记录静电放电事件的电路和方法、集成电路、微控制单元

文档序号:193411 发布日期:2021-11-02 浏览:34次 >En<

阅读说明:本技术 记录静电放电事件的电路和方法、集成电路、微控制单元 (Circuit and method for recording electrostatic discharge event, integrated circuit, and micro control unit ) 是由 温禄泉 于 2021-07-23 设计创作,主要内容包括:本申请实施例提供的一种记录静电放电事件的电路、集成电路、微控制单元和方法,所述电路包括检测电路,用于连接微控制单元MCU的待测端口,对所述待测端口的静电放电ESD信号进行检测,输出检测信号;泄放电路,用于根据所述检测信号对所述待测端口的ESD信号进行泄放;整形电路,用于对所述检测信号进行整形,将所述检测信号由模拟信号整形为数字信号;事件判断电路,用于根据所述整形后的检测信号判断是否产生了ESD事件,其中,若判断产生了ESD事件,则输出响应信号;响应电路,用于根据所述响应信号对所述ESD事件进行记录。采用本申请实施例提供的技术方案,可以对发生的ESD事件进行记录,便于后期对芯片的ESD事件分析跟踪。(The circuit comprises a detection circuit, a micro control unit and a control unit, wherein the detection circuit is used for connecting a port to be detected of a Micro Control Unit (MCU), detecting an electrostatic discharge (ESD) signal of the port to be detected and outputting a detection signal; the discharge circuit is used for discharging the ESD signal of the port to be detected according to the detection signal; the shaping circuit is used for shaping the detection signal and shaping the detection signal into a digital signal from an analog signal; an event judgment circuit for judging whether an ESD event is generated according to the shaped detection signal, wherein if the ESD event is judged to be generated, a response signal is output; and the response circuit is used for recording the ESD events according to the response signals. By adopting the technical scheme provided by the embodiment of the application, the generated ESD events can be recorded, and the analysis and tracking of the ESD events of the chip at the later stage are facilitated.)

记录静电放电事件的电路和方法、集成电路、微控制单元

技术领域

本申请涉及电子技术领域,具体地涉及一种记录静电放电事件的电路、集成电路、微控制单元和方法。

背景技术

静电是一种客观存在的自然现象,产生的方式多种,如接触、摩擦、电器间感应等。静电放电(Electro-Static Discharge,ESD)广泛存在于日常环境中,它是静电电荷在两个不同静电电位的媒体间发生相互转移的现象。ESD是一种超速放电现象,其能瞬时发出大电流和高电压。

在微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)的输入/输出(Input/Output,I/O)端口处,通常会设置ESD检测电路与ESD泄放电路。当端口发生快速上升且电压达到一定高度的ESD信号时,ESD检测电路能识别到ESD信号,并且开启泄放电路(泄放电路瞬间呈现极低阻抗),从而将端口处电压钳位在安全的范围内,保护内部电路不至于承受过高的电压而损坏。当外部ESD信号回落后,泄放电路重新恢复截止(开路)状态,等待下一次ESD事件。

但是,现有技术中每一次ESD事件都无法被MCU记录,进而导致用户无法得知MCU有无经历过ESD事件或经历过多少次ESD事件。

发明内容

有鉴于此,本申请提供一种记录静电放电事件的电路、集成电路、微控制单元和方法,以利于解决现有技术中ESD事件都无法被MCU记录,进而导致用户无法得知MCU有无经历过ESD事件或经历过多少次ESD事件的问题。

第一方面,本申请实施例提供了一种记录静电放电事件的电路,包括:

检测电路,用于连接微控制单元MCU的待测端口,对所述待测端口的静电放电ESD信号进行检测,输出检测信号;

泄放电路,用于根据所述检测信号对所述待测端口的ESD信号进行泄放;

整形电路,用于对所述检测信号进行整形,将所述检测信号由模拟信号整形为数字信号;

事件判断电路,用于根据所述整形后的检测信号判断是否产生了ESD事件,其中,若判断产生了ESD事件,则输出响应信号;

响应电路,用于根据所述响应信号对所述ESD事件进行记录。

优选地,所述响应电路包括ESD事件寄存器;

