专利名称：电流信号产生电路和电流补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及电子电路装置，更具体但是并非排它地涉及电流信号产生电路以及电流信号补偿装置。
背景技术：
电流基准源在模数转换器和功率集成电路等应用中扮演了重要角色。传统的方法主要是利用电压源与电阻产生电流基准源，由于电压源的电压值或电阻阻值会随温度发生变化，导致电流基准源的电流也随温度发生变化。为获得在一定温度范围内(例如_25°C到120°C )保持基本恒定或者与温度呈特定(设定)关系(例如随温度线性升高或者降低等)的基准电流源，各种补偿结和补偿方法被广泛采用。图1示出一种采用模拟电路的电流补偿方法，电流源101是具有正温度系数(电流随温度升高而增大)的待补偿的电流源，电流源102是利用一电压源与一电阻产生的具有负温度系数(电流随温度升高而减小)的补偿电流源。通过将电流源101与电流源102相加产生电流源103。由于电流源102的温度系数与电流源101的温度系数极性(正负)相反，电流源102抵消了电流源101随温度的部分变化量。即，电流源103的温度特性(随温度的变化)明显优于电流源101。但是，由于电流源101与电流源102的温度系数(的绝对值)不相同，相加后产生的电流源103随温度非线性的升高，难以产生于不随温度变化或者呈特定关系的电流源。虽然可以通过改变电压源的温度系数、电阻的温度系数等技术手段改变电流源102的温度系数，使其尽可能与电流源101的温度系数的绝对值接近。但是，电压源和电阻的温度系数于工艺密切相关，改变电压源或者电阻的温度系数成本高且效果差。如何获得随温度基本固定或者呈特定关系的电流源，以及对电流信号进行补偿，是本领域技术人员要解决的难题。
发明内容
考虑到现有技术中的一个或多个问题，提供了一种电流信号产生电路及电流补偿
装置。根据本发明的实施例，本发明提供了一种电流信号产生电路，包括:模数转换电路，具有输入端和输出端，其输入端接收随温度变化的温度信号，其输出端提供第一数字信号；以及数模转换电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述第一数字信号，其第二输入端接收参考电流信号，基于所述第一数字信号和所述参考电流信号在其输出端提供与温度呈设定关系的温度电流信号。根据本发明的实施例，本发明提供了一种对电流信号进行的补偿的电流补偿装置，包括:模数转换电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述温度感应电路以接收随温度变化的温度信号，其输出端提供第一数字信号；数模转换电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述第一数字信号，其第二输入端接收参考电流信号，基于所述第一数字信号和所述参考电流信号在其输出端提供与温度呈设定关系的温度电流信号；以及补偿电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述温度电流信号，其第二输入端接收待补偿的电流信号，所述补偿电路将所述温度电流信号与所述待补偿的电流信号相加/减，在输出端提供输出电流信号。根据上述实施例的电流信号产生电路可以产生与温度呈特定关系的电流信号，可以用该信号对电流信号进行补偿获得基本不随温度变化的或者与温度呈设定关系的电流源。
下面将参考附图详细说明本发明的具体实施方式
，其中相同的附图标记表示相同的部件或特征。图1示出一种采用模拟电路的电流补偿方法100 ；图2示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路200的示意电路图；图3示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法300的示意图；图4示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法400的示意图；图5示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法500的示意图；图6示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法600的示意图；图7示出根据本发明一个实施例的电流信号产生电路700的示意电路图；图8示出根据本发明一个实施例的运算电路800的示意电路图；图9示出根据本发明一个实施例的电流信号产生电路900的示意电路图；图10示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法1000的示意图；图11示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法1100的示意图；图12示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路1200的示意电路图；图13示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路1200的示意电路图；图14示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路1400的示意电路图；图15示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路1500的示意电路图。
