CN100361391C - 集成电路装置以及集成电路装置的编程方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集成电路(1)，其包括比较器(9)，所述比较器(9)读出外部可连接元件(4)并将该值与参考元件(6)的值相比较。比较结果被馈送到控制单元(12)，所述控制单元(12)根据比较结果触发集成电路装置(1)的至少一个功能块(13a，13b)。由此，借助于外部可连接元件(4)的值(Rprog)，芯片(1)的工作模式被确定和/或所述芯片(1)被编程。发明的原则可用于例如电源部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路装置以及一种对集成电路装置编程的方法。
背景技术
在生产之后，常规集成开关电路(switching circuit)只能以其所预定的工作模式来工作。
但是，理想的是使同一集成元件适于几种不同应用，并且仅在其生产之后例如甚至在芯片被封装或密封在外壳中之后选择相应的预定工作模式。
同样理想的是固定用于各个功能块的供应电压的电压值、对某些功能块的选择或者某些功能块的上电顺序或例如作为上电顺序的部分的其初始化。
集成元件的所述编程例如可通过熔丝组(fuse banks)、DIP开关等而可逆地(retroactively)加以固定。
但是，所有这种公知方法都与相对高的费用相关联。这种不合需要的费用可由电路板上增加的占用面积(footprint)，例如芯片上所需的大量额外引脚引起。
发明内容
本发明的目的在于创建一种集成电路装置，其可在生产之后不费力地被编程，换言之，其可被置于所需的工作模式中。本发明的另一目的在于限定一种对集成电路装置编程的方法，其可不费力地被执行，并且其允许以可在生产之后选择的工作模式而对集成电路装置进行操作。
根据本发明，关于集成电路装置的目的通过具有以下的集成电路装置得到解决：
-比较器，具有第一输入，所述第一输入连接到集成电路装置的连接器，所述连接器被设计用于附着具有来自预定值集合的值的外部可读元件；具有第二输入，具有可读参考值的参考元件附着到所述第二输入；并具有输出；以及
一控制单元，耦合在比较器的输出，用于依赖于比较器的比较结果而控制集成电路装置的至少一个功能块，其中
-所述参考元件(16，18)和所述可读元件(15)每个被实现为电容器。
根据所建议的原则，对集成电路装置的编程，例如选择几种预定的工作模式之一，在连接到集成电路装置的连接器的外部可读元件中执行。该元件具有可读值，例如某个电阻值，其与参考元件的参考值相比较。依赖于比较结果，集成电路装置经由控制单元被置于某种工作模式或被编程。
外部可读元件优选地是无源元件。
通过选择附着到集成电路装置连接器的外部元件的值，可能从实际上无限多个不同的预定编程配置中选择。
所述原则仅需要一个附加引脚，即集成电路装置上的连接器腿。以这种方式，集成电路装置可费异常少的力来编程。
例如，为了读取外部无源元件，可在集成电路装置中提供信号源，其产生参考信号，外部可读元件利用其被充电。
外部可读元件上的附加连接器优选地可连接到参考电位连接器，例如地。
将外部可读元件的值与参考元件的值相比较的比较器，优选地包括用于以数字形式输出比较结果的模/数转换器。
例如，A/D转换器可被提供以3比特的分辨率，以便可通过选择待附着的可读元件的值而简单地激励总共8种不同的工作状态。
根据电路装置的优选实施例，模/数转换器具有对数特征曲线。因此对外部可读元件的容差要求以及对进一步处理所读出值的容差要求显著减少。例如，由于对数特征曲线，用作外部可读元件的具有30％容差的电阻器仍可被可靠地读出并且可从几种预定工作模式中可靠地选择一种。
参考元件可作为外部可附着元件或作为电路装置上的集成元件而提供。
在集成电路装置中，外部参考元件总之经常被提供以产生高度精确的参考信号例如偏置电流，并且被附着到集成电路装置中的连接器引脚。其可以是例如参考电阻器或外部滤波电容器。如果是这种情况，根据所建议的原则，该元件还可用作用于编程的参考元件。为了确定比较结果，参考元件还可优选地利用由信号源发射的参考信号充电，并且参考元件的值可被读取。
外部参考元件具有比集成参考元件低的容差。
