專(zhuān)利名稱(chēng)：利用非易失性存儲(chǔ)器對(duì)運(yùn)放偏移電壓和靜電流的數(shù)字微調(diào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電子元件的制造技術(shù)，并特別涉及通過(guò)對(duì)電子元件內(nèi)部的非易失性存儲(chǔ)器編程以校準(zhǔn)和調(diào)整電子元件工作特性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
精密模擬元件的制造過(guò)程中，例如運(yùn)算放大器，會(huì)導(dǎo)致工作特性變化的模擬元件。這通常是由于制造中工藝和材料的變化而引起的。
近來(lái)，為了補(bǔ)償模擬元件制造中的變動(dòng)，制造商在模擬元件上提供了熔斷器。這些熔斷器連接到可調(diào)節(jié)的單元上，這些單元與模擬元件上的模擬裝置相關(guān)聯(lián)。這些熔斷器在制造完成后可以有選擇地被熔斷，以調(diào)整或“微調(diào)”模擬元件的某些工作特性。在這方面，已制造好的模擬元件的工作狀況可以被測(cè)量出來(lái)，而該測(cè)量數(shù)據(jù)可以被用來(lái)確定熔斷哪根熔斷器以微調(diào)該元件，使得它的工作與預(yù)定規(guī)格更加接近。微調(diào)在許多方面都很有利。例如，微調(diào)允許制造商提供具有更高精確度和內(nèi)置可變性的模擬元件，可變性允許為特殊應(yīng)用優(yōu)化模擬元件。
通常，集成電路模擬元件上的熔斷器被實(shí)現(xiàn)為一段多晶硅、金屬或是其他材料。這些熔斷器通常被有選擇性地熔斷，使得熔斷器造成一個(gè)開(kāi)路，這通常是利用一個(gè)激光器或是通過(guò)集成電路上的探針焊盤(pán)引入一個(gè)破壞性的電荷穿過(guò)熔斷器來(lái)做到的。這些技術(shù)各自都有若干的不利之處。
首先，通過(guò)激光器或是通過(guò)應(yīng)用于探針焊盤(pán)上的破壞性電荷熔斷一根熔斷器，需要在封裝集成電路之前熔斷熔斷器。這是很不利的，因?yàn)槟M元件的工作特性，例如它的偏移電壓，可能隨封裝過(guò)程以及封裝本身的電特性而改變。因此，封裝之前的微調(diào)并不能讓制造商或其他任何人補(bǔ)償封裝對(duì)模擬元件的影響。此外，因?yàn)榇蠖鄶?shù)模擬元件都在交付給用戶前封裝完畢，因此用戶通常不可能進(jìn)行微調(diào)。
第二，因?yàn)橐詡鹘y(tǒng)方式熔斷熔斷器是具有破壞性的，因此，即使想取消微調(diào)過(guò)程也是不可能做到的。另外，熔斷熔斷器還可能導(dǎo)致?lián)p壞鈍化層以及集成電路中其他層和結(jié)構(gòu)。這種損壞可能立即或隨時(shí)間推移導(dǎo)致侵蝕或其他故障。
第三，熔斷熔斷器可能會(huì)留有導(dǎo)電性的殘余物，這些殘余物會(huì)隨時(shí)間遷移并重新連接，從而導(dǎo)致該部分工作中的故障。
由于以上的種種原因，就需要一種新的技術(shù)用于微調(diào)模擬元件，尤其是那些實(shí)現(xiàn)為集成電路的模擬元件。需要能夠在封裝前或封裝后，制造商、用戶或第三方用戶都可以進(jìn)行微調(diào)。進(jìn)一步還需要通過(guò)非破壞性的工藝進(jìn)行微調(diào)，以避免出現(xiàn)可靠性問(wèn)題，并且避免在一些情況下破壞性過(guò)程的不可逆轉(zhuǎn)性。還進(jìn)一步需要能夠利用小數(shù)量的到模擬元件的輸入管腳完成一個(gè)微調(diào)過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)一個(gè)運(yùn)算放大器的微調(diào)是利用非易失性熔斷器電力地完成的。所述的非易失性熔斷器能夠被電編程而同時(shí)不會(huì)破壞電子元件上任何鈍化層或是其他裝置。就一個(gè)集成電路模擬元件而言，所述的微調(diào)可以在晶片級(jí)或是封裝級(jí)完成。在封裝級(jí)進(jìn)行微調(diào)允許微調(diào)補(bǔ)償封裝所引起的變化。它也同樣允許用戶或其他第三方使用者對(duì)封裝元件進(jìn)行微調(diào)。此外，當(dāng)被實(shí)現(xiàn)為可擦除的非易失性熔斷器時(shí)，這些熔斷器就可以被不止一次地編程。微調(diào)可以被特別用來(lái)調(diào)整一個(gè)運(yùn)算放大器的靜電流或是偏移電壓。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)運(yùn)算放大器包括一對(duì)輸入管腳、一個(gè)輸出管腳、模擬裝置以及非易失性熔斷器。所述的模擬裝置被連接到上述輸入管腳和輸出管腳上。該模擬裝置能有效地放大兩個(gè)輸入管腳上信號(hào)的差值，并輸出一個(gè)放大的差分信號(hào)。該模擬裝置包括可調(diào)單元用于調(diào)整該運(yùn)算放大器的偏移電壓。所述的非易失性熔斷器被連接到可調(diào)處理單元上，并且可以被電編程以調(diào)整所述的可調(diào)處理單元來(lái)改變偏移電壓。
運(yùn)算放大器典型地被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)集成電路。該運(yùn)算放大器中的可調(diào)單元可以包括多個(gè)開(kāi)關(guān)，各個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)一個(gè)負(fù)載裝置。所述的非易失性熔斷器可以被可控地連接到上述開(kāi)關(guān)上，以啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)上述的負(fù)載裝置并改變偏移電壓。所述的運(yùn)算放大器可能進(jìn)一步包括寄存器用于存儲(chǔ)由一個(gè)數(shù)據(jù)管腳接收到的熔斷器配置數(shù)據(jù)。一個(gè)多路復(fù)接器可以被連接在寄存器輸出、非易失性熔斷器輸出與可調(diào)單元的輸入之間。該多路復(fù)接器是可操作的，它在校準(zhǔn)模式期間向可調(diào)單元提供來(lái)自寄存器的配置數(shù)據(jù)，而在對(duì)模擬元件編程后向可調(diào)單元提供來(lái)自非易失性熔斷器的配置數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種對(duì)運(yùn)算放大器編程的方法包括加載校準(zhǔn)數(shù)據(jù)到運(yùn)算放大器中，以及當(dāng)以校準(zhǔn)數(shù)據(jù)配置運(yùn)算放大器時(shí)測(cè)量該運(yùn)放的輸出信號(hào)。所述的加載和測(cè)量以不同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)值進(jìn)行重復(fù)，直到確定了所需要的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為止。所述的非易失性熔斷器在運(yùn)算放大器上被以所需要的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)電編程。
該方法可能進(jìn)而包括對(duì)非易失性熔斷器的正確編程進(jìn)行檢驗(yàn)以及在編程最后以一個(gè)熔斷器鎖定值對(duì)非易失性熔斷器編程。該方法可以被用來(lái)，例如微調(diào)所述運(yùn)算放大器的靜電流或是偏移電壓。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)運(yùn)算放大器包括一對(duì)輸入管腳、一個(gè)輸出管腳、模擬裝置以及非易失性熔斷器。所述的模擬裝置能有效地放大兩個(gè)輸入管腳上信號(hào)的差值，并輸出一個(gè)放大的差分信號(hào)。該模擬裝置包括可調(diào)單元用于調(diào)整該運(yùn)算放大器的靜電流。所述的非易失性熔斷器被連接到可調(diào)處理單元上。這些非易失性熔斷器可以被電編程以調(diào)整所述的可調(diào)單元來(lái)改變靜電流。所述的可調(diào)單元可能包括一個(gè)電阻器棧以及多個(gè)開(kāi)關(guān)。所述的電阻器棧被一個(gè)從靜電流中得到的電流所偏置，并且具有若干個(gè)抽頭點(diǎn)。各個(gè)開(kāi)關(guān)一端連接到相應(yīng)的一個(gè)抽頭點(diǎn)上，而另一端連接到另一個(gè)開(kāi)關(guān)上。所述的非易失性熔斷器被可控地連接到上述開(kāi)關(guān)上以選擇一個(gè)抽頭點(diǎn)。開(kāi)關(guān)的另一端被連接到一個(gè)偏置放大器上，該放大器根據(jù)所選擇的抽頭點(diǎn)來(lái)改變所述的靜電流。


