DE19641857A1 - Sicherungsschaltung einer Halbleitereinrichtung - Google Patents
Sicherungsschaltung einer HalbleitereinrichtungInfo
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
Description
Diese Anmeldung entspricht der koreanischen Patentanmeldung
Nr. 95-35245, die am 13. Oktober 1995 im Namen von Samsung
Electronics Co. Ltd. eingereicht wurde und die hier durch
Bezugnahme eingeschlossen ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherungsschaltung
einer Halbleitereinrichtung und insbesondere auf eine
Sicherungsschaltung, die auf eine nicht einzustellende
Ausführungsart anwendbar ist, bei der es nicht erforderlich
ist, elektrische Kennwerte während der Herstellung der
integrierten Halbleiterschaltung einzustellen.
Wie dies in der Technik wohlbekannt ist, weisen integrierte
Halbleiterschaltungen voneinander unterschiedliche
elektrische Kennwerte auf, obwohl sie unter Verwendung des
gleichen Herstellungsverfahrens hergestellt wurden. Dies
ist so, weil es schwierig ist, die zuvor eingestellten
Herstellungsbedingungen während der Herstellung der
integrierten Halbleiterschaltungen kontinuierlich
beizubehalten. Daher weist die integrierte Schaltung (auf
die nachfolgend als "IC" Bezug genommen wird), die so
hergestellt wurde, eine Verteilung elektrischer Kennwerte
um ein Sollniveau elektrischer Kennwerte bei deren Entwurf
herum auf. Von elektrischen Kennwerten elektrischer
Produkte, bei denen solche ICs implementiert sind, müssen
z. B. FM- (Frequenzmodulations)-Träger während
der Herstellung der Produkte in einem extrem beschränkten
Bereich der elektrischen Kennwertverteilung gehandhabt
werden.
Bei einem NTSC-Bildsignal-Verarbeitungs-IC eines VHS-
Systems ist es in den technischen VHS-Daten eines VCR
(Videokassettenrecorder) klar festgelegt, daß die FM-
Schaltung hinsichtlich des so vorgesehenen Bildsignals ein
Frequenzsignal mit einem Synchronisierungs-Spitzenpegel von
3,4 MHz ± 0,1 MHz und einer Weißspitze von 4,4 MHz ± 0,1 MHz
(d. h., eine Frequenzabweichung von 1,0 MHz ± 0,1 MHz)
ausgibt, wenn ein Bildsignal von 0,5 Vpp unter Verwendung
eines Helligkeitssignals als ein Standardsignal einer FM-
Schaltung zugeführt wird. Selbst obwohl ICs unter der
Bedingung eines genauen Sollniveaus elektrischer Kennwerte,
die bei deren Entwurf zuvor gesetzt wurden, hergestellt
werden, gibt es oft einen Fall, in dem die technischen
Solldaten des IC nicht getroffen werden.
Als ein konventionelles Verfahren, um die technischen
Solldaten eines hergestellten IC zufriedenstellend zu
machen, wurde bekannt, daß ein veränderlicher Widerstand,
der außerhalb des IC angeordnet ist, durch eine
Bedienungsperson seitens des Geräteherstellers eingestellt
wird, um so FM-Träger zu steuern und ein
spezifisches FM-Signal vorzusehen.
Bei dem vorstehenden konventionellen Verfahren unter
Verwendung eines veränderlichen Widerstands ist es jedoch
für eine Bedienungsperson erforderlich, FM-Träger&
Abweichung während der Herstellung des ICs zu steuern.
Daher treten ernsthafte Probleme wie das Zunehmen der
Herstellungszeit elektrischer Produkte (z. B. VCR) und die
Zunahme von deren Herstellungskosten auf.
Um diese Probleme zu lösen, die durch das vorstehende
konventionelle Verfahren verursacht werden, wird ein
anderes konventionelles Verfahren vorgeschlagen. Dieses
Verfahren wird vorgesehen, um ein FM-Signal zu erhalten,
bei dem FM-Träger durch das Trennen eines
Sicherungselements zwischen beiden Enden einer
Kontaktstelle während der Herstellung des ICs eingestellt
werden. Selbst obwohl bei dem Verfahren FM-Träger&
Abweichung während der Herstellung des ICs genau
eingestellt wird, kann sie jedoch erneut durch nachfolgende
Verarbeitungsschritte nach deren Einstellung verändert
werden. Demzufolge kann ein spezifischer FM-Wert eines IC
nicht erzielt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Sicherungsschaltung zu schaffen, bei der ein Zielniveau
elektrischer Kennwerte beim Entwerfen von ICs (integrierten
Schaltungen) nach der Herstellung der ICs genau eingestellt
werden kann.
Ferner soll die Erfindung eine Sicherungsschaltung
schaffen, die auf eine nicht einzustellende Ausführungsart
anwendbar ist, bei der es möglich ist, ein genaues
Sollniveau elektrischer Kennwerte beim Entwurf einer
integrierten Halbleiterschaltung zu erzielen.
Weiterhin soll die vorliegende Erfindung eine
Sicherungsschaltung schaffen, deren Zuverlässigkeit durch
das genaue Schmelzen eines darin befindlichen
Sicherungselements verbessert werden kann.
Ferner soll die vorliegende Erfindung eine
Sicherungsschaltung schaffen, die auf eine nicht
einzustellende Ausführungsart anwendbar ist, bei der es
nicht erforderlich ist, elektrische Kennwerte einer
integrierten Halbleiterschaltung seitens eines
Geräteherstellers einzustellen.
Die vorstehenden Aufgaben werden gemäß der Merkmale des
Patentanspruches 1 bzw. 9 bzw. 20 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Sicherungsschaltung gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein detailliertes Schaltungsdiagramm der in Fig. 1
dargestellten Sicherungsschaltung;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Sicherungsschaltung gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4 ein detailliertes Schaltungsdiagramm der in Fig. 3
dargestellten Sicherungsschaltung.
Fig. 1 verdeutlicht ein Beispiel einer neuen
Sicherungsschaltung, mit der ein erstes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel realisiert werden kann.
