EP0645785A2 - Electronic circuitry - Google Patents
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Definitions
- FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the electronic circuit with four resistors
- FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the circuit with a resistor and two switches
- Figure 3 shows a third embodiment of the circuit with thyristors and a shift register.
- This circuit is provided in particular as an integrated circuit, wherein individual by controlled melting through fuses Q0, Q1, Q2, Q3, different values are set for the total measurable between the terminals A, B total conductance Y. Circuits of this type are used in particular when it is not yet possible to precisely set a conductance or resistance at the time the circuit is being designed or constructed. In the case of integrated circuits, which are surrounded by a housing, a melting through can occur, particularly in the case of integrated circuits zelner fuses Q0, Q1, Q2, Q3 still set a resistance after installation in a housing. Thus, circuits influenced by the housing can be adjusted so that the influence of the housing is compensated or minimized.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer elektronischen Schaltung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits bekannt, bei einer integrierten Schaltung eine elektronische Schaltung vorzusehen, die mehrere parallel geschaltete Widerstände aufweist, die je mit einer Schmelzsicherung, auch Brennstrecke genannt, in Serie geschaltet sind, so daß durch gezieltes Durchbrennen einzelner Brennstrecken ein einstellbarer Widerstand realisiert ist. Diese Schaltung ist insbesondere dort einsetzbar, wo erst bei Fertigstellung der kompletten integrierten Schaltung eine Festlegung eines bestimmten Widerstandswerts möglich ist. Um in einem großen Spielraum Widerstandswerte einstellen zu können, sind für diese elektronische Schaltung sehr große Widerstandswerte nötig, wodurch die Widerstände einen entsprechend großen Platz auf dem Substrat mit der integrierten Schaltung einnehmen. Weiter bekannt ist, die elektronische Schaltung als eine Serienschaltung von Widerständen mit kleineren Widerstandswerten auszuführen, die je mit einer Brennstrecke überbrückt sind, wobei aber ein erhöhter Schaltungsaufwand für die Brennstrecken und deren Beschaltung entsteht.The invention relates to an electronic circuit according to the preamble of the main claim. It is already known to provide an electronic circuit in an integrated circuit which has a plurality of resistors connected in parallel, each of which is connected in series with a fuse, also known as the burning path, so that an adjustable resistance is achieved by deliberately blowing individual burning paths. This circuit can be used in particular where it is only possible to determine a specific resistance value when the complete integrated circuit has been completed. In order to be able to set resistance values in a wide range, very large resistance values are required for this electronic circuit, as a result of which the resistors occupy a correspondingly large space on the substrate with the integrated circuit. It is also known to design the electronic circuit as a series circuit of resistors with smaller resistance values, each of which is bridged with a firing path, but with an increased circuit complexity for the firing paths and their wiring.
Die erfindungsgemäße elektronische Schaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein geringer Schaltungsaufwand für Schmelzsicherungen und deren Beschaltung entsteht und gleichzeitig bereits kleine Widerstandswerte genügen, um einen einstellbaren Widerstand mit großer Variabilität zu realisieren.The electronic circuit according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that there is little circuitry for fuses and their wiring and at the same time small resistance values are sufficient to realize an adjustable resistor with great variability.