利用数/模变换电路进行电压微调的电压生成电路和方法.pdf

本发明提供一种电压生成电路，用于解决在断开与放大电路的反馈电阻并联连接的熔丝的微调时，由于残存电阻分量而在电压值中产生偏差的问题。该电压生成电路(10)在内部设有R－2R梯形电阻网型的D/A变换电路(12)。在D/A变换电路(12)中，与各位对应设置第1开关电路(SW1)至第8开关电路(SW8)的开关电路，通过其切换来设定数字值。在各开关电路中，设置用于固定电压值的熔丝，如果断开该熔丝，则以反转了初始值的值来固定。通过设定电路(14)控制各开关电路的切换，通过该控制，在熔丝断开前再现熔丝断开后的电气状态。

1、  一种电压生成电路，其特征在于，包括：
D/A变换电路，通过将输入的数字值变换为模拟值来生成电压信号；以及
设定电路，设定应输入所述D/A变换电路的所述数字值，
所述设定电路包括用于将所述电压信号的模拟电压值调整为要求的模拟电压值的多个熔丝。

2、  一种电压生成电路，其特征在于，包括：
输出电路，根据输入的参考电压来输出电压信号；
D/A变换电路，通过将数字值变换为模拟值，生成应输入到所述输出电路的参考电压；以及
设定电路，设定应输入所述D/A变换电路的所述数字值，
所述设定电路包括用于将所述电压信号的模拟电压值调整为要求的模拟电压值的多个熔丝。

3、  如权利要求1所述的电压生成电路，其特征在于：
在调整所述设定电路设定的数字值时，其调整后的值用与所述多个熔丝中被断开的熔丝的数量对应的值来固定。

4、  如权利要求2所述的电压生成电路，其特征在于：
在调整所述设定电路设定的数字值时，其调整后的值用与所述多个熔丝中被断开的熔丝的数量对应的值来固定。

5、  如权利要求1所述的电压生成电路，其特征在于：
各个所述设定电路还包括分别控制所述数字值的各位的开关的多个开关元件，
所述多个开关元件分别与各个所述多个熔丝中的任意一个串联连接，通过其通断来再现各熔丝的连接或者断开的状态。

6、  如权利要求2所述的电压生成电路，其特征在于：
各个所述设定电路还包括分别控制所述数字值的各位的开关的多个开关元件，
所述多个开关元件分别与各个所述多个熔丝中的任意一个串联连接，通过其通断来再现各熔丝的连接或者断开的状态。

7、  如权利要求3所述的电压生成电路，其特征在于：
各个所述设定电路还包括分别控制所述数字值的各位的开关的多个开关元件，
所述多个开关元件分别与各个所述多个熔丝中的任意一个串联连接，通过其通断来再现各熔丝的连接或者断开的状态。

8、  如权利要求5所述的电压生成电路，其特征在于：
所述设定电路还包括寄存器，该寄存器在所述熔丝的断开之前暂时保存对所述多个开关元件进行开关控制的数字值。

9、  如权利要求6所述的电压生成电路，其特征在于：
所述设定电路还包括寄存器，在所述熔丝的断开之前暂时保存对所述多个开关元件进行通断控制的数字值。

10、  如权利要求7所述的电压生成电路，其特征在于：
所述设定电路还包括寄存器，在所述熔丝的断开之前暂时保存对所述多个开关元件进行通断控制的数字值。

11、  如权利要求1所述的电压生成电路，其特征在于：
作为所述多个熔丝，所述设定电路包括与用于输入到所述D/A变换电路的所述数字值的位数数量相同的熔丝，同时使一部分位的初始值反转，以使所述多个熔丝的断开前的所述数字值的初始值成为可以用所述位数设定的范围的中间值。

12、  如权利要求2所述的电压生成电路，其特征在于：
作为所述多个熔丝，所述设定电路包括与用于输入到所述D/A变换电路的所述数字值的位数数量相同的熔丝，同时使一部分位的初始值反转，以使所述多个熔丝的断开前的所述数字值的初始值成为可以用所述位数设定的范围的中间值。

