專利名稱：用于微調集成電路的電路和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于微調集成電路的電路和方法。它具體涉及不需附加的組件引線和邏輯電路來微調封裝集成電路的電路和方法。本發(fā)明的特殊實用性是微調與混合信號IC相關的參考電壓；盡管本發(fā)明同樣能用于要求精確參考電壓的任何集成電路(以下叫IC)中，例如，精確電壓控制的振蕩器，高精度DAC；精確電流發(fā)生器等。
模擬(混合信號)集成電路制造中，基本建構模塊通常不會依照人的愿望通過制造過程被精確地控制。例如，電容器和電阻器可能有不正確的值，MOS晶體管可能有不正確的增益設置。要完全得到預定的結果，在制造過程中的變化就太多了。以過去的經驗而言，模擬電路常常要求極精確的電壓參考值，頻率參考值，和精確地成比例的元件。
為了補償過程可變性，在測試中很多電子電路用模擬微調來設置電路正常工作所需的電阻值。典型的微調技術用包括一串串行耦合的電阻器形成的梯形電阻器，其中每個電阻器并聯(lián)一個熔絲或抗熔絲。熔絲是一個基本上電短路直至它燒斷為止的裝置。抗熔絲是電開路直到變?yōu)殡姸搪范鵁龜酁橹沟难b置。
熔斷可以有幾種形式，但每種形式都有它自己的缺點。激光熔斷可直接用于梯形電阻器中的每個電阻器元件，以使電阻器能和不能導通。測試中，某些電阻器被選擇而使支路元件開路，由此，把電阻值加到串聯(lián)路徑上。晶片測試中，梯形電阻器的值應該可以按每次增大10歐姆的方式在所述的10歐到2560歐范圍內可調。
模擬微調可以反復進行，即，測試，微調，測試、微調，以測試微調過程的效果，并確定必須的精細微調。為了反復微調，激光微調系統(tǒng)通常裝在晶片測試機上，以便交替地測試和微調。但是，每臺測試機上一套激光系統(tǒng)的花費極其昂貴。激光器常常處于閑置狀態(tài)，以等侯測試機。而且，不管是測試系統(tǒng)或激光系統(tǒng)出故障兩者都不能操作。
另一種替代的處理是，在梯形電阻器上使用齊納抗熔絲。這種元件能廉價地在測試機上加以微調，在測試機上一次操作完成反復測試。齊納抗熔絲需要大電壓進行編程。這種電壓加到芯片上會影響特別是用于低壓操作的IC的其余部分。因此，每個抗熔絲需要有它自己的外部測試墊和探卡針。于是在用于測試墊的壓膜區(qū)域和探卡規(guī)格復雜性被禁止之前，會把編程位數(shù)限制在5至10位。
通常，反復測試是又慢又貴的方式。而且，為了評估應包括電阻串哪些的電阻器，以達到所要求的模擬電路操作，很多微調技術只用單次操作，因此，作為測試的結果，用戶要燒斷支路熔斷元件，以使電路按計劃預期的情況操作。熔絲的燒斷處理通常包括激光微調離開測試機組以切掉多晶材料和斷開支路元件。電路可再返回測試機組以檢驗適當?shù)奈⒄{。如果后續(xù)測試失敗，由于支路熔斷元件不能修復，因此，這個部件就只能廢棄。
而且，這些處理是在晶片階層進行的，即，在IC和所需探卡，長電纜等封裝之前進行的，每個IC都需要大量的人力和時間。封裝處理中，(例如，壓膜，切割，陶瓷包封或塑封等)，IC都要受到機械和化學應力的作用，它能使已用晶片微調法微調過的元件改變，導致晶片微調變?yōu)橐环N不引人注目的選擇。從已公布的Russell等人的美國專利5079516中能找到關于晶片階層微調工藝過程的部分解決方案。該專利中公開了用于LF155BIFET單片JFET輸入運算放大器的封裝后(即組裝后)的微調電路和方法，用該電路和方法校正IC封裝之前進行的晶片微調處理的任何偏差。該專利中所述的JFET IC型包括通常被使用以連接外部電位計以調節(jié)包封后的偏置電壓的平衡組件引線(圖2中38和39)。美國專利50719516提出在芯片上(on-chip)的微調電路，其利用已設置的平衡引線來產生內部的微調程序。美國專利50719516還要在微調后使平衡引線脫離電路的其余部分，因此，微調值不能由用戶在平衡引線上的偶然輸入而改變。但是一旦微調之后平衡引線就不起作用，而且無法被設計由IC利用。因此，平衡引線浪費了集成電路上的可用空間。當將組件引線機和芯片可用空間最小化的考慮下，此為一重要因素。而且，50719516號美國專利中所述的更新型的JFET IC沒有外部平衡引線，因此，不能用該專利提出的微調處理，而且，還得依賴晶片階層微調處理。因此，如果設該專利用更新型的IC封裝加以改進，那么，這里所述的微調電路就需要附加只用于微調的組件引線。
而且，用熔絲和/或齊納二級管的常規(guī)微調處理就需要大量的輸入電流來燒斷熔絲或擊穿二級管。已知IC中使用大電流要求進行附加的測試，以保證其它元件與大電流狀態(tài)隔離。而且，這種大電流就對IC提出了大功率要求，這是不希望有的事。
因此，需要提供在芯片上(on-chip)的封裝后的微調電路，它不要求附加的外部組件引線，能利用IC的組件引線，微調后它松開僅供IC使用的組件引線。還要提供適用于與IC的其余部分隔離的微調電路，因而不必兼顧IC的功能性，也不用給IC裝入另外的元件來進行微調處理。還要提供一種微調電路和方法，它是動態(tài)設計的，而且對裝入IC中元件的芯片與芯片元之間的公差變化不敏感。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種封裝后的集成電路的微調電路和微調方法，它用熔絲設置微調電壓。
