匹配电流源的顺序标定的集成电路及封装集成电路的制作方法-山东科威数控机床有限公司

专利名称：匹配电流源的顺序标定的集成电路及封装集成电路的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及通过多个电流源对电流进行标定，更具体而言涉及对电流通过用于背光显示的白光发光二极管(WLED)串的地方进行标定。
背景技术：
在WLED(白光发射二极管)技术中的新发展已作出节省成本的大阵列WLED，用于笔记本式电脑、个人数字助手和平板电视的LCD屏幕中的背光应用。现在已有需要数以百计的WLED 的应用并且在将来的应用中可能采用数以千计的WLED。
这些大的阵列常常包括WLED串联串的并行连接。例如典型的阵列可能具有12个平行串，其中每个串具有用于总数为一百二十个WLED的十个串联的WLED。

图1 (现有技术)是为背光采用12串WLED的LCD显示器1的示意图。通过WLED的正向压降通常从2到4伏。经过WLED的正向电流能够在几个数量级上改变，但对于用于个人便携式电子设备的许多WELD阵列来说，十个到一百个毫安的正向电流是通常的。对于第一级， WLED的亮度与通过其的电流成比例。为了提供横过大的WLED阵列的恒定亮度，通过每个WLED 串的电流应良好地匹配相同阵列中的其它串。对于电流匹配在整个阵列上通常要求小于百分之二。
图2(现有技术)示出在多个WLED串之间提供电流匹配的一种方式。在LCD显示器2中， WLED串的数量降到一个，而电流穿过一个长的WLED串。理论上，这给出完全的电流匹配，因为正好相同的电流流过所有的WLED(忽略泄漏和其它的二级效应)。但是，当阵列尺寸增加并且后来的WLED数量增加到数以百计时，向LED加正向偏压所需的电压V+变得相当高。提供该高压V+需要专门的电路并且由于泄漏而产生新的问题。因此，为了实际应用，多个WLED 串的并联组合是有利的。这迫使每个串具有电流控制元件，以便电流从串到串相互匹配。
图3(现有技术)是示出由四个对应的相应电流源4-7控制的四个WLED串8-11的阵列3 的示意图。集成电路解决方案在一个集成电路芯片上可包括4到8个这样的电流源。在图3 中，电流源4-7设置在一个集成电路芯片12上。但是，如果需要较大数量的WLED串，则可能使用这样的多个集成电路。
图4(现有技术)示出通过提供多个这样的集成电路13-15控制对应的大量WLED串所具有的问题。该问题是一个集成电路13的电流基准可能与在相同的大阵列中所使用的另一集成电路15的电流基准不匹配。如果在两个集成电路的电流基准之间存在失配，则在相同的LCD 显示器中流过WLED串中不同WLED串的电流之间也将存在失配。这将使得横过LCD显示器的亮度失配，这对于人眼可能是可察觉的并因此对于考虑购置该显示器的人是不可接受的，这是不合需要的。
已知用于使单芯片电流基准更准确的技术，这些技术通常包括某些类型的微调，以便提供为这些应用所需的严格控制。图5(现有技术)是示出采用电阻微调的一种这样的技术的示意图。为了使所有流入集成电路16的电流I1-IN相同，修正电阻17-19。在一个示例中，将"薄膜电阻"层增加到集成电路以提供所需的低的温度系数和可微调性。任何形式的微调，不管是激光微调或熔断集成电路上的熔丝连接或某些其它方式的微调，都将增加集成电路的成本。
图6(现有技术)示出用于在多个集成电路之间提供精确受控电流源的另一技术。该技术包括需要集成电路中的每个集成电路具有相关的高度准确的外部电阻和准确的内部电压源。在图6的例证中，集成电路20具有准确的内部电压源21和外部精密电阻22，并且集成电路 23具有准确的内部电压源24和外部精密电阻25。该技术的缺点包括增加外部电阻的成本、外部电阻的变化和失配、内部电压源的变化。提供具有足够精度的内部电压源通常需要某种形式的微调。此外，通过共用地线26的压降还可能导致多个集成电路之间更大的电流失配。
图7(现有技术)示出这些潜在解决方案的另一外延。电压基准仅由一个电路27产生并且运送到所有的集成电路28-30。每个集成电路28-30与图6的电路中一样地具有其相关的准确外部电阻31-33。图7的电路具有一些问题，因为沿大LCD显示器的地线34的压降将有效地改变当人们沿着从集成电路到集成电路的地线34运动时各集成电路"看到"的基准电压。

实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种匹配电流源的顺序标定的集成电路及封装集成电路，它可以减少电流基准之间的失配，提高其匹配度，进而提高LCD显示器亮度质量。
为了解决以上技术问题，本实用新型提供了如下技术方案
