專利名稱：校準裝置和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關于校準裝置和方法。
背景技術(shù)：
例如電阻、電容等的無源元件是集成電路(IC)中的關鍵元件。舉例而言，通過將 阻值為R的內(nèi)部電阻耦接至帶隙參考電路的輸出可產(chǎn)生參考電流，其中，帶隙參考電路的 輸出電壓是Vbg。因此可以獲得參考電流Vbg/R。但工藝變異(process variation)可能導 致內(nèi)部電阻產(chǎn)生很大偏差(deviation)，從而改變所需參考電流的電流值。此外，IC中的濾 波器可以用內(nèi)部電容來實現(xiàn)。換言之，無源元件的準確度對IC功能有很大影響。因此，急 需一種能獲取IC中無源元件的偏差的機制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供校準裝置和方法。本發(fā)明提供一種校準裝置包含一第一電路，用于根據(jù)流向一第一電路元件的一 參考電流產(chǎn)生相對于該第一電路元件的一參考電壓；一第二電路，用于根據(jù)一可調(diào)電流產(chǎn) 生一輸出電壓；以及一調(diào)整電路，耦接至該第一電路和該第二電路，用于根據(jù)該參考電壓和 該輸出電壓調(diào)整該可調(diào)電流至一目標電流值。本發(fā)明提供一種校準方法，包含根據(jù)流向一第一電路元件的一參考電流產(chǎn)生相 對于該第一電路元件的一參考電壓；根據(jù)一可調(diào)電流產(chǎn)生一輸出電壓；以及根據(jù)該參考電 壓和該輸出電壓調(diào)整該可調(diào)電流至一目標電流值。本發(fā)明提供的校準裝置和方法的進步效果之一是可以獲取IC中無源元件工藝變 異引起的偏差。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的校準裝置100的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例描述圖1所示的可調(diào)電流產(chǎn)生器1044的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的校準方法300的流程圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的校準裝置400的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的校準裝置500的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的校準裝置600的示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的校準方法700的流程圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的校準裝置800的示意圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的校準方法900的流程圖。
具體實施例方式在說明書及后續(xù)的權(quán)利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定元件。所屬領域中具
4有通常知識者應可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及后續(xù) 的權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為 區(qū)分的準則。在通篇說明書及后續(xù)權(quán)利要求當中所提及的“包括”和“包含”系為一開放式 的用語，故應解釋成“包含但不限定于”。以外，“耦接” 一詞在此系包含任何直接及間接的 電性連接手段。間接的電性連接手段包括通過其它裝置進行連接。為書寫方便，本說明書 全文中均使用符號“*”來表示相乘的乘號“ X ”。請參考圖1。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的校準裝置100的示意圖。校準裝置 100包含第一電路102、第二電路104和調(diào)整電路106。此外，第一電路102包含第一電路元 件1022和參考電流產(chǎn)生器1024。第二電路104包含第二電路元件1042和可調(diào)電流產(chǎn)生器 1044。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一電路元件1022是置于IC之內(nèi)的電容值為rint的內(nèi)部電 阻Rint，第二電路元件1042是置于IC之外的電容值為rext的外部電阻Rext。換言之，除 第二電路元件1042之外，第一電路102、可調(diào)電流產(chǎn)生器1044和調(diào)整電路106配置為IC。第一電路102配置為根據(jù)流向第一電路元件1022內(nèi)部電阻Rint的參考電流 Iref，產(chǎn)生相對于第一電路元件1022內(nèi)部電阻Rint的參考電壓Vr。第二電路104配置為 根據(jù)流向第二電路元件1042外部電阻Rext的可調(diào)電流Itime，產(chǎn)生相對于第二電路元件 1042外部電阻Rext的輸出電壓Vo。調(diào)整電路106耦接至第一電路102、第二電路104，用 于根據(jù)參考電壓Vr和輸出電壓Vo調(diào)整可調(diào)電流Itune至目標電流值Itar。根據(jù)本發(fā)明的 實施例，參考電流Iref是與環(huán)境溫度成正比(PTAT)的電流，但本發(fā)明并不以此為限。參考電流產(chǎn)生器1024在第一節(jié)點m耦接于第一電路元件1022，以產(chǎn)生參考電流 Iref至第一電路元件1022，從而在第一節(jié)點附產(chǎn)生參考電壓Vr，第一節(jié)點附進一步耦接 至調(diào)整電路106?？