本發(fā)明的另一目的是提供一種封裝后的集成電路的微調電路和微調方法，它不需要附加的引線就能完成微調程序。
為達到本發(fā)明的這些目的和其它目的，提供一種用于IC的可編程封裝后、在芯片上的參考電壓微調電路，該可編程微調電路包括一寄存器，被控制以生成以測試位信號序列和一設定位信號序列；選擇地耦合到所述寄存器的多個可編程微調單元，每個所述單元接收來自所述寄存器的測試位信號和設定位信號，所述微調單元適于產生等于分別供給每個微調單元的所述測試位信號或所述設定位信號的輸出信號；和數(shù)模轉換器(DAC)電路，它耦合到所述輸出信號，并產生與所述輸出信號成正比的微調電流信號；微調電流進入放在微調電流發(fā)生器與電壓參考塊之間的電阻器?，F(xiàn)在，獲得了有符號和大小的用于調節(jié)最初的、固定的、電壓參考值的微調電壓信號，它加到所述IC產生的參考電壓的最初始值上。
優(yōu)選實施例中，每個微調單元電路包括“或”門，具有第一輸入端和第二輸入端，所述第二輸入端選擇地耦合到所述測試位信號；和設定電路部分，包括具有選擇地耦合到所述設定位信號的控制節(jié)點和傳導節(jié)點的第一開關；具有耦合到所述第一開關的所述傳導節(jié)點的控制節(jié)點，耦合到所述IC供給的公共電壓干線的活動節(jié)點和耦合到所述“或”門的所述第一輸入端的傳導節(jié)點的第二開關；和與所述第二開關并聯(lián)且連接到所述“或”門的所述第一輸入端和所述電壓干線的標稱電流源；和耦合在所述IC供給的地電位干線與所述“或”門的第一輸入端之間的熔絲；其中，所述設定位信號控制所述第一和第二開關的傳導狀態(tài)，和所述“或”門的所述第一輸入端的輸入值。
操作中，優(yōu)選的微調電路操作如下若所述設定位是高，則第一和第二開關都導通，并在所述電壓干線與地之間經所述熔絲建立起導電路徑，使所述熔絲燒斷，所述電壓干線永久耦合到所述“或”門的所述第一輸入端；其中，若所述設定位是低，所述第一和第二開關都不導通，所述熔絲保持原封不動，所述電壓干線與地之間經所述熔絲建立導電路徑，從而所述電流源產生一低輸入給所述“或”門的所述第一輸入端。
以方法形式，本發(fā)明提供用于集成電路的參考電壓的微調方法，包括以下步驟測試所述集成電路產生的參考電壓信號的初始值比較所述初始值信號與高精度參考信號；產生指示所述初始值信號與所述高精度信號之差的符號的一控制信號；控制多個微調單元電路以產生指示一微調電流的符號和大小的位序列；產生具有一符號和與所述位序列成正比的值的微調電流；在微調電流發(fā)生器與IC電壓參考之間的電阻器上產生微調電壓；將所述微調電壓加到所述電壓參考值上，并確定所加的信號是否約等于所述高精度參考信號；及當所述的相加信號等于所述高精度參考信號時，永久設定所述微調單元產生的所述位值。優(yōu)選方法還包括在永久設定所述位值的步驟之后的微調單元與IC隔離的步驟。
本行業(yè)的技術人員會發(fā)現(xiàn)，盡管以下參考優(yōu)選實施例和使用方法詳細說明本發(fā)明，但發(fā)明并不限于這些優(yōu)選實施例和使用方法。本發(fā)明的范圍很廣，它只由所述的權利要求書限定。
通過以下參見附圖所做的詳細說明。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將會變得很清楚。附圖中相同的部分用相同的數(shù)字指示。


圖1是按本發(fā)明的一示例性的參考電壓微調電路的詳細電路圖；圖2是說明圖1中的電路的一示例性測試工藝過程的詳細電路圖；圖3是說明設定圖1所示電路的參考電壓的一示例性的熔絲燒斷過程的詳細電路圖；圖4是說明隔離圖1所示微調電路的一示例性熔絲燒斷過程的詳細電路圖；圖5A至5C是按本發(fā)明的優(yōu)選的參考電壓微調處理的流程圖；圖1至圖4是詳細的電路圖，其例示本發(fā)明的參考電壓微調電路。在詳細說明本發(fā)明的微調電路及其方法之前，應注意的是，集成電路10包含一般常見的元件。本領域熟練技術人員當可了解，在混合信號的集成電路組件中，其概括包含與該集成電路的整體功能有關的組件引線。對本發(fā)明而言，此種特別的集成電路功能并不重要，且可包含數(shù)字/模擬及模擬/數(shù)字轉換器電路、Op(運算)放大器、VCO電路等。如圖1至圖4所顯示的例子，在此所使用的引線包含VDD 28(如公共電壓干線)、GND 26(如地線)，以及內部參考電壓VREF，其是由集成電路產生，且具有一值及精確度而用于組件的特定應用?；旌闲盘柤呻娐方M件通常亦包含輸入/輸出(I/O)信號線及組件引線，用以和內部總線控制器(在本實施例中為是系統(tǒng)管理總線(SMBUS)集成電路控制器42)共同運作來控制I/O信號線(即數(shù)據(jù)總線)與/或共用總線引線SMBCLK 22及SMBDATA 24。圖1至圖4所描繪的總線(SMBCLK 22及SMBDATA 24)是顯示為I2C總線結構，但其可為PCI總線結構、通用序列匯排流(USB，1394)等，或其它已知的總線。對本發(fā)明而言，總線的特定類型并不重要，而只要總線能夠用于控制及定址結合于集成電路10的內部寄存器12即可。首先應注意的是，圖1至圖4于顯示的實施例是針對參考電壓的微調，即如出現(xiàn)在VREF引線56者。本發(fā)明的目的是提供一種封裝后參考電壓(VREF)微調電路及方法，其不需要額外的引線，而且內部寄存器12僅用于微調程序，并且在微調完之后立即釋放寄存器而提供給集成電路使用。此外，該微調電路包含隔離電路，用以釋放測試過程中所使用的組件引線，使得組件引線能夠依照需要而供作集成電路使用。以上于提及的元件將會在此參照，且應被視為一般集成電路組件所采用的，而不論集成電路具有何種功能。