一种系统包括多个发光二极管(LED)串和多个可编程电流源电路(CSC)。不同的LED电流 IOUT流过LED串中每个LED串。这些LED电流IOUT中的每个LED电流由可编程CSC中相应的相关一个可编程CSC控制并流过该可编程CSC。第一组可编程CSC是第一集成电路的一部分，而第二组可编程CSC是第二集成电路的一部分。在一个实施方式中，LED是背光照明例如液晶显示器(LCD)的显示器的白光发射二极管(WLED)。集成电路的物理位置可分布在LCD 显示器平面的大区域上。
在该系统中，每个CSC利用单个基准信号(例如，基准电流信号)进行标定，以便由CSC 电路控制的LED电流标定成(g卩，编程为)与基准电流相同、或者为基准电流的函数或倍数。这样逐一地自动地对CSC进行标定，以便使所有的LED电流具有大致相同的量值。当利用基准信号对CSC中的一个CSC进行标定时，不对所有的其它任何一个CSC进行标定并且所有的其它CSC都不使用基准信号。顺序地、每次一个地、重复地、并且自动地对CSC进行标定，以便流过各LED串的所有LED电流保持大致恒定。(术语"顺序"在此意味着每次一个，并且能够包括固定的次序或变化的次序。)
在一个示例中，将CSC组织成链，使得基准信号路径进入第一集成电路中的一个集成电路的第一端子，并通过第一集成电路中的CSC链，从第一集成电路的第二端子出来，然后进入第二集成电路的第一端子，通过第二集成电路中的CSC链，并从第二集成电路的第二端子出来等等。基准信号是基准电流。将基准电流供应到第一集成电路的第一端子上。第一集成电路中CSC链的第一CSC将其本身耦联到信号路径中，并使用基准电流对本身进行标定。中断到随后的csc的信号路径。当已对第一csc进行标定时，第一csc沿信号路径将基准电流供应到第一集成电路的CSC链中的第二 csc。
各CSC具有确定基准电流是否供应到该CSC的检测电路。因此第二 CSC确定现在以基准电流供应，并且作为响应第二 CSC将其本身耦联到信号路径中并使用基准电流对本身进行标
定。当对第二csc进行标定时，中断链中从第二csc到随后的csc的信号路径。当已对第二 CSC进行标定时，该过程重复。第二 CSC沿信号路径将基准电流发送到链中下一个csc。现在通过第一和第二csc将该基准电流供应到链中第三csc。因此，通过各csc设置在其中的各集成电路、沿链逐一地自动地对csc链进行标定。一旦已将链中所有的csc标定成基准电流，则利用基准电流通过链的第一csc重复该过程以再次对其本身进行标定。每当对csc链进行标定时，标定的次序相同。
在第二示例中，基准信号(在该情况下，基准电流)不通过各csc发送到csc链中随后的
CSC，而是各CSC都仅具有耦联到共用的基准电流导体的单个节点或单个端子。如果没有一个csc将来自导体的基准电流用于标定，则基准电流导体上的电压具有预定的特性。如果通
过其单个节点监控基准电流导体的csc在特定的时间确定基准电流导体上的电压具有预定的特性，则csc使用来自导体的基准电流以对本身进行标定。当CSC对本身进行标定时，CSC
使基准电流导体上的电压不具有预定的特性，以便耦联到导体的其它CSC不会同时对它们本身进行标定。在一个示例中，各单独的CSC确定该CSC试图对其本身进行标定的特定时间(CSC
只有当基准电流导体上的电压具有预定特性时才决定开始自我标定)。因为各csc的定时器彼此不同步,所以csc检査基准电流导体以确定该基准电流导体是否可用的次序随时间变化。
因此，CSC自我标定的次序随时间变化。
在第三示例中，基准信号(在该情况下，基准电流)不通过各csc发送到随后的csc，而是各csc都仅具有耦联到共用的基准导体的单个节点或单个端子。但是，多个这样的csc设
置在集成电路中。各集成电路具有对单个基准端子上的电压进行监控的适量的逻辑(电路)。
集成电路的CSC的所有单个节点耦联到该单个基准端子。如果逻辑检测到CSC的另一集成电
路没有使用共用的基准导体，则逻辑使来自导体的基准电流通过该单个基准端子流入集成电
路，并使集成电路的各csc标定。每次一个地对集成电路中的csc进行标定。在对集成电路内的csc进行标定的时间期间，逻辑使共用的基准导体上的基准信号不具有预定的特性，以便csc的其它集成电路中的逻辑电路检测到共用的基准导体正被使用。当已对集成电路的所有csc进行标定时，则逻辑电路释放共用的基准导体。于是在集成电路的其它集成电路中的
逻辑电路自由地检测到共用基准导体可用，并且开始另一集成电路的csc的自我标定。各个
这样的集成电路的逻辑都包括确定逻辑在什么时候作出关于共用的基准导体是否可用的振荡器或定时器。逻辑确定如果共用的基准导体上的基准信号具有预定特性，则共用的基准导体可用。以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
图1 (现有技术)是为背光采用12串WLED的LCD显示器1的示意图。
