一種多功能低功耗熔絲修調控制電路及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多功能低功耗熔絲修調控制電路，包括兩個熔絲修調控制電路，兩個熔絲修調控制電路形成差分電路；所述熔絲修調控制電路包括熔絲單元電路及開關控制電路，所述熔絲單元電路包括或非門NOR、熔斷NMOS管N1、檢測NMOS管N2、開關NMOS管N3，所述開關控制電路包括開關S1～S4以及存儲單元，所述存儲單元具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端OUTPUT。本發(fā)明通過利用開關時序來實現(xiàn)熔絲信號的初始化、數(shù)據(jù)的寫入、數(shù)據(jù)的讀出。
【專利說明】
一種多功能低功耗熔絲修調控制電路及其控制方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于模擬集成電路技術領域，特別涉及一種多功能低功耗熔絲修調控制電路及其控制方法。
【背景技術】
[0002]逐次逼近(SAR:Successive-Approximat1n-Register，逐次逼近寄存器)ADC 是常用的ADC結構類型之一，具有結構簡單、易集成、低功耗等優(yōu)勢，并獲得了廣泛應用。然而，隨著集成電路設計技術及工藝特征尺寸的減小，SOC規(guī)模越來越大，對嵌入其中的ADC的功耗和性能都提出了更嚴格的要求。
[0003]熔絲修調技術在SARADC等芯片中得到廣泛應用，通過熔斷控制熔絲輸出信號，從而來控制外部信號以優(yōu)化電路關鍵參數(shù)，提高SAR ADC性能。
[0004]傳統(tǒng)熔絲結構單一，在時序操作上簡單。但僅能實現(xiàn)一次性的熔斷操作，并且在操作后讀取數(shù)據(jù)功耗較高，其功能單一，已經(jīng)無法滿足目前復雜的電路設計和多功能要求。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種多功能低功耗熔絲修調控制電路及控制方法。
[0006]本發(fā)明的目的之一通過如下技術方案來實現(xiàn)的:一種多功能低功耗熔絲修調控制電路，包括兩個熔絲修調控制電路，兩個熔絲修調控制電路形成差分電路;所述熔絲修調控制電路包括熔絲單元電路及開關控制電路，
[0007]所述熔絲單元電路包括或非門NOR、熔斷NMOS管N1、檢測匪OS管N2、開關NMOS管N3，或非門NOR的輸出端與熔斷NMOS管NI的柵極連接，恪斷NMOS管NI的源極接地，熔斷NMOS管NI的漏極與熔絲FUSE的負端相連接，恪絲FUSE的負端定義為A點；檢測NMOS管N2的漏極與熔絲FUSE的負端相連接，檢測匪OS管N2的源極與開關匪OS管N3的漏極連接，開關WOS管N3的源極接地；
[0008]所述開關控制電路包括開關SI?S4以及存儲單元，所述存儲單元具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端OUTPUT;開關S4并聯(lián)于第一輸入端與第二輸入端之間;開關S3串聯(lián)于檢測NMOS管N2的漏極與第一輸入端之間;開關S3與第一輸入端的連接端定義為B點;開關S2的一端與第二輸入端連接，開關S2的另一端與開關SI的一端連接，開關SI的另一端與輸出端OUTPUT連接，開關SI與開關S2的連接端定義為INOUT端；
[0009]所述或非門NOR的其中一個輸入端作為使能端EN，另一個輸入端與B點連接；
[0010]開關S3與開關NMOS管N3具有相同的輸入信號；
[0011 ]其中一個熔絲修調控制電路的A點與另一個熔絲修調電路中的檢測NMOS管N2的柵極連接，
[0012]其中一個熔絲修調控制電路中的檢測匪OS管N2的柵極與另一個熔絲修調控制電路的A點連接。
[0013]進一步，熔斷NMOS管NI為寬長比較大的MOS管，檢測NMOS管N2與開關NMOS管N3為寬長比較小的MOS管。
[0014]進一步，開關輸入信號為高電平時，開關SI?S4閉合;開關輸入信號為低電平時，開關SI?S4斷開。
