电流源校准跟踪温度和偏置电流的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开一般涉及电子电路，并且更具体地，涉及用于电流源校准跟踪温度和偏置 电流的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 在许多电子电路中重要的是，各种电流源保持相对于彼此的稳定和固定电流输 出。在一个例子中，电流导引数字-模拟转换器（DAC)包括多个电流源。在具有不同操作 条件的电流源之间的相对失配可以直接影响DAC的线性度。如本文所使用的，"电流源"包 括提供电流（例如，电流）的电路，其理想地独立于两端的电压（即，电流源）。在实践中， 电流源具有非理想性，诸如有限的内部电阻，这可导致电流源偏离于理想性能。在一般情况 下，当由稳态输入电流或电压驱动时，可以使用具有稳定的非线性输出特性的有源电子元 件（例如，晶体管）实现有效电流源。
[0003] 减少各电流源之间不匹配的机制可以包括校准技术，该技术使用微调电路以修剪 (例如，校准、调节、调控等）所有电流源为参考电流源。在一个示例机制中，该微调电路包 括校准DAC(CALDAC)，其在校准（或校正）下注入平行于电流源的小校正电流。电流源和 微调电路的总电流被对于主基准电流测量，以及差值通过逐次逼近寄存器（SAR)逻辑电路 被迫趋于零。
[0004] 然而，由CAL-DAC产生的输出电流通常不跟踪环境的变化，诸如温度和偏置电流 的变化。偏置电流是指在有源电子部件的两个点之间流动的直流OC)，用于控制其行为。 假定电流源包括金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET)，它可以是由NMOS型或PMOS类 型。电流源的偏置电流（I)和电压（V)的关系遵守如下平方律：
[0005]
【主权项】
1. 一种包括具有校准微调电路的电流源的电路，其中，所述微调电路的输出电流随着 电流源的跨导变化，其中，所述微调电路的输出跟踪在变化的偏置电流和温度下在所述电 流源和另一电流源之间的电流失配。
2. 如权利要求1所述的电路，其中，所述微调电路包括校准数字到模拟转换器（CAL DAC)，其输出电流随着电流源的跨导变化，并跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。
3. 如权利要求2所述的电路，其中，所述CALDAC包括多个单元，其中，每个单元可以打 开或关闭，其中，当该单元被打开时，来自所述单元的电流被聚合进微调电路的输出电流， 其中，当该单元被关闭时，来自所述单元的电流被分流离开所述微调电路的输出电流。
4. 如权利要求2所述的电路，其中，所述CALDAC由偏置电路驱动，其中所述偏置电路 产生成比例于所述电流源的跨导的电流。
5. 如权利要求4所述的电路，其中，所述偏置电路包括： 电流发生器，产生成比例于带隙电压的电流； 两个基本相同的电阻，引起成比例于电流的电压降； 耦合到所述电流发生器与两个电阻的差分晶体管对，其中所述差分晶体管对的栅极电 压相差两倍的电压降，其中所述差分晶体管对的输出电流是所述差动晶体管对的漏极电流 之间的差值并成比例于跨导。
6. 如权利要求5所述的电路，其中，所述电流发生器包括运算放大器，其驱动横跨另一 电阻的电压是带隙电压，其中跨所述另一个电阻的电流比例于带隙电压，其中，所述另一个 电阻在类型上实质类似于所述两个电阻。
7. 如权利要求4所述的电路，其中，所述偏置电路产生微调电路中另一个电流源的栅 极电压，其中，所述栅极电压使得CALDAC的满量程电流比例于跨导。
8. 如权利要求2所述的电路，其中，所述微调电路包括连接到电流镜的CALDAC，其中 所述电流镜被连接到电流源的漏极。
9. 如权利要求1所述的电路，其中，所述微调电路包括连接到另一电流源的栅极的电 压数模转换器，其中所述电压DAC包括电阻器串，其中所述电压DAC产生成比例于带隙电压 的电压，其中电流源的输出电流产生成比例于所述跨导和所述带隙电压的电流。
10. 如权利要求9所述的电路，其中，所述电压DAC由电流发生器驱动，其中电流发生器 产生比例于所述带隙电压的电流。
11. 如权利要求1所述的电路，其中，所述微调电路包括多个CALDAC，其中每个CAL DAC的输出电流随着电流源的跨导变化，其中所述多个CALDAC的输出电流之和跟踪在变 化的偏置电流和温度下的电流失配。
12. 如权利要求11所述的电路，其中，所述多个CALDAC的输出引脚被连接到所述电流 源的漏极。
13. 如权利要求11所述的电路，其中，所述多个CALDAC的输出引脚通过电流镜连接到 所述电流源的漏极。
14. 如权利要求1所述的电路，其中，所述微调电路包括至少第一CALDAC和第二CAL 的DAC，其中，所述第一DACCAL的第一输出电流仅随偏置电流变化，而第二CALDAC的第二 输出电流随偏置电流和温度变化。
15. -种用于校准包括至少第一CALDAC和第二CALDAC的微调电路的方法，该方法包 括： 改变第一DACCAL和第二DACCAL在变化的偏置电流下的校准设置，直到所述微调电 路的输出电流实质上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的两个电流源之间的电流失配， 其中，所述第一CALDAC的第一输出电流仅随偏置电流变化，以及第二CALDAC的第二输出 电流随偏置电流和温度变化，其中所述微调电路的输出电流是所述第一输出电流和第二输 出电流的总和。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，所述第一CALDAC和第二CALDAC的不同校准设 置提供增加的精度以跟踪在不同的偏置电流和温度下两个电流源之间的电流失配。
17. 如权利要求15所述的方法，其中改变校准设置包括： 设置所述第二输出电流为零； 改变第一DACCAL的校准设置，以强制所述微调电路的输出电流匹配电流失配； 改变所述偏置电流； 保持所述第一DACCAL的校准设置在预先设定的值，并同时改变第二DACCAL的校准 设置，以强制所述微调电路的输出电流以匹配电路不匹配；和 依次改变所述第一CALDAC和所述第二CALDAC的校准设置在不同的偏置电流，直到 实施微调电路的输出电流实质上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。
18. 如权利要求17所述的方法，进一步包括：实质上与所述偏置电流同时改变温度。
19. 如权利要求15所述的方法，进一步包括：改变在不同温度下的所述第一CALDAC和 所述第二CALDAC的校准设置，直到所述微调电路的输出电流实质上准确跟踪在不同的偏 置电流和温度下的两个电流源之间的电流失配。
20. 如权利要求15所述的方法，其中，实施第二输出电流随着所述电流源的跨导变化。
【专利摘要】本公开涉及电流源校准跟踪温度和偏置电流。在示例实施例中，提供包括具有校准微调电路的电流源的电路，其输出电流随着电流源的跨导变化，并跟踪在不同的偏置电流和温度下电流源和另一个电流源之间的电流失配。微调电路可以包括至少一个校准数字到模拟转换器(DAC CAL)，其可以由偏置电路驱动，产生成比例于电流源的跨导的电流。在一个示例实施例中，微调电路可以包括至少两个CAL DAC，其输出电流可以仅随偏置电流以及随偏置电流和温度变化。校准CAL DAC的方法包括：改变在不同的偏置电流下CAL的DAC的校准设置，直到微调电路的输出电流实质上准确跟踪在不同的偏置电流和温度下的电流失配。
【IPC分类】G05F1-56
【公开号】CN104820456
【申请号】CN201510048292
【发明人】朱海阳, 杨文华, N·T·伊根
【申请人】美国亚德诺半导体公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月30日
【公告号】EP2911301A1, US20150220100