具体实施例方式在下文的特定实施例代表本发明的示例性实施例，并且本质上仅为示例说明而非限制。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是:这些特定细节对于本发明而言不是必需的。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。在说明书中，提及“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。术语“在一个实施例中”在说明书中各个位置出现并不全部涉及相同的实施例，也不是相互排除其他实施例或者可变实施例。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图2示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路200。电流补偿电路200包括温度感应电路201、电流信号产生电路202和补偿电路203。电流信号产生电路202产生的温度电流信号(补偿信号)206通过补偿电路203补偿具有第一温度特性的第一电流信号II，输出电流10UT。在一个实施例中，假定第一电流信号Il在某一温度变化下的变化量为Δ II，使用温度感应电路201获取温度的变化量，电流信号产生电路202根据温度的变化量产生与第一电流信号Ii的变化量△ Ii的绝对值相接近的温度电流信号(或称为补偿电流信号)AICl，再利用补偿电路203为第一电流信号Il加上或者减去温度电流信号AIC1，从而得到与温度基本无关的输出电流。在另外一个实施例中，假定用户期望第一电流信号11在某一温度变化下的变化量为Λ IE，第一电流信号在该温度下的实际变化量为Λ 11，使用温度感应电路201获取温度的变化量，电流信号产生电路202根据温度的变化量产生与变化量期望变化量Λ IE与实际变化量Λ Il之差相接近的温度电流信号Λ IC2，再利用补偿电路203为第一电流信号Il加上或者减去温度电流信号Λ IC2，从而得到与温度呈特定关系的输出电流。温度感应电路201耦接于第一 电势Vl和第二电势V2之间，产生基于温度变化温度信号204。在一个实施例中，第一电势Vl可以是电源电压信号VCC,也可以是基准电压源信号，还可以是其他参考信号。第二电势V2可以是地电势GND，也可以是负电势，或者是其他参考信号。在一个实施例中，温度感应电路201包括第一电阻R1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电势VI，其第二端提供温度信号204;第二电阻R2，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电阻Rl的第二端，其第二端耦接至第二电势V2;其中，第一电阻Rl与第二电阻R2具有不同的温度特性。在此，不同的温度特性既包括温度特性的极性不同(正表示随温度增大而增大，负表示随温度的增大而减小)，也包括温度特性的系数(单位温度变化导致的阻值变化)不同。由于第一电阻Rl与第二电阻R2具有不同的温度特性，当温度变化时，温度信号204会发生变化，即温度信号204的变化可以表征温度的变化。在一个特别的实施例中，第一电阻Rl是正温度系数电阻或者温度系数(可以为正也可以为负)非常小的电阻；第二电阻R2是负温度系数电阻，例如NTC(Negative TemperatureCoefficient)电阻。在一个实施例中，NTC电阻的阻值随温度上升而呈指数关系减小。在一个实施例中，可以使用第一二极管Dl替换第二电阻R2，第一二极管Dl具有阳极和阴极，其阳极耦接至第一电阻Rl的第二端，其阴极耦接至第二电势V2。二极管Dl的具有明显的负温度系数，更容易产生随温度变化的温度信号204。本领域的普通技术人员还可以用其他技术手段，例如将二极管Dl与第一电阻互换位置，采用齐纳二极管替换二极管Dl等技术手段获得随温度变化的温度信号204。电流信号产生电路202具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端接收温度信号204，其第二输入端接收参考电流信号205，根据设定关系，在输出端提供温度电流信号206。在图2所示实施例中，温度电流信号206用于补偿具有第一温度特性的第一电流信号II。但是本领域的普通技术人员应该意识到，温度电流信号206也可以用于其他目的，例如提供PTAT (随温度升高)电流，IPTAT (随温度降低)电流等。可以采用多种方式实现电流信号产生电路202，例如采用模拟放大的方法，根据温度改变放大器的增益。在一个实施例中，电流信号产生电路202包括:第一模数转换(ADC)电路2021，具有输入端和输出端，其输入端接收温度信号204，输出端提供F位第一数字信号2023，F例如为6或其他适合的数目；第一数模转换(DAC)电路2022，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一端接收F位第一数字信号2023，其第二端接收参考电流信号205，基于F位第一数字信号2023和参考电流信号205产生第三电流信号206。图3示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法300的示意图。图3中，横坐标为温度，业界关心的温度范围通常为-40 160°C，其中部分领域关心的温度范围的下限为-25°C或者(TC，上限为85°C或125°C，典型温度为25°C或40°C。