JP2009212415A - トリミング回路 - Google Patents

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【課題】抵抗とヒューズを並列に接続した状態で、MOSトランジスタの段数を少なくして回路面積の増加を低減させることができるトリミング回路を得る。
【解決手段】抵抗R1〜R4に対応するヒューズF1〜F4を並列に接続すると共に、ヒューズF1〜F4の各一端と接地電圧との間に対応するNMOSトランジスタN1〜N4を接続し、溶断電流供給端子TRIMに入力された溶断電流をヒューズF1〜F4の各他端に供給するダイオードD1〜D3を備えると共に、ヒューズF1〜F4の少なくとも一端に電流制限用の抵抗R5,R6を接続するようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、アナログ回路からなる半導体に対して設定の変更や特性の補正を行うために使用するトリミング回路に関する。
定電圧回路や電圧検出回路といったアナログ回路では、その設定電圧を任意の電圧に設定するため、又は製造段階での素子のばらつきによる出力信号のばらつきを補正するために、直列に接続された複数の抵抗素子と1つ以上のヒューズ素子で構成されたトリミング回路を備えている。該ヒューズ素子には、レーザ光を照射して溶断するレーザヒューズと、大電流を流すことによって溶断させる電流ヒューズがあった。
図3は、レーザヒューズを使用した従来のトリミング回路を備える定電圧回路の例を示した回路図である(例えば、特許文献1参照。)。
図3では、直列に接続された抵抗RU及びRDは出力電圧Voutを分圧し差動増幅器に入力するためのフィードバック電圧Vfbを発生する分圧抵抗であり、抵抗RT1〜RTn(nは、n>0の整数)は抵抗RUと抵抗RDとの間に直列に接続され、フィードバック電圧Vfbを調整するためのトリミング抵抗である。ヒューズF1〜Fnは、抵抗RT1〜RTnに対応して並列に接続されている。また、ヒューズFU及びFDは、前記トリミング抵抗の使用若しくは不使用、並びにフィードバック電圧Vfbを抵抗RU側若しくは抵抗RD側のいずれから行うかを選択するためのものである。
ヒューズF1〜Fn、FU及びFDは、初期には切断されておらず、フィードバック電圧Vfbは、出力電圧Voutが抵抗RUとRDによって分圧され、抵抗RUとRDの各抵抗値をrU及びrDとすると、Vfb=Vout×rD/(rU+rD)になっている。この状態から、ヒューズF1〜Fn、FD及びFUを選択的にトリミングし、例えばヒューズFDとF1のみを切断した場合は、抵抗RT1〜RTnの各抵抗値をrT1〜rTnとすると、フィードバック電圧Vfbは、Vfb=Vout×(rD+rT1)/(rD+rT1+rU)となる。また、前記トリミングは、ウエハテスト工程で出力電圧Voutを測定し、ヒューズの切断条件を決定した後、レーザトリミング装置にて必要なヒューズを切断する。このため、トリミング工程には、ウエハ状態でのレーザの照射が必要であった。
しかし、レーザヒューズを使用したトリミング回路では、トリミング工程をウエハ状態で行う必要があるため、専用の装置が必要になり製品のコストを上昇させる一因になっていた。
また、レーザを使用したトリミングでは、ウエハ状態で特性を調整した後、チップを分離してパッケージに封入する場合、パッケージに封入したときに、その応力等によって素子特性のドリフトが発生し、出力電圧が変動するということが起こる可能性があった。このため、ヒューズの切断をレーザ光ではなく、大電流を流すことによって行うトリミング回路が有効であった。
図4は、電流トリミングヒューズを使用した従来のトリミング回路を備える定電圧回路の例を示した回路図である(例えば、特許文献2参照。)。
図4では、ヒューズを切断することによりインバータの出力ロジックレベルを選択し、MOSトランジスタからなるスイッチのオン又はオフを決定していた。このようにすることにより、適当な制御回路を使用すればパッケージに封入した状態でのトリミングが可能になる。
特許第3894833号公報 特開2000−40393号公報
しかし、図4に示すような電流トリミング回路を、出力電圧Voutと接地電圧との間に直列に接続された各抵抗に使用した場合、該各抵抗と並列に接続されるのはMOSトランジスタであり、該MOSトランジスタは、ポリシリコンや金属で作られたヒューズよりも抵抗値が大きく、ヒューズと同等の抵抗にするためにはそのトランジスタ幅を大きくする必要があり、コストが高くなるという問題があった。また、MOSトランジスタによるスイッチは、ヒューズよりも温度特性が悪く、結果として出力電圧Voutの温度特性も悪くなるという問題があった。