Unter Bezug auf Fig. 1 umfaßt eine neue Sicherungsschaltung
ein Sicherungselement bzw. eine schmelzbare Verbindung 110,
eine Vergleichssignal-Erzeugungseinrichtung 120 zum
Erzeugen eines ersten und eines zweiten Vergleichssignals
COM1 bzw. COM2 in Erwiderung auf eine Vorspannung, einen
Verbindungsfreigabeabschnitt 130 zum Freigeben bzw.
Freischalten des Sicherungselements 110, um in Erwiderung
auf ein Sicherungssteuersignal CADJ als ein Eingangssignal
der Sicherungsschaltung durchzubrennen bzw. zu schmelzen,
und eine Vergleichereinrichtung bzw. einen Vergleicher 140
zum Erzeugen eines Signals, das einen Durchbrenn- bzw.
Sicherungszustand des Sicherungselements 110 entsprechend
dem Vergleichsergebnis des ersten und des zweiten
Vergleichssignals von dem Generator bzw. der
Erzeugungseinrichtung 120 anzeigt.
In Fig. 1 wird, falls das Sicherungselement 110 durch den
Verbindungsfreigabeabschnitt 130 geschmolzen wird, der das
Sicherungssteuersignal CADJ empfängt, ein Spannungspegel
des ersten Vergleichssignals COM1 größer als der des
zweiten Vergleichssignals COM2. Dann vergleicht der
Vergleicher 140 das erste und das zweite Vergleichssignal
miteinander und erzeugt ein Signal FADJ mit einem niedrigen
Pegel, was anzeigt, ob das Sicherungselement 110
durchgebrannt ist. Falls das Sicherungselement 110 nicht
durchgebrannt ist, wird im Gegensatz dazu ein
Spannungspegel des ersten Vergleichssignals COM1 niedriger
als der des zweiten Vergleichssignals COM2. Der Vergleicher
140 erzeugt ein Signal FADJ mit einem hohen Pegel, was
anzeigt, daß das Sicherungselement 110 nicht durchgebrannt
ist.
Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, weist die
Vergleichssignal-Erzeugungseinrichtung 120 einen NPN-
Transistor Q11 auf, der das Liefern einer Leistungsquellen-
Spannung VDD zu einem Knoten "B" in Erwiderung auf eine
Vorspannung Vbias1 zuläßt, und zwei Widerstände R11 bzw.
R12 auf, die zwischen dem Knoten "B" und Erde GND in Reihe
geschaltet sind. Das erste Vergleichssignal COM1 wird von
dem Knoten "B" erzeugt und das zweite Vergleichssignal COM2
von einem Knoten "C" zwischen den beiden Widerständen R11
und R12. Da die Vergleichssignal-Erzeugungseinrichtung 120
auch einen Spannungsteiler aufweist, der aus den beiden
Widerständen R11 bzw. R12 besteht, wird ein Spannungspegel
des ersten Vergleichssignals COM1 entsprechend dem
Sicherungszustand des Sicherungselements 110 eingestellt.
Zudem weist der Verbindungsfreigabeabschnitt 130 einen
NMOS-Transistor MN11, zwei Vorspannungswiderstände R13 bzw.
R14 und zwei NPN-Transistoren Q12 und Q13 auf. Der NMOS-
Transistor MN11 wird in Erwiderung auf das
Sicherungssteuersignal CADJ aktiviert, so daß die
Quellenspannung VDD über den Vorspannungswiderstand R13 zu
einer Basis des Transistors Q12 geliefert werden kann. Der
Transistor Q12 wird in Erwiderung auf eine Vorspannung
aktiviert, die über den Widerstand R13 angelegt wird, um
das Liefern der Quellenspannung VDD über sowohl den
Vorspannungswiderstand R14 als auch eine Basis des
Transistors Q13 zur Erde GND anzulegen. Zwischen dem
Kollektor des Transistors Q13 und einer Modus- bzw.
Betriebsart-Einstellklemme SET ist das Sicherungselement
110 geschaltet.
Der Vergleicher 140 weist einen ersten Abschnitt zum
Vergleichen der beiden Vergleichssignale COM1 und COM2 von
den Knoten "B" und "C" und Erzeugen eines ersten
Ausgangssignales, falls das erste Vergleichssignal COM1
einen höheren Spannungspegel als das zweite
Vergleichssignal COM2 aufweist, und eines zweiten
Ausgangssignales auf, falls dies nicht so ist. Sie weist
ferner einen zweiten Schaltungsabschnitt zum Erzeugen eines
Signals FADJ auf, das anzeigt, ob das Sicherungselement in
Erwiderung auf das erste und das zweite Ausgangssignal des
ersten Schaltungsabschnitts geschmolzen ist oder nicht. Der
erste Schaltungsabschnitt weist, wie dies in Fig. 2
dargestellt ist, drei PMOS-Transistoren auf, von denen
einer ein PMOS-Transistor MP11 ist, der durch eine
Vorspannung Vbias2 aktiviert wird, die an dessen Gate
angelegt wird, um das Liefern der Quellenspannung VDD von
der Source zum Drain zu ermöglichen, und von denen die
anderen PMOS-Transistoren MP13 bzw. MP14 sind, die durch
das erste und das zweite Vergleichssignal COM1 bzw. COM2
von den Knoten "B" bzw. "C" aktiviert werden. Die
Transistoren MP13 und MP14 vergleichen das erste und das
zweite Vergleichssignal COM1 bzw. COM2, die an deren Gates
entsprechend angelegt werden, und erzeugen das erste und
das zweite Ausgangssignal von deren entsprechenden Drains
aus.
