專利名稱：觸發(fā)器控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一觸發(fā)器控制器，特別地，涉及一容易產(chǎn)生測試矢量并增加故障覆蓋率(fault coverage)的觸發(fā)器控制器。
邏輯電路測試典型地包括功能測試和故障測試，當所測試的集成電路的集成度相對來說較低時，只通過功能測試就能達到足夠的故障覆蓋率。但是，對于高的集成度的電路，制造過程中產(chǎn)生的錯誤僅使用用于功能測試的測試矢量是無法恰當?shù)乇粰z測出來的。
同時，由于集成電路的生產(chǎn)成本的增加與測試時間直接成比例，所以應該使用盡可能少的測試矢量來達到所要求的故障覆蓋率。因此，全體掃描(the full scan)和部分掃描方法最近都被使用。在全體掃描中，一個集成電路的每個部件(device)都被完全地測試，可以提供好的故障覆蓋率。但是，由于每個存儲單元要增加一個電路，芯片的面積被增加了。另一方面，在部分掃描測試中，一部分部件不被測試，一部分存儲單元增加了一個電路，使得芯片的面積與全體掃描測試方法相比有所減小，但是不能提供好的故障覆蓋率。這里，用于全體或部分掃描的存儲單元(storge elements)通常被設計成具有兩個路徑(path)，一個功能數(shù)據(jù)路徑和一個掃描數(shù)據(jù)路徑。


圖1是一個用于說明具有一個常規(guī)的掃描測試功能的觸發(fā)器(flip-flop)的電路圖。這里，參考標號1代表一個輸入選擇器，參考標號2代表一個觸發(fā)電路，S代表一個控制信號，Din代表一個數(shù)據(jù)輸入信號，Sin代表用于掃描測試的輸入信號，Dout代表數(shù)據(jù)輸出信號，并且CK與CK分別代表一個時鐘信號和一個反相時鐘信號。
輸入選擇器1包括傳輸門T1與T2以及反相器I1，并且根據(jù)控制信號S來選擇Din和Sin信號中的一個。
觸發(fā)電路2是一個通常的兩級的雙相靜態(tài)觸發(fā)器，并且包括一個主鎖存器3和一個從鎖存器4。這里，主鎖存器3包括兩個傳輸門T3與T4和兩個反相器I2與I3，從鎖存器包括兩個傳輸門T5與T6和兩個反相器I4與I5。
按以上所構成的觸發(fā)器的操作將在下面進行描述。當控制信號S是高電平時，輸入選擇器1選擇Din輸入。相反地，當控制信號S是低電平時，輸入選擇器1選擇Sin輸入。這里，觸發(fā)電路2與時鐘信號CK相同步地將從輸入選擇器1選擇的數(shù)據(jù)輸出到Dout。
圖2是說明常規(guī)的完全掃描方法的一個圖。這里，多個如圖1所示的觸發(fā)器被相互之間串行地連接起來。
具有掃描測試功能的觸發(fā)器F1-Fn接收時鐘信號CK和控制信號S，前一級的觸發(fā)器的Dout是下一級的Sn的輸入。
由于觸發(fā)器的大部分輸入信號Din與Sin只通過一個緩沖器(沒有表示出來)來被連接，時鐘信號CK總是處于允許狀態(tài)，而與它是在功能模式還是在掃描測試模式無關。
另外，控制施加給每個觸發(fā)器的時鐘信號并獨立地和功能模式或掃描測試模式相對應都是困難的。
本發(fā)明的一個目的是提供一個觸發(fā)器控制器，該觸發(fā)器控制器容易產(chǎn)生測試矢量，以較少的測試矢量增加故障覆蓋率，并且通過禁止使用時鐘信號的非必須的部分來減小功率消耗。