圖1示出了一個(gè)模擬電子元件的原理框圖，該元件包括一個(gè)據(jù)本發(fā)明所描述的可編程非易失性熔斷器。
圖2示出了微調(diào)一個(gè)模擬元件的方法的實(shí)施例，該模擬元件依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例所述包括了非易失性熔斷器。
圖3示出了依據(jù)本發(fā)明所述的一個(gè)運(yùn)算放大器的實(shí)施例。
圖4示出了一個(gè)電路，該電路利用依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的可熔斷熔斷器微調(diào)一個(gè)運(yùn)算放大器的靜態(tài)電流。
圖5示出了可調(diào)單元的一個(gè)實(shí)施例以及相關(guān)的模擬裝置，該裝置用于依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例微調(diào)靜態(tài)電流。
圖6示出了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)用于微調(diào)偏移電壓的電路。
圖7示出了可調(diào)單元的一個(gè)實(shí)施例以及相關(guān)的模擬裝置，該裝置用于依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例微調(diào)偏移電壓。
圖8示出了一個(gè)運(yùn)算放大器的輸出級(jí)。
圖9示出了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選的非易失性熔斷器。
詳細(xì)說(shuō)明圖1示出了一個(gè)模擬元件10的實(shí)施例，該元件包括了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的非易失性熔斷器。參照?qǐng)D1，所述的模擬元件10包括校準(zhǔn)邏輯電路15、非易失性熔斷器20以及模擬裝置25(見(jiàn)圖1)。模擬裝置25從模擬電子元件的輸入管腳40接收輸入信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行模擬處理，并通過(guò)輸出管腳45輸出模擬信號(hào)。所述的模擬裝置還包括可調(diào)單元30以及監(jiān)控信號(hào)35。所述的可調(diào)單元可以通過(guò)非易失性熔斷器20進(jìn)行編程，以調(diào)整模擬裝置25中相關(guān)模擬裝置的工作。這就使得模擬裝置25所執(zhí)行的模擬處理功能在制造后仍能調(diào)整或“微調(diào)”。所做的調(diào)整可用來(lái)補(bǔ)償制造過(guò)程中引入模擬裝置的不想要的變化，可用來(lái)為某特定應(yīng)用優(yōu)化所述的模擬元件，可用來(lái)壓縮制造容差，還可用來(lái)改變所述模擬元件的規(guī)格或是用于其他目的。
為了更便于對(duì)所述模擬元件進(jìn)行微調(diào)，所述模擬裝置可以包括監(jiān)控信號(hào)35，該信號(hào)被輸出給一個(gè)輸出管腳45，或是通過(guò)一個(gè)控制電路如串行輸出復(fù)接器50輸出給一個(gè)編程管腳55。所述的監(jiān)控信號(hào)是模擬裝置25的內(nèi)部信號(hào)，該信號(hào)通常不被輸出。然而，為了輔助對(duì)非易失性熔斷器進(jìn)行正確的編程，所述的監(jiān)控信號(hào)35在微調(diào)模擬元件的過(guò)程中可以被輸出。
所述的校準(zhǔn)邏輯電路15被用來(lái)幫助設(shè)置一個(gè)模擬元件進(jìn)入微調(diào)模式，在該模式期間，所述的非易失性熔斷器20可以被編程來(lái)調(diào)整所述模擬元件的工作。三個(gè)編程管腳55是對(duì)模擬元件編程所要用的全部管腳。所述的編程管腳55可以與模擬輸入和輸出管腳40及45復(fù)用，也可以是模擬元件10上的獨(dú)立管腳。數(shù)據(jù)管腳60向外部元件以及編程裝置提供一個(gè)串行接口。所述數(shù)據(jù)管腳60接收一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)，該信號(hào)被用來(lái)向模擬元件10傳送校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。所述的數(shù)據(jù)管腳60還可以在校準(zhǔn)過(guò)程中輸出監(jiān)控信號(hào)35。SCLK時(shí)鐘管腳65接收一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸入，該信號(hào)被用來(lái)輔助加載校準(zhǔn)數(shù)據(jù)到所述的模擬元件上，以及用于控制所述的編程模式。VPP管腳接收一個(gè)編程電壓信號(hào)，該信號(hào)被用來(lái)提供足夠高的電壓以對(duì)所述的非易失性熔斷器進(jìn)行編程，以及用來(lái)輔助控制所述的編程模式。
參照?qǐng)D1，校準(zhǔn)邏輯電路包括一個(gè)校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)70、寄存器75-85以及多路復(fù)接器50和90。所述校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)70的輸入端中的一個(gè)通過(guò)1/4分頻單元95連接到SCLK管腳，另一個(gè)輸入端通過(guò)一個(gè)編程使能單元100連接到VPP管腳。所述的1/4分頻單元95將所述的時(shí)鐘信號(hào)分成其輸入頻率的四分之一。這就把校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)的工作頻率設(shè)置為時(shí)鐘信號(hào)的四分之一。
所述的編程使能單元100檢測(cè)VPP信號(hào)的電壓何時(shí)上升到一個(gè)預(yù)定的閾值之上，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，它向所述的校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)70輸出一個(gè)編程模式信號(hào)，指示編程模式已啟動(dòng)。所述的預(yù)定閾值通常是VPP管腳上的一個(gè)電壓，該電壓超過(guò)應(yīng)用于模擬元件的電源電壓一個(gè)或數(shù)個(gè)晶體管閾值電壓或是超過(guò)數(shù)伏特。所述的編程使能單元100可以包括一個(gè)連接到編程管腳的反相器或其他邏輯元件，該元件具有一個(gè)翻轉(zhuǎn)閾值，該值設(shè)置得比電源電壓的電平高。這樣，所述的反相器不會(huì)激勵(lì)起所述的編程模式信號(hào)，除非所述的編程電壓信號(hào)被加到編程管腳上并且該編程信號(hào)的電壓超過(guò)了翻轉(zhuǎn)閾值。所述的編程電壓可能是，例如13.5伏特。該裝置的電源電壓可能是，例如3.3或是5伏特。然而可以理解，任何編程電壓(高于或低于13.5伏特)或是元件所用的任何電源電平都可以被選擇來(lái)與模擬元件10的工作要求相一致。
所述的編程使能單元100還可以產(chǎn)生對(duì)模擬裝置(本圖中未示出)中多路復(fù)接器的控制信號(hào)，該信號(hào)被用來(lái)激活在其他情況下閑置的信號(hào)通道以在編程模式中加以利用，并禁用其他信道。
所述的校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)向寄存器75-85、輸出復(fù)接器50以及非易失性熔斷器20輸出控制信號(hào)。所述的寄存器75-85、輸出復(fù)接器50在模擬元件10的正常工作期間通常并不啟用。然而在對(duì)模擬裝置編程時(shí)，所述的校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)70有選擇性地激活或啟用所述的寄存器、非易失性存儲(chǔ)器以及多路復(fù)接器50，用于執(zhí)行編程和監(jiān)控功能，這些功能組成了所述的微調(diào)過(guò)程。作為選擇，所述的寄存器也可以激活所述的多路復(fù)接器50。圖2中示出了編程過(guò)程和狀態(tài)的一張流圖，該流圖在隨附的說(shuō)明中加以描述。