以較佳的情況而言，本發(fā)明的參考電壓微調電路為可編程且包含熔絲，以提供最佳的微調值以及永久性地設定該最佳值。概括而言，本發(fā)明包含三個主要的操作1)測定集成電路參考電壓的初始值(V0)，并且將該初始值與已知的高精確度參考信號進行比對，以測定參考電壓的偏移量；2)以位計數(shù)器進行微調電路的編程，用以產生一微調電流，同時將其轉換為一微調電壓并以該微調電壓遞增(增加或減少)該參考電壓(V0)，以取得在預定容限內的參考電壓；以及3)永久性地固定該微調信號(以及該參考電壓)的值，并使該微調電路脫離內部集成電路寄存器及組件引線。以上各個操作及完成各個操作的較佳電路將分別詳細說明如下。測試接口電路與V0的測量為了簡潔起見，VREF的初始讀數(shù)在此將以V0來表示，測試接口50是用于測量集成電路參考電壓V0，并用于經由I/O線路22、24控制集成電路，以及實施一測試程序，測試接口包含一高精度比較測定器52，其可將集成電路參考電壓VREF(V0)與發(fā)生器54內部產生的高精確度參考信號Vref72加以比較，為了能夠精確地界定VREF所需的微調量，信號發(fā)生器54產生的參考信號72的精確度最好高于VREF所欲得到的精確度。高精確度參考信號Vref72與參考信號V0 56(位于比較測定器52)之間的比較可產生一控制信號58，其是指出V0相對于Vref的符號。測試接口電路最好亦包含一總線控制器62，其適配于將數(shù)據(jù)寫入總線控制器42(經主I/O線路22、24)。總線測試控制器62是供作與總線控制器42(集成電路內部)之間的接口，用以控制讀取/寫入寄存器12的運作，以下將詳細說明。測試接口最好亦包含一電壓計60，用以在微調過程當中監(jiān)測針對V0所進行的微調量(以下將詳細說明)。一旦控制信號58經過初始測定之后，其將會用于控制測試控制器62。依照慣例，在此將假定當V0＞Vref時，控制信號58為負號(-)，其指出必須降低V0來進行微調；而當V0＜Vref時，控制信號58寫正號(+)，其指出必須增加VREF(V0)來進行微調。一旦V0被測定之后，測試控制器62(其屬于測試接口50)將會根據(jù)控制信號58的值來控制控制器42(其屬于集成電路10)，以便開始微調測試程序，即如以下所描述的。
圖5A描繪V0的初始讀數(shù)以及測定控制信號58的符號的較佳流程圖100。為簡潔起見，圖1至圖4所顯示的元件(亦包含比較測定器52與與高精度參考信號發(fā)生器54的測試接口50)將不附加元件的圖號來參照。開始時，測試接口將會讀取集成電路參考電壓的初始值V0(步驟102)。測試接口將V0與高精確度參考電壓Vref加以比較(步驟104)。為了產生控制信號，比較測定器判定VrefV0(步驟112)或Vref＜V0(步驟114)。若Vref＞V0，則測試接口可斷定一微調電壓必須加入V0，所以控制信號的符號為正號(+)(步驟116)。在相反情況下，若Vref＜V0，則測試接口可斷定一微調電壓必須從V0減去，所以控制信號的符號為負號(-)(步驟118)。若進行到步驟116，則測試接口會控制內部的集成電路寄存器而指定一符號位＝1(步驟120)，其指出微調電壓的符號為正號。若進行到步驟118，則測試接口會控制內部的集成電路寄存器而指定一符號位＝0(步驟122)，其指出微調電壓的符號為負號。不論在何種情況，控制器皆會開始進行測試程序，并將參考電壓V0微調到預定的閾值以內，較佳的處理程序是描繪于圖5B(如以下的詳細說明)。位計數(shù)微調與較佳的微調電路接著參照芯片上的微調電路概括而言，較佳的結構包括符號指定微調單元14A，以及多個微調單元14B、14C、14D及14E，而這些微調單元可選擇性地連接于集成電路寄存器12。各個微調單元皆從位計數(shù)的最低有效位(LSB)至最高有效位(MSB)當中定義一位。測試單元14A被指定做為符號位發(fā)生單元，其值會在位計數(shù)過程當中推持不變。另一單元16是用于控制測試單元14A-14E的存取及隔離。為了簡化制造及整體重復性，單元14A-14E及16最好能夠大致相同(除了以下詳述的情況之外)。每一微調單元14A-14E皆具有兩個來自寄存器12的輸入一測試輸入(T)及一設定輸入(S)。因此，每一微調單元14A-14E最好含有一測試電路及設定電路，控制單元16具有來自于寄存器12的單一輸入(被指定為OPEN)。在進行位計數(shù)當中，寄存器12會在個別的位測試線T上，將當前的位計數(shù)提供給測試單元14B-14E。以較佳的情況而言，左測試程序進行當中，寄存器會將位值0提供給各個微調單元，以使各個微調單元的設定電路保持在閑置狀態(tài)，直到最佳的位值已被測定及模擬為止。用于微調單元14A-14E的較佳微調電路配置將詳細說明如下。