13、  如权利要求3所述的电压生成电路，其特征在于：
作为所述多个熔丝，所述设定电路包括与用于输入到所述D/A变换电路的所述数字值的位数数量相同的熔丝，同时使一部分位的初始值反转，以使所述多个熔丝的断开前的所述数字值的初始值成为可以用所述位数设定的范围的中间值。

14、  如权利要求4所述的电压生成电路，其特征在于：
作为所述多个熔丝，所述设定电路包括与用于输入到所述D/A变换电路的所述数字值的位数数量相同的熔丝，同时使一部分位的初始值反转，以使所述多个熔丝的断开前的所述数字值的初始值成为可以用所述位数设定的范围的中间值。

15、  一种电压生成方法，其特征在于，包括：
根据输入的数字值，控制与各位对应的多个开关元件的通断的步骤；
根据所述通断的控制，通过将所述数字值变换为模拟值，模拟地再现选择性地断开与所述多个开关元件对应的多个熔丝时输出的模拟值的步骤；
输入调整过的新的数字值，以减少所述模拟值和目标值的误差的步骤；
以及
通过断开与所述调整后的新的数字值对应的熔丝来固定被输入的数字值的步骤。

利用数/模变换电路进行电压微调的电压生成电路和方法
技术领域
本发明涉及电压生成电路和电压生成方法。本发明特别涉及提高生成的电压的微调精度的技术。
背景技术
近年来，对所有电子设备的小型化和省电化的要求日益提高。例如，便携电话和便携终端等的移动设备，对于小型化和电池驱动时间的改善要求特别强烈。其结果，对于设备内部的精度的要求也日益提高。作为用于生成正确的内部电压的调整方法，已知有通过断开设置在内部的熔丝(fuse)来微调电压的技术(例如参照专利文献1)。
〔专利文献1〕特开2000-150799号公报
在上述现有技术中，在通过断开与放大电路的反馈电阻并联连接的熔丝来微调输出电压时，因为在熔丝断开后，电阻分量残存在电路内，所以在实际输出的电压值中产生偏差。并且，如果其值不是实际上断开熔丝以后的值，则不能判明，所以难以提高微调精度。
发明内容
本发明人基于以上的认识而完成本发明，其目的在于可以提高生成的电压的微调精度。
本发明的一个方式是电压生成电路。该电路包括：D/A变换电路，通过将输入的数字值变换为模拟值来生成电压信号；以及设定电路，设定应输入D/A变换电路的数字值；其中，设定电路包括用于将电压信号的模拟电压值调整为要求的模拟电压值的多个熔丝。
在本方式中，用于调整输出的电压信号的值的多个熔丝连接到D/A变换电路，通过选择性断开这些多个熔丝，可以调整D/A变换电路的输出。由此，与断开和放大电路的反馈电阻并联连接的熔丝的方法不同，因为基本上不产生残存电阻造成的影响，所以可以提高电压的微调精度。
本发明的另一个方式也是电压生成电路。该电路包括：输出电路，根据输入的参考电压来输出电压信号；D/A变换电路，通过将数字值变换为模拟值，生成应输入到输出电路的参考电压；以及设定电路，设定应输入D/A变换电路的数字值；其中，设定电路包括用于将电压信号的模拟电压值调整为要求的模拟电压值的多个熔丝。
“输出电路”例如是比较电路和放大电路等，是需要输入参考电压的电路。在本方式中，在包含需要输入参考电压的输出电路的电压生成电路中，以使用了D/A变换电路的微调方式来调整其参考电压。由此，可以按高精度来生成和利用参考电压。
在调整设定电路设定的数字值时，其调整过的值可以用与多个熔丝中被断开的熔丝的数量对应的值来固定。即，在本方式的电压生成电路中，通过调整D/A变换前的数字值，进行消除输出的模拟值和目标值的误差的调整。由此，与直接调整模拟值相比，值的偏差小，可以提高调整精度。
设定电路还可以包括分别控制数字值的各位的开关的多个开关元件。多个开关元件分别与多个熔丝中的任意一个串联连接，通过其通断来再现各熔丝的连接或者断开的状态。这时，因为可通过开关元件的通断来模拟地再现熔丝断开后的电气的状态，所以可以提高电压的微调精度。
