內建式抖動測量技術（中）
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以邊緣檢測達到脈波吞噬效果
《圖十三 (a)所提出之抖動放大電路；(b)邊緣檢測電路操作示意圖》
因此本文將采用邊緣檢測（edge detection）之技術來達到脈波吞噬的效果，如圖十三(a)所示。其主要包含兩大方塊：邊緣檢測器與脈波吞噬電路。首先，當待測訊號啟動后，為了維持放大倍率，需先進行pulse remove的動作。以圖十三(b)為例，SUT為待測訊號，EN為脈波吞噬電路所產生，E為經(jīng)過處理后的待測訊號。其中脈波吞噬電路是由MUX所實現(xiàn)，其可藉由控制s腳位來選擇EN訊號為SUT之/2、/4、/8、/16的結果。
此外EN接至邊緣檢測器的data input端，而SUT則接至clock input端。當EN為高電位時，SUT 正緣產生后會取樣到Hi，因此訊號E馬上pull Hi。若此時我們選擇remove為/8時，如圖十二Case3所示，EN訊號會維持4*TSUT的時間后轉為低電位，因此當SUT下一個正緣產生后，其會取樣到Low，促使訊號E pull down。
由圖中可以看出，訊號SUT經(jīng)轉換后成功remove掉3.5（=4-0.5）個cycles，且SUT訊號只經(jīng)過一顆ED。如此一來將可拉長stable region，維持放大倍率，并也不會因為讓待測訊號路徑太長而改變原先之抖動量。因此利用上述所提出抖動放大技術搭配脈波吞噬觀念之單擷取量測法，將可在任何頻段下線性放大待測時脈抖動，以利后段時間-數(shù)位轉換電路之抖動量解析，并解決其因制程限制所造成準確度不足的問題。
時間-數(shù)位轉換電路（Time-to-Digital Converter；TDC）
《圖十四 所提出之時間-數(shù)位轉換電路》
在本文中我們提出新的時間-數(shù)位轉換電路，這是因為傳統(tǒng)時間-數(shù)位轉換電路基本上皆是使用多級緩沖器或是延遲單元來產生多相位訊號，然后藉由取樣來得到數(shù)位碼。然而以目前0.13-um的制程來說，其所能產生的最小緩沖延遲約為25-ps左右；亦即以整個系統(tǒng)來看，其能測試的最高解析度也等于25-ps，此規(guī)格在現(xiàn)今高速應用中已無法滿足測試需求。
有鑒于此，我們將利用多工式振蕩器搭配相位內插法，來實現(xiàn)一較高解析度之時間-數(shù)位轉換電路。如圖十四所示。其主要包含了一組多工式振蕩器（Muxed oscillator）、相位內插電路（Phase Interpolator；PI）以及取樣編碼電路，當中多工式振蕩器是用來產生多相位之參考訊號。相較傳統(tǒng)使用open loop delay chain，close loop因有回授機制，所以會具有較準確的單位延遲時間，且較不易受到制程漂移之影響。另外因為是使用振蕩原理來產生相位，所以可藉由測試振蕩頻推算出單位延遲時間，接著若再搭配使用內插電路技術，將可大幅提升測試解析度。
《圖十五 多工式振蕩器之電路架構圖》
多工式振蕩器是時間-數(shù)位轉換電路中最為重要的電路，因為其必需依待測訊號的上升緣，來振蕩出用來被取樣之多相位高速訊號。如圖十五所示，由兩個多工器、四級延遲單元以及重置電路所組成。其稱為多工式振蕩器是因為此電路具有兩種操作模式，分別為振蕩模式（oscillating mode）與閂鎖模式（latching mode），模式之切換則由重置電路來決定。
相關操作原理如下。當待測訊號正緣產生時，重置電路會輸出EN為低電路，此時多工器選擇到0。以圖十五所示，此時回路可視為一差動振蕩器，持續(xù)穩(wěn)定提供多相位之高速參考訊號。然而通常于各系統(tǒng)中抖動量皆不會超越半個周期，也就是（1/2）xUI，所以其實每個周期內的抖動測試皆會于半個周期內結束，因此只需于待測電路的半個周期里產生出待取樣訊號。換句話說就是只需讓多工式振蕩器工作半個周期后即可關閉。
因此當待測訊號負邊緣一產生，重置電路會強制EN為高電位，此時多工器將由1的路徑輸出，也就是切換至閂鎖模式。由圖中可看出，此時整體振蕩回路已被切斷，輸入即為待測訊號，各延遲單元的輸出不是待測訊號的延遲、就是待測訊號的反向延遲，直至正邊緣又產生后，才會恢復振蕩模式以利抖動之測試。
傳統(tǒng)時間-數(shù)位轉換電路設計上，通常會受到制程所能產生的最小閘延遲所限定。為了克服此問題，我們采用了常見的相位內插電路，來產生小于一個延遲單元可提供的延遲時間。相位內插電路的直覺想法是希望能夠在兩個相鄰相位的信號之間產生一個新的信號，而其相位會介于這兩相鄰相位信號間，進而達到提供更高相位解析度的信號 [10]。
小結
以上我們介紹內建抖動測試想法與架構，主要是想藉由放大輸入抖動量來解決傳統(tǒng)測試法無法測試低抖動量的問題，并搭配上多工式振蕩之時間-數(shù)位轉換電路，來提升整體系統(tǒng)解析度。此外也依電路操作特性提出一脈波吞噬電路，使得此測試系統(tǒng)將可于各頻段進行自我測試，將不會因操作速度而影響測試品質。接著下一章節(jié)中，我們將利用HSpice來驗證所提出之方法與架構。
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