專利名稱：使用片上傳感器和計(jì)算裝置的集成電路片溫度補(bǔ)償方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度補(bǔ)償?shù)募呻娐贰?br> 背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的溫度補(bǔ)償集成電路(IC)大多用于電池管理系統(tǒng)中。美國專利5,955,869披露了一種監(jiān)測電池組剩余容量的方法。有兩種不同的流程可用于評估電池組的剩余容量。在第一流程中，在電池組上產(chǎn)生數(shù)據(jù)以估計(jì)剩余電池容量；而在第二流程中，利用自一主機(jī)向電池組發(fā)送的數(shù)據(jù)估計(jì)剩余電池容量。電池組在這兩個流程之間切換。例如，當(dāng)電池的電流下降到低于一閾值時，電池組就從第一流程切換到第二流程。
更具體地說，’869專利披露了一種安裝在主計(jì)算機(jī)中的智能電池器件，它能優(yōu)化可充電電池在其整個壽命周期中的性能。智能電池器件包括ASIC，該ASIC又包括下列5個基本模塊處理器內(nèi)核(CPU)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，程序存儲器和查表(ROM)，數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，以及I2C/SM總線通信接口。這些部件的主要目的是測量、計(jì)算和傳送智能電池的狀態(tài)。上述各個模塊包括用于執(zhí)行特定任務(wù)所需的額外硬件和軟件部件。這些部件中有些是由部件之間共享的，例如，CPU和A/D所使用的內(nèi)部時鐘振蕩器。在’869專利中所使用的校準(zhǔn)技術(shù)需要兩個數(shù)值，即，斜率調(diào)整和校準(zhǔn)補(bǔ)償。溫度測量需要該兩個由片上溫度測量器件所產(chǎn)生的數(shù)值。一ROM存儲器存儲用于校準(zhǔn)程序的軟件，以及A/D轉(zhuǎn)換器用于將電壓測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
美國專利5,841,996披露了一種具有適用于一電池組的可編程微控制器的串行通信接口系統(tǒng)。該微控制器包括一個微處理器和各種前置模擬電路，例如，允許將多個模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成表征信號電平的相應(yīng)的數(shù)字計(jì)數(shù)值的一斜率A/D轉(zhuǎn)換器和一復(fù)用器。為了使得所選擇的模擬輸入的測量值更加精確，微控制器采用一帶隙參考電路的校準(zhǔn)流程，其消除了對一外部參考電壓源的需求。為了獲得對帶隙參考電路所提供電壓的一實(shí)際測量值，可選擇帶隙參考電路的輸出電壓，以及使用精確的電壓測量電路，準(zhǔn)確地測量帶隙電壓并存儲于EPROM中。熱敏電阻器的輸出電壓的絕對值也在一預(yù)定溫度下測量并存儲于EPROM中。為了提高精度，可在兩個或多個不同的溫度下校準(zhǔn)熱敏電阻器的溫度系數(shù)。
因此，要獲得一非常高的絕對精度和一低的溫度漂移，現(xiàn)有技術(shù)的溫度補(bǔ)償?shù)腎C電路在封裝后就需要在兩個或多個特定溫度下進(jìn)行校準(zhǔn)。然而，就測試時間、測試設(shè)備和測試計(jì)算而言，在兩個或多個溫度下校準(zhǔn)一集成電路是一個非常昂貴的流程。
這就需要以一高效的方式減少校準(zhǔn)一溫度補(bǔ)償?shù)腎C電路所需要的測試設(shè)備、計(jì)算和測試時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種溫度補(bǔ)償?shù)钠霞上到y(tǒng)中的溫度穩(wěn)定的參考源或基準(zhǔn)。這涉及使用一內(nèi)部參考源，一測量一與該內(nèi)部參考源有關(guān)的參數(shù)的片上傳感器以及一片上計(jì)算裝置，例如，一處理器和一運(yùn)算器。
簡言之，本發(fā)明通過使用一片上參考電路和溫度傳感器(或者其它的用于其它漂移測量的傳感器)以一些與一外部參考源協(xié)作的片上評估電路及編程在至少兩個獨(dú)立的測試位置進(jìn)行一高精度、高質(zhì)量的IC測試以便在不增加測試成本下獲得一非常低的溫度漂移。該編程為一存儲于非易失性存儲器的二段算法，其使校準(zhǔn)步驟可分開于兩個完全獨(dú)立的位置。首先，在將片上集成系統(tǒng)運(yùn)送給用戶之前，在一工廠位置于一相對較高的溫度(例如，85℃)下為一諸如參考電壓的狀態(tài)進(jìn)行初始的集成系統(tǒng)片上校準(zhǔn)測試。該初始校準(zhǔn)的工廠測試數(shù)據(jù)存儲于該片上集成系統(tǒng)自身的一非易失性存儲器中。另一方面，在一用戶位置于一比該第一測試位置的相對較高的溫度要低得多的典型現(xiàn)場溫度(例如，30℃)下進(jìn)行二次集成系統(tǒng)片上校準(zhǔn)測試。該用戶在該片上集成系統(tǒng)上提供一外部參考電壓源，而由該提供的電壓參考源進(jìn)行的二次校準(zhǔn)測試是通過該片上集成系統(tǒng)自身運(yùn)行存儲于該片上集成系統(tǒng)內(nèi)的第二校準(zhǔn)算法且使用存儲于該非易失性存儲器中的得自第一校準(zhǔn)測試的測試數(shù)據(jù)來完成。因此，運(yùn)行校準(zhǔn)算法的所有必要電路都集成在芯片自身之上，包括一CPU或?qū)Ｓ眠壿嬰娐芳捌湎嚓P(guān)電路，或者可集成在專用邏輯電路附近。CPU及其相關(guān)電路可共享芯片中的其它功能性。所以，本發(fā)明通過將校準(zhǔn)步驟分拆于至少兩個完全獨(dú)立的測試位置之間以降低對測試設(shè)備上的要求。本發(fā)明的一個方面在于一種在一使用一片上溫度傳感器的片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部參考源的溫度校準(zhǔn)裝置。其它校準(zhǔn)，諸如頻率校準(zhǔn)可以同樣的方式以一片上頻率傳感器來進(jìn)行。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該裝置包括(a)該內(nèi)部參考源；(b)一與該內(nèi)部參考源和一外部參考源耦合的轉(zhuǎn)換器；(c)一與轉(zhuǎn)換器耦合的校準(zhǔn)電路，諸如一CPU或?qū)Ｓ眠壿嬰娐?下文中稱之為“CPU”)；(d)一與校準(zhǔn)電路(CPU)耦合的內(nèi)部非易失性存儲器；以及(e)至少一與內(nèi)部參考源和內(nèi)部非易失性存儲器耦合的校準(zhǔn)寄存器。該內(nèi)部非易失性存儲器配置成存儲一組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和一組后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，雖然對于其它實(shí)施例來說，初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)就已經(jīng)足夠了。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器配置成將外部參考源的一模擬值轉(zhuǎn)換成一數(shù)字值；校準(zhǔn)電路(CPU)配置成運(yùn)行一存儲于片上的校準(zhǔn)算法以在一第一位置將內(nèi)部參考源校準(zhǔn)到一包括一初始溫度(或初始壓力、初始時效或其它參數(shù))的第一工作狀態(tài)，并通過使用寫入到內(nèi)部非易失性存儲器中的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將內(nèi)部參考源校準(zhǔn)到一包括后續(xù)溫度(或后續(xù)壓力、后續(xù)時效或其它參數(shù))的第二工作狀態(tài)；以及數(shù)據(jù)校準(zhǔn)寄存器配置成收集該組來自內(nèi)部非易失性存儲器的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將該組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)上載于內(nèi)部參考源，并使該校準(zhǔn)電路(CPU)可運(yùn)行校準(zhǔn)算法。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該裝置還包括一與校準(zhǔn)電路(CPU)耦合的內(nèi)部溫度傳感器。如果進(jìn)行一工廠校準(zhǔn)，可使用一二段(或者N段)工廠校準(zhǔn)算法以該內(nèi)部溫度傳感器測量實(shí)際的后續(xù)校準(zhǔn)溫度。如果后續(xù)校準(zhǔn)溫度未精確地預(yù)先限定的話，這是十分有用的。在該實(shí)施例中，該工廠校準(zhǔn)算法會需要與實(shí)際測量溫度相關(guān)的信息以找出最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來存入該非易失性存儲器內(nèi)。當(dāng)用于測量后續(xù)校準(zhǔn)溫度時，每一工廠校準(zhǔn)步驟只要測量一次就足夠了。
在另一實(shí)施例中，在該芯片通過上述工廠校準(zhǔn)操作之后，可在正常工作期間進(jìn)行一運(yùn)行時間校準(zhǔn)。在該實(shí)施例中，該校準(zhǔn)值取決于工作溫度。工作溫度由內(nèi)部溫度傳感器定時地測量，而該運(yùn)行時間校準(zhǔn)算法會使用測量的工作溫度和存儲于非易失性存儲器中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以找出適用于實(shí)時工作溫度的最佳校準(zhǔn)值。
為用于一工廠校準(zhǔn)，該裝置還包括一與校準(zhǔn)電路(CPU)耦合的輔助外部溫度傳感器，其中以內(nèi)部溫度傳感器來測量初始溫度。如果進(jìn)行一工廠校準(zhǔn)，可使用一二段(或者N段)工廠校準(zhǔn)算法以該內(nèi)部溫度傳感器測量實(shí)際的后續(xù)校準(zhǔn)溫度。在該實(shí)施例中，可用該工廠校準(zhǔn)算法找出最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并將最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入非易失性存儲器。當(dāng)用于測量后續(xù)校準(zhǔn)溫度時，每一工廠校準(zhǔn)步驟只要測量一次就足夠了。
對于在芯片通過上述工廠校準(zhǔn)操作后在正常工作期間所進(jìn)行的運(yùn)行時間校準(zhǔn)來說，校準(zhǔn)值取決于工作溫度。工作溫度由外部溫度傳感器定時地測量，而該運(yùn)行時間校準(zhǔn)算法會使用測量的工作溫度和存儲于非易失性存儲器中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以找出適用于實(shí)時工作溫度的最佳校準(zhǔn)值。