设定电路还可以包括寄存器，该寄存器在熔丝的断开之前暂时保存对多个开关元件进行通断控制的数字值。由此，可以容易地进行数字值的调整。
作为多个熔丝的、设定电路可以包括与用于输入到D/A变换电路地数字值的位数数量相同的熔丝，同时使一部分位的初始值反转，以使多个熔丝的断开前的数字值的初始值成为可以以位数设定的范围的中间值。如果考虑制造成本，断开熔丝的次数最好为最小限度。因此，通过将数字值的调整范围为最小限度，还可以使熔丝断开回数减少，所以可以提高电路的制造效率，同时将制造成本抑制得低。
本发明的再有的另一方式是电压生成方法。该方法包括：根据输入的数字值，控制与各位对应的多个开关元件的通断的步骤；根据通断的控制，通过将数字值变换为模拟值，模拟地再现在选择性断开与多个开关元件对应的多个熔丝时输出的模拟值的步骤；输入调整过的新的数字值，以减少模拟值和目标值的误差的步骤；以及通过断开与调整后的新的数字值对应的熔丝来固定被输入的数字值的步骤。
按照本方式，可以提高电压的微调精度，而且，通过在实际断开熔丝之前的开关元件的通断，可以模拟地再现断开后的状态。由此，可以实现更高精度的微调。
而且，将以上结构元件的任意组合、本发明的结构和表现在方法、装置、电路等之间相互替换来作为本发明的方式也有效。
按照本发明，可以使电压的微调精度提高。
附图说明
图1是表示实施方式的电压生成电路和利用该电压生成电路的电路结构的图。
图2是表示电压生成电路的内部结构的图。
图3是表示设定电路和各开关电路的内部结构的图。
具体实施方式
本发明的实施方式的电源生成电路利用R-2R梯(ladder)形电阻网型的D/A变换电路，以及控制该D/A变换电路内的开关的设定电路，高精度生成所要求的值的电压。
图1表示实施方式的电压生成电路和利用该电压生成电路的电路结构。电压生成电路10以要求的电压值输出第一电压信号Vout10，第一比较电路20和第二比较电路22将第一电压信号Vout10用作参考电压。第一比较电路20比较第一输入电压Vin11和成为参考电压的第一电压信号Vout10，将其电位差作为第二电压信号Vout11输出。第二比较电路22比较第二输入电压Vin12和成为参考电压的第一电压信号Vout10，将其电位差作为第三电压信号Vout12输出。
第一输入电压Vin11和第二输入电压Vin12也可以是电池电压。例如第一比较电路20和第二比较电路22在装载在于电子设备中的电池余量低于规定的阈值时，输出表示该情况的信号。特别是便携设备等的电池余量不足的警告定时如果比实际断开电池的定时过早或过晚，其警告的意义会减半，所以对正确性的要求高。为了判断电池余量不足的定时，例如需要以0.01V的等级(order)来测试电位差，因此也要求设备内部的参考压具有高精度。本实施方式的电压生成电路10，将被利用作为参考电压的电压高精度接近目标值。
图2表示电压生成电路10的内部结构。电压生成电路10主要包括：D/A变换电路12、设定电路14、以及放大电路16。D/A变换电路12以8位的分辨率将数字值变换为模拟值并输出参考电压Vref。放大电路16放大参考电压Vref并输出第一电压信号Vout10。放大电路16是非反转放大器，将参考电压Vref输入到非反转输入端子。在放大电路16输出的第一电压信号Vout10的路径和接地电位之间串联连接第17负荷电阻R1和第18负荷电阻R2，将第一电压信号Vout10经由第18负荷电阻R2反馈到反转输入端子。因此，放大电路16输出的第一电压信号Vout10的电压值为(1+R2/R1)Vref。即，第一电压信号Vout10的电压值由第17负荷电阻R1和第18负荷电阻R2的电阻值的比，以及参考电压Vref的值来确定。
