DE10148465A1 - Korrektursystem für Ungenauigkeiten von Widerständen in einem integrierten Schaltungsprozess - Google Patents

Abstract

Ein Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) ist ausgestattet mit einer Stromquelle, welche in der Lage ist, zwei Ströme mit einem feststehenden Verhältnis auszugeben, einer Spannungsteilerschaltung (40), welche auf der integrierten Schaltung mit mindestens einem Ausgangsende, welches in der Lage ist, einen Strom der Spannungsquelle aufzunehmen, um eine geteilte Spannung auszugeben, ausgebildet ist, einem Bezugsspannungsgenerator (30), welcher in der Lage ist, einen anderen Strom der Stromquelle aufzunehmen, um eine Bezugsspannung auszugeben, einer Vergleichsschaltung (50), welche elektrisch mit dem Ausgangsende der Spannungsteilerschaltung (40) zum Aufnehmen der geteilten Spannung von der Spannungsteilerschaltung (40) und zum Vergleichen der geteilten Spannung mit der Bezugsspannung, um ein entsprechendes Vergleichssignal zu erzeugen, verbunden ist, und einer Korrekturschaltung (60), welche elektrisch mit der Vergleichsschaltung (50) zum Korrigieren von Komponenten-Ungenauigkeiten der integrierten Schaltung gemäß dem durch die Vergleichsschaltung (50) erzeugten Vergleichssignal verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Komponenten-Ungenauig­ keits-Korrektursystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Integrierte Schaltungen finden breite Anwendung im täglichen Leben, angefangen von Uhren und Mobiltelefonen, bis hin zu Supercomputern.

Jedoch können infolge von Problemen bei Herstellungsprozess- Steuerungen die Charakteristiken jeder Komponente in einer in­ tegrierten Schaltung von den ursprünglich ausgelegten Charak­ teristiken abweichen, und so kann der Fall eintreten, dass die Funktionalität der integrierten Schaltung nicht mit den ur­ sprünglichen Auslegungsspezifikationen übereinstimmt. Bei­ spielsweise können die Widerstände in einer integrierten Schaltung ungenaue Widerstandswerte infolge eines nicht idea­ len Herstellprozesses aufweisen. Derartige Prozessungenauig­ keiten führen dazu, dass die realen Widerstandswerte sämtli­ cher Widerstandskomponenten in der integrierten Schaltung von dem ursprünglichen Auslegungswerten um dasselbe Verhältnis ab­ weichen, d. h., das Verhältnis einer Abweichung von dem ur­ sprünglichen Auslegungswert jeder Widerstandskomponente in der integrierten Schaltung ist dasselbe.

Im Hinblick darauf ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, ein entsprechendes Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektur­ system zum Korrigieren einer Ungenauigkeit in einer integrier­ ten Schaltung zu schaffen.

Diese Aufgabe ist gelöst durch ein Komponenten-Ungenauigkeits- Korrektursystem nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche be­ ziehen sich auf entsprechende weitere Entwicklungen und Ver­ besserungen.

Wie aus der unten stehenden genauen Beschreibung deutlich her­ vorgeht, umfasst das in den Ansprüchen definierte Komponenten- Ungenauigkeits-Korrektursystem einen Stromgenerator zum Lie­ fern von Strom an einen zusätzlichen Widerstand bzw. einen Satz von Reihenwiderständen. Der zusätzliche Widerstand und Reihenwiderstände erzeugen eine geometrische Verhältnis-Be­ zugsspannung und eine geteilte Spannung, um zu verhindern, dass das Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem Wider­ standsungenauigkeiten infolge von Leistungsschwankungen falsch korrigiert.

Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beilie­ genden Zeichnungen weiter beispielhaft beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Komponenten-Ungenauig­ keits-Korrektursystems des Standes der Technik, wel­ ches zum Korrigieren einer Widerstandsungenauigkeit in einem Wellenfilter verwendet wird;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung, wel­ ches in einem Wellenfilter verwendet wird;

Fig. 3 ein Schaltbild des Komponenten-Ungenauigkeits-Kor­ rektursystems, welches in dem in Fig. 2 dargestell­ ten Wellenfilter verwendet wird;

Fig. 4 ein Funktionsbeziehungsdiagramm des Widerstandswerts jedes Knotens einer Spannungsteilerschaltung von Fig. 3; und

Fig. 5 ein Diagramm jeder Korrekturschaltungseinheit von Fig. 3, welche auf EIN bzw. AUS gemäß der entspre­ chenden Widerstandsungenauigkeiten wechselt.

Das US-Patent Nr. 5.625.316 bietet ein Ungenauigkeits-Korrek­ tursystem zum Korrigieren von Widerstandsungenauigkeiten in einem Wellenfilter an. Hierzu sei auf Fig. 1 verwiesen. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Komponenten-Ungenauigkeits-Korrek­ tursystems 510 des Standes der Technik, welches zum Korrigie­ ren von Widerstandsungenauigkeiten des Wellenfilters 520 ver­ wendet wird. Das Wellenfilter 520 umfasst einen Widerstand Rf und einen veränderlichen Kondensator 560. Das Produkt aus den beiden ist die RC-Zeitkonstante, welche die Bandbreite des Wellenfilters 520 bestimmt. Wenn der Widerstandswert von Rf durch den Herstellprozess der integrierten Schaltung beein­ trächtigt und ungenau ist, so kann die Bandbreite des Wellen­ filters 520 von dem ursprünglichen Auslegungswert abweichen. Um die Bandbreite feststehend zu halten, ändert das Komponen­ ten-Ungenauigkeits-Korrektursystem 510 den Wert des Kondensa­ tors 560, so dass Ungenauigkeiten des Widerstandswerts von Rf ausgeglichen werden.

