[發明專利]利用片外電阻調諧的全片上工作的精確的電流參考源

無效

• 申請號: 201310129772.0
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN103226372A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 葉樂;劉茂強;洪陽;楊帆;王海超;廖懷林
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術領域

本發明屬于模擬集成電路領域，涉及一種電流參考源，尤其涉及一種利用片外電阻調諧的自動校準的電流參考源。

背景技術

在集成電路的設計中，準確的電壓參考源和電流參考源是必不可少的，二者會對電路的性能產生重要的影響。精準的電壓參考源是相對比較容易得到的，可以利用三極管的特性來實現精準的與溫度無關的電壓參考源。然而，精確的電流參考卻難以實現，很難把準確的電壓參考轉換為準確的電流參考，因為轉化的媒介是不準確的，無論是通過片內的電阻還是通過MOS管的跨導，由于工藝的巨大偏差都會導致很大的不準確性。

一種得到精確電流參考的方法是在電路中使用片外電阻，因為片外電阻是精準的，這樣就有一個準確的媒介可以把準確的電壓轉化為準確的電流，然而，這種方法有很大的缺點：由于芯片上面Pin的ESD電源都是連在一起的，由于寄生電容的影響，其他Pin上面的信號可能會通過電源線串擾一部分干擾信號過來，從而影響電流參考的精度；同時，綁線電感的互感效應也會引入串擾，對于那些電流比較大的芯片，片上的地線和PCB板上的地線之間可能會有幾十毫伏的電壓差，這也會對電流的精度產生影響。對于紛繁復雜的片上系統（System-On-Chip）來說，這種方法引入的干擾甚至可能導致整個芯片工作在不正確的狀態。

綜上所述，我們希望的電流參考電路是全片上工作的，減小干擾，同時又能保證足夠的精確性不至于影響電路的正確工作，保證電路的性能。

另外，由于不同的電路對于電流參考源的要求是不同的，比如對于射頻電路中的低噪聲放大器來說，需要一個與溫度成正比的電流參考來補償高溫下的噪聲性能；對于某些電路來說，比如某些振蕩器電路，希望電流不隨溫度變化，因為電流會直接影響電路的振蕩頻率。所以，在片上系統尤其是比較復雜的系統中，很可能需要與溫度成正比以及不隨溫度變化兩種溫度特性的參考電流。

發明內容

針對電流參考源電路存在的精度和干擾問題，本發明的目的在于提供一種全片上工作的精確的電流參考源，消除干擾，同時又可以精準地產生與溫度成正比以及與溫度無關的參考電流源，本發明適用于大部分集成電路系統，尤其適用于對參考電流精度和穩定性要求較高的復雜系統。

本發明的技術方案為：

一種全片上工作的精確的電流參考源，包括：

自調諧電路，包括片外電阻、片上電阻、比較器、電流產生電路以及數字模塊，電流產生電路產生的電流經過片外電阻和片上電阻，比較器比較片外電阻和片上電阻上的電壓，數字模塊根據比較器的輸出對片上電阻進行調諧；

低壓差線性穩壓器，用于將調諧好的片上電阻的電壓穩定在系統的參考電壓值處，以產生與溫度無關的電流。

進一步地，所述低壓差線性穩壓器采用固定的電阻陣列作為負載；采用七管的兩級運算放大器，該兩級運算放大器之間采用RC補償電路。

一種全片上工作的精確的電流參考源，包括：

自調諧電路，包括片外電阻、片上電阻、比較器、電流產生電路以及數字模塊，電流產生電路產生的電流經過片外電阻和片上電阻，比較器比較片外電阻和片上電阻上的電壓，數字模塊根據比較器的輸出對片上電阻進行調諧；

兩個三極管，其各基極與發射極之間的電壓差加在調諧好的片上電阻上，以產生與溫度成正比的電流。

進一步地，所述片上電阻為并聯電阻陣列。優選地，該并聯電阻陣列由一個固定電阻和7個由開關控制的電阻組成。在進行所述自調諧時，通過二分法自動比較片外電阻和片上并聯電阻陣列，得到7位控制碼控制片上電阻陣列。采用二分法的精度和比較效率較高，7位控制碼可以實現1/64的精度。

進一步地，所述自調諧電路還包括用于提供時鐘的時鐘產生電路。優選地，采用由7階帶RC延遲的反相器首尾相連組成的環振作為時鐘。

進一步地，所述電流參考源還包括用于對自調諧電路的數字模塊生成復位信號的復位信號產生電路，電源開關電路，以及連接自調諧電路、復位信號產生電路和電源開關電路的邏輯控制電路。

進一步地，所述片上電阻采用電阻溫度系數小的p+多晶硅電阻。

本發明通過結構簡單的低壓差線性穩壓器（Low?Drop-out?Regulator），將調諧好的電阻陣列上的電壓穩定在系統的參考電壓值處，該參考電壓與溫度無關，而片上電阻陣列的溫度系數也非常小，于是可以得到溫度系數非常小即與溫度基本無關的電流參考源。