以往，为了得到要求的电压值的输出，采用调整连接到非反转放大电路的输出端的电阻串中的电阻值的比的方法。具体来说，有连接包含于电阻串中的多个电阻和分别并联的各个多个熔丝，以断开了该熔丝的个数来设定电阻串的电阻比并以要求的电压值得到输出的微调方法。但是，即使断开熔丝，还残存电阻分量，容易在输出电压值中产生误差，而且，因为如果不实际断开熔丝并观察的话就不能判明该值，所以难以提高微调精度。而且，在熔丝的个数是2n个时，矫正级(repair-step)数仅为n！×2左右，所以为了增加矫正级数，必需设置多个熔丝。
本实施方式的电压生成电路10，可以在熔丝断开前模拟地再现断开后的电气状态，所以，可以容易地设定最佳的电压值。而且，在熔丝的个数是n个时，矫正级数成为2ⁿ左右，所以可以以较少的熔丝的个数来增加级数。
D/A变换电路12包括作为所谓的R-2R型的梯形电阻网的第1负荷电阻R10、第2负荷电阻R11、第3负荷电阻R12、第4负荷电阻R13、第5负荷电阻R14、第6负荷电阻R15、第7负荷电阻R16、第8负荷电阻R17、第9负荷电阻R20、第10负荷电阻R21、第11负荷电阻R22、第12负荷电阻R23、第13负荷电阻R24、第14负荷电阻R25、第15负荷电阻R26、第16负荷电阻R27。从第1负荷电阻R10到第9负荷电阻R20的各电阻值相等，从第10负荷电阻R21到第16负荷电阻R27的各电阻值也相等。如果将从第10负荷电阻R21到第16负荷电阻R27的电阻值分别设为R〔Ω〕，则的第1负荷电阻R10到第9负荷电阻R20的各电阻值分成为2R〔Ω〕。
D/A变换电路12包括作为对输入的数字值的各位切换高和低的开关的第1开关电路SW1、第2开关电路SW2、第3开关电路SW3、第4开关电路SW4、第5开关电路SW5、第6开关电路SW6、第7开关电路SW7、第8开关电路SW8。第1开关电路SW1对应最低位的位第8开关电路SW8对应最高位的位。各开关电路分别包括3个接点a、b、c。
从第9负荷电阻R20到第16负荷电阻R17的八个负荷电阻以该顺序串联连接并形成电阻串。位于该电阻串的左端的第9负荷电阻R20的一端连接到低电位L，位于电阻串的右端的第16负荷电阻R17的一端连接到放大电路16的非反转输入端子。从第1负荷电阻R10到第7负荷电阻R16的各负荷电阻，各自的一端分别连接到从第9负荷电阻R20到第16负荷电阻R27的各负荷电阻之间，另一端分别连接到从第1开关电路SW1到第7开关电路SW7的各开关电路的接点a。例如：从第1负荷电阻R10一端连接到第9负荷电阻R20和第10负荷电阻R21之间，第7负荷电阻R16一端连接到第15负荷电阻R26和第16负荷电阻R27之间。第8负荷电阻R17一端连接到第16负荷电阻R27和放大电路16的非反转输入端子之间，另一端连接到第8开关电路SW8的接点a。
第1开关电路SW1到第8开关电路SW8的各开关电路的接点b分别连接到低电位L，各开关电路的接点c分别连接到高电位H。第1开关电路SW1到第8开关电路SW8的各开关电路通过接点间的连接切换来切换各位的高和低。这里，在接点a连接到接点b时，该位被设定为低，接点a连接到接点b时，该位被设定为高。在被设定为低时输出的该位的模拟值是零，但被设定为高时输出的该位的模拟值每一位有所不同。例如，在与最低位的位对应的第1开关电路SW1的接点a连接到接点c时，经由第1负荷电阻R10和第10负荷电阻R21到第16负荷电阻R27的八个负荷电阻。它们的总电阻值为9R〔Ω〕。
与最低位相比高一位的位对应的第2开关电路SW2的接点a连接到接点c时，接点a和放大电路16的非反转输入端子之间经由第2负荷电阻R11和第11负荷电阻R22到第16负荷电阻R27的七个负荷电阻。它们的总电阻值是8R〔Ω〕。这样，在将与从最低位的位到最高位的位的各位对应的开关电路的接点a连接到接点c时的总电阻值，成为从9R〔Ω〕到2R〔Ω〕每次减小R〔Ω〕的值。
