DE2363229A1 - ARRANGEMENT FOR SETTING OPERATING PARAMETERS ON AN INTEGRATED ELECTRICAL SWITCHING UNIT - Google Patents
ARRANGEMENT FOR SETTING OPERATING PARAMETERS ON AN INTEGRATED ELECTRICAL SWITCHING UNITInfo
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Anordnung zur Einstellung von Betriebsparametern an einer integrierten elektrischen SchaltungseinheitArrangement for setting operating parameters on a integrated electrical circuit unit
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einstellung von Betriebsparametern an einer integrierten elektrischen Schaltungseinheit, insbesondere zur Durchführung von Abgleich- oder Kompensationseinstellungen, mittels an die Schaltungseinheit anschaltbarer unterschiedlicher Widerstände. The invention relates to an arrangement for adjusting Operating parameters on an integrated electrical circuit unit, in particular for performing calibration or compensation settings by means of different resistors that can be connected to the circuit unit.
Bei elektronischen Schaltungen, die in integrierter Technik aufgebaut sind, ist vor der Inbetriebnahme meist ein Abgleich, eine Kompensation, eine Trimmung oder eine ähnliche Einstellung der Betriebsparameter erforderlich. Dies erfolgt durch Anschaltung jeweils eines Widerstandes, die zu einem gewünschten Schaltungsverhalten führt. Bei integrierten Schaltungen erfolgt eine solche Kompensation bisher außerhalb der Schaltung. Verschiedene handelsübliche integrierte Schaltungen müssen hierzu zunächst gemessenIn the case of electronic circuits that are built using integrated technology, a Adjustment, compensation, trimming or a similar setting of the operating parameters is required. this takes place by connecting a resistor in each case, which leads to a desired switching behavior. With integrated In circuits, such compensation has so far been carried out outside the circuit. Various commercially available Integrated circuits must first be measured for this
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werden, um einen bestimmten Schaltungsparameter festzustellen, dann muß ein separater veränderbarer Widerstand an die integrierte Schaltung angeschaltet werden, dieser wird dann so eingestellt, daß sich die gewünschte Schaltungseigenschaft zeigt, die sich gegenüber der anfänglich vorhandenen Eigenschaft in gewissem Grade unterscheidet. to determine a specific circuit parameter, then a separate variable resistor must be connected to the integrated circuit, this one is then set in such a way that the desired circuit characteristic is shown, which differs from the initially existing property differs to some extent.
Ein Beispiel für die vorstehend aufgezeigten Erfordernisse ist der in integrierter Technik aufgebaute Operationsverstärker, bei dem unbestimmte und normalerweise relativ kleine Offsetspannungen auftreten. Diese wird im allgemeinen durch den Hersteller als ein unter einem gewissen Amplitudenwert liegender Wert angegeben. Es ist Jedoch dann ein Abgleich oder eine Trimmung der Schaltung erforderlich, um eine gegenüber diesem Wert viel kleinere maximale Offsetspannung zu verwirklichen. Diese Einstellarbeiten werden im allgemeinen durch die Befestigung bzw. Anschaltung eines veränderbaren Widerstands an elektrische Anschlüsse der integrierten Schaltung, Messung der Offsetspannung und Änderung des Widerstands vorgenommen, wobei die Schaltung auf eine gewisse vorgegebene maximale Offsetspannuhg eingestellt oder kompensiert wird, in dieser Hinsicht ist zu bemerken, daß die Offsetspannung eines in integrierter Technik aufgebauten Operationsverstärkers temperaturabhängigen Änderungen unterworfen ist, weshalb die vorstehend beschriebenen Einstellungen bei einer bekannten Temperatur vorgenommen werden, bei der die Schaltung hauptsächlich betrieben wird.An example of the requirements outlined above is the operational amplifier built using integrated technology, in which indefinite and normally relatively small offset voltages occur. This will in general specified by the manufacturer as a value below a certain amplitude value. However, it is then an adjustment or trimming of the circuit is necessary in order to achieve a maximum offset voltage which is much smaller than this value to realize. This adjustment work is generally carried out by the attachment or connection a variable resistance to electrical connections of the integrated circuit, measurement of the offset voltage and Change of resistance made, with the circuit set to a certain predetermined maximum offset voltage or compensated, in this regard it should be noted that the offset voltage is one in integrated technology built operational amplifier is subject to temperature-dependent changes, which is why the above-described Settings are made at a known temperature at which the circuit will primarily operate will.
Bei den beschriebenen Abgleicharbeiten treten verschiedene Probleme und Schwierigkeiten auf. Nicht selten verursacht der an einen Operationsverstärker anzuschaltende veränder» bare Widerstand mehr Kosten als die. integrierte SchaltungVarious problems and difficulties arise in the adjustment work described. Not infrequently caused the variable resistor to be connected to an operational amplifier costs more than that. integrated circuit
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selbst. Ferner treten auch Probleme im Zusammenhang mit einer zuverlässigen Arbeitsweise auf, die durch die Herstellung nicht beeinflußt werden können.itself. Problems also arise in connection with a reliable mode of operation that cannot be influenced by the manufacture.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit zur Einstellung von Betriebsparametern an einer integrierten elektrischen Schaltungseinheit anzugeben, die unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Probleme und Schwierigkeiten eine zuverlässige Einstellung bei geringstmöglichem Raumbedarf und höchstmöglicher Genauigkeit gewährleistet, wobei gleichzeitig gegenüber bekannten Anordnungen eine Kostensenkung möglich sein soll.The object of the invention is to provide a possibility to specify operating parameters on an integrated electrical circuit unit, which while avoiding the problems outlined above and difficulties in a reliable setting with the smallest possible space requirement and the highest possible accuracy guaranteed, while at the same time compared to known arrangements, a cost reduction should be possible.
Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß v auf dem Schaltungsträger mehrere Widerstandselemente integriert angeordnet sind, daß jedem Widerstandselement ein integriertes, durch Stromfluß steuerbares Schalterelement über eine integrierte Schaltungsverbindung zugeordnet ist, daß mehrere Widerstände und Schalterelemente über eine ihnen gemeinsame integrierte Schaltungsverbindung jeweils mit einem einen einzustellenden Betriebsparameter führenden Schaltungspunkt der integrierten Schaltungseinheit verbunden sind und daß elektrische Anschlüsse zur Speisung eines jeden Schalterelements mit einem Steuerstrom und zur Messung des jeweiligen Betriebsparameters vorgesehen sind.To achieve this object, an arrangement of the type mentioned is designed according to the invention in such a way that v several resistor elements are integrated on the circuit carrier, that each resistor element is assigned an integrated switch element controllable by current flow via an integrated circuit connection, that several resistors and switch elements via a their common integrated circuit connection are each connected to a circuit point of the integrated circuit unit carrying an operating parameter to be set and that electrical connections are provided for supplying each switch element with a control current and for measuring the respective operating parameter.
Eine Anordnung nach der Erfindung bietet eine einfache und billige Lösung der bei bekannten Anordnungen auftretenden Probleme. Es ist nämlich zu berücksichtigen, daß, abgesehen von einem sehr sorgfältigen Herstellungsverfahren, beispielsweise bei separaten integriert aufgebauten Operationsverstärkern Änderungen der Offsetspannung auftreten kön-An arrangement according to the invention offers a simple and cheap solution to the problems encountered with known arrangements. It should be borne in mind that, apart from a very careful manufacturing process, for example in the case of separate, integrated operational amplifiers Changes in the offset voltage can occur
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nen, die bereits durch den Hersteller vor der Verpackung der jeweiligen Schaltung eingestellt, abgeglichen und kompensiert werden können, wenn hierzu die Erfindung eingesetzt wird. Dadurch werden von vornherein viele Probleme der integrierten Schaltungen beim endgültigen Einsatz ausgeschlossen, und der Hersteller kann zugesagte Eigenschaften des Endprodukts besser einhalten.nen that have already been set, matched and adjusted by the manufacturer before packaging the respective circuit can be compensated if the invention is used for this purpose. This creates a lot of problems to begin with the integrated circuits are excluded in the final use, and the manufacturer can use promised properties of the end product.
Nach der.Erfindung wird also eine integrierte Schaltung mit Widerständen bekannter Werte versehen, die mit durch Stromfluß steuerbaren Schalterelementen verbunden sind. Diese zusätzlichen Elemente befinden sich in integrierter Technik auf dem Schaltungsträger. Elektrische Verbindungen sind in der integrierten Schaltung zu darauf vorgesehenen Kontaktpunkten geführt, die eine Messung der Schaltungseigenschaften und eine Anschaltung elektrischer Leistung zur Öffnung oder Schließung ausgewählter Schalterelemente ermöglichen, wodurch einzelne Widerstände je nach Erfordernis ein- und ausgeschaltet werden können. Somit ist die gewünschte Trimmung oder Abgleichung der Schaltungseigenschaften in einfacher, aber genauer Weise möglich.According to the invention, an integrated circuit is provided with resistors of known values which are connected to switch elements that can be controlled by the flow of current. These additional elements are located in integrated technology on the circuit carrier. Electrical connections are made in the integrated circuit to contact points provided thereon, which enable the circuit properties to be measured and electrical power to be connected to open or close selected switch elements, whereby individual resistors can be switched on and off as required. The desired trimming or adjustment of the circuit properties is thus possible in a simple but precise manner.
Die Schalterelemente können beispielsweise in Form schmelzbarer Verbindungen, von Dioden, Transistoren oder beliebigen entsprechenden Verbindungen vorgesehen sein. Die Widerstände können als integrale Teile der integrierten Schaltung ausgebildet sein, haben jeweils einen vorgegebenen Widerstandswert, der im Sinne einer einfachen Kompensationseinstellung von einem Widerstand zum anderen unterschiedlich sein kann.The switch elements can, for example, in the form of fusible links, diodes, or transistors any corresponding connections can be provided. The resistors can be used as integral parts of the built-in Be designed circuit, each have a predetermined resistance value in the sense of a simple Compensation setting can be different from one resistor to another.