图2(现有技术)示出在多个WLED串之间提供电流匹配的一种方式的示意图。图3(现有技术)是示出由四个对应的相应电流源4-7控制的四个WLED串8-11的阵列3 的示意图。
图4(现有技术)示出通过提供多个这样的集成电路13-15控制对应的大量WLED串所具有的问题的示意图。
图5(现有技术)是示出采用电阻微调的一种这样的技术的示意图
图6(现有技术)示出用于在多个集成电路之间提供精确受控电流源的另一技术的示意图。
图7(现有技术)示出这些潜在解决方案的另一外延的示意图。图8是本实用新型第一个新系统100的简化电路示意图。图9是本实用新型第二个新系统200的简化电路示意图。图10是包括数字控制环的可编程CSC 168的示意图。图11是另一可编程CSC 169的示意图。
图12是当NFET 144作为二极管连通时NFET 144的二极管I/V曲线的示意图
图13是当NFET 144构造成晶体管时NFET 144的示意图。
图14是示出对开关电路143的开关进行控制的两个数字信号的波形示意图。
图15是提供比基准电流IREF大的LED电流IOUT的可编程CSC 146的电路图。
图16示出另一 CSC 149和提供具有比基准电流IREF大的量值的输出电流IOUT的方法示意图。
图17是示出图11的电路的真实实现方面的示意图。图18是示出第一实施方式的示例的示意图。图19是示出图18的系统中从属CSC的操作的流程图。图20是示出图18的系统中主CSC的操作的流程图。图21是所仿真的顶层测试电路的示意图。
图22是图21中三个从属CSC中的每个从属CSC内的电路的更详细的示意图。
图23是对图22的两位状态机171的操作进行说明的状态图。
图24是对图22的两位状态机171的操作进行说明的逻辑表。
图25是图22的块5 SLICE 2的电路图。
图26是图25的块islice 2的电路图。
图27是示出图29和9的实施方式的操作的流程图。
图28是图27的标定方法的状态图。图29是用理想的电路元件作成形状的第二实施方式的测试电路的示意图。图30是图29的三个集成电路中的一个集成电路的示意图。
具体实施方式

现在将对本实用新型的一些实施方式作出详细参考，所述实施方式的实例在附图中示出。
图8是本实用新型第一个新系统100的简化电路示意图。系统100包括LCD显示器101、电流基准102、和三个集成电路103-105的链，其中该LCD显示器101包括白光发射二极管 (WLED)的阵列。LED电流11-112中的每个电流流过多个WLED串106-117中对应的一个。集成电路103-105包括多个可编程电流源电路(CSC) 118-129。基准电流IREF每次一个运送到各不同的CSC中的每个CSC，以便对由CSC控制的LED电流进行标定以匹配基准电流IREF。基准电流IREF进入集成电路的一个端子并从另一个端子出来，以便在沿集成电路链更向下接连的集成电路中能够使用基准电流。例如，基准电流IREF通过端子130流入集成电路103 并通过端子131从集成电路103流出来。
通过检测在IC封装(集成电路封装)的基准电流输入端子处和在IC封装的基准电流输出端子处的电压，链中各集成电路为其本身确定其在什么时候可用基准电流来对其内部CSC进行标定。如果集成电路不能确定基准电流可用于标定，则可能发生一种情形，由此当基准电流未处于其正确的最终值时开始标定，或者更坏的情形是两个分开的集成电路可能试图同时对它们的CSC进行标定，导致基准电流退化。退化的基准电流将导致错误的标定。
图9是本实用新型第二个新系统200的简化电路示意图。在系统200中，LCD显示器101 与图8的LCD显示器101相同。与在图8的系统中一样，集成电路103-105中的每个集成电路包括多个可编程电流源电路(CSC)。与在图8的系统中一样，图9的CSC用附图标记118-129 表示。但是，在图9的示例中，集成电路103-105中的每个集成电路仅使用一个端子以接收基准电流IREF。例如，集成电路103通过端子132接收基准电流IREF。三个集成电路的IREF 端子132-134耦联到一起并通过相同的单个导体135耦联到电流源102。各集成电路都监控在其IREF端子上的电压。如果电压具有预定的特性(高于预定阈值足够的时间量)，则集成电路确定没有其它集成电路降低IREF导体135上的电压并确定基准电流IREF此刻可用于标定。然后集成电路在基准电流导体135上降低，并将基准电流IREF用于对其本身进行标定。在集成电路将基准电流导体135的电压降低的时间期间，连接到相同导体135的所有其它集成电路确定电流基准导体135上的信号不具有预定特性并且由另一集成电路使用该电流基准导体135。因此其它集成电路只好等到基准电流导体135变成可用为止。集成电路内的内部振荡器和/或定时器记录集成电路标定企图之间的间隔的时间。由于正态过程变化，所以集成电路103-105的振荡器彼此的频率和相位不匹配，使得在任何周期形式中使各集成电路的标定企图不会关联。在该情形下，标定循环之间的时期中的失配将两个不同的集成电路之间的标定企图冲突保持到最低限度。