所有測試單元14A-14E最好包含或門30、電流源32與晶體管組MN 36及MP 34、以及熔絲48。所有測試單元皆適于進行測試及設定程序。為了達此目的，在圖1至圖4的較佳實施例中，各個測試單元皆包含測試電路及設定電路。晶體管、電流源及熔絲是連接于寄存器12的設定位輸入(S)，并且連接至或門。在測試操作過程中，設定位輸入是固定在低位，以使此電路保持閑置狀態(tài)。為了進行測試，測試位信號T會直接從寄存器連接至或門(經由轉移門38)，而該信號是由控制器42所產主，電阻器R1與R2是做為晶體管MN及MP的偏壓電阻器，這些電阻器為已知的，且對于了解本發(fā)明并不重要。電阻器R3是以類似的方式用于當熔絲熔斷時，避免在或門30出現(xiàn)浮置狀態(tài)。晶體管是在當一個單元的正確位值被測定之后，用于熔斷和各個單元相連的熔絲，其運作方式將參照圖3而詳述于下。晶體管MN 36最好是由低功率nMOS晶體管所組成，此晶體管是主設定位(從寄存器12輸出的位S)所控制。晶體管MN的漏極是連接于集成電路電壓源VDD 28與晶體管MP 34的門極。晶體管MP最好是由高功率pMOS晶體管所組成，其源極是連接于VDD，而其漏極則連接于或門30。如圖所示，電流源IG是連接于晶體管MP的源極(且連接至晶體管MN的漏極)，其是以相似的方式連接于或門30與熔絲48。晶體管MP是與電流源IG并聯(lián)，兩者皆與熔絲及地線GND 26相連。熔絲48最好是由金屬或多晶矽電阻器所構成。以更佳的情況而言，熔絲48是通過電性高應力的作用而熔斷；例如，以金屬類型的電阻器而言，其最大電性應力值(即其等級)為1A(安培)/5V(伏特)，而對于多晶矽而言，其等級為0.1A/5V。應注意熔絲48的電阻值并不限定于上述的例子，且所有這些已知的熔絲皆被視為在本發(fā)明的范圍內。因此，電流源32所產生的電流最好比熔斷熔絲48所需的電流小幾個數(shù)量級(例如對于大部分的應用而言，1μA即已足夠)。
在微調過程中，測試接口50的控制器62會控制集成電路10的控制器42(例如經由I/O線SMBCLK及SMBDATA)，從而控制內部寄存器12，并在這些被指定為測試位(T)信號線的位上開始進行位計數(shù)程序，此外，輸入至符號指定微調單元14A的測試位將保持固定值，并且不是位計數(shù)序列的一部分。提供給測試單元14A的符號位T是以上述的方式由控制信號58來決定。其余的測試單元14B-14E會接收來自于寄存器12且反映位計數(shù)序列的輸入數(shù)據(jù)(經由測試信號線T)。以較佳的情況而言，位計數(shù)是從最低有效位(LSB)至最高有效位(MSB)。因此，對于一個4位分辨率的微調程序而言，測試程序當中的位計數(shù)是從0001、0010、0100、…、1111(亦即從LSB至MSB)。在所顯示的例子中，每一次位計數(shù)時，測試位3、5、7及9(在寄存器12中)將會遞增。本領域熟練技術人員可得知，這些特定的位選擇并無特別顯著的重要性，而僅提供一個例子而已。再者，本領域熟練技術人員亦可得知，任何數(shù)目的測試單元皆可用于實現(xiàn)所需的分辨率，而圖1至圖4所描繪的電路圖僅顯示一個例子而已。
在所有的計數(shù)步驟中，測試單元會將所有的位值傳到或門30。每個或門的輸出信號將會輸入電流數(shù)字/模擬轉換器18。位值會通過電流數(shù)字/模擬轉換器18計算總和并轉換成微調電流Itrim。電壓降Vtrim 70會被加入初始參考值V0而產生VREF。因此，VREF被定義為V0(VREF的初始值)與微調電壓增量Vtrim的函數(shù)(亦即VREF＝f(V0+Vtrim))。為了達此目的，將提供一微調電阻器R0且與Itrim耦合，以產生Vtrim。R0的電阻值并不重要，只要其在整個過程中始終保持固定值即可。電流數(shù)字/模擬轉換器18可提供模擬電流Itrim，其絕對值為測試位bit_0、bit_1、bit_2及blt_3(分別來自于測試單元14B、14C、HD及14E的輸出)的函數(shù)。Itrim的符號是由位bit_s來決定，并由控制信號58以先前說明的方式來限定。
開始時，測試單元14A-14E會被開啟，以經由單元16接收來自于寄存器12的數(shù)據(jù)。單元16(在此稱作OPEN/ISOLATE單元)可控制OPEN信號線40。多個轉移門38A-38E是耦合來自寄存器12的所有輸入數(shù)據(jù)線T與S以及所有單元14A-14E之間。轉移門38A-38E是由OPEN信號線40來控制。在測試與設定過程中，OPEN信號線可控制轉移門38A-38E，以使數(shù)據(jù)能夠從寄存器12流入測試單元14A-14E。為了完成此運作，單元16具有和測試單元14A-14E相似的結構，但其指針對單一輸入OPEN運作，且另包含一反相器44。在測試與設定過程中，OPEN位將會維持在低位，使得反相器的輸出為高位，從而開啟轉移門38A-38E。
