專利名稱：一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路、生成芯片及生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路、生成芯片及生成方法。
背景技術(shù)：
在集成電路芯片中，系統(tǒng)在上電時(shí)通常需要有一個(gè)精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓作為參考。如果實(shí)際基準(zhǔn)電壓偏離設(shè)計(jì)基準(zhǔn)值，即基準(zhǔn)電壓不夠精準(zhǔn)，就可能會(huì)影響芯片的功能實(shí)現(xiàn)，如果實(shí)際基準(zhǔn)電壓偏離超過(guò)一定范圍時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致芯片完全失效或發(fā)生損壞。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路。鉗位電路11將外部電源電壓鉗位并作為基準(zhǔn)電壓電路12的第一時(shí)間內(nèi)的工作電壓，在所述基準(zhǔn)電壓電路12開始工作后，將穩(wěn)壓電路13的輸出電壓作為基準(zhǔn)電壓電路12的工作電壓。其中，基準(zhǔn)電壓電路內(nèi)部通常包含兩個(gè)模塊，一個(gè)是采用EFUSE(electricalpoly-fuse)模塊作為基準(zhǔn)電壓生成的校準(zhǔn)單元,一個(gè)是bandgap (帶隙基準(zhǔn))模塊。EFUSE模塊的輸出數(shù)據(jù)能保證帶隙基準(zhǔn)模塊輸出精度極高的電壓。EFUSE模塊的工作電壓一般為
2.5V，偏差要求在+/-10%以內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)的電源必須在2.5V左右。(EFUSE介紹:eFuse的誕生源于幾年前IBM工程師的一個(gè)發(fā)現(xiàn):與更舊的激光熔斷技術(shù)相比，電子遷移(EM)特性可以用來(lái)生成小得多的熔絲結(jié)構(gòu)。采用I/O電路的片上電壓(通常為2.5V)，一個(gè)持續(xù)200微秒的10毫安直流脈沖就足以編程單根熔絲)外部電源通常為單節(jié)干電池(1.0-1.5V)、雙節(jié)干電池(2.0 3.0V)、鋰電池(3.0V-4.2V)或者USB電源5V。由于鉗位電路只能 降壓，所以上述電路只能用于外部電源為鋰電池或者USB電源的情況，即外部電源電壓高于基準(zhǔn)電壓生成電路的工作電壓的情況。因此，現(xiàn)有技術(shù)不能在外部電源電壓低于基準(zhǔn)電壓生成電路工作電壓的情況下生成基準(zhǔn)電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路、生成芯片及生成方法，能夠在較寬的外部電源電壓范圍內(nèi)生成高精度的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓，并且功耗大大降低。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路，所述電路包括:鉗位電路、初始參數(shù)單元、供電電源產(chǎn)生單元、校準(zhǔn)單元、選擇單元、控制單元,及基準(zhǔn)電壓生成單元；所述鉗位電路，用于對(duì)電源電壓進(jìn)行鉗位；所述初始參數(shù)單元，用于保存預(yù)設(shè)的初始參數(shù)，在鉗位后的電壓下工作輸出所述初始參數(shù)；所述供電電源產(chǎn)生單元，用于穩(wěn)定輸入的電源電壓，輸出穩(wěn)壓電源；所述校準(zhǔn)單元，用于以所述穩(wěn)壓電源為工作電壓，輸出校準(zhǔn)參數(shù)；所述選擇單元，用于接收所述初始參數(shù)及校準(zhǔn)參數(shù)并擇一輸出；
所述控制單元，用于經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后控制所述選擇單元選擇校準(zhǔn)參數(shù)；所述基準(zhǔn)電壓生成單元，用于根據(jù)所述初始參數(shù)生成用于所述穩(wěn)定電源電壓操作的第一基準(zhǔn)電壓，根據(jù)所述校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓，所述第一基準(zhǔn)電壓作為所述供電電源產(chǎn)生單元的參考電壓?？蛇x的本電路還可以包括一個(gè)鎖存單元，用于將校準(zhǔn)單元輸出的校準(zhǔn)參數(shù)鎖存并輸出到選擇單元。本發(fā)明實(shí)施例的目的還在于提供一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成芯片，所述芯片包含上述的片內(nèi)基準(zhǔn)生成電路。