CN103595396A - 一种ic参数校正电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种IC参数校正电路，包括比较器、第一保险丝电阻、第二保险丝电阻、迟滞电阻、上拉PMOS管、第一功率管、第二功率管、第一触发器及与门；第一功率管输入端接vdd，输出端接第一保险丝电阻一端，第一保险丝电阻另一端接比较器负端及第二功率管的输入端，第二功率管的输出端接地；上拉PMOS管的S极接vdd，D极接第二保险丝电阻一端，第二保险丝电阻另一端通过迟滞电阻接到比较器正端；比较器输出端接第一触发器输入端，第一触发器输出端接与门，与门将信号输出。本发明判断保险丝电阻是否熔断，并根据判断结果对集成电路的参数进行校正，同时确保集成电路参数校正的准确性及安全性。

Description

一种IC参数校正电路

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其是指一种IC参数校正电路。

背景技术

保险丝（Fuse）主要有三种：以大电流融断的金属熔线(Metal Fuse)和多晶硅熔线(Poly Fuse)，或以激光熔断的金属熔线(Laser Fuse)。Fuse为电子产品中的关键性组件，或用于射频电路(RF)中，提供可调整的电阻与电容特性，或用于安全码及电子卷标的低字码数据储存中，或用于集成电路中。

其中，以激光熔断的金属熔线(Laser Fuse) 是在封装之前熔断的，由于封装产生的应力会对校正后的参数产生影响，所以当需要校正的参数精度要求比较高时，就需要在封装之后熔断。

封装之后熔断为金属熔线（Metal Fuse）和多晶硅熔线（Poly Fuse）。采用金属熔线通常会遇到由于开窗太大，导致水气积累，最终熔断后的金属熔线又短接在一起。相反，采用多晶硅熔线熔断后，一般没有气体向外挥发，而是多晶硅会沉淀下去，存在老化和无法熔断问题。当有小电流（一般>1mA）长时间流过多晶硅熔线, 多晶硅熔线将会出现老化的现象，使得多晶硅熔线的电阻值将变大，一般变成几千欧到几兆欧不等。而多晶硅熔线一般熔断之后的电阻可以达到几兆欧以上。因此，多晶硅熔线老化后的电阻值可能与熔断后的电阻值相当。当然，随着集成电路长时间的使用，以及温度或环境的变化，保险丝电阻阻值也存在不同程度的变化，甚至还有少数保险丝会出现无法熔断的现象。

由于集成电路中一些参数的精度要求会非常高，而工艺的不可抗偏差导致了芯片之间存在差异性，需要对所述参数进行校正，而在参数校正前，需要判断保险丝是否熔断，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种IC参数校正电路，以判断保险丝电阻是否熔断，并根据判断结果对集成电路的参数进行校正，确保对集成电路参数校正的准确性及安全性。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种IC参数校正电路，包括比较器、第一保险丝电阻、第二保险丝电阻、迟滞电阻、上拉PMOS管、第一功率管、第二功率管、第一触发器及与门；第一功率管输入端接vdd，输出端接第一保险丝电阻一端，第一保险丝电阻另一端接比较器负端及第二功率管的输入端，第二功率管的输出端接地；上拉PMOS管的S极接vdd，D极接第二保险丝电阻一端，第二保险丝电阻另一端通过迟滞电阻接比较器正端；比较器输出端接第一触发器输入端，第一触发器输出端接与门，与门将信号输出。

进一步，第一功率管为PMOS管，第一功率管的S极接vdd，D极接第一保险丝电阻一端。

进一步，第二功率管为ＮMOS管，第二功率管的D极接第一保险丝电阻另一端，而第二功率管的Ｓ极接地。

进一步，第一触发器为Ｄ类触发器。

进一步，第一保险丝电阻与第二保险丝电阻的阻值相当。

进一步，还包括第一下拉电阻、第二下拉电阻、第一检测开关、第二检测开关、滤波电路、延时电路及第二触发器；第一下拉电阻一端同时接比较器负端及第一保险丝电阻另一端，第一下拉电阻另一端接地；第一检测开关与第一下拉电阻并联连接；第二下拉电阻一端同时接比较器正端及迟滞电阻，第二下拉电阻另一端接地；第二检测开关与第二下拉电阻并联连接；滤波电路一端接比较器输出端，另一端同时接延时电路及第一触发器输入端，延时电路输出端接第二触发器输入端，第二触发器输出端接与门。