本發(fā)明的另一方面在于一種包括一內(nèi)部參考源的片上集成系統(tǒng)的通用的二段校準(zhǔn)方法。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟(A)在一第一狀態(tài)下為片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部參考源進(jìn)行一初始校準(zhǔn)步驟；以及(B)在一第二狀態(tài)下采用在步驟(A)所獲得的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部參考源進(jìn)行至少一后續(xù)校準(zhǔn)步驟。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在一第一狀態(tài)下為片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部參考源進(jìn)行一初始校準(zhǔn)步驟的步驟(A)進(jìn)一步包括以下步驟(A1)在一第一校準(zhǔn)溫度下進(jìn)行內(nèi)部參考源的初始校準(zhǔn)步驟以獲得一組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及(A2)將該組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入一內(nèi)部非易失性存儲器。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，在一第一狀態(tài)下為片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部參考源進(jìn)行一初始校準(zhǔn)步驟的步驟(A1)還包括以下步驟(A1，1)在一第一位置于第一校準(zhǔn)溫度下獲得內(nèi)部參考源的一初始標(biāo)稱值；以及(A1，2)通過使用內(nèi)部參考源的初始標(biāo)稱值于第一校準(zhǔn)溫度下校準(zhǔn)內(nèi)部參考源的一標(biāo)稱值。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，在一第二狀態(tài)下采用該組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部參考源進(jìn)行至少一后續(xù)校準(zhǔn)步驟的步驟(B)還包括以下步驟(B1)將在第一校準(zhǔn)溫度下的初始校準(zhǔn)步驟中獲得的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)載入片上集成系統(tǒng)內(nèi)置的至少一內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器中；(B2)將一絕對精度大大足夠的外部參考源施加于片上集成系統(tǒng)；(B3)通過使用一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將外部參考源的一模擬值轉(zhuǎn)換成一數(shù)字值以便可在一第二校準(zhǔn)溫度下對外部參考源和內(nèi)部參考源作一數(shù)字比較；(B4)使用一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部校準(zhǔn)電路(CPU)和使用該組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在第二校準(zhǔn)溫度下求解一校準(zhǔn)算法；其中該校準(zhǔn)算法確定一組對應(yīng)于內(nèi)部參考源的最小溫度漂移的后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；而且其中該組后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括內(nèi)部參考源的一標(biāo)稱值；以及(B5)將該組后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入非易失性存儲器。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，求解該校準(zhǔn)算法的步驟(B4)還包括以下步驟(B4，1)確定內(nèi)部參考源的絕對值于一在第一校準(zhǔn)溫度和第二校準(zhǔn)溫度之間的溫度范圍內(nèi)的一初始溫度漂移；(B4，2)將在第二校準(zhǔn)溫度下的內(nèi)部參考源的一絕對值輸入校準(zhǔn)算法中；(B4，3)將內(nèi)部參考源的絕對值的初始溫度漂移輸入校準(zhǔn)算法中；以及(B4，4)在第二校準(zhǔn)溫度下運(yùn)行校準(zhǔn)算法以使內(nèi)部參考源的一整體溫度漂移最小化，并在第二校準(zhǔn)溫度下校準(zhǔn)內(nèi)部參考源的一標(biāo)稱值。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，存儲該組后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟(B5)還包括將該組后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入該內(nèi)部非易失性存儲器的步驟(B5，1)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，存儲該組后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟(B5)還包括將該組后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入一外部非易失性存儲器的步驟(B5，2)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(B6)使用一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部溫度傳感器在后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量第二溫度的一實(shí)際值；(B7)如果在后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量的第二溫度的實(shí)際值在該校準(zhǔn)算法限定的一溫度范圍之內(nèi)，則將第二溫度的一固定值輸入校準(zhǔn)算法中；以及(B8)如果在后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量的第二溫度的實(shí)際值在校準(zhǔn)算法限定的溫度范圍之外，則將測量的第二溫度的實(shí)際值輸入校準(zhǔn)算法中。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括使用一外部溫度傳感器在后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量第二溫度的一實(shí)際值的步驟(B6)。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(B12)使用該內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部溫度傳感器在后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量第二溫度的一實(shí)際值，或可選擇地，使用一外部溫度傳感器在后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量第二溫度的一實(shí)際值；(B13)通過運(yùn)行校準(zhǔn)算法為在后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量的第二溫度的實(shí)際值優(yōu)化該組后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及(B14)以該組優(yōu)化的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組更新至少一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(B18)在片上集成系統(tǒng)復(fù)位程序中，將在第二校準(zhǔn)溫度下的后續(xù)校準(zhǔn)步驟中獲得的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動載入多個內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(B19)使用內(nèi)部溫度傳感器(或可選擇地使用外部溫度傳感器)大體定時地測量和更新第二校準(zhǔn)溫度的一實(shí)際值；以及(B20)通過使用校準(zhǔn)邏輯電路(CPU)為內(nèi)部參考源進(jìn)行一運(yùn)行時間校準(zhǔn)以在第二校準(zhǔn)溫度的更新值下獲得內(nèi)部參考源的一最佳校準(zhǔn)值。最好是重復(fù)步驟(B19-B20)。
在進(jìn)行一工廠校準(zhǔn)的又一實(shí)施例中，可使用一二段(或者N段)工廠校準(zhǔn)算法以該內(nèi)部溫度傳感器測量實(shí)際的后續(xù)校準(zhǔn)溫度。如果后續(xù)校準(zhǔn)溫度未精確地預(yù)先限定的話，這是十分有用的。在該實(shí)施例中，該工廠校準(zhǔn)算法會需要與實(shí)際測量溫度相關(guān)的信息以找出最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來存入該非易失性存儲器內(nèi)。當(dāng)用于測量后續(xù)校準(zhǔn)溫度時，每一工廠校準(zhǔn)步驟只要測量一次就足夠了。
在另一實(shí)施例中，其中在該芯片通過上述工廠校準(zhǔn)操作之后，在正常工作期間進(jìn)行了該運(yùn)行時間校準(zhǔn)，則該校準(zhǔn)值取決于工作溫度。工作溫度由內(nèi)部溫度傳感器定時地測量，而該運(yùn)行時間校準(zhǔn)算法會使用測量的工作溫度和存儲于非易失性存儲器中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以找出適用于實(shí)時工作溫度的最佳校準(zhǔn)值。
本發(fā)明的又一方面在于一種包括一內(nèi)部電壓參考源的片上集成系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(A)在一第一位置于一第一溫度下為該在片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部電壓參考源進(jìn)行一初始校準(zhǔn)步驟的步驟；以及(B)在一第二位置于一第二溫度下采用一組在步驟(A)所獲得的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為該在片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部電壓參考源進(jìn)行進(jìn)行至少一后續(xù)校準(zhǔn)步驟。