烧{(diào)電流產(chǎn)生器1044在第二節(jié)點N2耦接于第二電路元件1042?？烧{(diào)電 流產(chǎn)生器1044根據(jù)控制信號Sc產(chǎn)生可調(diào)電流Itime至第二電路元件1042，從而在第二節(jié) 點N2產(chǎn)生輸出電壓Vo，其中，第二節(jié)點N2進一步耦接調(diào)整電路106，在此實施例中由調(diào)整 電路106產(chǎn)生的控制信號Sc包含四個控制比特S[3]、S[2]、S[1]和S W]，但本發(fā)明不以此 為限。調(diào)整電路106包含比較器1062和控制模塊1064。比較器1062具有耦接于第一節(jié) 點W的第一輸入端(即正端(+))、耦接于第二節(jié)點N2的第二輸入端(即負端(_))和輸出 端N3，且比較器1062配置為用于比較參考電壓Vr和輸出電壓Vo，以在輸出端N3產(chǎn)生比較 結(jié)果Scom。控制模塊1064耦接至比較器1062的輸出端N3和可調(diào)電流產(chǎn)生器1044，以根 據(jù)比較結(jié)果Scom產(chǎn)生控制信號Sc，其中，可調(diào)電流產(chǎn)生器1044響應控制信號Sc來調(diào)整可 調(diào)電流Itune?？刂颇K1064包含查找單元1064a和控制單元1064b。查找單元1064a耦 接至比較器1062，用于根據(jù)比較結(jié)果Scom實施二分查找(binary search)操作從而產(chǎn)生控 制設定信號Scs。此外，時鐘信號Clock耦接至查找單元1064a?？刂茊卧?064b耦接至查 找單元1064a，以根據(jù)控制設定信號Scs產(chǎn)生控制信號Sc。另外，如圖2所示，可調(diào)電流產(chǎn)生器1044包含參考電流源1024a、連接成二極管形 式的晶體管Md以及多個鏡像晶體管M1-M4。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例描述圖1所示 的可調(diào)電流產(chǎn)生器1044的示意圖。參考電流源1024a為連接成二極管形式的晶體管Md產(chǎn) 生參考電流Iref。連接成二極管形式的晶體管Md具有耦接于參考電流源1024a的連接端 N4。多個鏡像晶體管M1-M4配置為對參考電流Iref進行鏡像，以分別產(chǎn)生多個鏡像電流11-14。多個開關SW1-SW4分別耦接在多個鏡像晶體管M1-M4的多個控制端G1-G4與連接 成二極管形式的晶體管Md的控制端GD之間，以選擇性使能相應的鏡像晶體管，以產(chǎn)生鏡像 電流(即可調(diào)電流Itime)至可調(diào)電流產(chǎn)生器1044的輸出節(jié)點(即第二節(jié)點N2)，其中，多 個開關SW1-SW4中的每個受控于控制信號Sc (即S
、S[1]、S[2]、S[3])。此外，根據(jù)本發(fā) 明的實施例，每個鏡像晶體管M1-M4的尺寸(即寬長比)以2的冪數(shù)增加，也就是說，鏡像 晶體管Ml的尺寸為W/L，鏡像晶體管M2的尺寸為2* (W/L)，鏡像晶體管M3的尺寸為4* (W/ L)，鏡像晶體管M4的尺寸為8*(W/L)，但本發(fā)明并不以此為限。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例， 可調(diào)電流Itune的值可以是N*Iref，其中，N是由控制信號Sc的四個控制比特S[3]、S[2]、 S[l]、S
來確定的從1至16的整數(shù)。例如，當且僅當控制信號Sc的第二控制比特S[1] 閉合開關SW2(也就是控制信號Sc為0010)時，可調(diào)電流Itune為2*Iref。換言之，S[3] 可視為控制信號Sc的最高有效位(MSB)，S
可視為控制信號Sc的最低有效位(LSB)。考慮前文所述的傳統(tǒng)參考電流產(chǎn)生方法，參考電流產(chǎn)生器1024的參考電流Iref 本來是由帶隙參考電路和IC中的另一內(nèi)部電阻(未示出)來產(chǎn)生的，其中該內(nèi)部電阻的阻 值可設計為與內(nèi)部電阻Rint的阻值(即rint)大致相同，由于這是本領域公知的，此處為簡 潔省略更細節(jié)的描述。此外，如圖2所示，參考電流Iref可進行鏡像或復制至參考電流源 1024a,以產(chǎn)生參考電流Iref至連接成二極管形式的晶體管Md。參考電流Iref是Vbg/rint， 其中Vbg是帶隙參考電路產(chǎn)生的輸出電壓。當參考電流Iref流向內(nèi)部電阻Rint時可獲得 電壓電平為Vbg的參考電壓Vr，如以下公式⑴所示Vr = Iref^rint = (Vbg/rint) ^rint = Vbg. (1)另一方面，當可調(diào)電流Itune流向外部電阻Rext時，輸出電壓Vo是Vo = Itune^rext,(2)其中，rext是外部電阻Rext的阻值。接著，調(diào)整電路106調(diào)整可調(diào)電流Itune至 目標電流值Itar以使參考電壓Vr和輸出電壓Vo相等，其中，目標電流值Itar可以是 M*(Iref)，M(M為整數(shù))是當參考電壓Vr和輸出電壓Vo相等時參考電流Iref與可調(diào)電 流Itune的電流之比，M也是控制信號Sc的四個控制比特S[3]、S[2]、S[1]、S W]的量值 (magnitude)。因此，當參考電壓Vr和輸出電壓Vo相等時(Vbg/rint) *rint = Μ* (Iref) = Μ* (Vbg/rint) *rext，=>rint =M^rext,=> (Vbg/rint)棚=(Vbg/reJ·⑶根據(jù)公式(3)，目標電流值Itar (等于Vbg/rext)與內(nèi)部電阻Rint的阻值rint不相 關(imcorrelated)。