為了實現(xiàn)以上目的，所提供的觸發(fā)器控制器包括用于產(chǎn)生第二時鐘信號的時鐘控制器，該第二時鐘信號的產(chǎn)生是通過對時鐘允許信號進行響應來允許或禁止第一時鐘信號；在與第二時鐘信號同步時，對模式選擇信號進行響應來選擇性地鎖存功能模式信號或掃描測試模式信號的多個觸發(fā)器。
這里，時鐘控制器包括對掃描測試模式置位信號進行反相的第一反相器；對復位信號(reset signal)進行反相的第二反相器；對第一和第二反相器的輸出進行與非操作(NAND-operating)的第一邏輯門；通過對第一個邏輯門的輸出進行反相來輸出模式選擇信號的第三反相器；當掃描測試模式置位信號處于第一邏輯態(tài)時傳輸功能模式時鐘允許信號的第一傳輸門；當掃描測試模式置位信號處于第二邏輯態(tài)時傳輸掃描模式時鐘允許信號的第二傳輸門；當?shù)谝粫r鐘信號處于第三邏輯態(tài)時傳輸?shù)谝慌c第二傳輸門的輸出的第三傳輸門；用于對第三傳輸門的輸出進行反相的第四反相器；用于對第四反相器的輸出進行反相的第五反相器；當時鐘信號處于第四邏輯態(tài)時將第五反相器的輸出傳輸?shù)降谒姆聪嗥鞯牡谒膫鬏旈T；通過對第一時鐘信號和第四反相器的輸出進行與操作來輸出第二時鐘信號的第二邏輯門；當掃描測試模式置位信號處于第五邏輯態(tài)時傳輸?shù)诙聪嗥鞯妮敵鲂盘柕牡谖鍌鬏旈T；當掃描測試模式置位信號處于第六邏輯態(tài)時傳輸掃描測試模式復位信號的第六傳輸門；以及將第五與第六傳輸門的輸出進行反相的第六反相器。
并且，觸發(fā)器包括用于將模式選擇信號進行反相的第七反相器；當?shù)谄叻聪嗥鞯妮敵鎏幱诘谄哌壿嫅B(tài)時傳輸功能模式信號的第七傳輸門；用于對掃描測試模式信號和掃描測試模式復位信號進行非操作的第三邏輯門；當模式選擇信號處于第八邏輯態(tài)時傳輸?shù)谌壿嬮T的輸出的第八傳輸門；當?shù)诙r鐘信號處于第九邏輯態(tài)時傳輸?shù)谄吲c第八傳輸門的輸出的第九傳輸門；用于對第九傳輸門的輸出進行反相的第八反相器；用于對第八反相器的輸出進行反相的第九反相器；當?shù)诙r鐘信號處于第十邏輯態(tài)時傳輸?shù)诰欧聪嗥鞯妮敵鲂盘柕牡谑畟鬏旈T；當?shù)诙r鐘信號處于第九邏輯態(tài)時傳輸?shù)诎朔聪嗥鞯妮敵龅牡谑粋鬏旈T；用于對第十一傳輸門的輸出進行反相的第十反相器。當?shù)诙r鐘信號處于第十邏輯態(tài)時對第十反相器的輸出進行反相的第十一反相器；以及當?shù)诙r鐘信號處于第九邏輯態(tài)時將第十一反相器的輸出傳輸?shù)降谑聪嗥鞯牡谑鬏旈T。
本發(fā)明的以上目的和優(yōu)點通過詳細描述優(yōu)先的實施例并參照附圖將變得更加明顯，其中圖1是一個用于說明具有一個常規(guī)的掃描測試功能的觸發(fā)器的電路圖；圖2是說明常規(guī)的全體掃描方法的一個圖；圖3是一個用于說明根據(jù)本發(fā)明的觸發(fā)器控制器的結構的示意圖；圖4顯示了用于說明圖3所示的觸發(fā)器控制器的操作的操作波形圖；圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)先的實施例的觸發(fā)器控制器的一個框圖；圖6是用于說明圖5所示的觸發(fā)器控制裝置50的一個詳細的電路圖；圖7是用于說明圖5所示的多個觸發(fā)器中的一個的一個詳細的電路圖；圖8是用于說明根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)先的實施例的具有同步復位功能的觸發(fā)器控制器的圖；圖9顯示了用于說明圖8所示的觸發(fā)器控制器的操作的操作波形圖；以及圖10顯示了當在圖5所示的fmen信號中發(fā)生誤操作(glitch)時的操作波形圖。
