EP0599072A2 - Integratable circuit arrangement for calibrating a control signal - Google Patents

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EP0599072A2
EP0599072A2 EP93117432A EP93117432A EP0599072A2 EP 0599072 A2 EP0599072 A2 EP 0599072A2 EP 93117432 A EP93117432 A EP 93117432A EP 93117432 A EP93117432 A EP 93117432A EP 0599072 A2 EP0599072 A2 EP 0599072A2
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • 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
    • G05F1/468—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc characterised by reference voltage circuitry, e.g. soft start, remote shutdown

Definitions

  • the invention relates to an integrable circuit arrangement for matching a control signal according to the preamble of claim 1.
  • control signals or control variables are generated or processed in many integrated circuits, which must often be within a relatively small tolerance range. These tolerance ranges can often not be maintained due to production fluctuations.
  • Zener-Zap adjustment is often used to compensate for production fluctuations. Zener diodes built into the circuit are deliberately alloyed during disk measurement in order to e.g. to match a bandgap reference.
  • the zener diodes are usually arranged in such a way that a second resistor can be connected in parallel. If, due to the production fluctuation, the resistor to be calibrated has to be connected in parallel, the Zener Zap diode is subjected to such a high current that it burns out and a short circuit occurs. This defines the parallel connection of the resistors. Resistance ratios can primarily be varied using Zener-Zap adjustment.
  • the object of the present invention is therefore to provide an integrable circuit arrangement which allows flexible compensation of manufacturing fluctuations in the manufacture of integrated circuits.
  • the advantage of the present invention is that the circuit arrangement can change both a reference voltage, or a reference current or a voltage-controlled resistor, etc., as a result of which the most varied influences of production variations can be compensated for.
  • Another advantage is that by using a digital-to-analog converter, both positive and negative compensation quantities can be generated only with the help of an inverter.
  • FIG. 1 four means are shown, which are programmable from a high-resistance to a low-resistance state. These are shown as four reverse-connected diodes 5, 6, 7, 8, which are connected between an input terminal 1, 2, 3, 4 and ground.
  • Each input terminal 1, 2, 3, 4 is connected to a decoupling resistor 9, 10, 11, 12.
  • the respective other connection of each decoupling resistor 9, 10, 11, 12 is connected to a supply voltage terminal 17 via a respective current source 13, 14, 15, 16.
  • the first decoupling resistor 9 is also connected via an inverter 18 to the first input of a digital-to-analog converter 19.
  • the respective second connections of the decoupling resistors 10, 11, 12 are connected to the other inputs of the digital-to-analog converter 19.
  • the control variable generated can be tapped off at the analog output of the digital-analog converter 19.
  • the diodes 5, 6, 7, 8 have a high resistance, as a result of which the inputs of the digital-to-analog converter 19 are supplied with a high level by the current sources 13, 14, 15, 16.
  • the input that can be controlled via input terminal 1 is used acted upon by the inverter 18 with a low level.
  • This input represents the so-called MSB (Most Significant Bit).
  • MSB Mobile Scal Bit
  • this input is used as a sign control input. This means that both positive and negative values can be generated. If this is not desired, the inverter can also be omitted. This would provide an additional input and increase the resolution in the respective positive or negative range.
  • test short-circuiting i.e. the desired compensation variable can be defined by connecting the respective inputs 1, 2, 3, 4 to ground. Using the four inputs shown, e.g. 16 different compensation sizes possible.
  • the short circuits can be programmed. This is done e.g. by burning out the respective Zener diodes 5, 6, 7, 8. Due to the short circuit in each case, the corresponding inputs of the digital-to-analog converter 19 are pulled down to a low level and thus the digital control word for the digital-to-analog converter is determined.
  • FIG. 2 shows a realization of one of the diodes 5, 6, 7, 8 from FIG. 1 and the respectively associated current source 13, 14, 15, 6 from FIG. 1.
  • one of the input terminals 1, 2, 3, 4 is off Figure 1 designated 21.
  • the diode from FIG. 1 is represented by the bipolar transistor 22. This has two emitter connections. The first emitter connection is connected to the input terminal 21 and the second emitter connection is connected both to the collector and to the base of the transistor 22 and to ground.
  • the input terminal 21 is connected to an output terminal 26 via a resistor 23 interconnected. This output terminal can be connected to one of the inputs of the digital-to-analog converter.
  • the output terminal 26 is also connected to a supply voltage terminal 25 via the load path of a p-channel field effect transistor 24.
  • the gate connection of the field effect transistor 24 is connected to ground and to an output terminal 27.
  • the implementation of the Zener-Zap diode and the "pull-up" current source shown in FIG. 2 is particularly suitable for analog circuits in