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektronischen Schaltung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Schmelzsicherungen mittels Schaltern an eine Strom- oder Spannungsquelle anzuschließen, da durch die Schalterstellungen eine einfache Programmierung der Schmelzsicherungen zwischen leitendem und nicht leitendem Zustand realisiert ist und nur eine einzige Strom- oder Spannungsquelle benötigt wird. Weiter vorteilhaft ist es, die Schalter als Thyristoren auszubilden, da diese zum einen ebenfalls integrierbar sind, zum anderen keinen Abnutzungs- oder Alterungseffekten ausgesetzt sind. Die Ansteuerung der Thyristoren über Ausgänge eines Schieberegisters bringt den Vorteil mit sich, daß für eine parallele Ansteuerung einer großen Anzahl von Thyristoren nur ein einziger Eingang für die serielle Eingabe des Programmierdatenbitmusters vorgesehen ist, wodurch insbesondere bei bereits fertig montierten integrierten Schaltungen nur ein Pin für die Ansteuerung aller Thyristoren genügt. Die Ausführung der elektronischen Schaltung als integrierte Schaltung bietet den Vorteil, mit weiteren Schaltungen auf einem Halbleitersubstrat gemeinsam integrierbar zu sein, wodurch der Herstellungsaufwand minimiert ist. Außerdem können sich z.B. temperaturbedingte Effekte gleichermaßen auf die elektronische Schaltung und die weiteren Schaltungen auswirken, wodurch eine Kompensation erreichbar ist. Die elektronische Schaltung ist insbesondere für ohmsche Widerstände einsetzbar, da insbesondere bei diesen durch die elektronische Schaltung das Raumproblem verringert und das Verhalten der Widerstände im Vergleich zueinander verbessert wird. Zu diesem Verhalten sind insbesondere Abhängigkeiten von Temperatureffekten und piezoelektrischen Effekten als auch eine durch die Vorspannung des Substrats bewirkte Spannungsmodulation zu zählen. Es erweist sich außerdem als Vorteil, wenn die Widerstände voneinander abweichende Werte aufweisen, da so verschiedene Kombinationen von leitenden und nicht leitenden Schmelzsicherungen zu unterschiedlichen Gesamtwiderstandswerten führen, was die Variabilität der elektronischen Schaltung erhöht. Die Ausbildung der Widerstände in Form von diffundierten Widerständen verschiedener Länge und gleicher Breite und Tiefe führt zu dem Vorteil, daß für die Widerstände bezüglich der zur Herstellung verwendeten Photolithographie annähernd gleiche Belichtungsparameter wählbar sind, wodurch sich Vorteile bezüglich Maskenvielfalt, lateraler Diffusion und Layout ergeben. Außerdem ist der Vorteil vorhanden, daß annähernd gleiche Kontaktwiderstände zu anschließenden Kontakten vorliegen. Die Dimensionierungsvorschrift, in der Form, daß sich der Gesamtleitwert der elektronischen Schaltung, bei der alle Schmelzsicherungen im leitenden Zustand sind, vom Gesamtleitwert der elektronischen Schaltung, bei der genau eine Schmelzsicherung in nicht leitendem Zustand ist um eine Zweierpotenz eines Einheitswiderstandswerts unterscheidet und daß der Exponent, bei einer Durchnumerierung der Widerstände von 0 bis zur um 1 verminderten Anzahl der Widerstände gleich der negierten Nummer des mit der genau einen nicht leitenden Schmelzsicherung in Serie geschalteten Widerstands ist, birgt den Vorteil in sich, daß eine Umsetzung des Binärsystems auf die elektronische Schaltung erfolgt ist, wodurch zwischen niedrigstem und höchstem Gesamtleitwert ohne Lücke jede Stufe des Gesamtleitwerts mit einem Stufenabstand des Einheitsleitwerts auswählbar ist. Die Dimensionierung des Widerstands, der in Serie mit der Schmelzsicherung geschaltet ist, die dem Zusatzwiderstand parallel geschaltet ist mit dem Wert
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description.
Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltung mit vier Widerständen,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Schaltung mit einem Widerstand und zwei Schaltern,
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Schaltung mit Thyristoren und einem Schieberegister.1 shows a first exemplary embodiment of the electronic circuit with four resistors,
FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the circuit with a resistor and two switches,
Figure 3 shows a third embodiment of the circuit with thyristors and a shift register.