為啟動(dòng)所述的微調(diào)過(guò)程，所述的編程電壓信號(hào)被提高到編程電壓電平上。所述的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)在編程電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換期間也要被保持在邏輯0狀態(tài)。這使得所述的編程使能單元100和校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)70中的邏輯電路檢測(cè)到編程模式并輸出合適的控制信號(hào)以控制編程過(guò)程。
所述的校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)70接收1/4頻率的時(shí)鐘信號(hào)95以及編程電壓信號(hào)，并根據(jù)這些信號(hào)有選擇性地激活寄存器。在串行編程的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)認(rèn)為時(shí)鐘信號(hào)的最先兩個(gè)或四個(gè)脈沖是用來(lái)將地址存入串行地址寄存器，而接著的8個(gè)時(shí)鐘脈沖是用來(lái)將數(shù)據(jù)存入串行數(shù)據(jù)寄存器的。
各個(gè)數(shù)據(jù)比特進(jìn)入串行寄存器的一端并隨各個(gè)時(shí)鐘脈沖順序進(jìn)入串行寄存器，直到時(shí)鐘脈沖不再被加到移位寄存器為止。所述的時(shí)鐘脈沖被校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)70有選擇性地傳送給串行寄存器。這樣，所述的串行寄存器就能被一個(gè)串行數(shù)據(jù)流填充。
所述的串行地址寄存器可以包括任意合適數(shù)量的比特，并且通常比特?cái)?shù)與模擬元件上的非易失性熔斷器數(shù)量是相關(guān)聯(lián)的。然而，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的串行地址寄存器儲(chǔ)存2或4比特的地址數(shù)據(jù)。所述的串行數(shù)據(jù)寄存器也可以包括任意合適數(shù)量的比特。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)數(shù)量是8。所述的串行數(shù)據(jù)寄存器和地址寄存器具有連接到影寄存器85上的輸出端。
所述的影寄存器在微調(diào)過(guò)程中被用來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在微調(diào)過(guò)程中被改變以測(cè)試模擬元件10上的模擬裝置25。測(cè)試的結(jié)果被用來(lái)確定合適的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)被最終編程到非易失性熔斷器20中。對(duì)非易失性熔斷器進(jìn)行的編程在校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)的控制下進(jìn)行，并以抬高的電壓電平完成，該抬高的電壓是從VPP管腳引入的編程電壓信號(hào)中得出的。所述的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以從影寄存器85或是從串行數(shù)據(jù)寄存器80寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器。所述的影寄存器包括至少與非易失性熔斷器20數(shù)量相當(dāng)?shù)谋忍財(cái)?shù)。所述的串行地址寄存器75和串行數(shù)據(jù)寄存器80在校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)的控制下向影寄存器85輸出地址和數(shù)據(jù)信號(hào)以加載所述的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)到影寄存器中。所述的非易失性存儲(chǔ)器可以被設(shè)置為例如8比特容量的可尋址模塊。任何合適的寬度都可以被使用，而通常串行地址和數(shù)據(jù)寄存器都被選擇得能夠匹配非易失性存儲(chǔ)器的容量和可尋址結(jié)構(gòu)。非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)可以是EPROM、EEPROM、flash、UV可擦除EPROM或是任何其他的可進(jìn)行電編程的非易失性存儲(chǔ)器。在使用了可擦除非易失性技術(shù)時(shí)，所述的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以被編程并再次編程到非易失性存儲(chǔ)器中。
當(dāng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被加載到影寄存器后，它就被通過(guò)多路復(fù)接器90加到模擬裝置25中的可調(diào)單元30上。所述的多路復(fù)接器90有選擇性地把來(lái)自影寄存器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或是來(lái)自非易失性熔斷器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)加到可調(diào)單元上。所述的多路復(fù)接器90由一個(gè)鎖定比特控制，該比特在編程過(guò)程的最后被編入一根非易失性熔斷器中，它表示非易失性熔斷器已經(jīng)被編程。所述的鎖定比特沒(méi)有被連接到模擬元件中的可調(diào)單元上。而它被連接到多路復(fù)接器90上。在所述的鎖定比特被置位之前，送入可調(diào)單元的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是通過(guò)所述的影寄存器提供的。在這之后，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)就由非易失性熔斷器提供給可調(diào)單元。
微調(diào)模擬元件中所使用的編程設(shè)備可以在編程期間儲(chǔ)存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)到影寄存器中，并讀出監(jiān)控信號(hào)35。根據(jù)編程設(shè)備所接收到的監(jiān)控信號(hào)的值，該編程設(shè)備可以存儲(chǔ)新的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)到影寄存器中，并再一次讀取監(jiān)控信號(hào)35?；谶@些并可能更多的反復(fù)操作，所述的編程設(shè)備就能確定最終的校準(zhǔn)值。該最終校準(zhǔn)值被儲(chǔ)存在非易失性熔斷器20中。在這個(gè)過(guò)程中，所述的校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)會(huì)根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的地址、編程序列中的一個(gè)位置或其他信息將合適的監(jiān)控信號(hào)35傳送給合適的數(shù)據(jù)輸出管腳45或60。
圖2示出了上述校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)的一個(gè)狀態(tài)流圖。它也將被用來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例微調(diào)一個(gè)模擬元件10的方法。參照?qǐng)D2，在步驟200中，編程設(shè)備與校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)加載地址數(shù)據(jù)到串行地址寄存器75中。所述的地址數(shù)據(jù)可以包含至多4比特的數(shù)據(jù)。如果所述的地址數(shù)據(jù)包含少于4比特的數(shù)據(jù)，那么所述的編程設(shè)備必須確保數(shù)據(jù)信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)的邊沿被正確地加到模擬元件10上?？梢岳斫庠谠S多場(chǎng)合下可能加上多于4比特的地址數(shù)據(jù)，包括當(dāng)時(shí)鐘頻率被劃分多于4次的時(shí)候、當(dāng)實(shí)施多地址加載循環(huán)的時(shí)候以及其他合適的場(chǎng)合。
