具有自動針腳短接配置的集成電路的製作方法
2023-06-11 12:25:51 1
專利名稱：具有自動針腳短接配置的集成電路的製作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及集成電路領域，具體說來涉及內部參數的配置。
背景技術：
集成電路或「晶片」通常安裝在最終安裝於成品中的系統板上。通常，不同的生產商購買集成電路用於幾種(或多種)不同的成品。因此，在特殊的產品中，單晶片設計必須是已經調好或配置好的，以實現最佳性能。此外，由於其他部件的公差和其他不準確度，當在系統板上安裝晶片時，能夠對每個晶片進行配置是非常重要的。
人們將意識到，對於相似的應用來使用單獨的晶片設計是不切實際的。但是，在過去，已經不切實際地利用外部部件來精調晶片。一項現有技術要求將指定的晶片針腳連接到具有選定值的外部固定部件上，以向具體的晶片參數提供必要的調節。另一項技術需要使用能夠反覆調整直至晶片達到期望性能指標的外部可調部件。在另一項技術中，與電路微調部件並聯的內部保險絲被熔斷，來獲得目標值。
針腳短接技術已經用於測試晶片。將其他不使用的針腳連接到外部地線或電壓，從而使晶片置於測試模式或普通操作模式。
然而，仍然需要一種具有廉價而且高效的內部參數配置方法的集成電路。
發明內容
本發明提供了一種可以針對具體應用來對一個或多個內部參數進行自動配置的集成電路。該集成電路包括多個程序選擇針腳，每一個都處於預設的固定狀態；以及至少一個與將要調節的參數相關聯的配置針腳。安裝有集成電路的系統板(也叫主板)上的跳線將各個配置針腳的安裝焊盤與所選擇的程序選擇針腳的安裝焊盤相連接。因此，當將集成電路往系統板上安裝時，每個配置針腳接收內部配置電路所檢測的選定值，並調節相應的參數。
除了配置功能以外，任一程序選擇針腳還具有其他的功能，本發明考慮並在實際中利用了這些其他功能，從而減少甚至去掉了那些一旦配置好晶片後就不再使用的特殊針腳。
優選地，每一個配置針腳都是一個數字輸入埠(或數字輸入/輸出埠)。當系統板加電或重啟時，晶片內部的處理器掃描每個配置針腳以確定它們的值。然後，處理器相應地對內部寄存器進行設置，完成配置過程後，晶片即開始正常操作。
圖1為示出可結合本發明的示例性集成電路的數據流的高電平功能圖；圖2為示出程序選擇針腳和校準針腳的圖1中集成電路的方框圖；以及圖3為圖1的集成電路在系統板電路環境下的方框圖。
具體實施例方式
示例性集成電路的功能概述圖1為示出可結合本發明的示例性集成電路100的數據流的高電平功能圖。所示的特殊晶片100為具有脈衝輸出的低成本功率/電能集成電路，由Cirrus Logic有限公司設計，產品號為CS5462。晶片100可精確測量並計算用於單相的二線或三線功率計量應用的能量，並能驅動機械計數器。雖然該應用中將使用CS5462 100作為示例性晶片來說明本發明，但是這樣的說明不應認為是一種限制；相反，本發明可以與其他各種晶片相結合。
CS5462 100包括兩個Δ-∑模數轉換器(ADC)102和104，一個用於接收電流輸入，另一個用於接收電壓輸入；以及相連的數字濾波器106和108。經過濾波後，瞬時電壓和電流的數字碼通過校準、增益和頻率選擇電路200進行數值調節。最後，所得到的信號通過包括一個輸出端EOUT(每個脈衝表示預設的能量級別)和一個第二輸出端EDIR(每個脈衝表示相應的EOUT脈衝的符號)的電能-脈衝率轉換器110來進行處理。這些脈衝輸出可以用於驅動例如功率表中的機械計數器。
晶片100內的各個電路級(例如校準、增益選擇、和頻率選擇)可以調整至最佳性能。在傳統集成電路中，這種調整可以通過將針腳與外部電位計或定值部件連接來進行。但是，本發明的晶片通過使用自動內部配置電路而避免了這種方法。可以看到，本發明不排除使用外部配置部件。在一個實施方式中，這種部件可以補充配置電路。或者，系統板設計人員可以完全放棄或繞過配置電路。但是，這種嵌入到集成電路中的電路的存在為系統板設計者提供了多種選擇。