換言之，不管內(nèi)部電阻Rint發(fā)生了多么嚴重的工藝變異，目標電流值 Itar可通過調(diào)整控制信號Sc來固定在已知電流值Vbg/rext。此外，由于帶隙參考電路產(chǎn)生 的輸出電壓(可簡稱輸出電壓)Vbg、整數(shù)M以及外部電阻Rext的阻值rext均為已知值，可以 從上述公式(3)導出內(nèi)部電阻Rint的阻值rint。然后可對內(nèi)部電阻Rint繼續(xù)進一步校準。 此處為簡潔省略更細節(jié)的描述。請參考圖3。圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的校準方法300的流程圖。為更清楚 描述校準方法300的精神，將結(jié)合圖1的校準裝置100和圖2的可調(diào)電流產(chǎn)生器1044來描 述校準方法300的實施例。此外，在達到實質(zhì)上相同效果的條件下，可不精確按照圖3流程 圖所示順序來執(zhí)行各步驟，各步驟也不必須相鄰，換言之，中間也可插入其它步驟。
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校準方法300包含步驟302 產(chǎn)生參考電流Iref流向內(nèi)部電阻Rint，以產(chǎn)生參考電壓Vr ；步驟304 根據(jù)控制信號Sc產(chǎn)生可調(diào)電流Itune，以產(chǎn)生輸出電壓Vo ；步驟306 比較參考電壓Vr和輸出電壓Vo，以產(chǎn)生比較結(jié)果Scom;步驟308 根據(jù)比較結(jié)果Scom調(diào)整控制信號Sc的控制比特，例如，若起初比較結(jié) 果Scom顯示參考電壓Vr低于輸出電壓Vo，就設定控制信號Sc的MSB為1 (即S [N] = 1)，
其余有效位(較低有效位)為0，也就是S[N] = 1、S[N-1] = O.....S
= 0，若起初參
考電壓Vr高于輸出電壓No，就設定控制信號Sc的MSB和其余有效位為O ；步驟310 確定控制信號Sc的所有控制比特是否全部設定，若是(圖中標示為 Yes，下同)則進行至步驟312，否則(圖中標示為No，下同)，根據(jù)更新的控制比特數(shù)目進一 步設定控制信號Sc并進行至步驟304 ；步驟312 保存控制信號Sc的所有已確定控制比特S [N]、S[N_1].....S
。請一并參考圖3及圖1。當校準方法300啟動時，首先依據(jù)上文所述由帶隙參考電 路和內(nèi)部電阻產(chǎn)生參考電流Iref。接著，參考電流Iref流向內(nèi)部電阻Rint以產(chǎn)生參考電 壓Vr。另外，控制單元1064b產(chǎn)生控制信號Sc，以將可調(diào)電流Itime初始設定為可調(diào)電流 產(chǎn)生器1044最大電流的一半。在此實施例中，控制信號Sc具有四個控制比特S[3]、S[2]、 S [1]、SW]，也就是N等于3，S [3]表示控制信號Sc的MSB，S
表示控制信號Sc的LSB。 因此在步驟304中，當控制單元1064b設定控制信號Sc的MSB為1、其余有效位(較低有效 位)為0(也就是S[3] = 1、S[2] =0、S[1] =0、S
=0)時，則產(chǎn)生具有可調(diào)電流產(chǎn)生 器1044最大電流的一半的可調(diào)電流Itune。接著，步驟304中，可調(diào)電流Itune流向外部 電阻Rext以產(chǎn)生輸出電壓Vo。步驟306中，比較器1062比較參考電壓Vr和輸出電壓Vo， 以在輸出端N3產(chǎn)生比較結(jié)果Scom。請注意，根據(jù)本發(fā)明實施例，查找單元1064a在預設時 鐘周期之后從比較器1062偵測比較結(jié)果Scom，例如在此實施例中，預設時鐘周期可以是時 鐘信號Clock的四個時鐘周期。接著，步驟308中，舉例而言，若查找單元1064a確定比較 結(jié)果Scom為高電壓電平，則查找單元1064a設定控制信號Sc的MSB S[3]為1。否則，若 查找單元1064a確定比較結(jié)果Scom為低電壓電平，則查找單元1064a設定控制信號Sc的 MSB S [3]為 0。當控制信號Sc的MSB S[3]確定并已存儲時，校準方法300接著確定控制信號Sc 的下一個有效位，即S[2]。為此，查找單元1064a將控制信號Sc的控制比特數(shù)目N更新為 N-I。相應的，控制信號Sc的MSB變?yōu)镾 [N-1]，在此實施例中也就是S [2]。接著在步驟310 中，查找單元1064a將更新的控制比特數(shù)目N與0比較，若N不小于0，即N彡0，則查找單 元1064a將控制信號Sc的控制比特設定為S[2]、S[l]、S
，其中S[2]表示控制信號Sc 的MSB，S
表示控制信號Sc的LSB。接著，類似的，查找單元1064a將控制信號Sc的MSB 設定為1，并將其余有效位(較低有效位)設定為0，即S[2] = 1、S[1] =0、S
=0。接著，查找單元1064a輸出控制設定信號Scs至控制單元1064b，用于輸出具有四 個控制比特S[3]、S[2]、S[1]、S
的控制信號Sc至可調(diào)電流產(chǎn)生器1044。請注意，控制單 元1064b加載S[3]的已存儲值若S[3]的已存儲值是1，此時的控制信號Sc就是“1100”。 類似的，步驟304中，可調(diào)電流產(chǎn)生器1044根據(jù)控制信號Sc的更新的四個控制比特S[3]、 S[2]、S[1]、S
(也就是“1100”)產(chǎn)生可調(diào)電流 Itune。
接著，校準方法300重復步驟304到步驟310的循環(huán)，直到查找單元1064a偵測到 更新的控制比特數(shù)目N小于0，即N < 0。當N < 0時意味著控制信號Sc的所有控制比特
都確定了。此時校準裝置100保存控制信號Sc的所有已確定控制比特S [N]、S[N-1].....
