DE68913716T2

DE68913716T2 - Integrierte Schaltung mit Nullpunktabgleich und Verfahren zu seiner Ausführung.

Info

Publication number: DE68913716T2
Application number: DE1989613716
Authority: DE
Inventors: Daniel Dumont
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: FR2641142B1; EP0379817B1; FR2641142A1; EP0379817A1; DE68913716D1

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung mit Offset-Kompensation.
Die Kompensation von Abweichungen ("Offset") bei integrierten Schaltungen ist im allgemeinen das Ergebnis von Verbesserungen des elektrischen Schaltungsentwurfs und/oder der Fertigungstechnologie. Um unter Berücksichtigung der Fertigungsstreuung sehr schwache Offsetspannungen zu erhalten, muß man auf Aussortieren zurückgreifen, wodurch die reale Fertigungsausbeute sinkt. Offset-Kompensationsanordnungen sind bekannt (beispielsweise US 4.810.973), aber diese eignen sich nicht zur Integration.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine integrierte Schaltung vor, deren Aufbau eine Offset-Kompensation erlaubt, die vorzugsweise bei der Waferprüfung der Schaltung realisiert wird.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, in der Schaltung selbst mindestens einen beim Schaltungstest gemessenen und zur Kompensation des entsprechenden Offset bestimmten Fehlerkorrekturwert zu speichern, und dies unter Begrenzung der auf dem Halbleiter genutzten Oberfläche.
Die erfindungsgemäße Schaltung ist somit dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Schaltung zur Kompensation des Offset eines Schaltungselements umfaßt, wobei diese Schaltung einen Zähler aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines programmierbaren Speichers und einem ersten Eingang eines Digital-Analog- Umsetzers verbunden ist, daß ein Ausgang des programmierbaren Speichers mit einem zweiten Eingang des Digital-Analog-Umsetzers, parallel zu dem ersten Eingang, verbunden ist, daß ein Eingang des Zählers für das Aufnehmen eines Zählimpulssignals eingerichtet ist, daß ein Schreibeingang des programmierbaren Speichers zum Aufnehmen eines Schreibsignals eingerichtet ist und daß der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers zum Erzeugen eines zur Kompensation des genannten Offset geeigneten Ausgangssignals ausgelegt ist.
Der Offset kann eine Offsetspannung sein, und der Ausgang des Umsetzers kann mit dem Eingang einer steuerbaren Stromquelle verbunden sein, in Reihe mit einem Widerstand, dessen erster Anschluß mit einer Bezugsspannungsquelle und dessen zweiter Anschluß mit einem Kompensationspunkt des genannten Schaltungselements verbunden ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Schaltung dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Zählers und/oder der Schreibeingang des programmierbaren Speichers über einen Widerstand mit dem Pol gleicher Phase verbunden sind. Dadurch können die Eingänge bei einer späteren Verwendung der Schaltung auf niedrigem Pegel verriegelt und so die Gefahr einer möglichen Entprogrammierung vermieden werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist, wenn der Zähler im Nullzustand ist, die Kompensationsanordnung so ausgelegt, daß das Schaltungselement unter Berücksichtigung von Fertigungsstreuungen überkompensiert ist und der Digital-Analog- Umsetzer so ausgelegt ist, daß sein Ausgangssignal eine mit zunehmendem Zählerstand abnehmende Kompensation bewirkt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verwendung in der oben genannten Schaltung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte umfaßt:
a) Messung mindestens eines zu kompensierenden Offset
b) Inkrementierung des Zählers durch ein Zählimpulssignal
c) Iteration der Schritte a) und b) bis zur Kompensation des genannten Offset
d) Beschreiben des programmierbaren Speichers mit dem bei dem letzten Schritt b) der Iteration erreichten Zählerstand.
Nicht-einschränkende Ausführungsbeispieie der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform der Erfindung zur Kompensation des Offset der Eingangsspannung eines integrierten Verstärkers,
Figur 2 eine vorteilhafte Abwandlung von Figur 1.
Nach Figur 1 weist ein integrierter Differenzverstärker A am Ausgang eine Offsetgleichspannung Vo auf, deren Wert sich für die gleiche Schaltung wegen der unvermeidlichen Streuung beim Fertigungsprozeß von einem Exemplar zum anderen ändern kann. Dieser Verstärker A kann beispielsweise eine der Eingangsstufen einer integrierten Schaltung sein, die auch andere Funktionen hat. Es ist deutlich, daß die Erfindung auch zur Kompensation der Offsetspannungen mehrerer Schaltungselemente, beispielsweise mehrerer Eingangsstufen, verwendet werden kann, indem ebenso viele Kompensationsanordnungen eingesetzt werden, wie Offsetspannungen zu kompensieren sind. Die Schaltung von Figur 1 beschränkt sich zum Zweck der Erläuterung auf den Fall nur einer Spannung.
Ein Zahler CNT weist einen Zähleingang Ec auf, dem die Zählimpulse über einen Anschlußstift PIN1 zugeführt werden können. Ein programmierbarer Speicher PRM weist einen Programmiereingang Ep auf, dem ein Programmierimpulssignal über einen Anschlußstift PIN2 zugeführt werden kann. Der Ausgang des Zählers CNT steuert einen Eingang des programmierbaren Speichers PRM (Bus 10) und einen Eingang eines Digital-Analog-Umsetzers CNA (Bus 20) an. Der Ausgang des programmierbaren Speichers PRM steuert (Bus 30) den Eingang des Digital-Analog-Umsetzers CNA parallel zum Ausgang des Zählers CNT (Bus 20) an. Entweder der in den Zähler CNT oder der in den Speicher PRM eingeschriebene Wert wird von dem Umsetzer CNA berücksichtigt. Der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers liefert eine Spannung, die den Strom einer spannungsgesteuerten Stromquelle I steuert, die mit einem mit einer Bezugsspannungsquelle Uref verbundenen Widerstand R in Reihe liegt. Der Verbindungspunkt des Widerstandes R und der Stromquelle I ist mit einem Eingang des Verstarkers A verbunden. Die Schwankung des den Widerstand R durchlaufenden Stroms I führt zu einer Änderung der an den genannten Eingang des Verstärkers A gelegten Spannung Uo und somit des Wertes der am Ausgang an einem Anschluß POUT der Schaltung mit Hilfe einer Spannungsmeßanordnung MES gemessenen Offsetspannung Vo.
Die Eingangsanschlüsse PIN1 und PIN2 sind vorteilhafterweise über die Widerstände R&sub1; und R&sub2; mit dem Pol gleicher Phase (Masse) verbunden, wodurch sie bei Abwesenheit eines Signals am Eingang auf niedrigen Pegel zurückgebracht können.
Beim Schaltungstest auf der Scheibe (Waferprüfung) wird die Spannung V mit Hilfe der Anordnung MES gemessen. Wenn der so gemessene Wert größer als die gewählte Schwelle ist, wird dem Anschluß PIN1 ein Zählimpuls zugeführt, wodurch sich der Stand des Zählers CNT um eins erhöht, was dazu führt, daß die Spannung am Ausgang des Umsetzers CNA und somit der Strom I sich ändert, wodurch Vo sich ändert. Dieser Zyklus wird iterativ wiederholt, bis Vo kleiner als eine gegebene Schwelle ist oder durch 0 geht. Ein an dem Anschlußstift PIN2 angelegter Impuls, der den Programmiereingang Ep des Speichers PRM ansteuert, legt daher darin den letzten über den Ausgang des Zählers CNT zugeführten Wert fest. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wählt man die Parameter der Anordnung so, daß unter Berücksichtigung der Fertigungsstreuung der Wert von I die Offsetspannung, die am Ausgang auftreten kann, sicher überkompensiert, wenn der Zähler CNT null ist. Mit anderen Worten, wenn CNT null ist, ist der absolute Wert von Vo größer als Vomax, die maximale Offsetspannung.
Je größer in dem in Figur 1 dargestellten Fall der Zählerstand des Zählers CNT ist, desto größer ist die dem Steuereingang der Stromquelle I (beispielsweise der Basis eines Stromquellentransistors) zugeführte Spannung, um so größer ist der Strom I, und um so stärker steigt auch Uref - Uo. Wenn Uo dem nicht-invertierenden Eingang von A zugeführt wird, nimmt auch Vo ab. Man sieht also, daß es durch die Wahl von Uref, R und den Parametern der Quelle I möglich ist, eine große Verschiedenheit der gemessenen Offsetspannung und damit eine gute Kompensation zu realisieren.
Figur 2 stellt eine Abwandlung der Ausführungsform von Figur 1 dar, bei der die Busse 20 und 30 bitweise mit den ODER-Gattern 1 bis 6 (für eine Ausführung mit 6 Bits) verbunden sind, um den Umsetzer CNA parallel anzusteuern. Beim Meßvorgang stellt der Bus 20 den in dem Zähler CNT vorhandenen Wert ein. Bei Benutzung der Schaltung stellt der Bus 30 den in dem Speicher PRM programmierten Wert ein, während der Ausgang des Zählers auf null bleibt.

