基于集成电路的电压修调方法及系统

文档序号:828622 发布日期:2021-03-30 浏览:5次 >En<

阅读说明:本技术 基于集成电路的电压修调方法及系统 (Voltage trimming method and system based on integrated circuit ) 是由 邱鹏 于 2019-09-29 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于集成电路的电压修调方法,包括:根据期望电压与所述集成电路提供的待修调电压获得偏差,根据所述偏差获得相对修调参数;以及根据所述待修调电压所处的阈值范围和所述相对修调参数提供数字修调信号,以调节所述待修调电压。本发明还公开了一种基于集成电路的电压修调系统,简化了获取数字修调信号的过程,增加了电压修调的准确性和可靠性,通用性和可扩展性更强。(The invention discloses a voltage trimming method based on an integrated circuit, which comprises the following steps: obtaining deviation according to the expected voltage and the voltage to be modified provided by the integrated circuit, and obtaining a relative modification parameter according to the deviation; and providing a digital trimming signal according to the threshold range of the voltage to be trimmed and the relative trimming parameter so as to adjust the voltage to be trimmed. The invention also discloses a voltage trimming system based on the integrated circuit, which simplifies the process of acquiring the digital trimming signal, increases the accuracy and reliability of voltage trimming, and has stronger universality and expandability.)

基于集成电路的电压修调方法及系统

技术领域

本发明涉及集成电路测试技术领域,具体涉及一种基于集成电路的电压修调方法及系统。

背景技术

在集成电路中,芯片内部都产生恒定的基准电压,为内部的数字电路、模拟电路提供精确稳定的参考电压值,即电压基准是模拟电路和数字电路中不可或缺的一部分。在生产过程中,通常由于基准电压的失调、温漂、工艺偏差等不确定性因素,芯片的基准电压的精度往往较预设值有偏差。基准电压的失调、温漂等因素往往会导致整体电路功能失败,基准电压的精度直接影响集成电路数据采集的准确性,影响LDO(low dropout regulator,低压差线性稳压器)、DC-DC(Direct Current-Direct Current,直流-直流)转换器的输出电压,对产品的良率、利润率也会造成影响,因此,为使芯片内部的基准电压精度足够,通常都需要通过电压修调电路对基准电压进行修调,电压修调技术是目前修调基准电压的普遍方案。

现有的电压修调电路或方法为通过数字修调信号对电压的精度进行修调,例如,假设一个数字修调信号的修调位有4位,分别为trim0、trim1、trim2和trim3,那么每一个电压修调位均对应一个基准修调精度,通过对该4个修调位值,可以得到不同的基准修调精度组合,进而实现对不同的待修调电压进行所需的精度修调。具体为:根据待修调电压的电压值与期望电压的电压值的差值计算修调量,根据修调量输出相应的数字修调信号,然后根据数字修调信号控制修调电路对待修调电压进行精度修调。其中,获得数字修调信号一般在程序中实现。

现有的获得数字修调信号的方法为查表获得,通过修调量所处的阈值范围查表输出相应的数字修调信号。但是这样的处理方法过程会比较繁琐,所需要的数据处理时间也相对较长。另一方面,查找表也需要对多种的修调精度组合进行存储,从而造成一定的资源浪费。同时在基准修调精度的数量更多,修调精度组合更多时,采用现有的查表方法会更加繁琐,也更容易出错。

因此,有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于集成电路的电压修调方法及系统,简化了获取数字修调信号的过程,增加了电压修调的准确性和可靠性,通用性和可扩展性更强。

根据本发明提供的一种基于集成电路的电压修调方法,包括:根据期望电压与所述集成电路提供的待修调电压获得偏差,根据所述偏差获得相对修调参数;以及根据所述待修调电压所处的阈值范围和所述相对修调参数提供数字修调信号,以调节所述待修调电压。

优选地,根据权利要求1所述的电压修调方法,其特征在于,所述数字修调信号包括第一修调位和多个第二修调位,所述第一修调位对应正极性的修调精度或负极性的修调精度,每个所述第二修调位对应的修调精度与所述第一修调位相反。

