[發明專利]泄漏補償電路及相應方法、具有泄漏補償電路的集成電路

在審

• 申請號: 202010025166.4
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111585557A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: J·C·J·杰森斯
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H03K17/693
• 分類號: H03K17/693;H03K17/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 張瑋;王琳

本發明涉及泄漏補償電路及用于泄漏補償的方法、以及具有該泄漏補償電路的集成電路。在一種形式中，泄漏補償電路包括緩沖放大器、鏈路耦合元件和泄漏補償元件。緩沖放大器具有輸出和耦合到感測節點的輸入。鏈路耦合元件具有輸出和耦合到緩沖放大器的輸出的輸入，其中鏈路耦合元件在從輸入到其輸出的方向上是單向的。泄漏補償元件具有耦合到感測節點的第一電流端子、耦合到鏈路耦合元件的輸出的控制端子、以及耦合到參考電壓端子的第二電流端子。

技術領域

本公開整體涉及集成電路，并且更具體地涉及用于集成電路中的泄漏補償電路，以及用于泄漏補償的方法。

背景技術

某些環境傳感器(諸如雨和光傳感器、環境光傳感器、激光測距和測距(LiDAR)傳感器等)在其輸入處需要非常高的動態范圍。例如，它們可產生大約50微微安(pA)或更小的感測電流。雖然可通過選擇適當的電路拓撲或通過増加傳感器的電流消耗來降低集成電路和射頻(RF)噪聲，但由集成電路上產生的泄漏電流引起的直流(DC)偏移仍然非常難以補償。例如，集成電路輸入端子通常由將泄漏電流注入到各種電路節點上的二極管保護。這些DC偏移電流顯著地限制了可實現的増益，從而限制了輸入范圍，并且實際上可完全阻止一些小信號可檢測。

雖然DC偏移電壓可通過具有差分電路結構的斬波機制來移除，但DC泄漏電流通常是單端的。另外，雖然可通過使用開關電容器機制存儲偏移電壓來移除DC偏移電壓，但不能存儲電流。此外，泄漏電流通常非常小，并且實際上不可能由任何已知的電流數模轉換器(DAC)補償，因為電流過低而無法使用電流鏡進行處理。基于參考泄漏電流的雙向電流DAC和具有可選電流鏡的單端電流DAC已被證明不足以補償這些小的泄漏電流。因此，作為集成電路設計的固有特征的泄漏電流限制了傳感器的動態范圍。

發明內容

在一個方面，本發明提供了一種泄漏補償電路，包括：緩沖放大器，該緩沖放大器具有輸出和耦合到感測節點的輸入；鏈路耦合元件，該鏈路耦合元件具有輸出和耦合到緩沖放大器的輸出的輸入，其中鏈路耦合元件在從輸入到其輸出的方向上是單向的；和泄漏補償元件，該泄漏補償元件具有耦合到感測節點的第一電流端子、耦合到鏈路耦合元件的輸出的控制端子、以及耦合到參考電壓端子的第二電流端子。

在另一方面，本發明提供了一種具有泄漏補償電路的集成電路，泄漏補償電路包括：緩沖放大器，該緩沖放大器具有輸出和耦合到感測節點的輸入；鏈路耦合元件，該鏈路耦合元件具有輸出和耦合到緩沖放大器的輸出的輸入，其中鏈路耦合元件在從輸入到其輸出的方向上是單向的；和泄漏補償元件，該泄漏補償元件具有耦合到感測節點的第一電流端子、耦合到鏈路耦合元件的輸出的控制端子、以及耦合到參考電壓端子的第二電流端子。

在另一方面，本發明提供了一種對流入或流出感測節點的泄漏電流執行泄漏補償的方法，包括：緩沖感測節點上的電壓，以及響應于緩沖向中間節點提供緩沖電壓；將緩沖電壓單向耦合到控制節點；以及通過將泄漏補償元件的控制端子耦合到控制節點，將具有耦合到感測節點的第一電流端子和耦合到參考電壓端子的第二電流端子的泄漏補償元件偏置。

附圖說明

通過參照附圖可更好地理解本公開，并且本公開的多個特征和優點對于本領域的技術人員為顯而易見的，在附圖中：

圖1以框圖形式示出了易于泄漏的傳感器電路；

圖2以局部框圖和局部示意圖形式示出了根據各種實施方案的泄漏補償電路；

圖3以局部框圖和局部示意圖形式示出了根據圖2的緩沖放大器的另一實施方案的緩沖放大器；

圖4以局部框圖和局部示意圖形式示出了根據圖2的緩沖放大器的又一實施方案的緩沖放大器；

圖5以局部框圖和局部示意圖形式示出了根據圖2的緩沖放大器的又一實施方案的緩沖放大器；

圖6以示意圖形式示出了根據圖2的鏈路耦合元件的另一實施方案的鏈路耦合元件；