程序選擇針腳和配置針腳的描述圖2為示出配置電路200及程序選擇針腳和配置針腳的圖1的集成電路100的方框圖。顯然，晶片100包括針對傳統功能的單用途針腳(例如，電流和電壓輸入端202和204)、模擬電壓輸入和接地針腳206和208、重啟端210、以及脈衝輸出端212。多用途程序選擇針腳也加入了附加的傳統功能，包括數字電壓輸入和接地針腳P1214和P5216，以及第二脈衝輸出端P4218。單用途程序選擇針腳P2220和P3222沒有關聯任何傳統功能。晶片100還包括四個配置針腳增益選擇針腳224、頻率選擇針腳226、以及兩個校準針腳CAL0 228和CAL1 230。
各個配置針腳224～230通過系統板上的跳線連接到程序選擇針腳P1～P5 214～222中的一個。當向晶片100加電或重啟晶片100時，配置電路200進入配置模式，並通過代碼(刻入在ROM中，並通過內部處理器執行)引導來掃描增益、頻率、CAL1、和CAL2針腳，並確定每個針腳上的數值。以這些數值為基礎，配置電路隨後設置以下參數與電流ADC 102相連的可編程增益放大器114的增益；電能-脈衝率轉換器110的頻率；以及發送到轉換器110的電壓和電流數字代碼的校準調節。
利用五個程序選擇針腳和四個配置針腳，可得到總共54＝625種組合。
在完成配置之後，晶片100經過精確地設置而滿足預期的技術要求，並進入正常操作模式。
配置過程增益配置晶片100的電壓輸入端204處的增益放大器116具有固定的10×增益。但是，在電流輸入端處的可編程增益放大器(PGA 114)可提供五個滿額度輸入電平選項中的一個。因此，利用模擬輸入端VA+206和模擬接地端AGND 208上的單相+5V輸入，輸入通道202和204都將可以提供-0.25V～+5V(MA+)的普通模式信號電平。用戶可選擇增益範圍為10×、12.5×、25×、50×、或100×中的一個，分別對應於±250mV、±200mV、±100mV、±50mV、以及±25mV，使得用戶可在電流通道202上獲得不同的輸入範圍。如表1所示，將增益配置針腳224與五個程序選擇針腳214～222中的一個相連可將PGA 114設置為期望的增益。
表1
頻率配置EOUT和EDIR輸出針腳212和218的脈衝頻率的設置與通過配置電路200對電能-脈衝轉換器110的調節類似。再次參照表1，將頻率配置針腳224與五個程序選擇針腳214～222中的一個相連，可將轉換器110設置為五個脈衝頻率(1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、10Hz)中的一個。
內部校準CS5462 100被設計成允許用戶利用容易使用的數字項校準晶片100(不過，如前所述，晶片100也可以利用外部部件校準)。表1的1列和2列表示不同的校準項。校準針腳CAL0 228和CAL1 230都可以連接五個程序選擇針腳214～222中的任何一個，從而在52＝25個可能的步驟中可獲得總共±6％的校準範圍。為了確定程序選擇針腳與CAL0 228和CAL1 230是如何組合的，用戶可向未經校準的晶片100的輸入端202和206施加已知電流和已知電壓。對輸出進行測量，並使其處於預期能量值的一定百分比以內。隨後，將CAL0 228和CAL1 230連接到合適的程序選擇針腳214～222上，從而使輸出變為預期的值。
如果希望EOUT針腳212的脈衝頻率為8Hz，並且電流通道PGA 114的增益為10×(250mV)，則將晶片100安裝到系統板上，並將頻率配置針腳226和增益配置針腳224分別連接到系統板的程序選擇針腳P4 218和P5 216。提供已知信號(例如，60Hz，峰間距為±225mV的正弦波)給電流輸入端202和電壓輸入端204。RMS值近似為159.1mV(約為每個通道滿額度的90％)。如果希望能量輸出V*I為滿額度的81％，並且如果在EOUT 212上測得的輸出為滿額度的85％，則需要將輸出向下調整約5％(.85/.81＝～104.94％)。因此，CAL0配置針腳228應連接到程序選擇針腳P3上，CAL1配置針腳230應連接到程序選擇針腳P5上，從而將輸出下調至初始輸入信號的精確值以內。CAL0和CAL1的其他組合可以實現其他期望的結果。