在步驟210和220中，所述的編程設(shè)備和校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)加載8比特的數(shù)據(jù)到串行數(shù)據(jù)寄存器中，一次加載4比特。類(lèi)似于地址數(shù)據(jù)，一次加載的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)以及在步驟210和220中總共加載的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)，可能會(huì)根據(jù)時(shí)鐘頻率被劃分的次數(shù)、數(shù)據(jù)加載循環(huán)的次數(shù)以及其他合適的衡量標(biāo)準(zhǔn)而改變。
在步驟230中，所述的編程設(shè)備以及校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)將來(lái)自串行數(shù)據(jù)寄存器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、按串行地址寄存器指定的地址寫(xiě)入影寄存器中。步驟230使得模擬裝置25中的可調(diào)單元成為由所述的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)設(shè)置的情況。接著在步驟240中，所述的狀態(tài)機(jī)處于一個(gè)空狀態(tài)中，在這個(gè)狀態(tài)中它是不起作用的。所述的編程設(shè)備能夠利用這個(gè)空狀態(tài)以將測(cè)試信號(hào)施加到模擬元件上，并測(cè)量模擬元件的輸出信號(hào)。該輸出信號(hào)可能包含來(lái)自模擬裝置25的監(jiān)控信號(hào)，該信號(hào)通常并不輸出，例如靜態(tài)電流；還可能包含模擬元件正常工作期間所輸出的信號(hào)。
基于所述編程設(shè)備所進(jìn)行的測(cè)量以及該模擬元件的功能規(guī)格，編程設(shè)備可以改變校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并使得步驟100以改變后的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)重新開(kāi)始。以這樣的方式，所述的編程設(shè)備可以循環(huán)地將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)加到一個(gè)模擬元件上并測(cè)試該模擬元件的反應(yīng)，以便在已知模擬元件特性與規(guī)格之間偏差的情況下為該特定模擬元件確定最佳的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
在步驟250中，所述的編程設(shè)備和校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)對(duì)非易失性熔斷器進(jìn)行編程。接著在步驟260和270中，編程設(shè)備檢驗(yàn)熔斷器的編程。在步驟270之后，步驟240再一次開(kāi)始，而編程設(shè)備就測(cè)定上述編程的有效性。如果上述編程是有效的，那么編程設(shè)備或是結(jié)束微調(diào)循環(huán)，或是讓步驟250再次開(kāi)始以對(duì)另外的熔斷器編程。如果上述編程是無(wú)效的，那么步驟250就重新開(kāi)始以合理的次數(shù)重復(fù)執(zhí)行編程過(guò)程。
微調(diào)一個(gè)運(yùn)算放大器圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)運(yùn)算放大器300的實(shí)施例的方框圖。參照?qǐng)D3，其中的運(yùn)算放大器包括模擬裝置310、非易失性熔斷器320以及校準(zhǔn)邏輯電路330。所述的校準(zhǔn)邏輯電路330和非易失性熔斷器320可以與圖1所示相同的方式連接在一起并連接到模擬裝置310。所述的模擬裝置310進(jìn)而包括一個(gè)偏壓發(fā)生器340、一個(gè)輸入級(jí)350以及一個(gè)輸出級(jí)360。所述的偏壓生成器產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)電流，該電流被用來(lái)為模擬裝置，例如N和P型場(chǎng)效應(yīng)或雙極型晶體管，在輸入和輸出級(jí)中產(chǎn)生偏置電壓。所述的輸入級(jí)350從運(yùn)算放大器300的正與負(fù)接線端接收輸入信號(hào)。作為響應(yīng)，輸入級(jí)放大正負(fù)接線端上信號(hào)之間的差值，并將差分信號(hào)輸出給輸出級(jí)350，在輸出級(jí)中，這些差分信號(hào)被進(jìn)一步放大。所述的校準(zhǔn)邏輯電路330以及非易失性熔斷器320可以被用來(lái)微調(diào)該運(yùn)算放大器的某些工作特性，比如與偏壓發(fā)生器相關(guān)的靜態(tài)電流，以及與輸入級(jí)相關(guān)的偏移電壓。這些技術(shù)在下面討論。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在編程期間只需使用3個(gè)管腳就能對(duì)非易失性熔斷器進(jìn)行編程SCLK、VPP以及DATA。進(jìn)一步的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于這些管腳可以是模擬元件在正常工作期間用于輸入/輸出的管腳。
圖3示出了SCLK、VPP以及DATA管腳的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中顯示出這些管腳是與運(yùn)算放大器上IN+、IN-以及OUT管腳復(fù)用的。這樣，一個(gè)5管腳的運(yùn)算放大器(其中兩個(gè)用于電源和接地)就能通過(guò)一個(gè)三管腳的編程接口(SCLK、VPP和DATA)實(shí)現(xiàn)微調(diào)。當(dāng)模擬元件被實(shí)現(xiàn)在一個(gè)系統(tǒng)中時(shí)，也可以以一種稱(chēng)為嵌入式串行編程的方法通過(guò)三管腳編程接口對(duì)該模擬元件編程。
微調(diào)一個(gè)運(yùn)算放大器的靜態(tài)電流圖4示出了一種用來(lái)在偏壓發(fā)生器中建立一個(gè)靜態(tài)電流的技術(shù)，該技術(shù)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)包含了激光引信或是多晶硅熔斷器。參照?qǐng)D4，依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的靜態(tài)電流發(fā)生器包含了3個(gè)連接到電流鏡像器結(jié)構(gòu)上的P型晶體管410。所有這3個(gè)P型晶體管的源極都連接到電源上。晶體管412的柵極連接到它的漏極，而它的漏極連接到一個(gè)N型晶體管490上。晶體管412的柵極同樣也連接到P型晶體管414和416的柵極上。晶體管414和416具有相同的長(zhǎng)度和寬度尺寸，因此產(chǎn)生相同的偏置電流IBIAS1和IBIAS2。
晶體管414和416的漏極分別連接到電阻器棧420和440的頂部，如圖所示。與電阻器棧420相關(guān)的是一個(gè)多晶硅熔斷器或激光引信棧430。電阻器棧420中的每個(gè)電阻都與熔斷器棧430中一根相應(yīng)的熔斷器并聯(lián)。如圖所示，電阻器棧420底部的最后一個(gè)電阻器沒(méi)有與一根相應(yīng)的熔斷器并聯(lián)，而是與一個(gè)二極管460串聯(lián)。
所有這些熔斷器起初都是短路的。因此，P型晶體管414和二極管460之間的阻抗起初被設(shè)置為底部電阻器的阻值R1。該阻抗可以通過(guò)熔斷熔斷器棧430中的熔斷器來(lái)提高。
