[實用新型]一種全差分可編程的基準電壓產生電路

有效

• 申請號: 201621102101.0
• 申請日: 2016-10-08
• 公開（公告）號: CN206235914U
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 肖山
• 申請（專利權）人: 成都方程式電子有限公司
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型專利屬于模擬集成電路設計領域，具體涉及到一種用于指紋傳感器芯片的流水線模數轉換器中的全差分可編程的基準電壓產生電路。

背景技術

隨著移動互聯技術的發展，手持移動設備漸漸深入到我們生活的各個方面，信息安全也越來越受到人們的重視，指紋識別技術作為信息安全領域的一種重要手段，其應用也越來越廣泛。指紋識別芯片在移動消費電子設備中的應用越來越廣泛，與此同時對芯片的功耗、精度要求也越來越高。

現在的電容式指紋識別系統基本由電容電壓轉換電路、級聯放大電路、模數轉換電路以及算法電路組成。其中模數轉換器是其中一個非常重要的模塊，它的精度直接影響到指紋采集的質量。

在指紋識別過程中，每個人的指紋千差萬別，需要算法配合來自適應調整。算法通過調整可編程的基準電壓產生電路，進而改變模數轉換電路的量化范圍來適應千差萬別的指紋信息。傳統的通過可編程反饋電阻實現的電路，由于電阻的匹配較差，并且由于反饋系數的變化，加大了運放的設計難度，增加了功耗；同時傳統的全差分反饋電阻驅動電路是一個單端轉差分的電路結構，很容易將襯底噪聲耦合到輸出端，影響系統精度。同時在流水線模數轉換器量化過程中，隨著量化范圍的變化，比較器閾值電壓和量化電壓成比例關系，具體比例大小由流水線模數轉換器每一級的位數決定。傳統的做法通常是將產生的量化參考電壓由電阻分壓，然后通過緩沖器提供給比較器輸入端，模塊較多，功耗較大且精度受電阻匹配影響較大。

發明內容

有鑒于此，本實用新型提供一種低功耗、高精度的全差分可編程的基準電壓產生電路，包括：可編程電流鏡、參考電壓產生電路和比較器閾值電壓產生電路；

所述可編程電流鏡為所述參考電壓產生電路和所述比較器閾值電壓產生電路提供電流；所述可編程電流鏡的輸入端為輸入基準電流Iref，輸出端產生可編程電流鏡輸出電流Irefp、Irefn和Icomp；

所述參考電壓產生電路產生基準輸出電壓；所述參考電壓產生電路的正、負輸入端接所述可編程電流鏡輸出電流Irefp和Irefn；

所述比較器閾值電壓產生電路產生比較器閾值參考電壓；所述比較器閾值電壓產生電路的輸入端接所述可編程電流鏡輸出電流Icomp。

進一步地，所述可編程電流鏡輸出電流Irefp的流向是從所述可編程電流鏡流入所述參考電壓產生電路，所述可編程電流鏡輸出電流Irefn的流向是從所述參考電壓產生電路流入所述可編程電流鏡，Irefp和Irefn滿足Irefp＝Irefn。

進一步地，所述參考電壓產生電路由全差分運算放大器和R,C反饋網絡組成。

所述全差分運算放大器包含正輸入端、負輸入端、正輸出端和負輸出端；所述全差分運算放大器的正輸入端和負輸入端分別連接所述可編程電流鏡輸出電流Irefp和Irefn，Irefp流入所述全差分運算放大器的正輸入端，Irefn流出所述全差分運算放大器的負輸入端。

所述基準輸出電壓為所述全差分運算放大器的差分輸出電壓Vref，Vref＝Vrefp-Vrefn＝(Irefp+Irefn)*R，其中R為R,C反饋網絡的電阻，Vrefp和Vrefn為所述全差分運算放大器的正輸出端電壓和負輸出端電壓，Irefp和Irefn為可編程電流鏡輸出電流。

所述R,C反饋網絡由兩組電阻R和電容C構成，兩組電阻R和電容C分別并聯跨接到所述全差分運算放大器的正輸入端和負輸出端、負輸入端和正輸出端。所述R,C反饋網絡具有低通特性，其中R為電阻值、C為電容值。

進一步地，所述比較器閾值電壓產生電路，包括一個全差分源跟隨電路和兩個比較器COMP1、COMP2。

所述可編程電流鏡輸出電流Icomp為全差分源跟隨電路提供偏置電流，外接電壓Vinp和Vinn為全差分源跟隨電路提供輸入電壓；所述全差分源跟隨電路的負載是相同的兩個電阻R1；與全差分源跟隨電路正輸入端連接的電阻R1兩端分別連接兩個比較器COMP1、COMP2的正輸入端，與全差分源跟隨電路負輸入端連接的電阻R1兩端分別連接兩個比較器COMP2、COMP1的負輸入端，形成輸入電壓和閾值電壓的比較。

本實用新型提供一種全差分可編程的基準電壓產生電路，將同一個可編程電流鏡100控制參考電壓產生電路200和比較器閾值電壓產生電路300，使比較器閾值參考電壓和基準輸出電壓始終保持同一比值不變，從而可以實現在系統設計中改變量化范圍而不影響系統功能。