[0015]本發(fā)明的目的之一通過如下技術方案來實現(xiàn)的:一種多功能低功耗熔絲修調控制電路的控制方法，包括:
[0016]I)初始化，直接將A點的熔絲數(shù)據(jù)讀取到B點并通過存儲單元保持到輸出端OUTPUT不變；
[0017]2)寫入數(shù)據(jù)，通過控制開關將數(shù)據(jù)寫入到B點并通過，通過存儲單元將數(shù)據(jù)保持在B點與輸出端OUTPUT不變。
[0018]3)讀出數(shù)據(jù)，通過控制開關將數(shù)據(jù)從INOUT端口讀出；
[0019]4)真熔斷，根據(jù)寫入數(shù)據(jù)，通過EN決定是否熔斷熔絲。
[0020]由于采用了以上技術方案，本發(fā)明具有以下有益技術效果:
[0021]通過采用不同的開關控制方法，可以實現(xiàn)熔絲數(shù)據(jù)的初始化、寫入以及讀出，使熔絲修調控制電路實現(xiàn)多種功能。每個過程都可以控制各個開關的導通時間，可以通過降低這個時間來減少電路的功耗，同時在這個導通時間的數(shù)據(jù)操作內只消耗很低功耗。只有當需要對熔絲數(shù)據(jù)進行操作時才消耗功耗；當完成熔絲存儲單元數(shù)據(jù)操作后，電路不再消耗功耗，這樣使電路在整個過程中實現(xiàn)低功耗操作。
【附圖說明】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中:
[0023]圖1為一種多功能低功耗熔絲修調控制電路的電路圖；
[0024]圖2為外部差分電路的電路圖；
[0025]圖3為初始化熔絲的波形圖；
[0026]圖4為寫入數(shù)據(jù)過程的波形圖；
[0027]圖5為讀出數(shù)據(jù)過程的波形圖。
【具體實施方式】
[0028]以下將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述;應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0029]一種多功能低功耗熔絲修調控制電路20，包括兩個熔絲修調控制電路10(后文用模塊Ml和模塊M2代替)，兩個熔絲修調控制電路形成差分電路;所述熔絲修調控制電路包括熔絲單元電路101及開關控制電路102，
[0030]所述熔絲單元電路包括或非門NOR、熔斷NMOS管N1、檢測匪OS管N2、開關NMOS管N3 ；或非門NOR的輸出端與熔斷NMOS管NI的柵極連接，決定熔絲是否熔斷;恪斷WOS管NI的源極接地，恪斷匪OS管NI的漏極與熔絲FUSE的負端相連接，恪絲FUSE的負端定義為A點；檢測NMOS管N2的漏極與熔絲FUSE的負端相連接，檢測NMOS管N2的源極與開關匪OS管N3的漏極連接，開關NMOS管N3的源極接地。在本實施例中，恪斷WOS管NI為寬長比較大的MOS管以達到柵極電壓為高電平時更大電流熔斷熔絲；檢測匪OS管N2與開關匪OS管N3為寬長比較小的MOS 管。
[0031]所述開關控制電路包括開關SI?S4以及存儲單元，其連接方式如圖1所示。所述存儲單元具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端OUTPUT;開關S4并聯(lián)于第一輸入端與第二輸入端之間；開關S3串聯(lián)于檢測匪OS管N2的漏極與第一輸入端之間；開關S3與第一輸入端的連接端定義為B點;開關S2的一端與第二輸入端連接，開關S2的另一端與開關SI的一端連接，開關SI的另一端與輸出端OUTPUT連接，開關SI與開關S2的連接端定義為INOUT端;所述或非門NOR的其中一個輸入端作為使能端EN，另一個輸入端與B點連接;開關S3與開關匪OS管N3具有相同的輸入信號；其中一個熔絲修調控制電路的A點與另一個熔絲修調電路中的檢測匪OS管N2的柵極連接，其中一個熔絲修調控制電路中的檢測NMOS管N2的柵極與另一個熔絲修調控制電路的A點連接。
[0032]在本實施例中，開關輸入信號為高時閉合，開關輸入信號為低時開關斷開;S3的信號與開關匪OS管的N3柵極信號相同；S4閉合時存儲單元使能，存儲單元鎖存數(shù)據(jù)并可以將數(shù)據(jù)保持到輸出端OUTPUT不變，同時將數(shù)據(jù)保持到B點不變，S4斷開時存儲模塊不工作。