纵坐标为电流值，将温度信号204施加于I欧姆的理想电阻上产生的电流展示于图3以利于说明温度信号204随温度的变化。温度信号204，经过电流信号产生电路202以后，在电流信号产生电路202的输出端提供电流信号301。在一个实施例中，电流信号301的温度系数和第一电流信号Il的温度系数实质相同或者接近。经过后级的补偿电路203的处理，例如将第一电流信号Il与电流信号301相减，从而得到电流信号302。由于电路精度的原因，电流信号206的温度系数与第一电流信号Il的温度系数可能会有差异，例如，电流信号产生电路202实际产生如图3所示的电流信号303，经过补偿后实际产生正温度系数的电流信号304，这些都是不脱离本发明的保护范围的。图4示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法400的示意图。温度信号204，经过电流信号产生电路202以后，在输出端提供温度电流信号401。在一个实施例中，温度电流信号401具有与和第一电流信号Il极性相反(正负)，变化量实质相同或者接近的温度系数。经过后级的补偿电路203的处理，例如将第一电流信号Il与电流信号206相加，从而得到电流信号404。由于电路精度的原因，电流信号401的温度系数与第一电流信号Il的温度系数可能会有差异，例如电流信号产生电路202实际产生如图4所示的电流信号403，经过补偿后实际产生正温度系数的电流信号404，这些都是不脱离本发明的保护范围的。图5不出不出根据本发明一个实施例的电流补偿方法500的不意图。坐标系统501示出温度信号204随温度的变化特性，随温度升高，温度信号204逐渐减小，并且递减速度减慢。第一模数转换电路2021将模拟的温度信号204转化为6位(示例而非限制)数字信号。假定第一模数转换电路2021是线性模数转换器(ADC)，即第一数字信号2023随着温度信号204的电压线性变化。具体地说，坐标系统501中示出多个线性变化(或者说步长相等)的电压阈值V501 V511，当温度信号204介于电压阈值V501和V502之间时，第一模数转换电路2021输出101001 ;当温度信号204介于电压阈值V502和V503之间时，第一模数转换电路2021输出101000 ；……；当温度信号204介于电压阈值V510和V511之间时，第一模数转换电路2021输出100000。因此，根据温度信号204的电压值，在不同的温度下第一模数转换电路2021输出不同的数字信号。特别地，示例而非限制，当温度为21°C时，第一模数转换电路2021的输出信号是101001 ;当温度为23°C时，第一模数转换电路2021的输出信号是100101 ;当温度为25°C时，第一模数转换电路2021的输出信号是100011 ;当温度为27°C时，第一模数转换电路2021的输出信号是101001 ;当温度为29°C时，第一模数转换电路2021的输出信号是100000。坐标系统502示出数字信号随温度的变化，随着温度升高，数字信号由101001逐步递减为1000 00，并且数字信号的递减速度变小。如坐标系统503所不,设置第一数模转换电路2022的输入数字信号(第一数字信号2023)和输出电流信号(第三电流信号206)的对应关系，例如当第一数字信号是101001时，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为Al ;第一数字信号是100101，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为A2 ;第一数字信号是100011，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为A3 ;第一数字信号是101001，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为A4 ;第一数字信号是100000，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为A5，从而得到随温度变化的电流信号I5A。因为画图的原因，坐标系统没有显示当第一数字信号2023为101000、100111、100110、100100、100010时的输出电流。同样，当第一数字信号是101001时，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为BI ;第一数字信号是100101，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为B2 ;第一数字信号是100011，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为B3 ;第一数字信号是101001，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为B4 ;第一数字信号是100000，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为B5，即可以得到随温度变化的电流信号I5B。在上述实施例的教导下，本领域的技术人员还可以为第一数模转换电路2022的输出设置不同的电流从而可以得到电流信号I5C和I5D。