另一方面，如果外部参考元件对于确保集成装置的正确运行不是基本的和/或如果特别小数量的引脚是必要的，将参考元件设计为集成元件特别有利。
参考元件和可读编程元件可具有例如电阻器或电容器的形式。但是，也可使用具有可读物理值的其它无源元件。
集成电路装置可包括多个功能块，其中控制单元能够依赖于来自比较器的比较结果而以不同的供应电压、参考电压和/或上电顺序来寻址这些功能块。
已知为锁存器的易失性存储器，优选地在比较器的输出和控制单元之间切换(switch)以缓冲来自比较器的比较结果。
可读值从外部可读元件中读出，并且该值优选地在集成电路装置的上电阶段期间与参考元件的值相比较。为了确保比较结果对于集成电路装置的整个工作时间可用，有利的是缓冲它。
为了能够指定多种预定工作模式，其中每种可通过选择外部可读元件的值来确定，优选地提供存储器块以存储相应工作模式的控制参数。该存储器块以如此方式与控制单元耦合，使得所存储的工作模式之一依赖于来自比较器的比较结果而被激励。
存储器块优选地配置为引导ROM(只读存储器)，并且当集成电路装置接通时被读出。
为获得附加的灵活性，引导ROM例如通过在生产期间选择用于可编程引导ROM的金属化平面的掩模而可以是可编程的。
所述原则可优选地应用于功率管理单元(PMU)中以控制上电顺序。多种可预定的顺序可存储于ROM中并加以限定，并通过编程、可读元件的值在应用中选择。
如果可编程ROM被提供有齐纳(zener)或多熔丝(poly fuses)，即可编程连接而不是金属掩模可编程ROM，则灵活性进一步提高。利用这种熔丝或反熔丝(anti-fuse)，熔丝的传导状态通过利用能量脉冲对其充电而得以固定，其中传导状态可在高阻抗和低阻抗之间切换。
如果参考元件具有集成元件的形式，可能有利的是经由允许平衡集成参考元件的简单装置来提高精度。
为了在集成电路装置被接通后激励信号源和比较器，可能有利的是提供激励电路，其与比较器和/或信号源的相应激励输入耦合。激励电路被配置成当集成电路被接通后激励比较器以及如果必要激励信号源，并且一旦比较完成即将其关断，其中模/数转换器是必要的且比较结果已被存储。
关于本方法，所述目的通过对集成电路装置编程的方法来解决，包括以下方法步骤：
-读取包括电容器并连接到集成电路装置的外部元件的值，
-把所读取的值与包括电容器的参考元件的参考值相比较并确定比较结果，
-依赖于比较结果来发射选择信号以控制集成电路。
根据所建议的过程，外部可读元件附着于集成电路装置，并且然后该外部可读元件的值被读出。该值然后与亦从参考元件中读出的值、即参考值相比较，并确定比较结果。依赖于该比较结果，选择信号得以发射以控制集成电路。
依赖于选择信号，集成电路装置优选地被置于几种预定工作状态之一。
参考值优选地通过从外部或集成参考元件中读出来确定。参考值和外部可读元件的值优选地利用模/数转换器来比较。可读外部元件和参考元件的值优选地在集成电路装置的上电过程期间通过利用信号源所提供的参考信号使其充电来读取。
在其得以计算之后，比较结果优选地存储在易失性存储器中，以便其在上电过程之后也可用。
进一步优选的是，如果在上电过程期间比较器被激励，并且执行比较的比较器以及可能用于读出可读元件值的信号源然后被再次解除激励。
由信号源提供的参考信号可以是例如参考电压或参考电流。
如果所述集成电路装置中已提供了外部参考电阻器或外部滤波电容器或类似的外部无源元件，这可优选地用作参考元件。在这种情况下，提供2个引脚，外部可读元件和参考元件可分别与其相连接。这样的无源元件的空闲端优选地连接到参考电位连接，例如地。
利用所述方法，集成电路装置可根据可附着于集成电路装置引脚的无源元件的值而容易地置于几种预定工作模式之一。
所建议原则的另外细节和有利实施例将从从属的权利要求中显而易见。
附图说明
参考附图中的几个实施例，本发明将在以下更详细地得以说明。
在图中：
图1示出根据本发明的具有两个外部电阻器的集成电路装置的第一实施例，
图2示出根据本发明的具有两个外部电容器的集成电路装置的第二实施例，
图3示出根据本发明的具有外部电阻器的集成电路装置的第三实施例，
图4示出根据本发明的具有外部电容器的集成电路装置的第四实施例。
具体实施方式
在以下对图的描述中，类似或等价的元件具有相同的参考号。