优选地,根据所述待修调电压所处的阈值范围和所述相对修调参数提供数字修调信号包括:基于所述期望电压,判断所述待修调电压所处的阈值范围;根据所述待修调电压所处的阈值范围确定所述数字修调信号中第一修调位的值;根据所述相对修调参数的二进制码,确定所述多个第二修调位的值。

优选地,所述偏差为所述待修调电压的电压值与所述期望电压的电压值的差值。

优选地,所述第一修调位和所述多个第二修调位对应的修调精度的绝对值互不相同。

优选地,在数字修调信号的多个修调位中,最高位的修调位对应绝对值最大的修调精度,最低位的修调位对应绝对值最小的修调精度。

优选地,确定数字修调信号中第一修调位的值包括:当所述待修调电压小于第一阈值时,所述第一修调位的值为0;当所述待修调电压大于第二阈值时,所述第一修调位的值为1;当所述待修调电压大于所述第一阈值且小于所述第二阈值时,所述第一修调位的值为0。

优选地,当所述待修调电压大于所述第一阈值且小于所述第二阈值时,数字修调信号中所述第一修调位和多个第二修调位的值均为0。

优选地,所述第一阈值为期望电压的电压值减去所述期望电压的电压值与最小修调精度的半个步长的乘积所得的差,所述第二阈值为期望电压的电压值加上所述期望电压的电压值与最小修调精度的半个步长的乘积所得的和。

优选地,根据所述偏差获得相对修调参数包括:根据所述偏差获得所述偏差的绝对值相对所述待修调电压的百分比;以及根据所述百分比获得相对所述相对修调参数。

优选地,当待修调电压小于第一阈值时,根据所述百分比获得相对所述相对修调参数包括:将所述百分比除以最小修调精度,获得商的整数部分,以及余数;比较所述余数是否大于所述最小修调精度的半个步长,其中,当所述余数不大于所述最小修调精度的半个步长时,所述相对修调参数为所述商的整数部分,当所述余数大于所述最小修调精度的半个步长时,所述相对修调参数为所述商的整数部分加1。

优选地,当待修调电压大于第二阈值时,根据所述百分比获得相对所述相对修调参数包括:将所述百分比除以最小修调精度,获得商的整数部分,以及余数;计算数字修调信号中第一修调位对应的修调精度的绝对值相对最小修调精度的倍数;比较所述余数是否大于所述最小修调精度的半个步长,其中,当所述余数不大于所述最小修调精度的半个步长时,所述相对修调参数为所述倍数减去所述商的整数部分,当所述余数大于所述最小修调精度的半个步长时,所述相对修调参数为所述倍数减去所述商的整数部分再减1。

优选地,还包括:当所述待修调电压小于第一阈值时,比较所述相对修调参数是否大于a,且当所述相对修调参数大于a时,根据a的二进制码确定所述多个第二修调位的值;当所述待修调电压大于第二阈值时,比较所述相对修调参数是否大于b,且当所述相对修调参数大于b时,根据b的二进制码确定所述多个第二修调位的值,其中,a为最大正极性组合修调精度除以最小修调精度所得商的绝对值,b为最大负极性组合修调精度除以最小修调精度所得商的绝对值,a,b均为正数。

根据本发明提供的一种基于集成电路的电压修调系统,包括:LDO模块,正相输入端接收集成电路提供的待修调电压,反向输入端接收模拟修调信号,用以根据所述待修调电压和所述模拟修调信号输出期望电压;修调控制模块,用于提供数字修调信号;修调模块,与所述LDO模块和所述修调控制模块连接,用于根据所述数字修调信号生成所述模拟修调信号。

本发明的有益效果是:本发明在获得数字修调信号时,会对待修调电压与期望电压进行比较以根据比较结果获得第一修调位的值,再通过计算获得相对修调精度对应最小修调精度的倍数以获得相对修调参数,根据该相对修调参数的二进制码,确定多个第二修调位的值,简化了获取数字修调信号的过程,节省了数据处理时间。