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltung dargestellt. Zwischen zwei Klemmen A, B ist eine Serienschaltung aus einer ersten Schmelzsicherung Q₀ und einem ersten Widerstand R₀ angeschlossen. Zu dieser Serienschaltung ist parallel eine weitere Serienschaltung aus einem weiteren Widerstand R₁ und einer weiteren Schmelzsicherung Q₁ parallel geschaltet. Weiter parallel geschaltet ist eine dritte Serienschaltung mit einer dritten Schmelzsicherung Q₂ und einem dritten Widerstand R₂ sowie eine vierte Serienschaltung mit einem vierten Widerstand R₃ und einer vierten Schmelzsicherung Q₃. Die dritte Schmelzsicherung Q₂ ist mittels eines ersten Zusatzwiderstandes R₂' überbrückt. Ebenso ist die vierte Schmelzsicherung Q₃ mittels eines zweiten Zusatzwiderstandes R₃' überbrückt.1 shows a first exemplary embodiment of the electronic circuit. A series circuit comprising a first fuse Q₀ and a first resistor R₀ is connected between two terminals A, B. A further series circuit comprising a
Diese Schaltung ist insbesondere als integrierte Schaltung vorgesehen, wobei durch gezieltes Durchschmelzen einzelner Schmelzsicherungen Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ unterschiedliche Werte für den zwischen den Klemmen A, B meßbaren Gesamtleitwert Ygesamt einstellbar sind. Schaltungen dieser Art werden insbesondere dann eingesetzt, wenn ein genaues Einstellen eines Leitwerts bzw. Widerstands zum Zeitpunkt des Schaltungsentwurfs oder Schaltungsaufbaus noch nicht möglich ist. Vorzugsweise bei integrierten Schaltungen, die von einem Gehäuse umgeben sind, kann durch gezieltes Durchschmelzen ein zelner Schmelzsicherungen Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ noch nach bereits erfolgter Montage in ein Gehäuse ein Einstellen eines Widerstands erfolgen. Somit können z.B. durch das Gehäuse beinflußte Schaltkreise so abgeglichen werden, daß der Einfluß des Gehäuses kompensiert oder minimiert ist.This circuit is provided in particular as an integrated circuit, wherein individual by controlled melting through fuses Q₀, Q₁, Q₂, Q₃, different values are set for the total measurable between the terminals A, B total conductance Y. Circuits of this type are used in particular when it is not yet possible to precisely set a conductance or resistance at the time the circuit is being designed or constructed. In the case of integrated circuits, which are surrounded by a housing, a melting through can occur, particularly in the case of integrated circuits zelner fuses Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ still set a resistance after installation in a housing. Thus, circuits influenced by the housing can be adjusted so that the influence of the housing is compensated or minimized.
Figur 2 zeigt die Darstellung einer elektronischen Schaltung mit zwei Schaltern. Zwischen den Klemmen A, B ist die Serienschaltung aus der ersten Schmelzsicherung Q₀ und dem ersten Widerstand R₀ angeschlossen. Zusätzlich ist die Klemme A über einen ersten Schalter N einen Anschluß an eine positive Programmierspannung V prog angeschlossen, während der gemeinsame Anschluß von Schmelzsicherung Q₀ und Widerstand R₀ über einen weiteren Schalter M an das negative Betriebspotential VSS gelegt ist.Figure 2 shows the representation of an electronic circuit with two switches. The series circuit consisting of the first fuse Q₀ and the first resistor R₀ is connected between the terminals A, B. In addition, terminal A is connected via a first switch N to a connection to a positive programming voltage V prog, while the common connection of fuse Q₀ and resistor R₀ is connected to the negative operating potential V SS via a further switch M.
Durch Schließen des weiteren Schalters M und des ersten Schalters N wird ein Strompfad vom positiven Programmierpotential V prog zum negativen Betriebspotential VSS über die erste Schmelzsicherung Q₀ hergestellt. Der dabei fließende große Strom I bewirkt ein Durchschmelzen der ersten Schmelzsicherung Q₀, wodurch der Strompfad zwischen den Klemmen A, B unterbrochen wird. Durch das Schließen der Schalter M, N wurde somit eine Widerstandsänderung zwischen den Klemmen A, B bewirkt. Für die integrierte Form dieser Schaltung ist es vorgesehen, den ersten Schalter N nach dem weiteren Schalter M zu betätigen, um Schalterbetätigungen des weiteren Schalters M vor dem gewünschten Programmiervorgang unwirksam zu machen. Erst durch Schließen des ersten Schalters N ist die dann vorhandene Schalterstellung des weiteren Schalters M für die Programmierung relevant.By closing the further switch M and the first switch N, a current path from the positive programming potential V prog to the negative operating potential V SS is established via the first fuse Q₀. The large current I flowing thereby causes the first fuse Q₀ to melt, as a result of which the current path between the terminals A, B is interrupted. Closing switches M, N thus caused a change in resistance between terminals A, B. For the integrated form of this circuit, provision is made to actuate the first switch N after the further switch M in order to render switch operations of the further switch M ineffective before the desired programming operation. Only when the first switch N is closed is the then existing switch position of the further switch M relevant for programming.