Die Erfindung kann in integrierten Schaltungen unter- eohiedliohster Art eingesetzt werden» beispielsweise in The invention can be used in various types of integrated circuits, for example in
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Operationsverstärkern, bei denen die Offsetspannung auf ein vorgegebenes Maximum einzustellen ist. Dies erfolgt durch Einbeziehung der geeigneten Widerstandswerte in die Schaltung. Andere Anwendungsfälle der Erfindung betreffen digitale Einstellungen linearer Schaltungen beispielsweise in Digital-Analog-Wandlern und in Analog-Digital- Wandlern, deren feine Abstimmung mittels Präzisions- Widerstandsketten durch die Erfindung besonders vorteilhaft zu verwirklichen ist.Operational amplifiers where the offset voltage is on a predetermined maximum is to be set. This is done by including the appropriate resistance values in the circuit. Other applications of the invention relate to digital settings of linear circuits, for example in digital-to-analog converters and in analog-to-digital Converters whose fine tuning by means of precision resistance chains is particularly advantageous thanks to the invention is to be realized.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie bisher bekannte Anordnungen werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention as well as previously known Arrangements are described below with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines in integrierter Technik aufgebauten Operationsverstärkers mit einer bisher bekannten Anordnung zur Einstellung seiner Offsetspannung,Fig. 1 is a block diagram of an operational amplifier constructed in integrated technology with a previously known arrangement for setting its offset voltage,
Fig. 1A eine Schaltungsanordnung eines integrierten Operationsverstärkers bekannter Art,1A shows a circuit arrangement of an integrated operational amplifier known species,
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung eines Teils eines Operationsverstärkers mit einer Anordnung nach der Erfindung, die eine digitale Einstellung ermöglicht, 2 shows a circuit arrangement of part of an operational amplifier with an arrangement according to the invention that enables digital setting,
Fig. 2A einen Teil der in Fig. 2 gezeigten Anordnung nach der Erfindung,2A shows a part of the arrangement according to the invention shown in FIG. 2,
Fig. 3 die Schaltung eines Teils eines Operationsverstärkers mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,3 shows the circuit of part of an operational amplifier with a further exemplary embodiment the invention,
Fig. JA einen Teil der in Fig. 3 gezeigten Anordnung nach der Erfindung,JA shows a part of the arrangement according to the invention shown in FIG. 3,
Fig. 4 einen Teil einer Schaltung eines Operationsverstärkers mit einem weiteren Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,4 shows part of a circuit of an operational amplifier with a further embodiment according to the invention,
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Fig. 5 eine schematische Darstellung der räumlichen Anordnung einer Schaltung nach Fig. 3 mit einer Einstellung nach der Erfindung, undFIG. 5 shows a schematic representation of the spatial arrangement of a circuit according to FIG. 3 with a Setting according to the invention, and
Fig. 6 eine mögliche räumliche Anordnung einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.6 shows a possible spatial arrangement of a circuit arrangement according to the invention.
In Fig. 1 ist ein in integrierter Technik aufgebauter Operationsverstärker 11 mit Eingängen 12 und 13 und einem Ausgang 14 dargestellt« Solche Einheiten sind handelsüblich, und zu den vom Hersteller angegebenen Schaltungseigenschaften gehört die maximale Eingangs-Offsetspannung. Diese Spannung kann beispielsweise in der Grössenordnung von 6 Millivolt liegen. Im Idealfall hat die. · Offs et spannung den Wert Null, und im allgemeinen wird bei der Anwendung der integrierten Schaltung ein veränderbarer Widerstand 16 an eigens vorgesehe. Anschlüsse angeschaltet, um die' Offsetspannung dem Wert Null weitestgehend anzunähern. Dieser veränderbare Widerstand hat einen Schleifer 17, der mit einem Anschluß 18 verbunden ist. Dieser wird wiederum mit dem negativen Pol der Betriebsspannüngsquelle für die Schaltung verbunden. Durch Bewegung des Schleifers 17 ist es möglich, die Offsetspannung praktisch abzugleichen. Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung entspricht einer Offsetspannungsregelschaltung, wie sie für einen bestimmten Operationsverstärker handelsüblich ist. Hinsichtlich des Schaltungsverhaltens arbeitet eine solche Anordnung an sich zufriedenstellend und liefert auch die gewünschten Ergebnisse. Vom praktischen physikalischen Standpunkt gesehen, ist sie jedoch im Hinblick auf Zeit, Kosten und Zuverlässigkeit nicht befriedigend.In Fig. 1 is a built in integrated technology Operational amplifier 11 with inputs 12 and 13 and one Output 14 shown «Such units are commercially available and have the circuit properties specified by the manufacturer belongs to the maximum input offset voltage. This voltage can be of the order of magnitude, for example of 6 millivolts. Ideally, the. · Offs et voltage has a value of zero, and in general it is at the application of the integrated circuit, a variable resistor 16 is provided on its own. Connections switched on, in order to bring the offset voltage as close as possible to zero. This changeable resistance has one Slider 17, which is connected to a connection 18 is. This in turn is connected to the negative pole of the operating voltage source connected for the circuit. By moving the wiper 17, it is possible to adjust the offset voltage practically to match. The circuit shown in Fig. 1 corresponds to an offset voltage control circuit, as it is commercially available for a particular operational amplifier. With regard to the circuit behavior works such an arrangement is in itself satisfactory and also provides the desired results. From the practical however, from a physical point of view, it is not in terms of time, cost and reliability satisfactory.
Die Erfindung bietet nun eine verbesserte integrierte Technik, indem eine digitale Einstell- oder Abgleichanordnung eingeschlossen wird, mit der bereits der Herstel- ' The invention now offers an improved integrated Technology by including a digital setting or balancing arrangement with which the manufacturer
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ler die Schaltung vor ihrer Einkapselung zwecks Verkauf und praktischen Einsatzes abgleichen kann. Die integrierte Schaltung selbst enthält hierzu mehrere integrale Widerstände, die untereinander durch integrale Schalterelemente verbunden sind, die durch Stromfluß bzw. durch angelegte Spannung steuerbar sind. Diese zusätzlichen Elemente können also mit der Originälschaltung verbunden werden, gleichzeitig sind geeignete Kontaktpunkte zur Betätigung der Schalterelemente vorgesehen. Auf diese Weise ist es möglich, jeweils gewünschte Widerstandswerte ein- oder auszuschalten, um die integrierte Schaltung während eines Teils,des Herstellungsprozesses bereits abzugleichen.ler the circuit before it is encapsulated for sale and practical use. The integrated circuit itself contains several integrals for this purpose Resistors that are connected to one another by integral switch elements that are activated by current flow or can be controlled by applied voltage. These additional elements can therefore be connected to the original circuit at the same time suitable contact points for actuating the switch elements are provided. To this Way it is possible to switch the desired resistance values on or off to the integrated circuit during part of the manufacturing process.