本發(fā)明實(shí)施例的目的還在于提供一種應(yīng)用上述所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法，所述方法包括下述步驟:將電源電壓鉗位到預(yù)設(shè)的電壓值；初始參數(shù)單元在預(yù)設(shè)的電壓值下輸出預(yù)設(shè)的初始參數(shù)；基準(zhǔn)電壓生成單元根據(jù)所述初始參數(shù)生成第一基準(zhǔn)電壓；供電電源產(chǎn)生單元用所述第一基準(zhǔn)電壓作為參考源對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)壓電源；校準(zhǔn)單元將所述穩(wěn)壓電源作為校準(zhǔn)工作電壓，輸出校準(zhǔn)參數(shù)；控制單元經(jīng)過(guò)預(yù) 設(shè)時(shí)長(zhǎng)控制選擇單元選擇所述校準(zhǔn)參數(shù)并輸出；基準(zhǔn)電壓生成單元根據(jù)所述校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓。優(yōu)選的，經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后可以將所述校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行鎖存；然后控制單元控制選擇單元選擇所述鎖存的校準(zhǔn)參數(shù)并輸出；關(guān)閉初始參數(shù)單元、供電電源產(chǎn)生單元以及校準(zhǔn)單元，以降低功耗。在本發(fā)明實(shí)施例中的基準(zhǔn)電壓生成電路通過(guò)增加一個(gè)對(duì)工作電壓要求極低的初始參數(shù)單元來(lái)預(yù)設(shè)一組初始參數(shù)以生成一個(gè)第一基準(zhǔn)電壓，使得基準(zhǔn)電壓生成電路可以工作的輸入電源電壓范圍大幅擴(kuò)大，并且通過(guò)控制單元以及鎖存單元適時(shí)鎖存數(shù)據(jù)然后關(guān)閉其它單元大大降低該電路的功耗；而本發(fā)明實(shí)施例中的基準(zhǔn)電壓生成方法利用第一基準(zhǔn)電壓對(duì)電源電壓進(jìn)行穩(wěn)壓以后再用于校準(zhǔn)單元的工作，確保了校準(zhǔn)單元的穩(wěn)定工作生成精準(zhǔn)的校準(zhǔn)參數(shù)，最終得到高精度的第二基準(zhǔn)電壓。


圖1為現(xiàn)有片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路的供電電源產(chǎn)生單元的電路結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種片內(nèi)基準(zhǔn)生成電路。下面結(jié)合附圖對(duì)該基準(zhǔn)生成電路進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的片內(nèi)基準(zhǔn)生成電路的結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。作為本發(fā)明一實(shí)施例提供的片內(nèi)基準(zhǔn)生成電路可應(yīng)用于任何類型、任何功能的片內(nèi)基準(zhǔn)生成芯片中，該片內(nèi)基準(zhǔn)生成電路包括:鉗位電路20、初始參數(shù)單元21、供電電源產(chǎn)生單元25、校準(zhǔn)單元26、選擇單元22、控制單元23以及基準(zhǔn)電壓生成單元24 ；該鉗位電路20，用于對(duì)電源電壓進(jìn)行鉗位；該初始參數(shù)單元21，用于保存預(yù)設(shè)的初始參數(shù)，由鉗位后的電壓?jiǎn)?dòng)輸出該初始參數(shù)；該供電電源產(chǎn)生單元25，用于穩(wěn)定電源電壓，輸出穩(wěn)壓電源；該校準(zhǔn)單元26，用于以穩(wěn)壓電源為工作電壓，輸出校準(zhǔn)參數(shù)；該選擇單元22,用于接收初始參數(shù)及校準(zhǔn)參數(shù)并擇一輸出；該控制單元23，用于控制選擇單元選擇校準(zhǔn)參數(shù)；該基準(zhǔn)電壓生 成單元24，用于根據(jù)初始參數(shù)生成用于穩(wěn)定電源電壓操作的第一基準(zhǔn)電壓VREFl，根據(jù)校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓VREF2。下面結(jié)合實(shí)施例具體說(shuō)明:鉗位電路20，其輸入端連接到電源輸出端，用于將電源電壓鉗位到預(yù)設(shè)的電壓值，比如0.7伏，然后輸出。初始參數(shù)單元21,該初始參數(shù)單元21的供電端與鉗位電路20的輸出端連接,用于保存預(yù)設(shè)的初始參數(shù)。