图1示出集成电路装置1，其中装备有两个连接器2、3，被称为引脚。到参考电位连接5的以电阻器4形式的外部可读元件被切换到集成电路装置1的连接器2。如将随后更详细描述的，电阻器4用来对电路装置1编程。也靠着参考电位连接5切换的另一电阻器6，连接到连接器3并用作参考元件。电路装置1的连接器2、3分别与比较器9的第一和第二输入7、8在内部连接。比较器9包括模/数转换器。比较器9具有用于在上电阶段期间激励比较器9的激励输入10。控制单元12控制电路装置1中的几个功能块13a、13b，并经由易失性存储器11连接到A/D转换器的数字输出，该输出构成比较器9的输出。
还提供了信号源14，其被设计为产生参考信号，并连接到电路装置的连接器2、3。
根据所建议的原则，参考元件6不仅用作比较器9的参考元件，而且用作用于产生偏置信号的参考电阻器，这总之是基本的以便功能块13a、13b的至少一个能够工作。
当比较器9和信号源14在电路装置的上电阶段期间经由激励输入10而被激励时，可读编程电阻器4和参考电阻器6利用由参考源14产生的参考信号充电，由此具有参考电压或参考电流。比较器9比较与其输入7、8相关联的信号，所述信号当然依赖于电阻器4、6的元件值Rprog、Rref。A/D转换器确定两个外部元件4、6的值Rprog和Rref的关系，并在输出以数字形式输出对应的比较结果。该比较结果存储在缓冲存储器11中。然后，具有A/D转换器的比较器9和信号源14被解除激励。
利用存储在缓冲存储器11中的比较结果，控制单元12现在能够控制电路装置的功能块13a、13b。根据所建议的原则，这依赖于编程电阻器4的值而发生。
执行所建议的原则所需的全部是芯片1上的一个附加引脚2，因为引脚3上的电阻器6总之是基本作为参考电阻器的。附加电阻器4可以是简单且不贵的外部电阻器，并且不需要满足过度严格的容差。芯片1上的电路的各种编程配置或工作模式可通过选择电阻元件4的电阻等级(order)来选择。
如果比较器9中的A/D转换器具有对数特征曲线，对于电阻器4的容差精度要求可进一步减少。
用于每种可调节工作模式的大量参数如某些功能块13a、13b的供应电压电平、参考电压电平、上电顺序等，有利地存储在控制单元12的引导ROM中。引导ROM被设计成可通过改变金属化掩模而编程。该ROM通过比较器9的结果而被寻址。其中一个可利用电阻器4来选择的可用上电顺序因此通过金属化掩模来限定，并通过编程模块4的值在应用中选择。
如果ROM在控制单元12中实现为可编程ROM并且为此目的配备有齐纳或多晶硅(polysilicon)熔丝，由此可获得甚至更大的灵活性。
所述原则可以特别有利的方式应用于控制功率管理单元(PMU)中的上电顺序。
图2示出图1的集成电路装置的可替换实施例。图2的电路与图1的电路就其构造和有利功能而言大体匹配，以至于无需在此再次说明。但是，在图2的电路中提供了编程电容器15和参考电容器16以替代编程电阻器4和参考电阻器6。它们也在芯片1的外部连接器2、3以及参考电位5之间切换。
总之参考电容器16作为图2的芯片1上的滤波电容器而被提供，以便操作至少一个功能块13a、13b。
当激励比较器9和信号源14时，电容器15、16经由信号源14在输入10被充电，并且所创建的与比较器9的输入7、8相关联并且依赖于电容器15、16的电容Cprog、Cref的信号由比较器估计。工作模式的其余与参考图1所述的大体相同。
图3示出图1的可替换实施例，其就构造和有利功能而言与图1大体相同。以至于将不在此重复对该图的描述。在根据图3的实施例中，提供了集成参考电阻17以替代外部参考电阻6，集成参考电阻17在比较器9的输入8和内部参考电位连接5′之间切换。因此芯片1上的外部连接器引脚3可以省却。
所述实施例具有在芯片上需要较少引脚的优点，并且因此当不需要外部参考元件时优选地得到使用，例如，以产生精确的参考信号或作为滤波元件。
图4示出图2电路的可替换实施例。在图4的电路中，提供集成电容器18以替代图2的外部参考电容器16。电容器18在比较器9的输入8和参考电位5′之间切换。
如同图3中所示的一样，省略了一个引脚，即引脚3。当不需要外部滤波电容器作为参考元件时所示实施例被有利地使用。