Die Erfindung wird also gemeinsam mit einer integrierten Schaltung, beispielsweise einem Operationsverstärker, herkömmlicher Art verwendet und bildet im Effekt einen Teil einer solchen Schaltung. Fig. 1A zeigt einen Operationsverstärker bekannter Art, der in integrierter Technik aufgebaut ist und einem handelsüblichen Modell entspricht. Da eine solche. Schaltung bekannt ist, wird ihre Funktion im folgenden nicht weiter beschrieben. Es sei jedoch bemerkt, daß der nichtinvertierende Eingang 12 mit der Basis eines Eingangstransistors 19 verbunden ist und daß der invertierende Eingang 13 mit der Basis eines zweiten Eingangstransistors 20 verbunden ist. Der Eingangstransistor 19 ist mit weiteren Transistoren 21 und 22 sowie mit einem Widerstand 23 in Reihe und an eine die negative Betriebsspannung führende Leitung 24 des Verstärkers angeschaltet. Der Eingangstransistor 20 ist in ähnlicher Weise mit Transistoren 26 und 27 sowie mit einem Widerstand 28 an die Leitung 24 in Reihe angeschaltet. Die Transistoren 22 und 27 sind an ihren Basiselektroden miteinander verbunden und an dieser Verbindung über einen Widerstand 29 an die Leitung 24 angeschaltet.The invention is thus used together with an integrated circuit, for example an operational amplifier, of a conventional type and in effect forms part of such a circuit. 1A shows an operational amplifier of a known type which is constructed using integrated technology and corresponds to a commercially available model. Because such. Circuit is known, its function is not described further below. It should be noted, however, that the non-inverting input 12 is connected to the base of an input transistor 19 and that the inverting input 13 is connected to the base of a second input transistor 20. The input transistor 19 is connected in series with further transistors 21 and 22 and with a resistor 23 and to a line 24 of the amplifier carrying the negative operating voltage. The input transistor 20 is ise turned on in a similar W e with transistors 26 and 27 and to a resistor 28 to the line 24 in series. The transistors 22 and 27 are connected to one another at their base electrodes and are connected to the line 24 at this connection via a resistor 29.
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Zumindest für den Betrieb dieses Operationsverstärkers 11 mit dem Verstärkungsfaktor 1 ist vorzugeben, daß die Emitterelektroden der Eingangstransistoren 19 und 20 auf derselben Spannung gehalten werden. Meistens tritt aber wegen leichter Änderungen der Eigenschaften der Eingangstransistoren normalerweise eine Spannungsdifferenz zwischen den Emitterelektroden auf, die allgemein als Eingangs-Offsetspannung bezeichnet wird. Es ist bekannt, diese Offsetspannung durch Anschaltung eines veränderbaren Widerstands bzw. eines Potentiometers an die Emitterelektroden der Transistoren 22 und 27 zu kompensieren, wozu der Widerstand bis zu einem Minimalwert der Offsetspannung verändert wird. Die Erfindung vermeidet die externe Anschaltung und Steuerung der integrierten Schaltung.At least for the operation of this operational amplifier 11 with the gain factor 1 it is to be specified that the Emitter electrodes of the input transistors 19 and 20 are kept at the same voltage. Mostly kicks but usually a voltage difference due to slight changes in the properties of the input transistors between the emitter electrodes, which is commonly referred to as the input offset voltage. It is known, this offset voltage by connecting a changeable To compensate resistance or a potentiometer at the emitter electrodes of transistors 22 and 27, including the resistance down to a minimum value the offset voltage is changed. The invention avoids the external connection and control of the integrated Circuit.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind als integraler Teil der integrierten Schaltung mehrere Reihenschaltungen eines Widerstandselements und eines Schalterelements zueinander parallel an den Widerstand 28 angeschaltet. Ein erstes Widerstandselement 31 ist mit einem ersten Schalterelement 32 in Reihe ge- schaltet, diese Reihenschaltung ist an den Widerstand 28 des Transistors 27 angeschaltet. Ein zweites Widerstandselement 33 ist mit einem zweiten Schalterelement 34 in Reihe geschaltet, diese Reihenschaltung ist parallel an den Widerstand 28, also damit auch an die erstgenannte Reihenschaltung angeschaltet. Weitere Kombinationen von Widerstands- und Schalterelementen sind in ähnlicher Weise auf dem Schaltungsträger der integrierten Schaltung angeordnet. Diese Kombinationen und deren Verbindungen sind als ein Teil der integrierten Schaltung selbst bereits während der Herstellung ausgebildet worden. Die Widerstandselemente können auf verschiedenste Weise nach Verfahren verwirklicht werden, di© in der Halbleiterteoh-In the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 2, a plurality of series connections of a resistor element and a switch element are connected to the resistor 28 in parallel with one another as an integral part of the integrated circuit. A first resistance element 31 is connected in series with a first switch element 32; this series connection is connected to the resistor 28 of the transistor 27. A second resistor element 33 is connected in series with a second switch element 34; this series connection is connected in parallel to the resistor 28, that is to say also to the first-mentioned series connection. Further combinations of resistor and switch elements are arranged in a similar manner on the circuit carrier of the integrated circuit. These combinations and their connections have already been formed as part of the integrated circuit itself during manufacture. The resistance elements can be implemented in a wide variety of ways according to processes, di © in the semiconductor
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nologie bekannt sind. Ähnlich können die Schalterelemente 32, 34 usw. integral innerhalb der integrierten Schaltung verwirklicht werden, beispielsweise durch schmelzbare Verbindungen oder Dioden. In Fig. 2A ist eine Kombination aus einem Widerstandselement 36 und einem Schalterelement 37 dargestellt, welches als schmelzbare Verbindung verwirklicht ist. Normalerweise wird durch dieses Element eine Stromverbindung gebildet, die bei Anlegen einer ausreichenden Spannung bzw. bei ausreichend starkem Stromfluß schmilzt und somit unterbrochen wird.nology are known. Similarly, the switch elements 32, 34, etc. can be integral within the integrated circuit be realized, for example by fusible links or diodes. In Fig. 2A is a combination shown from a resistance element 36 and a switch element 37, which is realized as a fusible connection. Usually this element creates a Current connection is formed when a sufficient voltage is applied or when the current flow is sufficiently strong melts and is thus interrupted.
Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung ermöglicht eine Veränderung der Spannung am Emitter des Transistors 27 gegenüber der negativen Betriebsspannungsleitung 24. Das Potential des Emitters am Transistor 22 gegenüber der Leitung 24 ist bereits fest eingestellt, so daß es mit der Erfindung möglich ist, die Spannung zwischen den Emittern der Transistoren 22 und 27 so abzugleichen oder einzustellen, daß sie mindestens näherungsweise eine Offsetspannung mit dem Wert Null zwischen den Eingängen der integrierten Schaltung zur Folge hat.The circuit arrangement shown in FIG. 2 enables one Change in the voltage at the emitter of the transistor 27 in relation to the negative operating voltage line 24. The potential of the emitter on the transistor 22 opposite the line 24 is already permanently set, so that it is with the invention it is possible to adjust or adjust the voltage between the emitters of the transistors 22 and 27, that they have at least approximately an offset voltage with the value zero between the inputs of the integrated Circuit has the consequence.
Eine Vielzahl anderer Anordnungen zum Trimmen oder zur Einstellung des Widerstandes in einer Schaltung sind im Rahmen der Erfindung möglich. So ist in Fig. 3 eine Reihenschaltung von Widerstandselementen dargestellt, von denen ^edes mit einem Schalterelement parallelgeschaltet ist. Dadurch kann $eäer gewünschte Widerstandswert aus der Schaltung entfernt werden. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Emitter des Transistors 27 mit der Leitung 24 über mehrere Widerstände 41, 42, 43, 44 usw. verbunden. Mehrere Schalterelemente 46, 47» 48, 49 usw. sind jeweils parallel an einen der Widerstände 41 bis 44 usw. angeschaltet. Dadurch kann jedes der Widerstandselemente 41 bis 44 usw. in den Stromkreis ein- bzw.A variety of other arrangements for trimming or setting the resistance in a circuit are possible within the scope of the invention. 3 shows a series connection of resistance elements, each of which is connected in parallel with a switch element. This means that any desired resistance value can be removed from the circuit. As shown in Fig. 3, the emitter of the transistor 27 is connected to the line 24 through a plurality of resistors 41, 42, 43, 44 and so on. Several switch elements 46, 47, 48, 49 etc. are each connected in parallel to one of the resistors 41 to 44 etc. As a result, each of the resistance elements 41 to 44 etc. can be switched on or off into the circuit.
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aus ihm ausgeschaltet werden. Dabei können wie auch bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Werte der Widerstandselemente unterschiedlich sein, um die Einstellung des Gesamtwertes zu erleichtern und zu besch-.leunigen. Beispielsweise kann ein Widerstandselement einen zehnfachen Wert eines weiteren Widerstandselements aufweisen, so daß es durch einen einzigen Schaltvorgang möglich ist, eine größere Widerstandsänderung zu erzielen, die andernfalls nur durch mehrere Schaltvorgänge bei kleineren Widerstandswerten zu verwirklichen wäre.be turned off from it. As in other exemplary embodiments of the invention, the values of the resistance elements may be different in order to facilitate and accelerate the setting of the total value. For example, a resistance element can be ten times the value of another resistance element so that it is possible to achieve a greater change in resistance with a single switching operation, which could otherwise only be achieved by several switching operations with smaller resistance values.