また、電流トリミングヒューズを使用したトリミング回路で、トリミング抵抗とヒューズを並列に接続した状態でヒューズの切断を行う場合、一般的には図5に示すような回路が考えられる。
図5において、例えばヒューズF102を切断する場合、NMOSトランジスタN101とPMOSトランジスタP102のみをそれぞれオンさせることにより、ヒューズF2のみに電流が流れ、他の各ヒューズには電流が流れなくなる。
しかし、このような回路では、ヒューズF102に電流を流すための経路上にNMOSトランジスタN101とPMOSトランジスタP102という2つのMOSトランジスタが存在し、ヒューズF102を溶断させるだけの大きさの電流を流すためにはNMOSトランジスタN101とPMOSトランジスタP102のトランジスタ幅を十分に大きくしなければならなかった。このため、ヒューズに電流を流すための駆動回路の面積が大きくなりコストを上昇させる要因になっていた。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、抵抗とヒューズを並列に接続した状態で、MOSトランジスタの段数を少なくして回路面積の増加を低減させることができるトリミング回路を得ることを目的とする。
この発明に係るトリミング回路は、直列に接続された複数の抵抗の対応する該抵抗に並列に接続されたヒューズを選択的に切断することによってトリミングが行われるトリミング回路において、
前記抵抗と、該抵抗に並列に接続されたヒューズと、該ヒューズを切断するための溶断電流の該ヒューズへの供給制御を行うスイッチとを有する1つ以上のトリミング回路部と、
前記ヒューズの少なくとも一端に接続された電流制限用抵抗と、
を備え、
前記トリミング回路部の抵抗及び前記電流制限用抵抗は直列に接続され、前記スイッチのスイッチング制御が行われることにより、所望の前記ヒューズを切断してトリミングが行われるものである。
また、前記トリミング回路部は、前記溶断電流が入力される溶断電流供給端子から前記ヒューズの方向に前記溶断電流を流すダイオードを備えるようにした。
具体的には、前記スイッチは、MOSトランジスタ又はバイポーラトランジスタであるようにした。
本発明のトリミング回路によれば、前記抵抗と、該抵抗に並列に接続されたヒューズと、該ヒューズを切断するための溶断電流の該ヒューズへの供給制御を行うスイッチとを有する1つ以上のトリミング回路部と、前記ヒューズの少なくとも一端に接続された電流制限用抵抗とを備え、前記スイッチのスイッチング制御が行われることにより、所望の前記ヒューズを切断してトリミングが行われるようにした。このことから、抵抗とヒューズを並列に接続した状態で、スイッチの段数を少なくして回路面積の増加を低減させることができ、ヒューズ選択のためのスイッチの直列接続行うことなく、非選択ヒューズの切断を防ぐことができる。
また、前記溶断電流が入力される溶断電流供給端子から前記ヒューズの方向に前記溶断電流を流すダイオードを備えるようにしたことから、トリミングが行われた後、各抵抗を溶断電流供給端子から電気的に分離させることができ、トリミング回路の抵抗網への影響をなくすことができる。
また、トリミング工程が終了した後、MOSトランジスタ又はバイポーラトランジスタをオフさせて遮断状態にすることにより、分割抵抗比を狂わせる電流パスをなくすることができる。
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるトリミング回路の回路例を示した図である。
図1において、トリミング回路1は、抵抗R1〜R6、ヒューズF1〜F4、ダイオードD1〜D3、NMOSトランジスタN1〜N4及びNMOSトランジスタN1〜N4の動作制御を行うデコード回路2を備えている。なお、抵抗R1、ヒューズF1、NMOSトランジスタN1及びダイオードD1が1つのトリミング回路部を、抵抗R2、ヒューズF2、NMOSトランジスタN2及びダイオードD2が1つのトリミング回路部を、抵抗R3、ヒューズF3、NMOSトランジスタN3及びダイオードD2が1つのトリミング回路部を、抵抗R4、ヒューズF4、NMOSトランジスタN4及びダイオードD3が1つのトリミング回路部をそれぞれなしている。また、抵抗R5及びR6はそれぞれ電流制限用抵抗をなしている。