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Abstract

The circuit arrangement exhibits Zener Zap diodes by means of which the digital selection word of a digital/analog converter can be programmed. The output signal thus generated is used for calibrating a control signal of the integrated circuit. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierbare Schaltungsanordnung zum Abgleich eines Steuersignals gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an integrable circuit arrangement for matching a control signal according to the preamble of claim 1.

In vielen integrierten Schaltungen werden heutzutage Steuersignale bzw. Steuergrößen erzeugt bzw. weiterverarbeitet, welche innerhalb eines oftmals relativ kleinen Toleranzbereichs liegen müssen. Durch Fertigungsschwankungen können diese Toleranzbereiche oftmals nicht eingehalten werden. In bipolaren Schaltungen wird zum Ausgleich von Fertigungsschwankungen heute vielfach der sogenannte Zener-Zap-Abgleich verwendet. Dabei werden in der Schaltung eingebaute Zenerdioden bei der Scheibenmessung gezielt durchlegiert, um z.B. eine Bandgap-Referenz abzugleichen.Nowadays, control signals or control variables are generated or processed in many integrated circuits, which must often be within a relatively small tolerance range. These tolerance ranges can often not be maintained due to production fluctuations. In bipolar circuits, the so-called Zener-Zap adjustment is often used to compensate for production fluctuations. Zener diodes built into the circuit are deliberately alloyed during disk measurement in order to e.g. to match a bandgap reference.

Die Zenerdioden sind zumeist so angeordnet, daß einem abzugleichenden Widerstand ein zweiter parallel geschaltet werden kann. Muß aufgrund der Fertigungsschwankung dem abzugleichenden Widerstand ein zweiter parallel geschaltet werden, so wird die Zener-Zap-Diode mit einem so hohen Strom beaufschlagt, daß diese durchbrennt und ein Kurzschluß entsteht. Dadurch wird die Parallelschaltung der Widerstände festgelegt. Mittels Zener-Zap-Abgleich können in erster Linie Widerstandsverhältnisse variiert werden.The zener diodes are usually arranged in such a way that a second resistor can be connected in parallel. If, due to the production fluctuation, the resistor to be calibrated has to be connected in parallel, the Zener Zap diode is subjected to such a high current that it burns out and a short circuit occurs. This defines the parallel connection of the resistors. Resistance ratios can primarily be varied using Zener-Zap adjustment.

Oftmals ist es jedoch notwendig auch andere Größen als die Widerstandsverhältnisse zu variieren.However, it is often necessary to vary sizes other than the resistance ratios.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine integrierbare Schaltungsanordnung anzugeben, die einen flexiblen Ausgleich von Fertigungsschwankungen bei der Herstellung von integrierten Schaltungen erlaubt.The object of the present invention is therefore to provide an integrable circuit arrangement which allows flexible compensation of manufacturing fluctuations in the manufacture of integrated circuits.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind Kennzeichen der Unteransprüche.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. Further training is characteristic of the subclaims.

Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Schaltungsanordnung sowohl eine Referenzspannung, oder einen Referenzstrom oder einen spannungsgesteuerten Widerstand etc. verändern kann, wodurch die verschiedensten Einflüsse von Fertigungsstreuungen ausgeglichen werden können.The advantage of the present invention is that the circuit arrangement can change both a reference voltage, or a reference current or a voltage-controlled resistor, etc., as a result of which the most varied influences of production variations can be compensated for.