[0033]本發(fā)明還提供一種多功能低功耗熔絲修調控制電路的控制方法，包括:
[0034]I)初始化，直接將A點的熔絲數(shù)據(jù)讀取到B點并通過存儲單元保持到輸出端OUTPUT不變；
[0035]2)寫入數(shù)據(jù)，通過控制開關將數(shù)據(jù)寫入到B點并通過，通過存儲單元將數(shù)據(jù)保持在B點與輸出端OUTPUT不變。
[0036]3)讀出數(shù)據(jù)，通過控制開關將數(shù)據(jù)從INOUT端口讀出；
[0037]4)真熔斷，根據(jù)寫入數(shù)據(jù)，通過EN決定是否熔斷熔絲。
[0038]具體地，
[0039]1.熔絲的低功耗讀取
[0040]在每次工作之前，需要對熔絲的數(shù)據(jù)進行讀取，即初始化熔絲數(shù)據(jù)。
[0041]附圖3為初始化熔絲的時序圖。開關SI?S4動作，此時S1、S2斷開，數(shù)據(jù)無法寫入與讀出。S3在Tl時刻閉合，同時S4由閉合到斷開，此時存儲單元不工作，讀取A點數(shù)據(jù)。在T2時刻S3由閉合到斷開，S4同時由斷開到重新閉合，存儲單元工作并將A點數(shù)據(jù)保持在輸出端OUTPUT不變，此時熔絲數(shù)據(jù)從輸出端OUTPUT輸出。當S3為高電平時，此時S5為高電平，由電源端經(jīng)過熔絲FUSE正負端、檢測NMOS管N2漏源極、開關NMOS管N3漏源極有到地通路，會產(chǎn)生電流，但讀取熔絲數(shù)據(jù)時間短(6ns)，數(shù)據(jù)在能被保持到輸出端OUTPUT，同時實現(xiàn)極低功耗。
[0042]2.數(shù)據(jù)的低功耗寫入
[0043]附圖4為數(shù)據(jù)的低功耗寫入時序圖。S2在T3時刻由斷開到閉合(閉合時間可以根據(jù)外部時鐘長度來控制，可以通過控制閉合時間長短控制功耗)，同時S4由閉合到斷開，數(shù)據(jù)寫入到B點。當數(shù)據(jù)寫入完畢，T4時刻S2斷開、S4閉合，存儲單元使能將寫入B點數(shù)據(jù)保持并將B點數(shù)據(jù)保持在輸出端OUTPUT不變，此時寫入數(shù)據(jù)可以從輸出端OUTPUT輸出。由于寫入數(shù)據(jù)時間可以根據(jù)電路實際控制，該時間通常被控制到Ius以內，當S2為高電平時，此時S5為高電平，S3為低電平，沒有由電源端經(jīng)過熔絲FUSE有到地通路，所以寫入數(shù)據(jù)能實現(xiàn)極低功耗。
[0044]3.數(shù)據(jù)的低功耗讀出
[0045]附圖5為數(shù)據(jù)的低功耗讀出時序圖。數(shù)據(jù)的寫入分為兩個步驟，S2、S3、S4斷開。T5時刻Si由斷開到閉合(閉合時間可以根據(jù)外部時鐘長度來控制，在速度能允許情況下可以將此時間縮短以降低功耗，以通過控制閉合時間長短控制功耗)。當數(shù)據(jù)讀出完畢后，T6時刻SI斷開，數(shù)據(jù)從INOUT端讀出。在讀出數(shù)據(jù)過程中，沒有由電源端經(jīng)過熔絲FUSE到地通路，所以讀出數(shù)據(jù)能實現(xiàn)極低功耗。
[0046]4.真實熔斷操作
[0047]真實熔斷，即控制信號通過對熔絲進行熔斷操作，實現(xiàn)狀態(tài)固化，信號的永久輸出。真實熔斷前NOR的EN端常高，即NI柵極輸入常低，熔絲不熔斷。當寫入真實熔斷數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)被存儲單元保持在B點，即NOR—端。當EN為低電平時啟動真熔斷操作，當真實熔斷數(shù)據(jù)為高電平時，NOR輸出為低，熔絲不熔斷，固化后A點數(shù)據(jù)為高電平；當真實熔斷數(shù)據(jù)為低電平時，NOR輸出為高，熔絲熔斷，固化后A點數(shù)據(jù)為低電平。固化后重復操作熔絲初始化數(shù)據(jù)時讀出固化后數(shù)據(jù)。
[0048]5.外部低功耗差分熔絲實現(xiàn)形式
