專利名稱：電子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電子系統(tǒng)，特別是有關(guān)于能夠補(bǔ)償制程、電壓及溫度(process、voltage and temperature；PVT)效應(yīng)并且具有簡(jiǎn)易及低成本電路設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
諸如集成電路(integrated circuit)、集總電路(lump circuit)或其組合的電子系統(tǒng)的輸出信號(hào)，會(huì)因溫度變化而扭曲失真，造成電氣特性(例如電壓及電流等)與時(shí)序(例如設(shè)定/保持時(shí)間)從原始設(shè)計(jì)的期待值偏移或漂移，導(dǎo)致系統(tǒng)不正常運(yùn)作。通常，工程師對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行燒機(jī)測(cè)試(chamber burn-in test)，以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的固件參數(shù)(firmware parameter)是否符合在高/低溫環(huán)境下操作的需求?；跍y(cè)試過(guò)的固件參數(shù)而設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品，未必能保證其操作穩(wěn)定性，特別是在不同環(huán)境下或在其它外圍條件下操作時(shí)。倘若電子產(chǎn)品需要重復(fù)的修正測(cè)試(modified test)，會(huì)使得測(cè)試時(shí)間及制造成本增加。除了前述的溫度波動(dòng)效應(yīng)之外，電子產(chǎn)品特別是集成電路，也會(huì)遭受制程/電壓偏移效應(yīng)的影響，例如使用不同制程所制造的集成電路，在電氣特性上也會(huì)有不一致的狀況。


發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中由制程、電壓及溫度效應(yīng)導(dǎo)致的集成電路產(chǎn)生輸出偏移的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠補(bǔ)償制程、電壓及溫度效應(yīng)的電子系統(tǒng)。
本發(fā)明實(shí)施方式提出一種電子系統(tǒng)，包括由第一電壓供電的集成電路，其包括第一裝置；檢測(cè)裝置耦接第一裝置，以檢測(cè)第一裝置的輸出偏移，輸出偏移歸因于制程、電壓及溫度效應(yīng)；以及補(bǔ)償裝置耦接檢測(cè)裝置，響應(yīng)輸出偏移而調(diào)節(jié)第一電壓，并輸出第一電壓至集成電路以補(bǔ)償制程、電壓及溫度效應(yīng)。該電子系統(tǒng)，更包括轉(zhuǎn)換裝置耦接檢測(cè)裝置及補(bǔ)償裝置。轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于檢測(cè)裝置所偵得的輸出偏移的指示信號(hào)，供補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié)第一電壓。此外，補(bǔ)償裝置可對(duì)指示信號(hào)與參考電壓的電壓電平進(jìn)行比較，并將兩者的電壓電平差放大，以對(duì)第一電壓進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，而補(bǔ)償制程、電壓及溫度效應(yīng)。
本發(fā)明另一實(shí)施方式提出一種電子系統(tǒng)，包括由第二電源供電的集成電路；以及，電壓調(diào)節(jié)器，耦接主電源用以輸出該第二電源，電壓調(diào)節(jié)器包括用以監(jiān)測(cè)電子系統(tǒng)或集成電路溫度的熱傳感器，并依據(jù)熱傳感器的檢測(cè)結(jié)果調(diào)節(jié)第二電源的電壓電平。熱傳感器為電阻值隨溫度變化的熱敏電阻器。
本發(fā)明提供的電子系統(tǒng)，補(bǔ)償制程、電壓及溫度效應(yīng)，進(jìn)一步的具有簡(jiǎn)易及低成本電路設(shè)計(jì)的功效。
下述的實(shí)施方式將參照所附圖式以對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。



圖1A概要表示依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電子系統(tǒng)的電路方框圖。
圖1B概要表示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的電子系統(tǒng)的電路方框圖。