圖3所示的一個觸發(fā)器控制器包括一個觸發(fā)器控制器10和多個觸發(fā)器F31，F(xiàn)32，F(xiàn)33，…，F(xiàn)n。
在圖3和圖4中，CLK代表系統(tǒng)時鐘信號，S代表模式選擇信號，EN代表用于決定系統(tǒng)時鐘信號是否被允許的時鐘允許信號，IN代表數(shù)據(jù)輸入信號。
首先，觸發(fā)器控制器10在緩沖之后輸出模式選擇信號S。當時鐘允許信號EN為高電平時，觸發(fā)器控制器10允許系統(tǒng)時鐘CLK操作并且將它作為時鐘信號CEN輸出。因此，當時鐘允許信號EN是高電平時，數(shù)據(jù)輸入信號IN被允許。
觸發(fā)器F31，F(xiàn)32，F(xiàn)34，…，F(xiàn)n與時鐘信號CEN同步地根據(jù)模式選擇信號S來實現(xiàn)功能模式或掃描模式。就是說，在功能模式期間Din是輸入，在掃描模式期間Sin是輸入。
根據(jù)圖5所示的本發(fā)明的一個優(yōu)先的實施例的觸發(fā)器控制器包括一個觸發(fā)器控制器50和多個觸發(fā)器F51，F(xiàn)52，F(xiàn)53，…，F(xiàn)n。這里，“sms”代表掃描模式置位信號，“reset”代表同步復位信號，“fmen”代表功能模式的時鐘允許信號，CLK代表系統(tǒng)時鐘，“smen”代表掃描模式的時鐘允許信號，并且“smreset”代表掃描模式的復位信號。而且，S代表模式選擇信號，CK代表來自觸發(fā)器控制器50的時鐘信號輸出，“rst”代表復位信號。
圖6是用于說明圖5所示的觸發(fā)器控制裝置50的一個詳細的電路圖。
觸發(fā)器控制器50包括反相器I61，I62，…，I67，邏輯門G1與G2，以及傳輸門T61，T62，…，T66。
具體地，門G1對被反相器I61反相的sms信號和被反相器I62反相的復位信號進行與非操作(NAND-operates)。這里，反相器I63對與非門G1的輸出信號進行反相并且將反相了的信號通過模式端作為模式選擇信號來輸出。
傳輸門T61、T62，…，T66根據(jù)兩個傳輸控制信號(正輸入與負輸入)實現(xiàn)信號傳輸。也就是，當正輸入是高電平并且負輸入是低電平時(或者反之亦然)，信號傳輸被實現(xiàn)。傳輸門T61通過接收在它的負輸入的sms信號和在它的正輸入的由反相器I61對sms信號完成了反相的信號來傳輸fmen信號。也就是，當sms信號是低電平時，fmen信號被傳輸。傳輸門T62通過接收在它的正輸入的sms信號和在它的負輸入的由反相器I61對sms信號完成了反相的信號來傳輸smen信號。也就是，fmen或smen信號根據(jù)sms信號來被選擇，然后輸入到鎖存器60。這里，正如圖1所示的電路的情況，鎖存器60包括兩個傳輸門T63與T64，以及兩個反相器I65和I66，并且與CLK同步。被鎖存器60鎖存的信號與CLK通過G2進行了與操作，然后被提供用作觸發(fā)器F51，F(xiàn)52，F(xiàn)53，…，F(xiàn)n的時鐘信號CK。并且，傳輸門T65通過接收在它的負輸入的sms信號和在它的正輸入的由反相器I61對sms信號完成了反相的信號來傳輸由反相器I62對復位信號(reset signal)完成了反相的信號。傳輸門T66通過接收在它的正輸入的sms信號和在它的負輸入端的由反相器I61對sms信號完成了反相的信號來傳輸smreset信號。這里，反相器I67將傳輸門T65和T66的輸出信號反相并且將該被反相的信號作為觸發(fā)器F51，F(xiàn)52，F(xiàn)53，…，F(xiàn)n的復位信號rst來進行輸出。這里，fmen信號，smen信號和smreset信號處于有效低電平，sms和re-set信號處于有效高電平。