在再一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(A1)在第一校準(zhǔn)溫度下進(jìn)行內(nèi)部電壓參考源的初始校準(zhǔn)步驟以獲得該組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及(A2)將該組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入一內(nèi)部非易失性存儲器。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(A1，1)確定并載入一對應(yīng)于第一溫度的一初始電壓溫度系數(shù)到一電壓溫度系數(shù)寄存器中；(A1，2)確定并載入一對應(yīng)于第一溫度的初始標(biāo)稱電壓值系數(shù)到一標(biāo)稱電壓值系數(shù)寄存器中；以及(A1，3)通過微調(diào)該標(biāo)稱電壓值系數(shù)在第一溫度下以一數(shù)字方式校準(zhǔn)內(nèi)部電壓參考源，從而使標(biāo)稱電壓值系數(shù)達(dá)到一對應(yīng)于第一溫度的正確校準(zhǔn)值。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括以下列步驟(B1)將對應(yīng)于第一校準(zhǔn)溫度的初始電壓溫度系數(shù)自非易失性存儲器載入電壓溫度系數(shù)寄存器中；(B2)將存儲的對應(yīng)于第一校準(zhǔn)溫度的標(biāo)稱電壓值系數(shù)的正確校準(zhǔn)值自非易失性存儲器載入標(biāo)稱電壓系數(shù)寄存器中；(B3)將一絕對精度大大足夠的外部電壓參考源施加于片上集成系統(tǒng)；(B4)通過使用一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在第二校準(zhǔn)溫度下對外部電壓參考源作一數(shù)字測量；(B5)通過與該在第一校準(zhǔn)溫度下測量的內(nèi)部電壓參考源的值相比較，直接計(jì)算內(nèi)部電壓參考源的值在第二校準(zhǔn)溫度下的一變化，從而確定內(nèi)部電壓參考源的值的一溫度漂移值；(B6)通過使用內(nèi)部電壓參考源的值的溫度漂移值找出一對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的電壓溫度系數(shù)的一校準(zhǔn)值；(B7)將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的電壓溫度系數(shù)的校準(zhǔn)值存入非易失性存儲器中；(B8)通過微調(diào)標(biāo)稱電壓值系數(shù)于第二校準(zhǔn)溫度下以一數(shù)字方式校準(zhǔn)內(nèi)部電壓參考源，從而使標(biāo)稱電壓值系數(shù)達(dá)到一對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的校準(zhǔn)值；以及(B9)將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的標(biāo)稱電壓值系數(shù)的校準(zhǔn)值存入非易失性存儲器中。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(B6，1)確定增加或減少步驟的數(shù)目以便為對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的電壓溫度系數(shù)找出一正確校準(zhǔn)值；以及(B6，2)使用增加或減少步驟的數(shù)目以便在一單迭代過程之內(nèi)為對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的電壓溫度系數(shù)找出一正確校準(zhǔn)值。
在再一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的電壓溫度系數(shù)的校準(zhǔn)值存入內(nèi)部非易失性存儲器的步驟(B7，1)。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的標(biāo)稱電壓值系數(shù)的校準(zhǔn)值存入內(nèi)部非易失性存儲器的步驟(B9，1)。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的電壓溫度系數(shù)的校準(zhǔn)值存入外部非易失性存儲器的步驟(B7，2)。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的標(biāo)稱電壓值系數(shù)的校準(zhǔn)值存入外部非易失性存儲器的步驟(B9，2)。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括使用一內(nèi)部溫度傳感器大體定時地測量和更新第二校準(zhǔn)溫度的一實(shí)際值的步驟(B10)(或使用一外部溫度傳感器的步驟B11)。最好是重復(fù)步驟(B1-B10)。
在進(jìn)行一工廠校準(zhǔn)的又一實(shí)施例中，可使用一二段(或者N段)工廠校準(zhǔn)算法以該內(nèi)部溫度傳感器測量實(shí)際的后續(xù)校準(zhǔn)溫度。如果后續(xù)校準(zhǔn)溫度未精確地預(yù)先限定的話，這是十分有用的。在該實(shí)施例中，該工廠校準(zhǔn)算法會需要與實(shí)際測量溫度相關(guān)的信息以找出最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來存入該非易失性存儲器內(nèi)。當(dāng)用于測量后續(xù)校準(zhǔn)溫度時，每一工廠校準(zhǔn)步驟只要測量一次就足夠了。
在再一實(shí)施例中，在該芯片通過上述工廠校準(zhǔn)操作之后，可在正常工作期間進(jìn)行該運(yùn)行時間校準(zhǔn)。在該實(shí)施例中，該校準(zhǔn)值取決于工作溫度。工作溫度由內(nèi)部溫度傳感器定時地測量，而該運(yùn)行時間校準(zhǔn)算法會使用測量的工作溫度和存儲于非易失性存儲器中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以找出適用于實(shí)時工作溫度的最佳校準(zhǔn)值。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(B14)通過將存儲的對應(yīng)于第二溫度的電壓溫度系數(shù)的正確校準(zhǔn)值載入電壓溫度系數(shù)寄存器以及通過將存儲的對應(yīng)于第二溫度的標(biāo)稱電壓值系數(shù)的正確校準(zhǔn)值載入標(biāo)稱電壓值系數(shù)寄存器使片上集成系統(tǒng)自動初始化。
本發(fā)明的另一方面在于一種包括一內(nèi)部時間參考源的片上集成系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟(A)在一第一狀態(tài)下為片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部時間參考源進(jìn)行一初始校準(zhǔn)步驟；以及(B)在一第二狀態(tài)下采用在步驟(A)所獲得的一組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部時間參考源進(jìn)行至少一后續(xù)校準(zhǔn)步驟。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(A1)在一第一校準(zhǔn)溫度下進(jìn)行內(nèi)部時間參考源的初始校準(zhǔn)步驟以獲得該組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及(A2)將該組初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部非易失性存儲器。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟(A1，1)確定內(nèi)部時間參考源的一初始值；以及(A1，2)于第一校準(zhǔn)溫度下以一數(shù)字方式校準(zhǔn)內(nèi)部時間參考源。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟(B1)將對應(yīng)于第一校準(zhǔn)溫度的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自非易失性存儲器輸載入至少一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器中；(B2)將一絕對精度大大足夠的外部時間參考源施加于片上集成系統(tǒng)；(B3)通過使用一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換電路于第二校準(zhǔn)溫度下對外部時間參考源作一數(shù)字測量；(B4)通過與該在第一校準(zhǔn)溫度下測量的內(nèi)部時間參考源的值相比較直接計(jì)算內(nèi)部時間參考源的值在第二校準(zhǔn)溫度下的一變化，從而確定內(nèi)部時間參考源的值的一溫度漂移值；(B5)通過使用內(nèi)部時間參考源的值的溫度漂移值找出一對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的時間溫度系數(shù)的一校準(zhǔn)值；(B6)將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的時間參考溫度系數(shù)的校準(zhǔn)值存入非易失性存儲器；(B7)通過微調(diào)一標(biāo)稱內(nèi)部時間參考源系數(shù)于第二校準(zhǔn)溫度下以一數(shù)字方式校準(zhǔn)內(nèi)部時間參考源，從而使標(biāo)稱內(nèi)部時間參考源系數(shù)達(dá)到一對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的校準(zhǔn)值；以及(B8)將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的標(biāo)稱內(nèi)部時間參考系數(shù)的校準(zhǔn)值存入非易失性存儲器。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟(B2，1)施加一外部脈沖串；(B3，1)通過一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器測量外部脈沖串的周期。