(57)【要約】  本発明は、電荷の不揮発性且つ変更不可記憶デバイスを利用する基準電圧回路を提供する。チューニング可能な変換モジュールが、蓄えられた定電荷に対応した定電圧を出力基準電圧に変換するようになっている。さらに、制御ループが、外部較正モジュールによる高精度基準電圧源に対する変換モジュールのチューニングを可能にする。較正中、変換モジュールは、出力基準電圧が高精度基準電圧に等しくなるような仕方でチューニングされる。基準電圧電子回路と較正モジュールの切り離し後、不揮発性記憶デバイスによって蓄えられた電荷及びチューニング可能変換モジュールの構成によって出力基準電圧を定める。出力基準電圧は、時間及び温度に対して一定且つ正確なままであり、最小限の電流しか消費しない。
2008521235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧電子回路であって、
定電荷の不揮発性且つ変更不可記憶のためのフローティングゲートを備えた容量性素子を有し、
前記容量性素子に結合された入力を備えていて、前記定電荷に対応した定電圧をもたらすチューニング可能な変換モジュールを有し、前記変換モジュールは、出力基準電圧への前記定電圧のチューニング可能な変換を行い、
高精度基準電圧源を利用した外部較正モジュールによって前記変換モジュールをチューニングする制御ループを有することを特徴とする基準電圧電子回路。
【請求項２】
前記チューニング可能な変換モジュールは、フィードバックループを形成する演算増幅器並びに少なくとも第１及び第２の抵抗器を有し、前記第１および／または前記第２の抵抗器の抵抗は、前記外部較正モジュールによってチューニング可能であることを特徴とする請求項１に記載の基準電圧電子回路。
【請求項３】
前記容量性素子は、消去及びプログラム可能読み出し専用メモリ(EPROM)モジュールから成ることを特徴とする請求項１に記載の基準電圧電子回路。
【請求項４】
前記第１および／または前記第２の抵抗器は各々、１組の抵抗器及び１組の金属酸化膜半導体型スイッチの回路から成り、前記第１および／または前記第２の抵抗器の抵抗は、前記１組のスイッチの構成によって定められることを特徴とする請求項２に記載の基準電圧電子回路。
【請求項５】
前記第１および／または前記第２の抵抗器の抵抗は、前記較正モジュールによって定められ、前記スイッチ構成は、EPROMモジュールによって記憶されることを特徴とする請求項４に記載の基準電圧電子回路。
【請求項６】
基準電圧電子回路を較正する方法であって、
定電荷を電荷の不揮発性且つ変更不可記憶のためのフローティングゲートを備えた容量性素子によって蓄えるステップと、
前記定電荷に対応した定電圧をチューニング可能な変換モジュールの入力に与えるステップと、
前記定電圧を前記チューニング可能な変換モジュールによって出力基準電圧に変換するステップと、
前記変換モジュールを高精度基準電圧源を利用した外部較正モジュールからの制御信号の受信に応答してチューニングすることによって前記基準電圧電子回路を較正するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項７】
定電荷の不揮発性且つ変更不可記憶のためのフローティングゲートを備えた容量性素子と、前記容量性素子に結合された入力を備えていて、前記定電荷に対応した定電圧をもたらすチューニング可能な変換モジュールとを有する基準電圧電子回路を較正する較正モジュールであって、
高精度基準電圧源と、
前記基準電圧電子回路の出力と前記高精度基準電圧源の出力を比較するようにされた比較器モジュールとを有し、前記比較器モジュールは、前記基準電圧電子回路の前記チューニング可能な変換モジュールをチューニングするようになっていることを特徴とする較正モジュール。
【請求項８】
請求項１〜５のうちいずれか一に記載の基準電圧電子回路を利用した電圧調整器を有する電池式携帯型電子デバイス。
【請求項９】
請求項１〜５のうちいずれか一に記載の基準電圧電子回路を有する携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
