CN1377083A - 增大集成电路供电电压范围的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及增大集成电路供电电压范围的方法。在现有方法中集成电路的电参量在生产时被适配于规定的供电电压。利用本发明通过一个集成的控制电路来适配电参量于供电电压。借助于一个或多个开关件,控制电路适配或补偿由于供电电压变化引起的电参量变化。

Description

增大集成电路供电电压范围的方法

本发明涉及如权利要求1所述增大集成电路供电电压范围的方法。

一个这样的方法已由US 5825166公开。其中根据所加的供电电压借助于一个供电电压单元产生一个参考电压，它被馈送到一个模拟电路部分和一个数字电路部分，用于调整各个电路块中的内部电压参考。其缺点在于，参考电压用一个非常昂贵的所谓混合信号电路产生。

为了降低集成电路的电流消耗，电路所加的供电电压愈来愈低。然而同时存在以下需求：集成电路尽可能地能应用于各种低供电电压的情况。并且由于高复杂性和总在提高的输入灵敏度，集成电路能应用于各种供电电压下也是重要的。这种集成电路的一个重要的应用领域是红外线数据传输领域。

现有的集成电路在生产过程中根据供电电压被调整。不可能事后改变或适配供电电压。这种电路的例子是德国ATMEL有限公司的T2548B和T2524B。根据数据页中的技术规格，这些电路分别仅用于一个供电电压。

本发明的目的在于，给出一种电路可工作在不同的供电电压下的方法。本发明的另一个目的在于给出一个用于实现上述方法的电路装置，它可以简单和廉价地生产。

上述前一个任务由权利要求1所述特征完成。电路装置则由权利要求5中特征来解决。其它权利要求给出了有效的实施形式。

本发明的本质在于，无需人工按照外加供电电压的大小而可逆转地调整集成电路中所选择的电参量。为此根据供电电压的大小由一个控制单元产生一个控制信号，用此信号控制至少一个开关件，并从而调整集成电路的一个或多个电参量。

在本方法的一个有利的进一步构型中如此调整集成电路的电参量：借助于一个或多个开关件接入或短接一个或多个元件。为此，开关件并联或串联到被切换的元件上。另一种可能性是借助于开关件将电路节点上的电位与一个参考电位相连接，或者使一些电路部分相互并联。

本专利申请人的研究表明，在集成电路中用一个或多个MOS-晶体管完成元件的接入或跨接是有好处的。通过MOS-晶体管的无损耗控制，集成电路仅受开关件微小影响。特别是当多个MOS-晶体管连接为传输门时，由于小的残留电压和小的残留电阻，电参量受附加的开关件影响特别小。从而诸如滤波器品质，信号的上升时间和工作点等电参量可简单地被调整。尤其是电路电参量的改变可以补偿由供电电压变化引起的改变。

下面借助于附图和实施例说明本发明方法，附图中，

图1为实现本发明方法的第一电路装置；以及

图2是用于调整工作点的方法的实施例；以及

图3是用于调整电容器充电时间的方法的实施例。

图1所示集成电路装置借助于一个附加的集成控制电路ST，根据所加供电电压Vdd的大小调整两个电参量，如一个晶体管的工作点或一个集成电路部分IS的输出电压的上升时间。一个这样的电路例如在红外线数据传输中被用作接收电路。下面说明控制电路ST的结构。

控制电路ST由一个控制单元SE，一个与第一电路单元SB1连接的开关件SEL1和一个与第二个电路单元SB2连接的开关件SEL2组成。而控制单元SE由一个连接于供电电压Vdd的电阻RI，一个连接于参考电位的电阻R2构成。这两个电阻RI，R2构成一个分压器，其输出连接于一个反相的史密特触发器TR的第一个输入端。在史密特触发器TR的第二个输入端上连接一个参考电压源Uref。史密特触发器TR的输出端上输出一个控制电压Ucontrol，该输出端与第一个开关件SEL1的一个控制输入端以及第二个开关件SEL2的一个控制输入端连接。

下面说明电路装置的工作原理，其中在第一种工作状态下的供电电压Vdd明显低于在第二种工作状态下的供电电压。

在第一种工作状态下，加在史密特触发器TR的第一个输入端上的分压器电压低于史密特触发器TR的转换电压，即史密特触发器TR输出端上的控制电压Ucontrol的值为“低”，两个开关件SEL1和SEL2接通。不仅在电路单元SB1中，而且在电路单元SB2中相应的电参量被改变。