在圖1至圖4的例子中，符號信號58被假定為負號(亦即V0＞Vref)；因此，其指出電流Itrim(以及微調電壓Vtrim)為負號，而且?guī)ж撎柕碾娏髦礗trim會和V0相加。依照慣例，對于產主負向電流的電流DAC而言，其符號位為0。因此，控制器62會控制控制器42，以確保在整個測試過程中，寄存器的位值為0并做為單元14A相連的測試位信號線T(圖中的位1)。接著參照圖2，假定微調測試程序已開始進行，而且測試位3、5、7及9的值分別為0、0、1及1，在此情況下，電流DAC將會根據(jù)這些位值元產生電流Iirim(產生通過電阻器R0的正比微調電壓Vtrim)，Vtrim會與V0相加，并再次在比較測定器52和Vref進行比對，此過程會針對序列中的所有位計數(shù)來進行。應注意的是，因位1＝0，所以Itrim的符號為負號，因而Vtrim亦為負號。若比對結果所產主的控制信號58已改變符號(例如此時VREF小于Vref)則判定Vtrim已被建立在1個最低有效位的門檻值之內。控制器62將會控制控制器42而使其終止位計數(shù)序列，并且將當前的位序列保留在寄存器，以用于模擬及設定。
在以上所顯示的例子中，假定測試單元14B、14C、14D及14E所分別對應的正確位序列為0、0、1及1(參照圖2)。對于測試單元14A而言，Vtrim已經過測定為負號，因而單元14A產生一值0。以上僅為一個例子，所以不應解釋為本發(fā)明限于此特定的位序列。
圖5B是描繪較佳微調測試程序的流程圖，此程序是為了取得微調電壓值Vtrim。為了簡潔起見，圖1至圖4所顯示的元件(亦即測試接口50所包含的比較測定器52與高精確度參考信號發(fā)生器54，以及和集成電路10相連的微調元件，其包括微調單元14A-14E、隔離單元16、寄存器12和轉移門等)將不附加元件圖號來參照。一旦符號控制信號58的符號被決定之后，測試程宇隨即通過控制集成電路數(shù)據(jù)總線及內部寄存器而開始位計數(shù)的程序(步驟202)。反映出符號控制信號的符號的符號位會被存入寄存器(步驟204)。依照預定所需的分辨率(即位深度)，多個(n)測試位會被存入寄存器(步驟206)。為了存取微調單元電路，OPEN位會被存入寄存器(步驟208)，其可使微調單元與寄存器耦合。寄存器會被控制而開始從最低有效位(LSB)至最高有效位(MSB)依序進行測試位的計數(shù)(步驟210)。在每一計數(shù)中，各個測試位會被放置在其所對流的微調單元當中(步驟212)。在每一計數(shù)中，測試位會加以總和(步驟214)，而且被加總的測試位會被轉換而產主微調電流Itrim(步驟216)。在步驟216，Itrim的絕對值會被測定。Itrim的符號是利用符號位來決定(步驟218)。Itrim會輸入電阻器(R0)而產生電壓降Vtrim(＝Iirim×R0)，其正比于Itrim。Itrim×R0的值(Vtrim)會與V0相加(步驟220)。測試接口讀取V0+Vtrim的值，并將其與高精確度參考電壓Vref加以比對(步驟222)。測試接口會判斷測試接口的控制位是否改變該值。若該值己改變，則在此點上，這些位值將會被模擬，且微調電路會脫離寄存器，即如以下參照圖5C的說明。若該值并無改變，則測試接口會判斷Itrim是否為給定的位分辨率的最大值(步驟228)。若其為最大值，則集成電路被判定為損壞，且程序終止(步驟230)。若其并非最大值，則可知，當前的位計數(shù)尚未達到正確的微調值，程序將會以下一個計數(shù)重復進行(步驟234)。若控制信號的符號已經改變，則Itrim是建立在預定的位分辨率(n)的限度之內(亦即在一個最低有效位)(步驟236)。利用這些位值，集成電路會被模擬，以確定Itrim持續(xù)產生正確的微調電壓Vtrlm(步驟238)。測試接口會將這些位值存放在存儲器當中(步驟240)，并用于設定微調單元(以下將參照圖5C加以說明(步驟242))。設定微調值與隔離微調電路接著參照圖3，假定正確的位序列已被測定出且被模擬，控制器62會控制控制器42而使其將各個微調單元的暫存區(qū)12中的測試位更動為對應的設定(S)位線。在所顯示的例子中，位0及位1是做為設定(S)及測試位(T)而輸入測試單元14A，位2的及位3是做為設定(S)及測試位(T)而輸入測試單元14B；如圖所示，測試單元14A-14E即依此類推。因此，在此例中，位1更動寫位0、位3更動為位2、位5更動為位4，測試單元14A-14E即依此類推。如圖所示，通過更動位，與各個測試單元相連的設定電路即可被啟動。舉例而言，以下將針對較佳的設定電路的運作方式加以說明。在開始時，應當了解，若測試單元中的特定位為1，則該位所對應熔絲將會熔斷，因而該該單元的輸出會被永久性地設定為1。同樣地，若測試單元中的特定位為0，則該位于所對應的熔絲將不會溶斷，因而該單元的輸出會被永久性地設定為0。設定位＝1在圖3中，以下的說明將針對測試單元14D的周圍；如圖所示，測試單元14D的設定位(S)值為1。在此假定，控制器62可經由單元16與從寄存器12輸入的OPEN位輸入而控制控制器42，使得OPEN信號線40維持在傳導狀態(tài)，從而讓測試單元能夠經由轉移門38而接收從寄存器12輸入的數(shù)據(jù)。