本発明は、集積回路に関し、特に、安定し且つ正確な基準電圧をもたらす集積回路に関する。
【０００２】
多くの電子デバイスの例えば較正、チューニング及び動作のために必要な正確な電圧絶対値をもたらすのに高精度電圧基準(基準電圧源)が広く用いられている。電圧基準は、例えば、互いに逆の温度係数を持つダイオードと抵抗器を電子デバイスの全出力電圧が温度の変化によってもほぼ一定のままであるような仕方で結合するバンドギャップ電圧方式を利用することにより具体化されている。バンドギャップ電圧方式を利用すると、基本的に、抵抗の微調整を行わない状態で１%の精度、抵抗の微調整を行った場合では０.１%の精度を達成できる。また、例えば二重曲率(double  curvature)方式を利用することにより、結果的に無視できないほどの電流消費量が生じる極めて複雑な技術の具体化のコストをかければ出力基準電圧の０.０２%という精度でさえ達成できる。例えば、米国カリフォルニア州サニーベール所在のMAXIMインテグレーテッド・プロダクツ・インコーポレイテッド(MAXIM  Integrated  Products,  IIlc.)のMAX６１２６A-SOIC(詳細については、http:〃www.maxim.ic.comを参照されたい)は、バンドギャップ方式を利用した基準電圧を示しており、精度が０.０２%、温度ドリフトが３pp/度、待機電流が約５５０μAであることを特徴としている。
【０００３】
他の基準電圧装置は、基準電圧回路のバイポーラ素子に取って代わる接合ゲート電界効果トランジスタ(JFET)を利用している場合がある。例えば、アナログ・デバイスズ・インコーポレイテッド(Analog Devices Inc.)のADR４３３基準電圧(これ又、http:〃www.analog.comを参照されたい)は、０.０３%の絶対精度、１０ppm/度温度ドリフトをもたらし、８００μAの待機電流を必要とする。
【０００４】
別の周知の技術は、いわゆる埋め込み型ツェナーダイオードを利用しており、ツェナーダイオードに存在する調整電圧を用いることにより同程度の性能値に達することができる。例えば、アナログ・デバイスズ・インコーポレイテッドのADR５８８電圧基準は、１０mAというかなり大きな待機電流の費用をかけて一層良好な精度及び低い温度ドリフトに達している。
【０００５】
特に、これら大きな待機電流は、基準電圧回路が電池式携帯型電子デバイス、例えば携帯電話に用いられなければならない場合、相当な制約を課す。それ故、電池式携帯型デバイスは、待機モードであっても大きな待機電流を消費してはならない。待機モードでは、電池式携帯型電子デバイスは、所要の待機電流として最高２００μAを消費する場合がある。また、待機モードでは、携帯型電子デバイス内部の互いに異なる電気的値を検出するのに基準電圧が必要なので、バンドギャップ方式又は埋め込み型ツェナーダイオード方式によって基準電圧回路を具体化するには、更に少なくとも５００μAが必要であり、かくして、電池式携帯型電子デバイスの全待機i時間が１/２倍〜１/１０倍になる。
【０００６】
基準電圧の電流消費量を減少させるため、ザイコア・インコーポレイテッド(Xicor Inc.)(これ又、http:〃www.xicor.comを参照されたい)は、基準電圧X６０００８B-４１、X６０００８C・４１及びX６０００８D・４１を開発した。これら基準電圧は、較正中、消去及びプログラム可能読み出し専用メモリ(EEPROM)のフローティングゲートに蓄えられた電荷の調整を利用している。かかる基準電圧装置が、図１に概略的に示されている。
【０００７】
基準電圧回路１００は、較正ユニット１０２に結合されている。基準電圧回路１００は、EEPROMモジュール１０４と、基準増幅器１１４と可調式電流源１１２と、トンネリングアップスイッチ(tunneling up switch)１０８と、トンネリングダウンスイッチ(tunneling down switch)１１０とを有している。較正ユニット１０２は、コンパレータ１１６及び高精度電圧源１１８を有している。
【０００８】