Claims

1. Integrierte Schaltung mit Offsetkompensation, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Schaltung zur Kompensation des Offset eines Schaltungselements umfaßt, wobei diese Schaltung einen Zähler (CNT) aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines programmierbaren Speichers (PRM) und einem ersten Eingang eines Digital-Analog-Umsetzers (CNA) verbunden ist, daß ein Ausgang des programmierbaren Speichers (PRM) mit einem zweiten Eingang des Digital-Analog-Umsetzers (CNA), parallel zu dem ersten Eingang, verbunden ist, daß ein Eingang des Zählers (CNT) für das Aufnehmen eines Zählimpulssignals eingerichtet ist, daß ein Schreibeingang des programmierbaren Speichers zum Aufnehmen eines Schreibsignals eingerichtet ist und daß der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers zum Erzeugen eines zur Kompensation des genannten Offset geeigneten Ausgangssignals ausgelegt ist.

2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Offset aus einer Offsetspannung besteht und daß der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers (CNA) mit dem Eingang einer steuerbaren Stromquelle verbunden ist, in Reihe mit einem Widerstand, dessen erster Anschluß mit einer Bezugsspannungsquelle (Uref) und dessen zweiter Anschluß mit einem Kompensationspunkt des genannten Schaltungselements verbunden ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Zahlers (CNT) über einen ersten Widerstand (R&sub1;) mit dem Pol gleicher Phase verbunden ist.

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibeingang des programmierbaren Speichers (PRM) über einen zweiten Widerstand (R&sub2;) mit dem Pol gleicher Phase verbunden ist.

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Zähler im Nullzustand ist, die Kompensationsanordnung so ausgelegt ist, daß das Schaltungselement überkompensiert ist, und daß der Digital-Analog-Umsetzer (CNA) so ausgelegt ist, daß sein Ausgangssignal eine mit zunehmendem Zählerstand abnehmende Kompensation bewirkt.

6. Verfahren zur Verwendung einer Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

a) Messung mindestens eines zu kompensierenden Offset

b) Inkrementierung des Zählers durch ein Zählimpulssignal

c) Iteration der Schritte a) und b) bis zur Kompensation des genannten Offset

d) Beschreiben des programmierbaren Speichers (PRM) mit dem bei dem letzten Schritt b) der Iteration erreichten Zählerstand.