[发明专利]电流源校准跟踪温度和偏置电流

说明书

技术领域

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

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。

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(CAL DAC)，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。

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(DC)，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：

其中，μ是电子或空穴迁移率(取决于晶体管型)，C_ox是晶体管的栅极电容，W和L分别是栅极的宽度和长度，V_GS是晶体管的栅极和源极之间的电压，以及V_TH是阈值电压。参考电流源和进行校准电流源之间的电流失配ΔI可以如下表示：

其中，是该晶体管的跨导。在一般意义上，跨导是在晶体管(例如，MOSFET)的输出端口的电流变化与在晶体管的输入端的的电压变化的比值。

在一般情况下，Δβ/β，ΔV_TH，I和g_m确定电流失配，其中，Δβ/β和ΔV_TH是校准下电流源和参考电流源之间的设备不匹配(例如，由于加工和其它因素引起的)。在一般情况下，g_m是温度和偏置电流依赖性的(例如，由于迁移率μ是温度的函数，以及g_m随着偏置电流变化)。因此，作为I和T函数的电流错配可表示为：

目前现有的CAL DAC的满量程电流(例如，电流的最大值)仅比例于偏置电流I。CAL DAC的输出是基于固定(例如，恒定)比例因子的满刻度电流的一部分。电流源经常在一定环境下进行校准，包括特定温度和偏置电流。当诸如偏置电流和温度的环境变化时，CAL-DAC微调电路的输出电流不跟踪电流源匹配。其结果是，虽然电流源可以被校准以匹配主基准电流，该校准可以随着温度或偏置电流的变化而发生错误；因此，电流源不能保持相对彼此的稳定并固定的电流输出。在改变的环境中需要每个电流源的重新校准。

发明内容

本公开总体涉及一种微调电路和校准方法，以促进随着变化的温度和偏置电流的电流源校准。在一个示例实施例中，提供微调电路，其输出电流随着偏置电流和温度而变化，在变化的环境条件(例如，偏置电流和温度)下跟踪两个电流源之间的电流失配(例如，参考电流源和校准下的电流源)。

在一个示例实施例中，微调电路可以包括单一的CAL DAC，其输出随着偏置电流和温度而变化，并跟踪电流失配。在另一示例实施例中，微调电路可以包括多个CAL DAC，其输出随着偏置电流和温度而变化，并跟踪电流失配。在一个示例实施例中，校准方法包括：在不同的偏置电流和/或温度条件下通过多次测量确定CAL DAC的校准设置。一些实施例还可以包括：产生与电流源的跨导和基准(例如，内部产生的)电压的乘积成比例的电流的电路

附图说明

图1A是示出包括微调电路的系统的示例示意图的简化框图，以便电流源校准跟踪温度和偏置电流；

图1B是示出系统的另一示例实施例的简化框图；

图2是示出系统的实施例的示例细节的简化框图；

图3是示出系统的实施例的其它示例细节的简化框图；

图4是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；

图5是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；