使用可变的参考电压的半导体集成电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种固态集成电路领域的技术，具体涉及一种使用VRFX(可变的参考电压)使得特性标定的能力得到扩展的电路装置。
【背景技术】
[0002]在固态集成电路设计领域中，大多数电路要求的芯片上具备参考电压或电流以便电路的正确运作。其中一个常见的稳定并且精确的芯片上参考电源是bandgap (能带隙)电路。电路设计工程师创建不同大小的参考电压利用bandgap电路，以正确偏置电路。通过测试和标定硅芯片成品的特性进而确保电路设计的正确性和设计指标的满意度是非常重要的。提供广泛的细致的参考电压必须需要较大的芯片制造面积，电路设计师往往会预估最优化的参考电压范围。其结果是标定设计特性的能力不但受到限制而且参考电压精度大大降低。
[0003]例如，CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器中包含的光子传感像素阵列，读出和校正电路。测量传感器光子传感像素和电路的验证和特性能通常被称为CMOS图像传感器的特性标定。详细的标定CMOS图像传感器特性十分的重要，因为许多重要的传感器标定参数和该制造技术和工艺变化高度相关。由于提供广泛且细微的参考电压范围需要要较大的芯片面积，电路设计师往往会选择最适合的预估粗调电压范围。其后果是CMOS图像传感器的特性标定能力不但被限制了而且特性标定的精度大大的降低。
[0004]在固态集成电路设计，芯片的制造面积和功耗是关键。提供一个制造面积小并且应用范围广泛且精细的参考电源，自然而然是非常需要的。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种使用可变的参考电压的半导体集成电路，能够通过外部编程并改变可变参考电源以扩展设计验证和特性标定能力。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括:用于产生整流电压的工作电压整流模块、可变电压控制模块和用于生成可变电压的可变电压生成模块，所述可变参考电压产生模块接收参考电压、工作电压以及控制信号并输出可变电压。
[0007]所述的工作电压整流模块接收参考电压，从工作电压中产生整流电压并向可变电压控制模块和可变电压生成模块输出电压供给。
[0008]所述的可变电压控制模块将控制信号转换成在可变工作电压电压域的可变控制信号并输出至可变电压生成模块。
技术效果
[0009]与现有技术相比，本发明的优点包括:
[0010]I)本装置利用可变的参考电压，不但实现扩展芯片的标定和测试能力范围，并且可以利用可变参考电压仔细调整，优化读出电路和影像传感器的像素运行，相片的质量进而大幅的进步。
[0011]2)使得芯片的设计风险大大的降低，ECO (engineer change order)的机会变小，芯片的研发费用可以大量减低，并且大幅的缩减芯片的研发时间，本发明大大增加芯片准确进入市场的机会。利用VRFX优化电路和系统的表现。芯片的量产良率进而可以增进，所有这些优点可以显着的增加芯片的利润。对芯片设计有极大的好处。
【附图说明】
[0012]图1为本发明结构示意图。
[0013]图2为可变电压生成模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
[0015]如图1所示，本实施例涉及一种可变参考电压产生模块10，包括:工作电压整流模块12、可变电压控制模块13和可变电压生成模块11，其中:
[0016]本装置VDD (工作电压)14可以是任何的电压范围，Vbg (参考电压)15是对于制成工艺，工作电压，以及温度的变化下保持最小变化的基准参考电压，参考电压15可以是一个任何大小的参考电压；在其他情况下，该参考电压也可以替换为参考电流并同样实现本发明效果。
[0017]例如，参考电压15可以是一个对于外在操作条件变化拥有最小变化的bandgap标准电压源。
[0018]工作电压整流模块12使用参考电压15，从工作电压14产生可变工作电压(整流电压)16。
[0019]所述的整流电压16是一个对于外在操作条件变化具有最小变化的、可以是任何大小的供给电压，该整流电压16向可变电压控制模块13和可变电压生成模块11输出电压供给。
[0020]所述的控制信号19中的控制信号可以是在任何电压域。例如，控制信号19可以为1.5伏特域而工作电压14为2.8伏特，可变电压控制模块13会将控制信号19转换成在可变工作电压电压域的可变控制信号17。
