电阻校准电路.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103076834 A(43)申请公布日 2013.05.01CN103076834A*CN103076834A*(21)申请号 201210584082.X(22)申请日 2012.12.28G05F 1/56(2006.01)(71)申请人四川和芯微电子股份有限公司地址 610041 四川省成都市高新区孵化园7号楼402室(72)发明人张子澈(54) 发明名称电阻校准电路(57) 摘要本发明公开了一种电阻校准电路，包括基准电阻、待校准电阻、比较器及数字算法处理器，基准电阻一端与比较器的正向输入端连接，另一端接地，待校准电阻一端与比较器的反向输入端连接，另一端接地，

2、比较器的输出端与数字算法处理器的输入端连接，数字算法处理器与待校准电阻连接，还包括第一场效应管和第二场效应管组，外部电流通过第一场效应管的漏极输入，第二场效应管组分别与第一场效应管、基准电阻的一端及待校准电阻的一端连接，且将第一场效应管上的电流按比例镜像，并将镜像后的电流输送至基准电阻与待校准电阻，数字算法处理器根据比较器的输出信号输出控制字至第二场效应管组，调节第二场效应管组的镜像比例。本发明的电阻校准电路结构简单，在工作过程中不需使用带隙基准电压产生电路与稳压器，成本低廉，实用性好。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专

3、利申请权利要求书1页 说明书4页 附图2页(10)申请公布号 CN 103076834 ACN 103076834 A1/1页21.一种电阻校准电路，包括基准电阻、待校准电阻、比较器及数字算法处理器，所述基准电阻一端与比较器的正向输入端连接，另一端接地，所述待校准电阻一端与所述比较器的反向输入端连接，另一端接地，所述比较器的输出端与所述数字算法处理器的输入端连接，所述数字算法处理器的输出端与所述待校准电阻的控制端连接，其特征在于，还包括第一场效应管和第二场效应管组，外部电流通过所述第一场效应管的漏极输入至所述电阻校准电路，所述第二场效应管组分别与所述第一场效应管的栅极、基准电阻的一端及待校准电

4、阻的一端连接，所述第二场效应管组将所述第一场效应管上的电流按比例镜像，并将镜像后的电流输送至所述基准电阻与待校准电阻，所述数字算法处理器根据所述比较器的输出信号输出控制字至所述第二场效应管组，以调节所述第二场效应管组的镜像比例。2.如权利要求1所述的电阻校准电路，其特征在于，还包括第三场效应管、第四场效应管及第五场效应管，且所述第三场效应管、第四场效应管及第五场效应管的栅极共同连接，其源极均与外部电源连接，所述第三场效应管的漏极及栅极均与所述第二场效应管组的漏极连接，所述第四场效应管的漏极与所述基准电阻的一端连接，所述第五场效应管的漏极与所述待校准电阻的一端连接。3.如权利要求2所述的电阻校准

5、电路，其特征在于，所述第一场效应管的源极与第二场效应管组的源极均接地，所述第一场效应管的漏极与其栅极连接并连接所述第二场效应管组的栅极。4.如权利要求3所述的电阻校准电路，其特征在于，所述数字算法处理器与所述第二场效应管组通过总线连接。5.如权利要求4所述的电阻校准电路，其特征在于，所述第二场效应管组包括多个第二场效应管与多个开关，各个所述第二场效应管的漏极共同连接并与所述第三场效应管的漏极连接，各个所述第二场效应管的源极均接地；一个所述第二场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极连接，其它第二场效应管的栅极均通过开关与所述第一场效应管的栅极连接，且所述数字算法处理器输出的控制字通过所述总线控制

6、各个所述开关的开/关。6.如权利要求5所述的电阻校准电路，其特征在于，所述总线具有多个控制端，且各个所述总线控制端与对应的各个所述开关的控制端连接，控制相应开关的开/关。权 利 要 求 书CN 103076834 A1/4页3电阻校准电路技术领域0001 本发明涉及集成电路领域，更具体地涉及一种电阻校准电路。背景技术0002 在芯片的制作过程中，由于芯片内（片上）电阻的阻值随工艺变化较大，通常难以直接制作出具有精确阻值的片上电阻，因此需要另外对芯片内电阻的阻值进行校准。0003 参见图1，图1为现有技术的电阻校准电路。如图所示，现有的电阻校准电路包括带隙基准电压产生子电路、稳压器LDO、基准电

