CN100343769C - 一次性终端用户可编程的熔丝阵列电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合于提供一数字输入给一可编程模拟单元诸如一DAC的一次性终端用户可编程熔丝阵列电路。一终端用户指定的数位模式被传送至一编程电路，该编程电路按照所述指定的模式对数据熔丝阵列进行编程。一确认器件显示各数据熔丝的状态是否符合该指定的模式。当数据熔丝符合指定的模式时，编程电路就熔断一“锁定”熔丝，以防任何其它的数据熔丝再被编程。指定的模式和数据熔丝的状态被多路转接至一可编程模拟单元。开始时，终端用户可改变模式以从该可编程单元实现所希望的结果。当预期的结果达到后，数据熔丝就被熔断，得到的结果模式被确认以及锁定熔丝被熔断，由此提供一永久的调整信号。

Description

一次性终端用户可编程的熔丝阵列电路及方法

技术领域

本发明涉及可编程熔丝阵列的领域，具体地说，本发明涉及一种可由终端用户编程的一次性可编程熔丝阵列。

背景技术

可编程熔丝阵列通常与可能需要进行调节以获得良好操作性能的电子电路一起使用。在这样一种阵列中，每个熔丝电路或者提供逻辑1，或者提供逻辑0，是1还是0取决于其熔丝是否“熔断”。因此，通过有选择地熔断阵列中的熔丝就可以形成一数字字。例如，将该数字字提供给一数-模转换器(DAC)，可以提供一预期的调节电压。例如，一运算放大器可以设计成这样：通过在微调输入端加上一个电压就可以调节偏移电压；一旦决定了所需的电压，就可对一驱动DAC的可编程熔丝阵列进行编程，以产生所需的微调电压。

对可编程熔丝阵列中的各熔丝只可作一次编程，即，熔断的熔丝不可能再被恢复到原来的状态。通常，是在制作集成电路(IC)的工厂中对这种阵列进行编程的，以在其提供给消费者之前校准或修整好电子器件的特性。由于编程的永久性、决定必要的数字位模式以及成功地进行编程有一定困难，因此还不能将这种阵列提供给终端用户。其他的技术，诸如闪存和EEPROMs可提供类似的功能，而且对终端用户是可使用的。然而，这些方法需要大量的电路来完成，导致在硅芯片区中，增加了令人难以接受的费用或者增加了器件的复杂性，从而超出了硅芯片所能提供的面积。

发明内容

本发明提供一种终端用户可使用的一次性可编程熔丝阵列电路及方法，它克服了上述的种种问题。

本发明能够使一终端用户对一可编程熔丝阵列电路作永久性编程，所述熔丝阵列电路可提供一数字输入给一可编程模拟单元，诸如一DAC、一数字电位计或一电容器阵列。该熔丝阵列电路包括多个可编程数据熔丝，每个数据熔丝可对各自的编程信号作出反应，由一“完好无缺的”状态转变为一“熔断”状态，以及一可编程“锁定(锁住)”熔丝，当对一程序信号作出反应熔断时，该“锁定(锁住)”熔丝可防止任何其它数据熔丝转变为熔断状态。

通过一标准的数字接口将所需的终端用户确定的数位模式传送至一编程电路。该编程电路设置成可以依照用户规定的数位模式提供编程信号给各可编程数据熔丝。为确保各数据熔丝都能被适当编程，本发明包括一确认器件，当各数据熔丝的状态符合用户规定的模式时，该确认器件就产生认可的输出。编程电路接收确认器件的输出，当该确认器件表示数据熔丝符合所规定的模式时，该编程电路就熔断锁定(锁住)熔丝。

终端用户规定的数位模式和各数据熔丝的状态被多路转接至一可编程模拟单元。最初，该规定的模式被传送至可编程单元；如有必要，可改变该模式，以从可编程元件得到预期的结果。当达到该预期结果时，数据熔丝被熔断且对该形成模式进行确认。如果该数据熔丝被恰当地熔断，锁定熔丝也被熔断，数据熔丝的状态被传送至可编程单元，由此提供一永久的微调(调整)信号。

对本领域的熟练技术人员来说，从下文参照附图的详细描述，将会对本发明的其他特征和优点更为一清二楚。

附图说明

图1是本发明一次性终端用户可编程熔丝阵列电路的方块图；

图2是本发明一次性终端用户可编程熔丝阵列电路的一较佳实施例的方块图；

图3是可用于本发明一次性终端用户可编程熔丝阵列电路的可编程熔丝单元的一可能的实施例的示意图。

具体实施方式

本发明能够使终端用户可以对一可编程熔丝阵列进行编程，然后可使用该可编程熔丝阵列提供一数字输入至一可编程模拟单元。“可编程模拟单元”是一能够产生随数字输入改变的输出的任何器件，诸如一DAC。