[0049]外部低功耗差分熔絲實現(xiàn)形式如附圖2。祖與M2模塊內部結構如10低功耗多功能熔絲修調模塊，Ml模塊A點與M2模塊A點通過差分形式連接到對方的S5端，即10模塊的開關NMOS管N3的柵極。Ml模塊不輸出，但作為寫入數(shù)據(jù)，保存數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)使用;M2模塊在此基礎上還可以作為輸出使用。當沒有初始化熔絲時，S5連接開關NMOS管N3的柵極，S3斷開，沒有從電源到地通路，不消耗功耗。需要真熔斷固化熔絲數(shù)據(jù)時，當M2模塊需要輸出I時，則熔斷Ml模塊熔絲，對于M2模塊其S5即開關NMOS管N3的柵極一直為低電平，在初始化熔絲時差分熔絲只會有Ml模塊會產(chǎn)生一個從電源到地的通路；當M2模塊需要輸出O時，則熔斷M2模塊熔絲，對于Ml模塊其S5即開關匪OS管N3的柵極一直為低電平，在初始化熔絲時差分熔絲只會有M2模塊會產(chǎn)生一個從電源到地的通路，這兩種情況都只有一個模塊多消耗功耗，相比于傳統(tǒng)結構只消耗一半功耗，實現(xiàn)了更低功耗操作。
[0050]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種多功能低功耗熔絲修調控制電路，其特征在于:包括兩個熔絲修調控制電路(10)，兩個熔絲修調控制電路形成差分電路；所述熔絲修調控制電路包括熔絲單元電路(101)及開關控制電路(102)， 所述熔絲單元電路包括或非門NOR、熔斷匪OS管N1、檢測匪OS管N2、開關匪OS管N3，或非門NOR的輸出端與熔斷NMOS管NI的柵極連接，恪斷NMOS管NI的源極接地，恪斷NMOS管NI的漏極與熔絲FUSE的負端相連接，恪絲FUSE的負端定義為A點;檢測NMOS管N2的漏極與熔絲FUSE的負端相連接，檢測WOS管N2的源極與開關NMOS管N3的漏極連接，開關WOS管N3的源極接地； 所述開關控制電路包括開關SI?S4以及存儲單元，所述存儲單元具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端OUTPUT;開關S4并聯(lián)于第一輸入端與第二輸入端之間；開關S3串聯(lián)于檢測匪OS管N2的漏極與第一輸入端之間;開關S3與第一輸入端的連接端定義為B點;開關S2的一端與第二輸入端連接，開關S2的另一端與開關SI的一端連接，開關SI的另一端與輸出端OUTPUT連接，開關SI與開關S2的連接端定義為INOUT端； 所述或非門NOR的其中一個輸入端作為使能端EN，另一個輸入端與B點連接； 開關S3與開關NMOS管N3具有相同的輸入信號； 其中一個熔絲修調控制電路的A點與另一個熔絲修調電路中的檢測NMOS管N2的柵極連接，其中一個熔絲修調控制電路中的檢測匪OS管N2的柵極與另一個熔絲修調控制電路的A點連接。2.根據(jù)權利要求1所述的多功能低功耗熔絲修調控制電路，其特征在于:熔斷匪OS管NI為寬長比較大的MOS管，檢測NMOS管N2與開關NMOS管N3為寬長比較小的MOS管。3.根據(jù)權利要求1所述的多功能低功耗熔絲修調控制電路，其特征在于:開關輸入信號為高電平時，開關SI?S4閉合;開關輸入信號為低電平時，開關SI?S4斷開。4.一種多功能低功耗熔絲修調控制電路的控制方法，其特征在于:包括 1)初始化，直接將A點的熔絲數(shù)據(jù)讀取到B點并通過存儲單元保持到輸出端OUTPUT不變； 2)寫入數(shù)據(jù)，通過控制開關將數(shù)據(jù)寫入到B點并通過，通過存儲單元將數(shù)據(jù)保持在B點與輸出端OUTPUT不變。 3)讀出數(shù)據(jù)，通過控制開關將數(shù)據(jù)從INOUT端口讀出； 4)真熔斷，根據(jù)寫入數(shù)據(jù)，通過EN決定是否熔斷熔絲。
【文檔編號】H03K19/094GK105915209SQ201610326344
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】廖望, 趙思源, 雷郎成, 劉虹宏, 高煒祺, 蘇晨, 劉凡
【申請人】中國電子科技集團公司第二十四研究所