S
(步驟312)。接著，可以停止提供參考電流Iref。根據(jù)上述的二分查找方法，上述的電流之比M可從已確定控制比特S[N]、
S[N-1].....S
導出。此外，對應于已確定控制比特S[N]、S[N-l].....S
的可調(diào)電
流Itune是上述的目標電流值Itar，即(Vbg/rint)*M。根據(jù)公式(3)，即(Vbg/rint)*M = (Vbg/ rext)，當輸出電壓Vbg、整數(shù)M和外部電阻Rext的阻值rext均已知時，可以導出內(nèi)部電阻Rint 的阻值rint。請注意，在此實施例中，當控制信號Sc的控制比特為高(即控制比特為“1”)時， 就閉合相應開關以開啟(turn on)晶體管；否則就關閉晶體管。例如，當控制單元1064b輸 出控制比特S
= 1時，就閉合開關SW1，以將鏡像晶體管Ml的控制端Gl耦接至連接成二 極管形式的晶體管Md的控制端GD。通過應用圖3所示的校準方法300，校準裝置100也可用于校準恒定電流，也就是 說，參考電流Iref是恒定電流而非PTAT電流。由于校準恒定電流的步驟類似于前述校準 PTAT電流的步驟，此處為簡潔省略更細節(jié)的描述。請參考圖4。圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的校準裝置400的示意圖。校準裝置 400包含第一電路元件4022、可調(diào)電流產(chǎn)生器4024、第二電路元件4042、參考電流產(chǎn)生器 4044、比較器4062、查找單元4064a和控制單元4064b。在本發(fā)明后續(xù)描述的各校準裝置實 施例中，比較器、查找單元和控制單元均可構(gòu)成與圖1調(diào)整電路106功能相似的調(diào)整電路。 根據(jù)本發(fā)明此實施例，第一電路元件4022是置于IC內(nèi)的具有阻值rint’的內(nèi)部電阻Rint’， 第二電路元件4042是置于IC外的具有阻值rext，的外部電阻Rext，?？烧{(diào)電流產(chǎn)生器4024 提供可調(diào)電流Itime’至內(nèi)部電阻Rint’，以產(chǎn)生輸出電壓Vo’。參考電流產(chǎn)生器4044提 供參考電流Iref’至外部電阻Rext’，以產(chǎn)生參考電壓Vr’。類似于第一實施例的校準裝 置100，比較器4062具有耦接于第一節(jié)點附’的第一輸入端(即正端(+))、耦接于第二節(jié) 點N2’的第二輸入端(即負端(-))和輸出端N3’，且比較器4062配置為用于比較參考電壓 Vr'和輸出電壓Vo’，以在輸出端N3’產(chǎn)生比較結(jié)果Scom’。查找單元4064a耦接至比較器 4062，用于根據(jù)比較結(jié)果Scom’實施二分查找操作，從而確定控制設定信號Scs’。此外，時 鐘信號Clock，耦接至查找單元4064a?？刂茊卧?064b耦接至查找單元4064a，以根據(jù)控 制設定信號Scs’產(chǎn)生控制信號Sc’，以調(diào)整可調(diào)電流Itime’至目標電流值Itar’。此外， 可調(diào)電流產(chǎn)生器4042響應控制信號Sc，調(diào)整可調(diào)電流Itime’。與第一實施例的校準裝置100相比，參考電流產(chǎn)生器4044產(chǎn)生的參考電壓Vr’和 外部電阻Rext，耦接于比較器4062的負端(_)，可調(diào)電流產(chǎn)生器4024產(chǎn)生的參考電壓Vo， 和內(nèi)部電阻Rint’耦接于比較器4062的正端(+)。接著，通過應用本發(fā)明第二實施例的校 準方法300，可將輸出電壓Vo’調(diào)整至等于參考電壓Vr’。當輸出電壓Vo’等于參考電壓 Vr'時(Vbg，/rint，)= (Vbg，/rext，)*M，· (4)根據(jù)公式(4)，目標電流值Itar，(等于(Vbg，/rext，)*M，)與內(nèi)部電阻Rint，的 阻值rint’不相關。換言之，不管內(nèi)部電阻Rint’發(fā)生了多么嚴重的工藝變異，目標電流值
8Itar'可通過調(diào)整控制信號Sc’來固定在已知電流值(Vbg’ /rext' )*M’。請注意，由于帶隙 參考電路產(chǎn)生的輸出電壓Vbg’、整數(shù)M’以及外部電阻Rext，的阻值rext’均為已知值，可以 從上述公式(4)導出內(nèi)部電阻Rint’的阻值rint’。然后可對內(nèi)部電阻Rint’繼續(xù)進一步校 準。此處為簡潔省略更細節(jié)的描述。圖5展示第三實施例的校準裝置400的一個變形，圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施例 的校準裝置500的示意圖。