初始參數(shù)單元21是數(shù)字電路，只要極低的電壓就可以工作，比如對(duì)電源電壓鉗位得到的0.7伏，所以無(wú)論外部電源通常為單節(jié)干電池(1.0-1.5V)、雙節(jié)干電池(2.0 3.0V)、鋰電池(3.0V-4.2V)或者USB電源5V，都可以鉗位以后降低至Ij 0.7v使初始參數(shù)單元工作；初始參數(shù)單元21開始工作時(shí)輸出一組初始參數(shù),如8bit 二進(jìn)制數(shù)據(jù)llllOOOOBo作為本發(fā)明一實(shí)施例,初始參數(shù)單元21的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)參考圖3所示,為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，該初始參數(shù)單元21包括多組寄存器，以其中一個(gè)寄存器為例:當(dāng)電阻R連接到VSS時(shí)，則默認(rèn)的輸出數(shù)據(jù)為I ;當(dāng)電阻R連接到鉗位后的電壓VDD_TP時(shí)，默認(rèn)的數(shù)據(jù)為O。在通過(guò)總線(MCU BUS)對(duì)初始參數(shù)進(jìn)行讀/寫(READ/WRITE)時(shí)，以8bit 二進(jìn)制數(shù)據(jù)11110000B為例，對(duì)應(yīng)的低4bit(bit0-bit3)電路中的R接到VDD_TP，高4bit電路中的R接到VSS。初始參數(shù)也可以由3位寄存器bit組成，對(duì)應(yīng)000 = 0，001 = 1,010 = 2,011 = 3,...,111 = 7，初始參數(shù)可以隨時(shí)自主設(shè)定。選擇單元22，該選擇單元22的第一輸入端與初始參數(shù)單元21的輸出端連接，用于對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇性輸出，默認(rèn)開啟的是初始參數(shù)的通路，即默認(rèn)選擇初始參數(shù)單元21的輸出；控制單元23，包括一個(gè)計(jì)時(shí)器，在電源接入之時(shí)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)則發(fā)出計(jì)時(shí)滿信號(hào)，然后控制單元23就會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，該控制單元23的輸出端與選擇單元22的控制端連接，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇控制。并且控制單元23的輸出端還連接到鉗位電路20的控制端、初始參數(shù)單元21的控制端、基準(zhǔn)電壓生成單元24的控制端、供電電源產(chǎn)生單元25的控制端以及校準(zhǔn)單元26的控制端?；鶞?zhǔn)電壓生成單元24，該基準(zhǔn)電壓生成單元24的輸入端與選擇單元22的輸出端連接，基準(zhǔn)電壓生成單元24的輸出端與芯片內(nèi)的功能電路的輸入端連接。基準(zhǔn)電壓生成單元24根據(jù)輸入的初始參數(shù)，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換及帶隙基準(zhǔn)電路將其轉(zhuǎn)換成第一基準(zhǔn)電壓VREFl輸出。因?yàn)橹圃旃に嚨挠绊?，生成的第一基?zhǔn)電壓VREFl會(huì)有+/-10%的偏差。供電電源產(chǎn)生單元25，該供電電源產(chǎn)生單元25的供電端連接到電源，供電電源產(chǎn)生單元25的輸入端連接到基準(zhǔn)電壓生成單元24的輸出端，用于將基準(zhǔn)電壓生成單元24生成的第一基準(zhǔn)電壓VREFl作為參考源，對(duì)電源電壓進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整，輸出穩(wěn)壓電源；當(dāng)供電電源產(chǎn)生單元25的電源輸入端的電壓和基準(zhǔn)電壓輸入端的第一基準(zhǔn)電壓VREFl同時(shí)存在時(shí)，供電電源產(chǎn)生單元25自動(dòng)開始工作，供電電源產(chǎn)生單元25可以表現(xiàn)為升壓功能，將輸入的電源電壓升壓，由于第一基準(zhǔn)電壓VREFl有+/-10 %的偏差，因此輸出的穩(wěn)壓電源電壓也會(huì)有+/-10%的偏差。供電電源產(chǎn)生單元25實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓調(diào)整的具體實(shí)現(xiàn)方式為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。校準(zhǔn)單元26，該校準(zhǔn)單元26的供電端與供電電源產(chǎn)生單元25的輸出端連接，校準(zhǔn)單兀26的輸出端與選擇單兀22的第二輸入端連接,用于供電電源產(chǎn)生單兀25輸出的穩(wěn)壓電源供電后，對(duì)第一基準(zhǔn)電壓VREFl進(jìn)行校準(zhǔn)。本實(shí)施例中校準(zhǔn)單元26采用EFUSE電路，它對(duì)可工作的輸入電壓范圍要求較為嚴(yán)格，其偏差需滿足在+/-10%以內(nèi)。比如定義校準(zhǔn)單元26工作電壓為2.5V，則只有在穩(wěn)壓電源等于2.5* (1-10% )V至2.5* (1+10% )V這個(gè)范圍內(nèi)校準(zhǔn)單元26才可正常工作，才有正常數(shù)據(jù)輸出，否則校準(zhǔn)單元26都不能工作。