Bei dem Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem 510 des Standes der Technik liefert Vcc eine Vorspannung für das Kor­ rektursystem 510. Der Widerstand Rref ist ein Zusatzwider­ stand, welcher außerhalb der integrierten Schaltung angebracht ist, und somit einen Widerstandswert aufweist, welcher nicht durch den Herstellprozess der integrierten Schaltung beein­ trächtigt ist. Der Widerstand Rc und der Widerstand Rf des Wellenfilters 520 sind beide in demselben Herstellprozess der integrierten Schaltung hergestellt, so dass die beiden Wider­ stände dasselbe Niveau von Widerstandsungenauigkeiten aufwei­ sen können. Das Korrektursystem 510 umfasst ferner einen gere­ gelten Generator 530 zum Erzeugen einer Standardspannung Vbg, einen Bezugsspannungsgenerator 540 zum Erzeugen einer Bezugs­ spannung Vref gemäß der Standardspannung Vgb und einen Ana­ log/Digital-Wandler (ADC) 550.

Nachfolgend wird das Arbeitsprinzip des Komponenten-Ungenauig­ keits-Korrektursystems 510 des Standes der Technik beschrie­ ben. Der geregelte Generator 530 erzeugt eine Standardspannung Vgb, und die Standardspannung Vgb wird nicht nur in den Re­ fenzspannungsgenerator 540 zum Erzeugen der Bezugsspannung Vref eingegeben, sondern wird ferner mit einem Ende des Zu­ satzwiderstands Rref mittels des Operationsverstärkers P zum Erzeugen eines Bezugsstroms Iref gemäß dem Spannungsabfall über Rref verknüpft. Das heißt, Iref = (Vcc-Vbg)/Rref. Der Be­ zugsstrom Iref fließt durch den Transistor T und durch den Wi­ derstand Rc und erzeugt eine Vergleichsspannung Vc. Wie oben erwähnt, weisen die Widerstandswerte von Rc und Rf des Wellen­ filters 520 dasselbe Niveau einer Abweichung von den Ausle­ gungswerten auf, da beide in demselben Herstellprozess der in­ tegrierten Schaltung hergestellt sind. Durch Vergleichen der Bezugsspannung Vref mit der Vergleichsspannung Vc können die Widerstandsungenauigkeiten des Widerstands Rc und des Wider­ stands Rf des Wellenfilters 520 bestimmt werden. Der Ana­ log/Digital-Wandler 550 wird verwendet zum Vergleichen der Be­ zugsspannung Vref mit der Vergleichsspannung Vc und zum Erzeu­ gen entsprechender Steuersignale, um den Wert des veränderli­ chen Kondensators 560 des Wellenfilters 520 zu ändern und so­ mit die Widerstandsungenauigkeiten auszugleichen.

Ein Nachteil des Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystems 510 besteht darin, dass sowohl Vcc als auch Vbg benötigt wer­ den, um den Standardstrom Iref zu erzeugen. Bei manchen elek­ tronischen Vorrichtungen, insbesondere bei tragbaren elektro­ nischen Vorrichtungen, wird die der integrierten Schaltung zu­ geführte Leistung durch eine Batterie erzeugt. Mit dem Ver­ brauch von Batterieleistung weicht die Vorspannung Vcc von ei­ nem erforderlichen Wert ab. In dieser Situation ist, obwohl der geregelte Generator 530 eine stabile Spannung Vbg liefern kann, der Standardstrom Iref trotzdem falsch. Ein falscher Be­ zugsstrom Iref durch den Widerstand Rc erzeugt zwingend eine falsche Vergleichsspannung Vc. Wenn der Analog/Digital-Wandler 550 die fasche Vergleichsspannung Vc mit der richtigen Bezugs­ spannung Vref vergleicht, können Widerstandsungenauigkeiten nicht richtig korrigiert werden.

Hierzu sei auf Fig. 2 verwiesen. Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystems 10 der vor­ liegenden Erfindung zur Verwendung bei einem RC-Wellenfilter 70. Das Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem 10 umfasst einen Stromgenerator 20. Der Stromgenerator 20 erzeugt zwei Ströme, welche einem Bezugsspannungsgenerator 30 bzw. einer Spannungsteilerschaltung 40 zugeführt werden. Die geteilte Spannung der Spannungsteilerschaltung 40 und die durch den Be­ zugsspannungsgenerator 30 erzeugte Bezugsspannung werden je­ weils den beiden Eingangsanschlüssen einer Vergleichsschaltung 50 zugeführt. Ein Vergleichsergebnis von der Vergleichsschal­ tung 50 wird anschließend einer Korrekturschaltung 60 zuge­ führt, so dass die Korrekturschaltung 60 das Wellenfilter 70 korrigieren kann. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Korrekturschaltung 60 ein veränderlicher Kondensator, wel­ cher mit dem Wellenfilter 70 elektrisch parallel geschaltet ist. Die Vergleichsschaltung 50 ist ein Analog/Digital-Wand­ ler, welcher die Signale von der Spannungsteilerschaltung 40 in Digitalsignale zum Steuern der Korrekturschaltung 60 umwan­ delt. Wie in Fig. 2 dargestellt, umfasst das Wellenfilter 70 einen Operationsverstärker Q, wobei die Hauptwellenfilter-Kom­ ponenten ein Widerstand Rf und ein Kondensator Cf sind.