在此亦假定，測試位以被更動為設定位。如圖所示，設定位會輸入開關(如晶體管)MN 36的門極，其可將MN 36更動為ON的狀態(tài)(即傳導狀態(tài))。開關MN 36的漏極是耦合于VDD(經由偏壓電阻器R1)，且連接于開關MP 34的門極。由于開關36的漏極傳導VDD，同時由于該漏極與開關MP 34的門極相連，開關34因而也會傳導。因此，一條傳導路徑會經由MP 34與熔絲_2(圖1及圖2)而從VDD通往地線GND。由于熔絲_2的等級小于VDD，所以熔絲_2會被熔斷，即如圖3所示。電流源32是耦合于VDD及或門30，同時與開關34并聯(lián)。測試單元14E具有相似的運作方式，其設定位亦等于1，因而會熔斷熔絲_3。設定位＝0在圖3中，以下的說明將針對測試單元14A的周圍；如圖所示，測試單元14A的設定位(S)值為0。試回想，測試單元14A可經由電流DAC1S元控制Itrim的符號。在此假定，控制器62可經由單元16與從寄存器12輸入的OPEN位輸入而控制控制器42，使得OPEN信號線40維持在傳導狀態(tài)，從而讓測試單元14A-14E能夠經由轉移門38而接收從寄存器12輸入的數(shù)據(jù)。在此亦假定，測試位以被更動為設定位。如圖所示，由于設定位S＝0且MN 36處于OFF狀態(tài)(即未傳導狀態(tài))，設定位會輸入開關(如晶體管)MN 36的門極。開關MN 36的漏極是耦合于VDD(經由偏壓電阻器R1)，且連接于開關MP 34的門極。由于開關36的漏極并無傳導VDD，同時由于開關36的漏極與開關MP 34的門極相運，開關34因而也處于非傳導狀態(tài)。因此，VDD通往地線GND之間并不會建立一條傳導路徑而通過MP 34與熔絲_符號(圖1及圖2)，再者，由于電流源32是并聯(lián)于MP，所以電流源只會傳導標稱的電流量而不足以熔斷熔絲_符號。因此，熔絲_符號將不會變動，并且會為電流源提供一條接地的傳導路徑。因此，輸入或門30的兩個輸入皆維持在低位，因而輸出亦為低位。在測試單元14B及14C具有相似的運作方式，其設定位亦等于0，因而熔絲_0及熔絲_1不會變動。
如上所述，一旦適當?shù)娜劢z已被熔斷或未變動，較佳實施例會進行一隔離程序，用以將內部寄存器12脫離而用于其它用途，以使額外的寄存器不僅用于微調程序而已，同時脫離測試單元，使得已得到的微調值不會改變。接著參照圖1、圖3及圖4，控制器62會控制總線控制器42而改變耦合于單元16且位于寄存器12中的OPEN位的符號。在說明較佳的隔離運作之前，先簡短說明單元16。單元16最好包含nMOS晶體管36’、pMOS晶體管34’、電流源32’、熔絲(熔絲_凍結)及反相器44。(應注意的是，圖中描繪連接于單元16的偏壓電阻器，對于了解本發(fā)明而言并不重要，其是以已知的方式用于適當?shù)卦O定電阻器36’及34’的偏壓。)開關36’的門極是連接于來自寄存器12的OPEN位信號線。開關36’的漏極是連接于開關34’的門極與源極。開關34’的門極是經過熔絲_凍結而連接于地線GND，并且連接至反相器44的輸入端。電流源32’是并聯(lián)于開關34’，其具有類似于上述電流源32的性質。在測試及設定過程中，OPEN位信號會維持在低位；因此，開關34’及36’將處于非傳導狀態(tài)。因此反相器44的輸入為低位，而其輸出為高位，因而使轉移門38處于傳導狀態(tài)。一旦熔絲被設定之后(如上述之方式)，最好能夠將測試單元14A-14E加以隔離，其方法即如以下所述。控制器62會控制控制器42，將寄存器12中的OPEN位從低位改變?yōu)楦呶?。此時，開關34’及36’為傳導狀態(tài)，且熔絲_凍結46會被熔斷，因而可隔離晶體管34’及36’。由于電流源32’是與開關34’并聯(lián)，因此其將控制反相器44的輸入。
圖4是描繪此運作的結果。反相器44的輸入為電流源32’。反相器最好具有足夠的輸入阻抗，以有效地經由電流源32’而將輸入提高為高位，因而使輸出信號40為低位。因此，所有的轉移門33皆為關閉(OFF)，并借此使寄存器12脫離測試單元14A-14E。測試單元脫離之后，根據(jù)上述測試與設定程序而由各個或門所產生的值將維持不變。應注意的是，若一特定單元(在此例中，即單元14A、14B及14C)的設定位為0，則電流源32會經由未被熔斷的熔絲(如熔絲_符號、熔絲_0及熔絲_1)而連接至地線。因此，VDD(與電流源耦合)不會對電路造成影響，并且不會產生高位而輸入或門。凡本領域熟練技術人員當可了解，或門的輸入阻抗的大小比熔絲的電阻值高數(shù)個數(shù)量級。因此，電流會從電流源經過熔絲而到達地線，并且不會形成高位而輸入或門。在相反的情況下，若熔絲已被熔斷(在此例中，即如測試單元14D及14E所顯示的)，則電流源僅耦合于或門的輸入端。同樣地，VDD是經由電流源而耦合于或門。如此，輸入至或門的輸入信號將永久維持在高位。因此，由電流DAC所產生的微調電流Itrim將被各個單元的或門的輸入永久設定。如圖4所示，寄存器即可完全脫離測試單元14A-14E與單元16，同時亦可提供給集成電路而用于其它用途。此外，組件引線VDD 28、VREF 20、I/O引線22與24、以及接地GND 26皆可脫離而提供給集成電路的使用者來使用。