图1所示为本发明一次性终端用户可编程熔丝阵列电路10的基本原理。其中具有本发明的IC的终端用户通过数字接口12可以将N-位数位模式提供给熔丝阵列电路10。首先，将该终端用户指定的数位模式提供到熔丝阵列电路的输出14，所述输出与一可编程模拟单元连接；终端用户可按需要改变数位模式，这种改变可以改变可编程模拟单元所产生的输出。

熔丝阵列电路10还包括一编程电路16以及至少有N个可编程数据熔丝阵列18。每个可编程数据熔丝在对各自从编程电路16接收到的编程信号作出反应时，由“完好无缺”状态转变为“熔断”状态。编程电路16接收终端用户指定的数位模式，以及终端用户发出的控制指示。当终端用户鉴定出可编程模拟单元产生了一个希望的结果的数位模式(这里称之为“被鉴定的数位模式”)时，一预定控制指示就提供给编程电路16。编程电路16作出反应，按照鉴定的数位模式对熔丝阵列18中N个数据熔丝进行编程；N个数据熔丝的状态出现在熔丝阵列18的输出点20。

本发明的一个主要方面是，终端用户可以确定该鉴定数位模式已被成功地编程入熔丝阵列18的各数据熔丝中。这种能力是由一确认器件22来提供的，所述确认器件既可以设置在编程电路16之内，又可设置在编程电路16之外。确认器件22将终端用户提供的经鉴定数位模式与输出点20的N个数据熔丝的状态相比较。比较的结果(即经鉴定模式和数据熔丝状态是“符合”还是“不符合”)通过数字接口12回报给终端用户。

如果比较结果显示出N个数据熔丝已经按照鉴定的数位模式被成功编程，则编程电路16会熔断“锁定”熔丝24。熔断锁定熔丝有两个作用：1)不允许对数据熔丝再进一步编程，以及2)数据熔丝的状态被传送至熔丝阵列电路输出14。为此，例如，可使用一多路转接器26来达到此目的，所述多路转接器26受控于锁定熔丝24的状态，即：当锁定熔丝完好无损(数据熔丝尚未被成功编程)时，该多路转接器将终端用户指定的数位模式传送至输出14，以及当锁熔丝被熔断(数据熔丝被成功编程)时，该多路转接器传送各数据熔丝状态至输出14。

因此，本发明允许终端用户在必要时改变调整信号，以从可编程单元得到预期的结果。该得到的模式被确认后将结果通知终端用户。如果数据熔丝被正确熔断，锁定熔丝被熔断，数据熔丝的状态随后被传送至可编程单元时，由此提供一永久的调整信号。

熔丝阵列电路10包括一终端用户数位模式寄存器28，该寄存器28储存终端用户传送至数字接口的数位模式，以及一熔丝寄存器30，该熔丝寄存器储存各数据熔丝的状态。使用熔丝寄存器30能够在通电时及数据熔丝编程后保存各数据熔丝的状态，从而可关掉熔丝阵列18以节约电力。

图2所示为本发明的一次性终端用户可编程熔丝阵列电路10的一较佳实施例。数字接口12最好是一标准的I²C 2-线双向串行接口，但其他的串行接口(例如，SPI、DSP、Up/Down)或平行接口也可以采用。设置该接口电路用来处理输入数据和控制指示。终端用户指定的N-位数位模式经由接口的“DATA IN”输出传送至终端用户数位模式寄存器28。一旦一个新的指定数位模式完全接收到以后，接口12就会触发“允许写入(写入启动)”(WRITE EN)信号，使终端用户数位模式寄存器28寄存该位模式。该寄存器28的输出提供给多路转接器26的第一输入(IN1)，所述多路转接器26藉由锁定熔丝的状态经由其选择输入(SEL)来控制。当锁定熔丝完好无损时，多路转接器26将储存在寄存器28中的数位模式传送至熔丝阵列电路的输出14。

该寄存器28的输出还提供给可编程熔丝阵列18。当终端用户对储存在寄存器28中的数位模式(即，经鉴定的数位模式)所达到的结果感到满意时，就提供适当的控制指示给接口12，该接口接着切换提供给编程电路16的“调整启动”(TRIM EN)信号。编程电路16通过发出N个编程信号至熔丝阵列18而作出反应，使经鉴定的数位模式被编程入数据熔丝。当编程完成时，各数据熔丝的状态寄存入熔丝寄存器30中，该熔丝寄存器30将这些状态提供给多路转接器26的第二输入(IN2)。