Wenn der Widerstandswert von Rf von dem Auslegungswert infolge von Abweichungen beim Herstellprozess abweicht, so ist auch das Produkt (Rf.Cf) aus dem Widerstandswert von Rf und der Gesamtkapazität von Cf einschließlich des veränderlichen Kon­ densators in der Korrekturschaltung 60 ebenfalls beeinträch­ tigt. Anders ausgedrückt, ändert eine Ungenauigkeit des Her­ stellprozesses der integrierten Schaltung die RC-Zeitkonstante des Wellenfilters 70, so dass die Bandbreite des Wellenfilters ungenau ist. Daher arbeitet das Wellenfilter 70 nicht wie ur­ sprünglich ausgelegt. Folglich muss die Kapazität des verän­ derlichen Kondensators in der Korrekturschaltung 60 geändert werden, um die Widerstandsungenauigkeit des Widerstands Rf auszugleichen und somit die Bandbreite des Wellenfilters 70 auf die gewünschten Charakteristiken wieder herzustellen.

Es sei auf Fig. 3 verwiesen. Fig. 3 ist ein Schaltbild des Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystems 10 zur Verwendung bei dem Wellenfilter 70 in diesem Ausführungsbeispiel. Der Stromgenerator 20 ist ein Stromspiegel, welcher zwei Transi­ storen MPA11 und MPA14 umfasst, die beide mit Vorspannungen von Vcc und VG1 versorgt werden. Die Technologie des Herstell­ prozesses für Halbleiter gewährleistet, dass das Seitenver­ hältnis (d. h., W/L-Verhältnis) der Transistoren MPA11 und MPA14 auf M : N gehalten werden kann, so dass das Verhältnis der Ströme, welche jeweils in den beiden Standardarbeitsbereichen erzeugt werden, ebenfalls auf M : N gehalten werden kann. Der Bezugsspannungsgenerator 30 umfasst einen Zusatzwiderstand Rref. Der Zusatzwiderstand Rref ist außerhalb der integrierten Schaltung angebracht und mit dem Transistor MPA14 des Stromge­ nerators 20 sowie mit Masse der integrierten Schaltung elek­ trisch verbunden. Da der Zusatzwiderstand Rref außerhalb der integrierten Schaltung angebracht ist, ist der Widerstandswert nicht durch die Herstellungs-Ungenauigkeiten des Herstellungs­ prozesses der integrierten Schaltung beeinträchtigt. Die Unge­ nauigkeit des Widerstandswerts eines derartigen diskreten, ex­ ternen Widerstands kann zwischen 1/1000 und 1/100 (d. h., zwi­ schen 0,1% und 1%) liegen, so dass der Zusatzwiderstand Rref als ein Standard zum Erkennen und Bestimmen der Widerstandsun­ genauigkeit in der integrierten Schaltung dienen kann. Die Spannung über dem Zusatzwiderstand Rref ist eine Bezugsspan­ nung Vref.

Die Spannungsteilerschaltung 40 des Komponenten-Ungenauig­ keits-Korrektursystems 10 der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Vielzahl von Spannungsteilerwiderständen. Es sei auf Fig. 3 verwiesen. Diese Spannungsteilerwiderstände umfassen R2, R3, R4, R5, R6, R7 und R8, und die Knoten der Stromein­ gangsenden der Spannungsteilerwiderstände sind mit L15, L10, L05, T1, H05, H10 bzw. H15 bezeichnet. Die Spannungsteiler­ widerstände R2 bis R8 und der Widerstand Rf des Wellenfilters 70 sind allesamt auf derselben integrierten Schaltung ausge­ bildet und in demselben Herstellungsprozess hergestellt. Daher weisen jeder Spannungsteilerwiderstand R2 bis R8 und der Wi­ derstand Rf des Wellenfilters 70 allesamt dieselbe Wider­ standsungenauigkeit auf. Anders ausgedrückt, ist für jeden Wi­ derstand Rf und R2 bis R8 das Verhältnis des tatsächlichen Wi­ derstands davon zu dem Auslegungswiderstandswert feststehend.