EEPROMモジュール１０４は、フローティングゲートを有し、実質的に１０年〜１００年の間消失を生じないで電荷の不揮発性記憶(蓄積)を可能にする。それ故、EEPROMモジュール１０４の電荷捕捉機能は又、等価キャパシタ１０６によって示されている。基準増幅器１１４は、EEPROMモジュール１０４のフローティングゲートにより蓄えられた電荷を基準電圧回路１００の出力ポート１２２のところの基準電圧出力に直接変換するのに役立つ。したがって、基準増幅器１１４は、出力が基準出力電圧に一致するバッファとして働く。
【０００９】
較正中、基準電圧回路１００は、較正モジュール１０２に結合され、比較器１１６は、帰還増幅器として働く。この比較器は、バッファ１１４の出力と高精度電圧源１１８から得られた電圧を比較して基準電圧と高精度電圧信号との間の偏差を表す出力として制御信号を出す。基準電圧が低すぎる場合、スイッチ１０８を作動させ、電流制御高電圧をEEPROMモジュール１０４に印加し、それにより、より多くの電荷がトンネル効果を介してEEPROMキャパシタ中に蓄えられる。逆の場合では、基準電圧が高すぎる場合、他方のスイッチ１１０は、極性が逆の状態で同様に作用する。
【００１０】
このように、EEPROMモジュール１０４中に捕捉された電荷は、バッファ１１４の出力が高精度電圧源１１８の値にマッチするまで修正される。次に、基準電圧回路１００の基準電圧出力１２２が非常に高い精度で且つ時間の点で良好な安定性をもって有効であるままの状態で基準電圧回路１００と較正モジュール１０２を切り離す。例えば、絶対精度は、３ppm/度の温度ドリフトで０.０２%という良好なレベルであるのがよい。また、基準電圧回路により必要とされる電流は、１μA以下である場合があり、かくして、大抵の携帯型電池式電子デバイスに関する電力消費量の制限条件を満たす。それ以上の情報については、http:〃www.eetimes.com/article/showArticle.jhtml?articleIDニ１２８０２４８９で提供されているマククリアリー(McCreary)他著,「Precision voltage reference using EEPROM and floating gate trim)」を参照されたい。
【００１１】
図１に示す基準電圧は、主として、電池式携帯型デバイスに利用できるかどうかについての基準電圧の要件を満たすが、これは、アナログ電圧値に特に適合されなければならないEEPROMモジュールの使用によって具体化される。EEPROMモジュールを基準電圧回路中に実現するため、EEPROMの全体的挙動は、EEPROMモジュールが較正中にどのように作用するかを予測することができるようにするために的確に且つ適正に分類されなければならない。EEPROMモジュールのかかる分類を行うには、多量の試験用チップ及び試験用回路並びにこれに対応した大々的で且つ精巧な開発及び試験手順が必要である。
【００１２】
加うるに、EEPROMモジュール中に捕捉された電荷の電気的に制御される修正は、較正中に必要であるに過ぎない。較正がいったん行われると、EEPROMモジュールは、別個の電荷を捕捉する必要があるに過ぎない。一般に、EEPROMモジュールによる別個の電荷の不揮発性記憶は、費用がかなりかかる。というのは、不揮発性ストレージは、他の安価な電気部品を更に備える場合があるからである。
【００１３】
本発明は、定電荷の不揮発性且つ変更不可記憶のためのフローティングゲートを備えた容量性素子を有する基準電圧電子回路を提供する。基準電圧電子回路は、キャパシタに結合された入力を有するチューニング可能な変換モジュールを更に有する。この入力には、キャパシタにより蓄えられた定電荷に対応する定電圧が提供される。この場合、変換モジュールは出力基準電圧へのこの定電圧のチューニング可能な変換を可能にする。さらに、基準電圧電子回路は、高精度基準電圧源を利用する外部較正モジュールによって変換モジュールをチューニングする制御ループを有している。
【００１４】
先行技術の具体的構成例とは対照的に、本発明は、キャパシタ又は等価な読み出し専用(ROM)デバイスによって任意の電荷の変更不可記憶を可能にする。次に、外部較正モジュールと組み合わせて実施される較正中、チューニング可能な変換モジュールの変換特性は、所要の出力基準電圧を得るために適当に修正される。この場合、キャパシタ中に蓄えられた電荷を修正するのではなく、チューニング可能な変換モジュールの利得又は変換特性が修正される。これにより、電荷捕捉容量性素子を消去不可記憶デバイスとして具体化することができる。