一旦完成数据熔丝编程，它们的状态必须经过确认。这是用确认器件22的比较器来完成的，所述比较器在输入点接收终端用户数位模式寄存器28以及熔丝寄存器30的输出。比较器输出一MATCH信号，当两寄存器的内容相符合时，它具有第一状态，即表示数据熔丝被正确编程，当两寄存器的内容不相符合时，它具有第二状态。该MATCH信号提供给编程电路16。

当MATCH表示数据熔丝已被正确编程后，编程电路16触发一编程信号(“锁定熔丝EN”)，此信号使锁定熔丝24熔断。锁定熔丝24的状态寄存在熔丝寄存器30中，并将寄存的熔丝状态提供给多路转接器26以及编程电路16。多路转接器26通过将寄存在熔丝寄存器30中的数据传送至输出14而作出反应，编程电路16则通过防止熔丝阵列18的任何其它编程而作出反应。

确认结果被传送至终端用户。它是使用两个确认位ERR0和ERR1来完成的，两确认位ERR0和ERR1由编程电路16传送至数字接口12，然后再至终端用户。如果MATCH显示数据熔丝已被正确编程，则ERR0和ERR1呈现预定值，诸如“1”和“1”。如果MATCH显示数据熔丝未被正确编程，则ERR0和ERR1分别呈现不同的预定值，诸如“1”和“0”。多路转接器26的输出经由一连接32亦提供给终端用户。

熔丝阵列18最好还包括一“测试”熔丝，该熔丝用于测试熔丝阵列电路10在对各数据熔丝编程之前是否正确工作。当终端用户使TRIM EN信号被触发时，编程电路16开始一编程序列，该编程序列通常是与一时钟信号(CLK)齐步的。在该序列的第一步，编程电路16提供一编程信号(测试熔丝EN)给熔丝阵列18，以熔断该测试熔丝。该测试熔丝的状态被熔丝寄存器30寄存并被报告回编程电路16。如果该测试熔丝被成功地熔断，则N个数据熔丝将在后面的N时钟循环中被编程。如果该测试熔丝未被成功熔断，则确认位会将表明未被成功熔断的值(例如，ERR1＝0，ERR0＝1)显示给终端用户的。

本发明还可包括一第二测试熔丝，它类似于前述的测试熔丝。然而，它是给制造商编程时用的，用以在将熔丝阵列电路出售给终端用户之前，测试一次性终端用户可编程熔丝阵列电路的功能。

如上所述，可编程熔丝阵列的数位模式输出14可供给任何具有一可随数字输入变化的输出的可编程模拟单元。例如，可将输出14连接至一DAC的数字输入，该DAC将在作出反应而提供一所需的模拟输出电压。图2所示为另一个例子，其中，一可编程模拟单元34由输出14控制，以提供一所需的电阻。类似地，可将输出14连接至一可编程电容器阵列，以取得预期的电容。可将一解码器电路36插入输出14和可编程模拟单元之间，以减少熔丝阵列电路所需要的I/O插脚的数目。

本发明可不依赖于编程模拟单元，而是连接至一元件以提供必需的编程。或者，本发明当然也可以用一可编程模拟单元，由此提供一完备的终端用户可编程器件。例如，IC可包括可编程数字电位计和本文所描述的一次性终端用户可编程熔丝阵列电路。当这样安排时，终端用户可监控电位计的电阻，或者改变供给数字接口12的数位模式，监控另一电路上的电阻。当得到满意的结果时，该终端用户就提供必要的控制信息以开始熔丝阵列的编程序列。当完成时，所述电位计就被永久地编程了。

应该提出的，图2所示的本发明实施例只是一个可能的应用方案。很多其他的电路布置也可用于提供本文所描述的功能。例如，由编程电路16传送至熔丝阵列18的编程信号可串行发送，如前所述，或并联发送。类似地，虽然图中所示的终端用户数位模式寄存器28的输出与熔丝阵列18直接连接，但它可以与编程电路16相连接。

可编程熔丝阵列可使用几种技术中的任一种，其中包括保险丝、齐纳熔断或熔断氧化物。图3所示为可编程数据熔丝单元的一个可能性实施方案。一保险丝F1连接在一电源电压和一节点40之间；节点40连接至一下拉晶体管MN1和一转换器U1。当F1完好无损时，节点40为一逻辑“高”，U1的输出(OUT)(因此数据熔丝的状态)为一逻辑“低”。F1通过一晶体管MN2被熔断，该晶体管受控于一AND门U2。U2接收一来自终端用户的指定数位模式的一DATA输入以及一DATA EN输入，该DATA EN输入是从编程电路接收的编程信号。当两输入都为高时，MN2被开启，F1被熔断，节点40被拉低，而OUT则升高。如果DATA为低，当编程信号进行时，F1保持完整无损，而OUT则保持为低。以此方式，每当可编程熔丝单元被接通后，OUT就达到预期的状态。如上所述，熔丝寄存器在通电后最好寄存来自所有熔丝单元的OUT信号，以使单元的电电源可以被断开，从而节约用电。