Wie in Fig. 3 dargestellt, umfasst die Vergleichsschaltung 50 des Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystems 10 sechs Kom­ paratoren. Jeder der sechs Komparatoren weist zwei Eingangsen­ den und ein Ausgangsende auf. Diese Komparatoren vergleichen die Spannung der beiden Eingangsenden und geben ein Ver­ gleichsergebnis vom Ausgangsende aus. Bei den sechs Komparato­ ren der Vergleichsschaltung 50 sind die ersten Eingangsenden jeweils mit den sechs Knoten H15, H10, H05, L05, L10 und L15 der Spannungsteilerschaltung 40 verbunden, und die zweiten Eingangsenden sind jeweils mit der durch den Bezugsspannungs­ generator 30 erzeugten Bezugsspannung Vref verbunden. Anders ausgedrückt, vergleichen die sechs Komparatoren die geteilten Spannungen jedes Knotens in der Spannungsteilerschaltung 40 mit der Bezugsspannung Vref. Auf diese Weise dient die Ver­ gleichsschaltung 50 als Analog/Digital-Wandler-Schaltung zum Umwandeln der von der Spannungsteilerschaltung 40 ausgegebenen Analogsignale in geeignete Digitalsignale zum Steuern der Kor­ rekturschaltung 60.

Das Ausgangsende jedes Komparators in der Vergleichsschaltung 50 ist jeweils mit einer aus einer Vielzahl von Korrektur­ schaltungseinheiten 65 in der Korrekturschaltung 60 elektrisch verbunden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Korrekturschaltung 60 eine Vielzahl von Korrekturschaltungs­ einheiten 65, welche miteinander elektrisch parallel geschal­ tet sind. Jede dieser Korrekturschaltungseinheiten 65 umfasst einen Transistor S, welcher als Schalter dient und einen Kor­ rekturkondensator ΔC. Der EIN- und AUS-Zustand jedes Transi­ stors S wird gesteuert durch das Ausgangssignal des entspre­ chenden Komparators in der Vergleichsschaltung 50. Wenn der Transistor S einer Korrekturschaltungseinheit 65 in den EIN- Zustand geschaltet ist, so ist der Kondensator ΔC der Korrek­ turschaltungseinheit 65 parallel mit dem Kondensator Cf des Wellenfilters 70 geschaltet. Hingegen ist, wenn sich der Tran­ sistor S im AUS-Zustand befindet, der Kondensator ΔC der Kor­ rekturschaltungseinheit 65 elektrisch getrennt und somit nicht mit dem Kondensator Cf des Wellenfilters 70 parallel geschal­ tet.

Dieses Ausführungsbeispiel wird weiter wie in Fig. 4 darge­ stellt beschrieben. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Widerstandswert jedes Knotens H15, H10, H05, T1, L05, L10 und L15 in Fig. 3 und den relativen Widerstandsungenauigkeiten, welche durch das Herstellverfahren der integrierten Schaltung hervorgerufen werden.

Die relative Widerstandsungenauigkeit ist definiert als das Verhältnis der tatsächlichen Widerstandsabweichung eines Wi­ derstands auf der integrierten Schaltung zu dem Auslegungswert des Widerstandswerts für diesen Widerstand. Beispielsweise ist, wenn die relative Widerstandsungenauigkeit eines Wider­ stands Δ (wie etwa 5%) beträgt, der tatsächlich Widerstands­ wert des Widerstands um den Faktor Δ (d. h., um etwa 5%) größer als der ursprüngliche Auslegungswert. Idealerweise sollte die durch den Herstellprozess hervorgerufene Widerstandsungenauig­ keit 0 betragen, so dass die geteilte Spannung des Knotens T1 gleich der Bezugsspannung Vref ist. Da das Stromverhältnis des Bezugsspannungsgenerators 30 und der Spannungsteilerschaltung 40, versorgt durch den Stromgenerator 20, N : M beträgt, weisen der Gesamtwert des Widerstands vom Knoten T1 zu Masse (d. h., R2+R3+R4+R5) und der Bezugswiderstand Rref die folgende Bezie­ hung auf: M.(R2+R3+R3+R5) = N.(Rref). Wie in Fig. 4 darge­ stellt, ist, wenn die relative Widerstandsungenauigkeit 0 be­ trägt, der Gesamtwiderstand vom Knoten T1 zu Masse exakt gleich (N/M).Rref. In diesem Fall ist der Gesamtwert eines Wi­ derstands zwischen den Knoten L05 und Masse weniger als (N/M).Rref. Der Gesamtwert des Widerstands zwischen L10 und Masse, und zwischen L15 und Masse, ist ebenfalls weniger als (N/M).Rref. Daher ist die geteilte Spannung der Knoten L05, L10 und L15 niedriger als Vref. Der mit den Knoten L05, L10 und L15 elektrisch verbundene Ausgang der Komparatoren weist ein niedriges Potential auf (da die geteilten Spannungen der drei Knoten allesamt niedriger als Vref sind), so dass die je­ weiligen Schalter S im EIN-Zustand sind, und die jeweiligen Kondensatoren ΔC in der entsprechenden Korrekturschaltungsein­ heit 65 sind parallel mit dem Kondensator Cf in dem Wellenfil­ ter geschaltet. Währenddessen ist bei der oben beschriebenen Situation der Gesamtwert des Widerstands von den Knoten H15, H10 und H05 zu Masse größer als (N/M).Rref, d. h., die geteil­ ten Spannungen der Knoten H15, H10 und H05 sind allesamt höher als Vref. Die mit den drei Knoten H15, H10 und H05 verbundenen Ausgänge der Komparatoren weisen ein hohes Potential auf, und die jeweiligen Schalter S befinden sich im AUS-Zustand. Die jeweiligen Kondensatoren ΔC in der entsprechenden Korrektur­ schaltungseinheit 65 sind somit nicht mit dem Kondensator Cf elektrisch parallel geschaltet. Wenn die relative Widerstands­ ungenauigkeit 0 beträgt, so beträgt der Gesamtwert der Kapazi­ tät des Wellenfilters 70 mit der Korrekturschaltung 60 gleich Cf+3ΔC, und daher ist die Bandbreite des Wellenfilters 70 mit der Korrekturschaltung 60 das Produkt aus (Cf+3ΔC) und Rf.