而供電電源產(chǎn)生單元55提供給校準(zhǔn)單元26的誤差范圍在+/_10%，正好可以保證校準(zhǔn)單元26的穩(wěn)定工作。當(dāng)校準(zhǔn)單元26開始工作時(shí)，輸出一組校準(zhǔn)參數(shù)，這組數(shù)值在晶圓測(cè)試時(shí)已經(jīng)被校準(zhǔn)賦值，不同的芯片對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值不一樣，隨制作工藝偏差而不同。校準(zhǔn)參數(shù)的校準(zhǔn)賦值過(guò)程如下:在晶圓測(cè)試階段，初始參數(shù)(如二進(jìn)制數(shù)據(jù)11110000B)連接到基準(zhǔn)電壓生成單元24產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電壓VREF1，測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)量第一基準(zhǔn)電壓VREFl的大小并記錄；將第一基準(zhǔn)電壓VREFl值與目標(biāo)基準(zhǔn)電壓值相減得到電壓偏差；如果將兩個(gè)相鄰的二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓數(shù)值大小相差設(shè)計(jì)為Vst印，那么二進(jìn)制數(shù)據(jù)11110001B對(duì)應(yīng)的電壓值就是第一基準(zhǔn)電壓VREFl加上Vst印，將電壓偏差除以Vstep取整轉(zhuǎn)換成偏差數(shù)據(jù)，則校準(zhǔn)參數(shù)=初始參數(shù)+偏差數(shù)據(jù)；最后將校準(zhǔn)參數(shù)燒錄賦值到校準(zhǔn)單元26的EFUSE電路中。然后只要校準(zhǔn)單元26的供電電壓滿足其工作電壓需求，校準(zhǔn)單元26就可以輸出校準(zhǔn)參數(shù)?？刂茊卧?3，計(jì)時(shí)一段時(shí)間Tn后可判斷為校準(zhǔn)單元26供電的穩(wěn)壓電源為穩(wěn)定狀態(tài)并且校準(zhǔn)單元26已經(jīng)輸出穩(wěn)定的校準(zhǔn)參數(shù)，從而發(fā)出控制信號(hào)，控制選擇單元22選擇校準(zhǔn)參數(shù)作為基準(zhǔn)電壓生成單元24的數(shù)據(jù)輸入。供電電源產(chǎn)生單元25從工作到輸出穩(wěn)定的穩(wěn)壓電源需要時(shí)間 ，校準(zhǔn)單元26從開始工作到輸出較精準(zhǔn)的校準(zhǔn)參數(shù)也需要時(shí)間，所以通過(guò)設(shè)置一個(gè)延遲Tn，可以確保選擇單元22選擇的是校準(zhǔn)單元26穩(wěn)定工作以后輸出的校準(zhǔn)參數(shù)。由于校準(zhǔn)參數(shù)是再次校準(zhǔn)的結(jié)果，因此其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值非常精確，一般可做到+/-0.5%以內(nèi)的偏差。并且此時(shí)供電電源生成單元55是以第二基準(zhǔn)電壓VREF2作為參考的，因此其輸出的穩(wěn)壓電源與第二基準(zhǔn)電壓VREF2具有相同的比例精度，即+/-0.5 %。優(yōu)選的,如圖4所示,本實(shí)施例中的基準(zhǔn)生成電路還可以包括一個(gè):鎖存單元27，用于將所述校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行鎖存；鎖存單元27的輸入端連接到校準(zhǔn)單元26的輸出端，鎖存單元27的控制端也連接到控制單元23的輸出端，鎖存單元27的輸出端連接到選擇單元22的第二輸入端，在經(jīng)過(guò)Tn時(shí)長(zhǎng)以后被控制單元啟動(dòng)接收校準(zhǔn)參數(shù)，鎖存單元27將這些數(shù)據(jù)穩(wěn)定住，并且消耗非常小的電流。一旦這些數(shù)據(jù)被鎖存，即使鎖存單元27的輸入端的數(shù)據(jù)再改變，其輸出端的數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。所以鎖存了校準(zhǔn)參數(shù)以后，停止鉗位電路、初始參數(shù)、穩(wěn)壓電源及校準(zhǔn)參數(shù)的輸出都不會(huì)再影響功能電路的工作了，非常有利于降低芯片功耗。最后，在鎖存了校準(zhǔn)參數(shù)以后，由于控制單元23的輸出端還連接到鉗位電路和20初始參數(shù)單元21的控制端、供電電源產(chǎn)生單元25的控制端以及校準(zhǔn)單元26的控制端，在鎖存了校準(zhǔn)參數(shù)以后，可以發(fā)出控制信號(hào)停止上述單元的工作。