圖2概要表示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的電子系統(tǒng)的電路方框圖。
圖3概要表示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的電子系統(tǒng)的電路方框圖。

具體實(shí)施例方式 以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的描述，均基于本發(fā)明的可能最佳實(shí)施樣態(tài)，僅用以闡明本發(fā)明的通用原則，且并非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明的專利范圍當(dāng)以所附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)界定。
圖1A概要表示依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電子系統(tǒng)100的電路方框圖。圖1A中，電子系統(tǒng)100包括集成電路101以及補(bǔ)償裝置102，集成電路101包括第一裝置101a、檢測(cè)裝置101b及轉(zhuǎn)換裝置101c。集成電路101于其電源端Tp接收第一電壓V1。集成電路101可具有電源模塊(未顯示于圖1A中)設(shè)于其內(nèi)部，用以執(zhí)行電源管理及裝置驅(qū)動(dòng)。
第一裝置101a設(shè)置于集成電路101內(nèi)部，例如為環(huán)形振蕩器(ring oscillator)，設(shè)計(jì)成用以輸出既定的頻率及電壓。第一裝置101a的輸出頻率(或電壓)可能由于制程、電壓及溫度(以下簡(jiǎn)稱為PVT)效應(yīng)而扭曲失真，因此導(dǎo)致第一裝置101a的輸出并非是其既定頻率(或電壓)，而發(fā)生輸出偏移的問(wèn)題。需注意本發(fā)明所述的PVT效應(yīng)，是指電路反應(yīng)一或多個(gè)制程、電壓及溫度偏移而造成的影響。檢測(cè)裝置101b，設(shè)置于集成電路101內(nèi)部，耦接第一裝置101a，用以檢測(cè)第一裝置101a因PVT效應(yīng)的輸出偏移。在此實(shí)施方式中，檢測(cè)裝置101b，例如可包括頻率計(jì)數(shù)器(frequency counter)(但是并非限定于此)，用以決定第一裝置101a的實(shí)際輸出頻率相對(duì)于既定頻率的頻率偏移。例如，檢測(cè)裝置101b可輸出對(duì)應(yīng)于頻率偏移的偏移計(jì)數(shù)值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
轉(zhuǎn)換裝置101c從檢測(cè)裝置101b接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于頻率偏移的指示信號(hào)。例如，轉(zhuǎn)換裝置101c可為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digital-to-analog converter；DAC)，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成直流電壓VDC。補(bǔ)償裝置102接收直流電壓VDC，并響應(yīng)第一裝置101a的頻率偏移而調(diào)整并輸出第一電壓V1至集成電路101以補(bǔ)償PVT效應(yīng)。
補(bǔ)償裝置102對(duì)指示信號(hào)的直流電壓VDC與參考電壓VREF進(jìn)行比較及放大，而產(chǎn)生加權(quán)差值(weighted difference)，即α×VDC-β×VREF，以對(duì)第一電壓V1進(jìn)行線性調(diào)整。如圖1A所示，補(bǔ)償裝置102可包括運(yùn)算放大器102a，以及電阻器R1、R2與R3，但是并非限定于此。第一電壓V1是依據(jù)直流電壓VDC、參考電壓VREF以及放大率而定，并且放大率取決于電阻器R1、R2。運(yùn)算放大器102a是用以確保能提供充分的驅(qū)動(dòng)電壓(即第一電壓V1)及驅(qū)動(dòng)電流給集成電路101。
圖1A中，第一裝置101a、檢測(cè)裝置101b以及轉(zhuǎn)換裝置101c設(shè)置于集成電路101內(nèi)部。轉(zhuǎn)換裝置101c也可以選擇設(shè)置于集成電路101的外部。圖1B概要表示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的電子系統(tǒng)150的電路方框圖。電子系統(tǒng)150包括外部轉(zhuǎn)換裝置152，設(shè)置于集成電路101的外部。電子系統(tǒng)150與前述電子系統(tǒng)100具有相同的功能與動(dòng)作。圖1B中，檢測(cè)裝置101b可透過(guò)并行接口(parallel interface)、串行接口(serial interface)或I2C接口(I2C interface)而與外部轉(zhuǎn)換裝置152通訊。