校準裝置500包含第一電路元件5022、可調(diào)電流產(chǎn)生器5024、第 二電路元件5042、參考電流產(chǎn)生器5044、比較器5062、查找單元5064a和控制單元5064b。 與第三實施例的校準裝置400相比，可調(diào)電流產(chǎn)生器5024產(chǎn)生的可調(diào)電流Itime’是從第 一電路元件5022流向可調(diào)電流產(chǎn)生器5024，參考電流產(chǎn)生器5044產(chǎn)生的參考電流Iref是 從第二電路元件5022流向參考電流產(chǎn)生器5044。由于校準裝置500的運作與前述校準裝 置400相似，此處為簡潔省略更細節(jié)的描述。請參考圖6。圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的校準裝置600的示意圖。校準裝置 600包含第一電路元件6022、可調(diào)電流產(chǎn)生器6024、第二電路元件6042、參考電流產(chǎn)生器 6044、比較器6062、查找單元6064a和控制單元6064b。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一電路元 件6022包含外部電容Cext和開關SW1”，其中外部電容Cext容值為Cext，且外部電容Cext 置于IC之外。第二電路元件6042包含內(nèi)部電容Cint和開關SW2”，其中內(nèi)部電容Cint容 值為Cint，且內(nèi)部電容Cint置于IC之內(nèi)。當開關SW1”斷開時，可調(diào)電流產(chǎn)生器6024提供 可調(diào)電流Itime”至外部電容Cext以產(chǎn)生輸出電壓Vo”。參考電流產(chǎn)生器6044提供參考 電流Iref ”之內(nèi)部電容Cint以產(chǎn)生參考電壓Vr”。類似于第一實施例的校準裝置100，比 較器6062具有耦接于第一節(jié)點W”的第一輸入端(即正端(+))、耦接于第二節(jié)點N2”的 第二輸入端(即負端(_))和輸出端N3”，且比較器6062配置為用于比較參考電壓Vr”和 輸出電壓Vo”，以在輸出端N3”產(chǎn)生比較結(jié)果Scom”。查找單元6064a耦接至比較器6062， 用于根據(jù)比較結(jié)果Scom”實施二分查找操作從而確定控制設定信號Scs”。此外，時鐘信號 Clock”稱接至查找單元6064a。控制單元6064b耦接至查找單元6064a，以根據(jù)控制設定信 號Scs”產(chǎn)生控制信號Sc”，以調(diào)整可調(diào)電流Itime”至目標電流值Itar”。此外，可調(diào)電流 產(chǎn)生器6042響應控制信號Sc”調(diào)整可調(diào)電流Itime”。此外，控制單元6064b產(chǎn)生控制信號 sw以控制開關SWl，，、SW2”。與第一實施例的校準裝置100相比，第一電路元件6022包含外部電容Cext和開 關SWl ”，第二電路元件6042包含內(nèi)部電容Cint和開關SW2”。因此，通過應用本發(fā)明第二 實施例的校準方法300，在每一次調(diào)整電路調(diào)整可調(diào)電流Itime”時，調(diào)整電路用于閉合開 關SW1”、SW2”，首先釋放外部電容Cext和內(nèi)部電容Cint上剩余的電荷。換言之，校準方法 300調(diào)整為如圖7所示的校準方法700。圖7是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的校準方法700的 流程圖。在達到實質(zhì)上相同效果的條件下，可不精確按照圖7流程圖所示順序來執(zhí)行各步 驟，各步驟也不必須相鄰，換言之，中間也可插入其它步驟。校準方法700包含步驟702 閉合開關SWl”、SW2”分別使外部電容Cext和內(nèi)部電容Cint放電；步驟704 斷開開關SWl ”、SW2”，進行至步驟706、708。步驟706 產(chǎn)生參考電流Iref ”對內(nèi)部電容Cint充電，以產(chǎn)生參考電壓Vr”，進行 至步驟710 ；
9
步驟708 根據(jù)控制信號Sc”產(chǎn)生可調(diào)電流Itune”對外部電容Cext充電，以產(chǎn)生 輸出電壓Vo ”，進行至步驟710;步驟710 比較參考電壓Vr”和輸出電壓Vo”以產(chǎn)生比較結(jié)果Scom”；步驟712 在查找單元6064a延遲一個預設時鐘周期；步驟714 根據(jù)比較結(jié)果Scom”調(diào)整控制信號Sc”的控制比特，例如，若起初比較 結(jié)果Scom”顯示參考電壓Vr”低于輸出電壓Vo”，就設定控制信號Sc”的MSB為1 (即S[N]
=1)，其余有效位(較低有效位)為0，也就是S[N] = 1、S[N-1] = 0.....S