在本發(fā)明實(shí)施例中的基準(zhǔn)電壓生成電路通過(guò)增加一個(gè)對(duì)工作電壓要求極低的初始參數(shù)單元21來(lái)預(yù)設(shè)一組初始參數(shù)用以生成一個(gè)第一基準(zhǔn)電壓VREFl，使得基準(zhǔn)電壓生成電路可以工作的電壓范圍大幅擴(kuò)大，并且通過(guò)控制單元23以及鎖存單元27適時(shí)鎖存數(shù)據(jù)然后關(guān)閉其它單元大大降低該電路的功耗。圖5示出本發(fā)明第一實(shí)施例提供的應(yīng)用上述片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法的實(shí)現(xiàn)流程，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。作為本發(fā)明一實(shí)施例，片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法包括下述步驟:步驟S601，將電源電壓鉗位到預(yù)設(shè)的電壓值；

步驟S602，初始參數(shù)單元在預(yù)設(shè)的電壓值下輸出預(yù)設(shè)的初始參數(shù)；步驟S603，基準(zhǔn)電壓生成單元根據(jù)所述初始參數(shù)生成第一基準(zhǔn)電壓；步驟S604，供電電源產(chǎn)生單元用所述第一基準(zhǔn)電壓作為參考對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)壓電源；步驟S605，校準(zhǔn)單元將所述穩(wěn)壓電源作為校準(zhǔn)工作電壓，輸出校準(zhǔn)參數(shù)；步驟S606，控制單元經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)控制選擇單元選擇所述校準(zhǔn)參數(shù)并輸出；步驟S607，基準(zhǔn)電壓生成單元根據(jù)所述校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓。在步驟S601中，當(dāng)電源接到鉗位電路的電源輸入端時(shí)，鉗位電路開始工作，將輸出端電壓鉗位到預(yù)設(shè)的數(shù)值，比如0.7V。在步驟S602中，數(shù)字電路構(gòu)成的初始參數(shù)單元可以在0.7v的電壓下工作輸出一組預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)，如二進(jìn)制數(shù)據(jù)11110000B,該組數(shù)據(jù)可以隨時(shí)自主設(shè)定。步驟S603中，受工藝影響，初始參數(shù)在不同芯片內(nèi)的生成的基準(zhǔn)電壓往往會(huì)有+/-10%的誤差，所以第一基準(zhǔn)電壓的誤差也在+/-10%，誤差還比較大，不適于直接作為功能電路的基準(zhǔn)電壓，還需要校準(zhǔn)并且，步驟S603中的具體操作為:S6031、將所述初始參數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；S6032、根據(jù)所述模擬信號(hào)生成第一基準(zhǔn)電壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以通過(guò)一個(gè)常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，而用模擬信號(hào)生成第一基準(zhǔn)電壓可以通過(guò)常見的帶隙基準(zhǔn)電路實(shí)現(xiàn)。
在步驟S604中，將第一基準(zhǔn)電壓等比例轉(zhuǎn)換后作為參考信號(hào)，然后將電源電壓與該參考信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)電源電壓高于該參考信號(hào)時(shí)，對(duì)電源電壓執(zhí)行降壓處理，當(dāng)電源電壓低于該參考信號(hào)時(shí)，對(duì)電源電壓執(zhí)行升壓處理，以達(dá)到穩(wěn)定電源電壓的目的，由于利用基準(zhǔn)電壓對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓的技巧是本技術(shù)領(lǐng)域公知常識(shí)，此處不再進(jìn)行詳述。由于第一基準(zhǔn)電壓信號(hào)受芯片制造工藝的制約，其誤差率為+/_10%，因此該穩(wěn)壓電源的精度也為+/-10%。在步驟S605中，本實(shí)施例中校準(zhǔn)單元采用EFUSE電路，它對(duì)可工作的輸入電壓范圍要求較為嚴(yán)格，其偏差需滿足在+/-10 %以內(nèi)。