GLITCH检测电路.pdf

本发明公开了一种GLITCH检测电路，其包括：1、脉冲幅度检测单元；2、脉冲宽度识别单元；3、计数单元6。并且这三个单元安装在一块60*80的PCB上。本发明对GLITCH检测电路工作原理进行了详细的说明和给出工作时序图，并给出了具体的实施方案。

1.  GLITCH检测电路，主要包括：脉冲幅度检测单元、脉冲宽度识别单元4、计数单元6，并且这三个单元安装在一块60*80的PCB上。
其特征在于：
(1)所说的脉冲幅度检测单元2主要由一个四运组件及外围元件和一个RC组成；
(2)所说的脉冲幅度检测单元2可以将扰动造成信号偏离稳态值±12％的扰动信号检测出来并产生一与扰动信号宽度一样的负脉冲；
(3)所说的脉冲宽度识别单元4主要由一个双输入四与非门、一个双可重触发可复位单稳态电路、一个双可复位可置位D型独触发器、4个RC网络组成；
(4)所说的脉冲宽度识别单元4可以有效地识别出一定脉冲宽度的脉冲；
(5)所说的计数单元6主要由一个计数器、一个锁存器、一个双输入四与非门、一个双可重触发可复位单稳态电路组成。

GLITCH检测电路
技术领域
本发明涉及到GLITCH检测技术，属于半导体器件制造品质控制及数字电路领域。
背景技术
随着半导体器件集成度越来越高，晶圆片尺寸越来越大，单元器件尺寸越来越小，生产力的提高，单元器件尺寸越来越小对晶片注入掺杂控制过程要求越来越严格，如注入剂量及剂量均匀性、重复性。在离子注入机中，为了得到所需要的离子束，使用了多种直流高压电源，如引出电源、引出抑制电源、高压电源、减速电源、扫描电源、扫描前抑制电源、扫描后抑制电源、加速抑制电源等，而这些电源输出的高电压均连接到相应的高压电极上，这些高压电极均处于离子运行的高真空光路中，并且这些电极均用绝缘部件与地电极隔离。由于绝缘件的污染、离子束碰撞电极及管壁放气使真空下降等原因均能造成这些高压电极放电，这些放电会产生GLITCH，如果在晶片注入过程中出现GLITCH，会造成器件成品率下降，因此这了提高和控制晶片的注入质量对GLITCH的检测和控制显得尤其重要。
发明内容
首先我们对能造成晶片注入质量严重下降的GLITCH进行定义：当扰动信号超出正常稳态值的12％其脉冲宽度大于100uS且小于100mS，就是一个GLITCH。
本发明通过以下技术方案实现：GLITCH检测原理框图如图1所示：
电路单元2对输入信号1出现的脉冲扰动a1(脉冲宽度为t1)与稳态值b进行比较，如果a1高出b 12％，电路单元2会输出波形3的t1脉冲其脉冲宽度为t1；电路单元2对输入信号1出现的脉冲扰动a2(脉冲宽度为t2)与稳态值b进行比较，如果a2低于b 12％，电路单元2也会输出波形3的t2脉冲其脉冲宽度为t2.
电路单元4对电路单元2输出的波形3的脉冲宽度t1及t2进行判断，如果t1及t2介于100uS和100mS之间，电路单元4便会给出波形5a(即2个GLITCH)；如果t1小于100uS或者大于100mS，而t2介于100uS和100mS之间，电路单元4便会给出波形5b(即1个GLITCH)；如果t2小于100uS或者大于100mS，而t1介于100uS和100mS之间，电路单元4便会给出波形5c(即1个GLITCH)；如果t1和t2均小于100uS或者大于100mS，电路单元4便会给出波形5d(即0个GLITCH).
电路单元6对电路单元4确定的GLITCH进行计数，并根据在设定的时间内如果所发现的GLITCH数超过最大允许的GLITCH数时，会向主控制器发出报警信号，电路单元2如图2所示。电路单元2的工作原理是：R1和C1是一个时间常数很大的RC网络，其作用是得到输入信号的稳态值Uw，稳态值Uw通过放大器A1和A2分别放大0.88倍和1.12倍，作为输入信号扰动幅度比较的基准分别接到比较器A3的负输入端和比较器A4的正负输入端，A3用于检测出扰动造成稳态值下降12％的扰动信号，使之输出一个负脉冲；A4用于检测出扰动造成稳态值上升超过12％的扰动信号，使之输出一个负脉冲.A3、A4输出经过非门D1，将检测出的扰动信号变为正脉冲。
电路单元4如图3所示：电路单元4主要采用了两个可重触发可复位的单稳态电路TR1、TR2和两个可复位的D型触发器TR3、TR4；TR1、TR2均采用下降沿触发，TR1被触发后，Q便会输出一个正脉冲其宽度由R3、C3决定(T＝0.5R3*C3＝100uS)；TR1Q输出的脉冲下降沿触发TR2，TR2Q输出一个正脉冲其宽度由R4、C4决定(T＝0.5R3*C3＝99.9mS).TR2Q输出接到TR3的D端，而TR1的输入脉冲接到TR3的钟控制端，如果TR1的输入脉冲宽度大于100uS小于100mS，那么TR4Q端由低电平变为高电平，此时能有效地检测到下一个脉冲，必需在一定的时间内(由R2、C2决定)对TR1、TR2、TR3清零。如果TR1的输入脉冲宽度小于100uS，由TR4在一定时间内(由R5、C5决定)对TR1、TR2清零。电路单元4时序由图4a、图4b、图4c所示。