本领域的技术人员应该认识到，虽然坐标系统503示出的电流信号是随温度线性或者平滑的变化，但是由于数字信号的分辨率，电流I5A、I5B、I5C和I 是随温度阶梯状变化的，坐标系统503示出的是上述是对第一数模转换电路2022的输出电流信号拟合后的电流曲线。本领域的技术人员可以使用多种方法设置第一数字信号和输出电流信号的对应关系。例如，使用非线性数模转换电路，温度电流信号随所述第一数字信号以所述参考电流信号205的整数倍为步长变化，变化既包括增大(正整数倍)、减小(负整数倍)也包括不变(零倍)，相邻数字信号之间的步长可以为正 ，可以为负，可以为零。相邻的步长可以相等，也可以不相等。具体地，可以从零至100微安中每隔10纳安(参考电流信号205的一个实施例)设置10001个电流值，利用第一数字信号2023从中查找和选取。还可以使用线性数模转换电路，温度电流信号随第一数字信号以参考电流信号205为步长变化，即单调增大或者单调减小。图6示出示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法600的示意电路图。坐标系统601示出温度信号204随温度变化的特性，随温度升高，温度信号204逐渐减小，并并且递减速度在减慢。第一模数转换电路2021将模拟的温度信号204转化为6位(示例而非限制)数字信号。假定第一模数转换电路2021是非线性模数转换器(ADC)用以产生随温度线性变化的第一数字信号2023，即第一数字信号2023随着温度线性变化。具体地说，坐标系统501中示出多个非线性变化(或者说步长不相等)电压阈值V601 V611，电压阈值的步长与温度信号204随温度的变化量成正比。当温度信号204介于电压阈值V601和V602之间时，第一模数转换电路2021输出101001 ;当温度信号204介于电压阈值V602和V603之间时，第一模数转换电路2021输出101000;……；当温度信号204介于电压阈值V610和V611之间时，第一模数转换电路2021输出100000。因此，根据温度信号204的电压值，在不同的温度下第一模数转换电路2021输出不同的数字信号。特别地，示例而非限制，当温度为21 °C时，第一模数转换电路2021的输出信号是101001 ;当温度为22°C时，第一模数转换电路2021的输出信号是100100 ；……；当温度为30°C时，第一模数转换电路2021的输出信号是100000，即温度每发生1°C的变化，第一数字信号2023降低一个步长。坐标系统502示出数字信号随温度的变化，随着温度升高，数字信号由101001逐步递减为100000，并且数字信号的随温度均匀变化。如坐标系统503所示，设置第一数模转换电路2022的输入数字信号(第一数字信号)和输出电流信号(第三电流信号206)的对应关系，例如当第一数字信号是101001时，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为Cl ;第一数字信号是100101，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为C2 ;第一数字信号是100011，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为C3 ;第一数字信号是101001，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为C4 ;第一数字信号是100000，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为C5，从而得到随温度变化的电流信号I6A。因为画图的原因，坐标系统没有显示当第一数字信号为101000、100111、100110、100100、100010时的输出电流。同样，当第一数字信号是101001时，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为Dl ;第一数字信号是100101，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为D2 ;第一数字信号是100011，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为D3 ;第一数字信号是101001，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为D4;第一数字信号是100000，设置第一数模转换电路2022的输出电流信号为D5，即可以得到随温度变化的电流信号I6B。在上述实施例的教导下，本领域的技术人员还可以为DAC的输出设置不同的电流从而可以得到例如电流信号I6C和I6D。本领域的技术人员应该认识到，虽然坐标系统503示出的电流信号是随温度线性或者平滑的变化，但是由于数字信号的分辨率，电流I6A、I6B、I6C和I6D是随温度阶梯状变化的，坐标系统503示出的是上述是将第一数模转换电路2022的输出电流拟合后的电流曲线。本领域的技术人员可以使用多种方法设置第一数字信号和输出电流信号的对应关系，例如从零至100微安中每隔10纳安设置10001个电流值，利用第一数字信号从中选取。在一个特别的实施例中，可以采用F位数线性数模转换器(DAC)获得随温度线性变化的电流，例如I6A或I6C。此时，由于数字信号随温度线性变化，由于线性DAC的输出信号随数字信号线性变化。因此，线性DAC的输出信号随温度线性变化。由于参考电流信号本身具有温度特性，获得的输出信号和理论值会有差异，但不脱离本发明的保护范围。示例而非限制，当温度信号204随温度线性变化时，可以同时采用线性ADC和线性DAC,从而获得随温度线性升高或者降低补偿电流。线性和非线性既可以使ADC和DAC整个输入范围而言，也可以使对部分输入输出范围而言。例如，同一个ADC和DAC既可以有线性和非线性部分。假定在第一电势为5V，第二电势为零，在用户关心的温度为O 25°C变化时，温度信号的从3.2V随温度线性变化为2V，为了获得尽可能高的分辨率，使用六位的ADC和DAC时，使用可以在O 2V中的步长设置为IV，2V 3.2V之间的步长设置为20mV，