Wenn die durch den Herstellprozess hervorgerufene Ungenauig­ keit bewirkt, dass der Widerstandswert jedes Widerstands grö­ ßer ist als der ursprüngliche Auslegungswert, so ist der Ge­ samtwert des Widerstands jedes Knotens zu Masse ebenfalls grö­ ßer, wie in Fig. 4 dargestellt. Dennoch ist, wie oben erwähnt, Rref ein Zusatzwiderstand, welcher außerhalb der integrierten Schaltung angebracht ist, so dass der Widerstandswert von Rref nicht durch die Ungenauigkeit des Herstellprozesses der inte­ grierten Schaltung beeinträchtigt ist. Das Verhältnis der bei­ den Ströme, erzeugt durch den Stromgenerator 20, ist ebenfalls nicht durch die Widerstandsungenauigkeit beeinträchtigt, so dass (N/M).Rref als ein stabiler Vergleichsstandard dient, welcher als horizontale Strichlinie in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn die durch den Herstellprozess hervorgerufene Ungenauig­ keit zwischen Δ und 2Δ liegt, so bewirkt die Spannungsteiler­ schaltung 40, dass der Gesamtwiderstand von dem Knoten L05 zu Masse größer ist als (N/M).Rref. Die geteilten Spannungen der Knoten H15, H10, H05 und L05 sind allesamt höher als Vref. Der mit jedem dieser Knoten verbundene Komparator bewirkt ein AUS- Schalten des Schalters S in der Korrekturschaltungseinheit 65, und lediglich die Schalter S in der Korrekturschaltungseinheit 65, verbunden mit den Knoten L10 und L15, werden in den EIN- Zustand versetzt. Daher beträgt, wenn die Widerstandsungenau­ igkeit zwischen Δ und 2Δ liegt, die Gesamtkapazität des Wel­ lenfilters 70 mit der Korrekturschaltung 60 gleich Cf+2ΔC. An­ ders ausgedrückt, bewirkt die Komponenten-Ungenauigkeits-Kor­ rekturschaltung 10 des vorliegenden Systems, wenn die durch den Herstellprozess hervorgerufene Ungenauigkeit bewirkt, dass die Widerstandswerte größer sind als die ursprünglichen Ausle­ gungswiederstandswerte, dass der Gesamtwert der Kapazität des Wellenfilters 70 abnimmt, so dass das Produkt aus dem Wider­ stand des Wellenfilters 70 mit der Gesamtkapazität innerhalb eines begrenzten Bereichs liegt.

Wenn die Widerstandswerte der Knoten H15, H10, H05, L05, L10 und L15 zu Masse infolge einer Zunahme bzw. einer Abnahme der relativen Widerstandsungenauigkeit geändert werden, so kann das Beziehungsdiagramm in Fig. 4 in acht Bereiche unterteilt werden, welche mit I bis VIII bezeichnet sind. In jedem Be­ reich sind die entsprechenden EIN/AUS-Zustände für die Korrek­ turschaltungseinheit 65, gesteuert durch die mit jedem Knoten verbundenen Komparatoren, wie in Fig. 5 aufgeführt. In Fig. 5 ist, wenn der mit einem Knoten verbundene Komparator ein Schließen des entsprechenden Schalters S bewirkt und die Kor­ rekturschaltungseinheit 65 mit dem Kondensator Cf elektrisch parallel geschaltet ist, der entsprechende Schalter S mit "EIN" gekennzeichnet. Wenn der mit einem Knoten verbundene Komparator ein Öffnen des entsprechenden Schalters S bewirkt und die Korrekturschaltungseinheit 65 nicht mit dem Kondensa­ tor Cf elektrisch parallel geschaltet ist, so ist der entspre­ chende Schalter S mit "AUS" gekennzeichnet. Im Bereich I sind sämtliche Korrekturschaltungseinheiten 65 aktiviert, so dass sämtliche Kondensatoren ΔC mit Cf parallel geschaltet sind. Der Gesamtwert der Kapazität des Wellenfilters 70 mit der Kor­ rekturschaltung 60 beträgt daher Cf+6ΔC. Ein Vergleich mit Fig. 4 zeigt, dass der Wert des Widerstands Rf mindestens um 3Δ niedriger sein muss als der ursprüngliche Auslegungswert. Daher sind sämtliche Korrekturschaltungseinheiten 65 in der Korrekturschaltung 60 aktiviert und mit dem Kondensator Cf elektrisch parallel geschaltet, so dass der niedrige Wider­ standswert von Rf ausgeglichen wird.