所述ESD事件寄存器,用于在接收到所述响应信号后,在对应的标记位中进行标记。

优选地,所述响应电路包括ESD中断电路和中断计数电路;

所述ESD中断电路,用于在接收到响应信号后,产生中断信号;

所述中断计数电路,用于对所述中断信号进行计数。

优选地,所述响应电路包括ESD中断电路和显示单元;

所述ESD中断电路,用于在接收到响应信号后,产生中断信号;

所述显示单元,用于根据所述中断信号显示提示信息,所述提示信息用于提示产生了ESD事件。

优选地,所述响应电路包括ESD中断电路和存储器;

所述ESD中断电路,用于在接收到响应信号后,产生中断信号;

所述存储器用于对所述中断信号产生的次数进行存储。

优选地,所述存储器为所述MCU内部的存储器和/或所述MCU外部的存储器。

优选地,所述待测端口的数量为N个,N≥2;

所述响应电路,具体用于根据所述N个待测端口对应的响应信号,对所述N个待测端口对应的ESD事件分别进行记录。

优选地,所述检测电路包括串联的电容和电阻,所述电容的第一端和第二端分别连接所述待测端口和所述电阻的第一端,所述电阻的第二端连接VSS;

所述泄放电路包括MOS器件,所述电容的第二端连接所述MOS器件的栅极,所述MOS器件的源极和漏极分别连接所述VSS和所述待测端口。

优选地,还包括反相器;

所述电容的第二端连接所述反相器的输入端,所述反相器的输出端连接所述MOS器件的栅极。

第二方面,本申请实施例提供了一种集成电路,包括第一方面任一项所述的记录静电放电事件的电路。

第三方面,本申请实施例提供了一种微控单元,包括处理器、存储器和第一方面任一项所述的记录静电放电事件的电路。

第四方面,本申请实施例提供了一种记录静电放电事件的方法,包括:

对待测端口的静电放电ESD信号进行检测,输出检测信号;

根据所述检测信号对所述待测端口的ESD信号进行泄放;

对所述检测信号进行整形,将所述检测信号由模拟信号整形为数字信号;

根据所述整形后的检测信号判断是否产生了ESD事件,其中,若判断产生了ESD事件,则输出响应信号;

根据所述响应信号对所述ESD事件进行记录。

采用本申请实施例提供的技术方案,可以对发生的ESD事件进行记录,便于后期对芯片的ESD事件分析跟踪。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种记录静电放电事件的电路示意图;

图2A为本申请实施例提供的一种检测电路和泄放电路的电路图;

图2B为本申请实施例提供的另一种检测电路和泄放电路的电路图;

图3为本申请实施例提供的另一种记录静电放电事件的电路示意图;

图4为本申请实施例提供的另一种记录静电放电事件的电路示意图;

图5为本申请实施例提供的另一种记录静电放电事件的电路示意图;

图6为本申请实施例提供的另一种记录静电放电事件的电路示意图;

图7为本申请实施例还提供的一种记录静电放电事件的方法流程示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案,下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,甲和/或乙,可以表示:单独存在甲,同时存在甲和乙,单独存在乙这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

针对现有技术中ESD事件都无法被MCU记录,进而导致用户无法得知MCU有无经历过ESD事件或经历过多少次ESD事件的问题,本申请实施例提供了一种记录静电放电事件的电路、集成电路、微控制单元和方法。以下结合附图进行说明。

参见图1,为本申请实施例提供的一种记录静电放电事件的电路示意图。如图1所示,该记录静电放电事件的电路包括检测电路、泄放电路、整形电路、事件判断电路和响应电路。其中,检测电路的输出端口分别与泄放电路的输入端口和整形电路的输入端口相连;整形电路的输出端口与事件判断电路的输入端口相连;判断电路的输出端口与响应电路的输入端口相连。

检测电路用于连接微控制单元MCU的待测端口,对待测端口的静电放电ESD信号进行检测,输出检测信号。泄放电路用于根据检测电路输出的检测信号对待测端口的ESD信号进行泄放。