由于是直接计算获得每个修调位的值,不需要逐个范围的数据对比输出,增加了电压修调的准确性和可靠性。

另一方面,本发明所公开的技术方案不需要查找表,在进行数据处理时只对单个的模拟数值进行存储,优化了存储方式,节省了存储资源。

本发明所公开的基于集成电路的电压修调方法的通用性和可扩展性更强。

应当说明的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出本发明实施例提供的基于集成电路的电压修调系统的结构示意图;

图2示出图1中LDO模块的电路结构示意图;

图3示出本发明实施例提供的基于集成电路的电压修调方法的流程示意图;

图4示出图3中获得数字修调信号的方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以通过不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反的,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。

下面,参照附图对本发明进行详细说明。

图1示出本发明实施例提供的基于集成电路的电压修调系统的结构示意图,图2示出图1中LDO模块的电路结构示意图。

在本发明一实施例中,如图1所示,集成电路的基准电压修调电路包括LDO模块100、修调模块300和修调控制模块200。

LDO模块100的正相输入端接收集成电路提供的待修调电压,该待修调电压通过修调模块300后反馈模拟修调信号至LDO模块100的反相输入端,LDO模块100的输出端Vout根据待修调电压和模拟修调信号输出期望电压。该期望电压可作为基准电压,用于为集成电路,即芯片内部的数字电路和模拟电路提供稳定的电压参考值。

集成电路预设有参考电压,在对集成电路进行测试时,集成电路的电压修调电路以该参考电压作为参考对LDO模块100输出的待修调电压进行修调。

进一步地,如图2所示,LDO模块100包括运算放大器OP1、第一稳压电阻R1和第二稳压电阻R2。

运算放大器OP1的电源端连接芯片内部电源VCC,运算放大器OP1的正相输入端接收外部的待修调电压,运算放大器OP1的输出端依次经由第一稳压电阻R1、修调模块300、第二稳压电阻R2接地,第二稳压电阻R2与修调模块300的公共节点连接至运算放大器OP1的反相输入端。

修调控制模块200连接片外的程序控制模块,用于根据程序控制模块提供的校准信号生成n位数字修调信号。其中,n≥1,且n为自然数。本实施例中,以n等于4为例进行说明。

修调模块300与分别与LDO模块100和修调控制模块200连接,用于根据数字修调信号生成模拟修调信号,以将待修调电压修调至期望电压。

图3示出本发明实施例提供的基于集成电路的电压修调方法的流程示意图,图4示出图3中获得数字修调信号的方法流程图。

如图3所示,本实施例中,在进行电压修调时,主要包括执行步骤S1至步骤S3,具体包括:

在步骤S1中,根据期望电压与集成电路提供的待修调电压获得偏差。

本实施例中,期望电压的电压值减去待修调电压的电压值所获得的差值,即为待修调电压相对期望电压的偏差,该偏差表示待修调电压需要进行修调的具体电压值。当该偏差为正数时,表示待修调电压小于期望电压,应该对待修调电压进行正极性修调;当该偏差为负数时,表示待修调电压大于期望电压,应该对待修调电压进行负极性修调。

在步骤S2中,根据偏差获得相对修调参数。

本实施例中,根据偏差获得该偏差的绝对值相对于待修调电压的百分比;根据该百分比获得相对修调量。

进一步地,当待修调电压小于第一阈值时,将上述所获得的百分比除以最小修调精度值,获得商的整数部分,以及余数;比较余数是否大于最小修调精度如放大1000倍后的半个步长,以确定相对修调参数。若不大于半个步长,则将商的整数部分作为相对修调参数;若大于半个步长,将商的整数部分加1后作为相对修调参数。

当待修调电压大于第二阈值时,将上述所获得的百分比除以最小修调精度值,获得商的整数部分,以及余数;计算第一修调位对应的修调精度的绝对值相对最小修调精度的倍数,同时比较余数是否大于最小修调精度如放大1000倍后的半个步长,以确定相对修调参数。若不大于半个步长,则由该倍数减去商的整数部分作为相对修调参数;若大于半个步长,由该倍数减去商的整数部分后再减去1,以作为相对修调参数。