虽然上面图示和描述了本发明的几个具体实施例，但对于本领域的技术人员来说，还完全有可能对它们作出种种变化或改型。本发明的保护范围拟只受所附的权利要求的各条款中所阐述的内容的限制。

Claims (6)

1.一种适于对可编程模拟单元进行编程的一次性终端用户可编程熔丝阵列电路，其特征在于，它包括：

可编程熔丝阵列，此阵列包括：

多个可编程数据熔丝，每一个响应各自的编程信号作出反应时，可由一“完好无损”状态转变为一“熔断”状态，以及

一可编程锁定熔丝(24)，当对一编程信号作出反应被熔断时，防止仍处于“完好无损”状态的任何所述可编程数据熔丝转变为它们的熔断状态，

数字接口(12)，它将一终端用户指定的数位模式传送至第一寄存器，

所述第一寄存器(28)连接至所述数字接口并设置成可储存所述终端用户指定的数位模式，

编程电路(16)，耦合到所述第一寄存器并设置成可按照所述终端用户指定的数位模式将所述编程信号提供给所述可编程数据熔丝，

第二寄存器(30)，该寄存器连接至所述可编程数据熔丝并设置成可储存数据熔丝各自的状态，

确认器件(22)，耦合到所述第一和第二寄存器，当所述可编程数据熔丝的状态符合所述终端用户指定的数位模式时，输出一第一信号，当所述可编程数据熔丝的状态不符合所述终端用户指定的数位模式时，输出一第二信号，所述编程电路还设置成接收所述确认器件的输出，当所述确认器件显示所述可编程数据熔丝的状态符合所述终端用户指定的数位模式时，提供所述编程信号以熔断所述锁定熔丝，

多路转接器(26)，当所述锁定熔丝为完好无损时，该多路转接器将所述第一寄存器的内容传送至所述熔丝阵列电路的输出，当所述锁定熔丝被熔断时，该多路转接器将所述第二寄存器的内容传送至所述熔丝阵列电路的输出，

以及

可编程模拟单元(34)，该单元的运作受控于所述熔丝阵列电路的输出。

2.如权利要求1所述的终端用户可编程熔丝阵列电路，其特征在于，所述确认器件包括一比较器，该比较器在相应输入点接收所述可编程数据熔丝的状态以及所述终端用户所指定的数位模式，当所述可编程数据熔丝的状态符合所述终端用户所指定的数位模式时，该比较器产生所述第一信号，而当所述可编程数据熔丝的状态不符合所述终端用户指定的数位模式时，该比较器产生所述第二信号。

3.如权利要求1所述的终端用户可编程熔丝阵列电路，其特征在于，所述可编程模拟单元(34)是一可编程数字电位计。

4.如权利要求1所述的终端用户可编程熔丝阵列电路，其特征在于，它还包括一第一可编程测试熔丝，当响应一编程信号被熔断时，表示所述一次性终端用户可编程熔丝阵列电路运行正常，所述编程电路被设置成：

提供所述编程信号，以在提供所述编程信号至所述可编程数据熔丝之前熔断所述第一可编程测试熔丝，

确定所述第一可编程测试熔丝的状态，以及

提供一输出，该输出显示所述第一可编程测试熔丝的状态。

5.如权利要求4所述的终端用户可编程熔丝阵列电路，其特征在于，它还包括一制造商可编程的测试熔丝，当响应编程信号被成功地熔断时，表示所述一次性终端用户可编程熔丝阵列电路运行正常，所述编程电路被设置成：

提供所述编程信号以熔断所述制造商可编程测试熔丝，

确定所述制造商可编程测试熔丝的状态，以及

提供一输出，该输出显示所述制造商可编程测试熔丝的状态。

6.一种适合一终端用户使用的、对一可编程熔丝阵列电路进行编程的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供一终端用户所指定的数位模式给一可编程模拟单元(34)，

对所述可编程熔丝阵列(18)进行编程，以与所述终端用户所指定的数位模式相对应，

将所述可编程熔丝阵列中的各熔丝的状态与所述终端用户指定的数位模式进行比较，

向所述终端用户报告所述比较的结果，以及

如果所述可编程熔丝阵列中的各熔丝状态符合所述终端用户指定的数位模式：

则阻止对所述可编程熔丝阵列中的任何其他熔丝再进行编程，以及提供所述可编程熔丝阵列中的各熔丝的状态给所述可编程模拟单元。

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