圖2概要表示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的電子系統(tǒng)200的電路方框圖。圖2中，電子系統(tǒng)200包括集成電路201、積分電路203以及補(bǔ)償裝置202，集成電路201包括第一裝置201a、檢測(cè)裝置201b及轉(zhuǎn)換裝置201c。集成電路201于其電源端Tp接收第一電壓V1。集成電路201可具有電源模塊(未顯示于圖2)設(shè)于其內(nèi)部，用以執(zhí)行電源管理及裝置驅(qū)動(dòng)。圖2的第一裝置201a及檢測(cè)裝置201b分別與前述圖1A的第一裝置101a及檢測(cè)裝置101b，具有基本相同的功能與動(dòng)作，為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)在此不再詳細(xì)說(shuō)明。
第一裝置201a設(shè)置于集成電路201內(nèi)部，例如為環(huán)形振蕩器，設(shè)計(jì)成用以輸出既定的頻率及電壓。檢測(cè)裝置201b，設(shè)置于集成電路201內(nèi)部，耦接第一裝置201a用以檢測(cè)第一裝置201a歸因于PVT效應(yīng)的輸出偏移。在此實(shí)施方式中，檢測(cè)裝置201b，用以決定第一裝置201a的實(shí)際輸出頻率相對(duì)于既定頻率的頻率偏移。
轉(zhuǎn)換裝置201c接收由檢測(cè)裝置201b取得的頻率偏移，并轉(zhuǎn)換成為指示信號(hào)。在此，轉(zhuǎn)換裝置201c可為脈寬調(diào)制(pulse width modulation；以下簡(jiǎn)稱為PWM)裝置，以依據(jù)頻率偏移而輸出PWM信號(hào)SPWM作為指示信號(hào)。PWM信號(hào)SPWM具有PWM頻率PWM_f及PWM工作周期(duty cycle)PWM_d，定義如下PWM_f＝CLK_ref/256×pwmp，以及PWM_d＝Cal_Cnt/256；其中CLK_ref表示參考頻率的頻率，pwmp及Cal_Cnt表示控制變量(舉例而言，兩者的范圍值均為1～256，都是由軟件控制)，數(shù)值256表示8位分辨率(resolution)或控制標(biāo)度(control scale)。在此實(shí)施方式中，PWM裝置201c調(diào)整變量pwmp或Cal_cnt，以分別決定PWM信號(hào)SPWM的輸出頻率或工作周期，以便反應(yīng)出頻率偏移。因此，轉(zhuǎn)換裝置201c能夠輸出256種不同工作周期(或不同頻率)的PWM信號(hào)SPWM，用以確認(rèn)頻率偏移。
積分電路203為由電阻器和電容器所構(gòu)成的電阻-電容(以下簡(jiǎn)稱為RC)網(wǎng)絡(luò)。積分電路203對(duì)PWM信號(hào)SPWM進(jìn)行積分而得到直流電壓VDC。直流電壓VDC的電平與PWM信號(hào)SPWM的工作周期互具有比率關(guān)系。
補(bǔ)償裝置202與前述補(bǔ)償裝置102(圖1A)具有基本相同功能與架構(gòu)，故為說(shuō)明簡(jiǎn)潔起見(jiàn)在此不再予以詳細(xì)說(shuō)明。補(bǔ)償裝置202對(duì)指示信號(hào)的直流電壓VDC與參考電壓VREF進(jìn)行比較及放大其差值而產(chǎn)生加權(quán)差值，以對(duì)第一電壓V1進(jìn)行線性調(diào)整。第一電壓V1是依據(jù)直流電壓VDC、參考電壓VREF、以及放大率R1/R2而定。運(yùn)算放大器202a是用以確保能提供充分的驅(qū)動(dòng)電壓(即第一電壓V1)及驅(qū)動(dòng)電流給集成電路201。直流電壓VDC包括256種不同電平，對(duì)應(yīng)于256種不同的頻率偏移。因此，補(bǔ)償裝置202能使用256種標(biāo)度對(duì)第一電壓V1進(jìn)行線性調(diào)整，以增進(jìn)補(bǔ)償精確度及可調(diào)整范圍。
