電流源校準(zhǔn)跟蹤溫度和偏置電流的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開一般涉及電子電路，并且更具體地，涉及用于電流源校準(zhǔn)跟蹤溫度和偏置 電流的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在許多電子電路中重要的是，各種電流源保持相對(duì)于彼此的穩(wěn)定和固定電流輸 出。在一個(gè)例子中，電流導(dǎo)引數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器（DAC)包括多個(gè)電流源。在具有不同操作 條件的電流源之間的相對(duì)失配可以直接影響DAC的線性度。如本文所使用的，"電流源"包 括提供電流（例如，電流）的電路，其理想地獨(dú)立于兩端的電壓（即，電流源）。在實(shí)踐中， 電流源具有非理想性，諸如有限的內(nèi)部電阻，這可導(dǎo)致電流源偏離于理想性能。在一般情況 下，當(dāng)由穩(wěn)態(tài)輸入電流或電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以使用具有穩(wěn)定的非線性輸出特性的有源電子元 件（例如，晶體管）實(shí)現(xiàn)有效電流源。
[0003] 減少各電流源之間不匹配的機(jī)制可以包括校準(zhǔn)技術(shù)，該技術(shù)使用微調(diào)電路以修剪 (例如，校準(zhǔn)、調(diào)節(jié)、調(diào)控等）所有電流源為參考電流源。在一個(gè)示例機(jī)制中，該微調(diào)電路包 括校準(zhǔn)DAC(CALDAC)，其在校準(zhǔn)（或校正）下注入平行于電流源的小校正電流。電流源和 微調(diào)電路的總電流被對(duì)于主基準(zhǔn)電流測(cè)量，以及差值通過逐次逼近寄存器（SAR)邏輯電路 被迫趨于零。
[0004] 然而，由CAL-DAC產(chǎn)生的輸出電流通常不跟蹤環(huán)境的變化，諸如溫度和偏置電流 的變化。偏置電流是指在有源電子部件的兩個(gè)點(diǎn)之間流動(dòng)的直流OC)，用于控制其行為。 假定電流源包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET)，它可以是由NMOS型或PMOS類 型。電流源的偏置電流（I)和電壓（V)的關(guān)系遵守如下平方律：
[0005]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種包括具有校準(zhǔn)微調(diào)電路的電流源的電路，其中，所述微調(diào)電路的輸出電流隨著 電流源的跨導(dǎo)變化，其中，所述微調(diào)電路的輸出跟蹤在變化的偏置電流和溫度下在所述電 流源和另一電流源之間的電流失配。
2. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述微調(diào)電路包括校準(zhǔn)數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器（CAL DAC)，其輸出電流隨著電流源的跨導(dǎo)變化，并跟蹤在變化的偏置電流和溫度下的電流失配。
3. 如權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述CALDAC包括多個(gè)單元，其中，每個(gè)單元可以打 開或關(guān)閉，其中，當(dāng)該單元被打開時(shí)，來自所述單元的電流被聚合進(jìn)微調(diào)電路的輸出電流， 其中，當(dāng)該單元被關(guān)閉時(shí)，來自所述單元的電流被分流離開所述微調(diào)電路的輸出電流。
4. 如權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述CALDAC由偏置電路驅(qū)動(dòng)，其中所述偏置電路 產(chǎn)生成比例于所述電流源的跨導(dǎo)的電流。
5. 如權(quán)利要求4所述的電路，其中，所述偏置電路包括： 電流發(fā)生器，產(chǎn)生成比例于帶隙電壓的電流； 兩個(gè)基本相同的電阻，引起成比例于電流的電壓降； 耦合到所述電流發(fā)生器與兩個(gè)電阻的差分晶體管對(duì)，其中所述差分晶體管對(duì)的柵極電 壓相差兩倍的電壓降，其中所述差分晶體管對(duì)的輸出電流是所述差動(dòng)晶體管對(duì)的漏極電流 之間的差值并成比例于跨導(dǎo)。
6. 如權(quán)利要求5所述的電路，其中，所述電流發(fā)生器包括運(yùn)算放大器，其驅(qū)動(dòng)橫跨另一 電阻的電壓是帶隙電壓，其中跨所述另一個(gè)電阻的電流比例于帶隙電壓，其中，所述另一個(gè) 電阻在類型上實(shí)質(zhì)類似于所述兩個(gè)電阻。
7. 如權(quán)利要求4所述的電路，其中，所述偏置電路產(chǎn)生微調(diào)電路中另一個(gè)電流源的柵 極電壓，其中，所述柵極電壓使得CALDAC的滿量程電流比例于跨導(dǎo)。
8. 如權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述微調(diào)電路包括連接到電流鏡的CALDAC，其中 所述電流鏡被連接到電流源的漏極。
9. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述微調(diào)電路包括連接到另一電流源的柵極的電 壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中所述電壓DAC包括電阻器串，其中所述電壓DAC產(chǎn)生成比例于帶隙電壓 的電壓，其中電流源的輸出電流產(chǎn)生成比例于所述跨導(dǎo)和所述帶隙電壓的電流。