3.2V 5V之间的步长设置0.9V，从而为用户关心的电压范围和温度范围设置更高的分辨率。图7示出根据本发明一个实施例的电流信号产生电路700的示意电路图。电流信号产生电路700具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端接收温度信号204,其第二输入端接收电流信号705 (在一个实施例中即参考电流信号205)，在输出端提供电流信号706 (在一个实施例中即温度电流信号)。电流信号产生电路700包括模数转换器701和数模转换器702。模数转换器701包括第一比较器7011,具有第一端、第二端和输出端,其第一端接收温度信号204,输出端提供第一状态信号7013 ;移位逻辑电路7012,具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端接收第一状态信号7017,其第二输入端接收时钟信号Clock，其第一输出端提供第一数字信号7014，其第二输出端提供第一逻辑信号7015，当第一状态信号7017为第一电平(例如高电平)，第一逻辑信号7015进位(例如由100000转变为100001);当第一状态信号7013为第二电平(例如低电平)，第一逻辑信号7015退位(例如由100000转变为011111);第二数模转换器7013，包括输入端和输出端，其输入端接收第一逻辑信号7015，其输出端提供阈值信号7016至第一比较器7011的第二端作为比较阈值。在一个实施例中，移位逻辑电路7012的第一逻辑信号7015首先设置在中间刻度附近(例如100000)。这样，第二数模转换器7013输出的阈值信号7016被设为VREF/2附近，其中VREF是提供给第二模数转换器7013的基准电压，可以是第一电势Vl与第二电势V2之差。然后，第一比较器7011判断温度信号204是小于还是大于阈值信号7016。如果温度信号204大于阈值信号7016，则第一比较器7011输出逻辑高电平，移位逻辑电路7012的逻辑信号7015进位(例如由100000转变为100001)。相反，如果温度信号204小于阈值信号7016，移位逻辑电路7012的逻辑信号7015退位(例如由100000转变为011111)。反复比较，直至寻找到温度信号204的上阈值(高于温度信号204的最小阈值)和下阈值(低于温度信号204的最大阈值)，而后逻辑信号7015将在两个数字信号之间切换。在一个实施例中，移位逻辑电路7012的第一输出端可以直接输出第二输出端的信号，即逻辑信号7015和第一数字信号7014是实质相同的信号。在另外一个实施例中，为了避免“逻辑信号7015将在两个数字信号之间切换”，可以在逻辑信号后耦接一个锁存器，当“逻辑信号7015将在两个数字信号之间切换”时，选择输出其中一个数字信号作为第一数字信号7014，如图9所示的电流信号产生电路900。在其他的实施例中，还可以对逻辑信号7015进行编码译码等操作后作为第一数字信号7014输出。图8示出根据本发明一个实施例的第二模数转换器800的示意电路图和坐标系统601。数模转换器800包括多用开关802和电阻串801，多用开关802在输入信号(例如逻辑信号7015)的控制下，选择电阻串的分电压提供给第一比较器7011的第二端作为阈值。电阻串801耦接于第一电势Vl和第二电势V2之间，包括多个分电阻8010、8011……8017、8018。如果全部或者部分分电阻的阻值相等，则可以得到坐标系统501所示的线性ADC(即模数转换器701为线性ADC)。如果分电阻的阻值不相等则可以得到非线性ADC(即模数转换器701为非线性ADC)。特 别地在一个实施例中，电阻的阻值是按照温度信号204与温度的关系设置的。例如，电阻串801的分电阻的阻值分布与温度信号随着温度的变化量成比例，从而在各个分电阻的连接点得到与坐标系统601所示的阈值电压V601 V607相等的分电压，进而使得模数转换器701输出坐标系统601所示的随温度线性变化的数字信号。数模转化器702接收随温度线性变化的数字信号，其输出端提供的电流信号706以参考电流信号705为步长跟随数字信号递增或者递减，从而得到标准系统603所示的电流信号I6A或I6C。电阻的线性和非线性包括部分电阻的线性和非线性，以及全部电阻的线性和非线性。数模转换器702包括第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端接收第一数字信号7014，其第二输入端接收参考电流信号703，输出端提供电流信号706。在一个实施例中，数模转换器702包括具有与第一数字信号7014相同的位数的线性DAC，参考电流信号703是输出电流信号706的变化的步长。输出电流信号706随着第一数字信号7014线性的变化，产生如图6所示的电流信号I6A和I6C。图9示出根据本发明一个实施例的电流信号产生电路900的示意电路图。