図1において、ダイオードD1〜D3の各アノードは接続され、該接続部は溶断電流供給端子TRIMに接続されている。ダイオードD1とD2の各カソードの間には抵抗R1、R5及びR2が直列に接続され、ダイオードD2とD3の各カソードの間には抵抗R3、R6及びR4が直列に接続されている。抵抗R1〜R4には、ヒューズF1〜F4が対応して並列に接続され、抵抗R1とR5との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN1が接続されている。また、抵抗R5とR2との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN2が、抵抗R3とR6との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN3が、抵抗R6とR4との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN4がそれぞれ接続されている。NMOSトランジスタN1〜N4の各ゲートはデコード回路2にそれぞれ接続されている。
このような構成において、ヒューズF2を切断する場合、デコード回路2によってNMOSトランジスタN2のみをオンさせることにより、溶断電流供給端子TRIMからダイオードD2を介してヒューズF2に溶断電流が流れるようにして、ヒューズF2を溶断させる。このとき、ヒューズF1にも電流が流れるが、抵抗R5を介して電流が流れるため、ヒューズF1が溶断する溶断電流値以下の電流しかヒューズF1に流れないように抵抗R5の抵抗値を設定することによりヒューズF1が溶断することはない。
このように、デコード回路2によってオンさせるNMOSトランジスタを選択することにより所望のヒューズを選択して溶断させることができる。また、トリミングが終了した後は、NMOSトランジスタN1〜N4の各ゲート信号をそれぞれロー(Low)レベルにしてNMOSトランジスタN1〜N4をオフさせると共に、溶断電流供給端子TRIMを接地電圧に接続するようにすれば、各ダイオードD1〜D3は逆方向接続となり、抵抗R1〜R6は溶断電流供給端子TRIMから分離され、トリミング回路1の抵抗網への影響をなくすことができる。
次に、図2は、本第1の実施の形態のトリミング回路を使用した定電圧回路の回路例を示した図である。なお、図2では、図1と同じもの又は同様のものは同じ符号で示している。
図2において、定電圧回路10は、入力端子INに入力された入力電圧Vinを所定の定電圧に変換して出力電圧Voutとして出力端子OUTから出力するシリーズレギュレータをなしている。
定電圧回路10は、所定の基準電圧Vrefを生成して出力する基準電圧発生回路11と、出力電圧Voutを分圧して分圧電圧Vfbを生成する分圧回路12と、ゲートに入力される信号に応じた電流を出力するPMOSトランジスタからなる出力トランジスタP1と、分圧電圧Vfbが基準電圧Vrefになるように出力トランジスタP1の動作制御を行う誤差増幅回路13とを備えている。
分圧回路12には、図1で示したようなトリミング回路が使用されており、分圧回路12は、抵抗RT1〜RT8,RX1〜RX5,RU,RD,Rtrim、ヒューズF1〜F8,FU,FD、ダイオードD0〜D4、NMOSトランジスタN1〜N8及びデコード回路2で構成されている。抵抗RT1〜RT8,RX1〜RX5、ヒューズF1〜F8、ダイオードD1〜D4、NMOSトランジスタN1〜N8及びデコード回路2は図1のトリミング回路1に相当する。
なお、定電圧回路10は、1つのICに集積されるようにしてもよい。
入力端子INと出力端子OUTとの間に出力トランジスタP1が接続され、出力トランジスタP1のゲートは誤差増幅回路13の出力端に接続されている。出力端子OUTと接地電圧との間には抵抗RU、RX5、RT8、RT7、RX4、RT6、RT5、RX3、RT4、RT3、RX2、RT2、RT1、RX1及びRDが直列に接続されている。抵抗RT1〜RT8には対応するヒューズF1〜F8が並列に接続され、抵抗RT1とRT2との接続部にはダイオードD1のカソードが、抵抗RT3とRT4との接続部にはダイオードD2のカソードが、抵抗RT5とRT6との接続部にはダイオードD3のカソードが、抵抗RT7とRT8との接続部にはダイオードD4のカソードがそれぞれ接続されている。ダイオードD1〜D4の各アノードは接続され、該接続部は溶断電流供給端子TRIMに接続されており、溶断電流供給端子TRIMと接地電圧との間には抵抗Rtrimが接続されている。