进一步，第一检测开关及第二检测开关为NMOS管；第一检测开关的D极接第一下拉电阻的一端，S极接第一下拉电阻的另一端，而G极接第二检测开关的G极；第二检测开关的D极接第二下拉电阻的一端，S极接第二下拉电阻的另一端。

进一步，第二触发器为Ｄ类触发器。

进一步，还包括第三检测开关；第三检测开关与迟滞电阻并联, 第三检测开关一端接第二保险丝电阻的另一端，而第三检测开关的另一端接比较器正端。

进一步，第三检测开关为NMOS管，第三检测开关Ｄ极接迟滞电阻一端，Ｓ极接迟滞电阻另一端，而Ｇ极接第二检测开关的G极。

采用上述方案后，当第一功率管与第二功率管开启时，第一保险丝电阻（待判断状态的保险丝电阻）将有瞬间大电流通过，第一保险丝电阻被熔断；此时，比较器的负端通过第二功率管接地，而比较器的正端通过迟滞电阻及第二保险丝电阻接vdd，显然比较器输出高电平。比较器输出为高电平时，表示第一次判断的结果是第一保险丝电阻已经被熔断，反之，表示第一保险丝电阻没有被熔断。其中，第二保险丝电阻只用来作为基准保险丝电阻，而不做熔断。第一保险丝电阻被熔断的信号通过与门将信号输出，与门输出的高电平信号控制着模拟开关，而模拟开关可以修正参数。

在有些情况下，第一保险丝电阻是不需要被熔断的，但由于第一保险丝电阻自身存在的不可抗变化，所以不能简单用阻值大小来判断其状态。基于保险丝电阻阻值的变化具有趋同性, 即同个芯片内不同保险丝电阻阻值的漂移很接近，本发明采用了比较第一保险丝电阻、第二保险丝电阻阻值的方法。当第一保险丝电阻与第二保险丝电阻阻值之差接近于0时，无论第一保险丝电阻、第二保险丝电阻阻值大小怎么变化，都不影响比较器的输出，此时比较器将输出低电平，表示第一保险丝电阻没有被熔断。

同时，本发明还包括第一下拉电阻、第二下拉电阻、第一检测开关、第二检测开关、滤波电路、延时电路及第二触发器。当比较器第一次判断出第一保险丝电阻已经熔断时，第一触发器的输出为高电平, 此时第一检测开关及第二检测开关将开启，第一下拉电阻与第二下拉电阻被短接，比较器将再次判断第一保险丝电阻的状态；第二次判断的结果通过滤波电路和延时电路后被送入第二触发器；如果比较器第二次也判断出第一保险丝电阻熔断，与门将输出一个高电平，用来表示第一保险丝电阻已熔断。由于最后的判断结果为数字逻辑信号，所以可以用该信号来控制不同的模拟开关，以达到校正参数的目的。

而且，本发明还包括第三检测开关及迟滞电阻；第一保险丝电阻偶尔可能会出现无法熔断的问题，本发明采用多次反复的大电流冲击的方法，使得其第一保险丝电阻阻值变大，即使得第一保险丝电阻与第二保险丝电阻阻值之差大于迟滞电阻。此时，尽管第一保险丝电阻没有被熔断，但是比较器仍然能输出正确的高电平。