圖3概要表示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的電子系統(tǒng)300的電路方框圖。電子系統(tǒng)300包括電壓調(diào)節(jié)器(voltage regulator)302以及集成電路301。電壓調(diào)節(jié)器302耦接至主電源VDD，以輸出第二電源Vo至集成電路301。電壓調(diào)節(jié)器302包括熱傳感器(thermal sensor)302a，用以監(jiān)測(cè)電子系統(tǒng)300或集成電路301的溫度。電壓調(diào)節(jié)器302依據(jù)熱傳感器302a的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)第二電源Vo的電壓電平進(jìn)行調(diào)整，以補(bǔ)償溫度效應(yīng)。在此實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器302包括NPN雙極型晶體管BJT(或其它類(lèi)型的晶體管)，電阻器Ra、Rb與Rc，以及作為熱傳感器302a的熱敏電阻器RT。在溫度變化時(shí)，熱敏電阻器RT的電阻值也隨溫度而變化。NPN雙極型晶體管BJT的射極電流IE，也響應(yīng)熱敏電阻器RT電阻值變化而改變。第二電源Vo等于IE×Re；其中電阻Re表示晶體管BJT射極的內(nèi)阻、電阻器Rc、及集成電路301的負(fù)載的等效電阻值。因此，第二電源Vo也會(huì)隨熱傳感器302a檢測(cè)的溫度變化而改變，而藉以補(bǔ)償溫度效應(yīng)。NPN雙極型晶體管BJT操作于線性放大區(qū)，藉此電子系統(tǒng)能夠線性地調(diào)整第二電源Vo，控制上更具彈性且適合實(shí)際應(yīng)用所需。
電壓調(diào)節(jié)器302可以設(shè)置于前述電子系統(tǒng)100、150或200中。例如，電壓調(diào)節(jié)器302可輸出第二電源Vo至集成電路的電源端TP，以對(duì)電子系統(tǒng)或集成電路的外圍溫度提供補(bǔ)償。
參照前述圖1A、圖1B及圖2，本發(fā)明的該多個(gè)實(shí)施方式可提供以下的一至多個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)能夠輸出控制信號(hào)對(duì)檢測(cè)得知的PVT效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償；(2)可線性地表示輸出偏移及補(bǔ)償PVT效應(yīng)；(3)可由軟件控制并增進(jìn)補(bǔ)償?shù)木_度；以及(4)僅需要簡(jiǎn)單低成本的電路設(shè)計(jì)(使用RC充電/放電架構(gòu)、或數(shù)模轉(zhuǎn)換器)。參照前述圖3，本發(fā)明的實(shí)施方式可提供以下的優(yōu)點(diǎn)(1)利用熱傳感器自動(dòng)檢測(cè)溫度；(2)可線性地表示輸出偏移及補(bǔ)償PVT效應(yīng)；以及(3)僅需要簡(jiǎn)單的硬件解決方案。
本發(fā)明已揭示若干較佳實(shí)施方式如上，僅用于幫助了解本發(fā)明的實(shí)施，非用以限定本發(fā)明，其專利保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書(shū)及其等同領(lǐng)域而定，而熟悉此領(lǐng)域技藝者于領(lǐng)悟本發(fā)明的精神后，所作的更動(dòng)潤(rùn)飾及等同的變化替換，仍不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電子系統(tǒng)，包括
由第一電壓供電的集成電路，包括檢測(cè)裝置及產(chǎn)生一輸出的第一裝置；該檢測(cè)裝置耦接該第一裝置，并從該輸出檢測(cè)該第一裝置的輸出偏移，其中該輸出偏移是歸因于制程、電壓及溫度效應(yīng)；以及
補(bǔ)償裝置耦接該檢測(cè)裝置，響應(yīng)該輸出偏移而調(diào)節(jié)該第一電壓，并輸出該第一電壓至該集成電路以補(bǔ)償該制程、電壓及溫度效應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，更包括轉(zhuǎn)換裝置耦接于該檢測(cè)裝置及該補(bǔ)償裝置之間，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該檢測(cè)裝置所檢測(cè)得到的該輸出偏移的指示信號(hào)，供該補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié)該第一電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，其中該檢測(cè)裝置響應(yīng)該輸出偏移而輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)作為該指示信號(hào)；該轉(zhuǎn)換裝置包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成該指示信號(hào)以供至