Ein weiterer Vorteil ist, daß durch die Verwendung eines Digital-Analog-Wandlers nur mit Hilfe eines Inverters, sowohl positive wie negative Ausgleichsgrößen erzeugt werden können.Another advantage is that by using a digital-to-analog converter, both positive and negative compensation quantities can be generated only with the help of an inverter.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen

Figur 1
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Figur 2
eine Ausführungsform für eine Zener-Zap-Diode sowie einer nachgeschalteten "pull-up"- Stromquelle.
The invention is explained in more detail below with reference to two figures. Show it
Figure 1
one embodiment of the circuit arrangement according to the invention,
Figure 2
an embodiment for a zener zap diode and a downstream "pull-up" current source.

In Figur 1 sind vier Mittel dargestellt, die von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand programmierbar sind. Diese sind als vier in Sperrichtung geschaltete Dioden 5, 6, 7, 8, die zwischen je einer Eingangsklemme 1, 2, 3, 4 und Masse geschaltet sind, dargestellt. Jede Eingangsklemme 1, 2, 3, 4 ist mit jeweils einem Entkopplungswiderstand 9, 10, 11, 12 verbunden. Der jeweils andere Anschluß jedes Entkopplungswiderstands 9, 10, 11, 12 ist über jeweils eine Stromquelle 13, 14, 15, 16 mit einer Versorgungsspannungsklemme 17 verbunden. Der erste Entkopplungswiderstand 9 ist weiterhin über einen Inverter 18 mit dem ersten Eingang eines Digital-Analog-Wandlers 19 verbunden. Die jeweils zweiten Anschlüsse der Entkopplungswiderstände 10, 11, 12 sind mit den übrigen Eingängen des Digital-Analog-Wandlers 19 verschaltet. Am Analog-Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 19 ist die erzeugte Steuergröße abgreifbar.In Figure 1, four means are shown, which are programmable from a high-resistance to a low-resistance state. These are shown as four reverse-connected diodes 5, 6, 7, 8, which are connected between an input terminal 1, 2, 3, 4 and ground. Each input terminal 1, 2, 3, 4 is connected to a decoupling resistor 9, 10, 11, 12. The respective other connection of each decoupling resistor 9, 10, 11, 12 is connected to a supply voltage terminal 17 via a respective current source 13, 14, 15, 16. The first decoupling resistor 9 is also connected via an inverter 18 to the first input of a digital-to-analog converter 19. The respective second connections of the decoupling resistors 10, 11, 12 are connected to the other inputs of the digital-to-analog converter 19. The control variable generated can be tapped off at the analog output of the digital-analog converter 19.

Im nicht programmierten Zustand sind die Dioden 5, 6, 7, 8 hochohmig, wodurch die Eingänge des Digital-Analog-Wandlers 19 durch die Stromquellen 13, 14, 15, 16 mit einem High-Pegel beaufschlagt werden. Im dargestellten Beispiel wird lediglich der über die Eingangsklemme 1 ansteuerbare Eingang durch das Vorschalten des Inverters 18 mit einem Low-Pegel beaufschlagt. Dieser Eingang stellt den sogenannten MSB (Most Significant Bit) dar. Im dargestellten Beispiel wird dieser Eingang als Vorzeichensteuereingang benutzt. Somit können sowohl positive wie negative Werte erzeugt werden. Ist dies nicht gewünscht, so kann der Inverter auch weggelassen werden. Dadurch stände ein zusätzlicher Eingang zur Verfügung und die Auflösung im jeweiligen positiven oder negativen Bereich wird erhöht.In the non-programmed state, the diodes 5, 6, 7, 8 have a high resistance, as a result of which the inputs of the digital-to-analog converter 19 are supplied with a high level by the current sources 13, 14, 15, 16. In the example shown, only the input that can be controlled via input terminal 1 is used acted upon by the inverter 18 with a low level. This input represents the so-called MSB (Most Significant Bit). In the example shown, this input is used as a sign control input. This means that both positive and negative values can be generated. If this is not desired, the inverter can also be omitted. This would provide an additional input and increase the resolution in the respective positive or negative range.