而前述穩(wěn)壓電源的精度正好在+/-10 %，可以使校準(zhǔn)單元穩(wěn)定工作，校準(zhǔn)單元穩(wěn)定工作后輸出校準(zhǔn)參數(shù)，所述校準(zhǔn)參數(shù)可以是二進(jìn)制數(shù)據(jù)或其它數(shù)值，這組數(shù)值在晶圓測(cè)試時(shí)已經(jīng)被校準(zhǔn)賦值，比如:在晶圓測(cè)試階段，初始參數(shù)(如二進(jìn)制數(shù)據(jù)11110000B)連接到基準(zhǔn)電壓生成單元產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電壓，測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)量第一基準(zhǔn)電壓的大小并記錄；將第一基準(zhǔn)電壓值與目標(biāo)基準(zhǔn)電壓值相減得到電壓偏差；如果將兩個(gè)相鄰的二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓數(shù)值大小相差設(shè)計(jì)為Vstep，那么二進(jìn)制數(shù)據(jù)11110001B對(duì)應(yīng)的電壓值就是第一基準(zhǔn)電壓加上Vst印，將電壓偏差除以Vstep取整轉(zhuǎn)換成偏差數(shù)據(jù)，則校準(zhǔn)參數(shù)=初始參數(shù)+偏差數(shù)據(jù)；最后將校準(zhǔn)參數(shù)燒錄賦值到EFUSE電路即校準(zhǔn)單元中。然后只要校準(zhǔn)單元的供電電壓滿足其工作電壓需求，校準(zhǔn)單元就可以輸出校準(zhǔn)參數(shù)。在步驟S606中，計(jì)時(shí)一段時(shí)間Tn后可判斷為校準(zhǔn)單元供電的穩(wěn)壓電源為穩(wěn)定狀態(tài)并且校準(zhǔn)單元已經(jīng)輸出穩(wěn)定的校準(zhǔn)參數(shù)，從而發(fā)出控制信號(hào)，控制選擇單元選擇校準(zhǔn)參數(shù)作為基準(zhǔn)電壓生成單元的數(shù)據(jù)輸入?？刂菩盘?hào)在整個(gè)電路上電時(shí)為低，默認(rèn)選擇的是第一條通路即初始參數(shù)，此時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，一段時(shí)間Tn后可認(rèn)為校準(zhǔn)單元已經(jīng)正常工作(供電電源產(chǎn)生單元從有輸入到穩(wěn)定需要一定時(shí)間，校準(zhǔn)單元從供電到正常輸出校準(zhǔn)參數(shù)也需要一定時(shí)間)，于是控制單元選擇第二條通路即校準(zhǔn)參數(shù)的通路。在步驟S607中，根據(jù)校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓。由于經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，第二基準(zhǔn)電壓的精度就可以保證在+/-0.5%以內(nèi)，是高精度的基準(zhǔn)電壓，能夠滿足功能電路的工作需要。具體的，S607也包括:S6071、將所述校準(zhǔn)參數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；S6072、根據(jù)所述模擬信號(hào)生成第二基準(zhǔn)電壓。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以通過(guò)一個(gè)常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，而用模擬信號(hào)生成第一基準(zhǔn)電壓可以通過(guò)常見的帶隙基準(zhǔn)電路實(shí)現(xiàn)。圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法的實(shí)現(xiàn)流程圖，詳細(xì)如下:步驟S701，將電源電壓鉗位到預(yù)設(shè)的電壓值；步驟S702，初始參數(shù)單元在預(yù)設(shè)的電壓值下輸出預(yù)設(shè)的初始參數(shù)；步驟S703，基準(zhǔn)電壓生成單元根據(jù)所述初始參數(shù)生成第一基準(zhǔn)電壓；步驟S704，供電電源產(chǎn)生單元用所述第一基準(zhǔn)電壓作為參考對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)壓電源；步驟S705，校準(zhǔn)單元將所述穩(wěn)壓電源作為校準(zhǔn)工作電壓，輸出校準(zhǔn)參數(shù)；

步驟S706，控制單元經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)控制選擇單元選擇所述校準(zhǔn)參數(shù)并輸出；
