CN101251557B - 高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法 - Google Patents

高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法，利用外部精准电阻对内部电阻串进行自我校准，并将校准后的数据一次性烧条记忆在熔断条阵列中，芯片再进行其它测试或应用时，可将熔断条阵列中的数据读出并控制内部电阻的精度。本发明采用自动校准和管脚重用相结合的技术，以简单和低成本的方式获得高精度的电路，有效降低芯片对工艺的依赖，提高产品质量和成品率，简化了用户设计的要求，保证了产品性能的一致性，丰富了产品的系列化种类和应用范围。

Description

高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法
技术领域
本发明涉及一种高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法。
背景技术
普通的电阻在制成后，精度不是很高，具有较大的偏差值，而在高精度的芯片电路中，这些偏差值对芯片的精度影响就显得较大，因此需要校准。现有技术中，用于高精度电路的内建永久性电阻的校准方法主要有：激光校准方法、传统的电流熔断内部熔断条技术和传统的自我校正方法。然而这些校准方法分别具有以下的缺点：
激光校准方法成本高，而且只能在封装前完成，但是封装后的芯片参数有可能会发生变化，这样校准就不是十分准确。
传统的电流熔断内部熔断条技术需要在芯片上设计大的测试和烧熔端金属接触点，增加芯片面积和成本，同时增加测试设备复杂性。
传统的自我校正电路需要在芯片外增加一个精准电阻，这将增加应用系统的制造成本和复杂度，同时芯片本身也会浪费一个管脚，这对小型低管脚数芯片无疑会增加生产和封装成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法，采用自动校准和管脚重用相结合的技术，以简单和低成本的方式获得高精度的电路，有效降低芯片对工艺的依赖，提高产品质量和成品率。
本发明的技术方案是：一种高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法，包括以下步骤：
(1)测试开始后，将待测芯片的PIN脚连接外部精准电阻，待测芯片测量并保存精准电阻的测量值一；
(2)得到测量值一后，待测芯片将待校准的电阻串连接入测量电路，测量得到测量值二；
(3)待测芯片将测量值一和测量值二进行自动比较，当二者的值不相等时，自动修正电阻串的值，重新测量得到测量值二并比较，直到测量值一和测量值二相等；
(4)待测芯片针对此时的电阻串的值来对待测芯片内部的熔断条阵列进行相应的熔断操作，使得自动校准后的电阻串的值永久记忆在熔断条阵列中；
(5)将精准电阻从待测芯片的PIN脚断开，使得PIN脚还可以继续连接其它外部输入/输出电路，自动校准完毕。
本发明进一步的技术方案是：一种高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法，包括以下步骤：
(1)测试开始后，将待测芯片的PIN脚连接外部精准电阻，待测芯片测量并保存精准电阻的测量值一；
(2)得到测量值一后，待测芯片将待校准的电阻串连接入测量电路，测量得到测量值二；
(3)待测芯片将测量值一和测量值二进行自动比较，当二者的值不相等时，自动修正电阻串的值，重新测量得到测量值二并比较，直到测量值一和测量值二相等；
(4)待测芯片针对此时的电阻串的值来对待测芯片内部的熔断条阵列进行相应的熔断操作，使得自动校准后的电阻串的值永久记忆在熔断条阵列中；
(5)将精准电阻从待测芯片的PIN脚断开，使得PIN脚还可以继续连接其它外部输入/输出电路，自动校准完毕。
所述PIN脚在待测芯片内部连接有一开关，所述开关在进行电阻串自动校准时与自动校准电路连通，自动校准后开关与内部输入/输出电路连通。
所述测量值一为待测芯片内部的恒流源连接到精准电阻后PIN脚上的电压值，其被采样并保持；所述测量值二为所述恒流源连接到电阻串后电阻串的电压值。
本发明优点是：
1.采用本发明，可以避免传统技术中的高成本和高复杂度的缺陷，以简单和低成本的方式获得高精度的电路，有效降低芯片对工艺的依赖，提高产品质量和成品率。
2.本发明独特的自动校准和管脚重用相结合的技术保证了对用户的透明性，简化了用户设计的要求。
3.本发明所使用的精准电阻为外部电阻，在测试时对每个芯片使用一次并可连续使用于不同批次的晶圆，保证了产品性能的一致性。
4.由于测试中的精准电阻可以采用不同的阻值，该方法有很大的灵活性，可以在封装测试时将同一个设计校准成适应于不同工作范围的产品，从而丰富了产品的系列化种类和应用范围。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明实施例的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：如图1所示，一种高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法，包括以下步骤：
(1)测试开始后，将待测芯片的PIN脚连接外部精准电阻，待测芯片测量并保存精准电阻的测量值一；
(2)得到测量值一后，待测芯片将待校准的电阻串连接入测量电路，测量得到测量值二；