Die durch Stromfluß steuerbaren Schalterelemente können auf unterschiedlichste Weise verwirklicht werden. In Fig. 3A ist die Verwendung von Halbleiterdioden als Schalterelemente dargestellt. Eine Halbleiterdiode hat bekanntlich eine vorbestimmte Sperrspannung, und das Anlegen einer ausreichend höheren Spannung in Sperrichtung verursacht den Durchbruch der Diode. Bei einer ausreichenden zugeführten Leistung in Sperrichtung ist es dann möglich, die Diode elektrisch kurzzuschließen, so daß sie nachfolgend lediglich einen Stromweg geringen Widerstandes für Strom in beiden Richtungen darstellt. Die in Fig. 3A gezeigten Dioden 51 sind als ein Teil des integrierten'Schaltungsauf baus ausgeführt, und können beispielsweise durch Diffusion geeigneter Verunreinigungen in eine Halbleiterschicht zur Verwirklichung eines Überganges, gebildet werden. Die elektrische Verbindung dieser Dioden mit den Widerstandselementen der integrierten Schaltung erfolgt nach Verfahren, wie sie im Bereich der Halbleiterherstellung bekannt sind.The switch elements controllable by current flow can can be realized in a wide variety of ways. In Fig. 3A is the use of semiconductor diodes as switch elements shown. A semiconductor diode is known to have a predetermined reverse voltage, and the application of one is sufficient higher voltage in the reverse direction causes the diode to breakdown. With a sufficient supply Power in the reverse direction, it is then possible to electrically short-circuit the diode so that it is subsequently only represents a low resistance current path for current in both directions. The diodes shown in Figure 3A 51 are built as part of the integrated circuit structure carried out, and can be more suitable, for example by diffusion Impurities are formed in a semiconductor layer to realize a transition. The electric Connection of these diodes with the resistance elements of the integrated circuit is carried out according to the method as they are known in the field of semiconductor manufacturing.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das weitgehend dem in Fig. 2 gezeigten entspricht. Die Schaltung nach Fig. 4 enthält mehrere Widerstandselemente 61, 62, 63 usw,, die miteinander in Rei- In Fig. 4 is another embodiment of the invention which largely corresponds to that shown in FIG. The circuit according to FIG. 4 contains several resistance elements 61, 62, 63, etc., which are in contact with one another.
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he geschaltet sind. Das erste Widerstandselement 61 ist mit dem Emitter des Transistors 27 verbunden. Diese Reihenschaltung ist über Kombinationen aus jeweils einem Widerstandselement und einem Schalterelement mit der negativen Betriebsspannungsleitung 24 verbunden. Ein Widerstandselement 64 in Reihe mit einem Schalterelement 66 ist beispielsweise zwischen den Verbindungspunkt der Widerstandselemente 61 und 62 und die Leitung 24 geschaltet. Ein weiteres Widerstandselement 67 in Reihe mit einem Schalterelement 68 ist zwischen den Verbindungspunkt der Widerstandselemente 62 und 63 und die Leitung 24 geschaltet. Die in Fig. 4 gezeigte Schaltungsanordnung wird in gleicher Weise wie die in Fig. 2 gezeigte eingestellt, d.h. verschiedene Schalterelemente 66, 68 usw. werden entweder geschlossen und geöffnet, und zwar ^e nach dem erforderlichen Gesamtwiederstandswert zwischen dem Emitter des Transistors 27 und der Leitung 24, der zum Abgleich der Offsetspannung erforderlich ist.he are switched. The first resistance element 61 is connected to the emitter of the transistor 27. This series circuit is connected to the negative operating voltage line 24 via combinations of a resistance element and a switch element. A resistance element 64 in series with a switch element 66 is connected, for example, between the connection point of the resistance elements 61 and 62 and the line 24. Another resistance element 67 in series with a switch element 68 is connected between the connection point of the resistance elements 62 and 63 and the line 24. The circuit arrangement shown in FIG. 4 is set in the same way as that shown in FIG Line 24, which is required to adjust the offset voltage.
Xn Fig. 5 ist die Anwendung der Erfindung zum Abgleich eines Operationsverstärkers dargestellt, der mit dem Verstärkungsfaktor 1 arbeitet. Es ist dabei die Offsetspannung abzugleichen. Üblicherweise sind Abgleichanschlüsse 71 und 72 mit den Emittern der Transistoren 22 und 27 verbunden, diese Anschlüsse sind meist an Anschlußstifte der integrierten Schaltung geführt. Gemäß der Erfindung müssen diese Anschlüsse nicht extern beschaltet werden, da der Abgleich der Offsetspannung vor der Verkapselung der integrierten Schaltung erfolgt. Es ist natürlich möglich, diese Anschlüsse mit externen Anschlußstiften zu verbinden, falls dies gewünscht ist. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sind mehrere Widerstandselemente 73» 74, 75» 76 in Reihe miteinander zwischen den Emitter des TransistorsXn Fig. 5 is the application of the invention to trimming of an operational amplifier that operates with a gain factor of 1. It is the offset voltage to match. Adjustment connections 71 and 72 are usually connected to the emitters of transistors 22 and 27 connected, these connections are mostly on connector pins the integrated circuit. According to the invention, these connections do not have to be wired externally, because the offset voltage is adjusted before the encapsulation the integrated circuit takes place. It is of course possible to use these connectors with external connector pins connect if desired. As can be seen from FIG. 5, there are a plurality of resistance elements 73 »74, 75» 76 in series with each other between the emitter of the transistor
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. 27 und die Betriebsspannungsleitung 24 geschaltet. Halbleiterdioden 81, 82, 83, 84 sind individuell an die Widerstandseleraente 73, 74, 75, 76 angeschaltet. Ferner sind als ein Teil der integrierten Schaltung separate Anschlüsse 86, 87, 88, 89, 90 vorgesehen, die Jeweils mit einem Anschluß einer Diode 81, 82, 83, 84 verbunden sind. So sind zum Beispiel die Anschlüsse 86 und 87 an die Diode 81 angeschaltet, während die Anschlüsse 87 und 88 an die nächste Diode 82 angeschaltet sind.. 27 and the operating voltage line 24 switched. Semiconductor diodes 81, 82, 83, 84 are individually connected to the resistor elements 73, 74, 75, 76 switched on. Furthermore, as part of the integrated circuit, they are separate Connections 86, 87, 88, 89, 90 are provided, each of which is connected to a connection of a diode 81, 82, 83, 84 are. For example, connections 86 and 87 are on the diode 81 is turned on, while the terminals 87 and 88 to the next diode 82 are turned on.