圖7是用于說明圖5所示的多個觸發(fā)器中的一個的一個詳細的電路圖，這個電路包括反相器I71，I72，I73，I74，I75和I76，一個或非門(NOR gate)G3與傳輸門T71，T72，T73，T74，T75與T76。門G3對Sin信號與rst信號進行或非操作，除了這一不同之外，這一結構與圖1的結構相同。
參看圖5至圖7，全體操作被描述。
首先，在功能模式的操作中，當sms與reset信號處于低電平時，模式選擇信號S處于高電平。這里fmen信號與功能模式的操作無關。
當fmen信號處于高電平時，CK信號被禁止。于是，觸發(fā)器F51，F(xiàn)52，F(xiàn)53，…，F(xiàn)n不能鎖存Din信號。
另一方面，當fmen信號處于低電平時，從CLK信號緩沖的信號(the signal buffered from CLK signal)變成CK信號。于是Din信號被鎖存在多個觸發(fā)器F51，F(xiàn)52，F(xiàn)53，…，F(xiàn)n之中。這里，當施加高電平的reset信號與低電平的fmen信號時，rst信號處于高電平。當rst信號處于高電平時，sin信號被禁止。
其次，在掃描模式的操作中，當sms信號與smreset信號都處于高電平時并且reset信號與smen信號都處于低電平時，掃描模式被操作。當sms處于高電平時，模式選擇信號S處于低電平，傳輸門T62使smen信號通過。隨后，由反相器65對smen信號完成了反相的信號和CLK信號被與門G2進行與操作，然后作為CK信號來進行輸出。當sms信號處于高電平時，模式選擇信號S處于低電平。相應地，掃描模式被操作并且Sin信號被允許。這里，當smreset信號處于低電平時，rst信號經(jīng)過傳輸門T66變成高電平。于是，門G3的輸出無論Sin信號處于什么狀態(tài)都處于低電平。作為結果，掃描模式操作被復位。
圖8是用于說明根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)先的實施例的具有同步復位功能的觸發(fā)器控制器的圖。同步復位信號被施加到圖5的觸發(fā)器控制器50的復位端。并且，被反相的同步復位信號被施加到fmen信號端。
圖9顯示了用于說明圖8所示的觸發(fā)器控制器的操作的操作波形圖。
圖10顯示了當在圖5所示的fmen信號中發(fā)生誤操作(glitch)時的操作波形圖。這里，即使在fmen信號包括有誤操作時，通過包括傳輸門T63與T64，反相器I64與I65以及邏輯門G2的鎖存器能夠避免錯誤功能(malfunction)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，一個用于控制時鐘信號和與測試有關的控制信號的電路被加到觸發(fā)器的前端，從而以相對來說較少的測試矢量增加故障覆蓋率，并且容易產(chǎn)生測試矢量。并且，通過禁止施加給觸發(fā)器的時鐘信號的不必要的部分減小了功能損耗。
權利要求