= 0，若起
初參考電壓Vr”高于輸出電壓Vo”，就設定控制信號Sc”的MSB和其余有效位為O ；步驟716 確定控制信號Sc”的所有控制比特是否全部設定，若是則進行至步驟 718，否則，根據(jù)更新的控制比特數(shù)目進一步設定控制信號Sc”并進行至步驟702 ；步驟718 保存所有控制信號Sc”的已確定控制比特S[N]、S[N_1].....S
。步驟714中，預設時鐘周期可視為時間間隔Tp。因此，當輸出電壓Vo”等于參考電 壓Vr”時:(V，/rint” ) * (I/O *Tp = (Vbg" /rint”) * (l/cext) *M，，*Tp，cint = cext/M” · (5)根據(jù)公式(5)，當輸出電壓Vo”等于參考電壓Vr”時，內(nèi)部電容Cint的容值Cint等 于外部電容Cext容值Cext的1/M”，目標電流值Itar”等于(Vbg”/rint”)*M”，其中內(nèi)部電阻 Rint”(未示出)阻值為rint”，內(nèi)部電阻Rint”耦接至帶隙參考電路輸出電壓Vbg”(未示 出)。換言之，不管內(nèi)部電容Cint發(fā)生了多么嚴重的工藝變異，由于整數(shù)M”以及外部電容 Cext的阻值Cext均為已知值，仍可獲得內(nèi)部電容Cint的容值Cint。然后可對內(nèi)部電容Cint 繼續(xù)進一步校準。此處為簡潔省略更細節(jié)的描述。請參考圖8。圖8是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的校準裝置800的示意圖。校準裝 置800包含第一電路元件8022、可調(diào)電流產(chǎn)生器8024、第二電路元件8042、參考電流產(chǎn)生 器8044、比較器8062、查找單元8064a和控制單元8064b。根據(jù)本發(fā)明實施例，第一電路元 件8022包含內(nèi)部電容Cint”，和開關SW”，，其中內(nèi)部電容Cint”，容值Cint”，且置于IC之 內(nèi)。第二電路元件8042包含內(nèi)部電阻Rint”，，其中置于IC之內(nèi)的內(nèi)部電阻Rint”，阻值為 rint”’。當開關SW”斷開時，可調(diào)電流產(chǎn)生器8024提供可調(diào)電流Itune”至內(nèi)部電容Cint” 以產(chǎn)生輸出電壓Vo”’。參考電流產(chǎn)生器8044提供參考電流Iref ”’至內(nèi)部電阻Rint”’以 產(chǎn)生參考電壓Vr”’。類似于第一實施例的校準裝置100，比較器8062具有第一輸入端(即 負端(_))耦接第一節(jié)點Ni”’，第二輸入端(即正端(+))耦接第二節(jié)點N2”’，以及輸出端 N3”’，比較器8062配置為比較參考電壓Vr”’和輸出電壓Vo”’以在輸出端N3”’產(chǎn)生比較 結(jié)果Scom”，。查找單元8064a耦接比較器8062，用于根據(jù)比較結(jié)果Scom”，實施二分查找 操作從而確定控制設定信號Scs”’。此外，時鐘信號Clock”’耦接查找單元8064a。控制單 元8064b耦接查找單元8064a，用于根據(jù)控制設定信號Scs”’產(chǎn)生控制信號Sc”’，以調(diào)整可 調(diào)電流Itune”’至目標電流值Itar”’。此外，可調(diào)電流產(chǎn)生器8024響應控制信號Sc”’調(diào) 整可調(diào)電流Itune”，。另外，控制單元8064b產(chǎn)生控制信號sw”，以控制開關SW”，。與第一實施例校準裝置100相比，第一電路元件8022包含內(nèi)部電容Cint”’和開 關SW”’。因此，通過應用本發(fā)明第二實施例的校準方法300，在每一次調(diào)整電路調(diào)整可調(diào)電 流Itune”’時，調(diào)整電路用于閉合開關SW”’，內(nèi)部電容Cint上剩余的電荷首先會放電。換
10言之，校準方法300調(diào)整為如圖9所示的校準方法900。圖9是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的校 準方法900的流程圖。在達到實質(zhì)上相同效果的條件下，可不精確按照圖9流程圖所示順 序來執(zhí)行各步驟，各步驟也不必須相鄰，換言之，中間也可插入其它步驟。校準方法900包含步驟902 閉合開關SW”，使內(nèi)部電容Cint”，放電；步驟904 斷開開關SW”，。步驟906:產(chǎn)生參考電流Iref ”，對內(nèi)部電阻Rint”，充電，以產(chǎn)生參考電壓Vr”，， 進行至步驟910 ；步驟908 根據(jù)控制信號Sc”，產(chǎn)生可調(diào)電流Itune”，對內(nèi)部電容Cint”，充電，以 產(chǎn)生輸出電壓Vo”’，進行至步驟910 ；步驟910 比較參考電壓Vr”’和輸出電壓Vo”’以產(chǎn)生比較結(jié)果Scom”’ ；步驟912 在查找單元8064a延遲一個預設時鐘周期；步驟914:根據(jù)比較結(jié)果Scom”’調(diào)整控制信號Sc”’的控制比特，例如，若起初比較 結(jié)果Scom”’顯示參考電壓Vr”’低于輸出電壓Vo”’，就設定控制信號Sc”’的MSB為1 (即 S [N] = 1)，其余有效位(較低有效位)為0，也就是S[N] = 1，S[N-1] =0，...，S