在步骤S3中,根据待修调电压所处的阈值范围和相对修调参数提供数字修调信号,以调节待修调电压。

数字修调信号具有n位修调位,包括第一修调位和多个第二修调位,且第一修调位和多个第二修调位对应的修调精度的绝对值互不相同。具体的,第一修调位对应正极性的修调精度或负极性的修调精度,每个第二修调位对应的修调精度与所述第一修调位相反。通过对不同的修调位赋予不同的值,可以实现对一个电压信号的相应精度的修调。

优选地,当一个修调位的值为0时,表示不对目标电压进行对应该修调位修调精度的修调;当一个修调位的值为1时,表示对目标电压进行对应该修调位修调精度的修调。

优选地,在数字修调信号的n位修调位中,第一修调位为最高位的修调位,对应绝对值最大的修调精度;多个第二修调位中最低位的第二修调位对应绝对值最小的修调精度。同时,相邻两个修调位所对应的修调精度的绝对值之间呈现倍数关系,且优选倍数为2倍。

本实施例中,以4位修调位的数字修调信号为例进行说明,如表1所示,表1示出本实施例数字修调信号中不同修调位与多个修调精度之间的对应关系表。

修调位 值情况 精度变化 值情况 精度变化
Trim0 0 精度不变 1 -1.60%
Trim1 0 精度不变 1 +0.8%
Trim2 0 精度不变 1 +0.4%
Trim3 0 精度不变 1 +0.2%

在表1中,第一修调位trim0为最高的修调位,多个第二修调位中trim3为最低的修调位。上述修调位trim0、trim1、trim2和trim3可以实现对待修调电压在-1.60%~1.40%之间以0.2%的步进修调精度的修调。

进一步地,根据偏差获得数字修调信号的方法包括执行步骤S31至步骤S33,如图4所示:

在步骤S31中,基于期望电压,判断待修调电压所处的阈值范围。

在步骤S32中,根据待修调电压所处的阈值范围确定数字修调信号中第一修调位的值。

本实施例中,由表1可知,数字修调信号中第一修调位为最高修调位,第一修调位对应负极性的修调精度,当其值为1时,表示对待修调电压进行负极性的修调。

进一步地,比较待修调电压与期望电压的电压值大小。且当待修调电压小于第一阈值时,表示需要对待修调电压进行正极性的修调,此时第一修调位的值为0;当待修调电压大于第二阈值时,表示需要对待修调电压进行负极性的修调,此时第一修调位的值为1;当待修调电压大于第一阈值且小于第二阈值时,表示不需要对该待修调电压进行修调,此时第一修调位的值也为0。

进一步地,当待修调电压大于第一阈值且小于第二阈值时,数字修调信号中第一修调位和多个第二修调位的值均为0。

优选地,上述第一阈值为期望电压的电压值减去其与最小修调精度的半个步长的乘积,所得的差。上述第二阈值为期望电压的电压值加上其与最小修调精度的半个步长的乘积,所得的和。

在本发明的另一个实施例中,可以根据所获得的偏差的阈值范围确定数字修调信号中第一修调位的值。具体为:当偏差小于第三阈值时,第一修调位的值为0;当偏差大于第四阈值时,第一修调位的值为1;当待偏差大于第三阈值且小于第四阈值时,第一修调位的值也为0。

