KR100323721B1 - 커런트 트리밍 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미러링을 위한 기준전류가 되는 전류의 가변 범위를 광범위하게 조절하고, 더욱 미세한 커런트 레벨의 조정이 가능한 커런트 트리밍 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 커런트 트리밍 장치는 기준전류를 미러링하는 커런트 미러부와, 제너 다이오드의 브랙다운 전압을 이용하여 상기 기준전류를 트리밍하는 트리밍부와, 패키지시 와이어의 선택적 본딩을 통한 저항비를 이용하여 상기 미러링되는 기준전류의 가변범위를 미세하게 조정하는 기준전류 미세조정부를 포함하여 구성된다.

Description

커런트 트리밍 장치{CURRENT TRIMMING DEVICE}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로 특히 제너 다이오드(Zener diode)를 이용한 트리밍 이외에 와이어 본딩을 추가로 이용하여 미러링되는 기준전류의 가변범위 조정 및 미세 조정이 가능한 커런트 트리밍 장치에 관한 것이다.
이하, 종래 기술에 따른 커런트 트리밍 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 커런트 트리밍 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 커런트 트리밍 장치는 커런트 미러부(11)와, 커런트 트리밍부(12)로 구성된다.
커런트 미러부(11)는 바이폴라 트랜지스터와 저항으로 구성된다. 즉, 전원전압단과 접지전압단 사이에 형성된 제 1 트랜지스터(Q1)와, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)와 접지전압단 사이에 형성된 기준 저항1(Rref1)과, 베이스가 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스와 연결되는 제 2 트랜지스터(Q2)와, 제 2 트랜지스터(Q2)와 접지전압단 사이에 형성된 기준 저항2(Rref2)와, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)와 전원전압단 사이에 형성된 기준 저항3(Rref3)으로 구성된다.
커런트 트리밍부(12)는 복수개의 저항(R1,R2,...,Rn)과, 복수개의 제너 다이오드(Z1,Z2,...,Zn)와, 복수개의 트리밍 패드(pad1,pad2,...,padn)로 구성된다.
여기서, 미설명 부호 '12b'는 그라운드 패드이다.
하나의 저항과 하나의 제너 다이오드가 시리얼하게 연결되고 그 사이에 트리밍 패드가 연결된 블럭(12a)이 복수개 구성되고 상기 블럭들은 기준 저항1(Rref1)에 대해 병렬적으로 연결된다.
그리고 상기 제너 다이오드(Z1,Z2,...,Zn)들의 애노드는 공통으로 연결되어 기준 저항1(Rref1)과 접지전압단 사이에 연결된다.
이와 같은 종래 커런트 트리밍 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제 1 트랜지스터(Q1)로 흐르는 전류(Ia)를 기준 전류(reference current)로 하여 제 2 트랜지스터(Q2)에 흐르는 전류(Ib)는 다음과 같은 수학식으로 결정된다.
Ib = 1/Rref2 ×[VT×ln(Ia/Ib) + Ia ×RTotal]
여기서, VT= thermal voltage, RTotal= Rref1,R1,R2,...,Rn의 조합에 따른 저항의 합이다.
상기 식으로부터 RTotal과 Rref2의 저항비에 의해 Ib가 결정되는 것을 알 수 있다. 그리고 RTotal값은 도면에서 알 수 있듯이 기준 저항1(Rref1)과 병렬적으로 연결된 저항들(R1,R2,...,Rn)의 조합에 의해 임의의 값으로 조정이 가능하다. 이때, 기준 저항1(Rref1)에 대해 병렬적으로 연결할 저항의 수를 결정하기 위해서는 제너 다이오드의 브랙다운(breakdown) 전압을 트리밍을 실행하면 된다.
즉, 트리밍은 저항의 한쪽 단자에 연결된 제너 다이오드(Z1,Z2,...,Zn)들중에서 트리밍하고자 하는 제너 다이오드의 트리밍패드(pad1,pad2,...,padn)와 그라운드 패드(12b) 사이에 과도한 전류를 인가하여 브랙다운이 일어나도록 하면, 제너 다이오드의 저항이 수Ω미만이 되어 그라운드에서 숏트(short)된다. 따라서 기준 저항1(Rref1)에 대해 병렬적으로 연결할 저항을 임의로 결정할 수가 있다.