在該實(shí)施例中，內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)算與外部脈沖串的周期對應(yīng)的片上時鐘周期的數(shù)目，該計(jì)算的時鐘周期數(shù)目可給出一在外部時間參考源和內(nèi)部時間參考源之間的關(guān)系。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟(B2，2)將一外部晶體或陶瓷諧振器施加于一內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部振蕩器；(B3，2)通過對一在外部晶體或陶瓷諧振器上的第一內(nèi)部定時器作時鐘控制以及通過對一在內(nèi)置于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部振蕩器上的第二內(nèi)部定時器作時鐘控制來測量外部晶體或陶瓷諧振器的周期；以及(B3，3)將第一外部計(jì)數(shù)器計(jì)算的數(shù)值與第二內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)算的數(shù)值相比較以獲得在外部時間參考源和內(nèi)部時間參考源之間的關(guān)系。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)其減少總的測試時間，因?yàn)樵趦蓚€位置上皆會運(yùn)行不取決于校準(zhǔn)要求的自我測試。一芯片制造商常于高溫下進(jìn)行其封裝部件的測試，而一系統(tǒng)制造商一般都是于室溫進(jìn)行其測試。通過利用本發(fā)明的知識，芯片銷售商就無需于室溫下僅因?yàn)樾?zhǔn)的原因而插入一昂貴的二次測試。
系統(tǒng)制造商可根據(jù)其自身需要來優(yōu)化算法。例如，通過一帶隙電壓參考，溫度系數(shù)在一特定溫度下可以為零，而當(dāng)移離這一溫度時則會使溫度漂移增加。通過本發(fā)明，校準(zhǔn)算法可以擴(kuò)展以使在由系統(tǒng)制造商選定的不同溫度范圍中的溫度漂移最小化。
因?yàn)樾酒陨碛涗浰斜匦璧男?zhǔn)數(shù)據(jù)以及該正確的校準(zhǔn)算法是內(nèi)置于芯片內(nèi)，以致其可使測試邏輯簡單及成本降低。


圖1是具有內(nèi)部參考源的集成系統(tǒng)以及本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的平面圖。
圖2是圖1所示系統(tǒng)在芯片制造位置以高溫進(jìn)行第一次校準(zhǔn)步驟的流程圖。
圖3是圖1所示系統(tǒng)以典型溫度進(jìn)行第二次校準(zhǔn)步驟的流程圖。
圖4是圖1所示系統(tǒng)以后續(xù)工作溫度進(jìn)行校準(zhǔn)步驟的流程圖。
圖5是圖1所示系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行時間校準(zhǔn)流程的流程圖。
圖6是適用于根據(jù)本發(fā)明具有內(nèi)部電壓參考源的圖1所示系統(tǒng)的校準(zhǔn)的測試裝置的示意圖。
圖7是適用于具有內(nèi)部電壓參考源的圖6所示片上集成系統(tǒng)在第一位置以相對較高的溫度T1進(jìn)行初始校準(zhǔn)所使用的初始校準(zhǔn)算法的流程圖。
圖8是具有內(nèi)部電壓參考源的圖6所示片上集成系統(tǒng)在第二位置以比第一位置的第一高溫低得多的現(xiàn)場溫度T2的第二次校準(zhǔn)算法的流程圖。
圖9是圖8所示第二校準(zhǔn)算法的初始化的流程圖。
圖10顯示了適用于具有內(nèi)部時間參考源的圖1所示片上集成系統(tǒng)的校準(zhǔn)所使用的外部時間參考源。
具體實(shí)施方法圖1圖示說明了適用于在集成電路片11上的集成系統(tǒng)所保持的內(nèi)部參考源或基準(zhǔn)源的溫度校準(zhǔn)的裝置10。本發(fā)明所提出的校準(zhǔn)方法的目的是為了改善具有內(nèi)部參考源12和內(nèi)部傳感器26的集成系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性。我們在本文中所提到的集成系統(tǒng)是指一種基于片上設(shè)計(jì)的單獨(dú)系統(tǒng)，或者是指在同一封裝中集成多個芯片的系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)換器14與內(nèi)部參考源12相耦合。轉(zhuǎn)換器14是一種通用的轉(zhuǎn)換器，用于將參考數(shù)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)值。在一內(nèi)部模擬電壓參考源的情況下，轉(zhuǎn)換器是模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。在一內(nèi)部時間參考源，即一振蕩器的情況下，則轉(zhuǎn)換器是時間計(jì)數(shù)器。內(nèi)部參考源相對于某些參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，諸如溫度，可以用傳感器進(jìn)行測量，例如可變電阻器之類。其它參數(shù)，諸如頻率等也可以使用。外部參考源16僅僅在工廠校準(zhǔn)期間使用。
請仍參閱圖1，該裝置10還包括具有內(nèi)部非易失性存儲器20的集成電路片11，內(nèi)部非易失性存儲器20與校準(zhǔn)電路(CPU)18相耦合。內(nèi)部非易失性存儲器20可以使用內(nèi)部閃存和/或EEPROM存儲器來實(shí)現(xiàn)。校準(zhǔn)電路(CPU)18主要用于求解校準(zhǔn)算法，并且也進(jìn)行選擇的運(yùn)行時間校準(zhǔn)。校準(zhǔn)電路(CPU)18可以通過使用專用硬件，類似于ASIC或者FPGA，或者專用CPU及其相關(guān)硬件和存儲于內(nèi)部非易失性存儲器20中所存儲的計(jì)算方法，或者由虛線所表示的共享CPU來實(shí)現(xiàn)。在后一種情況下，共享CPU是在集成電路片11的主要功能電路13中。
芯片11具有至少一個校準(zhǔn)寄存器24，它與內(nèi)部參考源12以及內(nèi)部非易失性存儲器20相耦合。校準(zhǔn)寄存器是一種包括校準(zhǔn)值的專用寄存器。校準(zhǔn)寄存器24可以上載來自校準(zhǔn)電路(CPU)或直接來自內(nèi)部非易失性存儲器20的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組。內(nèi)部參考源12是一種可配置成使用本發(fā)明所提出的校準(zhǔn)方法來校準(zhǔn)的參考電路。內(nèi)部參考數(shù)值受校準(zhǔn)寄存器數(shù)值的影響。校準(zhǔn)算法確定校準(zhǔn)值，以便于給出在整個溫度范圍內(nèi)最低的溫度漂移和最好的標(biāo)稱值。芯片11的其它功能，一般是主要的功能，也許是存儲器陣列或者CPU或者其它主要功能電路13，圖中未顯示。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，仍參閱圖1，芯片11包括與校準(zhǔn)邏輯(CPU)18相耦合的內(nèi)部溫度傳感器26。在該實(shí)施例中，內(nèi)部溫度傳感器26配置成可大體定時地測量后續(xù)溫度，從而達(dá)到使用實(shí)際溫度來校準(zhǔn)的目的。
事實(shí)上，片上校準(zhǔn)電路(CPU)18配置成基于后續(xù)溫度所更新(實(shí)際)的數(shù)值而大體定時運(yùn)行片上校準(zhǔn)算法，以便于根據(jù)更新的后續(xù)實(shí)際溫度定時校準(zhǔn)內(nèi)部參考源12。
內(nèi)部溫度傳感器26可以兩種方法來使用。第一，它可以用于在第二或以后的校準(zhǔn)步驟中確定實(shí)際溫度。
更具體地說，在一個實(shí)施例中，如果進(jìn)行工廠校準(zhǔn)。內(nèi)部溫度傳感器26可以采用二段(或N段)工廠校準(zhǔn)算法來測量實(shí)際的后續(xù)校準(zhǔn)溫度。如果后續(xù)校準(zhǔn)溫度不能精確預(yù)先確定，則這是十分有用的。在該實(shí)施例中，工廠校準(zhǔn)及計(jì)算方法需要有關(guān)實(shí)際測量到的溫度的信息，以便于發(fā)現(xiàn)存儲于非易失性存儲器中的最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)用于測量后續(xù)校準(zhǔn)溫度時，對于各個工廠校準(zhǔn)步驟而言，僅僅一次測量就足夠了。
第二，溫度傳感器26能夠使能運(yùn)行時間校準(zhǔn)，其中，軟件定時校對溫度并將適用于測量該溫度的最佳數(shù)值更新校準(zhǔn)寄存器24。
更具體地說，在芯片11已經(jīng)完成上述工廠校準(zhǔn)操作之后，在正常工作期間進(jìn)行運(yùn)行時間校準(zhǔn)。在該實(shí)施例中，校準(zhǔn)值與工作溫度有關(guān)。工作溫度可以由內(nèi)部溫度傳感器26進(jìn)行定時測量，并且運(yùn)行時間校準(zhǔn)的計(jì)算方法使用所測量到的工作溫度和存儲于非易失性存儲器中的校準(zhǔn)值，以便于發(fā)現(xiàn)適用于實(shí)時工作溫度的最佳校準(zhǔn)值。
可以采用外部溫度傳感器28來執(zhí)行與內(nèi)部溫度傳感器20相同的功能，但是內(nèi)部傳感器是本發(fā)明的一個重要部件。除溫度之外，當(dāng)測量與其它條件有關(guān)的參考量時，也可以使用其它傳感器。
裝置10也可以采用外部非易失性存儲器22取代內(nèi)部非易失性存儲器20來執(zhí)行內(nèi)部存儲器20所執(zhí)行的相同功能，當(dāng)然片上電路是較佳的。
本發(fā)明的另一方面提出了一種適用于圖1所示包括內(nèi)部參考源12的片上集成系統(tǒng)10的二段校準(zhǔn)的通用方法。在一個實(shí)施例中，本發(fā)明所提出的方法包括下列步驟(A)以第一狀態(tài)進(jìn)行片上集成系統(tǒng)10所保持的內(nèi)部參考源12的初始校準(zhǔn)步驟；以及(B)采用在步驟(A)所獲得的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組以第二狀態(tài)進(jìn)行至少一次片上集成系統(tǒng)所保持的內(nèi)部參考源12的后續(xù)校準(zhǔn)步驟。
第一和第二狀態(tài)通常都是外部緩慢變化的參數(shù)，例如，溫度、濕度、部件時效等等，只要存在著片上傳感器即可。出于本文討論的目的，第一和第二狀態(tài)分別被假定為第一(初始)和第二(后續(xù))溫度，并且參考量為參考電壓。