附图说明

图１为本发明的电路图。

标号说明

第一功率管１ 第二功率管２

第一保险丝电阻３ 第二保险丝电阻４

比较器５ 上拉PMOS管６

第一触发器７ 与门８

第一下拉电阻９ 第二下拉电阻10

第一检测开关11 第二检测开关12

滤波电路13 延时电路14

第二触发器15 第三检测开关16

迟滞电阻17。

具体实施方式

参阅图１所示，本发明揭示的一种IC参数校正电路，包括第一功率管１、第二功率管２、第一保险丝电阻３、第二保险丝电阻４、比较器５、迟滞电阻17、上拉PMOS管６、第一触发器７及与门８。

第一功率管1输入端接vdd，输出端接第一保险丝电阻３一端，第一保险丝电阻３另一端接比较器５负端及第二功率管２的输入端，第二功率管２的输出端接地。

第一功率管１优选为PMOS管，第一功率管１的S极接vdd，D极接第一保险丝电阻３一端。第二功率管２优选为NMOS管，第二功率管２的D极接第一保险丝电阻３另一端，而第二功率管２的Ｓ极接地。

上拉PMOS管６的S极接vdd，D极接第二保险丝电阻４一端，第二保险丝电阻４另一端通过迟滞电阻17接比较器５正端。比较器５输出端接第一触发器７输入端，第一触发器７输出端接与门８，与门８将信号输出。第一触发器７优选为Ｄ类触发器。

第一功率管1与第二功率管2开启时，第一保险丝电阻3将有瞬间大电流通过，第一保险丝电阻3被熔断；此时，比较器5的负端接地，而比较器5的正端接较高电位，此时比较器5输出高电平。比较器5输出为高电平时，表示第一次判断的结果是第一保险丝电阻3已经被熔断，反之，表示第一保险丝电阻3没有被熔断，其中，第二保险丝电阻4只用来作为基准保险丝电阻。第一保险丝电阻3被熔断的信号通过与门8将信号输出，与门8输出的高电平信号控制着模拟开关，而模拟开关可以修正参数。

第一保险丝电阻３与第二保险丝电阻４的阻值相当。当第一保险丝电阻３与第二保险丝电阻４阻值之差接近于0时，无论第一保险丝电阻３、第二保险丝电阻４阻值大小怎么变化，都不影响比较器５的输出，此时比较器５将输出低电平，表示第一保险丝３电阻没有被熔断。

本发明还包括第一下拉电阻９、第二下拉电阻10、第一检测开关11、第二检测开关12、滤波电路13、延时电路14及第二触发器15。

第一下拉电阻9一端同时接比较器5负端及第一保险丝电阻3另一端，第一下拉电阻9另一端接地。第一检测开关11与第一下拉电阻9并联连接。

第二下拉电阻10一端同时接比较器5正端及迟滞电阻17另一端，第二下拉电阻10另一端接地。第二检测开关12与第二下拉电阻10并联连接。

滤波电路13一端接比较器5输出端，另一端同时接延时电路14及第一触发器7输入端，延时电路14输出端接第二触发器15输入端，第二触发器15输出端接与门8。滤波电路13由RC电路组成，目的是为了防止噪声的干扰。而延时电路14是为了确保第二触发器15能正确的输出高电平信号。

当比较器5第一次判断出第一保险丝电阻3已经熔断时，第一触发器7的输出为高电平, 此时第一检测开关11及第二检测开关12开启，第一下拉电阻9与第二下拉电阻10被短接，比较器5将再次判断第一保险丝电阻3的状态；该结果通过滤波电路13和延时电路14后被送入第二触发器15；如果比较器5第二次也判断出第一保险丝电阻3熔断，与门8将输出一个高电平，用来表示第一保险丝电阻3已熔断。由于最后的判断结果为数字逻辑信号，所以可以用该信号来控制不同的模拟开关，以达到校正参数的目的。

与门8输出的高电平信号控制着模拟开关，而模拟开关可以修正参数。当电路中有多组保险丝时，可以对最终与门8的输出进行译码，从而控制更多的模拟开关，以满足参数高精度的要求。其中，比较器5采用折叠式共源共栅结构，为通用技术，在此不赘述。