【００１５】
好ましくは、チューニング可能な変換モジュールのチューニングは、アナログ方式で実施される。それ故、ディジタル記憶デバイス例えばディジタル読み出し専用メモリ(ROM)モジュールの分類及びモデル化は、もはや不要である。ROMにより捕捉された電荷は、較正中一定のままであり、出力基準電圧の調整は、変換モジュールのアナログチューニングによって実現できる。
【００１６】
較正モジュールは、典型的には、変換モジュールの出力基準電圧と高精度基準電圧源から得られた高精度基準電圧を比較し、出力基準電圧が高精度基準電圧と比較して高すぎるか又は低すぎるかどうかを表す制御信号を出す。この制御信号に基づいて、チューニング可能な変換モジュールの増幅および／または変換特性を修正する。その目的は、出力基準電圧と高精度基準電圧の差を最小限に抑えることにある。較正をいったん終了させると、即ち、基準電圧が高精度電圧に実質的に等しいと、外部較正モジュールと基準電圧電子回路を切り離し、基準電圧電子回路は、低い温度ドリフト及び少ない電流消費量、例えば、１μAよりも更に低い電流消費量で一定の且つ正確な出力基準電圧をもたらす。
【００１７】
好ましい実施形態によれば、基準電圧電子回路のチューニング可能な変換モジュールは、フィードバックループを形成する演算増幅器と少なくとも第１及び第２のチューニング可能な抵抗器を有する。このフィードバックループは、典型的には、演算増幅器の出力をその反転入力に接続することにより具体化される。出力電圧は、２つの抵抗器によってスケール変更される。この構成では、演算増幅器は、入力電圧を等しくするために電圧を出力する傾向がある。典型的には、演算増幅器の構成の利得度は、１に２つの抵抗器の比率を加えたものに比例する。それ故、外部較正モジュールにより第１および／または第２の抵抗器をチューニングすることにより、チューニング可能な変換モジュールの利得を出力基準電圧が較正モジュールの高精度電圧に等しくなるような仕方で制御できる。その結果、第１および／または第２の抵抗器のチューニングは、外部較正モジュールによって効果的に制御される。
【００１８】
例えば、第１および／または第２の抵抗器を、第１および／または第２の抵抗器の厚さ及び(又は)幅の機械的処理を含むレーザ法によって微調整するのがよい。較正の終了後においては第１又は第２の抵抗器もROMモジュールによって蓄えられた電荷も修正する必要がないので、第１および／または第２の抵抗器は又、１回限り修正可能な電気抵抗器、例えば、レーザによる微調整を受けるようになる抵抗器として具体化できる。例えば、ヒューズ飛ばし(fuse  blowing)のような他の技術も又、主として、例えば多結晶シリコンヒューズを選択的に飛ばすことにより電気抵抗器の変更不可な微調整を実現できる。
【００１９】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、基準電圧電子回路の容量性素子は、消去及びプログラム可能読み出し専用メモリ(EPROM)モジュールから成る。EPROMモジュールは、別の電荷の不揮発性記憶を可能にする。好ましくは、EPROMモジュールには、一括プログラミング手順が施され、かかる一括プログラミング手順では、EPROMモジュールを電圧源に一時的に結合する。このように、任意の電荷が温度及び時間が変化しても安定性のあるEPROMモジュールによって蓄えられる。次に、この蓄えられた電荷に応じて、較正中、チューニング可能な変換モジュールの利得度を修正する。具体的には、EPROMモジュールによって電荷捕捉デバイスを具体化することにより、捕捉された電荷の較正並びにEEPROMモジュールのかなり複雑なモデル化及び精巧な分類を必要とするEEPROMモジュールを利用する先行技術の具体化と比較して、基準電圧回路全体の製造費を実質的に減少させることができる。
【００２０】