电流信号产生电路900包括模数转换器901和数模转换器702。进退位电路9012和锁存器9014可以作为实现移位逻辑电路7012的一个实施例。进退电路9012,具有第一输入端、第二输入端、输出端，其第一输入端接收第一状态信号7017，其第二输入端接收时钟信号Clock，其输出端配置为移位逻辑电路7012的第二输出端以第一逻辑信号7015，当所述第一状态信号7017为第一电平时，第一逻辑信7015号进位；当第一状态信号7017为第二电平时，第一逻辑信号7015退位。锁存器9014，具有输入端和输出端，其输入端耦接至进退电路9012的输出端(即移位逻辑电路7012的第二输出端)以接收所述第一逻辑信号7015，其输出端耦接至或者配置为所述移位逻辑电路7012的第一输出端，当第一逻辑信号在相邻的数字信号之间来回切换时，锁存器9014选择输出所述相邻数字信号中的一个。本领域的技术人员期望可以得到与被补偿信号具有相同的温度系数的补偿电流信号，从而达到良好的补偿效果。但是由于以下示例而非限制的原因，例如，温度感测电路201和实际热源之间的距离，温度感测电路201本身的误差，被补偿信号因环境变化(例如湿度、压力、距离、风向、热梯度等)而产生的非预期变化等原因会导致总是难以得到获得期望的效果。图10示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法1000的示意图。图10中，电流信号产生电路根据温度信号1001产生补偿电流信号1002。但是由于温度感应电路的原因(例如热敏特性的改变)，实际产生的了如图所示的温度信号1002，进而产生了补偿电流信号1004。当然，由于不同的原因还可能产生补偿信号1005、1006等。根据说明书教导，如图2所示，补偿电流直接取决于第一数字信号2023。为此，可以通过将第一数字信号2023加上或者减去一个数字调节信号，通过改变第一数模转换电路2022的输入信号而调整第一数模转换电路2022的输出信号。图11示出根据本发明一个实施例的电流补偿方法1100的示意图。如图11所示，电流信号1101是期望获得的输出电流信号，电流信号1102是实际获得的输出电流信号，通过将第一数字信号减去一个固定数字信号000010，使得数模转换电路2022的输出电流信号也相应的发生了变化，从而获得了电流信号1103。如图11所示，在温度为20 30°C之间，电流信号1103显然比电流信号1102更加趋近于期望的电流信号1101。温度特性的改善可以体现在某一温度范围内或者某一温度点上更加接近于期望数值。在其他的实施例中，还可以通过将第一数字信号加上一个固定数字信号，从而改变输出电流信号。从图11可以看出，将电流向上或者向下平移后获得的电流信号1103在温度较高或者较低的时候仍然和期望的电流信号1101有较大差距。因此，可以在不同的温度相加或者相减不同的数字信号以使得实际产生的补偿信号接近于期望的输出电流信号1101。在一个实施例中，可以使单调变化的数字信号，例如随温度升高而升高，或者随温度升高而减小。在一个实施例中，可以在20°C时减去000011，在TO温度时减去数字信号000010，在30°C时减去000001，以产生电流信号1104。从而在温度TO下获得最佳补偿效果，在高于或者低于TO温度时，相比电流信号1103，电流信号1104更加接近与期望的电流信号1101。图12示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路1200的示意电路图。补偿电路1200包括温度感应电路201、电流信号产生电路1202和补偿电路203。电流信号产生电路1202,还包括运算电路12021,包括第一输出端,第二输入端和输出端,其第一输入端接收第一数字信号，其第二输入端接收S位调节信号1207，将第一数字信号和调节信号相加或者相减后，在输出端提供第二数字信号12022。在其他的实施例中，运算电路还可以将第一数字信号和调节信号相乘或者相除。第一数模转换电路2022基于第二数字信号和参考电流信号205产生输出电流信号。其中调节信号1207既可以是固定的数字信号，也可以是线性或者非线性变化的数字信号。运算电路12021既可以施加于第一模数转换电路2021和数模转换电路2022之间，也可以用于第一模数转换电路2021之内。图13示出根据本发明一个实施例的电流信号产生电路1300。电流信号产生电路1300包括第一模数转换电路1301和数模转换电路702。第一模数转换电路1301还包括运算电路12021,包括第一输出端,第二输入端和输出端,其第一输入端接收第一逻辑信号7015，其第二输入端接收调节信号1207，将第一数字信号和调节信号相加或者相减后，在输出端提供第二逻辑信号13022。第二数模转换器7013基于第二逻辑信号13022产生输出阈值信号。其中调节信号1207既可以是固定的数字信号，也可以是线性或者非线性变化，单调或者非单调变化的数字信号。数字调节信号可以由MCU、CPU、I2C等数字信号提供，也可以由集成或者外置模数转换电路提供。图14示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路1400的示意电路图。电流补偿电路1400包括电流补偿电路1200、调节信号产生电路1401和第二模数转换器1402。