Der zweite Schaltungsabschnitt weist einen PMOS-Transistor
MP12 und drei NPN-Transistoren Q14, Q15 und Q16 auf. Der
Transistor MP12 wird durch die Vorspannung Vbias2
aktiviert, die an dessen Gate angelegt wird, um das
Zuführen der Quellenspannung VDD von der Source zur Drain
zu ermöglichen. Das Signal am Drain des Transistors MP12
wird am Ausgang FADJ des Vergleichers 140 vorgesehen. Der
Transistor Q16 ist an einer Ausgangsstufe des Vergleichers
140 angeordnet und wird in Erwiderung auf das zweite
Ausgangssignal vom Drain des Transistors MP14 aktiviert, um
das Ausgangssignal FADJ des Vergleichers 140 mit Erde GND
zu verbinden. Falls alle NPN-Transistoren Q14 und Q15
gleichzeitig durch das erste Ausgangssignal aktiviert
werden, das gemeinsam an deren Basen angelegt wird, fließen
das erste und das zweite Ausgangssignal durch die
aktivierten Transistoren Q14 bzw. Q15 zur Erde GND. Der
Transistor Q16 wird auch inaktiviert, falls der Transistor
Q15 aktiviert wird, da das zweite Ausgangssignal dann auf
Erdpegel liegt.
Zusätzlich besteht das Sicherungselement 110 aus einem
Material, das für die Herstellung von Halbleiter-ICs
verwendet wird, gewöhnlich einem Metall oder einem
Polysilicium. Eine Zener-Zap-Diode bzw. Zener-Lösch-Diode
kann anstelle des Sicherungselements 110 verwendet werden.
Nachfolgend wird der Betrieb der Sicherungsschaltung in
Einzelheiten beschrieben.
Wendet man sich wieder Fig. 2 zu, kann der Betrieb der
Sicherungsschaltung weitestgehend in zwei Typen
klassifiziert werden, von denen einer eine
Sicherungsbetriebsart zum Schmelzen des Sicherungselements
110 und der andere eine normale Betriebsart ist, um das
Sicherungselement 110 nicht zu schmelzen.
Zuerst wird während der normalen Betriebsart ein
niederpegeliges Signal an die Betriebsart-Einstellklemme
SET angelegt und dadurch das Sicherungselement 110 kurz
geschlossen, wenn es nicht geschmolzen ist. Demzufolge
weist das Sicherungselement 110 einen Widerstand von nicht
mehr als mehreren Ohm auf. Falls der Transistor Q11 dann
durch eine Vorspannung Vbias1 aktiviert wird, dann wird ein
Spannungspegel am Knoten "C" höher als am Knoten "A" nahe
einem Erdpegel bzw. Erdniveau, da der Knoten "A" über das
kurzgeschlossene Sicherungselement 110 mit der Betriebsart-
Einstellklemme SET des Erdpegels verbunden ist, und dadurch
liegen die Vergleichssignale COM1 und COM2 zum Vergleicher
140 auf einem niedrigen bzw. einem hohen Pegel. Die PMOS-
Transistoren MP11 und MP12 im Vergleicher 140 werden dann
mittels einer Vorspannung Vbias2 gleichzeitig aktiviert,
die gemeinsam an deren Gates angelegt wird, und der PMOS-
Transistor MP13 wird durch das Vergleichssignal COM1 am
Knoten "B" oder "A" aktiviert, so daß die NPN-Transistoren
Q14 und Q15 aktiviert und der NPN-Transistor Q16
inaktiviert werden können. Demzufolge wird ein
hochpegeliges Signal, das einen nicht durchgebrannten
Zustand des Sicherungselements 110 anzeigt, vom
Ausgangsknoten FADJ erzeugt.
Andererseits wird während der Sicherungsbetriebsart der
Sicherungszustand des Sicherungselements 110 gemäß einem
Sicherungssteuersignal CADJ am Eingangsknoten des
Verbindungsfreigabeabschnitts 130 bestimmt. Falls das
Sicherungssteuersignal CADJ auf einem niedrigen Pegel
liegt, wird der NMOS-Transistor MN11 im Abschnitt 130
inaktiviert und dann werden die NPN-Transistoren Q12 und
Q13 alle inaktiviert. Demzufolge wird das Sicherungselement
110 nicht betätigt. Dies ist so, da während des inaktiven
Zustands des Transistors Q13 kein Stromsignal durch das
Sicherungselement 110 fließt. Um das Sicherungselement zu
schmelzen, wird der Transistor MN11 gesättigt bzw.
durchdrungen und so der Transistor Q12 aktiviert, so daß
der Transistor Q13 gesättigt werden kann, falls das
Schmelzsteuersignal CADJ mit hohem Pegel an den
Eingangsknoten des Abschnitts 130 angelegt wird. Demzufolge
fließt sofort eine große Strommenge durch das
Sicherungselement 110. Das Sicherungselement 110 wird dann
geschmolzen, um so einen unendlich großen Widerstand
vorzusehen.
Demzufolge können in dem Fall, daß das Sicherungselement
110 durchgebrannt bzw. geschmolzen ist, Spannungen VB und
VC an den Knoten "B" und "C" durch die nachfolgende
Gleichung erhalten werden:
VB = VVbias - Vbeq1, VC = VB - (R11 x Icq1), . . . (1)
während VVbias, eine Spannung an einem Knoten Vbias1, Vbeq1
eine Basis-Emitterspannung des NPN-Transistors Q11 und Icq1
einen Kollektorstrom des Transistors Q11 darstellt.
Aus der vorstehenden Gleichung (1) ist ersichtlich, daß die
Spannungen an den Knoten "B" und "C" der Bedingung genügen,
daß VB größer als VC ist, d. h., VB<VC gilt. In dem Fall
des offenen Zustands (d. h., des geschmolzenen Zustands)
des Sicherungselements 110 genügen die Spannungen an den
Knoten "B" und "C" der Bedingung VB≒VA.
Wie dies direkt vorstehend beschrieben wurde, liegt das
erste Vergleichssignal COM1 des Vergleichers 140 auf einem
hohen Pegel und das zweite Vergleichssignal COM2 auf einem
niedrigen Pegel, da die Spannung an dem Knoten "A" größer
als die an dem Knoten "C" ist. Der Transistor Q16 wird dann
aktiviert, um den Ausgangsknoten FADJ zu erden. Demzufolge
wird ein niederpegeliges Signal, das einen durchgebrannten
Zustand des Sicherungselements 110 anzeigt, von dem
Ausgangsknoten FADJ der Sicherungsschaltung erzeugt.