在第二种工作状态下，加在史密特触发器TR的第一个输入端上的分压器电压高于史密特触发器TR的转换电压，即史密特触发器TR输出端上的控制电压Ucontrol的值为“高”，两个开关件SEL1和SEL2断开。不仅在电路单元SB1，而且在电路单元SB2中保持相应的电参数为预设值。

由于史密特触发器TR的滞后效应可实现：对于在史密特触发器TR的两个转换电压之间的供电电压值保持稳定的工作状态。此外所示电路装置可以如此扩展：增加史密特触发器用来控制其它开关件，从而调整其它的电路参量或多次调整一个电参量。

图2所示实施例根据所加的供电电压Vdd调整电路单元SB1的工作点。为此一个PMOS-晶体管T2被用作开关件SEL1。晶体管T2栅极上的控制电压Ucontrol按照对图1所示实施例的说明来产生。

下面说明电路单元SB1的电路。一个连接于供电电压Vdd的电阻R3和一个串接的电阻R4与一个连接于参考电位的电阻R5一起构成一个分压器。该分压器的输出连接于晶体管T1的基极，此基极上同时也连接一个信号输入端IN1。晶体管T1接成一个集电极接地电路，即输出信号OUT1在晶体管T1发射极支路中的电阻R6上取得。

下面说明电路单元SB1的工作原理。如果晶体管T2栅极上所加控制电压Ucontrol为“低”，则晶体管T2导通，与晶体管T2并联的电阻R3被短接。因为晶体管T2仅有一个很小的残留电压，晶体管T1的工作点在低供电电压下由R4和R5所构成的分压器决定。如果晶体管T2栅极上所加控制Ucontrol为“高”，则晶体管T2关断，R3和R4的串联电路与电阻R5一起构成分压器。从而在高供电电压时晶体管T1的工作点降低。

图3所示实施例根据所加的供电电压Vdd调整上升时间。为此，由设计为所谓传输门的开关件SEL2加大或减小电路单元SB2的电容量，方法是将电容器C1与电路单元SB2连接或断开。开关件SEL2上所加的控制电压Ucontrol按照图1所示实施例的说明被产生。

下面说明电路单元SB2的电路及其工作原理。连接于供电电压Vdd的电流源Q1对连接于参考电位上的电容器C2充电。电容器C2的充电电压同时被用作电路单元SB2的输出电压OUT2。此外电容器C2借助于一个连接于参考电位的晶体管T5放电，如果加在晶体管T5控制输入端上的输入信号IN2具有值“高”的话。此外根据所加控制电压Ucontrol的值，传输门将电容器C1与电路单元SB2连接或断开。如果控制电压Ucontrol为“高”，传输门从电路单元SB2断开电容器C1，从而输出电压OUT2上升时间降低。如果控制电压Ucontrol为“低”，电容器C2与电容器C1并联，从而提高输出电压OUT2的上升时间。由于传输门的小的残留电压和很小的残留电阻，输出电压OUT2的上升时间主要由电容器C1和C2的电容量确定。

Claims (6)

1.增大集成电路(IS)供电电压范围的方法，其中

· 根据所加供电电压(Vdd)的大小产生一个控制信号(Ucontrol)，并且

· 一个开关件(SEL1，SEL2)受此控制信号(Ucontrol)控制，

其特征在于，

· 借助于开关件(SEL1，SEL2)，集成电路(IS)的至少一个电参量被调整。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，集成电路(IS)的一个元件的工作点作为电参量被调整。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，集成电路(IS)的至少一个元件被接入或短接，用以调整电参量。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，借助于一个或多个MOS-晶体管实现接入或短接。

5.用于实现如上述权利要求中一项或多项所述方法的，具有一个控制单元(SE)和一个开关件(SEL1，SEL2)并产生一个控制信号(Ucontrol)的集成电路(IS)控制电路(ST)，其特征在于，

·控制单元(SE)具有一个连接于史密特触发器(TR)的第一个输入端的分压器和一个连接于史密特触发器(TR)的第二个输入端的参考电压源(Uref)，并且史密特触发器(TR)的输出端与一个开关件(SEL1，SEL2)相连接，而且

·开关件(SEL1，SEL2)连接于集成电路(IS)的至少一个元件。

6.如权利要求5所述的控制电路(ST)，其特征在于，开关件(SEL1，SEL2)与集成电路(IS)的至少一个元件串联或并联连接。

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