步驟S707，經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后將所述校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行鎖存；步驟S708，控制單元控制選擇單元選擇所述鎖存的校準(zhǔn)參數(shù)并輸出；步驟S709,關(guān)閉初始參數(shù)單元、供電電源產(chǎn)生單元以及校準(zhǔn)單元；步驟S710，基準(zhǔn)電壓生成單元根據(jù)所述校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)置一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間T0，當(dāng)計(jì)時(shí)TO后，判定穩(wěn)壓電源進(jìn)入穩(wěn)定輸出狀態(tài)使得校準(zhǔn)單元已經(jīng)穩(wěn)定工作，并且生成的校準(zhǔn)參數(shù)已經(jīng)是精確的了。此時(shí)停止輸出初始參數(shù)，然后將校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行鎖存，以供選擇，并且停止輸出穩(wěn)壓電源及校準(zhǔn)參數(shù)，進(jìn)一步大大地降低了芯片的功耗。以上的降低芯片功耗的步驟順序只是實(shí)施例之一，本技術(shù)領(lǐng)域人員很容易基于本實(shí)施例的啟示而變換步驟順序達(dá)到同樣的效果。在本發(fā)明實(shí)施例中，可以由低電壓供電輸出初始參數(shù)生成第一基準(zhǔn)電壓，雖然第一基準(zhǔn)電壓的精度不夠高，但是可以用來(lái)穩(wěn)壓，穩(wěn)壓得到的電壓精度能夠滿足校準(zhǔn)工作的需求，從而保證校準(zhǔn)工作的進(jìn)行，再使用校準(zhǔn)得到的校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓，以得到高精度的基準(zhǔn)電壓，使得基準(zhǔn)電壓生成的工作電壓范圍大幅擴(kuò)大，從而兼容更多的電源種類。并且通過(guò)預(yù)設(shè)一個(gè)時(shí)間后，才選擇校準(zhǔn)參數(shù)，進(jìn)一步保證校準(zhǔn)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，還當(dāng)輸出校準(zhǔn)參數(shù)后，停止初始參數(shù)輸出、并對(duì)校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行鎖存，然后停止初始參數(shù)輸出、穩(wěn)壓電源輸出以及校準(zhǔn)參數(shù)生成，以降低芯片的功耗。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修·改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路，其特征在于，所述電路包括: 鉗位電路、初始參數(shù)單元、供電電源產(chǎn)生單元、校準(zhǔn)單元、選擇單元、控制單元，及基準(zhǔn)電壓生成單元； 所述鉗位電路，用于對(duì)電源電壓進(jìn)行鉗位； 所述初始參數(shù)單元，用于保存預(yù)設(shè)的初始參數(shù)，在鉗位后的電壓下工作輸出所述初始參數(shù)； 所述供電電源產(chǎn)生單兀，用于穩(wěn)定輸入的電源電壓，輸出穩(wěn)壓電源； 所述校準(zhǔn)單元，以所述穩(wěn)壓電源為工作電壓，生成校準(zhǔn)參數(shù)； 所述選擇單元，用于接收所述初始參數(shù)及校準(zhǔn)參數(shù)并擇一輸出； 所述控制單元，用于經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后發(fā)出控制信號(hào)控制所述選擇單元選擇校準(zhǔn)參數(shù)；所述基準(zhǔn)電壓生成單元，用于根據(jù)所述初始參數(shù)生成第一基準(zhǔn)電壓，根據(jù)所述校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓，所述第一基準(zhǔn)電壓作為所述供電電源產(chǎn)生單元的參考電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路，其特征在于，所述初始參數(shù)單元是數(shù)字電路。
3.如權(quán)利要求1所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路，其特征在于，所述控制單元包括一個(gè)計(jì)時(shí)器，用于計(jì)時(shí)并且在計(jì)時(shí)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)時(shí)發(fā)出計(jì)時(shí)滿信號(hào)，所述計(jì)時(shí)滿信號(hào)使所述控制單元發(fā)出控制信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路，其特征在于，所述片內(nèi)基準(zhǔn)生成電路還包括:· 鎖存單元，用于將校準(zhǔn)單元生成的校準(zhǔn)參數(shù)鎖存并輸出到選擇單元。
5.如權(quán)利要求4所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路，其特征在于所述控制單元還用于發(fā)出控制信號(hào)控制所述鎖存單元，以及所述鉗位電路和初始參數(shù)單元、所述供電電源生成單元和校準(zhǔn)單元的關(guān)斷。
