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Dokumentenidentifikation DE69721796T2 25.03.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000931315
Titel ABGLEICHSCHALTUNG
Anmelder Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm, SE
Erfinder GOLDMAN, Richard, Gloucestershire GL7 1UM, GB
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69721796
Vertragsstaaten DE, ES, FI, FR, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.10.1997
EP-Aktenzeichen 979111663
WO-Anmeldetag 01.10.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/EP97/05382
WO-Veröffentlichungsnummer 0098015960
WO-Veröffentlichungsdatum 16.04.1998
EP-Offenlegungsdatum 28.07.1999
EP date of grant 07.05.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.03.2004
IPC-Hauptklasse G11C 17/18

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Trimmschaltkreis und insbesondere auf einen Schaltkreis, der eine Antisicherung [engl.: antifuse] und eine Einrichtung zum Detektieren, ob die Antisicherung durchgebrannt ist oder nicht, beinhaltet.

Beschreibung der verwandten Technik

Trimmschaltkreise sind bekannt, die wenigstens eine Antisicherung beinhalten, d. h. eine Sicherung, die einen Kurzschluss über ihre Klemmen aufweist wenn sie durchgebrannt ist. US-5,148,391 und US-5,099,149 offenbaren Beispiele derartiger Schaltkreise.

Zum Beispiel kann es notwendig sein, eine Überspannung [engl.: zapping voltage] von einigen zehn Volt an den Klemmen des Kondensators anzulegen, während der Strom begrenzt wird, um einen Antisicherungskondensator durchzubrennen. Es besteht dann das Problem zu erfassen, dass der Kondensator durchgebrannt ist. Dieses tritt auf, weil die Erfassungsschaltung in der Lage sein muss, zwischen zwei, einige Volt auseinander liegende Spannungen zu unterscheiden, und die Überspannung von einigen zehn Volt zu überleben. Obwohl Hochspannungskomparatorschaltkreise erhältlich sind, sind sie nicht leicht in integrierte Schaltkreisentwürfe einzubauen, weil sie eine relativ große Fläche erfordern. Dies ist ein besonderes Problem, weil ein Trimmschaltkreis typischerweise einige Antisicherungen beinhaltet, wobei eine jede ihren eigenen Komparator erfordert, und so dementsprechend Probleme der Größe vervielfacht werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung versucht das Problem des Erfassens, wann ein Antisicherungskondensator durchgebrannt ist, zu überwinden, durch Verbinden eines Transistors mit dem Kondensator, und Vertrauen auf die Tatsache, dass der Transistor in einem Zustand gesättigt ist und dann zu detektieren, wann die Sättigung auftritt. Im einzelnen kann der Transistor derart mit dem Antisicherungskondensator verbunden sein, dass der Transistor gesättigt ist und einen großen Basisstrom zieht, wenn der Antisicherungskondensator nicht durchgebrannt ist, wohingegen der Transistor nicht gesättigt ist und einen kleineren Basisstrom zieht, wenn der Antisicherungskondensator durchgebrannt ist. Dann wird zum Bestimmen, ob der Transistor gesättigt ist, eine Einrichtung zum Überwachen des Basisstroms des Transistors bereitgestellt, um somit zu Bestimmen, ob der Antisicherungskondensator durchgebrannt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Schaltkreisdiagramm eines Trimmschaltkreises gemäß der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

1 zeigt einen, auf einem Antisicherungskondensator C basierenden, Trimmschaltkreis, der ein poly1 bis poly2 Kondensator mit einem Wert von 13,8 fF ist. Der Kondensator dient als eine Antisicherung, was bedeutet, dass er im Wesentlichen einen Kurzschlusswiderstand von typischerweise 80 &OHgr; bildet, wenn er durchgebrannt ist, was passiert, wenn eine Spannung in dem Bereich von 45–55 V an seine Platten angelegt wird. Der Kondensator C verbindet eine Erdungsschiene GND des Schaltkreises mit einem Knoten I1. Bevor der Kondensator C durchgebrannt ist, wird dieser Knoten durch einen Transistor T5 in Richtung der positiven Versorgungsspannung +V1 nach oben gezogen. Um den Kondensator durchzubrennen, muss eine Spannung von wenigstens ungefähr –50 V an den Knoten I1 angelegt werden, und danach ist der Knoten I1 im Wesentlichen auf Erdspannung, 0 V.