그러나 상기와 같은 종래 커런트 트리밍 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
기준전류(Ia)에 대해 미러링(mirroring)되는 전류(Ib)는 트리밍을 실시할 경우에 트리밍 이전과 비교하여 증가하는 방향으로 결정되므로 커런트 트리밍의 융통성이 낮다.
또한, 기준전류의 가변 범위가 한정되어 있기 때문에 다양한 전류 레벨을 결정하는데에 한계가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 미러링을 위한 기준전류의 가변 범위를 광범위하게 조절하고, 더욱 미세한 전류 레벨의 조정이 가능한 커런트 트리밍 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 커런트 트리밍 장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 커런트 트리밍 장치의 구성도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,21 : 커런트 미러부 12,22 : 커런트 트리밍부
23 : 기준전류 가변조정부
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 커런트 트리밍 장치는 기준전류에 상응하여 전류를 미러링 커런트 미러부와, 제너 다이오드의 브랙다운 전압을 이용하여 상기 기준전류를 트리밍하는 트리밍부와, 패키지시 와이어의 선택적 본딩을 통한 저항비를 이용하여 상기 미러링을 위한 기준전류의 가변범위를 미세하게 조정하는 기준전류 미세조정부를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 커런트 트리밍 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 커런트 트리밍 장치는 제너 다이오드를 이용한 트리밍 이외에 와이어 본딩을 이용한 트리밍부를 추가로 구성하여 커런트의 가변 범위를 보다 확장하고 더욱 미세한 커런트 레벨을 조정할 수 있는데 특징이 있다.
도 2는 본 발명에 따른 커런트 트리밍 장치의 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 커런트 트리밍 장치는 커런트 미러와 커런트 트리밍부로 구성된 종래의 구성에 있어서, 미러링을 위한 기준전류로 사용되는 전류의 가변범위를 보다 세밀하게 제어하기 위한 기준전류 가변조정부를 추가로 구성하였다.
기준전류 가변조정부(23)는 전원전압단(Vss)에 연결된 커런트 미러형의 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 2 트랜지스터(Q2)와, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)와 접지전압단(Vss) 사이에 시리얼하게 연결된 저항 Ra 및 저항 Rb와, 상기 저항 Ra와 저항 Rb 사이에 분기 접속되는 제 1 본딩 패드(23a)와, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)와 상기 저항 Ra 사이에서 저항 R3를 통해 분기 접속되는 제 2 본딩 패드(23b)로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 본딩 패드(23a) 및 제 2 본딩 패드(23b)는 각 분기점에 선택적으로 연결하거나 연결하지 않을 수도 있다.
한편, 커런트 미러부(21) 및 커런트 트리밍부(22)는 종래 기술의 구성과 동일하다.
즉, 커런트 미러부(21)는 상기 기준전류 가변조정부(23)의 제 1 트랜지스터(Q1)와 접지전압단(Vss) 사이에 연결된 제 3 트랜지스터(Q3)와, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)와 접지전압단 사이에 형성된 기준 저항1(Rref1)과, 베이스가 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스와 연결되는 제 4 트랜지스터(Q4)와, 제 4 트랜지스터(Q4)와 접지전압단 사이에 형성된 기준 저항2(Rref2)와, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)와 전원전압단 사이에 형성된 기준 저항3(Rref3)으로 구성된다.
커런트 트리밍부(22)는 복수개의 저항(R1,R2,...,Rn)과, 복수개의 제너 다이오드(Z1,Z2,...,Zn)와, 복수개의 트리밍 패드(Tpad1,Tpad2,...,Tpadn)로 구성된다.
하나의 저항과 하나의 제너 다이오드가 시리얼하게 연결되고 그 사이에 트리밍 패드가 연결된 구성블럭(22a)이 복수개 구성되고 상기 블럭들은 기준 저항1(Rref1)에 대해 병렬적으로 연결된다.
그리고 상기 각 제너 다이오드(Z1,Z2,...,Zn)들의 애노드(anode)는 공통으로 연결되어 기준 저항1(Rref1)과 접지전압단 사이에 연결된다.
이와 같은 본 발명의 커런트 트리밍 장치는 제 3 트랜지스터(Q3)로 흐르는 기준전류(Ia1)를 기준전류 가변조정부(23)에서 보다 세밀하게 조정하여 상기 기준전류(Iab)에 따른 Ib의 전류의 레벨을 보다 세분화할 수 있다.