= 0， 若起初參考電壓Vr”’高于輸出電壓Vo”’，就設定控制信號Sc”’的MSB為0和其余有效位 為0;步驟916 確定控制信號Sc”’的所有控制比特是否全部設定，若是則進行至步驟 918，否則，根據(jù)更新的控制比特數(shù)目進一步設定控制信號Sc”’并進行至步驟902 ；步驟918 保存所有控制信號Sc”’的已確定控制比特S[N]、S[N_1].....S
。步驟912中，預設時鐘周期可視為時間間隔Tp”’。因此，當輸出電壓Vo”’等于參 考電壓Vr”，時(Vbg"' /rint”，) * α *rint”，= (Vbg"' /rint ”，) * (l/cint”，) *M”，*Tp，，，，α = (l/(rint”，*cint”，))*M”，*Tp，，，，其中α = 1。因此，rint”，*cint，” = Μ”，*Τρ”，· (6)根據(jù)公式(6)，當輸出電壓Vo”’等于參考電壓Vr”’時，內(nèi)部電容Cint”’容值cint”’ 和內(nèi)部電阻Rint”’阻值rint”’產(chǎn)生的時間常數(shù)等于時間間隔Tp”’乘以M”’，目標電流值 Itar"'等于(Vbg”，/rlnt'" )*M”，，其中阻值為rint”，的內(nèi)部電阻Rint”，耦接于帶隙參考電 路輸出電壓Vbg”’(未示出)。換言之，不管內(nèi)部電容Cint”’和內(nèi)部電阻Rint”’發(fā)生多么 嚴重的工藝變異，由于整數(shù)M”’和時間間隔Tp”’為已知值，仍可獲得內(nèi)部電容Cint”’容值 Cint”’和內(nèi)部電阻Rint”’阻值rint”’產(chǎn)生的時間常數(shù)。接著，可對內(nèi)部電容Cint”’、內(nèi)部電 阻Rint”’繼續(xù)進一步校準。此處為簡潔省略更細節(jié)的描述?？偠灾ㄟ^應用上述校準裝置和方法，可以獲取IC中無源元件(例如內(nèi)部電 阻和內(nèi)部電容)工藝變異引起的偏差，并對上述偏差進行有效校準。任何熟習此項技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當可做些許的更動與潤 飾，因此本發(fā)明之保護范圍當視所附之權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
一種校準裝置，包含第一電路，用于根據(jù)流向一第一電路元件的參考電流產(chǎn)生相對于該第一電路元件的參考電壓；第二電路，用于根據(jù)一可調(diào)電流產(chǎn)生一輸出電壓；以及調(diào)整電路，耦接至該第一電路和該第二電路，用于根據(jù)該參考電壓和該輸出電壓調(diào)整該可調(diào)電流至一目標電流值。
2.如權(quán)利要求1所述的校準裝置，其特征在于，該參考電流是恒定電流或是與環(huán)境溫 度成正比的電流。
3.如權(quán)利要求1所述的校準裝置，其特征在于，該第一電路包含該第一電路元件和參考電流產(chǎn)生器，其中該參考電流產(chǎn)生器在第一節(jié) 點耦接該第一電路元件，該參考電流產(chǎn)生器用于產(chǎn)生該參考電流至該第一電路元件，從而 在該第一節(jié)點感生該參考電壓，該第一節(jié)點進一步耦接至該調(diào)整電路；該第二電路包含第二電路元件和可調(diào)電流產(chǎn)生器，其中該可調(diào)電流產(chǎn)生器在第二節(jié)點 耦接該第二電路元件，該可調(diào)電流產(chǎn)生器用于根據(jù)該調(diào)整電路產(chǎn)生的一控制信號產(chǎn)生該可 調(diào)電流至該第二電路元件，從而在該第二節(jié)點感生該輸出電壓，該第二節(jié)點進一步耦接至 該調(diào)整電路。
4.如權(quán)利要求3所述的校準裝置，其特征在于，該第一電路元件是置于一集成電路之 內(nèi)的內(nèi)部電阻，且該第二電路元件是置于該集成電路之外的外部電阻；或者，該第一電路元 件是置于該集成電路之外的外部電阻，且該第二電路元件是置于一集成電路之內(nèi)的內(nèi)部電 阻。
