测试电路及其测试方法技术领域
本申请涉及电路领域，具体而言，涉及一种测试电路及其测试方法。
背景技术
在28nm以下的电子制造工艺中，工艺变化高度影响IC制造的成品率和产品性能。
现有的监测制造工艺的波动通常是在器件外部添加监测设备，但是这样就增加了器件
的体积，并且监测的频率并不准确且效率比较低。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种测试电路及其测试方法，以至少解决现有技术中在监测
工艺的波动时效率低、占用体积大的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种测试电路，包括：D型触发器，用于
接收第一使能信号和参考时钟信号，并根据所述第一使能信号和所述参考时钟信号生
成第二使能信号；环形振荡器，与所述D型触发器的输出端相连接，用于根据所述第
二使能信号输出振荡信号；计数单元，与所述环形振荡器的输出端相连接，用于对所
述环形振荡器的输出频率进行计数。
进一步地，上述计数单元为二进制计数器。
进一步地，上述计数单元包括：D型触发器，信号输入端连接上述环形振荡器的
输出端，用于接收上述振荡信号；反相器，输入端与上述D型触发器的输出端相连接，
输出端与上述D型触发器的D端相连接。
进一步地，上述计数单元包括n个依次首尾相连的计数器，第n-1个计数器中D
型触发器的输出端与第n个上述D型触发器的信号输入端相连接，其中，n个上述计
数器的RN端相连接。
进一步地，n个上述计数器输出n位二进制编码。
进一步地，上述环形振荡器包括多个依次首位相连的反相器，在上述环形振荡器
的输出端还设置有与非门，其中，上述与非门的一个输入端与末端反相器的输出端相
连接，另外一个输入端用于接收上述D型触发器生成的第二使能信号。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种测试电路的测试方法，包括：在触
发器接收的参考时钟信号的触发沿到来时，控制环形振荡器的开始振荡或者停止振荡；
在上述环形振荡器开始振荡时，控制计数器开始计数，在上述环形振荡器停止振荡时，
控制上述计数器停止计数；输出上述开始计数到上述停止计数之间上述计数器的计数
结果。
进一步地，在触发器接收的参考时钟信号的触发沿到来时，控制环形振荡器的开
始振荡或者停止振荡包括：在触发器接收的参考时钟信号的上升沿到来时，控制环形
振荡器的开始振荡或者停止振荡；或者在触发器接收的参考时钟信号的下降沿到来时，
控制环形振荡器的开始振荡或者停止振荡。
进一步地，在触发器接收的参考时钟信号的上升沿到来时，控制环形振荡器的开
始振荡或者停止振荡包括：在上述触发器的参考时钟信号的触发沿到来，且上述触发
器的第一使能信号处于高电平时，控制上述环形振荡器开始震荡；在上述触发器的参
考时钟信号的触发沿到来，且上述触发器的第一使能信号处于低电平时，控制上述环
形振荡器停止振荡。
进一步地，输出从上述开始计数到上述停止计数之间上述计数器的计数结果包括：
计算上述开始计数的时刻至上述停止计数时刻之间上述环形振荡器的计数个数；将上
述计数个数转换为二进制编码输出。
在本申请实施例中，采用D型触发器用于接收第一使能信号和参考时钟信号，并
根据第一使能信号和参考时钟信号生成第二使能信号；环形振荡器与D型触发器的输
出端相连接，用于根据第二使能信号输出振荡信号；计数单元与环形振荡器的输出端
相连接，用于对环形振荡器的输出频率进行计数，通过计数单元对环形振荡器输出的
振荡频率进行计数，该测试电路可以直接与JTAG控制器连接进行测试，而不需要额外
的测试电路。同时，与JTAG扫描程序相结合还能提高测试效率，达到了提高测试效率
但是不增加器件面积的效果，进而解决了现有技术中在监测工艺的波动时效率低、占
用体积大的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申
请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图
中：
图1是根据本申请实施例的一种测试电路的示意图；
图2是根据本申请实施例的一种可选的计数单元的示意图；
图3是根据本申请实施例的环形振荡器的示意图；
图4是根据本申请实施例的D型触发器的示意图；
图5是根据本申请实施例的测试电路的测试方法的流程图；以及
图6是根据本申请实施例的多个时钟的波形图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的
附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例
仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领
域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于
本申请保护的范围。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、
“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件
或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描
述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描
述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在
其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可
以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋
转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