Nach Fertigstellung der integrierten Schaltung kann noch auf der Scheibe mittels probeweisem Kurzschließen, d.h. durch Verbinden der jeweiligen Eingänge 1, 2, 3, 4 mit Masse die gewünschte Ausgleichsgröße definiert werden. Mittels der dargestellten vier Eingänge wären z.B. 16 verschiedene Ausgleichsgrößen möglich. Wurde die richtige Größe festgestellt, so können die Kurzschlüsse fest programmiert werden. Dies erfolgt z.B. durch Durchbrennen der jeweiligen Zenerdioden 5, 6, 7, 8. Durch den jeweils entstandenen Kurzschluß werden die entsprechenden Eingänge des Digital-Analog-Wandlers 19 auf einen Low-Pegel heruntergezogen und somit das digitale Ansteuerwort für den Digital-Analog-Wandler festgelegt.After completion of the integrated circuit, test short-circuiting, i.e. the desired compensation variable can be defined by connecting the respective inputs 1, 2, 3, 4 to ground. Using the four inputs shown, e.g. 16 different compensation sizes possible. Once the correct size has been determined, the short circuits can be programmed. This is done e.g. by burning out the respective Zener diodes 5, 6, 7, 8. Due to the short circuit in each case, the corresponding inputs of the digital-to-analog converter 19 are pulled down to a low level and thus the digital control word for the digital-to-analog converter is determined.

Selbstverständlich sind auch andere Mittel zum Programmieren denkbar. So könnte beispielsweise in einer negativen Logik anstelle der Zenerdioden 5, 6, 7, 8 Kurzschlüsse vorgesehen sein, welche beispielsweise mittels eines Lasers auftrennbar wären. Selbstverständlich müßten diese Kurzschlüsse ebenfalls durch Dioden voneinander logisch getrennt werden. Die Lösung mittels Zener-Zap-Dioden stellt deshalb die einfachste Realisierung dar.Of course, other means of programming are also conceivable. For example, short circuits could be provided in a negative logic instead of the zener diodes 5, 6, 7, 8, which could be separated by means of a laser, for example. Of course, these short circuits would also have to be logically separated from one another by diodes. The solution using Zener Zap diodes is therefore the simplest implementation.

Figur 2 stellt eine Realisierung einer der Dioden 5, 6, 7, 8 aus Figur 1 sowie der jeweils zugehörigen Stromquelle 13, 14, 15, 6 aus Figur 1 dar. In Figur 2 ist eine der Eingangsklemmen 1, 2, 3, 4 aus Figur 1 mit 21 bezeichnet. Die Diode aus Figur 1 ist durch den bipolaren Transistor 22 dargestellt. Dieser weist zwei Emitteranschlüsse auf. Der erste Emitteranschluß ist mit der Eingangsklemme 21 und der zweite Emitteranschluß ist sowohl mit dem Kollektor wie auch mit der Basis des Transistors 22 und mit Masse verbunden. Die Eingangsklemme 21 ist über einen Widerstand 23 mit einer Ausgangsklemme 26 verschaltet. Diese Ausgangsklemme kann mit einem der Eingänge des Digital-Analog-Wandlers verbunden werden. Die Ausgangsklemme 26 ist weiterhin über die Laststrecke eines p-Kanal-Feldeffekttransistors 24 mit einer Versorgungsspannungsklemme 25 verbunden. Der Gateanschluß des Feldeffekttransistors 24 ist mit Masse und mit einer Ausgangsklemme 27 verschaltet. Die in Figur 2 dargestellte Realisierung der Zener-Zap-Diode sowie der "pull-up" Stromquelle bietet sich vor allem für Analog-Schaltungen in Mischtechnologien an.FIG. 2 shows a realization of one of the diodes 5, 6, 7, 8 from FIG. 1 and the respectively associated current source 13, 14, 15, 6 from FIG. 1. In FIG. 2, one of the input terminals 1, 2, 3, 4 is off Figure 1 designated 21. The diode from FIG. 1 is represented by the bipolar transistor 22. This has two emitter connections. The first emitter connection is connected to the input terminal 21 and the second emitter connection is connected both to the collector and to the base of the transistor 22 and to ground. The input terminal 21 is connected to an output terminal 26 via a resistor 23 interconnected. This output terminal can be connected to one of the inputs of the digital-to-analog converter. The output terminal 26 is also connected to a supply voltage terminal 25 via the load path of a p-channel field effect transistor 24. The gate connection of the field effect transistor 24 is connected to ground and to an output terminal 27. The implementation of the Zener-Zap diode and the "pull-up" current source shown in FIG. 2 is particularly suitable for analog circuits in mixed technologies.