Der zum Durchbrennen des Kondensators verwendete Schaltkreis besteht aus Transistoren T1, T2, T3 und T4 und Widerständen R1 und R2. Der Transistor T1 ist mit einem Widerstand R1 und mit der Basis-Emitterverbindung eines Transistors T2 in Reihe zwischen eine positiven Spannungsversorgungsschiene +V1 und die Erdungsschiene GND geschaltet. Die positive Versorgungsschiene +V1 liefert eine Spannung in dem Bereich von +5V. Der Kollektor von Transistor T2 ist mit einem Stromspiegelschaltkreis verbunden, der Transistoren T3 und T4 und einen Widerstand R2 umfasst, wobei die Emitter der Transistoren und ein Ende des Wiederstandes mit der negativen Versorgungsspannung –V2 verbunden ist, die um mehr als 60 V unterhalb von GND liegt, zum Beispiel –70 V. Der Kollektor von Transistor T4 ist mit dem Knoten I1 verbunden.

Mit I2 auf GND leitet somit Transistor T1, und es gibt einen Spannungsabfall über den Widerstand R1. Der resultierende Strom fliegt durch Transistor T2 zu dem Stromspiegelschaltkreis, was zu einem dazugehörigen, durch Transistor T4 fließenden Strom führt, der den Knoten I1 herunter in Richtung –V2 zieht.

Mit dem durch T4 fließenden Strom und einer Annäherung von I1 an –V2 gibt es eine hinreichende Spannung über dem Antisicherungskondensator C, um ihn durchzubrennen.

Einmal durchgebrannt, ist der Kondensator äquivalent zu einem 80 &OHgr; Widerstand, d. h. effektiv ein Kurzschluss. Der Knoten I1 ist somit auf GND gezogen. Der Strom durch T4 wird dann durch Schalten von I2 auf +V1 ausgeschaltet.

Bevor der Kondensator C durchgebrannt ist, ist der Knoten I1 somit auf einem Potential nahe +V1, während der Überbeanspruchung [engl.: zapping] ist er einige zehn Volt unter GND, und nachdem der Kondensator durchgebrannt ist, ist er auf GND, null Volt. Der Rest der Schaltung dient zum Zweck des Detektierens dieses Unterschiedes. Obwohl dies durch Verwenden eines konventionellen Hochspannungskomparators erreicht werden könnte, weisen derartige Komparatoren beträchtliche Oberflächen auf, und sind somit ungeeignet für eine Integration, insbesondere, da eine Vorrichtung einige derartiger Trimmschaltkreise beinhalten kann.

Daher wird der Transistor T5, der ein PNP-Transistor ist, verwendet, der mit seiner Kollektorklemme mit dem Knoten I1, und mit seiner Emitterklemme mit der positiven Versorgungsspannung +V1 verbunden ist, um zu erfassen, dass der Kondensator C2 durchgebrannt ist.

Widerstand R3 weist eine über ihn angelegte Spannung von näherungsweise 3 V auf, die mit geeigneten Bauteilwerten einen durch ihn fließenden Strom von näherungsweise 5 &mgr;A bewirkt. Ein Transistoren T6 und T7 umfassender Stromspiegelschaltkreis bewirkt, dass ein ähnlicher Strom von 5 &mgr;A durch Transistor T8 fließt, und dieser Strom dient dann als Referenzstrom. Transistoren T5 und T8 bilden einen weiteren Stromspiegelschaltkreis, wobei ihre Emitter mit der positiven Versorgungsschiene +V1 verbunden sind und ihre Basen miteinander verbunden sind. Die Basen von Transistoren T5 und T8 sind ebenso mit dem Emitter eines Transistors T9 verbunden, der als eine Schutzdiode agiert, wobei seine Basis- und Kollektorklemmen mit der positiven Versorgungsschiene +V1 verbunden sind. Dies vermeidet, dass die Basen von Transistoren T5 und T8 allzu sehr über die positive Versorgungsspannung +V1 gezogen werden, was andernfalls passieren könnte, wenn die Klemme I1 herunter auf die negative Versorgungsspannung –V2 gezogen wird, und der Kondensator C plötzlich durchbrennt, und die Klemme I1 hinauf auf GND zieht. Bei Fehlen der Schutzdiode T9 würde dies das Risiko bergen, dass die Spannungsänderung an I1 durch die Kollektor-Basiskapazität von T5, und ähnlich durch T8, gekoppelt würde, und den Transistor T6 beschädigen würde.