6.如權(quán)利要求1所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路，其特征在于所述基準(zhǔn)電壓生成單元包括: 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)； 帶隙基準(zhǔn)電路，用于根據(jù)所述模擬信號(hào)生成基準(zhǔn)電壓。
7.一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成芯片，其特征在于，所述芯片包含如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的片內(nèi)基準(zhǔn)生成電路。
8.一種應(yīng)用于如權(quán)利要求1所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成電路的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 將電源電壓鉗位到預(yù)設(shè)的電壓值； 初始參數(shù)單元在預(yù)設(shè)的電壓值下輸出預(yù)設(shè)的初始參數(shù)； 基準(zhǔn)電壓生成單元根據(jù)所述初始參數(shù)生成第一基準(zhǔn)電壓； 供電電源產(chǎn)生單元用所述第一基準(zhǔn)電壓作為參考源對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)壓電源； 校準(zhǔn)單元將所述穩(wěn)壓電源作為校準(zhǔn)工作電壓，生成校準(zhǔn)參數(shù)； 控制單元經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)控制選擇單元選擇所述校準(zhǔn)參數(shù)并輸出； 基準(zhǔn)電壓生成單元根據(jù)所述校準(zhǔn)參數(shù)生成第二基準(zhǔn)電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法，其特征在于，所述生成第一基準(zhǔn)電壓的具體步驟為: 將所述初始參數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)； 根據(jù)所述模擬信號(hào)生成第一基準(zhǔn)電壓。
10.如權(quán)利要求8所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法，其特征在于，所述生成第二基準(zhǔn)電壓的具體步驟為: 將所述校準(zhǔn)參數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)； 根據(jù)所述模擬信號(hào)生成第二基準(zhǔn)電壓。
11.如權(quán)利要求8所述的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法，其特征在于，所述控制單元經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)控制選擇單元選擇所述校準(zhǔn)參數(shù)并輸出的步驟包括: 經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后將所述校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行鎖存； 控制單元控制選擇單元選擇所述鎖存的校準(zhǔn)參數(shù)并輸出； 停止所述初始參數(shù)的輸出、所 述穩(wěn)壓電源的輸出以及校準(zhǔn)參數(shù)的生成。
全文摘要
本發(fā)明適用于集成電路領(lǐng)域，提供了一種片內(nèi)基準(zhǔn)生成電路、片內(nèi)基準(zhǔn)生成芯片及片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法，所述基準(zhǔn)生成電路通過(guò)設(shè)置一個(gè)初始參數(shù)單元保存用于生成基準(zhǔn)電壓的初始參數(shù)使得適于基準(zhǔn)電壓生成的輸入電源電壓范圍大幅拓寬；還提供一種包含上述電路的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成芯片；以及一種片內(nèi)基準(zhǔn)電壓生成方法，將第一基準(zhǔn)電壓用于穩(wěn)定電源從而保證校準(zhǔn)工作，通過(guò)校準(zhǔn)再生成高精度的第二基準(zhǔn)電壓，本發(fā)明的技術(shù)方案大幅提高基準(zhǔn)電壓生成對(duì)輸入電源電壓的適應(yīng)能力的同時(shí)還確保了生成的基準(zhǔn)電壓的精度，并且還能大大降低基準(zhǔn)電壓生成的功耗。
文檔編號(hào)G05F1/56GK103246304SQ201210025019
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者肖麗榮, 陳銳鋒, 何再生 申請(qǐng)人:炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司