正如圖2的流程圖30所圖示說明的那樣，以第一狀態(tài)(溫度)所進(jìn)行的內(nèi)部參考源(電壓)的初始校準(zhǔn)步驟的步驟(A)還包括下列步驟(34，36)以第一校準(zhǔn)溫度進(jìn)行內(nèi)部參考源12的初始校準(zhǔn)步驟，以便于獲得初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組；以及(步驟40)將初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組存儲于內(nèi)部非易失性存儲器20(見圖1)。芯片制造商以高溫進(jìn)行第一(初始)校準(zhǔn)步驟。該校準(zhǔn)測量并沒有給出有關(guān)內(nèi)部參考源12溫度漂移的新的信息(見圖1)。因此，僅僅是校準(zhǔn)內(nèi)部參考源的標(biāo)稱值。校準(zhǔn)的結(jié)果寫入到內(nèi)部非易失性存儲器20中。
在以第一校準(zhǔn)溫度進(jìn)行內(nèi)部參考源的初始校準(zhǔn)步驟的步驟中還包括步驟(34)在第一位置以第一校準(zhǔn)溫度獲得內(nèi)部參考源的初始標(biāo)稱值；以及(步驟36)通過使用內(nèi)部參考源的初始標(biāo)稱值以第一校準(zhǔn)溫度校準(zhǔn)內(nèi)部參考源的標(biāo)稱值，正如圖2所示的流程圖30圖示說明的那樣。
正如圖3所示的流程圖50所圖示說明的那樣，采用初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組以第二校準(zhǔn)溫度進(jìn)行片上集成系統(tǒng)10的內(nèi)部參考源12的第二校準(zhǔn)步驟的步驟(B)還包括下列步驟。
在初始校準(zhǔn)步驟中以第一校準(zhǔn)溫度所獲得初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)從內(nèi)部非易失性存儲器20裝載到圖1所示的內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器24中。用戶可以接近一般工作溫度來進(jìn)行該校準(zhǔn)步驟。
圖3所示的下一步驟54包括一些子步驟(1)將具有充分足夠高絕對精度的外部參考源16應(yīng)用于片上集成系統(tǒng)10；以及(2)轉(zhuǎn)換器14將外部參考源16的模擬數(shù)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)值。采用這一方法，可以在當(dāng)前(第二)校準(zhǔn)溫度發(fā)現(xiàn)內(nèi)部參考源12的絕對精度。同樣，還能發(fā)現(xiàn)內(nèi)部參考源12的現(xiàn)有(第一)校準(zhǔn)溫度中的溫度漂移。
在下一步驟56中，內(nèi)部校準(zhǔn)電路(CPU)模塊18解決第二校準(zhǔn)溫度的校準(zhǔn)算法。所產(chǎn)生的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)用于使得在步驟56的內(nèi)部參考源的所有溫度漂移最小化，以及改善在一般工作溫度下的內(nèi)部參考源的標(biāo)稱值(步驟62)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)也存儲于內(nèi)部非易失性存儲器20(步驟64)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所獲得的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)也存儲在外部非易失性存儲器22中(步驟64)。
如果想要獲得更加好的溫度穩(wěn)定性，還應(yīng)該進(jìn)行其它校準(zhǔn)步驟，如圖4所示的流程圖70所圖示說明那樣。此流程與上面相關(guān)圖3的流程圖50所討論的校準(zhǔn)流程相同。對于各個新的校準(zhǔn)溫度而言，獲得有關(guān)初始參考源溫度漂移的新的信息(步驟74和76)并最好存儲于內(nèi)部非易失性存儲器(步驟78)。該信息可以用于進(jìn)一步提高圖1所示的內(nèi)部參考源12的溫度穩(wěn)定性。如果在正常工作中用于運(yùn)行時間校準(zhǔn)的話，則步驟74和76就不一定是必要的。在校準(zhǔn)了片上集成系統(tǒng)10(見圖1)之后，正如以上所討論的那樣，確定了一組默認(rèn)校準(zhǔn)值并存儲于內(nèi)部非易失性存儲器。這些數(shù)值可自動裝載到圖1所示的校準(zhǔn)寄存器24中，正如圖5所示的流程圖80中的步驟82所圖示說明的那樣。如果使用運(yùn)行時間校準(zhǔn)，如方框84所表示，則就需要找出默認(rèn)的校準(zhǔn)值，如方框85所表示。校準(zhǔn)值確保內(nèi)部參考源具有精確的標(biāo)稱值和非常小的溫度漂移。
運(yùn)行時間校準(zhǔn)(見圖5所示流程圖80中的方框84)可以用于進(jìn)一步改善圖1所示的內(nèi)部參考電路12的溫度穩(wěn)定性。但運(yùn)行時間校準(zhǔn)并不是本發(fā)明的必要特征。在該實(shí)施例中，通過使用圖1所示的內(nèi)部溫度傳感器26或者通過使用圖1所示的外部溫度傳感器28大體定時地測量溫度(步驟86)。如果需要新的校準(zhǔn)值，則圖1所示的校準(zhǔn)電路(CPU)18采用最佳適用于更新的實(shí)際溫度的新的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組來更新校準(zhǔn)寄存器(步驟88)。另一方面，如果溫度變化不影響校準(zhǔn)值，則校準(zhǔn)邏輯就等待新的溫度數(shù)據(jù)(方框89)。
得到集成電路(IC)中的溫度穩(wěn)定性參考或基準(zhǔn)的現(xiàn)有技術(shù)是采用帶隙參考或基準(zhǔn)。為了獲得真正的高的絕對精度和低的溫度漂移，帶隙電路需要在封裝之后以兩個或多個明顯不同的溫度進(jìn)行校準(zhǔn)。然而，就測試時間、測試設(shè)備和測試計(jì)算而言，以兩個或多個溫度來進(jìn)行校準(zhǔn)是相當(dāng)昂貴的。
為了便于工廠的高溫校準(zhǔn)，測試設(shè)備應(yīng)該能夠在電池端提供非常高精度的電壓，正如圖6所示的測試裝置110中所說明的那樣。更具體地說，精度電壓參考源應(yīng)該具有下列參數(shù)在校準(zhǔn)(或2mV校準(zhǔn)步驟)之后，1.100V具有0.1％的精度。
例如，電壓參考運(yùn)算電路MAX6341可以用作外部電壓參考或參考電壓。外部電路保留在虛線117的左邊。事實(shí)上，典型的現(xiàn)有技術(shù)MAXIM外部電壓參考遠(yuǎn)算電路(例如MAX6325、MAX6341或MAX6350)都可以用作圖6所示的參考電路111。MAX6325、MAX6341和MAX6350都是低噪聲、高精度電壓參考，都具有極其低的溫度系數(shù)，典型值為0.5ppm/℃，以及極其優(yōu)良的初始精度，典型值為0.02％。這些器件都具有適用于最低噪聲性能的隱埋齊納技術(shù)的特征。負(fù)載調(diào)節(jié)指標(biāo)確保電源和下陷電流達(dá)到15mA。優(yōu)良的引線和負(fù)載調(diào)節(jié)以及高頻下的輸出阻抗使得它們可以理想地應(yīng)用于高達(dá)16bit的高分辨數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。MAX6325可設(shè)置為2.500V輸出，MAX6341可設(shè)置為4.096V輸出，二MAX6350可設(shè)置為5.000V輸出。這些器件都能提供外部微調(diào)和噪聲減小的選擇。MAX6325/MAX6341/MAX6350電壓參考遠(yuǎn)算電路是由Maxim集成電路公司制造的(120San Gabriel Drive，Sunnyvale，California 94086USA)。
內(nèi)部低功率帶隙電壓參考應(yīng)該提供具有1.100V高精度片上電壓參考VREF的片上集成系統(tǒng)(類似于Atmega406芯片)。該電壓參考可作為片上電壓調(diào)節(jié)器、V-ADC和CC-ADC的參考來使用。用于ADC的參考可以使用具有外部去耦電容器的緩沖器，以便于獲得具有最小功率消耗的優(yōu)良噪聲性能。用于CC-ADC的電壓參考VREF_P/VREF_N可以分級使用，以便于滿足電流檢測輸入引腳上的滿刻度的需求。該結(jié)構(gòu)也能夠與V-ADC和CC-ADC協(xié)同工作。
為了確保在工廠校準(zhǔn)之后獲得極其低的溫度漂移，諸如Atmega406之類的芯片可具有二段校準(zhǔn)算法的特征。第一步可以85℃進(jìn)行，而第二步可以室溫來進(jìn)行。在85℃下的第一校準(zhǔn)存儲于第一位置(例如，芯片制造商的位置)的閃存存儲器。第二步是用戶可以他的測試流程所容易實(shí)現(xiàn)的校準(zhǔn)。它只需要一精確的輸入電壓和穩(wěn)定的室溫?？梢杂稍O(shè)計(jì)來確保在該選擇性校準(zhǔn)之后的溫度漂移，其特性為從0℃至60℃的范圍內(nèi)小于80ppm(百萬分之一)/℃和從0℃至85℃的范圍內(nèi)小于100ppm/℃。在運(yùn)行時間中也可以改變校準(zhǔn)寄存器，以便于采用軟件來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。于是，可以額外校準(zhǔn)步驟的成本來獲得在溫度范圍內(nèi)任意溫度的非常高的精度。然而，在參考數(shù)值是溫度的線性函數(shù)的情況下，僅僅只需要兩個校準(zhǔn)步驟就足以具有運(yùn)行時間校準(zhǔn)的全部好處。
Atmega406芯片具有用于監(jiān)測模子溫度的片上溫度傳感器。與絕對溫度成比例的電壓，VPTAT，可以在電壓參考電路中產(chǎn)生并且在V-ADC輸入端與復(fù)用器(未示出)相連接。該溫度傳感器可以用于電壓參考和片上振蕩器(未示出)中的溫度漂移的運(yùn)行時間補(bǔ)償。為了獲得開氏溫標(biāo)的絕對溫度，可以采用VPTAT校準(zhǔn)寄存器中所存儲的工廠校準(zhǔn)值來換算所測量到的VPTAT。
仍參照圖6，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，電壓參考VREF 118包括兩個不同的校準(zhǔn)寄存器TC_CAL 114和NOM_CAL 116。TC_CAL寄存器114用于調(diào)節(jié)VREF 118的溫度梯度。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，TC_CAL114寄存器配置成可存儲8bit字，從而具有9個不同的可能數(shù)值00000000，00000001，00000011，00000111，…，11111111。NOM_CAL 116用于以測試溫度微調(diào)標(biāo)稱電壓。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，NOM_CAL 116配置成可以存儲二進(jìn)制編碼的6bit字，從而產(chǎn)生63個校準(zhǔn)步驟。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，電壓校準(zhǔn)步進(jìn)的大小較佳的是2mV。