(3)待测芯片将测量值一和测量值二进行自动比较，当二者的值不相等时，自动修正电阻串的值，重新测量得到测量值二并比较，直到测量值一和测量值二相等；
(4)待测芯片针对此时的电阻串的值来对待测芯片内部的熔断条阵列进行相应的熔断操作，使得自动校准后的电阻串的值永久记忆在熔断条阵列中；
(5)将精准电阻从待测芯片的PIN脚断开，使得PIN脚还可以继续连接其它外部输入/输出电路，自动校准完毕。
所述PIN脚在待测芯片内部连接有一开关，所述开关在进行电阻串自动校准时与自动校准电路连通，自动校准后开关与内部输入/输出电路连通。这样PIN脚就可以重复使用，避免为了电阻校准而浪费一个管脚，增加芯片的生产和封装成本。
所述测量值一为待测芯片内部的恒流源连接到精准电阻后PIN脚上的电压值，其被采样并保持；所述测量值二为所述恒流源连接到电阻串后电阻串的电压值。
本发明自动校准的电路在芯片封装后测试时启动工作一次，将芯片内部电阻进行一次性校准，将校准数据永久存储在芯片内，以达到减少工艺稳定度对电路精准的影响。
如图2所示为本发明一实施例的系统框图，其工作原理如下：
1)封装好的待测芯片被置于测试环境中，加电后芯片外部的开关SW_ext将一个精准的电阻Rcal接到管脚PIN上。
2)由逻辑控制芯片发出的Burn_in<N:0>信号控制熔断控制阵列的工作与否，加电时Burn_in<N:0>必须设计为其输出不产生任何熔断信号。
3)通过其他正常的数据通讯管脚输入逻辑时序，产生一个Trim_start的逻辑信号，其极性可以任意，在不失通用性的情况下，为了说明工作原理，本流程假设该Trim_start信号从逻辑0升为逻辑1。同时设读取逻辑信号read＝0，锁存latch＝0，PIN脚连接于芯片内部的开关SW0＝1，这样将内部的正常工作电路内部I/O从PIN断开，而自动校准电路与PIN连接。
4)当Trim_start信号从逻辑0升为逻辑1时逻辑控制电路开始工作，首先将开关SW1设为SW1＝1，这样将内部的恒流源Isource接到外部的精准电阻Rcal上。
5)逻辑控制芯片输出采样sample信号为逻辑1，控制连接在比较器一个输入端的采样装置对PIN上的电压进行采样。延时Tsample后将采样电路关闭，PIN上的电压将被保持在比较器的相应输入端上。
6)逻辑控制芯片设reset＝0，同时将电阻串控制信号ctrl<N:0>设为逻辑最大值或最小值(相应的需要校准的电阻串也为最大值或最小值)。
7)将SW1设成SW1＝0，将恒流源与电阻串连接，把电阻串的电压值输入到比较器的另一个输入端。
8)电阻串的电压值和精准电阻Rcal的电压值在比较器中比较，延时Tcomp后记忆此时的比较器输出信号comp，该输出信号comp被反馈到逻辑控制芯片中。
9)逻辑控制芯片输出的sweep_ctrl信号上发送一个脉冲，导致ctrl<N:0>信号递增(如果初始值为最小)或递减(如果初始值为最大)。
10)延时Tcomp后，比较comp信号有无发生逻辑翻转，如无逻辑翻转则回到步骤8)。
11)当comp信号发生逻辑翻转时将Ctrl<N:0>信号读入，并设Burn_in<N:0>＝Ctrl<N:0>，对熔断控制阵列发出熔断信号，开始熔断熔断条阵列。
12)延时Tburn后，将Burn_in<N:0>重置为非熔断信号，此时Ctrl<N:0>信号被记忆在熔断条阵列中，校准完毕。
13)待测芯片外部重新断电后再加电，设外部开关SW_ext＝1，即将PIN接到外部I/O，待测芯片内部开关SW0设为SW0＝0，将PIN重新接到内部I/O。
14)通过其他正常的数据通讯管脚输入逻辑时序让待测芯片进入正常工作状态。
15)待测芯片内部主要逻辑控制电路保持Trim_start＝0，通过设read＝0-＞1，然后latch＝0-＞1，将熔断条阵列中的数据读出并控制内部电阻的精度。
16)开始并完成正常的测试程序。
本发明采用自动校准和管脚重用相结合的技术，以简单和低成本的方式获得高精度的电路，有效降低芯片对工艺的依赖，提高产品质量和成品率，简化了用户设计的要求，保证了产品性能的一致性，丰富了产品的系列化种类和应用范围。

Claims (2)

1.一种高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)测试开始后，将待测芯片的PIN脚连接外部精准电阻，待测芯片测量并保存精准电阻的测量值一；
(2)得到测量值一后，待测芯片将待校准的电阻串连接入测量电路，测量得到测量值二；
(3)待测芯片将测量值一和测量值二进行自动比较，当二者的值不相等时，自动修正电阻串的值，重新测量得到测量值二并比较，直到测量值一和测量值二相等；
(4)待测芯片针对此时的电阻串的值来对待测芯片内部的熔断条阵列进行相应的熔断操作，使得自动校准后的电阻串的值永久记忆在熔断条阵列中；
(5)将精准电阻从待测芯片的PIN脚断开，使得PIN脚还可以继续连接其它外部输入/输出电路，自动校准完毕；
所述PIN脚在待测芯片内部连接有一开关，开关在进行电阻串自动校准时与自动校准电路连通，自动校准后开关与内部输入/输出电路连通。
2.根据权利要求1所述的高精度电路的内建永久性电阻自动校准方法，其特征在于：所述测量值一为待测芯片内部的恒流源连接到精准电阻后PIN脚上的电压值，其被采样并保持；所述测量值二为所述恒流源连接到电阻串后电阻串的电压值。
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