實施例圖3示出了安裝到系統板300上的本發明的集成電路100(示例性的CS5462)。系統板300連接到單相、二線的分幹線302上，並且各種系統板部件連接到晶片100上，用於測量所用的功率。通過機械計數器304跟蹤並讀取功率。配置針腳224～228通過系統板300上的跳線306連接到程序選擇針腳P1～P5 214～222上。
通過本文中披露的實施方式，已經完全實現了本發明的目的。本領域技術人員可以在不背離本發明的實質功能的情況下通過各種實施方式來實現本發明的各個方面。具體的實施方式僅用於解釋說明，並不是為了對權利要求書中所陳述的本發明的範圍進行限定。
權利要求
1.一種用於安裝到系統板上的可配置集成電路，包括多個程序選擇針腳，當在所述系統板上安裝所述集成電路時，所述多個程序選擇針腳中的每一個都處於預設的固定狀態；第一配置針腳，與將要調節的集成電路參數相關聯，當所述集成電路被安裝到所述系統板上時，所述第一配置針腳與所述多個程序選擇針腳中的一個相連接；確定裝置，用於確定所述第一配置針腳與所述多個程序選擇針腳中的哪一個相連；以及配置電路，用於響應於所述確定裝置對所述參數進行調節。
2.根據權利要求1所述的集成電路，其中，所述配置電路包括用於調節可編程增益放大器的增益的電路。
3.根據權利要求1所述的集成電路，其中，所述配置電路包括用於調節所述集成電路的輸出的脈衝頻率的電路。
4.根據權利要求1所述的集成電路，其中，所述配置電路包括用於調節所述集成電路的輸入的容許量範圍的電路。
5.根據權利要求1所述的集成電路，其中所述參數可調節為多個預設調節值中的一個，每一個所述調節值都與所述程序選擇針腳中的一個相關聯；以及所述配置電路包括調節裝置，用於以與所述第一配置針腳所連接的程序選擇針腳相對應的預設調節值相等的量調節所述參數。
6.根據權利要求1所述的集成電路，進一步包括第二配置針腳，其中所述第一和第二配置針腳都與將要調節的所述集成電路的參數相關聯；以及所述確定裝置包括用於確定所述第一和第二配置針腳與所述多個程序選擇針腳中的哪個相連接的裝置。
7.根據權利要求6所述的集成電路，其中所述程序選擇針腳的個數等於x；所述參數可調節為x2個預設調節值中的一個；所述配置電路包括用於以等於下面的兩個值之和的量來調節所述參數的裝置x2個調節值中第一組x個與連接到所述第一配置針腳的程序選擇針腳相對應的調節值，加上x2個調節值中第二組x個與連接到所述第二配置針腳的程序選擇針腳相對應的調節值。
8.根據權利要求1所述的集成電路，進一步包括y個配置針腳，所述y個配置針腳包括所述第一配置針腳，並與包括第一參數的z個調節參數相關聯這裡y≥z，其中，所述確定裝置包括用於確定所述多個配置針腳的每一個與所述多個程序選擇針腳中的哪一個連接的裝置。
9.根據權利要求8所述的集成電路，其中所述程序選擇針腳的個數等於x；所述第一配置針腳與所述z個參數中的第一個相關聯；所述第一參數可調節為第一組預設調節值中的x個預設調節值中的一個，所述第一組中的所述x個調節值中的每一個都與所述x個程序選擇針腳中的一個相關聯；以及所述配置電路包括用於以與連接到所述第一配置針腳的程序選擇針腳相對應的所述第一組中的預設調節值相等的量調節所述第一參數的裝置。
10.根據權利要求9所述的集成電路，其中所述y個配置針腳中的第二個與所述z個參數中的第二個相關聯；所述z個參數中的所述第二個可調節為第二組預設調節值中的x個預設調節值中的一個；以及所述配置電路包括用於以與連接到所述第二配置針腳的程序選擇針腳相對應的所述第二組值中的預設調節值相等的量調節所述第二參數的裝置。