為了調(diào)整在TC_CAL寄存器114中所存儲的“TC_CAL”，片上集成系統(tǒng)就必須采用兩個不同的溫度來進(jìn)行校準(zhǔn)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，以第二校準(zhǔn)溫度所發(fā)現(xiàn)的校準(zhǔn)值，“TC_CAL_T2”和“NOM_CAL_T2”存儲于閃存存儲器(未顯示)并且在芯片的初始化期間裝載到校準(zhǔn)寄存器TC_CAL 114和NOM_CAL 116中。本發(fā)明的校準(zhǔn)算法采用引線112(見圖6)上的內(nèi)部片上數(shù)字(D)電壓數(shù)值V_ADC來發(fā)現(xiàn)適用于溫度系數(shù)TC_CAL值和額定系數(shù)NOM_CAL的正確校準(zhǔn)值。
在圖7中，初始校準(zhǔn)算法170用于在工廠以高溫T1進(jìn)行片上集成系統(tǒng)的初始校準(zhǔn)(方框172)。在初始校準(zhǔn)算法的第一步174中，確定對應(yīng)于第一溫度的初始電壓溫度系數(shù)TC_CAL并將其裝載到電壓溫度系數(shù)寄存器114中(見圖6)。在流程圖170(見圖7)的相同步驟174中，確定對應(yīng)于第一溫度T1的初始標(biāo)稱電壓值系數(shù)NOM_CAL并將其裝載到標(biāo)稱電壓值系數(shù)寄存器116(見圖6)。在下一步驟176中，通過微調(diào)標(biāo)稱電壓值系數(shù)NOM_CAL以第一溫度T1數(shù)字地校準(zhǔn)電壓參考電平VREF(見圖6所示的118)，并且將校準(zhǔn)值NOM_CAL_T1存儲(步驟178)于內(nèi)部非易失性存儲器(見圖1所示的20)，例如，存儲于閃存存儲器中，直至結(jié)束(方框180)。
當(dāng)片上集成系統(tǒng)僅僅只以一個溫度進(jìn)行校準(zhǔn)時，就不能對該過程中的溫度梯度的變化進(jìn)行校準(zhǔn)。為了確保在這種情況下在整個溫度范圍內(nèi)的絕對精度，就需要了解在適用于片上集成系統(tǒng)所使用的實(shí)際過程中的電壓參考的特性。對于0℃至60℃的溫度范圍，可以估計(jì)到當(dāng)只采用一個溫度來進(jìn)行校準(zhǔn)時的整個溫度范圍的精度是在0.5％和1.0％之間。在只以一個溫度進(jìn)行校準(zhǔn)之后，就應(yīng)該監(jiān)測該過程的溫度漂移，以便得到0.5％的保證精度。為了提高校準(zhǔn)的精度，應(yīng)該進(jìn)行第二次校準(zhǔn)。例如，第一次校準(zhǔn)是在Atmel工廠測試以85℃進(jìn)行的，而第二次校準(zhǔn)則是在用戶工廠測試30℃進(jìn)行的。在該實(shí)例中，所估計(jì)的校準(zhǔn)精度為0.25％。
第二校準(zhǔn)步驟如下通過裝載以第一溫度(T1)所發(fā)現(xiàn)的NOM_CAL_T1系數(shù)，可以使用相同的默認(rèn)TC_CAL和對已知的外部電壓參考進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換。隨后，我們可以通過與第一校準(zhǔn)溫度相比較直接計(jì)算出內(nèi)部電壓參考的變化。該溫度漂移直接表示了應(yīng)該采用多少步驟來進(jìn)行TC_CAL系數(shù)的增加和減少。所以，在外部電壓參考的一次測量之后，就可以發(fā)現(xiàn)正確的TC_CAL系數(shù)并且以TC_CAL_T2進(jìn)行存儲。正如以上所解釋的那樣，在發(fā)現(xiàn)了TC_CAL系數(shù)之后，就可以調(diào)節(jié)NOM_CAL系數(shù)，以便于達(dá)到在測試溫度T2下和采用TC_CAL＝TC_CAL_T2時所要的標(biāo)稱電壓。改變NOM_CAL對溫度漂移沒有影響，從而在調(diào)節(jié)NOM_CAL之后TC_CAL_T2系數(shù)仍舊有效。
在圖8中，流程圖190圖示說明了以第二溫度T＝T2進(jìn)行片上集成系統(tǒng)(見圖1)所保持的內(nèi)部電壓參考(見圖1中的12)的第二校準(zhǔn)的另一種可供選擇方法。正如以上所討論的，第二校準(zhǔn)是在用戶位置以用戶位置的溫度T2進(jìn)行的(方框192)。該位置的溫度T2低于在工廠位置下的T1＝85℃的第一溫度。
仍參照圖8，在流程圖190的步驟194中，對應(yīng)于第一溫度的初始電壓溫度系數(shù)TC_CAL_T1用于初始校準(zhǔn)(見圖6所示的流程圖170)并且在進(jìn)行了初始校準(zhǔn)之后存儲于內(nèi)部閃存存儲器，將其裝載到電壓溫度系數(shù)寄存器114(見圖6)。在流程圖190的相同步驟194中，在進(jìn)行了初始校準(zhǔn)(根據(jù)圖6所示的流程圖170)之后所發(fā)現(xiàn)和存儲于閃存存儲器中的NOM_CAL_T1的數(shù)值裝載到NOM_CAL寄存器116中(見圖6)。
仍參照圖8，在步驟196，將預(yù)先所確定的模擬精度參考電壓VCAL施加于片上集成系統(tǒng)的輸入端(見圖6所示的線117-119)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，通過使用圖6所示的MAXIM電壓參考運(yùn)算電路111來提供預(yù)先確定的精度參考電壓VCAL。在下一步驟198，通過使用片上模擬數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換運(yùn)算電路V-ADC 122(見圖6)來進(jìn)行對應(yīng)于預(yù)先確定模擬參考電壓VCAL的第二溫度的數(shù)字測量。所獲得的數(shù)字電壓參考DVCAL， VADC(I)(見圖6中的115)的數(shù)值對應(yīng)于第二溫度T2。
仍參照圖8，在步驟200，對應(yīng)于第二溫度的預(yù)先確定模擬參考電壓所測量到的數(shù)字電壓數(shù)值的測量誤差可以采用下式計(jì)算ERR＝DVCAL，VADC(I)-DVCAL，VADC(I-1)(Eq.1)在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，在步驟200，在多個測試條件(Test 202-Test 210)下測試所測量的誤差ERR(Eq.1)


提供ERR(Eq.1)的數(shù)值為真的測試條件(Test 202-Test 210)之一允許確定增加或減少步驟的數(shù)目，并因此確定適用于對應(yīng)第二溫度T2的電壓溫度系數(shù)TC_CAL的校準(zhǔn)值。更具體地說，盡管校準(zhǔn)值也可以采用其它方法來發(fā)現(xiàn)，但是通過采用下列選擇步驟就能夠發(fā)現(xiàn)適用于對應(yīng)第二溫度T2的電壓溫度系數(shù)TC_CAL的校準(zhǔn)值步驟212，如果在步驟200中所計(jì)算的誤差ERR的數(shù)值滿足測試條件(Test 202)，則通過進(jìn)行4次遞減步驟(未顯示)來遞減電壓溫度系數(shù)TC_CAL的數(shù)值；或者，步驟214，如果在步驟200中所計(jì)算的誤差ERR的數(shù)值滿足測試條件(Test 204)，則通過進(jìn)行3次遞減步驟(未顯示)來遞減電壓溫度系數(shù)TC_CAL的數(shù)值；或者，步驟216，如果在步驟200中所計(jì)算的誤差ERR的數(shù)值滿足測試條件(Test 206)，則電壓溫度系數(shù)TC_CAL的數(shù)值保持不變；或者，步驟218，如果在步驟200中所計(jì)算的誤差ERR的數(shù)值滿足測試條件(Test 208)，則以單個遞加步驟(未顯示)來遞加電壓溫度系數(shù)TC_CAL；或者，步驟220，如果在步驟200中所計(jì)算的誤差ERR的數(shù)值滿足測試條件(Test 210)，則以4個另外的遞加步驟(未顯示)來遞加初始電壓溫度系數(shù)TC_CAL。
仍參照圖8，在后續(xù)的步驟中，所發(fā)現(xiàn)的對應(yīng)于第二溫度T2的電壓溫度系數(shù)TC_CAL_T2存儲于非易失性存儲器。；在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，對應(yīng)于第二溫度T2的電壓溫度系數(shù)TC_CAL_T2存儲于閃存非易失性存儲器。
正如圖9的流程圖239(這是圖8所示流程圖190的初始化部分)所示，通過將所存儲的對應(yīng)第二溫度T2的標(biāo)稱電壓值系數(shù)NOM_CAL T2的正確校準(zhǔn)值裝載到標(biāo)稱電壓值系數(shù)寄存器116中(見圖6)(圖9中的步驟226)以及通過將所存儲的對應(yīng)第二溫度T2的電壓溫度系數(shù)TCCAL_T2的正確校準(zhǔn)值裝載到標(biāo)稱電壓溫度系數(shù)寄存器114中(見圖6)(圖9中的步驟228)，來進(jìn)行片上集成系統(tǒng)的初始化。
校準(zhǔn)例程包括V-ADC測量(見圖1中的22)和VREF的調(diào)整(見圖1中的18)的重復(fù)次數(shù)。下列調(diào)整參數(shù)適用于一次測量和調(diào)節(jié)周期估計(jì)VREF的設(shè)置時間400μs；V-ADC的轉(zhuǎn)換時間512μs，計(jì)算時間100μs。對各個校準(zhǔn)步驟，加起來大約是1ms。在低溫校準(zhǔn)算法中所需要的校準(zhǔn)步驟地最大數(shù)目是7。因此，在溫度T2下的總的VREF校準(zhǔn)時間估計(jì)為7ms。此外，還需要一些時間用于將校準(zhǔn)值TC_CAL_T2和NOM_CAL_T2寫入到閃存存儲器中。
所披露的本發(fā)明出于下列原因而具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義(a)基于仿真結(jié)果，對于諸如Atmega406芯片的芯片中的參考電路而言，估計(jì)有可能使0℃至60℃的溫度范圍內(nèi)的溫度漂移從±1％降低至±0.25％；(b)所改善的溫度穩(wěn)定性滿足對PC電池的電池管理系統(tǒng)中更好的絕對精度的要求。例如，包括所披露的本發(fā)明校準(zhǔn)技術(shù)的Atmega406芯片是適用于可充電Li離子電池的電池保護(hù)和管理的單芯片解決方案；(c)所披露的本發(fā)明使之有可能僅僅以產(chǎn)品成本中非常小的增加從片上參考源中得到十分顯著改善的絕對精度。于是，采用本發(fā)明所披露的校準(zhǔn)技術(shù)的芯片與其它等效芯片相比較具有重要的優(yōu)點(diǎn)。