別の実施形態では、チューニング可能な変換モジュールの第１および／または第２の抵抗器は各々、１組の抵抗器及び１組の金属酸化膜半導体(MOS)型スイッチで構成された回路を有する。この場合、第１および／または第２の抵抗器の抵抗は、１組のスイッチ及びこれに対応した１組の抵抗器の構成によって定められる。それ故、抵抗器の回路は、１組の抵抗器を各抵抗器に並列接続された対応のスイッチに直列に接続したものとして実現される。このように、１組の抵抗器のうちの各抵抗器は、第１および／または第２の抵抗器の全抵抗を増減するためにオンオフに切り換え可能である。
【００２１】
典型的には、第１および／または第２の抵抗器は、多数の単位抵抗器から成り、単位抵抗器は各々、所定の分散を有する。かかる単位抵抗器を多数用いることが有利である。というのは、第１および／または第２の抵抗器値相互間の整合精度は、１/√Nに比例して増大するからである。ここで、Nは第１および／または第２の抵抗器を構成する単位抵抗器の総数を表している。一般に、微調整できる第１および／または第２の抵抗器の精度が高ければ高いほど、得ることができる基準電圧出力の精度はそれだけ一層高くなる。代表的には、第１および／または第２の抵抗器は、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)技術を利用したスイッチ及び多結晶シリコン膜から成り又は基板に対して行われたp型又はn型拡散を利用した拡散型抵抗器として実現される単位抵抗器によって具体化される。具体的には、かかる設計により、第１および／または第２の抵抗器のコンパクトな設計及び効率的な大量生産が可能になる。
【００２２】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、第１および／または第２の抵抗器の抵抗は、較正モジュールによって定められる。好ましくは、第１および／または第２の抵抗器のスイッチ構成は、１組の抵抗器及び１組の金属酸化膜半導体型スイッチから成る回路として具体化された場合、１組の駆動信号としてさらに記憶され、これら駆動信号は、各抵抗器のスイッチのゲートを駆動するようになっている。これら駆動信号をEPROMモジュールによって効果的に記憶することができる。このように、変換モジュールをチューニングし、それ故、基準電圧電子回路の基準増幅器の利得度を修正するための第１及び(又は)第２の抵抗器の抵抗の修正は、スイッチ構成によってディジタル方式でストレージできる。また、この特徴により、ディジタル制御回路によって変換モジュールをチューニングする制御ループを具体化することができる。出力基準電圧と較正モジュールの高精度電圧との間の偏差の検出に応答して、第１および／または第２の抵抗器の種々のスイッチを選択的にオンオフに切り換えることができる。
【００２３】
別の特徴では、本発明は、定電荷を電荷の不揮発性且つ変更不可記憶のためのフローティングゲートを備えた容量性素子によって蓄えるステップを有する基準電圧電子回路を較正する方法を提供する。定電荷を蓄えると、定電荷に対応した定電圧をチューニング可能な変換モジュールの入力に与える。チューニング可能な変換モジュールによって定電圧を出力基準電圧に変換する。さらに、変換モジュールを高精度基準電圧源を利用した外部較正モジュールからの制御信号の受信に応答してチューニングすることによって基準電圧電子回路を較正する。
【００２４】
外部較正モジュールは、チューニング可能な変換モジュールにより得られた出力基準電圧と高精度基準電圧を比較する。出力基準電圧と高精度基準電圧との間の偏差により、これに対応した制御信号が生じ、この制御信号は、チューニング可能な変換モジュールにより処理され又は較正モジュールそれ自体によって処理される。後者の場合、外部較正モジュールは、出力基準電圧が高精度基準電圧に一致するような仕方でチューニング可能な変換モジュールをチューニングするようになっている。
【００２５】