如上所述，D/A变换电路12通过对于各位，将各开关电路的接点a连接到接点b或者接点c的哪一个来调整应施加到放大电路16的非反转输入端子的参考电压Vref的模拟值。在本实施方式中，作为参考电压Vref的模拟值，以256等级对可设定的电压值的范围内进行调整。通过从设定电路14输出的第1开关控制信号SWD0到第8开关控制信号SWD7来控制各开关电路的连接的切换。
这里，在从第1开关电路SW1到8开关电路SW8的8个开关电路中，从第1开关电路SW0到第7开关电路SW7的7个开关电路通过最初时，将各自的接点a连接到接点b，其初始值设为低。第8开关电路SW8在初始时，通过将各自的a连接到接点c，使初始值设为高。因此，输入的数字值成为中间值的128，参考电压Vref的初始值成为可设定的电压值范围的中间值。在本实施方式中，将D/A变换电路12将应输出的参考电压Vref的目标值设定为1.0V，同时将可设定的电压值的范围设为从0.9V到1.1V，匹配设计以使其中间值的1.0V成为初始值。因为考虑到即使D/A变换电路12的输出值中产生误差，该误差是以1.0V为中心，在正负两端产生，所以可以减少电压的微调工序数，而且可以减少制造工序中的成本。
图3表示设定电路14和各开关电路的内部结构。在本图中，在从第1开关电路SW1到第8开关电路SW8中，仅代表地显示第1开关电路SW1和第8开关电路SW8，省略从第2开关电路SW2到第7开关电路SW7的记载。但是，从第2开关电路SW2到第7开关电路SW7具有和第1开关电路SW1相同的结构。
第1开关电路SW1包括作为开关元件的第1晶体管Tr10、第2晶体管Tr11、第3晶体管Tr12。第1晶体管Tr10是p沟道的MOS晶体管，第2晶体管Tr11和第3晶体管Tr12是n沟道的MOS晶体管。第1开关电路SW1包括：第1熔丝F1、第1反转电路I10、第2反转电路I11、电阻R30。
以第1晶体管Tr10、第1熔丝F1、电阻R30这样的顺序将它们串联连接到在电压源V_DD至接地电位V_SS之间。第2晶体管Tr11将漏极和源极连接在接点a和接点c之间，第3晶体管Tr12的漏极和源极连接在接点a和接点b之间。第2晶体管Tr11的栅极经由第1反转电路I10连接到第1熔丝F1和电阻R30之间，第3晶体管Tr12的栅极经由第1反转电路I10和第2反转电路I11连接到第1熔丝F1和电阻R30之间。即，将相互反转的信号输入到第2晶体管Tr11和第3晶体管Tr12中。
第8开关电路SW8包括作为开关元件的第1晶体管Tr80、第2晶体管Tr81、第3晶体管Tr82。第1晶体管Tr80是p沟道的MOS晶体管，第2晶体管Tr81和第3晶体管Tr82是n沟道的MOS晶体管。第8开关电路SW8包括：第8熔丝F8、第1反转电路I80、第2反转电路I81、第3反转电路I82、电阻R38。
以第1晶体管Tr80、第8熔丝F8、电阻R38这样的顺序将它们串联连接到在电压源V_DD至接地电位V_SS之间。第2晶体管Tr81的漏极和源极连接在接点a和接点c之间，第3晶体管Tr82的漏极和源极连接在接点a和接点b之间。第2晶体管Tr81的栅极经由第1反转电路I80和第2反转电路I81连接到第8熔丝F8和电阻R38之间，第3晶体管Tr82经由第1反转电路I80、第2反转电路I81和第3反转电路I82连接到第8熔丝F8和电阻R38之间。即，相互反转的信号输入到第2晶体管Tr81和第3晶体管Tr82中。
作为控制信号，将第1开关控制信号SWD0到第8开关控制信号SWD7分别输入第1开关电路SW1的第1晶体管Tr10的栅极、未图示的分别包含在第2开关电路SW2到第7开关电路SW7中的晶体管的栅极，以及第8开关电路SW8的第1晶体管Tr80的栅极。第1开关控制信号SWD0到第8开关控制信号SWD7的初始值为低电平，使包含在第1开关电路SW1到第8开关电路SW8的第1晶体管Tr10到第1晶体管Tr80的各晶体管导通。