Die Basen der Transistoren T5 und T8 sind ebenso mit dem Emitter eines Transistors T10 verbunden. Somit fließen die Basisströme der Transistoren T5 und T8 durch den Transistor T10, und fließen dann normalerweise durch den Transistor T11 zu GND, wobei T11 als eine 0,5 &mgr;A Stromsenke konfiguriert ist. Der Kollektor von Transistor T10 ist mit der Basis eines weiteren Transistors T12 verbunden, der mit seinem Emitter mit der Erdungsschiene GND verbunden ist. Transistor T13 ist zwischen Transistor T12 und die positive Versorgungsschiene +V1 geschaltet, und sein Gate ist mit dem Gate von Transistor T14 verbunden, der zwischen den Widerstand R3 und die positive Versorgungsschiene +V1 geschaltet ist.

Wenn der Kondensator C durchgebrannt ist und der Knoten I1 auf GND ist, ist der Transistor T5 ungesättigt und weist einen relativ kleinen Basisstrom auf, der in der Lage ist, durch Transistor T10 und die Stromsenke T11 zu GND zu fließen. Mit den kombinierten, durch Transistor T11 zu GND fließenden Basisströmen, von Transistoren T5 und T8, wird der Kollektor von dem Transistor T10 nahe auf GND gezogen. Somit ist in dieser Situation Transistor T12 abgeschaltet. Bei ausgeschaltetem Transistor T12 fließt Strom durch Transistor T13 und eine Ausgangsklemme I3 wird in Richtung der positiven Versorgungsspannung hinaufgezogen.

Im Gegensatz dazu wird der Kondensator C, wenn er nicht durchgebrannt ist, durch Transistor T5 geladen, so dass I1 in die Nähe von +V1 gezogen wird und daher T5 gesättigt ist, und daher einen viel größeren Basisstrom zieht, zum Beispiel bis zu 5 &mgr;A. Dieser ist viel größer als durch die Stromsenke T11 fließen kann. Der überschüssige Strom fließt daher in die Basis des Transistors T12, der daher angeschaltet wird, und so wird die Ausgangsklemme I3 in Richtung der Erdungsschiene herunter gezogen.

Daher ist es möglich, die Spannung an Klemme I3 zu überwachen, um zu bestimmen, ob Transistor T5 gesättigt ist, und somit, ob der Antisicherungskondensator C durchgebrannt ist. Dies erlaubt es den Zustand des Antisicherungskondensators, in einer einfachen Weise zu überwachen, unter Verwendung einer relativ kleinen Anzahl von Bauteilen, so dass die Schaltung in einem integrierten Schaltkreisentwurf beinhaltet sein kann.


Anspruch[de]
  1. Ein Trimmschaltkreis, der einen Antisicherungskondensator umfasst, wobei der Antisicherungskondensator (C) eine erste Klemme aufweist, die mit einer Erdungsschiene (GND) verbunden ist und eine zweite Klemme, an die eine Spannung selektiv angelegt werden kann, um den Kondensator durchbrennen zu lassen, wobei der Schaltkreis weiterhin umfasst:

    einen ersten Transistor (T5), dessen Kollektor-Emitterpfad zwischen einer ersten Versorgungsspannungsschiene (+V1) und der zweiten Klemme des Kondensators verbunden ist;

    eine Stromquelle (T3, T4, R2), die mit der zweiten Klemme des Kondensators verbunden ist, sodass, wenn der Antisicherungskondensator nicht durchgebrannt ist, der erste Transistor gesättigt ist und einen großen Basisstrom zieht, wohingegen der erste Transistor nicht gesättigt ist und einen kleineren Basisstrom zieht, wenn der Antisicherungskondensator durchgebrannt ist; und

