[发明专利]获取输入电磁干扰在片上电源上的二维分布的方法和片上电源

说明书

技术领域

本发明涉及属于电磁干扰测量领域，尤其是一种获取输入电磁干扰在片上电源上的二维分布的方法和片上电源。

背景技术

集成电路或芯片(IC)的电磁免疫是在存在外源电磁干扰(EMI)时还能正常工作并保持一定性能的能力。环境中的电磁干扰涵盖了很宽的频谱范围，特别是频率超过100MHz的射频，其测量的频率免疫曲线包含了很多峰谷，因此得到射频电磁干扰在片上的二维分布将会为研究射频电磁干扰与芯片之间相互作用的机理提供重要的信息。现代芯片的规模相对较大，可以分为多个电源域，当有射频电磁干扰注入芯片的电源引脚时，会在片上电源分配网络(OCPDN)中传播。了解干扰在电源网络中的分布有助于诊断芯片故障源，从而更好的理解芯片对于电磁干扰的免疫行为，因此需要设计出一套合适有效的方法来测量电磁干扰在OCPDN上的二维分布。设计这样的测量电路需要考虑几点关键问题：

1、外来电磁干扰的发生和持续时间是不可预知的，而且一般不为周期性；

2、电磁干扰可能引起测量电路失效；

3、测量二维分布时需要插入多个传感器电路，这些电路不能改变原有的芯片电源分配网络结构。现有的片上信号测量方法均有所不足，例如要求干扰信号与采样电路同步、需要独立的供电系统、需要额外的测量引脚或者是需要复杂的模拟电路实现。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种获取输入电磁干扰在片上电源上的二维分布的方法，以及获取输入电磁干扰二维分布的片上电源，能够在不引入额外芯片引脚和不改变原有片上电源分配网络的前提下，实时检测电磁干扰在电源网络上多个位置的分布。

为此，本发明实施方式提供了一种获取输入电磁干扰在片上电源上的二维分布的方法，其特征在于，包括：

S10：获取所述片上电源中传感器阵列产生的阵列噪声，其中，所述阵列噪声为所述传感器阵列中若干个传感器产生的单位噪声叠加形成；

S20：向所述片上电源输入干扰信号，检测所述阵列噪声的频谱偏移量，根据所述频谱偏移量获取所述传感器阵列中至少一个传感器对应的单位频率偏移量；

S30：根据所述单位频率偏移量计算该传感器所在位置的干扰强度，根据多个传感器对应的干扰幅度，获取所述片上电源的二维分布。

优选地，步骤S30包括：

将所述传感器对应的所述单位频率偏移量与该传感器对应的所述单位噪声相除，通过逆向标定方程进行转换得到所述传感器所在位置的干扰强度；

根据多个传感器所在位置的干扰强度，得到所述片上电源的二维分布。

优选地，，步骤S20包括：

从所述片上电源的电源引脚输入所述干扰信号。

此外，本发明实施方式还提供了一种获取输入电磁干扰二维分布的片上电源，包括主体电源，所述主体电源设有传感器阵列，所述传感器阵列包括分布于所述主体电源内的若干传感器。

优选地，所述传感器阵列的传感器均匀分布于所述片上电源。

优选地，所述传感器包括环形振荡器和与所述环形振荡器连接的噪声源，所述环形振荡器包括若干串联的反相电路。

优选地，所述噪声源包括半导体电容和/或所述片上电源的寄生电容。

与现有技术相比，本发明实施方式提供的获取输入电磁干扰在片上电源上的二维分布的方法和片上电源通过片上电源上的传感器阵列产生的阵列噪声，在干扰信号下使得阵列噪声产生的频谱偏移量来得到各传感器所在位置的干扰幅度，从而获得该片上电源在电磁干扰下的二维分布。因此，本发明实施方式提供的方法和片上电源能够在不引入额外芯片引脚和不改变原有片上电源分配网络的前提下，实时检测电磁干扰在电源网络上多个位置的分布，而且，在读取某一位置上的电磁干扰信息时不依赖于芯片内其他位置的电路的工作情况。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种获取输入电磁干扰二维分布的片上电源在FPGA上实施的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种获取输入电磁干扰二维分布的片上电源的传感器结构示意图；

图3a和3b分别是本发明实施例提供的一种获取输入电磁干扰二维分布的片上电源的噪声源的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种获取输入电磁干扰二维分布的片上电源的噪声源的噪声电流的频谱示意图；

图5是本发明实施例提供的一种获取输入电磁干扰二维分布的片上电源的阵列噪声的电流频谱示意图；

图6本发明实施例提供的一种获取输入电磁干扰二维分布的片上电源在专用芯片上实施的结构示意图