在一个实施例中，在一个实施例中，调节信号产生电路1401包括第三电阻R3,具有第一端和第二端，其第一端耦接至第三电势V3，其第二端提供模拟调节信号1404 ;第四电阻R4，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第三电阻R3的第二端，其第二端耦接至第四电势V4 ;第二模数转换(ADC)电路1402，具有输入端和输出端，其输入端接收模拟调节信号1404，输出端提供S位数字调节信号1207。图15示出根据本发明一个实施例的电流补偿电路1500的示意电路图。电流补偿电路1500还包括一个编码器1501，耦接与第二模数转换(ADC)电路1402和运算电路12021之间，具有输入端和输出端，其输入端接收第二模数转换(ADC)电路1402的输出信号(在一个实施例中命名为第三数字信号)，输出端提供随温度单调递减或者递增的S位数字调节信号1207，例如该数字调节信号可以由MCU、CPU、I2C等数字信号提供，也可以由集成或者外置模数转换电路提供，且该数字调节信号按照预先的设置随温度升高而升高，或者随温度升高而减小。在一个实施例中，编码器1501可以在不同的温度下对第三数字信号做出不同的增加或者减小。在另外一个实施例中，同一温度下，第三数字信号处于不同数值时，编码器1501可以对第三数字信号做出不同的增加或者减小。电流补偿电路1500可以产生如图11所示的电流信号1103，由于使用了单调变化的调节信号，例如随温度升高而升高，或者随温度升高而减小，可以使得在某一温度范围内或者某一温度点上得到的温度电流信号1104更加接近于期望的温度电流信号1101。尽管本发明已经结合其具体示例性实施方式进行了描述，很显然的是，多种备选、修改和变形对于本领域技术人员是显而易见的。由此，在此阐明的本发明的示例性实施方式是示意性的而并非限制性。可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出修改。在本公开内容中所使用的量词“一个”、“一种”等不排除复数。文中的“第一”、“第二”等仅表示在实施例的描述中出现的先后顺序，以便于区分类似部件。“第一”、“第二”在权利要求书中的出现仅为了便于对权利要求的快速理解而不是为了对其进行限制。权利要求书中的任何附图标记都不应解释为对范围的限制。
权利要求
1.一种电流信号产生电路,包括: 第一模数转换电路，具有输入端和输出端，其输入端接收随温度变化的温度信号，其输出端提供第一数字信号；以及 第一数模转换电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述第一数字信号，其第二输入端接收参考电流信号，基于所述第一数字信号和所述参考电流信号在其输出端提供与温度呈设定关系的温度电流信号。
2.根据权利要求1所述的电流信号产生电路，其中，所述温度信号是通过温度感应电路感测的，所述温度感应电路包括: 第一电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电势，其第二端提供所述温度信号；以及 第二电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电阻的第二端，其第二端耦接至第二电势，所述第二电阻与所述第一电阻具有不同的温度特性。
3.根据权利要求2所述的电流信号产生电路，其中，所述第二电阻是负温度特性电阻，所述第一电阻是正温度系数电阻或者温度系数小于所述第二电阻的温度系数的电阻。
4.根据权利要求1所述的电流信号产生电路，其中，所述第一数字信号随温度线性变化。
5.根据权利要求1所述的电流信号产生电路，其中，所述第一模数转转换电路包括: 第一比较器， 具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一端接收所述温度信号，输出端提供第一状态信号； 移位逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端接收所述第一状态信号，其第二输入端接收时钟信号，其第一输出端提供所述第一数字信号，其第二输出端提供第一逻辑信号，当所述第一状态信号为第一电平时所述第一逻辑信号进位，当第一状态信号为第二电平时所述第一逻辑信号退位；以及 第二数模转换电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接于所述移位逻辑电路的第二端以接收所述第一逻辑信号，其输出端耦接于所述第一比较器的第二端以提供阈值电压信号。
6.根据权利要求5所述的电流信号产生电路，其中，所述第二数模转换电路为非线性数模转换电路，且包括: 电阻串，包括多个阻值不等的电阻以产生多个分电压，其中所述电阻的阻值是按照所述温度信号与温度的关系设置的；以及 多用开关，在所述第一逻辑信号控制下选择所述多个分电压中的一个以提供所述阈值电压信号。
7.根据权利要求5所述的电流信号产生电路，其中，所述第一数字信号与所述第一逻辑信号是实质相同的信号。
8.根据权利要求5所述的电流信号产生电路，其中，所述移位逻辑电路还包括锁存器，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述移位逻辑电路的第二输出端以接收所述第一逻辑信号，其输出端耦接至或者配置为所述移位逻辑电路的第一输出端，当所述第一逻辑信号在相邻的数字信号之间来回切换时，所述锁存器选择输出所述相邻数字信号中的一个。
9.根据权利要求1所述的电流信号产生电路，其中，所述第一数模转换电路是非线性数模转换电路，所述温度电流信号随所述第一数字信号以所述参考电流信号的整数倍为步长变化。