7、阻R0、电流镜像子电路、待校准电阻Rx、比较器CPM及数字算法处理器；带隙基准电压产生子电路产生一个准确的带隙基准电压VP，且分别将该带隙基准电压输入至比较器CPM的正向输入端与稳压器LDO的正向输入端；稳压器LDO的反向输入端与其输出端共同连接并连接基准电阻R0的一端，基准电阻R0的另一端接地，稳压器LDO输出的电压在基准电阻R0上产生电流I0；基准电阻R0的一端通过电流镜像子电路与待校准电阻Rx的一端连接，待校准电阻Rx的另一端接地，且电流镜像子电路由两个场效应管组成，其镜像比例为1，从而通过电流镜像子电路的镜像作用使得待校准电阻Rx上流过的电流为Ix，且Ix=I0；待校准电阻Rx的一端与

8、比较器CPM的反向输入端连接，使得待校准电阻Rx两端的电压即为比较器CPM反向输入端的输入电压VN；比较器CPM对输入电压VP与VN进行比较，并将比较结果输送至数字算法处理器，数字算法处理器对输入的比较结果进行计算处理，从而输出控制信号调节待校准电阻的阻值，直到比较器CPM的输入电压VP与VN相等，也即使得待校准电阻Rx的阻值与基准电阻R0的阻值相等。0004 在上述过程中，当比较器CPM正常工作，其共模输入电压（即电压VP与VN）需要至少有一个在其设定的共模输入范围内，从而通过带隙基准电压产生子电路与稳压器为比较器CPM提供稳定的输入电压VP，以保证比较器CPM的正常工作。但是众所周知地，带

9、隙基准电压产生子电路与稳压器LDO结构复杂，所需费用较高（需要耗费较大面积与功耗），从而使得整个电阻校准电路结构复杂，且开发成本很高。0005 因此，有必要提供一种改进的结构简单而又成本低廉的电阻校准电路来克服上述缺陷。发明内容0006 本发明的目的是提供一种电阻校准电路，该电阻校准电路结构简单，在工作过程中不需使用带隙基准电压产生子电路与稳压器，成本低廉，实用性好。0007 为实现上述目的，本发明提供一种电阻校准电路，包括基准电阻、待校准电阻、比较器及数字算法处理器，所述基准电阻一端与比较器的正向输入端连接，另一端接地，所述待校准电阻一端与所述比较器的反向输入端连接，另一端接地，所述比较器的

10、输出端与所述数字算法处理器的输入端连接，所述数字算法处理器的输出端与所述待校准电阻的控制端连接，其中，所述电阻校准电路还包括第一场效应管和第二场效应管组，外部电流通过所述第一场效应管的漏极输入至所述电阻校准电路，所述第二场效应管组分别与所述第一场说 明 书CN 103076834 A2/4页4效应管的栅极、所述基准电阻的一端及所述待校准电阻的一端连接，所述第二场效应管组将所述第一场效应管上的电流按比例镜像，并将镜像后的电流输送至所述基准电阻与待校准电阻，所述数字算法处理器根据所述比较器的输出信号输出控制字至所述第二场效应管组，以调节所述第二场效应管组的镜像比例。0008 较佳地，所述电阻校准电

11、路还包括第三场效应管、第四场效应管及第五场效应管，且所述第三场效应管、第四场效应管及第五场效应管的栅极共同连接，其源极均与外部电源连接，所述第三场效应管的漏极及栅极均与所述第二场效应管组的漏极连接，所述第四场效应管的漏极与所述基准电阻的一端连接，所述第五场效应管的漏极与所述待校准电阻的一端连接。0009 较佳地，所述第一场效应管的源极与第二场效应管组的源极均接地，所述第一场效应管的漏极与其栅极连接并连接所述第二场效应管组的栅极。0010 较佳地，所述数字算法处理器与所述第二场效应管组通过总线连接。0011 较佳地，所述第二场效应管组包括多个第二场效应管与多个开关，各个所述第二场效应管的漏极共同

