用于利用第二电压控制第一电压的设备和电路的制作方法

本申请要求2016年6月6日提交的法国专利申请第1655151号的优先权，其内容以引用的方式引入本申请。

技术领域

本实用新型总体上涉及电子电路，更具体地，涉及用于利用第二电压控制第一电压的设备和电路。

背景技术：

利用另一电压实现电压控制的设备总体上包括增益级，其可编程以根据应用的需求调整控制电压的值。

电子部件由于制造方法的变化而经历它们电子量的变化。在控制系统的情况下，这种变化通常通过可编程增益级来补偿。

用于可能自相矛盾的目的的可编程增益级的使用引发折中的需求。

此外，补偿制造方法的变化可以是在生产环境中实施起来较为复杂且昂贵的方法。

需要改进由于制造方法所引起的变化的补偿而不限制控制电压的调整的可能性。

技术实现要素：

因此，实施例提供了通过使得增益调整和由于制造方法所引起的变化的补充相互无关来克服当前解决方案的所有或部分缺陷。

另一实施例能够由于具有正符号的校准因子使补偿制造方法的效应与增益无关。

另一实施例能够由于具有可编程符号的校准因子而补偿制造方法的效应。

因此，实施例提供了一种用于利用第二电压控制第一电压的设备，所述设备包括：第一端子，被配置为接收所述第二电压；第二端子，被配置为提供所述第一电压；比较器，具有连接至所述第一端子的第一输入端子和被配置为接收表示所述第一电压的信息的第二输入端子；以及可编程强度的电流源，连接至所述比较器的所述第二输入端子。

根据一个实施例，所述电流源被配置为生成与所述第二电压与电阻的比率成比例的电流。

根据一个实施例，所述电流源耦合在被配置为接收第一电压的端子与所述第二输入端子之间。

根据一个实施例，所述第一电压是电源电压。

根据一个实施例，所述电源电压是地。

根据一个实施例，所述电流源包括：第一分支，包括串联耦合在所述第一端子与被配置为承载第二电压的端子之间的参考电流源和第一晶体管；以及第二分支，包括串联耦合在所述第一端子和所述比较器的第二输入端子之间的可编程开关和第二晶体管，所述第二晶体管的栅极耦合至所述第一晶体管的栅极。

根据一个实施例，还包括耦合在参考电压端子与所述第二输入端子之间的第二可编程电流源。

根据一个实施例，所述第二可编程电流源包括：第一分支，包括串联耦合在所述参考电压端子与所述比较器的第二输入端子之间的参考电流源和第一晶体管；以及第二分支，包括串联耦合在被配置为接收第二电压的端子与所述比较器的第二输入端子之间的可编程开关和第二晶体管，所述第二晶体管的栅极耦合至所述第一晶体管的栅极。

根据一个实施例，所述电流源包括可编程电阻的电阻器，所述电阻器的第一端子连接至电源电压端子且第二端子连接至所述比较器 的第二端子。

根据一个实施例，所述电流源包括串联耦合在接地端子与所述比较器的第二端子之间的可编程电压源和电阻器。

还提供了一种电路，包括：比较器，具有第一输入、第二输入和输出；电阻器，耦合在所述比较器的输出与所述比较器的第二输入之间；参考电压发生器，耦合至所述比较器的第一输入；以及可编程电流源，耦合在第一参考电压端子与所述比较器的第二输入之间。

根据一个实施例，还包括耦合在所述比较器的第二输入与第二参考电压端子之间的可变电阻器。

根据一个实施例，还包括耦合在第二参考电压端子与所述比较器的第二输入之间的第二可编程电流源。

根据一个实施例，所述可编程电流源包括：第一分支，包括与参考电流源串联的二极管耦合晶体管，所述第一分支耦合在所述第一参考电压端子和第二参考电压端子之间；以及第二分支，包括与第二晶体管串联的可编程开关，所述第二分支耦合在所述第一参考电压端子与所述比较器的第二输入之间。

根据一个实施例，所述可编程电流源还包括第三分支，所述第三分支包括与第三晶体管串联的第二可编程开关，所述第二分支耦合在所述第一参考电压端子与所述比较器的第二输入之间。