該補(bǔ)償裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，其中該數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)置于該集成電路內(nèi)部或外部，該補(bǔ)償裝置對(duì)該指示信號(hào)的電壓電平與參考電壓進(jìn)行比較，并將兩者的電壓電平差放大，以調(diào)節(jié)該第一電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，其中該轉(zhuǎn)換裝置包括脈寬調(diào)制裝置，該電子系統(tǒng)更包括積分電路，該脈寬調(diào)制裝置產(chǎn)生工作周期與頻率相關(guān)于該輸出偏移的脈寬調(diào)制信號(hào)，該積分電路處理該脈寬調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生該指示信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，其中該補(bǔ)償裝置對(duì)該指示信號(hào)的電壓電平與參考電壓進(jìn)行比較，并將兩者的電壓電平差放大，以對(duì)該第一電壓進(jìn)行線性調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，其中該檢測(cè)裝置設(shè)置于該集成電路內(nèi)部，該補(bǔ)償裝置設(shè)置于該集成電路外部。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一裝置為用以輸出既定頻率的環(huán)形振蕩器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，更包括供電給該電子系統(tǒng)的主電源，以及耦接該主電源的電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器用以輸出第二電源給該集成電路；其中該電壓調(diào)節(jié)器包括熱傳感器，用以監(jiān)測(cè)該電子系統(tǒng)或該集成電路的溫度，該電壓調(diào)節(jié)器依據(jù)該熱傳感器的檢測(cè)結(jié)果而調(diào)節(jié)該第二電源的電壓電平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，其中該熱傳感器為電阻值隨溫度變化的熱敏電阻器。
11.一種電子系統(tǒng)，包括
由第二電源供電的集成電路；以及
電壓調(diào)節(jié)器，耦接主電源用以輸出該第二電源，該電壓調(diào)節(jié)器包括用以監(jiān)測(cè)該電子系統(tǒng)或該集成電路溫度的熱傳感器，并依據(jù)該熱傳感器的檢測(cè)結(jié)果調(diào)節(jié)該第二電源的電壓電平。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，其中該熱傳感器為電阻值隨溫度變化的熱敏電阻器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子系統(tǒng)，包括由第一電壓供電且內(nèi)部設(shè)有第一裝置的集成電路；檢測(cè)裝置耦接第一裝置，用以檢測(cè)歸因于制程、電壓及溫度(PVT)效應(yīng)的第一裝置的輸出偏移；以及補(bǔ)償裝置耦接檢測(cè)裝置，響應(yīng)輸出偏移而調(diào)節(jié)并輸出第一電壓至集成電路，以補(bǔ)償制程、電壓及溫度效應(yīng)。電子系統(tǒng)更包括轉(zhuǎn)換裝置，耦接檢測(cè)裝置及補(bǔ)償裝置，用以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于輸出偏移的指示信號(hào)，以供補(bǔ)償裝置對(duì)第一電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，補(bǔ)償裝置可對(duì)指示信號(hào)及參考電壓的電壓電平進(jìn)行比較，并將兩者的電平差放大，以線性地調(diào)節(jié)第一電壓而補(bǔ)償制程、電壓及溫度效應(yīng)。本發(fā)明提供的電子系統(tǒng)，補(bǔ)償制程、電壓及溫度效應(yīng)，進(jìn)一步的具有簡(jiǎn)易及低成本電路設(shè)計(jì)的功效。
文檔編號(hào)G05F1/10GK101398692SQ20081021221
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者吳茂林, 沈志宏, 何玉屏 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司