为了调节CSC以便其LED电流值匹配基准电流(或者与基准电流直接相关)，调节CSC然后该CSC以非易失的方式保持该调节的值，使得LED电流的程序值不会明显地改变，直到对 CSC进行重新标定为止。存在通过它们能够完成所述目的的多种方法。图IO是包括数字控制环的可编程CSC 168的示意图。数字控制环(间接通过调节电流138 来)调节LED电流IOUT，使得IOUT匹配基准电流IREF(或者直接与基准电流IREF相关)。控制环使用对二进搜索法或其它合适的算法增加(或减去)合适量的额外电流，以使电流138匹配IREF。首先假定开关136将节点N1连接到节点N2，电流源137减小电流138。如果电流 138具有比电流IREF小的量值，则节点N1上的电压将提高。如果电流138具有比电流IREF 大的量值，则节点N1上的电压将降低。通过比较器139将节点N1上的初始电压与基准电压 VREF(例如，VDD/2)相比较。如果由比较器139输出的信号是数字高，则调节电流源137以增加电流138。这通过数字控制可变电阻140以具有较低的阻抗值来实现。如果由比较器139 输出的信号是数字低，则调节电流源137以减小电流138。电路能够以线性形式或通过加权二进制搜索来搜索最好的电阻代码。然后将该确定的最好的代码存储在数字寄存器中，直到下一次需要标定为止。在替代的控制环中，同相比较器输入引线上的基准电压是数字控制的基准电压，并且代替数字控制可变电阻140使用固定值的电阻。
图11是另一可编程CSC 169的示意图。可编程CSC 169调节电流源，使得降低的电流等于基准电流IREF(或直接与基准电流IREF相关)。在该情况下，存在两个可编程电流源141 和142以及开关电路143。第一可编程电流源141包括第一N沟道场效应晶体管(NFET)144，而第二可编程电流源142包括第二NFET145。在可编程电流源的编程期间，使可编程电流源的NFET进入二极管连通构造，迫使基准电流IREF通过NFET。将NFET的栅极驱动到一电压，使得如果外部地迫使栅极在相同的电压值，则NFET将那么多的电流流入到其漏极中。在这一点上，则使栅极与漏极断开，并且栅极电容将电压保持在该值，使得NFET继续将相同的电流作为基准电流流入。
图12是当NFET 144作为二极管连通时NFET 144的二极管I/V曲线的示意图。如果迫使一百微安的IOUT电流通过具有图12曲线的二极管，则通过二极管的电压降将为1. 5伏。
图13是当NFET 144构造成晶体管时NFET 144的示意图。如果通过栅极对源极端子的电压降由栅极电容保持在1. 5伏，则漏极电流当其漏极电压保持在1. 5伏时将保持在一百微安。
为了避免在编程期间投入到图11的CSC 169中的LED电流中断，在对主可编程电流源 141编程的同时虚设可编程电流源142用于投入LED电流IOUT。在对主可编程电流源141编程的循环结束时，对虚设可编程电流源142编程，使得电流值为正确的电流值，以便在主电流源的下一编程循环期间代替投入到主电流源中的电流。
图14是示出对开关电路143的开关进行控制的两个数字信号的波形示意图。信号 CAL—ACTUAL (即CAL—实际)的高脉冲表示在其期间内对可编程电流源141编程的期间，而信号CAL一DUMMY (即CAL一虚设)的高脉冲表示在其期间内对可编程电流源142编程的期间。在己对CSC的两个可编程电流源编程之后，则CSC的可编程电流源保持在它们的编程状态中一段时间，从而允许利用相同的基准电流IREF对其它CSC的可编程电流源编程。
图15是提供比基准电流IREF大的LED电流IOUT的可编程CSC 146的电路图。可编程 CSC 146包括电流反射镜，其中输出NFET装置147具有的尺寸是二极管连通NFET 148尺寸的倍数。图15的电路具有的缺点是可能引进基准电流IREF与输出电流IOUT之间的失配，因为正态过程和几何失配为平面工艺中制造的任何两个相邻的NFET装置所固有。
图16示出另一CSC 149和提供具有比基准电流IREF大的量值的输出电流IOUT的方法。 CSC 149包括开关电路150、多个可编程电流源151-154和虚设可编程电流源155。对可编程电流源151-154中的各个单独的可编程电流源进行标定，使得可编程电流源减小的电流匹配基准电流IREF。当可编程电流源151-154中的一个可编程电流源在被标定并使用基准电流 IREF时，虚设可编程电流源155减小一电流，该电流为正被标定的电流源如果不是被标定则将减小的电流。因此，总是存在四个可编程电流源减小电流。例如在图15的电路中没有引进电流反射镜失配。