電阻器棧440和相應(yīng)的熔斷器棧450以與電阻器棧和熔斷器棧420、430相同的方式工作。然而，電阻器棧440底部的電阻器同樣有一根熔斷器與它并聯(lián)，并連接到二極管470。二極管460具有比二極管470大的面積。
一個(gè)偏置運(yùn)算放大器480具有如圖所示的正和負(fù)兩個(gè)接線端。它的負(fù)接線端連接到電阻器棧420的頂部而它的正接線端連接到電阻器棧440的底部。運(yùn)算放大器480放大它輸入端上信號(hào)電壓的差值，并向N型晶體管490的柵極輸出一個(gè)差分信號(hào)。所述N型晶體管的源極接地而它的漏極連接到P型晶體管412的漏極和柵極上。這樣，就通過(guò)與電阻器棧420、440以及二極管460、470相關(guān)聯(lián)的反饋環(huán)路設(shè)置了靜態(tài)電流。熔斷器可以被熔斷以便有選擇性地提高一個(gè)棧相對(duì)于另一個(gè)棧的阻抗，從而對(duì)靜態(tài)電流進(jìn)行優(yōu)化。
盡管圖4中所示的靜態(tài)電流微調(diào)技術(shù)是起作用的，但它是一種破壞性的方法，有許多不利之處。這些不利之處包括購(gòu)買(mǎi)一個(gè)激光微調(diào)裝置所需的開(kāi)銷(xiāo)、必須在封裝之前對(duì)裝置進(jìn)行微調(diào)，以及在熔斷熔斷器過(guò)程中造成的損壞，上面只是舉出了一小部分例子。
圖5示出了一種裝置500，該裝置能依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例利用非易失性熔斷器微調(diào)一個(gè)偏壓發(fā)生器中的靜態(tài)電流。參照?qǐng)D5，4個(gè)P型晶體管512、514、516和518以一個(gè)電流鏡像器結(jié)構(gòu)連接到一個(gè)電源電壓上。晶體管512的柵極和漏極以一個(gè)二極管結(jié)構(gòu)連接到一個(gè)N型晶體管560的漏極上。晶體管512的柵極連接到晶體管514-518上，并因此把它的電流映射給了這些晶體管。晶體管514的漏極連接到一個(gè)二極管550上。晶體管516的漏極連接到一個(gè)電阻器棧520上。不像現(xiàn)有技術(shù)中所示的那樣，本裝置中并未把熔斷器與電阻器棧中的各個(gè)電阻并聯(lián)在一起，依據(jù)本發(fā)明的熔斷器實(shí)施方式有所不同。晶體管518的漏極連接到一個(gè)多路復(fù)接器545上。所述的多路復(fù)接器可以接收多個(gè)輸入。然而，在微調(diào)靜態(tài)電流期間，所述多路復(fù)接器的工作是把靜態(tài)電流從P型晶體管518轉(zhuǎn)送到一個(gè)輸出點(diǎn)，以便由一個(gè)編程系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電阻器棧520含有多個(gè)位于串聯(lián)電阻器之間的抽頭點(diǎn)。各個(gè)抽頭點(diǎn)都經(jīng)由一個(gè)開(kāi)關(guān)-比如一個(gè)N或P型晶體管-連接到一個(gè)運(yùn)算放大器590的負(fù)接線端上。在一個(gè)給定的時(shí)間上僅有一個(gè)開(kāi)關(guān)530是接通的，因此電阻器棧中僅有一個(gè)抽頭點(diǎn)把它的電壓傳送到運(yùn)算放大器590的負(fù)接線端上。
為了微調(diào)運(yùn)算放大器，開(kāi)關(guān)530可以被有選擇性地而且獨(dú)立地打開(kāi)和切斷，以測(cè)試對(duì)靜態(tài)電流的作用，該靜態(tài)電流可以通過(guò)多路復(fù)接器545轉(zhuǎn)接到一個(gè)輸出點(diǎn)上。當(dāng)一個(gè)合適的值被確定下來(lái)后，就可以參照?qǐng)D1及圖2所描述方式將該值編寫(xiě)到非易失性熔斷器580中。
為了有選擇性地開(kāi)啟開(kāi)關(guān)530，一個(gè)38的多路輸出選擇器570被用來(lái)施加一個(gè)控制信號(hào)，一次開(kāi)啟一個(gè)開(kāi)關(guān)420。根據(jù)所應(yīng)用的電阻器和開(kāi)關(guān)的數(shù)量，可以使用任何合適規(guī)模的選擇輸出器。所述的選擇輸出器的優(yōu)點(diǎn)在于它允許使用少于其他情況下所需要的數(shù)量的熔斷器。
3根非易失性熔斷器580被連接到38選擇輸出器。所述的非易失性熔斷器可由校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行電編程，這些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)決定了開(kāi)啟哪些開(kāi)關(guān)。所述的三根熔斷器足以生成8種開(kāi)啟開(kāi)關(guān)的組合。盡管并未在圖中示出，但是還可以連接一個(gè)影寄存器到38多路輸出選擇器570上，以便在微調(diào)過(guò)程中測(cè)試不同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。一旦校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被確定下來(lái)，那么最終的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)就會(huì)被編程到非易失性熔斷器中，最終的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是基于上述的測(cè)量過(guò)程確定的，而測(cè)量則是通過(guò)影寄存器實(shí)現(xiàn)不同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)而完成的。
運(yùn)算放大器590的負(fù)接線端連接到開(kāi)關(guān)530的輸出上，而它的正接線端連接到晶體管514的漏極上。二極管540的面積比二極管550的面積大。所述放大器放大它輸入電壓之間的差值，并向N型晶體管560的柵極輸出差分信號(hào)。N型晶體管560的源極連接到一個(gè)地電壓，而它的漏極連接到P型晶體管512的柵極和漏極。所述的N型晶體管偏置了電流鏡像器中的P型晶體管512，該偏置是基于包括了二極管540和550的反饋環(huán)路的。
微調(diào)一個(gè)運(yùn)算放大器的偏移電壓運(yùn)算放大器中的偏移電壓是一個(gè)不良的特性。它通常出現(xiàn)在輸入級(jí)；在運(yùn)放的輸入信號(hào)處于相等電壓上時(shí)，偏移電壓會(huì)導(dǎo)致放大器把它確定為輸入電壓信號(hào)中的差值，從而輸出放大的差分信號(hào)。為了微調(diào)已制造好的運(yùn)算放大器以嘗試消除這個(gè)問(wèn)題，通常都依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用圖6中所示的電路圖。
參照?qǐng)D6，常規(guī)的輸入級(jí)包括一個(gè)P型晶體管，該晶體管由一個(gè)電壓信號(hào)偏置以產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)電流，該靜態(tài)電流流入差動(dòng)P型晶體管對(duì)620和630的源極。晶體管620的柵極連接到運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，而晶體管630的柵極則連接到運(yùn)算放大器的正輸入端。晶體管620的漏極連接到一個(gè)連成了二極管的N型晶體管640上。晶體管640的漏極和柵極連接在一起。晶體管640的柵極被連接到晶體管650的柵極上，并偏置后者。晶體管650的漏極連接到晶體管630的漏極上，并在連接處向輸出級(jí)提供差分信號(hào)。
晶體管640和650都是負(fù)載裝置。它們的源級(jí)各自連接到電阻器棧上，而電阻器棧中的電阻則各自與相關(guān)的激光引信或多晶硅熔斷器并聯(lián)，如圖所示。
偏移電壓通常在差動(dòng)晶體管對(duì)或是負(fù)載晶體管對(duì)彼此之間不匹配時(shí)，被引入一個(gè)輸入級(jí)。為了校正這種情況，現(xiàn)有技術(shù)中所用的電阻器與激光熔斷器棧660允許向差動(dòng)晶體管對(duì)的一條管腳或另外一條加上電阻以補(bǔ)償上述差異。這種技術(shù)有許多不利之處。它所有的不利之處都與必須熔斷上述的熔斷器相關(guān)。它另外的不利之處在于向一條管腳增加電阻并不能消除差動(dòng)晶體管對(duì)的管腳之間的差異，這是因?yàn)橐粋€(gè)電阻器的電流/電壓特性與晶體管的電流/電壓特性是不同的。