Claims (7)

Integrierbare Schaltungsanordnung zum Abgleich eines Steuersignals mit einer Vielzahl von Mitteln, die zwischen einer Vielzahl von Eingängen und einem Bezugspotential geschaltet sind und die von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand bzw. umgekehrt programmierbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Eingängen über jeweils zugeordnete Entkoppelwiderstände mit den Digitaleingängen eines Digital-Analog-Wandlers verbunden sind und die Digital-Eingänge über jeweils ein zugeordnetes Mittel zur Potentialverschiebung mit einer Versorgungsspannungsklemme verbunden ist und daß das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers zum Abgleich des Steuersignals dient.Integrated circuit arrangement for comparing a control signal with a plurality of means, which are connected between a plurality of inputs and a reference potential and which are programmable from a high-resistance to a low-resistance state or vice versa,
characterized in that the plurality of inputs are connected to the digital inputs of a digital-to-analog converter via respectively assigned decoupling resistors and the digital inputs are each connected to a supply voltage terminal by means of an associated means for potential shifting, and in that the output signal of the digital-to-analog converter serves to adjust the control signal. Integrierbare Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbaren Mittel eine Zener-Zap-Diode, welche in Sperrichtung geschaltet ist, aufweisen.Integrable circuit arrangement according to claim 1,
characterized in that the programmable means have a zener zap diode which is connected in the reverse direction. Integrierbare Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbaren Mittel eine auftrennbare Verbindung aufweisen.Integrable circuit arrangement according to claim 1,
characterized in that the programmable means have a disconnectable connection. Integrierbare Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Potentialverschiebung eine "pull-up" Stromquelle aufweisen.Integrable circuit arrangement according to one of the preceding claims,
characterized in that the means for shifting potential have a "pull-up" current source. Integrierbare Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die "pull-up" Stromquelle ein Feldeffekttransistor ist, dessen Laststrecke zwischen Versorgungsspannungsklemme und Eingang des Digital-Analog-Wandlers geschaltet ist, und dessen Steueranschluß mit Masse verbunden ist.Integrable circuit arrangement according to claim 4,
characterized in that the "pull-up" current source is a field effect transistor whose load path is connected between the supply voltage terminal and the input of the digital-to-analog converter, and whose control connection is connected to ground. Integrierbare Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zener-Zap-Diode durch einen bipolaren Transistor gebildet wird.Integrable circuit arrangement according to claim 5 in conjunction with claim 2,
characterized in that the zener zap diode is formed by a bipolar transistor. Integrierbare Schaltungsanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem MSB-Eingang des Digital-Analog-Wandlers ein Inverter geschaltet ist.Integrable circuit arrangement according to one of the preceding claims,
characterized in that an inverter is connected in front of the MSB input of the digital-to-analog converter.
EP19930117432 1992-11-20 1993-10-27 Integratable circuit arrangement for calibrating a control signal. Withdrawn EP0599072A3 (en)

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