圖5C是描繪用于設定微調值(Vtrim)與使微調電路脫離寄存器的流程圖300。為了簡潔起見，圖1至圖4所顯示的元件(亦即測試接口50所包含的比較測定器52與高精確度參考信號發(fā)生器54，以及和集成電路10相連的微調元件，其包括微調單元14A-14E、隔離單元16、寄存器12與轉移門等)將不附加元件圖號來參照。如以上參照圖1-3及圖5B的說明，Vref(V0+Vtrim)已被設定在分辨率界線之內(步驟302)。測試接口將再度控制數(shù)據(jù)總線及寄存器(步驟304)而開始隔離程序及微調電壓設定程序。在寄存器中，每一測試位會分別被轉換成設定位，且符號位會亦同樣會被轉換為設定位，而每一設定位是對應一微調單元(步驟306)。在每一微調單元中，若設定位＝1，則電路將熔斷一熔絲(與該微調電路相連者)，其包含符號位被轉換的設定位(步驟308)。測試接口會控制寄存器而改變OPEN位的符號(步驟310)，并從而改變控制微調電路的存取的單元的狀態(tài)。通過改變OPEN位的符號，熔絲會在控制微調電路的單元中被熔斷，從而使微調電路(即微調單元)脫離寄存器(步驟312)。測試接口會再度比對VREF與Vref(步驟314)。若在一個最低有效位的精確度之內VREF＝Vref(步驟316)，則集成電路會被視為可以操作且VREF為精確值(步驟318)。若在一個最低有效位的精確度之內VREF不等于Vref，則集成電路將會被視為損壞，而在此情況下即無法得到精確的VREF信號，因而芯片將被丟棄(步驟320)。
在操作當中，測試位(T)會直接耦合于或門(經由轉移門38，如下所述)。同樣地，以上所說明之晶體管的配置方式可確保設定位為0，或門30的熔絲最好有兩輸入端測試輸入及設定輸入。在附圖所顯示的實施例中，測試輸入T(由寄存器12所產生)會通過測試單元而到達或門的輸入端。
由以上顯然可知，已提供一種封裝后微調電路及方法，其可滿足在此提及的目的。凡本領域熟練技術人員皆可了解，本發(fā)明可進行各種不同的修改。例如，雖然在詳細說明中是針對四位的位深度來加以說明，但可知，可以選擇任何的位深度，并取決于所欲達到的分辨率。為了達此目的，額外的微調電路14A-14E可因應較高的分辨率需求而被提供。當然，本領域熟練技術人員當可了解，分辨率的限度是取決于集成電路的寄存器12的尺寸大小(同樣在預期當中，本發(fā)明亦可使用一個以上的寄存器)。
同時可進行其它的修改。例如，晶體管MN 36及MP 34是以概略的方式描述為一般的MOS晶體管，但其可等同地被BJT晶體管與/或其它已知的開關所取代。同樣地，電流DAC 18最好為一般具有如圖示的輸入端的電流DAC，其可產生正比的電流Itrim。應注意的是，在此已假定DAC所產生的電流Itrim是線性正比于位輸入值。在另一種情況下，DAC可根據(jù)輸入值而被設定產生非線性(如幾何、指數(shù)、對數(shù)等)與/或加權電流值。電流源32是被描繪成從屬電流源而從屬于電壓線路VDD。由于電流源是直接連接于熔絲，因此假定標稱輸出值不足以熔斷該熔絲，但能夠提供接地的傳導路徑。在此更進一步假定，只有直接在電壓線路及熔絲(經由開關34)之間的耦合才能夠使熔絲被熔斷。然而凡本領域熟練技術人員當可了解，此結構可加以修改而使用其它的電路，并達到相同的結果。所有這些修改將視為被本發(fā)明所涵蓋。
尚有其它的修改方式。例如，在此所揭露的測試接口50可為單獨的電路板，其具有適配于暫時的集成電路芯片支托物，且具有如圖所示的VDD、GND、VREF及I/O總線的引線。在另一種情況下，測試接口可包含一單獨的可攜式裝置，其具有在此所揭露的功能，且具有與集成電路10形成接口的接合裝置(如電纜、線夾等)。
其它的修改對于本領域熟練技術人員將顯而易見。例如，以廣義而言，在此提及的元件具有一般的性質，但所有這些元件可為傳統(tǒng)的或專有的電路元件所取代。所有這些修改將被視為不脫離本發(fā)明的精神及范圍，即如所附的權利要求書所定義的。
權利要求
1.一種用于集成電路的可編程的封裝后的在芯片上的參考電壓的微調電路，所述的可編程的微調電路包括一寄存器，被控制以生成以測試位信號序列和一設定位信號序列；選擇地耦合到所述寄存器的多個可編程微調單元，每個所述單元接收來自所述寄存器的測試位信號和設定位信號，所述微調單元適于產生等于分別供給每個微調單元的所述測試位信號或所述設定位信號的輸出信號；和數(shù)模轉換器(DAC)電路，它耦合到所述輸出信號，并產生與所述輸出信號成正比的微調電流信號；電阻器R0，把微調電流轉換成微調電壓信號，所述微調電壓要加到所述IC產生的參考電壓的初始值上。
2.按權利要求1的微調電路，所述微調電路還包括隔離微調單元，可用位于所述寄存器與所述微調單元電路之間的多個轉移開關操作，并接收來自所述寄存器的所述測試位信號和設定位信號，并將所述測試位信號和設定位信號供給所述微調單元；由所述隔離微調單元控制的所述轉移開關在分別接收到來自寄存器的開啟位或閉合位時使所述寄存器耦合到或不耦合到所述微調單元電路。