相比于參考電壓校準(zhǔn)，本發(fā)明可用作具有內(nèi)部時間參考源12(見圖1)的片上集成系統(tǒng)(圖1中的10)的溫度校準(zhǔn)的方法。該方法包括下列步驟(A)以第一狀態(tài)(例如，溫度)進(jìn)行片上集成系統(tǒng)所保持的內(nèi)部(片上)時間參考源的初始校準(zhǔn)步驟；以及(B)采用在步驟(A)中所獲得的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組以第二狀態(tài)進(jìn)行至少一次片上集成系統(tǒng)所保持的內(nèi)部時間參考源的后續(xù)校準(zhǔn)步驟。下列步驟都可適用(A1)以第一校準(zhǔn)溫度進(jìn)行內(nèi)部時間參考源的初始校準(zhǔn)步驟，以便于獲得初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組；(A2)將初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組存儲于裝入片上的集成系統(tǒng)的內(nèi)部非易失性存儲器。接著，還有下列步驟(A1，1)確定內(nèi)部時間參考源的初始數(shù)值；以及(A1，3)以第一溫度數(shù)字校準(zhǔn)內(nèi)部時間參考源。接著，還有下列步驟(B1)將對應(yīng)于第一校準(zhǔn)溫度的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)從非易失性存儲器輸入裝入片上的集成系統(tǒng)的至少一個內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器中；(B2)將具有充分足夠高絕對精度的外部時間參考源應(yīng)用于片上集成系統(tǒng)；(B3)通過使用片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路以第二校準(zhǔn)溫度進(jìn)行外部時間參考源的數(shù)字測量；(B4)與以第一校準(zhǔn)溫度所測量到的內(nèi)部時間參考的數(shù)值相比較，直接計(jì)算以第二校準(zhǔn)溫度的內(nèi)部時間參考數(shù)值中的變化，從而確定內(nèi)部時間參考數(shù)值中的溫度漂移的數(shù)值；(B5)通過使用在內(nèi)部時間參考數(shù)值中的溫度漂移的數(shù)值來發(fā)現(xiàn)對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的時間參考溫度系數(shù)的校準(zhǔn)值；(B6)將對應(yīng)于第二校準(zhǔn)溫度的時間參考溫度系數(shù)的校準(zhǔn)值存儲于非易失性存儲器；(B7)通過微調(diào)額定內(nèi)部時間參考系數(shù)以第二校準(zhǔn)溫度來數(shù)字地校準(zhǔn)內(nèi)部時間參考，從而使得額定內(nèi)部時間參考系數(shù)達(dá)到對應(yīng)于第二溫度的校準(zhǔn)值；以及(B8)將對應(yīng)于第二溫度的額定內(nèi)部時間參考系數(shù)的校準(zhǔn)值存儲于非易失性存儲器。
在還有一個實(shí)施例中，在芯片已經(jīng)通過了上述工廠校準(zhǔn)之后，在正常工作期間進(jìn)行運(yùn)行時間校準(zhǔn)。在該實(shí)施例中，校準(zhǔn)值與工作溫度有關(guān)?？梢圆捎脙?nèi)部或者外部溫度傳感器來定時測量工作溫度，并且運(yùn)行時間校準(zhǔn)算法使用所測量到的工作溫度和存儲于非易失性存儲器中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)適用于實(shí)時工作溫度的最佳校準(zhǔn)值。
圖10圖示說明了一種外部時間參考250，它可以用于校準(zhǔn)內(nèi)部時間參考源(圖1中的12)。在一個實(shí)施例中，本發(fā)明所提出的方法包括下列步驟(B2，1)將外部脈沖串作為外部時間參考；以及(B3，1)通過使用裝入片上的集成系統(tǒng)的內(nèi)部定時器來測量外部脈沖串的周期。在該實(shí)施例中，內(nèi)部定時器計(jì)數(shù)對應(yīng)于外部脈沖串周期的片上時鐘周期的數(shù)目；并且所計(jì)數(shù)的時鐘周期的數(shù)目給出了在外部時間參考和內(nèi)部時間參考之間的關(guān)系。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明所提出的方法包括下列步驟(B2，2)將外部晶體或者陶瓷諧振器作為外部時間參考應(yīng)用于片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部振蕩器；(B3，2)通過使用第一內(nèi)部定時器對外部晶體或陶瓷諧振器進(jìn)行時鐘計(jì)數(shù)，以及通過使用第二內(nèi)部定時器對片上的集成系統(tǒng)的內(nèi)部振蕩器進(jìn)行時鐘計(jì)數(shù)，來測量外部晶體或者陶瓷諧振器的周期；以及(B3，3)比較有第一外部定時器所計(jì)數(shù)的數(shù)目和第二內(nèi)部定時器所計(jì)數(shù)的數(shù)目來獲得外部時間參考核內(nèi)部時間參考之間的關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種包括一內(nèi)部參考源的片上集成系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，所述方法包括以下步驟在一第一工作狀態(tài)下為所述片上集成系統(tǒng)上的所述內(nèi)部參考源進(jìn)行一初始校準(zhǔn)步驟以獲得初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及在一第二工作狀態(tài)下利用所述初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行所述內(nèi)部參考源的至少一后續(xù)校準(zhǔn)步驟以獲得額外的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二工作狀態(tài)為第一和第二溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二工作狀態(tài)分別位于第一和第二位置。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)部參考源為一內(nèi)部電壓參考源。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)部參考源為一內(nèi)部時間參考源。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一工作狀態(tài)下進(jìn)行所述內(nèi)部參考源的所述初始校準(zhǔn)步驟包括以下步驟在所述第一工作狀態(tài)下確定所述內(nèi)部參考源的一初始絕對值；通過使用所述內(nèi)部參考源的所述初始絕對值在所述第一工作狀態(tài)下校準(zhǔn)所述內(nèi)部參考源的一標(biāo)稱值；以及將得自所述標(biāo)稱值的校準(zhǔn)的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入一可由所述片上集成系統(tǒng)存取的非易失性存儲器中。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)部參考源為一內(nèi)部電壓參考源，所述第一工作狀態(tài)為一第一校準(zhǔn)溫度以及其中的在所述第一工作狀態(tài)下進(jìn)行所述內(nèi)部參考源的所述初始校準(zhǔn)步驟包括以下步驟確定及載入一初始電壓溫度系數(shù)到一電壓溫度系數(shù)寄存器中；確定及載入一初始標(biāo)稱電壓值系數(shù)到一標(biāo)稱電壓值系數(shù)寄存器中；以及通過微調(diào)所述標(biāo)稱電壓值系數(shù)在第一校準(zhǔn)溫度下以一數(shù)字方式校準(zhǔn)所述內(nèi)部電壓參考源，從而使所述標(biāo)稱電壓值系數(shù)達(dá)到一與所述第一校準(zhǔn)溫度對應(yīng)的正確校準(zhǔn)值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工作狀態(tài)下進(jìn)行所述內(nèi)部參考源的所述至少一后續(xù)校準(zhǔn)步驟進(jìn)一步包括以下步驟將得自所述第一工作狀態(tài)下的所述初始校準(zhǔn)步驟的所述初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自所述非易失性存儲器載入所述片上集成系統(tǒng)的一或多個寄存器中；將一絕對精度大大足夠的外部參考源施加于所述片上集成系統(tǒng)；通過使用一內(nèi)置于所述片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所述外部參考源的一模擬值轉(zhuǎn)換成一數(shù)字值，從而使可在所述第二工作狀態(tài)下對所述外部參考源和所述內(nèi)部參考源作一數(shù)字比較；使用一內(nèi)置于所述片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部校準(zhǔn)電路和使用所述初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在所述第二工作狀態(tài)下求解一校準(zhǔn)算法，其中所述校準(zhǔn)算法確定所述額外的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以作為與所述內(nèi)部參考源在一工作范圍內(nèi)的一最小的工作狀態(tài)漂移對應(yīng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及將所述額外的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入所述非易失性存儲器中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，求解所述校準(zhǔn)算法進(jìn)一步包括以下步驟確定處于一在所述第一工作狀態(tài)和所述第二工作狀態(tài)之間的工作范圍內(nèi)的所述內(nèi)部參考源的所述絕對值的一初始漂移；將所述內(nèi)部參考源的所述絕對值的所述初始漂移輸入所述校準(zhǔn)算法中；以及以所述第二工作狀態(tài)下運(yùn)行所述校準(zhǔn)算法，以識別出一使所述內(nèi)部參考源的一總的漂移最小化的最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及在所述第二工作狀態(tài)下校準(zhǔn)所述內(nèi)部參考源的所述校準(zhǔn)值。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟在所述后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量所述第二工作狀態(tài)的一實(shí)際值，其中在所述后續(xù)校準(zhǔn)步驟中的所述第二工作狀態(tài)在所述校準(zhǔn)算法的一運(yùn)行時間中變化；如果在所述后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量的所述第二工作狀態(tài)的所述實(shí)際值在所述校準(zhǔn)算法限定的一工作范圍之內(nèi)，則將所述第二工作狀態(tài)的一固定值輸入所述校準(zhǔn)算法；以及如果在所述后續(xù)校準(zhǔn)步驟中測量的所述第二工作狀態(tài)的所述實(shí)際值在所述校準(zhǔn)算法限定的所述工作范圍之外，則將測量的所述第二工作狀態(tài)的所述實(shí)際值輸入所述校準(zhǔn)算法。