图17是示出图11的电路的真实实现方面的示意图。由于开关晶体管156的门电容并且由于实际NFET开关的渗漏，所以图ll的电路可能经受寄生电荷注入，并且同样地实际实现可能包括在NFET 144的门处接地的另一电容器157和/或使用电荷消除虚设开关158。
因为以上已描述了实现能够通过外部供应的基准电流进行标定的可编程CSC的多种方式，所以可编程CSC功能块用作如下所述的较大系统中的部件。描述了利用多个CSC功能块的两个实施方式，其中将多个CSC功能块顺序标定至从单个基准电流源提供的基准电流 IREF。
第一实施方式图18是示出第一实施方式的示例的示意图。示出了CSC链的四个可编程CSC 160-163，但是该概念同样很好地应用于从两个到许多可编程CSC的情形。第一可编程电流源160称作主CSC。(可作为主CSC的一部分被包括的)精确受控电流源164输出基准电流IREF。在主CSC内是可编程电流源165(或可编程电流源块)、小的反偏电流装置(例如， 20nA) 166和标以"E"、 "F"、 "G"的三个开关。通过主CSC的ISOUT节点167将基准电流IREF 供应到链的其它CSC。
图18的其它三个可编程CSC 161 — 163标以"从属"。它们包括相同(在该情况下相同，但通常不相同)的可编程电流源块、两个小的反偏电流装置和开关A、 B、 C、 Dl (即"dl")、 D2。开关A是可选的。从属CSC没有精确受控的基准电流发生器，但改为依靠来自主CSC用于标定的基准电流IREF。基准电流IREF在ISIN节点处进入各从属CSC并且(在适当的时间) 从IS0UT节点离开。主CSC和从属CSC都具有若干比较器和逻辑和电源和地线连接在该描述水平未示出)。
在上电复位(P0R)处，主CSC 160在告诉从属CSC基准电流IREF对它们自己的标定此刻不可用的同时，将(可在主CSC内产生但在此示出由164在外部产生的)IREF用于对其电流源 165(或源)进行标定。主CSC通过将其IS0UT节点上的电压降低来向其它CSC传达电流基准对于从属标定不可用。当这样降低电压时，链中下一从属CSC的ISIN不会具有带有预定特性的信号。从属CSC中的比较器(未示出)检测从属的ISIN节点上的电压为低，并且作为响应不会开始标定循环而是通过降低其ISOUT节点上的电压传递基准电流对于标定不可用的信息，这又向链中的下一从属CSC发信号。下一从属CSC又传递该信息等等直到通知到所有的从属CSC为止。
在主CSC 160已对其自己内部的可编程电流源165进行标定之后，其将IREF电流切换到其ISOUT节点167上。(明显大于通过CSC 161的开关D1由装置170拉出的二十毫微安培小的反偏电流的)基准电流提高主CSC的IS0UT节点167处的电压，这也提高从属CSC 161 的ISIN节点的电压。现在从属CSC 161的ISIN节点上的信号具有预定的特性。从属CSC 161 内的比较器检测预定的特性(电压在ISIN节点上上升)，并且从属CSC中的控制电路将来自主CSC的基准电流切换到第一从属CSC的可编程电流源中，以便可将该可编程电流源标定成来自主CSC的基准电流。开关D1打开，而开关A和B闭合，并且开关C打开。开关D2闭合。
一旦从属CSC 161的可编程电流源完成其标定循环，则从属CSC 161的控制电路将来自主CSC 160的基准电流从CSC 161的从属ISIN节点转到CSC 161的IS0UT节点。开关A和C 闭合，而开关B、 D1和D2打开。因此基准电流通过第一从属CSC 161供应到链中的下一从属CSC。这又使得下一从属CSC 162的ISIN节点上的信号具有预定的特性(在下一从属CSC162 的ISIN节点处电压上升)。下一从属CSC 162确定其应将基准电流用于对其自己的内部可编程电流源进行标定。从属CSC162对其内部电流源进行标定，然后将基准电流传递到下一从属单元163等等，直到达到从属CSC链的末端为止。
当链中最后的从属CSC己对其完成标定时，其试图将基准电流传递到下一从属CSC，但没有这样的下一CSC。最后的从属CSC 163的IS0UT节点上的电压提高，直到该电压达到从属CSC的电源电压VDD或者主CSC中基准电流的电路限制其正向行程为止。
最后的从属CSC 163的ISOUT节点上的高电压表示已完全对CSC链进行了标定。因为此刻基准电流IREF通过所有的从属CSC(以便到达最后的从属CSC)，所以每个从属CSC的每个 ISOUT和ISIN节点以及主CSC的ISOUT节点的电压大致同时都达到该较高的电压。主CSC 160 在其ISOUT节点167处检测到该较高的电压持续时间比时间段TIME 1长，并确定巳对整个链进行标定。然后主CSC 160再次将该基准电流用于对其自己内部的可编程电流源进行标定，这又将ISOUT节点167处的电压降低并再次开始整个循环。如果不希望在先前结束的标定循环结尾立即开始标定循环，则可使主CSC 160等待外部供应信号以开始下一标定循环。替代地，主CSC 160具有产生开始下一标定循环的信号的内部振荡器和/或定时器。通过简单地将电容器耦联到最后的从属CSC 163的ISOUT节点上，使下一标定循环延迟某一时间，该时间为基准电流IREF将电容器充电到主CSC确定已对最后的从属CSC进行标定所需的较高的电压阈值所花费的时间。