Während der Sicherungsbetriebsart ist die Zeit, während der
eine große Strommenge durch das Sicherungselement 110
fließt, die Zeitdauer bzw. Periode, während der ein
Sicherungssteuersignal an dem Eingangsknoten CADJ des
Verbindungsfreigabeabschnitts 130 auf einem hohen Pegel
beibehalten wird, oder die, bis das Sicherungselement 110
nach dem Anlegen eines hochpegeligen Signals an dessen
Eingangsknoten CADJ geschmolzen ist. So muß, um das
Sicherungselement 110 mittels einer elektrischen Steuerung
des Verbindungsfreigabeabschnitts 130 vollständig
durchbrennen zu lassen, eine ausreichende Zeit erforderlich
sein. Bei der Herstellung von ICs ist es jedoch
erforderlich, eine Produktionszeit bzw. Produktzeit zur
Verringerung von Produktkosten und der Anforderungen der
Wettbewerbsfähigkeit der hergestellten ICs so kurz wie
möglich zu verringern. Demzufolge ist es daher ineffizient,
ein Stromsignal während einer ausreichenden Zeit für die
Anforderung, daß die Verbindung vollständig durchbrennen
soll, durch das Sicherungselement fließen zu lassen.
Da das Sicherungselement 110 nicht vollständig
durchgebrannt ist, muß ein ausreichendes Stromsignal auch
kontinuierlich durch die Verbindung fließen, um diese
vollständig durchbrennen zu lassen. Dann wird der
kristalline Aufbau des Sicherungselements 110 oft aufgrund
einer großen Strommenge zerstört, die da hindurch fließt,
und dadurch weist die Verbindung einen hohen Widerstand
auf.
Mit anderen Worten kann das Sicherungselement über eine
geeignete Schmelzzeit vollständig aufgeschmolzen werden,
brennt jedoch nicht oft durch, so daß es einen hohen
Widerstand aufweist.
Fig. 3 verdeutlicht ein Beispiel einer Sicherungsschaltung,
mit der ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
realisiert werden kann. Diese Sicherungsschaltung weist
zusätzlich einen Detektor bzw. eine Erfassungseinrichtung
250 zum Erfassen eines Sicherungszustandes des
Sicherungselements selbst für den Fall auf, daß eine
geeignete Zeit zum Schmelzen der Verbindung verstrichen ist
oder daß ein Widerstandswert der Verbindung über einen
konstanten Wert hinaus liegt, wobei sie ansonsten den
Schaltungsaufbau der Fig. 1 aufweist. Die
Sicherungsschaltung der Fig. 3 weist den gleichen Aufbau
wie den der Fig. 1 auf, außer, daß ein Detektor 250
zusätzlich zwischen Knoten "B" und "A" geschaltet ist, um
zu erfassen, ob sich ein Widerstandswert der Verbindung
sich über einen konstanten Wert hinaus verändert hat,
nachdem eine schmelzbare Verbindung 210 geschmolzen ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 umfaßt die Sicherungsschaltung
die schmelzbare Verbindung bzw. das Sicherungselement 210,
eine Vergleichssignal-Erzeugungseinrichtung 220 zum Teilen
einer Leistungsquellen-Spannung VDD in ein erstes und ein
zweites Vergleichssignal COM1 bzw. COM2 in Erwiderung auf
eine Vorspannung, einen Verbindungsfreigabeabschnitt 230
zum Freigeben des Sicherungselements 210 in Erwiderung auf
ein Sicherungssteuersignal bzw. Schmelzsteuersignal CADJ
als ein Eingangssignal zum Schmelzen der
Sicherungsschaltung, den Detektor 250 zum Erfassen, ob ein
Widerstand der Verbindung 210 sich um mehr als einen
konstanten Wert geändert hat, und zum Erzeugen eines
Signals, das einen Sicherungszustand der Verbindung
anzeigt, und eine Vergleichereinrichtung bzw. einen
Vergleicher 240 zum Erzeugen eines Signals auf, das einen
Sicherungszustand des Sicherungselements 210 gemäß dem
Vergleichsergebnis des ersten und des zweiten
Vergleichssignals von dem Generator bzw. der
Erzeugungseinrichtung 220 anzeigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 erfaßt der Detektor 250, ob das
Sicherungselement 210 durchgebrannt ist oder während des
Schmelzens der Verbindung einen Widerstandswert von mehr
als einem konstanten Wert aufweist, und zwar über den
Verbindungsfreigabeabschnitt 230, der ein
Sicherungssteuersignal CADJ an einem Eingangsknoten von
diesem empfängt, und erzeugt ein Erfassungssignal als das
erste Vergleichssignal COM1. Dann wird ein Spannungspegel
des ersten Vergleichssignals COM1 höher als der des zweiten
Vergleichssignals COM2. Der Vergleicher 240 vergleicht das
erste und das zweite Vergleichssignal miteinander und
erzeugt ein Signal FADJ mit einem niedrigen Pegel, das
anzeigt, ob das Sicherungselement 210 durchgebrannt ist.
Fig. 4 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm des
Vergleichers 240, der in Fig. 3 dargestellt ist.
Wie dies in Fig. 4 verdeutlicht ist, weist die
Vergleichssignal-Erzeugungseinrichtung 220 einen NPN-
Transistor Q21, der die Lieferung einer
Leistungsquellenspannung VDD zu einem Knoten "B" in
Erwiderung auf eine Vorspannung Vbias1 ermöglicht, und zwei
Widerstände R21 und R22 auf, die zwischen dem Knoten "B"
und Erde GND zum Teilen der Spannung VDD in zwei geteilte
Spannungen in Reihe geschaltet sind. Das erste
Vergleichssignal COM1 wird von dem Knoten "B" als eine der
geteilten Spannungen erzeugt und das zweite
Vergleichssignal COM2 von einem Knoten "C" zwischen den
beiden Widerständen R21 und R22 als die andere. Die
Erfassungseinrichtung 250 besteht aus einem Widerstand R25,
der zwischen die Knoten "B" und "A" geschaltet ist. Die
Widerstände R21 und R22 weisen den gleichen Widerstandswert
auf und ein Widerstandswert des Widerstands R25 weist den
gleichen wie den des Sicherungselements auf, der sich nach
dem Schmelzen des Sicherungselements geändert hat.