3.按權利要求1的微調電路，其中，每個微調單元電路包括“或”門，具有第一輸入端和第二輸入端，所述第二輸入端選擇地耦合到所述測試位信號；和設定電路部分，包括具有選擇地耦合到所述設定位信號的控制節(jié)點和傳導節(jié)點的第一開關；具有耦合到所述第一開關的所述傳導節(jié)點的控制節(jié)點，耦合到所述IC供給的公共電壓干線的活動節(jié)點和耦合到所述“或”門的所述第一輸入端的傳導節(jié)點的第二開關；和與所述第二開關并聯(lián)且連接到所述“或”門的所述第一輸入端和所述電壓干線的標稱電流源；和耦合在所述IC供給的地電位干線與所述“或”門的第一輸入端之間的熔絲；其中，所述設定位信號控制所述第一和第二開關的傳導狀態(tài)，和所述“或”門的所述第一輸入端的輸入值。
4.按權利要求3的微調電路，其中，若所述設定位是高，則第一和第二開關都導通，并在所述電壓干線與地之間經所述熔絲建立起導電路徑，使所述熔絲燒斷，所述電壓干線永久耦合到所述“或”門的所述第一輸入端；其中，若所述設定位是低，所述第一和第二開關都不導通，所述熔絲保持原封不動，所述電壓干線與地之間經所述熔絲和所述電流源建立導電路徑，從而產生一低輸入給所述“或”門的所述第一輸入端。
5.按權利要求2的微調電路，其中，所述隔離微調單元包括反相器電路，具有一輸入端和耦合到所述隔離開關的一控制節(jié)點的輸出端，并提供給該控制節(jié)點一信號以確定所述隔離開關的傳導狀態(tài)；和隔離電路部分，包括第一開關，具有選擇地耦合到所述寄存器產生的隔離位信號的一控制節(jié)點和一傳導節(jié)點；第二開關，具有耦合到所述第一開關的所述傳導節(jié)點的一控制節(jié)點，耦合到所述IC供給的公共電壓干線的活動節(jié)點，和耦合到所述反相器電路的所述輸入端的一傳導節(jié)點；和一標稱電流源，它與所述第二開關并聯(lián)，連接到所述反相器電路的所述輸入端和所述電壓干線；和一熔絲，它耦合在所述IC供給的地電位干線與所述反相器電路的所述輸入端之間；其中，所述隔離位信號控制所述第一和第二開關的導通狀態(tài)，并控制所述反相器電路的所述輸入端的輸入值。
6.按權利要求5的微調電路，其中，若所述隔離位信號是低，則所述反相器的輸出是高；若所述隔離位信號是高，則所述第一和第二開關均導通，并在所述電壓干線與地之間經所述熔絲建立導電路徑，引起所述熔絲燒斷，所述電壓干線永久耦合到所述反相器電路的所述輸入，由此，永久產生從所述反相器來的低輸出值，使所述隔離開關處于不導通狀態(tài)，使所述寄存器從所述微調單元隔開。
7.按權利要求1的微調電路，還包括總線控制器，控制所述寄存器，以產生所述設定位信號和所述測試位信號。
8.按權利要求3的微調電路，其中，所述微調單元電路之一包括一符號單元電路，其被提供指示所述控制信號的一設定和測試位，并產生一位值給所述DAC指示所述微調電流的一期望符號。
9.一種微調集成電路的參考電壓的方法，包括以下步驟測試所述集成電路產生的參考電壓信號的初始值比較所述初始值信號與高精度參考信號；產生指示所述初始值信號與所述高精度信號之差的符號的一控制信號；控制多個微調單元電路以產生指示一微調電流的符號和大小的位序列；產生具有一符號和與所述位序列成正比的值的微調電流；在微調電流發(fā)生器與IC電壓參考之間的電阻器上產生微調電壓；將所述微調電壓加到所述電壓參考值上，并確定所加的信號是否約等于所述高精度參考信號；及當所述的相加信號等于所述高精度參考信號時，永久設定所述微調單元產生的所述位值。
10.按權利要求9的方法，還包括，在永久設定所述位值的步驟之后的使所述微調單元與所述IC隔離的步驟。
11.按權利要求10的方法，還包括，控制寄存器以按所述控制信號產生所述位值序列和一符號位序列的步驟。
12.按權利要求10的方法，還包括，把所述位值序列轉換成成比例的模擬微調電流的步驟。
13.按權利要求10的方法，還包括把所述微調電流轉換成具有一符號及值正比于微調電流值的微調電壓的步驟。
14.按權利要求3的微調電路，其中，所述標稱電流源是從屬于所述電壓干線值的從屬電流源，并產生小于所述熔絲的額定值的電流。
15.按權利要求3的微調電路，其中，所說熔絲具有足以被所述公共電壓干線熔斷的額定值。
16.按權利要求3的微調電路，其中，所述“或”門的輸入阻抗大于所述熔絲的阻抗。
全文摘要
用于集成電路的可編程的封裝后的在芯片上的參考電壓的微調電路,有產生編程序列的多個可編程的微調單元。設置一轉換器以把位序列轉變成微調電流。微調電流被加到要微調的由集成電路產生的參考電壓的初始值上。一旦確定了微調電流的校正值,隔離電路被編程以使微調電路與IC的其余部分隔離,從而將結合于該集成電路的邏輯電路及組件引線留給該集成電路的使用者來使用。優(yōu)選的微調電路包括熔絲,一旦確定了最合適的值,它按供給微調單元的位值被燒斷,以永久固定微調電流值。
文檔編號G11C17/18GK1349251SQ0111688
公開日2002年5月15日 申請日期2001年1月22日 優(yōu)先權日2000年1月24日
發(fā)明者尤－玉·夏, 索林·勞倫丘·內格魯 申請人:02細微國際股份有限公司