如果图3、4的参考元件17、18在其元件值方面被暴露于大的生产波动(production fluctuation)，可能有利的是提供用于平衡相应的内部无源参考元件17、18的平衡能力。
其它无源元件也可作为参考元件以及编程可读元件而被提供，以替代示范性实施例所示的电阻器和电容器。
根据本发明的实施例的前述描述仅用于说明的目的而不是要限制本发明。在本发明的条款内各种改变和修改是可能的，而不超出本发明或其等价的范围。
Claims (16)
1.一种集成电路装置(1)，其具有：
-比较器(9)，其具有连接到所述集成电路装置的连接器(2)的第一输入(7)，所述连接器(2)被设计用于附着具有来自预定值集合的值(Rprog，Cprog)的外部可读元件(4，15)；具有第二输入(8)，可读参考元件(6，16，17，18)与所述第二输入连接；并具有输出；以及
-控制单元(12)，其耦合在所述比较器(9)的输出，用于依赖于所述比较器(9)的比较结果来控制所述集成电路装置(1)的至少一个功能块(13a，13b)，其中
-所述参考元件(16，18)和所述可读元件(15)每个被实现为电容器。
2.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于
提供了信号源(14)，用于产生参考信号，并且与用于附着外部可读元件(4，15)的引脚(2)耦合且与所述参考元件(6，16，17，18)耦合以读取相应的元件值(Rprog，Rref，Cprog，Cref)。
3.如权利要求2所述的电路装置，其特征在于
所述外部可读元件(4，15)在附加引脚与参考电位连接(5)耦合。
4.如权利要求1到3中任何一项所述的电路装置，其特征在于
所述比较器(9)包括模/数转换器，用于以数字形式输出比较结果。
5.如权利要求4所述的电路装置，其特征在于
所述模/数转换器具有对数特征曲线。
6.如权利要求1到3中任何一项所述的电路装置，其特征在于
所述参考元件作为外部元件(6，16)可连接到所述集成电路装置(1)的附加连接器(3)。
7.如权利要求1到3中任何一项所述的电路装置，其特征在于
所述参考元件作为所述集成电路装置(1)的集成元件(17，18)而被提供。
8.如权利要求1到3中任何一项所述的电路装置，其特征在于
提供了几个功能块(13a，13b)，其由所述控制单元(12)关于供应电压、参考电压和/或上电顺序而控制。
9.如权利要求1到3中任何一项所述的电路装置，其特征在于
易失性存储器(11)在所述比较器(9)的输出和所述控制单元(12)之间切换以暂时存储所述比较器(9)的比较结果。
10.如权利要求1到3中任何一项所述的电路装置，其特征在于
提供了存储器块(19)，用于存储用于所述电路装置(1)的至少一个功能块(13a，13b)的几种工作模式的控制参数，所述存储器块(19)与所述控制单元(12)耦合或合并在其中，其中所存储的工作模式之一通过所述比较器(9)的比较结果而被激励。
11.如权利要求1到3中任何一项所述的电路装置，其特征在于
所述比较器(9)具有用于在所述集成电路(1)被接通之后激励所述比较器(9)的激励输入(10)。
12.一种对集成电路装置编程的方法，其包括以下方法步骤：
-读取包括电容器并连接到所述集成电路装置的外部元件的值(Rprog，Cprog)，
-把所读取的值(Rprog，Cprog)与包括电容器的参考元件的参考值(Rref，Cref)相比较，并确定比较结果，
-依赖于所述比较结果，发射选择信号以控制所述集成电路(1)。
13.如权利要求12所述的方法，
其中所述电路装置(1)被置于来自预定工作模式集合的预定工作模式。
14.如权利要求12或13中的任一项所述的方法，
其中附着于所述集成电路装置的外部元件(4，15)的值(Rprog，Cprog)通过用参考信号为所述元件充电而读取。
15.如权利要求14所述的方法，
其中所述参考值(Rref，Cref)由参考元件(6，16，17，18)的值表示，其也通过用所述参考信号对其充电而读取。
16.如权利要求12到13中任何一项所述的方法，
其中所述比较结果在所述集成电路装置的上电过程期间被计算并暂时存储在易失性存储器(11)中。
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