    eine Einrichtung (T10, T11, T12, T13) zum Überwachen des Basisstroms des ersten Transistors, um zu bestimmen, wann der erste Transistor gesättigt ist.
  2. Ein Trimmschaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Stromquelle einen ersten Stromspiegelschaltkreis umfasst, der ein erstes Paar von Transistoren umfasst, wobei ein erster Transistor (T4) des Paares einen Kollektor-Emitterpfad aufweist, der zwischen der zweiten Klemme des Kondensators und einer zweiten Versorgungsspannung (–V2) verbunden ist, die ausreichend ist, den Antisicherungskondensator durchzubrennen, und ein zweiter Transistor (T3) des Paares, der einen Kollektor-Emitterpfad aufweist, der zwischen der ersten Versorgungsspannung (+V1) und einer zweiten Versorgungsspannung (–V2) durch einen weiteren Transistor (T1) verbunden ist, der von einer Eingangsklemme des Schaltkreises gesteuert ist.
  3. Ein Trimmschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Basisklemme des ersten Transistors (T5) mit einer Stromsenke (T11) und mit der Basisklemme eines zweiten Transistors (T8) verbunden ist, sodass sein Basisstrom durch die Stromsenke fließt und der zweite Transistor (T8) ausgeschaltet ist, wenn der erste Transistor ungesättigt ist, und der zweite Transistor eingeschaltet ist, wenn der erste Transistor gesättigt ist.
  4. Ein Trimmschaltkreis nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:

    einen ersten Stromspiegelschaltkreis, der den ersten Transistor (T5) und einen zweiten Transistor (T8) umfasst;

    einen dritten Transistor (T10), der mit den Basen des ersten und zweiten Transistors (T5, T8) verbunden ist, sodass die Basisströme des ersten und zweiten Transistors durch ihn fließen;

    eine Stromsenke (T11), die verbunden ist, um den Strom, der durch den dritten Transistor fließt, zu empfangen;

    einen vierter Transistor (T12), dessen Kollektor-Emitterpfad in Reihe mit einem Lastelement (T13) verbunden ist zwischen der ersten Versorgungsspannungsschiene (+V1) und der Erdschiene (GND), und der mit seiner Basisklemme mit der Verbindung zwischen dem dritten Transistor und der Stromsenke verbunden ist; und

    einer Ausgangsklemme (I3), die zwischen dem Lastelement (T13) und dem vierten Transistor (T12) platziert ist.
  5. Ein Trimmschaltkreis nach Anspruch 4, wobei der erste Transistor gesättigt ist und daher einen großen Basisstrom aufweist, wenn der Antisicherungskondensator nicht durchgebrannt ist, was bewirkt, dass die Basisklemme des vierten Transistors einen Strom empfängt, der den vierten Transistor einschaltet und daher bewirkt, dass die Spannung an der Ausgangsklemme sich der Erdspannung nähert,

    wohingegen, wenn der Antisicherungskondensator durchgebrannt ist, der erste Transistor nicht gesättigt ist und daher einen kleineren Basisstrom hat, der durch die Stromsenke fließt, sodass die Basisklemme des vierten Transistors keinen Strom empfängt, sodass der vierte Transistor ausgeschaltet ist und daher bewirkt, dass die Spannung an der Ausgangsklemme hochgeht.
  6. Ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines Antisicherungskondensators, wobei der Antisicherungskondensator eine erste Klemme aufweist, die mit einer Erdschiene verbunden ist, und eine zweite Klemme, an die eine Spannung selektiv angelegt werden kann, um den Kondensator durchzubrennen, wobei der Schaltkreis weiterhin eine Stromquelle umfasst, die mit der zweiten Klemme des Kondensators verbunden ist, wobei das Verfahren umfasst:

    Verbinden eines Transistors mit seinem Kollektor-Emitterpfad zwischen einer ersten Versorgungsspannungsschiene und der zweiten Klemme des Kondensators, sodass der erste Transistor gesättigt ist und einen großen Basisstrom zieht, wenn der Antisicherungskondensator nicht durchgebrannt ist, wohingegen der erste Transistor nicht gesättigt ist und einen kleineren Basisstrom zieht, wenn der Antisicherungskondensator durchgebrannt ist; und

    Überwachen des Basisstroms des ersten Transistors, um zu bestimmen, wann der erste Transistor gesättigt ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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