Die in Figur 3 dargestellte elektronische Schaltung weist ebenfalls die Klemmen A, B auf zwischen denen die erste Serienschaltung mit der ersten Schmelzsicherung Q₀ und dem ersten Widerstand R₀ angeschlossen ist. Parallel zu dieser Serienschaltung folgen weitere Serienschaltungen mit je einer weiteren Schmelzsicherung Q₁...Qn+m und mit je einem weiteren Widerstand R₁...Rn+m, wobei einer Anzahl von m Schmelzsicherungen Qn+1...Qn+m je ein Zusatzwiderstand Rn+1'...Rn+m' parallel geschaltet ist. Zwischen den Schmelzsicherungen Q₀...Qn+m und den Widerständen R₀...Rn+m zweigt in jeder Serienschaltung ein Anschluß zu einem Thyristor T₀...Tn+m ab. Die Kathodenanschlüsse der Thyristoren T₀...Tn+m sind an das negative Betriebspotential VSS angeschlossen. Zwischen einem positiven Programmierpotential V prog und der Klemme A ist ein Programmierschalter S prog angeordnet. Ein Schieberegister S weist einen Dateneingang E, einen Takteingang T sowie Reseteingänge X₀...Xn+m auf. Das Schieberegister S besitzt n+m+1 Stufen, deren Ausgänge A₀...An+m jeweils an Steuereingänge der Thyristoren T₀...Tn+m geführt sind. Eine Resetleitung ist mit jedem Reseteingang X₀...Xn+m verbunden.The electronic circuit shown in Figure 3 also has the terminals A, B between which the first series circuit with the first fuse Q₀ and the first resistor R₀ is connected. More follow in parallel to this series connection Series circuits each with a further fuse Q₁ ... Q n + m and each with a further resistor R₁ ... R n + m , with a number of m fuses Q n + 1 ... Q n + m each an additional resistor R n + 1 '... R n + m ' is connected in parallel. In each series connection, a connection to a thyristor T₀ ... T n + m branches off between the fuses Q₀ ... Q n + m and the resistors R₀ ... R n + m . The cathode connections of the thyristors T₀ ... T n + m are connected to the negative operating potential V SS . A programming switch S prog is arranged between a positive programming potential V prog and the terminal A. A shift register S has a data input E, a clock input T and reset inputs X₀ ... X n + m . The shift register S has n + m + 1 stages, the outputs A₀ ... A n + m of which are each connected to control inputs of the thyristors T₀ ... T n + m . A reset line is connected to each reset input X₀ ... X n + m .
Zur Einstellung einer Programmierung in Form einer bestimmten Folge von sich in leitendem oder nicht leitendem Zustand befindlichen Schmelzsicherungen Q₀...Qn+m wird bei noch geöffnetem Programmierschalter S prog ein Bitmuster über den Dateneingang E in das Schieberegister vom Takt T gesteuert geschoben. Zu Beginn dieses Schiebevorgangs wird ein Resetimpuls über den Reseteingang R an alle Reseteingänge R₀...Rn+m des Schieberegisters S geleitet. Dadurch wird der Inhalt des gesamten Schieberegisters auf logisch 0 gesetzt, wodurch alle Thyristoren T₀...Tn+m+1 im gesperrten Zustand sind. Nach dem Einschieben des Bitmusters in das Schieberegister S wird der Programmierschalter S prog geschlossen und das Programmierpotential V prog liegt an der Klemme A an. Durch Zündung mittels der Programmierspannung V prog und des Bitmusters gerät jeder der Thyristoren T₀...Tn+m, an dem über einen der Ausgänge A₀...An+m eine 1 anliegt, in den leitenden Zustand. Dadurch ist ein leitender Pfad zwischen dem positiven Programmierpotential V prog und dem negativen Betriebspotential VSS über die Schmelzsicherungen Q₀...Qn+m geschaltet, für die der zugehörige Thyristor T₀...Tn+m durch das Bitmuster des Datensignals gezündet wurde. Der dabei fließende Schmelzstrom bewirkt ein Durchschmelzen der ausgewählten Schmelzsicherungen Q₀...Qn+m. Es ist vorgesehen, die Programmierspannung so langsam auf ihren Maximalwert hochzufahren, daß ein unbeabsichtigtes Überkopfzünden vermieden wird. Um eine exakte Einstellung des Gesamtleitwerts Ygesamt zwischen den Klemmen A, B zu ermöglichen weisen die Widerstände R₀...Rn+m folgende Werte auf: Jeder der Widerstände R₀...Rn+m die in Serie zu einer der Schmelzsicherungen Q₀...Qn+m geschaltet sind, die nicht mittels eines Zusatzwiderstands Rn+1'...Rn+m' überbrückt ist weist den Wert 2i x RD auf. Die restlichen Widerstände Rn+1...Rn+m sind mit dem Wert