5.如權(quán)利要求3所述的校準裝置，其特征在于，該第一電路元件是置于一集成電路之 內(nèi)的內(nèi)部電阻，該第二電路元件是置于該集成電路之外的外部電阻，該第一電路更包含與 該第一電路元件并聯(lián)耦接的第一開關；該第二電路更包含與該第二電路元件并聯(lián)耦接的第 二開關；以及在每一次該調(diào)整電路調(diào)整該可調(diào)電流時，該調(diào)整電路用于閉合該第一開關和 該第二開關，使該第一電路元件和該第二電路元件放電。
6.如權(quán)利要求3所述的校準裝置，其特征在于，該第一電路元件和該第二電路元件中 的一個是電阻、另一個是電容。
7.如權(quán)利要求3所述的校準裝置，其特征在于，該第一電路元件是置于一集成電路之 內(nèi)的內(nèi)部電阻，該第二電路元件是置于該集成電路之內(nèi)的內(nèi)部電容，該第二電路更包含與 該第二電路元件并聯(lián)耦接的開關；以及在每一次該調(diào)整電路調(diào)整該可調(diào)電流時，該調(diào)整電 路用于閉合該開關，使該第二電路元件放電。
8.如權(quán)利要求1所述的校準裝置，其特征在于，該調(diào)整電路包含比較器，用于比較該參考電壓和該輸出電壓以產(chǎn)生比較結(jié)果；以及控制模塊，用于根據(jù)該比較結(jié)果產(chǎn)生一控制信號，其中該第二電路用于響應該控制信 號來調(diào)整該可調(diào)電流。
9.如權(quán)利要求8所述的校準裝置，其特征在于，該控制模塊包含查找單元，用于根據(jù)該比較結(jié)果實施二分查找，從而產(chǎn)生控制設定信號；以及控制單元，耦接該查找單元，用于根據(jù)該控制設定信號產(chǎn)生該控制信號，其中，該查找 單元根據(jù)一時鐘信號運作，并且在該查找單元調(diào)整該控制設定信號后，該查找單元在該時鐘信號的一預設數(shù)目的時鐘周期之內(nèi)停止根據(jù)該比較器調(diào)整該控制設定信號。
10.如權(quán)利要求3所述的校準裝置，其特征在于，該可調(diào)電流產(chǎn)生器包含參考電流源，用于產(chǎn)生該參考電流；連接成二極管形式的晶體管，具有耦接至該參考電流源的連接端；多個鏡像晶體管，用于對該參考電流進行鏡像以分別產(chǎn)生多個鏡像電流；以及多個開關，分別耦接在該多個鏡像晶體管的多個控制端與該連接成二極管形式的晶體 管的控制端之間，其中，該多個鏡像晶體管中的每個受控于該控制信號選擇性使能相應的 鏡像晶體管，以產(chǎn)生一鏡像電流至該可調(diào)電流產(chǎn)生器的輸出節(jié)點。
11.一種校準方法，包含根據(jù)流向第一電路元件的參考電流產(chǎn)生相對于該第一電路元件的參考電壓；根據(jù)一可調(diào)電流產(chǎn)生輸出電壓；以及根據(jù)該參考電壓和該輸出電壓調(diào)整該可調(diào)電流至一目標電流值。
12.如權(quán)利要求11所述的校準方法，其特征在于，該參考電流是恒定電流或是與環(huán)境 溫度成正比的電流。
13.如權(quán)利要求11所述的校準方法，其特征在于，更包含使該可調(diào)電流流向第二電路元件，以產(chǎn)生該輸出電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的校準方法，其特征在于，該第一電路元件是置于一集成電路 之內(nèi)的內(nèi)部電阻，且該第二電路元件是置于該集成電路之外的外部電阻；或者，該第一電路 元件是置于該集成電路之外的外部電阻，且該第二電路元件是置于一集成電路之內(nèi)的內(nèi)部 電阻；或者，該第一電路元件是置于一集成電路之內(nèi)的內(nèi)部電阻，且該第二電路元件是置于 該集成電路之外的外部電容；或者，該第一電路元件是置于一集成電路之內(nèi)的內(nèi)部電阻，該 第二電路元件是置于該集成電路之內(nèi)的內(nèi)部電容。
15.如權(quán)利要求13所述的校準方法，其特征在于，該第一電路元件和該第二電路元件 中的一個是電阻、另一個是電容。
全文摘要
一種校準裝置和方法。其中，校準裝置包含第一電路，用于根據(jù)流向第一電路元件的參考電流產(chǎn)生相對于該第一電路元件的參考電壓；第二電路，用于根據(jù)一可調(diào)電流產(chǎn)生輸出電壓；以及調(diào)整電路，耦接至該第一電路和該第二電路，用于根據(jù)該參考電壓和該輸出電壓調(diào)整該可調(diào)電流至一目標電流值。本發(fā)明可以獲取IC中無源元件工藝變異引起的偏差。
文檔編號G05F1/10GK101887280SQ20101000007
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者吳家欣 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司