在第1开关电路SW1中，第1晶体管Tr10的源极漏极电压变为高电平，以第1反转电路I10反转该电位，第2晶体管Tr11截止，进而以第2反转电路I11反转，第3晶体管Tr12导通。因此，第1开关电路SW1的接点a初始时与接点b连接。第2开关电路SW2到第7开关电路SW7也和第1开关电路SW1一样，初始时接点a和接点b连接。
在第8开关电路SW8中，第1晶体管Tr80的源极漏极电压变为高，以第1反转电路I80、第2反转电路I81两次反转该电位，第2晶体管Tr81导通，进而以第3反转电路I82反转，第3晶体管Tr82导通。因此，初始时接点a和接点c连接。
如上所述，第1开关控制信号SWD0到第8开关控制信号SWD7的初始值为低电平时，从第1开关电路SW1到第7开关电路SW7接点a和接点b连接，第8开关电路SW8初始时接点a和接点c连接。相反，第1开关控制信号SWD0到第8开关控制信号SWD7的初始值为高时，从第1开关电路SW1到第7开关电路SW7接点a和接点c连接，第8开关电路SW8初始时接点a和接点b连接。
在断开包含在第1开关电路SW1到第8开关电路SW8中的第1熔丝F1到第8熔丝F8的各熔丝时，将第1晶体管Tr10到第1晶体管Tr80的各晶体管固定在截止的状态。换句话说，通过将第1晶体管Tr10到第1晶体管Tr80的各晶体管截止，可以再现断开了第1熔丝F1到第8熔丝F8的各熔丝时的电气状态。通过在熔丝断开前实行该状态，可以在测定正确的电压值后执行电压的微调，可以提高微调精度。
在寄存器18中，在输入写入信号WR的同时，将构成数字值的第1输入信号D0到第8输入信号D7的8位的值输入到Din，寄存器18暂时存储该值。在寄存器18中输入测试信号TST时，依次读出寄存器18存储的值，作为第1开关控制信号SWD0到第8开关控制信号SWD7的值，输入到第1开关电路SW1到第8开关电路SW8。
以下说明基于以上结构的处理步骤。首先，在熔丝断开之前，测试D/A变换电路12输出的参考电压Vref。在测试的电压值和目标值中产生误差时，为了消除误差，将调整过的新的数字值输入到寄存器18，调整至没有新的参考电压Vref的电压值和目标值的误差。调整以后，对于被调整到与初始值不同的值的位，断开包含在该开关电路中的熔丝。由此，以调整后的值对该开关电路进行固定。而且，即使断开如图3所示配置的熔丝，也基本不存在电阻分量，所以可以提高电压的微调精度。
这样，对于原样保持初始值就可以的位，不断开熔丝，对于应从初始值变更的位，只要断开熔丝其值就反转。虽然熔丝的数量和输入到D/A变换电路12的数字值的位数相同，但是在设熔丝的数量为n时，矫正级数为2n左右，所以可以以比以往少的熔丝的数量使矫正数量增多，同时使矫正宽度减小。
而且，在本实施方式中，通过设定电路14设定数字值，但与装载EEPROM等非易失性存储器的情况相比，可以实现便宜的电路。
以上根据实施方式说明了本发明。该实施方式为例示，本领域的技术人员应理解，在这些各结构元件和各处理步骤的组合中可进行各种变形，而且，这样的变形例也在本发明的范围中。以下，举出变形例。
本实施方式中的D/A变换电路12使用了R-2R梯形电阻网型的电路，但在变形例中也可以使用其它方式的D/A变换电路。在这种情况下，通过使用本实施方式的设定电路14，可以达到相同的效果。
本实施方式中的电压生成电路10如图2所示，形成包含放大电路16的结构。变形例中的电压生成电路10也可以形成不包含放大电路16的结构，而形成包含图1的第一比较电路20或者第二比较电路22以取代放大电路16的结构。通过这样的结构，可以取得与本实施方式相同的效果。