Bei ohmschen diffundierten Widerständen ist durch die Optimierung ein Layout erreichbar, bei dem die Widerstände R₀...Rn+m und Zusatzwiderstände Rn+1'...Rn+m' annähernd gleiche Größenordnungen aufweisen, wodurch ein identischer Aufbau der Widerstände R₀...Rn+m und Zusatzwiderstände Rn+1'...Rn+m' bezüglich Breite und Tiefe wählbar ist und die unterschiedlichen Werte lediglich durch Verändern der Länge erreicht werden. Dadurch ist das Verhalten der Widerstände R₀...Rn+m und Zusatzwiderstände Rn+1'...Rn+m' annähernd identisch, was für den Schaltungsentwurf von Vorteil ist. Dasselbe Schaltungsprinzip ist ebenfalls für komplexe Widerstände einsetzbar, also z.B. Kondensatoren oder auch Induktivitäten. Ein Beispiel für ein Einsatzgebiet der elektronischen Schaltung ist ein integrierter Drucksensor.To set a programming in the form of a certain sequence of fuses Q₀ ... Q n + m which are in a conductive or non-conductive state, a bit pattern is pushed into the shift register controlled by the clock T via the data input E in the shift register while the programming switch S prog is still open. At the beginning of this shifting process, a reset pulse is sent via the reset input R to all reset inputs R₀ ... R n + m of the shift register S. As a result, the content of the entire shift register is set to logic 0, as a result of which all thyristors T₀ ... T n + m + 1 are in the blocked state. After the bit pattern has been inserted into the shift register S, the programming switch S prog is closed and the programming potential V prog is present at terminal A. By ignition using the programming voltage V prog and the bit pattern, each of the thyristors T₀ ... T n + m , to which a 1 is present via one of the outputs A₀ ... A n + m, becomes conductive. This creates a conductive path between the positive programming potential V prog and the negative operating potential V SS via the fuses Q₀ ... Q n + m , for which the associated thyristor T₀ ... T n + m was ignited by the bit pattern of the data signal. The flowing melt current causes the selected fuses Q₀ ... Q n + m to melt. It is intended to ramp up the programming voltage to its maximum value so slowly that unintentional overhead ignition is avoided. In order to enable an exact setting of the total conductance Y total between the terminals A, B, the resistors R₀ ... R n + m have the following values: Each of the resistors R₀ ... R n + m in series with one of the fuses Q₀ ... Q n + m , which is not bridged by means of an additional resistor R n + 1 '... R n + m ', has the value 2 i x R D. The remaining resistances R n + 1 ... R n + m are with the
In the case of ohmic diffused resistors, a layout can be achieved by the optimization in which the resistors R₀ ... R n + m and additional resistors R n + 1 '... R n + m ' have approximately the same orders of magnitude, resulting in an identical structure of the resistors R₀ ... R n + m and additional resistances R n + 1 '... R n + m ' can be selected with regard to width and depth and the different values can only be achieved by changing the length. As a result, the behavior of the resistors R₀ ... R n + m and additional resistors R n + 1 '... R n + m ' is approximately identical, which is advantageous for the circuit design. The same circuit principle can also be used for complex resistors, for example capacitors or inductors. An example of an area of application for the electronic circuit is an integrated pressure sensor.
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