还提供了一种电路，包括：比较器，具有第一输入、第二输入和输出；电阻器，耦合在所述比较器的输出与所述比较器的第二输入之间；参考电压发生器，耦合至所述比较器的第一输入；第一可编程电流源，耦合在第一参考电压端子和所述比较器的第二输入之间；第二可编程电流源，耦合在第二参考电压端子与所述比较器的第二输入之间；以及可变电阻器，耦合在所述比较器的第二输入与所述第二参考电压端子之间。

根据一个实施例，所述第一可编程电流源包括：第一分支，包括与参考电流源串联的二极管耦合晶体管，所述第一分支耦合在所述第一参考电压端子与所述第二参考电压端子之间；以及第二分支，包括 与第二晶体管串联的可编程开关，所述第二分支耦合在所述第一参考电压端子与所述比较器的第二输入之间，所述第二晶体管的栅极耦合至所述二极管耦合晶体管的栅极。

根据一个实施例，所述第一可编程电流源还包括第三分支，所述第三分支包括与第三晶体管串联的第二可编程开关，所述第二分支耦合在所述第一参考电压端子与所述比较器的第二输入之间，所述第三晶体管的栅极耦合至所述第二晶体管的栅极。

根据一个实施例，所述第二可编程电流源包括：第一分支，包括与第二参考电流源串联的第二二极管耦合晶体管，所述第一分支耦合在所述第一参考电压端子与所述第二参考电压端子之间；以及第二分支，包括与第三晶体管串联的第二可编程开关，所述第二分支耦合在所述第二参考电压端子与所述比较器的第二输入之间，所述第三晶体管的栅极耦合至所述第二二极管耦合晶体管的栅极。

根据一个实施例，所述第一参考电压端子是VDD端子，并且所述第二参考电压端子是地端子。

以上技术方案具有以下优点：为用户给出根据误差项的值的符号向环路注入或从环路得到采样电流的可能性。

以下将结合附图在以下详细实施例的非限制描述中详细讨论前述和其他特征和优势。

附图说明

图1示出了用于利用另一电压控制电压的惯用设备的示例；

图2示出了用于利用另一电压控制电压的设备的实施例；

图3示出了用于利用另一电压控制电压的设备的另一实施例；以及

图4示出了在图2和图3的设备中使用的电流源的实施例。

具体实施方式

在不同的附图中用相同的参考标号来表示相同的元件。为了清 楚，只示出并详述用于理解所述示例的那些元件。

除非另有指定，否则表述“近似”、“基本”和“以…的级别”表示在10％以内，优选在5％以内。

图1示出了利用另一电压控制电压的设备的惯用示例。

该设备包括运算放大器102，其具有耦合至参考电压VREF的发生器106(参考发生器)的非反相输入端子104。另一方面，放大器102的反相输入端子108耦合至电阻器110(其可以称为脚状电阻器，具有可编程值R2)，电阻器110连接至施加参考电压(例如，地GAN)的端子112且另一方面连接至具有值R1的电阻器114，电阻器114连接至放大器的输出端子116。

通过以下等式得到在放大器102的输出端子116上生成的电压值Vout：

Vout＝VREF.(1+R1/R2) (等式1)。

因此，链接电压Vout与电压VREF的增益为G＝(1+R1/R2)。

由于等式1，脚状电阻的值R2的变化引起增益G的变化，这能够调整在放大器102的输出端子116上生成的电压Vout的值。

实际上，由于制造方法所引起的变化，发生器106提供参考电压VREF，其受到值+/-DVREF的误差的影响。

类似地，放大器102具有在其输入上转化为偏移电压的缺陷。这种偏移电压可以通过串联在发生器106与端子104之间的值+/-DVOS的电压发生器(未示出)来建模。

然后，输出电压Vout的值变为：

Vout＝VREF.(1+R1/R2)+(+/-DVREF+/-DVOS).(1+R1/R2) (等式2)，

或者

Vout＝VREF.(1+R1/R2)+Error.(1+R1/R2) (等式3)

其中，Error＝+/-DVREF+/-DVOS (等式4)。

等式3与等式1的不同在于项Error.(1+R1/R2)，其源于由于制造方法引起的误差的和乘以增益G。添加至输出电压值的该误差项应该被补偿。

通过改变脚状电阻器的值R2，可以降低、或者甚至抑制误差(error)项对获取输出电压值的贡献。然而，这对增益具有影响，这种补偿由此可以与自由调整用于应用需求的增益的可能性矛盾。