本発明は、更に別の特徴では、定電荷の不揮発性且つ変更不可記憶のためのフローティングゲートを備えた容量性素子又は読み出し専用メモリを備えた基準電圧電子回路を較正する較正モジュールを提供する。基準電圧電子回路は、容量性素子又は読み出し専用メモリに結合された入力を備えていて、定電荷に対応した定電圧をもたらすチューニング可能な変換モジュールを更に有する。較正モジュールは、高精度基準電圧源と、基準電圧電子回路の出力と高精度基準電圧源の出力を比較するようになった比較器モジュールとを有する。比較器モジュールは更に、基準電圧電子回路のチューニング可能な変換モジュールをチューニングするようになっている。変換モジュールのチューニングは、代表的には、演算増幅器を利用したフィードバックループの第１および／または第２の抵抗器を修正することにより実施される。典型的には、第１および／または第２の抵抗器は、CMOS型スイッチによって第１および／または第２の抵抗器に選択的に接続され又は切り離すことができる１組の抵抗器の回路として具体化される。
【００２６】
本発明は、更に別の特徴では、本発明の基準電圧電子回路を利用した電圧調整器を有する電池式携帯型電子デバイスを提供する。
【００２７】
本発明は、更に別の特徴では、本発明の基準電圧電子回路を有する携帯電話を提供する。
【００２８】
以下において、注目されるべきこととして、特許請求の範囲の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００２９】
以下において、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００３０】
図２は、基準電圧電子回路２００及び外部較正モジュール２０２の概略ブロック図である。基準電圧電子回路２００は、等価キャパシタ２０６として示されている容量性電荷捕捉モジュールを有する。典型的には、この容量性モジュールは、読み出し専用メモリ(ROM)、例えば、EPROMによって具体化できる。さらに、基準電圧回路２００は、入力が等価キャパシタ２０６に接続され、出力が基準電圧回路２００の出力ポート２２２に接続されたチューニング可能な変換モジュール２１２を有している。
【００３１】
較正モジュール２０２は、比較器モジュール２１６及び高精度電圧源２１８を有している。比較器２１６は、基準電圧回路２００の出力２２２に結合され、この比較器は、チューニング可能な変換モジュール２１２の出力電圧と高精度電圧源２１８により提供される電圧を比較するのに役立つ。出力基準電圧と高精度電圧が不一致の場合、比較器２１６は、制御信号を出し、この制御信号は、チューニング可能な変換モジュール２１２に提供される。このように、チューニング可能な変換モジュール２１２及び比較器モジュール２１６は、出力基準電圧と高精度電圧源２１８により提供される高精度電圧の不一致を最小限に抑える制御ループを形成する。
【００３２】
出力基準電圧と高精度電圧の不一致を無くせば、較正モジュール２０２と基準電圧電子回路２００は切り離される。チューニング可能な変換モジュール２１２の構成並びに容量性蓄積モジュール２０６によって捕捉された電荷は、較正モジュール２０２が切り離された場合、不変のままである。較正により定められるこの構成では、基準電圧回路２００は、非常に僅かな電流、例えば１μA以下でさえある電流を同時に必要とすることにより、出力ポート２２２のところに安定し且つ正確な基準電圧をもたらす。
【００３３】
図１に示す先行技術の具体化例とは対照的に、電荷記憶デバイス２０６は、再構成可能な記憶デバイス、例えばEEPROMとして具体化される必要はない。それ故、本発明では、電荷捕捉デバイスは、１回限りプログラム可能なEPROMモジュールによって効果的に実現できる。というのは、基準電圧回路２００の較正には、チューニング可能な変換モジュール２１２の設計変更が必要なだけであるからである。チューニング可能な変換モジュール２１２のチューニングは、較正モジュール及びその比較器モジュール２１６によって行われる。それ故、比較器モジュール２１６の出力は、導体２２０によってフィードバック信号としてチューニング可能な変換モジュール２１２に結合される。
【００３４】
変更不可容量性モジュール２０６によって電荷捕捉デバイスを具体化することにより、基準電圧回路２００全体を再構成可能なEEPROM型モジュールを利用する具体化例と比較して費用効果のよい仕方で製造できる。さらに、変換モジュール２１２のチューニングにより、電荷捕捉モジュールは、もはや分類され又はモデル化される必要はない。その結果、基準電圧回路２００の製造及び開発時間を図１に示すような具体化例と比較して劇的に短縮することができる。