在一个示例中，在多个集成电路装置中的每个集成电路装置中存在四个可编程CSC，其中可编程CSC的链顺次延伸通过集成电路中的每个集成电路。图18的四个可编程CSC都是在集成电路链中作为第一集成电路的单个第一集成电路的一部分。在已对最后的从属CSC 163进行标定之后，在开始新的标定循环之前出现大约五百微秒的延迟。
在另一示例中，块160-163表示不同的集成电路。除多个可编程电流源以外，每个集成电路都包括一组开关。一旦切换集成电路的开关使得在集成电路上为标定目的使用基准电流，则该集成电路的可编程电流源逐一地使用该基准电流，直到它们都被标定为止。在对所有的可编程电流源进行标定之后，集成电路的开关切换成将基准电流发送到链中下一集成电路上。
图19是示出图18的系统中从属CSC的操作的流程图。图20是示出图18的系统中主CSC 的操作的流程图。在已对从属CSC进行标定之后关闭CSC的小反偏电流装置。如果情况不是这样，则每当对随后的从属csc进行标定时将基准电流减小反偏电流装置的值。到对最后的从属csc进行标定时，基准电流将已经减小二乘以从属csc单元的数量乘以反偏电流装置的值。如果链中从属csc的数量大则那将引进大的误差。
图21是所仿真的顶层测试电路的示意图。为简化目的，在该测试电路仿真中未提供图19 的主CSC 160，而是用电流源替代主CSC的功能。(有关附图中的标记的含义如下inomal: current normal, icaliru current calibration i叩ut， icalout: current calibration output, gocal: start calibration, res: reset, adj: adjacent), 另夕卜，在附图中英文部分的大小写与说明书有些不一致，如未特别声明，大小写表示的意思相同，应理解为同一标示。
图22是图21中三个从属CSC中的每个从属CSC内的电路的更详细的示意图。在示意图的中心是标以5 SLICE (slice) 2的可编程电流源块。外层块5 SLICE 2通过与图18的从属CSC中的开关B、 C、 Dl、 D2和A相对应的S5切换S1。图22的电路还包括对标定序列进行控制的两位状态机171。
图23和24是对图22的两位状态机171的操作进行说明的状态图和逻辑表。如图22所示，在各从属CSC中还存在三个比较电路。第一比较器用于当电源电压VDD电平低于预定的阀值时产生上电复位信号P0R。第二比较器确定在对可编程电流源进行标定时什么时候从属 CSC的ICALIN节点高于阈值电压VTLO(例如，0.1伏)，该阈值电压VTLO低于ICALIN上的电压。当ICALIN节点上的电压提高到该阈值VTLO以上时，从属CSC确定基准电流此刻对其而言(从属CSC)可用以用于从属CSC的标定。第三比较器检测在什么时候ICALIN节点上的电压高于阈值电压VTHI (例如，4. 0伏)。当对可编程电流源进行标定时VTHI明显高于ICALIN节点上的电压。当ICALIN节点上的电压比该较高的阈值电压VTHI高出比时间段TIME 1长的一段时间时，(例如，通过主CSC)确定已对从属CSC的整个串的所有从属CSC进行标定。
图25是图22的块5 SLICE 2的电路图。图25示出一个IOUT，但在图22中示出四个 IOUT。图22所示的各IOUT需要四个islice 2电路和一个iDUMMY。块5 SLICE 2包括调用 islice 2的块，该islice 2类似于图16的块，除了 islice 2使用理想的电路元件而不是真实的NFET之外。
图26是图25的块islice 2的电路图。
第二实施方式图27是示出第二实施方式的操作的示意图。第二实施方式采用结合图9 提出的技术。与上述描述的第一实施方式的示例一样，系统包括集合到若干集成电路中的许多可编程CSC。在图9的情况下，存在三个不同的集成电路103-105,并且各集成电路包括四个可编程CSC。但是这是示例。对CSC和集成电路的数量没有限制。