1.一個觸發(fā)器控制器，包括用于產(chǎn)生第二時鐘信號的時鐘控制器，該第二時鐘信號的產(chǎn)生是通過對時鐘允許信號進行響應來允許或禁止第一時鐘信號；在與第二時鐘信號同步時，對模式選擇信號進行響應來選擇性地鎖存功能模式信號或掃描測試模式信號的多個觸發(fā)器。
2.如權利要求1所述的觸發(fā)器控制器，特征在于所說的時鐘控制器包括對掃描測試模式置位信號進行反相的第一反相器；對復位信號(reset signal)進行反相的第二反相器；對第一和第二反相器的輸出進行與非操作(NAND-operat-ing)的第一邏輯門；通過對第一個邏輯門的輸出進行反相來輸出模式選擇信號的第三反相器；當掃描測試模式置位信號處于第一邏輯態(tài)時傳輸功能模式時鐘允許信號的第一傳輸門；當掃描測試模式置位信號處于第二邏輯態(tài)時傳輸掃描模式時鐘允許信號的第二傳輸門；當?shù)谝粫r鐘信號處于第三邏輯態(tài)時傳輸?shù)谝慌c第二傳輸門的輸出的第三傳輸門；用于對第三傳輸門的輸出進行反相的第四反相器；用于對第四反相器的輸出進行反相的第五反相器；當時鐘信號處于第四邏輯態(tài)時將第五反相器的輸出傳輸?shù)降谒姆聪嗥鞯牡谒膫鬏旈T；通過對第一時鐘信號和第四反相器的輸出進行與操作來輸出第二時鐘信號的第二邏輯門；當掃描測試模式置位信號處于第五邏輯態(tài)時傳輸?shù)诙聪嗥鞯妮敵鲂盘柕牡谖鍌鬏旈T；當掃描測試模式置位信號處于第六邏輯態(tài)時傳輸掃描測試模式復位信號的第六傳輸門；以及將第五與第六傳輸門的輸出進行反相的第六反相器。
3.如權利要求2所述的觸發(fā)器控制器，特征在于所說的觸發(fā)器包括用于將模式選擇信號進行反相的第七反相器；當?shù)谄叻聪嗥鞯妮敵鎏幱诘谄哌壿嫅B(tài)時傳輸功能模式信號的第七傳輸門；用于對掃描測試模式信號和掃描測試模式復位信號進行非操作的第三邏輯門；當模式選擇信號處于第八邏輯態(tài)時傳輸?shù)谌壿嬮T的輸出的第八傳輸門；當?shù)诙r鐘信號處于第九邏輯態(tài)時傳輸?shù)谄吲c第八傳輸門的輸出的第九傳輸門；用于對第九傳輸門的輸出進行反相的第八反相器；用于對第八反相器的輸出進行反相的第九反相器；當?shù)诙r鐘信號處于第十邏輯態(tài)時傳輸?shù)诰欧聪嗥鞯妮敵鲂盘柕牡谑畟鬏旈T；當?shù)诙r鐘信號處于第九邏輯態(tài)時傳輸?shù)诎朔聪嗥鞯妮敵龅牡谑粋鬏旈T；用于對第十一傳輸門的輸出進行反相的第十反相器。當?shù)诙r鐘信號處于第十邏輯態(tài)時對第十反相器的輸出進行反相的第十一反相器；以及當?shù)诙r鐘信號處于第九邏輯態(tài)時將第十一反相器的輸出傳輸?shù)降谑聪嗥鞯牡谑鬏旈T。
全文摘要
本發(fā)明提供了一個觸發(fā)器控制器，該觸發(fā)器控制器包括通過對時鐘允許信號進行響應來允許或禁止時鐘信號的時鐘控制器和一個或多個在與時鐘信號同步時通過對模式選擇信號進行響應來有選擇性地鎖存功能模式信號或掃描測試模式信號的觸發(fā)器。作為結果，容易產(chǎn)生測試矢量，使用相對來說較少的測試矢量就能使故障覆蓋率達到所要求的程度。并且，通過禁止施加給觸發(fā)器的時鐘信號的不必要的部分減小了功率損耗。
文檔編號H03K19/00GK1137199SQ9610047
公開日1996年12月4日 申請日期1996年1月26日 優(yōu)先權日1995年1月27日
發(fā)明者文甲周, 趙成來, 權赫庠 申請人:三星電子株式會社