Auch weist der Verbindungsfreigabeabschnitt 230 einen NMOS-
Transistor MN21, zwei Vorspannungswiderstände R23 und R24
und zwei NPN-Transistoren Q22 und Q23 auf. Der NMOS-
Transistor MN21 wird in Erwiderung auf das
Sicherungssteuersignal CADJ aktiviert, so daß die
Quellenspannung VDD über den Vorspannungswiderstand R23 zu
einer Basis des Transistors Q22 geliefert werden kann. Der
Transistor Q22 wird in Erwiderung auf eine Vorspannung
aktiviert, die über den Widerstand R23 angelegt wird, um
das Liefern der Quellenspannung VDD über jeden, den
Vorspannungswiderstand R24 und eine Basis des Transistors
Q22 zu Erde GND zu liefern. Zwischen dem Emitter des
Transistors Q23 und einer Betriebsart-Einstellklemme SET
wird das Sicherungselement 210 geschaltet.
Der Vergleicher 240 weist einen ersten Schaltungsabschnitt
zum Vergleichen der beiden Vergleichssignale COM1 bzw. COM2
von den Knoten "B" und "C" und zum Erzeugen eines ersten
Ausgangssignals, falls das erste Vergleichssignal COM1
hinsichtlich des Spannungspegels höher ist, als das zweite
Vergleichssignal COM2, und eines zweiten Ausgangssignals
auf, falls dies nicht so ist. Der Vergleicher 240 weist
ferner einen zweiten Schaltungsabschnitt zum Erzeugen eines
Signals auf, das anzeigt, ob das Sicherungselement in
Erwiderung auf das erste und das zweite Ausgangssignal des
ersten Schaltungsabschnitts durchgebrannt ist oder nicht.
Der erste Schaltungsabschnitt weist, wie dies in Fig. 4
dargestellt ist, drei PMOS-Transistoren auf, von denen
einer ein PMOS-Transistor MP21, der durch eine Vorspannung
Vbias2 aktiviert wird, die an dessen Gate angelegt wird, um
das Liefern der Quellenspannung VDD von der Source zur
Drain zu ermöglichen, und von denen die anderen von diesen
PMOS-Transistoren MP23 und MP24 sind, die mittels des
ersten und des zweiten Vergleichssignals COM1 bzw. COM2 von
den Knoten "B" bzw. "C" aktiviert werden. Die Transistoren
MP23 und MP24 vergleichen das erste und das zweite
Vergleichssignal COM1 bzw. COM2, die an deren Gates
entsprechend angelegt werden, und erzeugen das erste und
das zweite Ausgangssignal von deren entsprechenden Drains
aus.
Der zweite Schaltungsabschnitt weist einen PMOS-Transistor
MP22 und drei NPN-Transistoren Q24, Q25 und Q26 auf. Der
Transistor MP22 wird mittels der Vorspannung Vbias2
aktiviert, die an dessen Gate angelegt wird, um das Liefern
der Quellenspannung VDD von der Source zum Drain zu
ermöglichen. Das Signal am Drain des Transistors MP22 wird
am Ausgang FADJ des Vergleichers 240 vorgesehen. Der
Transistor Q26 ist an einer Ausgangsstufe des Vergleichers
240 angeordnet und wird in Erwiderung auf das zweite
Ausgangssignal vom Drain des Transistors MP24 aktiviert, um
den Ausgang FADJ des Vergleichers 240 mit Erde GND zu
verbinden. Falls alle der NPN-Transistoren Q24 und Q25
gleichzeitig durch das erste Ausgangssignal aktiviert
werden, das an deren Basen gemeinsam angelegt wird, fließen
das erste und das zweite Ausgangssignal durch die
aktivierten Transistoren Q24 bzw. Q25 zu Erde GND. Falls
der Transistor Q25 aktiviert ist, wird auch der Transistor
Q26 inaktiviert, da das zweite Ausgangssignal geerdet ist.
Zusätzlich besteht das Sicherungselement 210 aus einem
Material, das für die Herstellung von Halbleiter-ICs
verwendet wird, gewöhnlich einem Metall oder einem
Polysilicium. Eine Zener-Zap-Diode bzw. Zener-Löschdiode
kann anstelle des Sicherungselements 210 verwendet werden.
Nachfolgend wird der Betrieb der Sicherungsschaltung der
Fig. 4 in Einzelheiten beschrieben.
Ähnlich dem ersten Beispiel wird ein hochpegeliges Signal,
das den nicht durchgebrannten Zustand des
Sicherungselements 210 anzeigt, vom Ausgangsknoten FADJ
erzeugt.
Während der Sicherungsbetriebsart, wird der Transistor MN21
in dem Verbindungsfreigabeabschnitt 230 mittels eines
Sicherungs- bzw. Schmelzsteuersignals CADJ mit hohem Pegel
aktiviert und so der Transistor Q22 aktiviert, so daß der
Transistor Q23 gesättigt bzw. durchdrungen werden kann.
Demzufolge fließt die große Strommenge sofort durch das
Sicherungselement 210. Das Sicherungselement 210 wird dann
aufgeschmolzen und der kristalline Aufbau der Verbindung
wird zerstört, so daß die Verbindung einen konstanten
Widerstandswert oder einen Wert darüber aufweist.
Demzufolge können Spannungen VA und VC an den Knoten "A"
bzw. "C" durch die nachfolgende Gleichung (2) erhalten
werden:
wobei RFL einen Äquivalenzwiderstand des Sicherungselements
210 darstellt. In Gleichung (2) wird der Widerstand R25 auf
einen Widerstandswert von über 100 kΩ gesetzt, falls ein
Widerstandswert des Sicherungselements 210 auf mehr als
100 kΩ geändert wird, wenn die Verbindung geschmolzen ist.