In ähnlicher Weise liegt im Bereich II die relative Wider­ standsungenauigkeit zwischen -3Δ und -2Δ. Nur der Gesamtwider­ standswert des Knotens H15 bzgl. Masse ist größer als (N/M).Rref. Der entsprechende Schalter S für den Knoten H15, gesteuert durch den entsprechenden Komparator, ist offen, so dass die Gesamtkapazität des Wellenfilters 70 mit der Korrek­ turschaltung 60 gleich Cf+5ΔC ist. Im Bereich III liegt die relative Widerstandsungenauigkeit zwischen -2Δ bis -Δ, wobei vier Korrekturschaltungseinheiten 65 aktiviert sind, so dass der Gesamtkapazitätswert des Wellenfilters 70 mit der Korrek­ turschaltung 60 gleich Cf+4ΔC ist.

Im Bereich VII liegt die relative Widerstandsungenauigkeit zwischen 2Δ und 3Δ, wobei lediglich eine Korrekturschaltungs­ einheit 65 aktiviert ist. In diesem Fall wird der Widerstand Rf, beeinträchtigt durch die Ungenauigkeiten des Herstellpro­ zesses, so dass er einen übermäßigen Widerstandswert aufweist, mit der Gesamtkapazität des Wellenfilters 70 mit der Korrek­ turschaltung 60, reduziert auf Cf+ΔC, ausgeglichen. Schließ­ lich liegt im Bereich VIII die relative Widerstandsungenauig­ keit über 3Δ, so dass sämtliche Korrekturschaltungseinheiten 65 deaktiviert sind und nicht mit Cf elektrisch parallel ge­ schaltet sind, so dass die Gesamtkapazität des Wellenfilters 70 mit der Korrekturschaltung 60 gleich Cf ist.

Zusammenfassend ausgedrückt, verwendet das Komponenten-Unge­ nauigkeits-Korrektursystem 10 der vorliegenden Erfindung einen Stromgenerator 20, bestehend aus Stromspiegeln, zum Erzeugen zweier Ausgangsströme mit einem geometrischen Verhältnis, wel­ che dann in den Bezugsspannungsgenerator 30 bzw. die Span­ nungsteilerschaltung 40 eingegeben werden. Da das Verhältnis der beiden Ströme feststehend ist, überträgt sich das Verhält­ nis der durch den Bezugsspannungsgenerator 30 erzeugten Be­ zugsspannung Vref mit jeder geteilten Spannung der Spannungs­ teilerschaltung 40 direkt auf das Verhältnis der beiden ent­ sprechenden Widerstandswerte. Das Verhältnis der beiden ent­ sprechenden Widerstandswerte kann ferner auf das Verhältnis der Spannungen übertragen werden. Da der Widerstand Rref des Bezugsspannungsgenerators 30 ein zusätzlicher, externer Wider­ stand ist, wohingegen die Spannungsteilerwiderstände der Span­ nungsteilerschaltung 40 und der Widerstand Rf des Wellenfil­ ters 70 allesamt dieselbe Widerstandsungenauigkeit aufweisen, kann die Widerstandsungenauigkeit jedes Widerstands, hervorge­ rufen durch den Herstellprozess der integrierten Schaltung, durch Vergleichen der Bezugsspannung des Bezugsspannungsgene­ rators 30 mit jeder geteilten Spannung der Spannungsteiler­ schaltung 40 bestimmt werden. Die durch die Widerstandsunge­ nauigkeit hervorgerufene Spannungsdifferenz wird durch den Komparator in der Vergleichsschaltung 50, welche die Korrek­ turschaltung 60 steuert, kompensiert.

Der Stromgenerator des Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursy­ stems der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Stromspie­ gel. Der Stromspiegel wird verwendet zum Erzeugen der Bezugs­ spannung des Bezugsspannungsgenerators 30 und jeder geteilten Spannung der Spannungsteilerschaltung 40. Bei dieser Gestal­ tung benötigt die vorliegende Erfindung keine Standardspannung und keine Vorspannung zum Erzeugen einer geteilten Spannung zum Vergleich, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Dieser Vorteil macht die vorliegende Erfindung für tragbare Elektronikprodukte nutzbar. Diese tragbaren Elektronikpro­ dukte, wie etwa Mobiltelefone oder Notebooks, verwenden häufig Batterieleistung zum Liefern einer Vorspannung an die inte­ grierten Schaltung. Mit fortschreitendem Verbrauch der in der Batterie gespeicherten Leistung kann die Vorspannung von einem Auslegungswert abweichen. Im Falle einer instabilen Leistungs­ versorgung kann ein Fehlbetrieb von Vorrichtungen des Standes der Technik auftreten, welche ein weiteres System für eine Vorspannung zum Erzeugen der geteilten Spannung zum Vergleich benötigen. Im Gegensatz zum Stand der Technik liegt bei dem Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem der vorliegenden Erfindung der Zweck des Stromgenerators 20 darin, dass zwei Ströme mit einem feststehenden Verhältnis geliefert werden. Der Betrag der Ströme beeinträchtigt den Betrieb des Komponen­ ten-Ungenauigkeits-Korrektursystems trotz der Tatsache, dass die Vorspannung des Stromspiegels sich über die Zeit ändern kann, nicht.