抵抗RT1とRX1との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN1が、抵抗RT2とRX2との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN2が、抵抗RT3とRX2との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN3が、抵抗RT4とRX3との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN4がそれぞれ接続されている。同様に、抵抗RT5とRX3との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN5が、抵抗RT6とRX4との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN6が、抵抗RT7とRX4との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN7が、抵抗RT8とRX5との接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタN8がそれぞれ接続されている。NMOSトランジスタN1〜N8の各ゲートはデコード回路2にそれぞれ接続されている。
抵抗RUとRX5との接続部と、抵抗RX1とRDとの接続部の間には、ヒューズFUとFDが直列に接続され、ヒューズFUとFDとの接続部は誤差増幅回路13の非反転入力端に接続されている。ダイオードD0のカソードは誤差増幅回路13の非反転入力端に接続され、ダイオードD0のアノードは溶断電流供給端子TRIMに接続されている。誤差増幅回路13の反転入力端には基準電圧Vrefが入力されており、誤差増幅回路13は、分圧回路12で分圧された分圧電圧Vfbが基準電圧Vrefに等しくなるように出力トランジスタP1の動作制御を行う。
このような構成において、ヒューズF1〜F8、FU及びFDは、初期には切断されておらず、分圧電圧Vfbは、出力電圧Voutが抵抗RUとRDによって分圧され、抵抗RUとRDの各抵抗値をrU及びrDとすると、Vfb=Vout×rD/(rU+rD)になっている。この状態から、ヒューズF1〜F8、FU及びFDを選択的にトリミングし、例えばヒューズFUとF1のみを切断した場合は、抵抗RT1〜RT8の各抵抗値をrT1〜rT8とし、抵抗RX1〜RX5の各抵抗値をrX1〜rX5とすると、分圧電圧Vfbは、Vfb=Vout×rD/(rU+rX5+rX4+rX3+rX2+rT1+rX1+rD)となる。
ヒューズF1を切断する場合、デコード回路2によってNMOSトランジスタN1のみをオンさせることにより、溶断電流供給端子TRIMからダイオードD1を介してヒューズF1に溶断電流が流れるようにして、ヒューズF1を溶断させる。このとき、ヒューズF2にも電流が流れるが、抵抗RT2、RT1、RX1及びRDを介して電流が流れるため、ヒューズF2が溶断する溶断電流値以下の電流しかヒューズF2に流れないように各抵抗値を設定することによりヒューズF2が溶断することはない。
このように、デコード回路2によってオンさせるNMOSトランジスタを選択することにより所望のヒューズを選択して溶断させることができる。また、トリミングが終了した後は、NMOSトランジスタN1〜N8の各ゲート信号をそれぞれロー(Low)レベルにしてNMOSトランジスタN1〜N8をオフさせると共に、溶断電流供給端子TRIMが抵抗Rtrimを介して接地電圧に接続されていることから、溶断電流供給端子TRIMをハイインピーダンス状態にするか又は開放状態にすることによって各ダイオードD1〜D4は逆方向接続となり、抵抗RT1〜RT8及びRX1〜RX5は溶断電流供給端子TRIMから分離され、トリミング回路の抵抗網への影響をなくすことができる。
このようなトリミングが行われた後、分圧回路12から出力電圧Voutを分圧した分圧電圧Vfbが出力され、該分圧電圧Vfbは誤差増幅回路13の非反転入力端に入力される。誤差増幅回路13は、分圧電圧Vfbが基準電圧Vrefになるように出力トランジスタP1の動作制御を行い、出力電圧Voutが所定の電圧で一定になるようにする。