例如,当检测电路检测到MCU芯片的某一引脚存在ESD信号时,则产生一个驱动信号传输给泄放电路并使其打开泄放通道。其中,该ESD信号可以表现为快速上升且瞬间电压可达到很高的破坏性信号,该驱动信号即检测信号。当泄放电路的泄放通道打开后,泄放电路的阻抗极低,较大部分ESD电流从泄放通道快速泄放,泄放电路端的电压被钳制在一定的范围内,即使泄放电路是与被保护电路并联,也不至于在被保护电路上产生过高的电压。

参见图2A,为本申请实施例提供的一种检测电路和泄放电路的电路图。如图2A所示,检测电路201包括电容C和电阻R,该电容C和电阻R相互串联。具体地,电容C的第一端连接I/O(待测端口),电容C的第二端连接电阻R的第一端,电阻R的第二端连接VSS。泄放电路202通能过MOS器件来实现。具体地,泄放电路202可以采用NMOS管。电容C的第二端连接该NMOS管的栅极G,NMOS管的源极S和漏极D分别连接VSS和I/O。

当I/O处的ESD电压超过设定的阈值时,检测电路201输出驱动信号至NMOS管的栅极G,驱动NMOS管导通,对I/O处的ESD电流进行泄放,从而将I/O处的电压钳位在安全范围内。

参见图2B,为本申请实施例提供的另一种检测电路和泄放电路的电路图。如图2B所示,其在图2A的基础上还包括反相器203,该反相器203的输入端连接电容C的第二端,反相器203的输出端连接NMOS管的栅极G。

具体实现中,当I/O处的ESD电压超过设定的阈值时,检测电路201输出驱动信号至反相器203的输入端,经过反相器203处理后,将该驱动信号传输至NMOS管的栅极G。其中,通过反相器203对驱动信号进行处理后,可以增强驱动信号的驱动能力。

需要指出的是,图2A和图2B仅为本申请实施例所列举的一种可能的实现方式,并不应当将其作为本申请保护范围的限制。例如,反相器203的MOS器件除了NMOS管以外,还可能通过PMOS管来实现,本申请实施例对此不作限制。

整形电路,用于对检测信号进行整形,将检测信号由模拟信号整形为数字信号。可理解,检测电路输出的驱动信号为模拟信号,整形电路可以对驱动信号进行边沿和脉宽检测,从而将模拟信号转换为数字信号,即转换为逻辑数据1或0。

事件判断电路,用于根据整形后的检测信号判断是否产生了ESD事件,其中,若判断产生了ESD事件,则输出响应信号。在一些可能的实现方式中,若整形后的检测信号为1,则判断产生了ESD事件,则输出响应信号;若整形后的检测信号为0,则判断未产生ESD事件,则不输出响应信号。

响应电路,用于根据响应信号对ESD事件进行记录。具体地,若事件判断电路输出了响应信号,说明产生了ESD事件,则响应电路对该ESD事件进行记录。例如,可以记录ESD事件发生的次数、时间等信息。本申请实施例对此不作具体限制。

参见图3,为本申请实施例提供的另一种记录静电放电事件的电路示意图。如图3所示,在本申请实施例中,响应电路包括ESD事件寄存器。ESD事件寄存器,用于在接收到响应信号后,在寄存器对应的标记位中进行标记,进而实现对ESD事件的记录。

参见图4,为本申请实施例提供的另一种记录静电放电事件的电路示意图。如图4所示,在本申请实施例中,响应电路包括ESD中断电路和中断计数电路。其中,ESD中断电路,用于在接收到响应信号后,产生中断信号;中断计数电路,用于对中断信号进行计数,从而实现对ESD事件的记录。

本申请实施例与图3所示实施例的不同之处在于,在本申请实施例中通过产生中断来对ESD事件进行计数。

参见图5,为本申请实施例提供的另一种记录静电放电事件的电路示意图。如图5所示,在本申请实施例中,响应电路包括ESD中断电路和显示单元;ESD中断电路,用于在接收到响应信号后,产生中断信号;显示单元,用于根据中断信号显示提示信息,提示信息用于提示用于产生了ESD事件。