Wie oben erwähnt, kompensiert das Komponentenungenauigkeits- Korrektursystem 10 der vorliegenden Erfindung Widerstandsunge­ nauigkeiten eines Wellenfilters durch Ändern des Werts der Ka­ pazität des Wellenfilters. Jedoch ist die Funktionalität des bevorzugten Ausführungsbeispiels nicht darauf beschränkt. Durch Ändern der Struktur der Korrekturschaltung 60 kann die vorliegende Erfindung auch in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden. Beispielsweise können mehr Spannungsteiler­ widerstände in der Spannungsteilerschaltung 40 und mehr ent­ sprechende Komparatoren und Korrekturschaltungseinheiten 65 hinzugefügt werden, wenn eine höhere Genauigkeit gefordert wird. Auf diese Weise kann der Wert (Prozentanteil) von Δ ver­ ringert werden. Wenn die Ungenauigkeit des Herstellprozesses auf einen festen Bereich gesteuert werden kann, so kann auch die Anzahl von Spannungsteilerwiderständen und entsprechenden Komparatoren und Korrekturschaltungseinheiten verringert wer­ den, um Kosten zu senken.

Claims (18)

1. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10), dadurch gekennzeichnet, dass das System umfasst:
einen Bezugsspannungsgenerator (30) mit einem ersten Wi­ derstand, welcher mit einer integrierten Schaltung elek­ trisch verbunden ist;
eine Spannungsteilerschaltung (40) mit mindestens einem Satz von Reihenwiderständen, welche in der integrierten Schaltung ausgebildet sind;
einen Stromgenerator (20), welcher elektrisch mit dem Be­ zugsspannungsgenerator (30) und der Spannungsteilerschal­ tung (40) verbunden ist, wobei der Stromgenerator (20) in der Lage ist, Strom an den ersten Widerstand zu liefern, um eine Bezugsspannung zu erzeugen, und in der Lage ist, Strom an die Reihenwiderstände zu liefern, wobei die Spannungsteilerschaltung (40) in der Lage ist, eine ge­ teilte Spannung an einem Ausgangsende zu erzeugen; und
eine Vergleichsschaltung (50), welche elektrisch mit dem Ausgangsende der Spannungsteilerschaltung (40) verbunden ist, wobei die Vergleichsschaltung (50) in der Lage ist, die geteilte Spannung mit der Bezugsspannung zu verglei­ chen, um eine Ungenauigkeit eines Widerstandwerts der Reihenwiderstände zu erfassen.

2. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den elektrischen Stromgenerator (20) an den ersten Widerstand und die Reihenwiderstände gelieferten Ströme ein vordefi­ niertes Verhältnis aufweisen.

3. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Stromgenerator (20) ein Stromspiegel ist, wobei der Stromspiegel den Strom an einen ersten Widerstand bzw. den Strom an einen Satz von Reihenwiderständen ausgehend von zwei Ausgangsanschlüssen ausgibt.

4. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner eine Korrekturschaltung (60) umfasst, welche elektrisch mit der Vergleichsschaltung (50) verbunden und in der Lage ist, eine Komponenten-Ungenauigkeit in der inte­ grierten Schaltung gemäß einem durch die Vergleichsschal­ tung (50) erzeugten Vergleichssignal zu korrigieren.

5. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur­ schaltung (60) eine Korrekturkomponente und einen Schal­ ter umfasst, wobei der Steueranschluss des Schalters elektrisch mit der Vergleichsschaltung (50) verbunden ist, die in der Lage ist, die Korrekturkomponente gemäß einem Vergleichssignal ein- bzw. auszuschalten.

6. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturkom­ ponente ein Kondensator ist.

7. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System geeig­ net ist zum Korrigieren einer Wellenfilterschaltung, die Wellenfilterschaltung auf einer integrierten Schaltung ausgebildet ist und mit der Korrekturschaltung (60) elek­ trisch parallel geschaltet ist und die Korrekturschaltung (60) geeignet ist zum Korrigieren einer Komponenten-Unge­ nauigkeit in der Wellenfilterschaltung.

8. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenfilter­ schaltung eine kapazitive Komponente und eine Ohmsche Komponente umfasst und die Korrekturschaltung (60) geeig­ net ist zum Korrigieren eines Produkts aus einer Kapazi­ tät der kapazitiven Komponente und einem Widerstandswert der Ohmschen Komponente.

9. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenwider­ stände eine Vielzahl von Widerständen umfassen, welche miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei jede Reihen­ schaltung eine geteilte Spannung an einem entsprechenden Ausgangsanschluss der Spannungsteilerschaltung (40) aus­ gibt und die Vergleichsschaltung (50) jede geteilte Span­ nung mit der Bezugsspannung vergleicht.

10. Komponenten-Ungenauigkeits-Korrektursystem (10) nach An­ spruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichs­ schaltung (50) mindestens einen Komparator umfasst, wobei jeder Komparator einen ersten Eingangsanschluss umfasst, welcher elektrisch mit einem Ausgangsanschluss der Span­ nungsteilerschaltung (40) verbunden ist, um eine entspre­ chende geteilte Spannung aufzunehmen, und einen zweiten Eingangsanschluss zum Eingeben der Bezugsspannung um­ fasst, und dass jeder Komparator die entsprechende ge­ teilte Spannung mit der Bezugsspannung vergleicht und ein entsprechendes Vergleichsignal ausgehend von einem Aus­ gangsanschluss ausgibt.