なお、図1では、従来技術における図5のトリミング回路の構成に対する場合を例にして示したが、図2から分かるように、図1のトリミング回路1を、図2の抵抗RT1〜RT4,RX1〜RX3、ヒューズF1〜F4、ダイオードD1,D2、NMOSトランジスタN1〜N4及びデコード回路2で構成するようにしてもよい。
このように、本第1の実施の形態におけるトリミング回路は、抵抗R1〜R4にヒューズF1〜F4を対応して並列に接続すると共に、ヒューズF1〜F4の各一端と接地電圧との間にNMOSトランジスタN1〜N4を対応して接続し、溶断電流供給端子TRIMに入力された溶断電流をヒューズF1〜F4の各他端に供給するダイオードD1〜D3を備えると共に、ヒューズF1〜F4の少なくとも一端に電流制限用の抵抗R5,R6を接続するようにした。このようなことから、抵抗とヒューズを並列に接続した状態で、MOSトランジスタの段数を少なくして回路面積の増加を低減させることができる。
例えば、図2では、抵抗RT1、ヒューズF1、NMOSトランジスタN1及びダイオードD1で1つのトリミング回路部を、抵抗RT2、ヒューズF2、NMOSトランジスタN2及びダイオードD1で1つのトリミング回路部を、抵抗RT3、ヒューズF3、NMOSトランジスタN3及びダイオードD2で1つのトリミング回路部を、抵抗RT4、ヒューズF4、NMOSトランジスタN4及びダイオードD2で1つのトリミング回路部をそれぞれ構成している。抵抗RT5〜RT8、ヒューズF5〜F8、NMOSトランジスタN5〜N8及びダイオードD3,D4においても同様であり、図2の分圧回路12を構成するトリミング回路は、8つのトリミング回路部を備えている。
なお、図1では4つの前記トリミング回路部を、図2では8つの前記トリミング回路部をそれぞれ備えた場合を例にして示したが、これは一例であり、本発明は、これに限定するものではなく、1つ以上の前記トリミング回路部を備えるようにすればよい。
また、前記説明では、デコード回路2によってオン/オフ制御されるトランジスタにNMOSトランジスタを使用した場合を例にして該トランジスタにユニポーラトランジスタを使用するようにしたが、該ユニポーラトランジスタの代わりにバイポーラトランジスタを使用するようにしてもよい。
本発明の第1の実施の形態におけるトリミング回路の回路例を示した図である。 本第1の実施の形態のトリミング回路を使用した定電圧回路の回路例を示した図である。 従来のトリミング回路を備える定電圧回路の例を示した回路図である。 従来のトリミング回路を備える定電圧回路の他の例を示した回路図である。 従来のトリミング回路の例を示した図である。
符号の説明
1 トリミング回路
2 デコード回路
10 定電圧回路
11 基準電圧発生回路
12 分圧回路
13 誤差増幅回路
R1〜R6,RT1〜RT8,RX1〜RX5,RU,RD,Rtrim 抵抗
F1〜F8,FU,FD ヒューズ
D0〜D4 ダイオード
N1〜N8 NMOSトランジスタ
P1 出力トランジスタ

Claims (4)

  1. 直列に接続された複数の抵抗の対応する該抵抗に並列に接続されたヒューズを選択的に切断することによってトリミングが行われるトリミング回路において、
    前記抵抗と、該抵抗に並列に接続されたヒューズと、該ヒューズを切断するための溶断電流の該ヒューズへの供給制御を行うスイッチとを有する1つ以上のトリミング回路部と、
    前記ヒューズの少なくとも一端に接続された電流制限用抵抗と、
    を備え、
    前記トリミング回路部の抵抗及び前記電流制限用抵抗は直列に接続され、前記スイッチのスイッチング制御が行われることにより、所望の前記ヒューズを切断してトリミングが行われることを特徴とするトリミング回路。
  2. 前記トリミング回路部は、前記溶断電流が入力される溶断電流供給端子から前記ヒューズの方向に前記溶断電流を流すダイオードを備えることを特徴とする請求項1記載のトリミング回路。
  3. 前記スイッチは、MOSトランジスタであることを特徴とする請求項1又は2記載のトリミング回路。
  4. 前記スイッチは、バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1又は2記載のトリミング回路。
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