图4a为TR1的输入脉冲宽度大于100uS小于100mS的情况
图4b为TR1的输入脉冲宽度小于100uS的情况
图4c为TR1的输入脉冲宽度大于100muS的情况
本发明具有如下显著优点：
1.利用RC网络获得稳态基准，利用两个比较器检出扰动脉冲。
2.利用两个单稳态电路和两个D型触发器巧妙地构成了一个GLITCH检测电路
3.电路简单可靠，复位电路的设计有效保证了GLITCH的误检和漏检。
附图说明
图1GLITCH检测原理框图
图2电路单元2
图3电路单元4
图4电路单元4时序图
图5GLITCH检测及计数具体实施例原理图
图6GLITCH检测及计数具体实施例印制板图
具体实施方式
下面结合附图5具体实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明的限定。
图5为GLITCH检测及计数具体实施例原理图：它包A1、Uu1～U6等8个组件、7个电容、17个电阻、2个连接器等，由这些为数不多的元器件有机地组合在一起并构成了一个简单可靠的GLITCH检测及计数电路，并全部安装在一块60×80的双层PCB板上(如图6所示)，并将该PCB板装入所需对GLITCH进行监控的电源中。
其具体的工作原理如下：
电路所需的±15V、+5V工作电源以及被检测的信号均从连接器J1引入。从J1第8脚输入的被检测的信号经R10、R11分别接到A1的第9脚(A1C-IN)、A1的第12脚(A1D+IN)，且经R1、C1滤波得到被检测信号的稳态值Uw，通过调节P2使A1A输出为1.12Uw作为比较器A1C的基准，通过调节P1使A1B输出为().88Uw作为比较器A1D的基准，当扰动造成稳态值下降12％的扰动信号，A1D使之输出一个负脉冲；当扰动造成稳态值上升超过12％的扰动信号，A1C输出一个负脉冲.而5V稳压管DZ1、DZ2起作钳位限幅的作用。U1为2输入四与非门图中右边两个门用于将从A1中检出的扰动脉冲进行整形。
由U1第4脚输出的信号(负脉冲)分别接到U2(双可重触发可复位单稳态电路)的第5脚(-TR1)和U3(双可复位可置位D型独触发器)的3脚(CP1)5脚(CP2)，负脉冲的下降沿使U2Q1产生100uS(＝0.5R3C3)正脉冲，而该脉冲接到U2的第11脚(-TR2)和U3的第9脚(D2)。
如果由U1第4脚输出的信号(负脉冲)宽度小于100us，那么该脉冲的上升沿会使U3第13脚(Q2)变高U3第12脚(Q2非)变低，R5、C5的作用是当U3第13脚(Q2)变高后延时约2uS使U3复位，而U3第12脚(Q2非)的低电平通过U1第10脚的低电平使U2的两单稳态电路同时复位。
如果由U1第4脚输出的信号(负脉冲)宽度大于100us而小于100mS，那么U2Q1所产生的100uS(＝0.5R3C3)正脉冲的下降沿将使U2的第10脚(Q2)产生99.9mS(＝0.5R4C4)正脉冲，而该脉冲接到U3的第5脚(D1)。U3第3脚(即U1第4脚输出的信号)负脉冲的上升沿会使U3第1脚(Q1)变高U3第2脚(Q1非)变低，R2、C2作用是当U3第1脚(Q1)变高后延时约5uS使U3Q1复位，此时便检测出了一个GLITCH，即发现一个GLITCH，U3便输出一个脉冲宽度约为5uS的正脉冲；而U3第2脚(Q1非)的低电平通过U1第10脚的低电平使U2的两单稳态电路同时复位。
如果由U1第4脚输出的信号(负脉冲)宽度大于100mS，那么U2Q1所产生的100uS(＝0.5R3C3)正脉冲的下降沿将使U2的第10脚(Q2)产生99.9mS(＝0.5R4C4)正脉冲，而该脉冲接到U3的第5脚(D1)。U3第3脚(即U1第4脚输出的信号)负脉冲的上升沿会使U3第1脚(Q1)仍然为低U3第2脚(Q1非)仍然为高，即U1第4脚输出的信号(负脉冲)为非GLITCH。
U4为计数器对发现的GLITCH进行计数，U5为锁存器，将U4记录的GLITCH数即时锁存到U5中，便于主控制器读取和处理。U6、U7用于产生锁存、和计数器清零信号。
以上所述已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。