Die Anschlüsse 86 bis 90 sind auf dem Träger der integrierten Schaltung angeordnet und können mit einer Stromquelle 91 beschaltet werden. Bei Anwendung der in Fig. 5 gezeigten integrierten Schaltung wird ein Voltmeter 92 zwischen die Eingangsanschlüsse 12 und 13 geschaltet, um die Offsetspannung des Operationsverstärkers anzuzeigen. Die Reihe der Widerstandselemente 73, 74, 75, 76 ist absichtlich mit einem Gesamtwiderstandswert versehen, der größer als der zur Einstellung der Offsetspannung Null erforderliche Widerstandswert ist. Ein Abgleich der Schaltung im Sinne einer minimalen Offsetspannung erfolgt durch Verringerung des Gesanrtwiderstandswertes zwischen dem Emitter des. Transistors 27 und der Betriebsspannungsleitung 24. Dies erfolgt bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung durch Anschaltung elektrischer Leistung zwischen Jeweils benachbarte Anschlüsse 86 bis 90, wodurch eine oder mehrere Dioden 81 bis 84 kurzgeschlossen werden. Diese Dioden können als durch Stromfluß steuerbare.Schalterelemente angesehen werden, die im Ruhezustand geöffnet sind, und den Stromfluß vom Emitter des Transistors 27 zur Betriebsspannungsleitung 24 verhindern. Durch Anschaltung der Stromquelle 91 wird eine so hohe Sperrspannung an eine der Dioden 81 bis 34 angeschaltet, daß durch diese Diode dann ein Strom in Sperrichtung erzeugt wird. Durch eine ausreichendThe connections 86 to 90 are arranged on the carrier of the integrated circuit and can be connected to a current source 91 can be wired. Using the integrated circuit shown in FIG. 5, a voltmeter 92 connected between the input terminals 12 and 13 to display the offset voltage of the operational amplifier. The row of resistance elements 73, 74, 75, 76 is intentionally provided with a total resistance value equal to is greater than the resistance value required to set the offset voltage to zero. The circuit is adjusted in terms of a minimum offset voltage Reduction of the total resistance between the emitter of the transistor 27 and the operating voltage line 24. This takes place in the arrangement shown in FIG by connecting electrical power between each adjacent connections 86 to 90, whereby one or more diodes 81 to 84 are short-circuited. These diodes can be viewed as switch elements that can be controlled by the flow of current which are open in the idle state, and the current flow from the emitter of the transistor 27 to the operating voltage line 24 prevent. By switching on the current source 91, such a high reverse voltage is applied to one of the diodes 81 to 34 switched on, that through this diode then a Current is generated in the reverse direction. By a sufficient
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hohe Stromstärke wird der Halbleiterübergang dieser Diode zerstört oder dauerhaft beschädigt, so daß sich effektiv ein Kurzschluß über die Diode bildet. Derart behandelte Dioden bilden dann Stromwege geringen Widerstandes parallel zu dem jeweiligen Widerstandselement.high amperage, the semiconductor junction of this diode is destroyed or permanently damaged, so that it is effective forms a short circuit across the diode. Diodes treated in this way then form current paths of low resistance in parallel to the respective resistance element.
Der Abgleich der integrierten Schaltung erfolgt sehr einfach durch Feststellung der Offsetspannung am Voltmeter 92 und nachfolgendes Kurzschließen einer Diode, beispielsweise der Diode 82, wodurch der Widerstand 74 überbrückt und praktisch aus der Schaltung entnommen wird. Sollte dann die Offsetspannung noch zu hoch sein, so wird eine weitere Diode in beschriebener Weise behandelt, so daß der ihr zugeordnete Widerstand verschwindet. Wenn die Off setspannung den Wert Null oder einen vorgegebenen Maximalwert erreicht hat, so werden das Voltmeter 92 und die Verbindungen mit der Stromquelle 91 von der Schaltung abgetrennt, die dann zur Einkapselung und Verpackung bereit steht und mit einer vorgegebenen Offsetspannung dem Benutzer zugestellt werden kann. Es ist nach diesen Arbeiten nicht mehr erforderlich, die Abgleichanschlüsse 71 und 72 des Operationsverstärkers zugänglich zu halten oder irgendwelche weiteren Maßnahmen im Zusammenhang mit der Off setspannung durchzuführen. Dadurch ergibt sich ein wesentlicher Fortschritt im Gebiet der Herstellung integrierter Schaltungen, denn das Endprodukt zeichnet sich durch wesentliche Vorzüge gegenüber bisher bekannten Schaltungen dieser Art aus. Die Anschaltung eines variablen Widerstandes oder eines Potentiometers sowie die Einstellung dieses Widerstandes werden vollständig vermieden. Die Erfindung hält die Herstellungskosten und die Betriebskosten also minimal, während die Zuverlässigkeit von integrierten Schaltungen maximal wird. Ein in integrierter Technik aufgebauter Operationsverstärker üblicher Art kann zwar zu einem relativ hiedri-The integrated circuit is adjusted very easily by determining the offset voltage on voltmeter 92 and then short-circuiting a diode, for example the diode 82, whereby the resistor 74 is bridged and practically removed from the circuit. Should then the offset voltage will still be too high treated another diode in the manner described, so that its associated resistance disappears. When the offset voltage has reached zero or a predetermined maximum value, the voltmeter 92 and the connections with the power source 91 disconnected from the circuit, which is then ready for encapsulation and packaging and can be delivered to the user with a predetermined offset voltage. It is no more after this work required, the adjustment connections 71 and 72 of the operational amplifier accessible or any other measures related to the offset voltage perform. This results in a significant advance in the field of integrated circuit manufacture, because the end product is characterized by significant advantages over previously known circuits of this type. The connection of a variable resistor or a potentiometer and the setting of this resistor are possible completely avoided. The invention keeps manufacturing costs down and the operating costs are therefore minimal, while the reliability of integrated circuits is maximal will. An operational amplifier of the usual type built using integrated technology can lead to a relatively low
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gen Preis verkauft werden, benötigte jedoch bisher einen besonderen veränderbaren Widerstand, dessen Preis das Vierfache des Preises für die integrierte Schaltung betragen kann. Außerdem sind Zeit und Aufwand zur Einstellung des Widerstands erförderlich, wenn die integrierte Schaltung dem jeweiligen Anwendungszweck voll genügen soll. Diese Probleme werden durch die Erfindung vermieden, es muß lediglich ein etwas größerer Bereich an Halbleitermaterial zur Ausbildung einer Einstellanordnung zur Verfügung stehen.but previously required a special changeable resistor, the price of which was the Can be four times the price of the integrated circuit. There is also time and effort to hire of the resistance is necessary if the integrated circuit fully satisfies the respective application target. These problems are avoided by the invention, it only needs a somewhat larger area of semiconductor material to form an adjustment arrangement To be available.