圖7示出了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種方法，該方法微調(diào)運(yùn)算放大器的輸入級(jí)從而減小了偏移電壓。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，非易失性熔斷器取代了激光熔斷器，而且晶體管都被實(shí)現(xiàn)為了可調(diào)單元而不是靠電阻器來(lái)平衡管腳。
參照?qǐng)D7，常規(guī)的輸入級(jí)包含一個(gè)P型晶體管，該晶體管由一個(gè)電壓信號(hào)偏置以產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)電流，該靜態(tài)電流流入差動(dòng)P型晶體管對(duì)720和730的源極。晶體管720的柵極連接到運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，而晶體管730的柵極則連接到運(yùn)算放大器的正輸入端。晶體管720的漏極連接到N型晶體管740的漏極上。晶體管740的柵極由信號(hào)VB1偏置，該信號(hào)可由偏壓發(fā)生器以任何熟知的方式從靜態(tài)電流中得出。晶體管750的柵極也連接到信號(hào)VB1上。晶體管750的漏極連接到晶體管730的漏極上。所述輸入級(jí)的輸出，也就是差分信號(hào)可以從晶體管750和730之間的連接處引出。作為選擇，如圖所示，可以使用一個(gè)柵地陰地放大器結(jié)構(gòu)，其中柵地陰地放大器負(fù)載755被連接到所述差動(dòng)晶體管對(duì)的漏極上，如圖所示。柵地陰地放大器裝置可以從偏壓發(fā)生器接收一個(gè)偏置信號(hào)，比如VB2。在柵地陰地放大器結(jié)構(gòu)中，向運(yùn)算放大器輸出級(jí)輸出的差分信號(hào)可以從晶體管765的漏極引出。
為了補(bǔ)償圖6中所示的輸入級(jí)管腳之間的差值，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，引入了可調(diào)元件760和770?？烧{(diào)元件被非易失性熔斷器780有選擇性地連接到上述差動(dòng)晶體管對(duì)的漏極上，這里的連接是以存儲(chǔ)在非易失性熔斷器中的配置數(shù)據(jù)為依據(jù)的?？烧{(diào)元件包括一個(gè)開(kāi)關(guān)元件760和一個(gè)負(fù)載元件770。開(kāi)關(guān)元件760可以是如圖所示的一個(gè)晶體管，它的源極連接到上述差動(dòng)晶體管對(duì)中的一個(gè)元件的漏極上，它的柵極連接到一根非易失性熔斷器(或是連接到非易失性熔斷器的解碼器)上，而它的漏極則連接到一個(gè)負(fù)載元件770的源極上。負(fù)載元件770可以被視為向相應(yīng)的負(fù)載晶體管740或750提供額外的寬度。
為了保證負(fù)載元件770和相應(yīng)的負(fù)載晶體管740或750之間合適的匹配，負(fù)載元件770可以物理上被安置在一個(gè)集成電路中，并接近于相應(yīng)的負(fù)載晶體管740或750。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)760被非易失性熔斷器780或影寄存器開(kāi)啟時(shí)，電流就從相應(yīng)P型晶體管的漏極轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)于被開(kāi)啟開(kāi)關(guān)760的負(fù)載晶體管770上。通過(guò)有選擇性地開(kāi)啟合適的開(kāi)關(guān)，負(fù)載晶體管或是可能在輸入級(jí)引入偏移電壓的差動(dòng)晶體管對(duì)之間的差值就可以在微調(diào)期間被補(bǔ)償，而所述的開(kāi)啟不同的開(kāi)關(guān)是通過(guò)在非易失性熔斷器中存儲(chǔ)合適的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)做到的。通過(guò)微調(diào)引入額外的負(fù)載晶體管的技術(shù)比現(xiàn)有的使用電阻器的技術(shù)更為有效，因?yàn)榫w管更接近地匹配了輸入級(jí)的已有特性。此外，使用影寄存器允許用不同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)以確定用于對(duì)非易失性熔斷器編程的最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
圖7中所示的技術(shù)僅僅說(shuō)明了用來(lái)調(diào)整偏移電壓的技術(shù)。例如，除了包含與負(fù)載裝置740和750并聯(lián)的可調(diào)元件760和770之外，還可以添加與差動(dòng)晶體管對(duì)并聯(lián)的可調(diào)元件。在圖7所示的實(shí)施例中，添加到差動(dòng)晶體管對(duì)上的可調(diào)元件應(yīng)該是P型晶體管。在另一種變形中，可調(diào)元件只是如上述那樣被添加到差動(dòng)晶體管對(duì)上。
在另一種變形中，上述的負(fù)載裝置可以是P型晶體管，而不是N型晶體管。N型晶體管可以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)晶體管對(duì)。在該實(shí)施例中，可調(diào)元件760和770可以被添加到差動(dòng)晶體管對(duì)中一個(gè)或兩個(gè)晶體管上，或是如上述那樣被添加到負(fù)載裝置上。
圖8示出了一種常規(guī)的輸出級(jí)800，根據(jù)本發(fā)明，該輸出級(jí)可以被使用。輸出級(jí)從偏壓發(fā)生器接收一個(gè)或多個(gè)偏置信號(hào)作為輸入，并接收輸入級(jí)所產(chǎn)生的差分信號(hào)。這些輸入信號(hào)被提供給一個(gè)AB類(lèi)控制單元，該控制單元生成用于驅(qū)動(dòng)輸出晶體管804和806的信號(hào)。輸出晶體管804和806分別是P型和N型晶體管。晶體管804的源極連接到電源，而晶體管806的源極接地。晶體管804和806的漏極連接在一起并產(chǎn)生運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)。
非易失性熔斷器實(shí)施方式圖9根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了一種新型非易失性無(wú)電流熔斷器900。無(wú)電流熔斷器900在被編程狀態(tài)或未被編程狀態(tài)都不會(huì)引入較大的電流。它使用兩個(gè)交叉耦合的EPROM晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)熔斷器，而非使用單個(gè)的EPROM晶體管。
參照?qǐng)D9，熔斷器900包含一個(gè)P型晶體管930，該晶體管的柵極連接到VBIAS，而它的源極連接到一個(gè)編程電壓VPP上。熔斷器900還包含兩個(gè)N型晶體管940和945，兩個(gè)EPROM晶體管970和975，以及兩個(gè)P型晶體管980和985。
在交叉耦合的EPROM熔斷器一端，一個(gè)兩輸入NAND(與非)門(mén)950的輸出連接到一個(gè)反相器兼電平移動(dòng)器955上，而該反相器的輸出則連接到晶體管940的柵極上。晶體管940的漏極連接到晶體管930的漏極上，而晶體管940的源極則連接到EPROM晶體管970的漏極上。2輸入與非門(mén)950的輸入端連接到一個(gè)FUSEIN信號(hào)和一個(gè)編程信號(hào)PGM上。EPROM晶體管970的漏極連接到晶體管940的源極，它的柵極連接到一個(gè)FUSEGATE電壓，而它的源極則接地。
在交叉耦合的EPROM熔斷器另一端，一個(gè)兩輸入NOR(或非)門(mén)960的輸出與一個(gè)非反相的電平移動(dòng)器965相接，而該電平移動(dòng)器的輸出則連接到晶體管945的柵極上。晶體管945的漏極連接到晶體管930的漏極，而晶體管945的源極則連接到EPROM晶體管975的漏極。2輸入或非門(mén)960的輸入端連接到FUSEIN信號(hào)以及一個(gè)負(fù)編程信號(hào)NPGM上。所述的NPGM信號(hào)和PGM信號(hào)彼此反相。EPROM晶體管975的漏極連接到晶體管945的源極，它的柵極連接到一個(gè)FUSEGATE電壓，而它的源極則接地。