图9所示的系统利用连接到每个集成电路的一个且仅一个端子的单个基准电流导体 135(有时称作"总线")。当基准电流总线135上的电压高于预定阈值预定的时间量时，基准电流IREF可用于标定。当特定的集成电路需要对其可编程CSC进行标定时，集成电路首先检査基准电流导体135的电压，以了解导体135是否可用。导体135如果其可用则处于高电压。如果电流基准导体135可用，则集成电路使导体135上的电压降低，使得集成电路中的其它集成电路不会同时试图并将基准电流导体135用于标定。在一个示例中，各可编程CSC独立于其它可编程CSC操作,使得相同集成电路的可编程CSC确定是否对它们本身进行标定。替代地，各集成电路可能包括用于确定集成电路上所有的可编程csc均被标定的电路(即使
可编程CSC可能被每次一个地被标定)。
图27是示出图29和9的实施方式的操作的流程图。在图9和图27的示例中，电流源的每个集成电路内的定时器和逻辑开始集成电路的CSC的标定。如果集成电路的定时器(步骤172)过期期满，则集成电路检查(步骤173)以确定电流基准导体135(也称为"CALLINE") 是否可用。如果导体135上的电压低于预定的阈值电压，则集成电路确定导体135不可用并再次设定定时器，使得集成电路将再次等待，直到其再次试图进行标定为止(步骤174)。另一方面，如果由导体135上的电压高于预定的阈值多于特定的时间量来确定导体135可用，则集成电路开始其标定循环并将导体135上的电压降低到低于预定的阈值电压(步骤175)。然后集成电路使用来自导体135的基准电流以逐一地对集成电路上的每个CSC进行标定(步骤176)，一直将导体135保持在不可用的状态使得其它集成电路不会试图开始标定循环。当完成集成电路的所有CSC的标定时，则集成电路释放导体135(步骤177)。集成电路通过不再将导体135上的电压降低到低于预定的阀值电压来释放导体135。
图28是图27的标定方法的状态图。特定的集成电路的随后的标定循环之间的时间取决于可编程CSC的实现细节。如果它们的保持短则它们不得不更经常地进行标定，然而如果它们的保持长则它们能够以较长的间隔进行标定。其中，cal」就绪-当ical〉1.0V时高，tdone-10 毫秒定时器达到10毫秒，treset-将10毫秒定时器复位为0, gocal-开始标定，发送标定已完成的信号。
图29是用理想的电路元件作成形状的第二实施方式的测试电路的示意图。在图29中，存在三个集成电路178-180 。各集成电路具有表示在什么时候集成电路应试图对其可编程CSC 进行标定的其自己的内部振荡器和定时器。由于在图30的测试电路中使用的装置的理想特征，所以在振荡器中必须引入偏移量，否则振荡器将同时不断地试图对它们本身进行标定。为此，将小的电容器、不同值中的每个值添加到各集成电路，以确保标定循环之间的时期在所有不同的集成电路之间无关联。在真实的集成电路中，这些外部电容器不必要。
图30是图29的三个集成电路中的一个集成电路的示意图。电路包括仅利用一个触发器实现的双态状态机181。比较器182设置成如果基准电流导体135上的电压(这里在端子 ICALIN上接收)高于1. 5伏的阈值并且如果导体135可用于标定则检测。如果检测到导体135 可用，则断言信号CAL—READY为数字逻辑高电平。另一比较器183设置成检测上电复位状态 (POR)以便能够使状态机181复位。标以定时器1的定时器确定作出电流源标定企图的间隔。实际的CSC本身是标以5 SLICE 2的块。以上结合图22和25描述了块5 SLICE 2。
尽管以上为了说明目的而描述了某些具体的实施方式，但该专利文件的讲授具有普遍的适用性并且不局限于上述具体的实施方式。披露的结构和方法在某些应用中用于逐一地对多个可编程CSC进行标定，其中由可编程CSC投入/起源的IOUT电流不用来驱动LED。尽管以上电压阈值电平被描述成横过单个基准电流导体来回传达信息的方式，但能够采用其它合适的信号技术。例如，高速数字信号能够添加在基准电流导体上的低频率IOUT信号上，并且能够使各可编程CSC和/或可编程CSC的集成电路将这些高频信号发射到基准电流导体上和检测基准电流导体上这样的频率信号。不是将单个基准电流导体用于基准电流供应和发信号的目的，而是各集成电路能够包括附加的端子或可用于发信号目的的端子。如果提供这样的附加端子，则可编程CSC的集成电路之间的信息的发信号能够通过分开的信号导体传达，所
述分开的信号导体耦联到所述附加的端子并且不与基准电流导体交叉。尽管描述了正的IREF 电流供应到CSC的系统，异极性(负IREF电流)系统是可行的，其中交换被检测的预定特性的极性。因此，能够在不偏离如权利要求说明的本实用新型范围的情况下，实践所述实施方式的各种变型、修改和各种特征的组合。