具体实现中,该显示单元可以为LCD显示屏,当然也可以为其它类型的实现单元,本申请实施例对此不作限制。

本申请实施例与图4所示实施例的不同之处在于,在本申请实施例中对每次ESD事件的发生进行提醒。一方面,MCU可以了解自己运行环境状况,评估风险。另一方面,在人机界面上给出ESD风险提醒。

参见图6,为本申请实施例提供的另一种记录静电放电事件的电路示意图。如图6所示,在本申请实施例中,响应电路包括ESD中断电路和存储器。ESD中断电路,用于在接收到响应信号后,产生中断信号;存储器用于对中断信号产生的次数进行存储。

具体地,该存储器可以为MCU内部的存储器或MCU外部的存储器。例如,可以为MCU内部的FLASH和/或MCU外部的EEPROM。若响应电路接收到响应信号,则ESD中断电路则会产生中断信号,并在在内部FLASH或外部EEPROM中设定地址作为ESD事件的次数累计功能,当中断函数确认到ESD事件的发生时,在内部FLASH或外部EEPROM的这个地址上做数值加1回写,这样,可以持续更新记录MCU经历了多少次ESD事件,在MCU失效时,如果要分析它的ESD经历次数,也可直接通过读取其内部FLASH或外部EEPROM数据来获知。

本申请实施例与图4和图5所示实施例的不同之处在于,在本申请实施例中使用存储器对中断进行计数;可将ESD事件次数间接累计记录到内部存储器和/或外部存储器中,利于将来对这片芯片的ESD失效分析跟踪。

可理解,MCU上通常包括多个IO端口,则在进行静电放电事件记录时,为了便于后期的分析,对该多个IO端口对应的ESD事件分别进行记录。具体实现中,可以采用ESD事件寄存器的一个位对应一个IO端口。比如,如果MCU最大支持64个IO端口(包括普通GPIO和电源IO),则ESD事件寄存器就有64个位与之对应。当某一个IO端口检测到一次ESD事件时,对应的位就会被置1。MCU通过读ESD事件寄存器就能知道是哪一个IO端口发生ESD事件。

采用本申请实施例提供的技术方案,可以对发生的ESD事件进行记录,便于后期对芯片的ESD事件分析跟踪。

与上述实施例相对应,本申请实施例还提供了一种集成电路,该集成电路包括上述实施例示出的记录静电放电事件的电路。具体内容可以参见上述实施例的描述,为了表述简洁,在此不再赘述。

与上述实施例相对应,本申请实施例还提供了一种微控单元,该微控单元包括处理器、存储器和上述实施例示出的记录静电放电事件的电路。具体内容可以参见上述实施例的描述,为了表述简洁,在此不再赘述。

与上述实施例相对应,本申请实施例还提供了一种记录静电放电事件的方法。

参见图7,为本申请实施例还提供的一种记录静电放电事件的方法流程示意图。如图7所示,其主要包括以下步骤。

步骤S701:对待测端口的静电放电ESD信号进行检测,输出检测信号;

步骤S702:根据所述检测信号对所述待测端口的ESD信号进行泄放;

步骤S703:对所述检测信号进行整形,将所述检测信号由模拟信号整形为数字信号;

步骤S704:根据所述整形后的检测信号判断是否产生了ESD事件,其中,若判断产生了ESD事件,则输出响应信号;

步骤S705:根据所述响应信号对所述ESD事件进行记录。

需要指出的是,本申请方法实施例的内容可以与上述电路实施例的内容相互参考,为了表述简洁,在此不再赘述。

采用本申请实施例提供的技术方案,可以对发生的ESD事件进行记录,便于后期对芯片的ESD事件分析跟踪。

具体实现中,本申请还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质可存储有程序,该程序执行时可包括本申请提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文:read-only memory,简称:ROM)或随机存储记忆体(英文:random access memory,简称:RAM)等。

具体实现中,本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包含可执行指令,当所述可执行指令在计算机上执行时,使得计算机执行上述方法实施例中的部分或全部步骤。

本申请实施例中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项或复数项的任意组合。例如,a,b和c中的至少一项可以表示:a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。

本领域普通技术人员可以意识到,本文中公开的实施例中描述的各单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中,任一功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory,简称ROM)、随机存取存储器(random access memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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