Aus der vorstehenden Gleichung (2) ist ersichtlich, daß VA
größer oder gleich VC ist, da RFLR25 gilt. Die Spannung
COM1 am Knoten "A" ist größer als die Spannung COM2 am
Knoten "C", so daß ein niederpegeliges Signal vom
Ausgangsknoten FADJ der Sicherungsschaltung in der gleichen
Art und Weise erzeugt wird, daß das Sicherungselement 210
vollständig geschmolzen bzw. durchgebrannt ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Widerstand
R25 vorgesehen, um einen geschmolzenen Zustand des
Sicherungselements 210 während des Sicherungsbetriebs genau
zu erfassen. Auch in dem Fall, daß die Betriebsart-
Einstellklemme SET während der normalen Betriebsart geerdet
ist und das Sicherungselement 210 dadurch nicht geschmolzen
wird, um kurzgeschlossen zu werden, kann die
Sicherungsschaltung sich in einem instabilen Zustand
befinden, da eine Vorspannung Vbias1 über den Transistor
Q21 angelegt ist und die nicht geschmolzene Verbindung 210
hinsichtlich der Betriebsart-Einstellklemme SET so geerdet
ist, wie dies bei der Sicherungsschaltung der Fig. 2 ist.
Der Widerstand R25 ist auch vorgesehen, um zu verhindern,
daß die Sicherungsschaltung sich in einem instabilen
Zustand befindet.
Andererseits ist eine einzelne Sicherungsschaltung bei dem
vorstehend beschriebenen Beispiel verdeutlicht, aber eine
Vielzahl von Sicherungsschaltungen ist in einer
Halbleitereinrichtung angeordnet. In dem Fall, daß eine
elektrische Schaltung eine Vielzahl von
Sicherungsschaltungen aufweist, können mehrere
Sicherungssignale FADJ von den Sicherungsschaltungen zur
momentanen Steuerung der elektrischen Schaltung vorgesehen
werden. In diesem Fall kann die elektrische Schaltung
Kennwerte erzielen, die für einen angestrebten Wert bzw.
Pegel beim Entwurf der elektrischen Schaltung geeignet
sind, falls der Zustand des Sicherungselements entsprechend
einem angestrebten Kennwert der elektrischen Schaltung
bestimmt wird.
Daher wird eine Leistungsquellenspannung bei einer
Halbleitereinrichtung mit einer Vielzahl von
Sicherungsschaltungen, die zu Sicherungselementen gehören,
wahlweise an die Klemmen zum Empfangen der Betriebsart-
Einstellsignale angelegt, um so ein spezifisches
Sicherungselement zu schmelzen. Und ein hochpegeliges
Signal wird an eine Eingangsklemme zum Empfangen eines
Sicherungssteuersignals CADJ, das zu der spezifischen
schmelzbaren Verbindung gehört, geführt, so daß ein
angestrebtes Niveau bzw. ein Zielpegel des
Einrichtungsentwurfs nach der Herstellung genau eingestellt
werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ist eine derartige
Sicherungsschaltung auf eine nicht einzustellende
Ausführungsart anwendbar, die zum Erzielen eines genauen
Zielpegels beim Entwurf einer integrierten
Halbleiterschaltung geeignet ist.
Claims (20)
1. Sicherungsschaltung einer Halbleitereinrichtung,
aufweisend:
ein Sicherungselement (110);
eine Einrichtung (120) zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Vergleichssignals (COM1, COM2) in Erwiderung auf eine erste Vorspannung (Vbias1);
eine Einrichtung (130) zum Freigeben des Sicherungselements (110) zum Schmelzen oder Unterbrechen in Erwiderung auf ein Steuersignal (CADJ), das an eine Eingangsklemme der Sicherungsschaltung angelegt ist; und eine Einrichtung (140) zum Vergleichen des ersten und des zweiten Vergleichssignals (COM1, COM2) zum Ausgeben eines Signals (FADJ), das anzeigt, ob das Sicherungselement (110) geschmolzen oder unterbrochen ist oder nicht.
ein Sicherungselement (110);
eine Einrichtung (120) zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Vergleichssignals (COM1, COM2) in Erwiderung auf eine erste Vorspannung (Vbias1);
eine Einrichtung (130) zum Freigeben des Sicherungselements (110) zum Schmelzen oder Unterbrechen in Erwiderung auf ein Steuersignal (CADJ), das an eine Eingangsklemme der Sicherungsschaltung angelegt ist; und eine Einrichtung (140) zum Vergleichen des ersten und des zweiten Vergleichssignals (COM1, COM2) zum Ausgeben eines Signals (FADJ), das anzeigt, ob das Sicherungselement (110) geschmolzen oder unterbrochen ist oder nicht.
2. Sicherungsschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vergleichssignal-Erzeugungseinrichtung (120) ein
Schaltelement (Q11) zum Liefern einer
Leistungsquellenspannung (VDD) in Erwiderung auf ein erstes
Vorspannungssignal (Vbias1) und einen Spannungsteiler (R11,
R12) zum Teilen der Quellenspannung (VDD) in das erste und
das zweite Vergleichssignal (COM1 bzw. COM2) aufweist.
3. Sicherungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungsfreischaltungseinrichtung (130) einen
MOS-Transistor (MN11) mit einer Source, einem Drain zum
Empfangen der Quellenspannung (VDD) und einem Gate zum
Empfangen des Steuersignals (CADJ); einen ersten Transistor
(Q12), der durch Ein-/Ausschalten des MOS-Transistors
(MN11) gesteuert wird und einen Emitter, eine Basis, die
mit der Source des MOS-Transistors über einen Widerstand
(R13) verbunden ist, und einen Kollektor zum Empfangen der
Quellenspannung (VDD) aufweist; und einen zweiten
Transistor (Q13) aufweist, der durch Ein-/Ausschalten des
ersten Transistors (Q12) gesteuert wird, so daß das
Sicherungselement schmilzt oder unterbrochen wird und der
einen Kollektor, der mit dem Sicherungselement (110)
verbunden ist, eine Basis, die mit dem Emitter des ersten
Transistors (Q12) verbunden ist, und einen Emitter
aufweist, der mit Erde (GND) verbunden ist.
4. Sicherungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vergleichereinrichtung (140) eine erste Einrichtung
zum Vergleichen des ersten Vergleichssignals (COM1) mit dem
zweiten Vergleichssignal (COM2) und Erzeugen eines ersten
Ausgangssignals, falls das erste Vergleichssignal (COM1)
größer als das zweite Vergleichssignal (COM2) ist, und
eines zweiten Ausgangssignals, falls nicht; und eine zweite
Einrichtung zum Erzeugen des Signals (FADJ) aufweist, das
anzeigt, ob das Sicherungselement in Erwiderung auf das
erste und das zweite Ausgangssignal der ersten Einrichtung
geschmolzen oder unterbrochen ist.
5. Sicherungsschaltung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Einrichtung einen ersten MOS-Transistor
(MP11) mit einem Drain, einer Source zum Empfangen der
Quellenspannung (VDD) und ein Gate zum Empfangen einer
zweiten Vorspannung (Vbias2); einen zweiten MOS-Transistor
(MP13) mit einer Source, die mit dem Drain des ersten MOS-
Transistors (MP11) verbunden ist, einem Gate zum Empfangen
des ersten Vergleichssignals (COM1) und einem Drain zum
Vorsehen des ersten Ausgangssignals; und einen dritten MOS-
Transistor (MP14) aufweist, der parallel zum zweiten MOS-
Transistor (MP13) geschaltet ist, wobei er eine Source, die
mit dem Drain des ersten MOS-Transistors (MP11) verbunden
ist, ein Gate zum Empfangen des zweiten Vergleichssignals
(COM2) und einen Drain zum Ausgeben des zweiten
Ausgangssignals aufweist.
6. Sicherungsschaltung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Einrichtung einen vierten MOS-Transistor
(MP12) mit einer Source zum Empfangen der Quellenspannung
(VDD), einem Gate zum Empfangen der zweiten Vorspannung
(Vbias2) und einem Drain, der mit der Ausgangsklemme (FAPJ)
der Sicherungsschaltung verbunden ist; einen ersten
Transistor (Q14) mit einem Emitter, der mit Erde (GND)
verbunden ist, einem Kollektor und einer Basis, die
gemeinsam mit dem Drain des zweiten MOS-Transistors (MP13)
verbunden sind; einen zweiten Transistor (Q15) mit einem
Kollektor zum Empfangen des zweiten Ausgangssignals, einer
Basis zum Empfangen des ersten Ausgangssignals und einem
geerdeten Drain; und einen dritten Transistor (Q16)
aufweist, der einen Emitter, der mit dem Drain des vierten
MOS-Transistors (MP12) verbunden ist, eine Basis zum
Empfangen des zweiten Ausgangssignals und einen geerdeten
Emitter aufweist.
7. Sicherungsschaltung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet
daß das Sicherungselement (110) aus einer
Polysiliciumschicht oder einer Metallschicht besteht, die
auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist.
8. Sicherungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet
daß das Sicherungselement (110) aus einer Zener-Lösch-Diode
besteht.
9. Sicherungsschaltung einer Halbleitereinrichtung,
aufweisend:
ein Sicherungselement (210);
eine Einrichtung (220) zum Teilen einer Leistungsquellenspannung (VDD) in ein erstes und ein zweites geteiltes Spannungssignal;
eine Einrichtung (230) zum Ermöglichen des Schmelzens oder Unterbrechens des Sicherungselements in Erwiderung auf ein Steuersignal, das an eine Eingangsklemme der Sicherungsschaltung angelegt wird;
eine Erfassungseinrichtung (250), die zwischen das Sicherungselement (210) und eine Ausgangsklemme der Spannungsteilungseinrichtung (220) wo das erste geteilte Spannungssignal zugeführt wird, zum Erfassen eines Sicherungszustands des Sicherungselements gemäß einer Änderung eines Widerstands von diesem geschaltet ist; und eine Einrichtung (240) zum Empfangen eines Ausgangssignals der Erfassungseinrichtung (250) als ein erstes Vergleichssignal (COM1) und des zweiten geteilten Spannungssignals als ein zweites Vergleichssignal (COM2) und zum Vergleichen des ersten und des zweiten Vergleichssignals (COM1, COM2) zum Ausgeben eines Signals, das anzeigt, ob das Sicherungselement durchgebrannt oder unterbrochen ist oder nicht.
ein Sicherungselement (210);
eine Einrichtung (220) zum Teilen einer Leistungsquellenspannung (VDD) in ein erstes und ein zweites geteiltes Spannungssignal;
eine Einrichtung (230) zum Ermöglichen des Schmelzens oder Unterbrechens des Sicherungselements in Erwiderung auf ein Steuersignal, das an eine Eingangsklemme der Sicherungsschaltung angelegt wird;
eine Erfassungseinrichtung (250), die zwischen das Sicherungselement (210) und eine Ausgangsklemme der Spannungsteilungseinrichtung (220) wo das erste geteilte Spannungssignal zugeführt wird, zum Erfassen eines Sicherungszustands des Sicherungselements gemäß einer Änderung eines Widerstands von diesem geschaltet ist; und eine Einrichtung (240) zum Empfangen eines Ausgangssignals der Erfassungseinrichtung (250) als ein erstes Vergleichssignal (COM1) und des zweiten geteilten Spannungssignals als ein zweites Vergleichssignal (COM2) und zum Vergleichen des ersten und des zweiten Vergleichssignals (COM1, COM2) zum Ausgeben eines Signals, das anzeigt, ob das Sicherungselement durchgebrannt oder unterbrochen ist oder nicht.