第一检测开关11及第二检测开关12优选为NMOS管。第一检测开关11的D极接第一下拉电阻9的一端，S极接第一下拉电阻9的另一端，而G极接第二检测开关12的G极；第二检测开关12的D极接第二下拉电阻10的一端，S极接第二下拉电阻10的另一端。第二触发器15优选为Ｄ类触发器。

本发明还包括第三检测开关16；第三检测开关16与迟滞电阻17并联, 第三检测开关16一端接第二保险丝电阻4的另一端，而第三检测开关16的另一端接比较器5正端。第三检测开关16还与第一触发器７连接。

第三检测开关16优选为NMOS管，第三检测开关16Ｄ极接迟滞电阻17一端，Ｓ极接迟滞电阻17另一端，而Ｇ极接接第二检测开关12的G极。

第一保险丝电阻3偶尔可能会出现无法熔断的问题，本发明采用多次反复的大电流冲击的方法，使得其第一保险丝电阻3阻值变大，即使得第一保险丝电阻3与第二保险丝电阻4阻值之差大于迟滞电阻17。 此时，尽管第一保险丝电阻3没有被熔断，但是比较器5仍然能输出正确的高电平。

以下结合具体实施例及图1作进一步详细描述：

一种IC参数校正电路，该电路工作电压vdd1=3V、vdd2=3V。当第一功率管1（M2）、第二功率管2（M3）开启，从vdd1有瞬间大电流30mA通过第一保险丝电阻3（R0），第一保险丝电阻3被熔断。在本实施例中，第一功率管1用来防止第一保险丝电阻3老化。只有当第一保险丝电阻3需要被熔断时，第一功率管1（M2）才会开启。而第二功率管2（M3）只在上电时开启一小段时间，而后马上关闭。所以第一保险丝电阻3只有瞬间几十微安的电流流过，因此第一保险丝电阻3不会被老化。

本实施例中，R0为第一保险丝电阻3的电阻，Rref为第二保险丝电阻4的电阻，R1为第一下拉电阻9，R2为第二下拉电阻10，R3为迟滞电阻17。

在本实施例中，当第一保险丝电阻3被熔断时，该电路上电后，上拉PMOS管６（M1）开启，第一功率管1（M2）、第二功率管2（M3）、第一检测开关11（M4）、第二检测开关12（M5）及第三检测开关16（M6）关闭，第一触发器7、第二触发器15被复位，比较器5CMP的负端Vn被第一下拉电阻9（R1）下拉到地，即Vn=0；正端Vp的电压：

(1)

其中R3=1kΩ,R2=100KΩ, Rref=50Ω, vds_M1=0.5V, 故Vp=2.474V。由于Vp>Vn, 比较器5CMP输出高电平。所以第一触发器7的输出高电平。此时第一检测开关11、第二检测开关12及第三检测开关16开启，第一下拉电阻９（R1）、第二下拉电阻10 （R2）被短接到地。显然，此时的Vp>Vn仍然成立，故第二触发器15输出高电平，最终为高电平，表示第一保险丝电阻3已经熔断。其中滤波电路13可以滤除100nS的噪声，延时电路14为10nS。

在本实施例中，假设vds_M1=vds_M2,并且vdd1=vdd2,当第一保险丝电阻3没被熔断时，同理可以得到Vp1, Vn1:

(2)

(3)

(4)

其中R0=50Ω,R1=100KΩ, vds_M1=0.5V，故Vp1=2.474V, Vn1=2.498V, 即Vn1-Vp1=24mV。通常情况下，比较器5CMP的正负输入端offset<5mV, 所以此时比较器5CMP输出低电平， 即第一保险丝电阻3没有熔断。由于Rref- R0约为0，式子（4）可以简化成：

(5)