為了對(duì)無(wú)電流熔斷器中兩個(gè)EPROM單元的任意一個(gè)進(jìn)行編程，VPP和FUSEGATE必須呈現(xiàn)編程電壓電平，典型的為10-15V，而VBIAS則被設(shè)置為VPP和地之間的一個(gè)電平，以保證晶體管930能有效工作并產(chǎn)生足夠大的電流和電壓穿過(guò)相應(yīng)的待編程EPROM晶體管970或975。當(dāng)EPROM晶體管970或975的柵極和漏極都處于編程(高)電壓上時(shí)，EPROM晶體管970或975的溝道中的電子變得“熱”起來(lái)了。這些熱電子隧穿過(guò)一道柵氧化物，該氧化物是用來(lái)隔開(kāi)EPROM晶體管970或975的柵極與溝道的。在編程期間，柵極就以這種方式積蓄電子，這種方式能夠抬高開(kāi)啟EPROM晶體管所必需的閾值電壓。當(dāng)EPROM晶體管970或975的閾值電壓被抬升到一個(gè)高于正常工作下施加于電子裝置的電源電壓的電平上時(shí)，編程就完成了。
信號(hào)PGM和NPGM總是帶有相反的邏輯狀態(tài)。這些信號(hào)可以被用來(lái)對(duì)一個(gè)熔斷器陣列中的一組熔斷器進(jìn)行同時(shí)編程。每個(gè)熔斷器都有一個(gè)分開(kāi)的、獨(dú)立的FUSEIN信號(hào)用于確定在編程工作期間對(duì)兩個(gè)EPROM晶體管970或975中的哪一個(gè)進(jìn)行編程。為了對(duì)EPROM晶體管970進(jìn)行編程，PGM和FUSEIN信號(hào)都必須是高電平，并且電平移動(dòng)器955的輸出是一個(gè)高電壓，該電壓開(kāi)啟了晶體管940并允許編程電流從VPP流過(guò)晶體管930、940以及970。相反地，晶體管945是截止的，因?yàn)殡娖揭苿?dòng)器965的輸出是低電平。
相似的，為了對(duì)EPROM晶體管975進(jìn)行編程，NPGM和FUSEIN信號(hào)都必須是低電平。電平移動(dòng)器965的輸出是一個(gè)高電壓信號(hào)，該信號(hào)開(kāi)啟了晶體管945并允許編程電流從VPP流過(guò)晶體管930、945以及975。相反地，晶體管940是截止的，因?yàn)殡娖揭苿?dòng)器955的輸出是低電平。
一旦無(wú)電流熔斷器900被編程完畢，F(xiàn)USEGATE信號(hào)就被保持在電源電壓上。被編程的EPROM晶體管已經(jīng)積累了電子并且具有高于FUSEGATE的閾值電壓。因此，它保持在“截止”狀態(tài)。未被編程的EPROM晶體管沒(méi)有積累電子，因而具有一個(gè)低于FUSEGATE電位的閾值電壓。它保持在開(kāi)啟狀態(tài)。
在編程后的正常工作期間，晶體管940和945的柵極被驅(qū)動(dòng)到低電平上。這些晶體管因此就截止了。因此熔斷器的工作就由交叉耦合非易失性EPROM晶體管970和975進(jìn)行控制。編程過(guò)程僅造成兩個(gè)EPROM晶體管中的一個(gè)被編程。每個(gè)EPROM晶體管的源極都接地、它的柵極連接到一個(gè)FUSEGATE電壓，而它的漏極則連接到一個(gè)對(duì)應(yīng)的P型晶體管980和985的漏極上。晶體管980和985的源極連接到電源上而它們的柵極則連接到交叉耦合的另一方的漏極-漏極接口上。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)EPROM晶體管970被編程時(shí)，它就被截止了而不能導(dǎo)引任何電流。因此，它的漏極電壓-同時(shí)也是熔斷器輸出信號(hào)-在晶體管980的推動(dòng)下上升到一個(gè)高電壓電平。EPROM晶體管970的漏極上的電壓被施加到P型晶體管985的柵極上。這就截止了P型晶體管985。EPROM晶體管975則處在開(kāi)啟狀態(tài)，因?yàn)樗鼪](méi)有被編程。因此它的漏極節(jié)點(diǎn)處在低電壓電平上，但是它并不導(dǎo)引任何電流。
當(dāng)一個(gè)熔斷器被編程時(shí)，交叉耦合熔斷器的任一條管腳都不會(huì)導(dǎo)引電流。而在兩個(gè)熔斷器都未被編程時(shí)，上述的無(wú)電流熔斷器就會(huì)導(dǎo)引電流。然而，這種情況會(huì)被編程過(guò)程糾正。兩個(gè)熔斷器決不會(huì)同時(shí)被編程。如上面所討論的那樣，交叉耦合EPROM晶體管的輸出信號(hào)被施加給電子元件內(nèi)的可調(diào)單元。
當(dāng)電源被加到一個(gè)包含了無(wú)電流熔斷器的電子元件上時(shí)，DC(直流)電流流過(guò)未被編程的EPROM晶體管的管腳，而不會(huì)流過(guò)已被編程的EPROM晶體管的管腳。接著，無(wú)電流熔斷器中的交叉耦合晶體管就使得熔斷器達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在該穩(wěn)定狀態(tài)中，除了漏電流外，實(shí)際上沒(méi)有電流流經(jīng)任何一個(gè)EPROM晶體管。這樣，該無(wú)電流熔斷器就能達(dá)到合適的穩(wěn)定狀態(tài)而不需要任何初始化電路。
雖然本文已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的一些具體實(shí)施例，然而凡是具有關(guān)于本技術(shù)的常識(shí)的人都可以理解，在不偏離本發(fā)明基本思想和作用范圍的前提下，仍可以對(duì)那些實(shí)施例作改變。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)算放大器，包括一對(duì)輸入管腳和一個(gè)輸出管腳；連接到輸入管腳對(duì)和輸出管腳上的模擬裝置，該模擬裝置工作來(lái)放大輸入管腳上的信號(hào)之間的差值，并輸出一個(gè)放大的差分信號(hào)，該模擬裝置包括可調(diào)單元用于調(diào)節(jié)所述運(yùn)算放大器的偏移電壓；以及連接到可調(diào)處理單元上的非易失性熔斷器，該非易失性熔斷器可以被電編程以調(diào)節(jié)可調(diào)處理單元來(lái)改變偏移電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其中所述的運(yùn)算放大器是一個(gè)集成電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，其中所述的可調(diào)單元包括若干個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)與一個(gè)負(fù)載裝置串聯(lián)；其中的非易失性熔斷器被可控地連接到所述開(kāi)關(guān)上以開(kāi)啟一個(gè)或多個(gè)負(fù)載裝置并改變偏移電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，進(jìn)而包括連接到至少一個(gè)輸入管腳上的寄存器，所述寄存器存儲(chǔ)了從一個(gè)數(shù)據(jù)管腳接收來(lái)的熔斷器配置數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的運(yùn)算放大器，進(jìn)而包括一個(gè)連接在寄存器輸出端、非易失性熔斷器輸出端以及可調(diào)單元輸入端之間的多路復(fù)接器；其中所述的多路復(fù)接器可以被操作來(lái)在一個(gè)校準(zhǔn)模式中向可調(diào)單元提供來(lái)自寄存器的配置數(shù)據(jù)，而在對(duì)模擬元件編程后向可調(diào)單元提供來(lái)自非易失性熔斷器的配置數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的運(yùn)算放大器，其中所述的寄存器包括串行寄存器來(lái)通過(guò)所述的數(shù)據(jù)管腳串行地接收配置數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)算放大器，其中所述的運(yùn)算放大器的數(shù)據(jù)管腳、一個(gè)時(shí)鐘管腳以及一個(gè)編程電壓管腳可以共同被操作來(lái)對(duì)非易失性熔斷器編程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)算放大器，其中所述的一個(gè)數(shù)據(jù)管腳、一個(gè)時(shí)鐘管腳以及一個(gè)編程電壓管腳中至少有一個(gè)還可以在正常工作期間被用作一個(gè)模擬輸入管腳。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的運(yùn)算放大器，其中所述的配置數(shù)據(jù)包括熔斷器鎖定數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)設(shè)置多路復(fù)接器將非易失性熔斷器的輸出轉(zhuǎn)送給可調(diào)單元。