权利要求1. 一种集成电路，其特征在于，包括多个电流源电路，其中各电流源电路包括第一节点；第二节点；可编程电流源；和开关电路，其中在第一状态中，所述开关电路将所述第一节点耦联到所述可编程电流源并且将所述第二节点从所述可编程电流源和所述第一节点隔离，其中在第二状态中所述开关电路将所述第一节点耦联到所述第二节点并且将所述可编程电流源从所述第一节点和所述第二节点隔离；和第一端子，所述第一端子耦联到所述电流源电路中的第一电流源电路的第一节点；第二端子，所述第二端子耦联到所述电流源电路中的第二电流源电路的第二节点，其中所述电流源电路一起耦联成链，使得如果所有所述电流源电路的所述开关电路处于所述第二状态，则从所述第一端子经过所述电流源电路链到所述第二端子建立导电路径；和多个电流源端子，其中各电流源电路中所述可编程电流源耦联到所述电流源端子中相应的一个电流源端子。
2. 如权利要求l所述的集成电路，其特征在于，其中所述多个电流源端子中的每个电流源端子都耦联到多个发光二极管串中相应的一个串。
3. —种集成电路，其特征在于，包括基准端子；多个电流源电路，其中各电流源电路耦联到所述基准端子并包括可编程电流源，其中如果所述基准端子上的信号在预定的时间具有预定的特性，则所述各电流源电路将在所述基准端子上接收的基准电流用于对其可编程电流源进行标定；和多个电流源端子，其中各电流源电路中所述可编程电流源耦联到所述电流源端子中相应的一个电流源端子。
4. 如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，其中所述多个电流源端子中的每个电流源端子都耦联到多个发光二极管串中相应的一个串。
5. 如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，其中所述电流源电路中的每个电流源电路还包括定时器，其中电流源电路的所述定时器确定所述预定时间。
6. 如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，其中所述标定是以随时间变化的次序逐一地对所述电流源电路的所述可编程电流源进行标定。
7. 如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，其中所述信号是基准电流信号。
8. 如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，其中所述预定特性是至少保持预定的时间量的非瞬变电压电平。
9. 一种集成电路，其特征在于，包括基准端子；多个电流源电路，其中各电流源电路包括可编程电流源；多个电流源端子，其中各电流源电路中所述可编程电流源耦联到所述电流源端子中相应的一个电流源端子；和电路，所述电路监控所述基准端子上的信号并每次检测所述信号是否具有预定的特性，并响应于检测到所述信号在当时具有所述预定特性而使所述多个电流源电路中的每个电流源电路使用在所述基准端子上接收的基准电流来对其可编程电流源进行标定。
10. 如权利要求9所述的集成电路，其特征在于，其中一旦所述电路检测到所述信号在当时具有所述预定特性，就使所述集成电路上所有所述电流源电路利用所述基准电流进行标定，其中在对所有所述电流源电路进行标定期间所述集成电路使基准端子上的所述信号具有第二预定特性。
11. 如权利要求9所述的集成电路，其特征在于，其中基准电流导体耦联到所述集成电路的所述基准端子，其中所述预定特性表现出所述基准电流导体未被用于对耦联到所述基准电流导体的任何集成电路的任何电流源电路进行标定，其中所述第二预定特性表现出基准电流导体被用于对耦联到所述基准电流导体的集成电路内电流源电路进行标定。
12. —种封装集成电路，其特征在于，包括基准端子；多个可编程电流源；多个电流源端子，其中各可编程电流源耦联到所述电流源端子中相应的一个电流源端子；用于确定所述基准端子上的信号是否具有预定特性的装置，响应于检测到所述信号具有所述预定特性，所述装置使得利用在所述基准端子上接收的基准电流每次一个地对各所述多个可编程电流源进行标定。
专利摘要本实用新型公开了一种匹配电流源的顺序标定的集成电路及封装集成电路，其包括LED串和可编程电流源电路(CSC)。LED电流流过各LED串，各LED电流都由相关的可编程CSC控制。在一个实施方式中，CSC形成链。第一CSC将基准电流用于标定，其后将所述基准电流供应到下一CSC。当所述下一CSC检测到所述基准电流时，所述CSC将所述基准电流用于标定。沿着链逐一地对CSC进行标定。在第二实施方式中，各CSC能够接收来自共用导体的所述基准电流。如果检测到所述共用导体可用，则所述CSC将所述基准电流用于标定。当所述导体正在使用中，其它CSC检测所述导体为不可用并且不会试图自我标定。所述CSC逐一地、但以随时间变化的次序使用所述基准电流。
文档编号G01R35/00GK201242591SQ20082011217
公开日2009年5月20日申请日期2008年5月16日优先权日2007年5月17日
发明者理查德·格雷, 黄树良, 龚大伟申请人:技领半导体(上海)有限公司;技领半导体国际股份有限公司