Der räumliche Aufbau der Erfindung kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen, da beispielsweise die Widerstände einer integrierten Schaltung verschiedenartig ausgebildet sein können. Ferner kann die Anordnung der Schaltungselemente auf einem Schaltungsträger unterschiedlich sein. In Fig. 6 ist die Konfiguration einer integrierten Schaltung nach der Erfindung auf einem Schaltungsträger dargestellt. Dabei sind die Bezugszeichen der in Fig. 5 gezeigten Schaltung verwendet und metallische Anschlüsse und Verbindungen schraffiert dargestellt. Mehrere Anschlüsse 86 bis 90 entsprechen den in Fig. 5 gezeigten Anschlüssen, gleiches gilt für die Anschlüsse^ 71 und 72, die an sich zum Abgleich der Offsetspannung dienen. Die Widerstandselemente 73, 74, 75, 76 sind als diffundierte Widerstandsbereiche auf dem Schaltungsträger angeordnet und können aus bereits beschriebenen Gründen unterschiedliche Widerstandswerte haben. Die Diodenschalter 81 bis 84 können gleichfalls als diffundierte Bereiche in dem Halbleiterblättchen bzw. Schaltungsträger vorgesehen sein. Die elektrische Verbindung der Schaltelemente kann mittels üblicher auf die Oberfläche einer Isolierschicht aufgebrachter Leiter verwirklicht sein, wie sie bei der Herstellung normalerweise vorgesehen werden. Solche Leiter sind dann in ohmsche Verbindung mit dem jeweils zugeordneten Schaltelement gebracht· -The spatial structure of the invention can be varied Way, because, for example, the resistors of an integrated circuit are designed in different ways could be. Furthermore, the arrangement of the circuit elements on a circuit carrier can be different. In Fig. 6 shows the configuration of an integrated circuit according to the invention on a circuit carrier. The reference numerals of the circuit shown in FIG. 5 are used, along with metallic connections and connections shown hatched. Several connections 86 to 90 correspond to the connections shown in FIG. 5, the same applies to connections ^ 71 and 72, which are used to adjust the offset voltage. The resistance elements 73, 74, 75, 76 are arranged as diffused resistance areas on the circuit carrier and can from already described Reasons have different resistance values. The diode switches 81 to 84 can also be diffused Areas in the semiconductor wafer or circuit carrier be provided. The electrical connection of the switching elements can be made by means of the usual on the surface of a Insulating layer applied conductor be realized, as they are normally provided in the production. Such conductors are then in ohmic connection with the respective assigned switching element brought -
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Die in Fig. 6 gezeigte Anordnung ist lediglich ein Beispiel für die physikalische Verwirklichung der Erfindung. Fig. 6 zeigt keine Merkmale, die eine Maximierung oder Optimierung der Widerstandselemente, der Schalterelemente und der Anschlüsse als integrale Teile der integrierten Schaltung ermöglichen sollen. Es sind keine beweglichen Teile vorgesehen, lediglich sind die Schalterelemente durch elektrische Beschaltung permanent zu öffnen oder zu schließen, um eine gewünschte Offsetspannung einzustellen. Ferner sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung bei Operationsverstärkern beschränkt ist, denn sie kann in gleicher Weise auch bei anderen Schaltungen eingesetzt werden, beispielsweise bei Digital-Analog-Wandlern und Analog-Digital-Wandlern, die eine Feineinstellung von Präzisions-Widerstandsketten erfordern. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung können also auf unterschiedlichste Weise abgeändert werden, um einem jeweils vorgegebenen Anwendungszweck abhängig von der speziellen abzugleichenden Schaltung zu genügen.The arrangement shown in Fig. 6 is only an example for the physical realization of the invention. Fig. 6 shows no features that maximize or Optimization of the resistance elements, the switch elements and the connections as integral parts of the integrated To enable switching. There are no moving parts, only the switch elements to open or close permanently by electrical wiring close to set a desired offset voltage. It should also be noted that the invention does not apply to the application in operational amplifiers is limited, because it can be used in the same way in other circuits are, for example, in digital-to-analog converters and analog-to-digital converters that allow fine adjustment of Require precision resistance chains. The described Embodiments of the invention can therefore be based on a wide variety of Modified manner to suit a given application depending on the particular to be adjusted circuit to be sufficient.
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