【００３５】
図３は、基準電圧回路２００及び外部較正モジュール２０２の回路図を概略的に示している。この場合、基準電圧回路の読み出し専用メモリは、スイッチ２０８により電圧源２１０に接続できるEPROMモジュール２０４によって具体化されている。等価キャパシタ２０６は、EPROMモジュール２０４の容量性機能を表しているに過ぎない。EPROMモジュール２０４のフローティングゲートは、チューニング可能な変換モジュール２１２の出力に接続され、このチューニング可能な変換モジュールは、出力端子２２２に出力基準電圧を提供する。既に図２に示したのと同様に、基準電圧電子回路２００の出力は、外部較正モジュール２０２に結合され、この外部較正モジュールは、高精度基準電圧源２１８及び比較器２１６を有している。
【００３６】
チューニング可能な変換モジュール２１２は、フィードバックループとして更に具体化され、このフィードバックループは、演算増幅器２１４、第１の抵抗器２２４及び第２の抵抗器２２６を有している。この場合、抵抗器２２４,２２６の両方は、較正モジュール２０２によりチューニングすることができるチューニング可能な抵抗器として示されている。それ故、比較器モジュール２１６の出力は、抵抗器２２４及び抵抗器２２６に結合されている。
【００３７】
演算増幅器２１４、抵抗器２２４,２２６及び比較器２１６は、演算増幅器２１４の出力電圧を高精度基準電圧源２１８により提供されるのと同一の電圧に合わせた電圧に調整する傾向のあるフィードバックループを形成する。具体的に言えば、演算増幅器２１４、抵抗器２２４及び抵抗器２２６の配列は、負帰還構成を表しており、かかる負帰還構成では、演算増幅器は、その入力電圧が等しくなるような仕方で出力電圧を発生させる傾向がある。このように、抵抗器２２４,２２６の両方又はいずれか一方を修正することにより、演算増幅器２!４の出力電圧を十分にチューニングすることができる。
【００３８】
演算増幅器２１４の利得値が大きい場合、出力ポート２２２のところの出力電圧は、ほぼ次のようになり、即ち、Vref =Vo(1+(R１)/(R２))となり、この式において、Voは、演算増幅器２１４の非反転入力ポートに印加される電圧を表し、Vrefは、出力基準電圧を表し、R１,R２は、それぞれ、抵抗器２２４,２２６の抵抗を表している。
【００３９】
入力電圧は、EPROMモジュール２０４によって捕捉された電荷によって決まる。モジュール２０４は、典型的には、１回限りのプログラミング手順によって初期化されるので、ディジタル形式で記憶された電荷値は、任意のサイズのものであってよく、それ故、演算増幅器２１４の非反転入力ポートのところの電圧Voは、それに応じて様々であってよい。今や、あらかじめ既定された基準電圧Vrefを得るために、抵抗器２２４,２２６のうち少なくとも一方を適当に微調整する必要がある。原理的には、この微調整を実施するのに、レーザ又はヒューズ飛ばし法によって又は多くの単位抵抗器及びスイッチの配列によってチューニング可能な抵抗器２２４,２２６を具体化するのがよい。
【００４０】
較正中、出力端子２２２のところの出力基準電圧が高精度基準電圧よりも高い場合、抵抗器２２４の抵抗を、例えば、この抵抗の一部を電気スイッチにより短絡させることにより減少させる。他の場合では、出力基準電圧が低すぎる場合、抵抗器２２４の抵抗を増大させ又は代替的に抵抗器２２６の抵抗を同様な仕方で減少させるのがよい。２つの抵抗器２２４,２２６の具体的構成に応じて、変換モジュール２１２のチューニングを、抵抗器２２４,２２６のうちいずれかの増減を行うことにより又はこれら抵抗の修正の組合せによって実施するのがよい。
【００４１】
典型的には、較正は、抵抗器２２４又は抵抗器２２６がそれ以上チューニングすることができないようになるまで又は出力基準電圧と高精度外部電圧の不一致が基準電圧回路２００の許容度のマージン内に入るまで繰り返し実施される。抵抗器２２４,２２６を、CMOS技術を利用した多くの単位抵抗器及びスイッチを含む抵抗ラダー(はしご)として具体化する場合、出力ポート２２２のところの出力基準電圧の精度は、主として、抵抗器２２４,２２６の精度で決まり、これら抵抗器の精度は、これらの基本抵抗器の精度及び抵抗器２２４,２２６の具体化に必要な基本抵抗器の数で決まる。例えば出力基準電圧が１.２５Vの場合、１０ppm/度の温度ドリフト及び５００nAの電流消費量について０.１%の精度は、主として、本発明によって実現できる。