10.對(duì)一個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)行編程的一種方法，包括向運(yùn)算放大器加載校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；測(cè)量由該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置的運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)；以不同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)重復(fù)加載和測(cè)量過(guò)程，直到確定了所需的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為止；以及用所需的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)算放大器上的非易失性熔斷器進(jìn)行電編程。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的編程方法，進(jìn)而包括檢驗(yàn)對(duì)非易失性熔斷器進(jìn)行的適當(dāng)編程。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的編程方法，進(jìn)而包括在編程的最后用一個(gè)熔斷器鎖定值對(duì)非易失性熔斷器編程。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的加載是通過(guò)運(yùn)算放大器上的一個(gè)數(shù)據(jù)管腳串行完成的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述的數(shù)據(jù)管腳在運(yùn)算放大器的正常工作期間被用作一個(gè)模擬輸入端。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被用來(lái)微調(diào)運(yùn)算放大器的靜態(tài)電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被用來(lái)微調(diào)運(yùn)算放大器的偏移電壓。
17.一種運(yùn)算放大器，包括一對(duì)輸入管腳對(duì)和一個(gè)輸出管腳；連接到輸入管腳對(duì)和輸出管腳上的模擬裝置，該模擬裝置工作來(lái)放大輸入管腳上的信號(hào)之間的差值，并輸出一個(gè)放大的差分信號(hào)，該模擬裝置包括可調(diào)單元用于調(diào)節(jié)所述運(yùn)算放大器的靜態(tài)電流；以及連接到可調(diào)處理單元上的非易失性熔斷器，該非易失性熔斷器可以被電編程以調(diào)節(jié)可調(diào)處理單元來(lái)改變靜態(tài)電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的運(yùn)算放大器，其中所述的電子元件是一個(gè)集成電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的運(yùn)算放大器，進(jìn)而包括連接到至少一個(gè)輸入管腳上的寄存器，所述寄存器存儲(chǔ)了從一個(gè)數(shù)據(jù)管腳接收來(lái)的熔斷器配置數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的運(yùn)算放大器，進(jìn)而包括一個(gè)連接在寄存器輸出端、非易失性熔斷器輸出端以及可調(diào)單元輸入端之間的多路復(fù)接器；其中所述的多路復(fù)接器可以被操作來(lái)在一個(gè)校準(zhǔn)模式中向可調(diào)單元提供來(lái)自寄存器的配置數(shù)據(jù)，而在對(duì)模擬元件編程后向可調(diào)單元提供來(lái)自非易失性熔斷器的配置數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的運(yùn)算放大器，其中所述的寄存器包括串行寄存器用來(lái)通過(guò)所述的數(shù)據(jù)管腳串行地接收配置數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的運(yùn)算放大器，其中所述的運(yùn)算放大器的數(shù)據(jù)管腳、一個(gè)時(shí)鐘管腳以及一個(gè)編程電壓管腳可以共同被操作來(lái)對(duì)非易失性熔斷器編程。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的運(yùn)算放大器，其中所述的一個(gè)數(shù)據(jù)管腳、一個(gè)時(shí)鐘管腳以及一個(gè)編程電壓管腳中至少有一個(gè)還可以在正常工作期間被用作一個(gè)模擬輸入管腳。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的運(yùn)算放大器，其中所述的配置數(shù)據(jù)包括熔斷器鎖定數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)設(shè)置多路復(fù)接器將非易失性熔斷器的輸出轉(zhuǎn)送給可調(diào)單元。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的運(yùn)算放大器，進(jìn)而包括一個(gè)校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)，它的輸入連接到所述的時(shí)鐘管腳和信號(hào)編程電壓管腳，它的輸出連接到所述的寄存器和非易失性熔斷器，該校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)可被操作來(lái)基于從時(shí)鐘管腳、編程電壓管腳和數(shù)據(jù)管腳上接收來(lái)的信號(hào)，控制對(duì)寄存器和非易失性熔斷器的編程。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的運(yùn)算放大器，其中所述的可調(diào)單元包括一個(gè)電阻器棧，該電阻器棧由從靜態(tài)電流導(dǎo)出的電流偏置并具有多個(gè)抽頭點(diǎn)；以及若干個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)的一端連接到一個(gè)對(duì)應(yīng)的抽頭點(diǎn)上，而另一端則連接到其他各個(gè)開(kāi)關(guān)上，所述的非易失性熔斷器被可控地連接到所述的開(kāi)關(guān)上以選擇抽頭點(diǎn)中的一個(gè)；其中所述開(kāi)關(guān)的另一端連接到一個(gè)偏置放大器上，該偏置放大器基于所選擇的抽頭點(diǎn)來(lái)改變靜態(tài)電流。
全文摘要
利用非易失性熔斷器對(duì)一種運(yùn)算放大器進(jìn)行電微調(diào)。所述的非易失性熔斷器可以被電編程而不會(huì)破壞任何鈍化層或是電子元件中的其他裝置。就一個(gè)集成電路模擬元件而言，所述的微調(diào)可以在晶片級(jí)或是封裝級(jí)完成。所述的微調(diào)可以被特別實(shí)現(xiàn)來(lái)調(diào)整運(yùn)算放大器的靜態(tài)電流或是偏移電壓。
文檔編號(hào)H03F3/45GK1444796SQ01813396
公開(kāi)日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2001年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月26日
發(fā)明者詹姆斯·B·諾蘭, 邦妮·貝克 申請(qǐng)人:微芯片技術(shù)公司