즉, 기준전류 Ia2에 의해 Ib가 결정되므로 Ia2를 기준전류 가변조정부(23)를 이용하여 보다 정밀하게 조정하면 그 만큼 Ib의 값도 정밀한 값을 얻을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 커런트 트리밍 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
기준전류 Ia2는 기준전압 가변조정부(23)의 저항 Ra, Rb, Rc의 조합에 의해 결정된다. 참고적으로 Ia2 = Ia1 이다.
즉, Ia1 = (Vcc-Vbe2)/RTotal1 이고, 여기서 Vbe는 제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스와 에미터간의 전압으로서 제 2 트랜지스터(Q2)의 턴-온 전압이다. 그리고 RTotal1은 저항 Ra,Rb,Rc의 조합에 따른 저항의 합이다.
상기 RTotal1은 저항 Ra, Rb, Rc에 연결된 제 1 본딩 패드(23a) 및 제 2 본딩 패드(23b)에 패키지(pakage) 공정에서 와이어 본딩(wire bonding)을 실시하는냐 실시하지 않느냐에 따라 결정된다.
여기서, 제 1 본딩 패드(23a)와 제 2 본딩 패드(23b)를 접지전압단 노드인 N1 및 N2에 연결하느냐 연결하지 않느냐에 따라 RTotal1의 값은 다음과 같이 변화한다.
첫번째, 제 1, 제 2 본딩 패드를 모두 접지전압단인 노드 N1과 N2에 각각 연결할 경우,
RTotal1 = (Ra×Rb)/(Ra+Rb),
두번째, 제 2 본딩 패드만을 접지전압단인 노드 N2에 연결할 경우,
RTotal1 = [Rc×(Ra+Rb)]/)Ra+Rb+Rc],
세번째, 제 1 본딩 패드만을 접지전압단인 노드 N1에 연결할 경우,
RTotal1 = Ra,
네번째, 제 1, 제 2 본딩 패드를 모두 접지전압단인 노드 N1과 N2에 연결하지 않을 경우,
RTotal1 = Ra+Rb 이다.
여기서, 상기 Ra, Rb, Rc가 동일하다고 가정하면, 제 3 트랜지스터(Q3)로 흐르는 기준전류 Ia2는 상기 첫번째의 경우에 가장 많으며 네번째의 경우에 가장 작다.
이와 같이, 기준전류 Ia2를 와이어 본딩을 이용하여 특정한 값으로 결정한 후, 커런트 미러부(21) 및 커런트 트리밍부(22)를 이용하여 커런트 트리밍을 실시하면, 기준전류(Ia2)의 가변 범위를 보다 넓게 조정할 수 있을 뿐만 아니라 좀더 정밀한 전류 레벨의 조정이 가능하다.
참고적으로 커런트 미러부(21) 및 커런트 트리밍부(22)에 의한 커런트 트리밍은 종래와 동일하다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 커런트 트리밍 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
커런트 미러의 미러링(mirroring)되는 전류의 가변범위를 보다 광범위하게 설정할 수 있으며, 그 레벨을 보다 세분화할 수 있다.

Claims (3)

  1. 기준전류를 미러링하는 커런트 미러부와,
    제너 다이오드의 브랙다운 전압을 이용하여 상기 기준전류를 트리밍하는 커런트 트리밍부와,
    패키지시 와이어의 선택적 본딩을 통한 저항비를 이용하여 상기 미러링을 위한 기준전류의 가변범위를 조정하는 기준전류 가변조정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 커런트 트리밍 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기준전류 가변조정부는 전원전압단에 연결되어 상기 커런트 미러부로 기준전류를 전달하는 제 1 트랜지스터와,
    콜렉터가 상기 전원전압단에 연결되고 에미터와 베이스가 공통으로 연결되어 상기 제 1 트랜지스터의 베이스와 연결되는 제 2 트랜지스터와,
    상기 제 2 트랜지스터의 에미터와 접지전압단 사이에 시리얼하게 연결된 복수개의 저항소자와,
    상기 각 저항소자들 사이에서 선택적 분기접속되는 본딩 패드들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 커런트 트리밍 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 저항소자들은 상기 제 2 트랜지스터와 상기 접지전압단 사이에 시리얼하게 연결된 두 개의 제 1 저항과 제 2 저항을 포함하는 것을특징으로 하는 커런트 트리밍 장치.
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