【００４２】
図４は、直列に接続された抵抗器３０２と抵抗器３０４を有する抵抗ラダー３００によるチューニング可能な抵抗器２２４,２２６の具体化例を概略的に示している。抵抗ラダー３００は、各抵抗器３０２,３０４と並列関係にあるスイッチ３０６,３０８を有している。スイッチ３０６,３０８は各々、対応の抵抗器３０２,３０４を短絡させるのに役立つ。典型的には、スイッチ３０６,３０８は、CMOS型、PMOS型又はNMOS型スイッチとして具体化されている。抵抗ラダー３００は、一部しか示されておらず、この抵抗ラダーは、多数個の抵抗器及びスイッチ、即ち、１００個を超え又はそれどころか１,０００個を超える別々の単位抵抗器３０２,３０４及びスイッチ３０６,３０８を有するのがよい。一般に、多数の抵抗器３０２,３０４を具体化することにより、抵抗ラダー３００の全抵抗値の整合精度は、１/!(N)と共に増大し、この場合、Nは、抵抗器３０２,３０４の総数として表されている。このように、各抵抗器３０２,３０４がその絶対抵抗の相当大きい分散を特徴として備えている場合であっても、抵抗器２２４,２２６の非常に精度の高い相対的な整合を実現することができる。
【００４３】
最終的に、抵抗ラダー３００の全抵抗は、スイッチ３０６,３０８のスイッチ構成によって与えられる。好ましくは、このスイッチ構成は、スイッチのゲートのための１組の駆動信号の形態で記憶される。これら駆動信号を、チューニング可能な変換モジュールの構成の不揮発性記憶を可能にするEPROMによって効果的に記憶できる。このように、EPROMモジュール２０４によって蓄えられた任意の電荷及び変換モジュールの構成が、較正モジュールを基準電圧電子回路から切り離したときでも不変なままであるようにすることが効果的に保証される。
【００４４】
本発明の基準電圧電子回路は、再構成可能な、かくして高価なEEPROMモジュールを必要としないので、ほぼ任意の形式の携帯型電池式電子デバイス、例えば携帯電話やモバイルマルチメディア機器、例えばCDプレーヤ、携帯型情報端末、ビデオゲーム及びカメラに適している。さらに、本発明の基準電圧電子回路を待機時間が重要な性能上のパラメータである他の携帯型電子デバイス、例えば、地球投影位置決定衛星(GPS)システムを利用する携帯型ナビゲーション装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】EEPROMモジュールを利用した基準電圧電子回路の先行技術の具体化例の略図である。
【図２】本発明の基準電圧回路のブロック図である。
【図３】基準電圧電子回路の概略回路図である。
【図４】チューニング可能な変換モジュールの第１および／または第２の抵抗器を形成する１組の抵抗器の回路図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  基準電圧回路
１０２  較正モジュール
１０４  EEPROMモジュール
１０６  等価キャパシタ
１０８  スイッチ
１１０  スイッチ
１１２  可調式電流源
１１４  バツフア
１１６  比較器
１１８  高精度電圧源
１２０  導体
１２２  導体
２００  基準電圧回路
２０２  較正モジュール
２０４  EPROMモジュール
２０６  等価キャパシタ
２０８  スイッチ
２１０  電圧源
２１２  チューニング可能な変換モジュール
２１４  演算増幅器
２１６  比較器
２１８  高精度電圧源
２２０  導体
２２２  導体
２２４  チューニング可能な抵抗器
２２６  チューニング可能な抵抗器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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