10. 如權(quán)利要求9所述的電路，其中，所述電壓DAC由電流發(fā)生器驅(qū)動(dòng)，其中電流發(fā)生器 產(chǎn)生比例于所述帶隙電壓的電流。
11. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述微調(diào)電路包括多個(gè)CALDAC，其中每個(gè)CAL DAC的輸出電流隨著電流源的跨導(dǎo)變化，其中所述多個(gè)CALDAC的輸出電流之和跟蹤在變 化的偏置電流和溫度下的電流失配。
12. 如權(quán)利要求11所述的電路，其中，所述多個(gè)CALDAC的輸出引腳被連接到所述電流 源的漏極。
13. 如權(quán)利要求11所述的電路，其中，所述多個(gè)CALDAC的輸出引腳通過電流鏡連接到 所述電流源的漏極。
14. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述微調(diào)電路包括至少第一CALDAC和第二CAL 的DAC，其中，所述第一DACCAL的第一輸出電流僅隨偏置電流變化，而第二CALDAC的第二 輸出電流隨偏置電流和溫度變化。
15. -種用于校準(zhǔn)包括至少第一CALDAC和第二CALDAC的微調(diào)電路的方法，該方法包 括： 改變第一DACCAL和第二DACCAL在變化的偏置電流下的校準(zhǔn)設(shè)置，直到所述微調(diào)電 路的輸出電流實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)確跟蹤在變化的偏置電流和溫度下的兩個(gè)電流源之間的電流失配， 其中，所述第一CALDAC的第一輸出電流僅隨偏置電流變化，以及第二CALDAC的第二輸出 電流隨偏置電流和溫度變化，其中所述微調(diào)電路的輸出電流是所述第一輸出電流和第二輸 出電流的總和。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一CALDAC和第二CALDAC的不同校準(zhǔn)設(shè) 置提供增加的精度以跟蹤在不同的偏置電流和溫度下兩個(gè)電流源之間的電流失配。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中改變校準(zhǔn)設(shè)置包括： 設(shè)置所述第二輸出電流為零； 改變第一DACCAL的校準(zhǔn)設(shè)置，以強(qiáng)制所述微調(diào)電路的輸出電流匹配電流失配； 改變所述偏置電流； 保持所述第一DACCAL的校準(zhǔn)設(shè)置在預(yù)先設(shè)定的值，并同時(shí)改變第二DACCAL的校準(zhǔn) 設(shè)置，以強(qiáng)制所述微調(diào)電路的輸出電流以匹配電路不匹配；和 依次改變所述第一CALDAC和所述第二CALDAC的校準(zhǔn)設(shè)置在不同的偏置電流，直到 實(shí)施微調(diào)電路的輸出電流實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)確跟蹤在變化的偏置電流和溫度下的電流失配。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括：實(shí)質(zhì)上與所述偏置電流同時(shí)改變溫度。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括：改變?cè)诓煌瑴囟认碌乃龅谝籆ALDAC和 所述第二CALDAC的校準(zhǔn)設(shè)置，直到所述微調(diào)電路的輸出電流實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)確跟蹤在不同的偏 置電流和溫度下的兩個(gè)電流源之間的電流失配。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，實(shí)施第二輸出電流隨著所述電流源的跨導(dǎo)變化。
【專利摘要】本公開涉及電流源校準(zhǔn)跟蹤溫度和偏置電流。在示例實(shí)施例中，提供包括具有校準(zhǔn)微調(diào)電路的電流源的電路，其輸出電流隨著電流源的跨導(dǎo)變化，并跟蹤在不同的偏置電流和溫度下電流源和另一個(gè)電流源之間的電流失配。微調(diào)電路可以包括至少一個(gè)校準(zhǔn)數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC CAL)，其可以由偏置電路驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生成比例于電流源的跨導(dǎo)的電流。在一個(gè)示例實(shí)施例中，微調(diào)電路可以包括至少兩個(gè)CAL DAC，其輸出電流可以僅隨偏置電流以及隨偏置電流和溫度變化。校準(zhǔn)CAL DAC的方法包括：改變?cè)诓煌钠秒娏飨翪AL的DAC的校準(zhǔn)設(shè)置，直到微調(diào)電路的輸出電流實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)確跟蹤在不同的偏置電流和溫度下的電流失配。
【IPC分類】G05F1-56
【公開號(hào)】CN104820456
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510048292
【發(fā)明人】朱海陽, 楊文華, N·T·伊根
【申請(qǐng)人】美國(guó)亞德諾半導(dǎo)體公司
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日
【公告號(hào)】EP2911301A1, US20150220100