11.根據權利要求10所述的集成電路，其中所述y個配置針腳中的第三和第四個與所述z個參數中的第三個相關聯；所述第三個參數可調節為第三組預設調節值中的x2個預設調節值中的一個；所述x2個調節值中的第一組x個與所述第三配置針腳相關聯；所述x2個調節值中的第二組x個與所述第四配置針腳相關聯；以及所述配置電路包括用於以等於下面的兩個值之和的量調節所述第三參數的裝置與連接到所述第三配置針腳的程序選擇針腳相對應的調節值；加上與連接到所述第四配置針腳的程序選擇針腳相對應的調節值。
12.根據權利要求1所述的集成電路，其中，一個或多個所述程序選擇針腳與所述集成電路內的電路連接。
13.根據權利要求12所述的集成電路，其中，所述一個或多個程序選擇針腳中的一個與所述集成電路內的數字接地端連接。
14.根據權利要求12所述的集成電路，其中，所述一個或多個程序選擇針腳中的一個與所述集成電路內的數字輸入端連接。
15.一種用於對要安裝到系統板上的集成電路進行配置的方法，包括在所述集成電路上設置多個程序選擇針腳，當將所述集成電路安裝到所述系統板上時，所述多個程序選擇針腳中的每一個都處於預設的固定狀態；在所述集成電路上設置與將要調節的集成電路參數相關聯的第一配置針腳，當所述集成電路安裝到所述系統板上時，所述第一配置針腳與所述多個程序選擇針腳中的一個相連；確定所述第一配置針腳所述與多個程序選擇針腳中的哪一個連接；以及響應於所述確定結果調節所述參數。
16.根據權利要求15所述的集成電路，進一步包括將所述多個程序選擇針腳的每一個與第一組預設調節值中相應的一個相關聯；以及以等於與連接到所述第一配置針腳的程序選擇針腳相對應的預設調節值的量調節所述參數。
17.根據權利要求15所述的方法，進一步包括在所述集成電路上設置第二配置針腳；將所述第一和第二配置針腳與將要調整的所述集成電路參數相關聯；以及確定所述第一和第二配置針腳與所述多個程序選擇針腳中的哪個連接。
18.根據權利要求17所述的方法，進一步包括將第一組預設調節值與所述第一配置針腳相關聯；將第二組預設調節值與所述第二配置針腳相關聯；以等於下面兩個值之和的量調節所述參數所述第一組中相應於連接到所述第一配置針腳的所述程序選擇針腳的調節值；加上所述第二組中相應於連接到所述第二配置針腳的所述程序選擇針腳的調節值。
19.根據權利要求15所述的方法，進一步包括設置包括所述第一配置針腳的y個配置針腳，所述y個配置針腳與包括所述第一參數的z個將要調節的參數相關聯，這裡y≥z；以及確定所述多個配置針腳的每一個與所述多個程序選擇針腳中的哪個相連接。
20.根據權利要求19所述的方法，進一步包括將所述y個配置針腳中的第三和第四個與所述z個參數的第三個相關聯，所述第三個參數可調節為x2個預設調節值中的一個；將x2個調節值中的第一組x個與所述第三配置針腳相關聯；將x2個調節值中的第二組x個與所述第四配置針腳相關聯；以及以等於下面兩個值之和的量調節所述第三參數相應於與連接到所述第三配置針腳的程序選擇針腳的調節值；加上相應於與連接到所述第四配置針腳的程序選擇針腳的調節值。
全文摘要
一種可以針對具體應用來對一個或多個內部參數進行自動配置的集成電路，包括多個程序選擇針腳，每一個都處於預設的固定狀態；以及至少一個與將要調節的參數相關聯的配置針腳。安裝了集成電路的系統板上的跳線將各個配置針腳的安裝焊盤與所選擇的程序選擇針腳的安裝焊盤相連接。因此，當在系統板上安裝集成電路時，每個配置針腳接收由內部配置電路檢測的選定值，並調節相應的參數。這些程序選擇針腳具有除了配置功能以外的功能能。當系統板加電或重啟時，晶片內部的處理器掃描每個配置針腳以確定它們的值。然後，處理器相應地對內部寄存器進行設置，完成配置過程後，晶片即開始正常操作。
文檔編號H03K19/173GK1723464SQ200380103403
公開日2006年1月18日 申請日期2003年11月3日 優先權日2002年11月14日
發明者弗蘭克·登布雷耶恩, 戴維·麥可·比文, 威廉斯·詹姆斯·託克, 威廉·F·加爾代 申請人:塞瑞斯邏輯公司