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟在所述后續(xù)校準(zhǔn)步驟中使用一傳感器測量所述第二工作狀態(tài)的一實(shí)際值；確定所述內(nèi)部參考源的絕對值于一在所述第一工作狀態(tài)和所述第二工作狀態(tài)的所述實(shí)際值之間的工作范圍之內(nèi)的一初始漂移；將所述內(nèi)部參考源的絕對值的所述初始漂移輸入一校準(zhǔn)算法中；以及，在所述第二工作狀態(tài)下運(yùn)行所述校準(zhǔn)算法，以識別出一使所述內(nèi)部參考源在一工作范圍內(nèi)的總的漂移最小化的最佳校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟在一片上集成系統(tǒng)復(fù)位程序中，將在所述第二工作狀態(tài)下的所述后續(xù)校準(zhǔn)步驟中獲得的所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動載入多個內(nèi)置于所述片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器中。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二工作狀態(tài)下進(jìn)行所述內(nèi)部參考源的所述至少一次后續(xù)校準(zhǔn)進(jìn)一步包括以下步驟將在所述第一工作狀態(tài)下的所述初始校準(zhǔn)步驟中獲得的所述初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自一非易失性存儲器載入一或多個內(nèi)置于所述片上集成系統(tǒng)的寄存器中；將一絕對精度大大足夠的外部參考源施加于所述片上集成系統(tǒng)；通過使用一內(nèi)置于所述片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部電路在所述第二工作狀態(tài)下對所述外部參考源作一數(shù)字測量；確定所述內(nèi)部參考源的絕對值的一初始漂移；以及將與所述初始漂移相關(guān)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入所述非易失性存儲器中。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，確定所述初始漂移包括以下步驟通過與在所述第一工作狀態(tài)下測量的所述內(nèi)部參考源的值相比較，直接計(jì)算所述內(nèi)部參考源的值在所述第二工作狀態(tài)下的一變化，從而確定在所述內(nèi)部參考源的值的一漂移值；通過使用所述內(nèi)部參考源的值的所述漂移值找出與所述第二工作狀態(tài)對應(yīng)的一或多個系數(shù)的一校準(zhǔn)值以將所述系數(shù)優(yōu)化至一有利于所述工作狀態(tài)的范圍，所述一或多個系數(shù)的所述校準(zhǔn)值可建立與所述初始漂移相關(guān)的所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
15，如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，通過使用所述內(nèi)部參考源的值的所述漂移值找出與所述第二工作狀態(tài)對應(yīng)的所述一或多個系數(shù)的所述校準(zhǔn)值以將所述系數(shù)優(yōu)化至所述范圍進(jìn)一步包括以下步驟確定和使用增加或減少的步驟的一數(shù)目，以便在一單迭代過程中為與所述第二工作狀態(tài)對應(yīng)的每一系數(shù)找出一正確校準(zhǔn)值。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)部和外部參考源為內(nèi)部和外部時間參考源，而且將所述外部時間參考源施加于所述片上集成系統(tǒng)的步驟進(jìn)一步包括施加一外部脈沖串的步驟以及其中在所述第二工作狀態(tài)下對所述外部參考源進(jìn)行所述數(shù)字測量又進(jìn)一步包括以下步驟通過使用一內(nèi)置于所述片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部定時器測量所述外部脈沖串的周期，其中所述內(nèi)部定時器計(jì)算與所述外部脈沖串的所述周期對應(yīng)的片上時鐘周期的數(shù)目；以及其中所述計(jì)算的時鐘周期的數(shù)目給出一在所述外部時間參考源和所述內(nèi)部時間參考源之間的關(guān)系。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)部和外部參考源為內(nèi)部和外部時間參考源，而且將所述外部時間參考源施加于所述片上集成系統(tǒng)的步驟進(jìn)一步包括將一外部晶體或陶瓷諧振器施加于一內(nèi)置于所述片上集成系統(tǒng)的內(nèi)部振蕩器的步驟以及其中在所述第二工作狀態(tài)下對所述外部參考源進(jìn)行所述數(shù)字測量又進(jìn)一步包括以下步驟通過對一在所述外部晶體或陶瓷諧振器上的第一內(nèi)部定時器作時鐘控制以及通過對一在內(nèi)置于所述片上集成系統(tǒng)的所述內(nèi)部振蕩器上的第二內(nèi)部定時器作時鐘控制來測量所述外部晶體或陶瓷諧振器的周期；以及將所述第一外部計(jì)數(shù)器計(jì)算的數(shù)值與所述第二內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)算的數(shù)值相比較以獲得在所述外部時間參考源和所述內(nèi)部時間參考源之間的所述關(guān)系。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟使用一傳感器測量和更新運(yùn)行時間工作狀態(tài)的一值；為所述內(nèi)部參考源進(jìn)行一運(yùn)行時間校準(zhǔn)，以便在所述運(yùn)行時間工作狀態(tài)的所述值下獲得所述內(nèi)部參考源的一最佳校準(zhǔn)值；重復(fù)所述的更新所述運(yùn)行時間工作狀態(tài)的所述值以及進(jìn)行所述運(yùn)行時間校準(zhǔn)的步驟。
19.一種片上集成系統(tǒng)上的一內(nèi)部參考源的校準(zhǔn)裝置，所述裝置包括所述內(nèi)部參考源；一與所述內(nèi)部參考源和一外部參考源耦合的轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器配置成把所述外部參考源的一模擬值轉(zhuǎn)換成一數(shù)字值；一與所述轉(zhuǎn)換器耦合的校準(zhǔn)電路；一所述校準(zhǔn)電路耦合的內(nèi)部非易失性存儲器，所述內(nèi)部非易失性存儲器配置成存儲初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；其中所述校準(zhǔn)電路配置成運(yùn)行一校準(zhǔn)算法以將所述內(nèi)部參考源校準(zhǔn)到一第一工作狀態(tài)，并通過使用寫入到所述內(nèi)部非易失性存儲器中的所述初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將所述內(nèi)部參考源校準(zhǔn)到一第二工作狀態(tài)；以及至少一與所述內(nèi)部參考源及所述內(nèi)部非易失性存儲器耦合的校準(zhǔn)寄存器，其中所述校準(zhǔn)寄存器配置成收集來自所述內(nèi)部非易失性存儲器的所述初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并配置成將所述初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)上載于所述內(nèi)部參考源以及配置成使所述校準(zhǔn)電路(CPU)可運(yùn)行所述校準(zhǔn)算法。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，還包括一與所述校準(zhǔn)電路耦合的內(nèi)部傳感器，所述內(nèi)部傳感器配置成大體定時地測量所述第二工作狀態(tài)，其中所述校準(zhǔn)電路配置成基于所述第二工作狀態(tài)的更新值而大體定時地運(yùn)行所述校準(zhǔn)算法，以便根據(jù)所述第二工作狀態(tài)的更新值而大體定時地校準(zhǔn)所述內(nèi)部參考源。
21.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括一與所述校準(zhǔn)電路耦合的外部傳感器，所述外部傳感器配置成大體定時地測量運(yùn)行時間工作狀態(tài)，其中所述校準(zhǔn)電路配置成基于所述運(yùn)行時間工作狀態(tài)的更新值而大體定時地運(yùn)行所述校準(zhǔn)算法，以便根據(jù)所述運(yùn)行時間工作狀態(tài)的更新值而大體定時地校準(zhǔn)所述內(nèi)部參考源。
22.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，還包括一與所述校準(zhǔn)電路耦合的外部非易失性存儲器，所述外部非易失性存儲器配置成存儲所述初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和所述后續(xù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種使用片上電路、傳感器和校準(zhǔn)算法的集成電路的溫度補(bǔ)償方法和裝置。該芯片包括片上參考電路(12)、用于測量與參考電路有關(guān)的參數(shù)的片上傳感器(26)、以及用于處理算法的片上計(jì)算裝置(18)。還使用輔助的片外參考電路(16)。該算法執(zhí)行以下步驟(A)在第一測試位置于第一溫度(高溫)下為片上集成電路系統(tǒng)上的內(nèi)部參考進(jìn)行第一校準(zhǔn)，(B)利用在步驟(A)中獲得的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在第二測試位置于第二溫度(低溫)下為片上集成系統(tǒng)上的內(nèi)部參考源進(jìn)行第二校準(zhǔn)。
文檔編號G01R35/00GK1950716SQ200580014336
公開日2007年4月18日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者A·奧斯, G·甘斯托 申請人:愛特梅爾股份有限公司