本申请实施例提供了一种测试电路。如图1所示，该测试电路包括D型触发器10、
环形振荡器20和计数单元30。该测试电路可以通过计数单元30将环形振荡器20的
振荡信号转换为数字信号进行输出，并且在D型触发器输入有参考时钟信号，在参考
时钟信号的一个时钟周期内对环形振荡器的输出频率进行计数。具体地，D型触发器
10用于接收第一使能信号和参考时钟信号，并根据第一使能信号和参考时钟信号生成
第二使能信号；环形振荡器20与D型触发器10的输出端相连接，用于根据第二使能
信号输出振荡信号；计数单元30与环形振荡器20的输出端相连接，用于对环形振荡
器20的输出频率进行计数。
D型触发器10根据接收到的第一使能信号和参考时钟信号生成的第二使能信号能
够控制环形振荡器的振荡。当第一个第二使能信号的触发沿到达环形振荡器20后，控
制环形振荡器20开始振荡并输出振荡频率，此时计数单元30开始对环形振荡器20
的输出频率进行计数；当下一个第二使能信号的触发沿到达环形振荡器20后，控制环
形振荡器20停止振荡，此时计数单元30不再有振荡频率的输入，停止对振荡信号的
计数，则从计数单元30开始计数到停止计数之间的时间内计数单元30输出的数字则
为环形振荡器的频率。
本实施例通过计数单元对环形振荡器输出的振荡频率进行计数，利用计数单元的
技术结果与工艺仿真的目标值进行比较，从而达到监视工艺的波动的目的。该测试电
路可以直接与JTAG控制器连接进行测试，而不需要额外的测试电路。同时，与JTAG
扫描程序相结合还能提高测试效率，达到了提高测试效率但是不增加器件面积的效果。
优选地，为了增加输出的振荡频率的可读性，计数单元30为二进制计数器，将环
形振荡器的振荡频率转换为二进制编码输出。
如图2所示，计数单元30包括n个依次首尾相连的计数器，第n-1个计数器中D
型触发器的输出端与第n个D型触发器的信号输入端相连接，其中，n个计数器的RN
端相连接。其中，每个计数器包括一个D型触发器和一个反相器。D型触发器，信号
输入端连接环形振荡器的输出端，用于接收振荡信号；反相器，输入端与D型触发器
的输出端相连接，输出端与D型触发器的D端相连接。每个计数器输出一位二进制编
码，因此，可以根据振荡频率和参考时钟信号周期的频率来确定计数器的个数。例如，
参考时钟信号的频率为100Mhz，环形振荡器的频率为2GHz，那么，需要记录2G/100M
个周期，即20个周期。通过二进制的输出单元输出20个周期，5个计数器能够对32
个周期进行计数，4个计数器能够对16个周期进行计数，则20个周期需要5个首尾
相连的计数器，这5个计数器输出5位的二进制编码。
图3是根据本申请实施例的环形振荡器的示意图。该环形振荡器包括多个依次首
尾相连的反相器，在环形振荡器的输出端还设置有与非门，其中，与非门的一个输入
端与末端反相器的输出端相连接，另外一个输入端用于接收D型触发器生成的第二使
能信号。多个反相器的VSS端相连接，VDD端相连接。根据振荡器的需要选择连接的
反相器的个数，处于环形振荡器的输出端的反相器连接与非门的一个输入端,与非门的
另外一个输入端连接D型触发器的第二使能信号输出端，以控制该环形振荡器开始振
荡或者停止振荡。
图4是根据本申请实施例的D型触发器的示意图。其将第二使能信号发送给环形
振荡器。
本申请实施例还提供了一种测试电路的测试方法。该测试方法可以用于上述的测
试电路，如图5所示，该测试电路的测试方法包括：
步骤S402，在触发器接收的参考时钟信号的触发沿到来时，控制环形振荡器的开
始振荡或者停止振荡。
步骤S404，在环形振荡器开始振荡时，控制计数器开始计数，在环形振荡器停止
振荡时，控制计数器停止计数。
步骤S406，输出开始计数到停止计数之间计数器的计数结果。
图6是根据本申请实施例的多个时钟的波形图。下面以图6所示的波形图为例对
本申请的实施例进行说明。
参考时钟信号的上升沿到来时，第一使能信号处于高电平，则输出的第二使能信
号在参考时钟的上升沿为上升沿的触发信号，此时环形振荡器开始振荡。参考时钟信
号的下一个上升沿到来时，第一使能信号处于低电平，则输出的第二使能信号在参考
时钟信号的该上升沿处变为下降沿的信号，该下降沿的信号控制环形振荡器停止振荡。
计数器记录环形振荡器从开始振荡到结束振荡之间的振荡次数。可选地，输出从开始
计数到停止计数之间计数器的计数结果包括：计算开始计数的时刻至停止计数时刻之
间环形振荡器的计数个数；将计数个数转换为二进制编码输出。通过每个计数器输出
一位二进制编码，可以根据振荡频率和参考时钟信号周期的频率来确定计数器的个数，
利用多个计数器输出多位二进制编码，通过二进制编码可以直接指示计数器计算的环
形振荡器的振荡周期的个数，增加了计数结果的可读性。
同时，该测试方法可以计算环形振荡器的周期个数，输出计数结果并存储在寄存
器中，方便的利用计数结果与工艺的仿真目标值进行比较，从而监视工艺的波动情况。
该输出结果可以通过JTAG扫描链进行扫描，从而提高计数效率。即通过上述方法，利
用计数器计算一个参考时钟信号的一个周期内环形振荡器的振荡周期，并输出二进制
编码，在对环形振荡器的高频信号进行计数时能够更加准确、高效，且不增加器件的
面积。
需要说明的是，上述例子中以参考时钟信号的上升沿作为触发沿来控制环形振荡
器振荡的开始和停止，本实施例还可以用参考时钟信号的下降沿作为触发沿来控制环
形振荡器振荡的开始和停止。
同理，上述例子中参考时钟信号的触发沿到来，且第一使能处于高电平时控制环
形振荡器开始振荡，第一使能信号处于低电平时控制环形振荡器停止振荡。本实施例
还可以在参考时钟信号的触发沿到来，且第一使能处于低电平时控制环形振荡器开始
振荡，第一使能信号处于高电平时控制环形振荡器停止振荡。本申请对上述情况并不
做限制，应该理解到，上述实施例的变形也在本申请的保护范围之内。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有
详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润
饰也应视为本申请的保护范围。