从式子（5）可以看出，假设R0的阻值会漂移到100KΩ（实际集成电路中漂移值要<<100KΩ），那么Vn1-Vp1=6.2mV>5mV。所以此时该电路仍然能正确的判断出第一保险丝电阻3的状态。

最后，针对第一保险丝电阻3偶尔会出现无法熔断的问题，在本实施例中，采用多次反复的大电流冲击的方法，使得第一保险丝电阻3阻值变大。根据式子（4）可以得到，假设当R0-Rref>2KΩ（通过故意老化的方法，使阻值变大2KΩ是十分容易的）, 那么Vn1- Vp1> -23mV, 此时比较器5CMP输出高电平。所以第一触发器7的输出Q1也为高电平。由于设计的开关第一检测开关11、第二检测开关12及第三检测开关16的导通阻抗约1KΩ，故可以得到约等式：

(6)

(7)

其中设计vds2_M1=1.5V, vds2_M2=1V, 故Vp2=0.967V，Vn2=0.667V。显然，Vn1- Vp1<< 0, 即第二触发器15的输出为高电平。因此该电路最终也解决了第一保险丝电阻3无法熔断的问题。

至此，阐述了第一保险丝电阻3可能存在的各种状态。最后这个状态将作用在模拟开关上。模拟开关可以选择接上或断开，某个电阻，某个电容，或某个电流源，最终来实现对参数的校正。

以上所述仅为本发明的一个实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.一种IC参数校正电路，其特征在于：包括比较器、第一保险丝电阻、第二保险丝电阻、迟滞电阻、上拉PMOS管、第一功率管、第二功率管、第一触发器及与门；第一功率管输入端接vdd，输出端接第一保险丝电阻一端，第一保险丝电阻另一端接比较器负端及第二功率管的输入端，第二功率管的输出端接地；上拉PMOS管的S极接vdd，D极接第二保险丝电阻一端，第二保险丝电阻另一端通过迟滞电阻接比较器正端；比较器输出端接第一触发器输入端，第一触发器输出端接与门，与门将信号输出。

2.如权利要求1所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：第一功率管为PMOS管，第一功率管的S极接vdd，D极接第一保险丝电阻一端。

3.如权利要求1所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：第二功率管为NMOS管，第二功率管的D极接第一保险丝电阻另一端，而第二功率管的Ｓ极接地。

4.如权利要求1所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：第一触发器为Ｄ类触发器。

5.如权利要求1所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：第一保险丝电阻与第二保险丝电阻的阻值相当。

6.如权利要求1所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：还包括第一下拉电阻、第二下拉电阻、第一检测开关、第二检测开关、滤波电路、延时电路及第二触发器；第一下拉电阻一端同时接比较器负端及第一保险丝电阻另一端，第一下拉电阻另一端接地；第一检测开关与第一下拉电阻并联连接；第二下拉电阻一端同时接比较器正端及迟滞电阻，第二下拉电阻另一端接地；第二检测开关与第二下拉电阻并联连接；滤波电路一端接比较器输出端，另一端同时接延时电路及第一触发器输入端，延时电路输出端接第二触发器输入端，第二触发器输出端接与门。

7.如权利要求6所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：第一检测开关及第二检测开关为NMOS管；第一检测开关的D极接第一下拉电阻的一端，S极接第一下拉电阻的另一端，而G极接第二检测开关的G极；第二检测开关的D极接第二下拉电阻的一端，S极接第二下拉电阻的另一端。

8.如权利要求6所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：第二触发器为Ｄ类触发器。

9.如权利要求1所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：还包括第三检测开关；第三检测开关与迟滞电阻并联, 第三检测开关一端接第二保险丝电阻的另一端，而第三检测开关的另一端接比较器正端。

10.如权利要求9所述的一种IC参数校正电路，其特征在于：第三检测开关为NMOS管，第三检测开关Ｄ极接迟滞电阻一端，Ｓ极接迟滞电阻另一端，而Ｇ极接第二检测开关的G极。

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