进一步地,当偏差大于第三阈值且小于第四阈值时,数字修调信号中每个修调位的值均为0。

优选地,上述第三阈值为期望电压的电压值与最小修调精度的半个步长的乘积的相反数。上述第四阈值为期望电压的电压值与最小修调精度的半个步长的乘积。

本发明以最小修调精度的半个步长来确定多个阈值,可以更进一步提高对待修调电压的修调精度。

在步骤S33中,根据相对修调参数的二进制码,确定多个第二修调位的值。

本实施例中,将步骤S2中获得的十进制的相对修调参数转换成相应的二进制码,并将该二进制码按照从高位到低位的顺序依次赋于数字修调信号中多个第二修调位。

进一步地,当待修调电压小于第一阈值时,还需比较所获得的相对修调参数是否大于a,当该相对修调参数大于a时,根据a的二进制码确定多个第二修调位的值。其中,a为最大正极性组合修调精度除以最小修调精度所得商的绝对值,且a为正数。

进一步地,当待修调电压大于第二阈值时,还需比较所获得的相对修调参数是否大于b,当该相对修调参数大于b时,根据b的二进制码确定多个第二修调位的值。其中,b为最大负极性组合修调精度除以最小修调精度所得商的绝对值,且b为正数。

下面举例对步骤S31至步骤S32进行更进一步说明:

假设期望电压值为4.6V,那么此时第一阈值为4.6-4.6*0.2%/2=4.595,第二阈值为4.6+4.6*0.2%/2=4.605。

若待修调电压值为4.53V,小于第一阈值,故此时数字修调信号中第一修调位值为0,即trim0的值为0。偏差的绝对值为4.6-4.53=0.07,其相对待修调电压的百分比为0.07/4.53*100%=1.545%,该百分比除以最小修调精度0.2%之后,商的整数部分为7,余数为1.545,最小修调精度放大1000倍后的半个步长为1,余数大于1,则相对修调参数为7+1=8。但是最大修调百分比为+1.4%,所以如果修调参数>7的情况下,赋值修调参数=7。将该相对修调参数转换为二进制后为100,即trim1的值为1,trim2的值为0,trim3的值为0。故此时的数字修调信号为0111。

若待修调电压值为4.69V,大于第二阈值,故此时数字修调信号中第一修调位值为1,即trim0的值为1。偏差的绝对值为4.69-4.6=0.09,其相对待修调电压的百分比为0.09/4.69*100%=1.919%,该百分比除以最小修调精度0.2%之后,商的整数部分为9,余数为0.119,最小修调精度放大1000倍后的半个步长为1,余数小于1,则相对修调参数为9+0=9。但是最大修调百分比为-1.6%,所以如果修调参数>8的情况下,赋值修调参数=8。将该相对修调参数转换为二进制后为1000,即trim1的值为0,trim2的值为0,trim3的值为0。故此时的数字修调信号为1000。

若待修调电压值为4.594V,大于第一阈值而小于第二阈值,故此时的数字修调信号为的所有修调位的值均为0,数字修调信号为0000。

需要说明的是,上述举例说明仅是示例性的,不应成为对本申请技术方案的限制,凡是本领域技术人员根据上述说明能够直接联想到的其它可替代方案,均应在本申请的保护范围之内。

本实施例中,按照上述方法进行程序编写时,可以采用如if语句进行编程,进而简化了程序语句,使得程序编程更加容易和简便,尤其是当数字修调信号中各修调位的组合较多时。也能够节省程序存储空间,加速数据处理速度,使得数据处理更加准确。

进一步地,参考图1,将数字修调信号发送至修调模块300,进而可以得到对应数字修调信号的模拟修调信号。

进一步地,利用运算放大器OP1,对模拟修调信号与待修调信号进行加法运算,即可得到修调后的期望电压。

优选地,修调后的期望电压与参考电压之间的偏差小于最小修调精度,通过设置不同的最小修调精度,进而可以实现不同精度要求的电压修调。

综上,本发明所公开的技术方案简化了获取数字修调信号的过程,节省了数据处理时间。由于是直接计算获得每个修调位的值,不需要逐个范围的数据对比输出,增加了电压修调的准确性和可靠性。

另一方面,本发明所公开的技术方案不需要查找表,在进行数据处理时只对单个的模拟数值进行存储,优化了存储方式,节省了存储资源。

同时,本发明所公开的基于集成电路的电压修调方法的通用性和可扩展性更强。

应当说明的是,在本文中,所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是:显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

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