10. Sicherungsschaltung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet
daß die Spannungsteilungseinrichtung (220) ein
Schaltelement (Q21) zum Liefern der Quellenspannung in
Erwiderung auf ein erstes Vorspannungssignal (Vbias1), das
extern angelegt wird, und einen ersten und einen zweiten
Widerstand (R21, R22) zum Teilen der Quellenspannung in das
erste bzw. zweite Spannungsgeteilte Signal aufweist.
11. Sicherungsschaltung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet
daß der erste Widerstand (R21) den gleichen Widerstandswert
wie der zweite Widerstand (R22) aufweist.
12. Sicherungsschaltung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet
daß die Erfassungseinrichtung (250) aus einem
spannungserfassenden Widerstand (R25) besteht.
13. Sicherungsschaltung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet
daß der spannungserfassende Widerstand (R25) den gleichen
Widerstandswert wie das Sicherungselement aufweist, das
geschmolzen ist.
14. Sicherungsschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet
daß die Verbindungsfreischaltungseinrichtung (230) einen
MOS-Transistor (MN21) mit einer Source, einem Drain zum
Empfangen der Quellenspannung (VDD) und einem Gate zum
Empfangen des Steuersignals (CADJ); einen ersten Transistor
(Q22), der durch Ein-/Ausschalten des MOS-Transistors
(MN11) gesteuert wird und einen Emitter, eine Basis, die
mit der Source des MOS-Transistors über einen Widerstand
(R23) verbunden ist, und einen Kollektor zum Empfangen der
Quellenspannung (VDD) aufweist; und einen zweiten
Transistor (Q23) aufweist, der durch Ein-/Ausschalten des
ersten Transistors (Q22) gesteuert wird, so daß das
Sicherungselement schmilzt oder unterbrochen wird und der
einen Kollektor, der mit dem Sicherungselement (210)
verbunden ist, eine Basis, die mit dem Emitter des ersten
Transistors (Q22) verbunden ist, und einen Emitter
aufweist, der mit Erde (GND) verbunden ist.
15. Sicherungsschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet
daß die Vergleichereinrichtung (240) eine erste Einrichtung
zum Vergleichen des ersten Vergleichssignals (COM1) mit dem
zweiten Vergleichssignal (COM2) und Erzeugen eines ersten
Ausgangssignals, falls das erste Vergleichssignal (COM1)
größer als das zweite Vergleichssignal (COM2) ist, und
eines zweiten Ausgangssignals, falls nicht; und eine zweite
Einrichtung zum Erzeugen des Signals (FADJ) aufweist, das
anzeigt, ob das Sicherungselement in Erwiderung auf das
erste und das zweite Ausgangssignal der ersten Einrichtung
geschmolzen oder unterbrochen ist.
16. Sicherungsschaltung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet
daß die erste Einrichtung einen ersten MOS-Transistor
(MP21) mit einem Drain, einer Source zum Empfangen der
Quellenspannung (VDD) und ein Gate zum Empfangen einer
zweiten Vorspannung (Vbias2); einen zweiten MOS-Transistor
(MP23) mit einer Source, die mit dem Drain des ersten MOS-
Transistors (MP21) verbunden ist, einem Gate zum Empfangen
des ersten Vergleichssignals (COM1), das durch den Detektor
angelegt wird, und einem Drain zum Vorsehen des ersten
Ausgangssignals; und einen dritten MOS-Transistor (MP24)
aufweist, der parallel zum zweiten MOS-Transistor (MP23)
geschaltet ist, wobei er eine Source, die mit dem Drain des
ersten MOS-Transistors (MP21) verbunden ist, ein Gate zum
Empfangen des zweiten Vergleichssignals (COM2) und einen
Drain zum Ausgeben des zweiten Ausgangssignals aufweist.
17. Sicherungsschaltung nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet
daß die zweite Einrichtung einen vierten MOS-Transistor
(MP22) mit einer Source zum Empfangen der Quellenspannung
(VDD), einem Gate zum Empfangen der zweiten Vorspannung
(Vbias2) und einem Drain, der mit der Ausgangsklemme (FAPJ)
der Sicherungsschaltung verbunden ist; einen ersten
Transistor (Q24) mit einem Emitter, der mit Erde (GND)
verbunden ist, einem Kollektor und einer Basis, die
gemeinsam mit dem Drain des zweiten MOS-Transistors (MP23)
verbunden sind; einen zweiten Transistor (Q25) mit einem
Kollektor zum Empfangen des zweiten Ausgangssignals, einer
Basis zum Empfangen des ersten Ausgangssignals und einem
geerdeten Drain; und einen dritten Transistor (Q26)
aufweist, der einen Emitter, der mit dem Drain des vierten
MOS-Transistors (MP22) verbunden ist, eine Basis zum
Empfangen des zweiten Ausgangssignals und einen geerdeten
Emitter aufweist.
18. Sicherungsschaltung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sicherungselement (210) aus einer
Polysiliciumschicht oder einer Metallschicht besteht, die
auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist.
19. Sicherungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet
daß das Sicherungselement (210) aus einer Zener-Lösch-Diode
besteht.
20. Sicherungsschaltung einer Halbleitereinrichtung,
aufweisend:
eine Vielzahl von Sicherungselementen, von denen eines in Erwiderung auf ein Einstellspannungssignal ausgewählt wird; und
eine Vielzahl von Sicherungsschaltungen, die zu den Sicherungselementen gehörend angeordnet sind, zum Unterbrechen oder Schmelzen des ausgewählten Sicherungselements gemäß einem Steuersignal, das über eine Eingangsklemme der Schaltung angelegt wird.
eine Vielzahl von Sicherungselementen, von denen eines in Erwiderung auf ein Einstellspannungssignal ausgewählt wird; und
eine Vielzahl von Sicherungsschaltungen, die zu den Sicherungselementen gehörend angeordnet sind, zum Unterbrechen oder Schmelzen des ausgewählten Sicherungselements gemäß einem Steuersignal, das über eine Eingangsklemme der Schaltung angelegt wird.
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