的TDC可以精确地捕捉到CP-PLL中的微小变化，从而实现对时钟抖动的有效测量。通过将TDC设计与CP-PLL集成，可以避免额外的硬件开销，降低测试成本。此外，由于TDC的大部分组件都复用了CP-PLL的现有模块，这不仅节省了芯片面积，也简化了设计流程。 在实际应用中，该BIST结构可以定期执行自我检测，以确保CP-PLL的稳定性和可靠性。一旦检测到异常，系统可以及时采取补偿措施或触发故障报告机制，避免因硬件问题导致的系统故障。在台积电0.13微米工艺的模拟验证中，0.9865皮秒的分辨率证明了该方法的精度，而98.33%的故障覆盖率则表明了其对潜在故障的广泛覆盖能力。 总结起来，基于TDC的低成本CP-PLL内置自检方案提供了一种高效、经济且准确的测试方法，用于保证CP-PLL系统的健康运行。这种方法不仅可以提升系统的整体可靠性，还能通过减少额外测试设备的需求，降低制造成本，对未来的集成电路设计具有重要的参考价值。