因此，不能够独立有效地改变增益和补偿。

这种补偿方法的另一缺陷在于，补偿或校准函数是非线性的，这是因为输出电压的值与脚状电阻成反比地变化。这种非线性使得校准复杂，并且在生产环境中实施起来较为昂贵。

图2示出了利用另一电压控制电压的设备的实施例。

与图1的设备相比，图2的设备包括可编程强度Itrim的电流源118(I)，其一方面连接至放大器104的反相输入端子108，另一方面连接至施加电源电压VDD的端子120。

引入电流源118修改等式3，其变为以下等式：

Vout＝VREF.(1+R1/R2)+Error.(1+R1/R2)-Itrim.R1 (等式5)，

其中，-Itrim.R1限定校准因子。

根据等式5，通过改变电流源118的强度Itrim的值，其可以补偿，甚至消除误差项Error.(1+R1/R2)，并且这不对增益值(1+R1/R2)产生影响。

因此，可以形成用于利用另一电压控制电压的设备，其中，可以独立地执行增益调整和由于制造工艺产生的变化的补偿。

在另一实施例中，图2的电流源118一方面连接至参考端子112，另一方面连接至放大器的反相端子108。

然后，得到以下等式：

Vout＝VREF.(1+R1/R2)+Error.(1+R1/R2)+Itrim.R1 (等式6)

然后，利用相对于等式5反转的符号，电流源补偿误差项。

图3示出了组合两个之前的实施例的实施例。与图2的设备相比，可编程强度Itrim’的第二电流源122(I’)一方面连接至端子112，另一方面连接至端子108。

在该实施例中，一个或另一个电流源积极用于补偿。这具有以下优点：为用户给出根据误差项的值的符号向环路注入或从环路得到采 样电流的可能性。

作为变形，以连接在端子120和108之间的可变值的电阻器的形式来设置可编程电流源118。

根据另一变形，以串联在端子112和108之间的可变电压发生器和电阻器的形式来设置电流源122。

图4示出了用于先前实施例的两个电流源118和122的实施例。

电流源118包括第一分支，其包括串联在施加电源电压VDD的端子120与施加地电位的端子112之间的二极管组装的PMOS型晶体管402和第一参考电流源404。电流源118还包括一个或多个其他分支Bi，其中i在1和n之间变化，其包括串联在端子120和放大器的端子108之间的PMOS型晶体管406i(其栅极连接至晶体管402的栅极)以及开关408i。

电流源122包括第一分支，其包括串联在端子120和112之间的二极管组装NMOS型晶体管410和第二参考电流源412。电流源122还包括一个或多个其他分支Ck，k在1至m之间变化，每一个均包括串联在端子108和112之间的开关418_k和NMOS型晶体管414_k。晶体管414_k的所有栅极都一起连接至晶体管410的栅极。

不同开关的相应状态被编程以得到期望用于补偿的电流密度。

应该注意，对于每个电流源，根据应用的需要选择分支的数量以及不同分支的晶体管之间的表面积比。

在一个实施例中，通过将参考电压VREF除以电阻值R来生成电流源404和412，与图2和图3的电阻器110和114具有相同特性。

然后，通过以下等式得到电流强度的值：

Itrim＝α(VREF+/-DVREF)/R (等式7)

其中，作为第一近似，α是与由于制造方法的变化无关的系数。

然后，等式5变为：

Vout＝VREF.(1+R1/R2)+Error.(1+R1/R2)–α.(VREF+/-DVREF).R1/R

(等式8)，

其中，α.(VREF+/-DVREF).R1/R限定校准因子。

在该实施例中，随后，校准有利地变得(在第一阶处，the first order)与由于电阻器制造方法而引起的变化无关。

已经描述了具体实施例。本领域技术人员可以进行各种改变、修改和改进。尽管具体描述了包括放大器的实施例，但可以使用比较器类型的任何电路。

这些改变、修改和改进是本公开的一部分，并且旨在处于本实用新型的精神和范围内。因此，前面的描述仅仅是示例而不用于限制。仅在以下权利要求及其等效物中限定本实用新型。