[0021]所述的可变电压生成模块11用于生成VRFX(可变电压)18，该可变电压18为一可编程的参考源，并且对于外在的环境操作变化是不敏感的。可变电压18的电压可以被可变控制信号17编程改变。可变电压生成模块11可以使用任何种类的数模转换器所构成。例如，具有高准确度和易于制造特性的R-2R梯形网络可用于许多中级速度应用的参考电压源。
[0022]如图2所示，所述的可变电压生成模块11的实现方法之一，是采用由六位二进制控制信号控制的R -2R梯形网络，该控制信号的位数决定了数模转换器的分辨率，更多的控制位数代表着越精细的数模转换器输出的模拟电压区间。
[0023]所述的R -2R梯形网络由两种阻值的若干电阻器组成，即一倍电阻器28和二倍电阻器27构成，除了第一个梯阶中的二倍电阻器27接到地电位29之外，每个梯段均包括一个一倍电阻器28和一个二倍电阻器27。
[0024]所述的可变电压生成模块11的输入信号为可变控制信号17，该输入信号为可变工作电压电域的二进制逻辑。每一个梯级21、22、23、24、25、26都被分配到一位对应的数字输入信号，可变电压生成模块11的输出节点即为可变电压18。
[0025]自第6比特位，即VRFX(可变电压)18到第I比特位21每个梯阶的输入，即该比特位的打开或关闭，对VRFX (可变电压)18输出的电压影响依次减半。
[0026]结果是可以通过调整二进制加权的数字控制输入来调整可变电压18模拟电压、即第一比特位21、第二比特位22、第三比特位23、第四比特位24、第五比特位25、第六比特位26。
[0027]本发明的优点包括但不限于:
[0028]扩展设计验证和鉴定的能力:本发明参考电压能根据需要自由地改变和计划，使得设计人员不但可以选择更精确的特性标定方法，而且还增加特性标定与效率。因此，验证和标定硅芯片的特性能力显着增加。
[0029]物理生产区域:芯片的物理生产面积减少了因为所提出的发明提供了可以选择和编程的参考电压给设计人员。所以设计人员不需要额外的布局面积去产生广大而精细的参考电压。
[0030]设计的灵活性:很容易的利用所提出的发明替换电路设计的基本参考值可以大大降低了初始设计的风险。灵活的参考电压可以弥补估计错误或小的器件尺寸误差造成的影响。它还提供了由于工艺条件的转变造成良率丧失的解决方案。人们可以很容易地调整参考匹配电压去配合的工艺的转变，并增加设计精度，提高生产阶段的产品良率产量。
[0031]作为本实施例的另外一种实现方式中，可以将本实施例输出的VRFX(可变电压)18作为MUX(Multiplexer，复用器或再复用器)的输入之一，与多个其他参考电压一并进行选择以输出电路精确参考电压，从而能够大幅度增加电路的标定和测试范围。
【主权项】
1.一种使用可变的参考电压的半导体集成电路，其特征在于，包括:用于产生整流电压的工作电压整流模块、可变电压控制模块和用于生成可变电压的可变电压生成模块，所述可变参考电压产生模块接收参考电压、工作电压以及控制信号并输出可变电压。2.根据权利要求1所述的使用可变的参考电压的半导体集成电路，其特征是，所述的工作电压整流模块接收参考电压，从工作电压中产生整流电压并向可变电压控制模块和可变电压生成模块输出电压供给。3.根据权利要求1所述的使用可变的参考电压的半导体集成电路，其特征是，所述的可变电压控制模块将控制信号转换成在可变工作电压电压域的可变控制信号并输出至可变电压生成模块。4.根据权利要求1所述的使用可变的参考电压的半导体集成电路，其特征是，所述的可变电压为一可编程的参考源，并且对于外在的环境操作变化是不敏感的，所述的可变电压的电压被可变控制信号编程改变。5.根据权利要求1所述的使用可变的参考电压的半导体集成电路，其特征是，所述的可变电压生成模块采用由六位二进制控制信号控制的R-R梯形网络。6.根据权利要求1所述的使用可变的参考电压的半导体集成电路，其特征是，所述的参考电压为能带隙标准电压源。7.—种根据上述任一权利要求所述半导体集成电路的应用，其特征在于，将所述半导体集成电路输出的VRFX作为MUX的输入之一，与多个其他参考电压一并进行选择以输出电路精确参考电压。
【专利摘要】一种固态集成电路领域的使用可变的参考电压的半导体集成电路，包括：用于产生整流电压的工作电压整流模块、可变电压控制模块和用于生成可变电压的可变电压生成模块，所述可变参考电压产生模块接收参考电压、工作电压以及控制信号并输出可变电压；本发明能够通过外部编程并改变可变参考电源以扩展设计验证和特性标定能力。
【IPC分类】G01F1/56
【公开号】CN104897217
【申请号】CN201410753484
【发明人】不公告发明人
【申请人】芯视达系统公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年12月10日
【公告号】US20150171130