11. Korrektursystem zum Einstellen einer Bandbreite eines Wi­ derstand-Kondensator-Wellenfilters (RC-Wellenfilters) (70), wobei das RC-Wellenfilter (70) eine Widerstandsan­ ordnung und eine Kondensatoranordnung umfasst und das Korrektursystem dadurch gekennzeichnet ist, dass das System umfasst:
einen ersten Widerstand mit einem Bezugsspannungsan­ schluss;
eine Spannungsteilerschaltung (40) mit einem geteilten Spannungsanschluss;
einen elektrischen Stromgenerator (20), welcher ein fest­ stehendes Stromverhältnis an den ersten Widerstand bzw. an die Spannungsteilerschaltung (40) liefert, so dass das Ende der Bezugsspannung des ersten Widerstands eine Be­ zugsspannung erzeugt, und das Ende der geteilten Spannung der Spannungsteilerschaltung (40) eine geteilte Spannung erzeugt; und
eine Analog/Digital-Wandler-Schaltung (A/D-Wandler-Schal­ tung) zum Vergleichen der geteilten Spannung und der Be­ zugsspannung und zum Ausgeben eines Digitalsignals zum Steuern der Kondensatoranordnung, um unterschiedliche Ka­ pazitätswerte zu erzeugen.

12. Korrektursystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromgenerator (20) ein Stromspiegel ist, und der Stromspiegel einen Strom an den ersten Widerstand bzw. einen Strom an die Spannungsteilerschaltung (40) ausgehend von zwei Ausgangsanschlüssen ausgibt.

13. Korrektursystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner eine Vielzahl von Schaltern um­ fasst, welche jeweils jedem Kondensator in der Konden­ satoranordnung entsprechen, wobei ein Steueranschluss je­ des Schalters elektrisch mit der A/D-Wandler-Schaltung verbunden ist, um den Schalter gemäß dem Digitalsignal zu öffnen bzw. zu schließen.

14. Korrektursystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsteilerschaltung (40) eine Vielzahl von Widerständen umfasst, welche miteinander in Reihe ge­ schaltet sind, wobei jeder Widerstand einen Punkt einer geteilten Spannung aufweist und die A/D-Wandler-Schaltung die Spannung jedes Punkts einer geteilten Spannung mit der Bezugsspannung vergleicht und das Digitalsignal zum Steuern der Schalter ausgibt.

15. Korrektursystem zum Einstellen eines Widerstand-Kondensa­ tor-Wellenfilters (RC-Wellenfilters) (70) in einer inte­ grierten Schaltung, wobei das RC-Wellenfilter (70) eine Widerstandsanordnung und eine Kondensatoranordnung um­ fasst und das Korrektursystem dadurch gekennzeichnet ist, dass das System umfasst:
einen ersten Widerstand, welcher außerhalb der integrier­ ten Schaltung angeordnet ist und einem Bezugsspannungsan­ schluss aufweist;
eine Spannungsteilerschaltung (40), welche in der inte­ grierten Schaltung angeordnet ist und mindestens einen Satz von Reihenwiderständen aufweist, welche einen ge­ teilten Spannungsanschluss umfassen;
einen elektrischen Stromgenerator (20), welcher ein geo­ metrisches Stromverhältnis an den ersten Widerstand bzw. an die Spannungsteilerschaltung (40) liefert, so dass das Ende der Bezugsspannung des ersten Widerstands eine Be­ zugsspannung erzeugt, und das Ende der geteilten Spannung der Spannungsteilerschaltung (40) eine geteilte Spannung erzeugt; und
eine Analog/Digital-Wandler-Schaltung (A/D-Wandler-Schal­ tung) zum Vergleichen der geteilten Spannung und der Be­ zugsspannung und zum Ausgeben entsprechender Digitalsi­ gnale zum Steuern der Kondensatoranordnung, um unter­ schiedliche Kapazitätswerte gemäß Änderungen der Reihen­ widerstände zu erzeugen.

16. Korrektursystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromgenerator (20) ein Stromspiegel ist und der Stromspiegel den Strom an den ersten Widerstand bzw. an die Spannungsteilerschaltung (40) ausgehend von zwei Aus­ gangsanschlüssen ausgibt.

17. Korrektursystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner eine Vielzahl von Schaltern um­ fasst, welche jeweils jeden Kondensator in der Kondensa­ toranordnung entsprechen, wobei ein Steueranschluss jedes Schalters elektrisch mit der A/D-Wandlerschaltung verbun­ den ist, um den Schalter gemäß den Digitalsignalen zu öffnen bzw. zu schließen.

18. Korrektursystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsteilerschaltung (40) eine Vielzahl von Widerständen umfasst, welche miteinander in Reihe ge­ schaltet sind, wobei jeder Widerstand einen Punkt einer geteilten Spannung aufweist und die A/D-Wandlerschaltung die Spannung jedes Punktes einer geteilten Spannung mit der Bezugsspannung vergleicht und entsprechende Digital­ signale zum Steuern der Schalter ausgibt.