10.根据权利要求1所述的电流信号产生电路，其中，所述第一数模转换电路是线性数模转换电路，所述温度电流信号随所述第一数字信号以所述参考电流信号为步长变化。
11.根据权利要求1所述的电流信号产生电路，还包括一运算电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接于所述第一模数转换电路的输出端以接收所述第一数字信号，其第二输入端接收一数字调节信号，所述运算电路基于所述数字调节信号调整所述第一数字信号并在其输出端提供第二数字信号； 所述第一数模转换电路基于所述第二数字信号和所述参考电流信号产生所述温度电流号。
12.根据权利要求11所述的电流信号产生电路，其中，所述第二数字信号为所述第一数字信号与所述数字调节信号之和或者为所述第一数字信号与所述数字调节信号之差。
13.根据权利要求5所述的电流信号产生电路，还包括一运算电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接于所述移位逻辑电路的第二输出端以接收所述第一逻辑信号，其第二输入端接收一数字调节信号，所述运算电路基于所述数字调节信号调整所述第一逻辑信号并在其输出端提供第二逻辑信号； 所述第二数模转换电路的输入端耦接于所述运算电路的输出端以接收所述第二逻辑信号，其输出端耦接于所述第一比较器的第二端以提供阈值电压信号。
14.根据权利要求13所述的电流信号产生电路，其中，所述第二逻辑信号为所述第一逻辑信号与所述数字调节信号之和或者为所述第一逻辑信号与所述数字调节信号之差。
15.根据权利要求 11或13所述的电流信号产生电路，其中所述数字调节信号为固定的数字信号。
16.根据权利要求11或13所述的电流信号产生电路，其中，所述数字调节信号为随温度变化的数字信号。
17.根据权利要求11或13所述的电流信号产生电路，其中，所述数字调节信号由CPU或者MCU或者I2C电路提供。
18.根据权利要求11或13所述的电流信号产生电路，还包括: 调节信号产生电路，耦接至第三电势和第四电势之间，提供模拟调节信号； 第二模数转换电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述调节信号产生电路以接收所述模拟调节信号，其输出端提供所述数字调节信号。
19.根据权利要求11或13所述的电流信号产生电路，还包括: 调节信号产生电路，耦接至第三电势和第四电势之间，提供模拟调节信号； 第二模数转换电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述调节信号产生电路以接收所述模拟调节信号，其输出端提供第三数字信号； 编码器，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第二模数转换电路的输出端以接收所述第三数字信号，其输出端提供所述数字调节信号，其中所述数字调节信号随温度单调变化。
20.根据权利要求1所述的电流信号产生电路，该电流信号产生电路用于补偿第一电流信号，所述第一电流信号和所述温度信号通过一补偿电路相加或者相减。
21.—种对电流信号进行补偿的电路补偿装置，包括: 模数转换电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述温度感应电路以接收随温度变化的温度信号，其输出端提供第一数字信号； 数模转换电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述第一数字信号，其第二输入端接收参考电流信号，基于所述第一数字信号和所述参考电流信号在其输出端提供与温度呈设定关系的温度电流信号；以及 补偿电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述温度电流信号，其第二输入端接收待补偿的电流信号，所述补偿电路将所述温度电流信号与所述待补偿的电流信号相加/减，在输出端提供输出电流信号。
22.根据权利要求21所述的电流补偿装置，其中，所述温度信号是通过温度感应电路感测的，所述温度感应电路包括: 第一电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电势，其第二端提供所述温度信号；以及 第二电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电阻的第二端，其第二端耦接至第二电势，所述 第二电阻与所述第一电阻具有不同的温度特性。
全文摘要
公开了一种电流信号产生电路和电流补偿装置。该电流信号产生电路包括第一模数转换电路，具有输入端和输出端，其输入端接收随温度变化的温度信号，其输出端提供第一数字信号；以及第一数模转换电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述第一数字信号，其第二输入端接收参考电流信号，基于所述第一数字信号和所述参考电流信号在其输出端提供与温度呈设定关系的温度电流信号。该电流信号产生电路可以产生与温度呈特定关系的电流信号，可以用该信号对电流信号进行补偿获得基本不随温度变化的或者与温度呈设定关系的电流源。
文档编号G05F1/56GK103197713SQ201310049279
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者陈达, 张正伟, 王海时 申请人:成都芯源系统有限公司