12、连接并与所述第三场效应管的漏极连接，各个所述第二场效应管的源极均接地；一个所述第二场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极连接，其它所述第二场效应管的栅极均通过开关与所述第一场效应管的栅极连接，且所述数字算法处理器输出的控制字通过所述总线控制各个所述开关的开/关。0012 较佳地，所述总线具有多个控制端，且各个所述总线控制端与对应的各个所述开关的控制端连接，控制对应的所述开关的开/关。0013 与现有技术相比，本发明的电阻校准电路，由于所述第二场效应管组分别与所述第一场效应管、基准电阻的一端及待校准电阻的一端连接，所述第二场效应管组将所述第一场效应管上的电流按比例镜像，并将镜像后的电流输送至所述

13、基准电阻与待校准电阻，所述数字算法处理器根据所述比较器的输出信号输出控制字至所述第二场效应管组，以调节所述第二场效应管组的镜像比例；从而所述数字算法处理器通过所述比较器的实时输出信号而调节所述第二场效应管组的镜像比例，即调节了所述第二场效应管组输出的镜像电流；且所述第二场效应管将镜像后的电流输送至所述基准电阻与待校准电阻，进而调节了基准电阻与待校准电阻上的电流值，也即调节了所述比较器的两输入电压的值，从而当所述比较器的两输入电压值超出其共模输入范围时，本发明的电阻校准电路可实时地将所述比较器的两输入电压值调节至其共模输入范围内，保证电路正常工作，并实现对待校准电阻的校准；且通过本发明的电阻校准

14、电路，不需要使用带隙基准电压产生子电路与稳压器即可正常对待校准电阻进行校准，简化了电路结构，降低了生产成本，提高了电阻校准电路的实用性。0014 通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明。附图说明0015 图1为现有技术的电阻校准电路的结构图。0016 图2为本发明的电阻校准电路的结构图。0017 图3为本发明第二场效应管组的结构示意图。说 明 书CN 103076834 A3/4页5具体实施方式0018 现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种电阻校准电路，该电阻校准电路结构简单，在工作过程中不需使用带隙基准

15、电压产生子电路与稳压器，成本低廉，实用性好。0019 请参考图2，图2为本发明的电阻校准电路的结构图。如图所示，本发明的电阻校准电路包括基准电阻R1、待校准电阻R2、比较器CPM、数字算法处理器、第一场效应管M1及第二场效应管组M2；外部电流I通过所述第一场效应管M1的漏极输入至所述电阻校准电路，且外部电流I一般存在比较大的误差，其误差范围可达20%-25%；所述第一场效应管M1的漏极与其基极共同连接且与所述第二场效应管组M2连接，所述第一场效应管M1的源极接地；所述第二场效应管组M2还分别与所述基准电阻R1的一端及待校准电阻R2的一端连接，所述第二场效应管组M2将所述第一场效应管M1上的电流

16、I按比例镜像，得到镜像后的电流I1，并将镜像后的电流I1输送至所述基准电阻R1与待校准电阻R2；所述基准电阻R1一端与比较器CPM的正向输入端连接，另一端接地，所述待校准电阻R2一端与所述比较器CPM的反向输入端连接，另一端接地；从而所述基准电阻R1两端的电压即为所述比较器CPM正向输入端的电压VP，所述待校准电阻R2两端的电压即为所述比较器CPM反向输入端的电压VN；所述比较器CPM的输出端与所述数字算法处理器的输入端连接，所述数字算法处理器的输出端与所述待校准电阻R2的控制端连接；另外，明显地，由于外部电流I存在较大的误差，有可能导致电压VP与VN的值超出所述比较器CPM的共模输入范围，而

17、导致所述比较器CPM不能正常工作；所述数字算法处理器通过总线L与所述第二场效应管组M2连接，从而当电压VP与VN的值超出所述比较器CPM的共模输入范围时，所述数字算法处理器根据所述比较器CPM输出的比较结果而输出控制字至所述第二场效应管组M2，以调节所述第二场效应管组M2的镜像比例，从而调节电压VP与VN落入所述比较器CPM的共模输入范围，以使所述比较器CPM可正常工作，从而整个电阻校准电路可调节校准所述待校准电阻R2的阻值。在本发明中，所述数字算法处理器根据所述比较器CPM输出的比较结果而相应所述基准电阻R1调节所述待校准电阻R2的阻值的原理及具体电路结构均为本领域技术人员所熟知，在此不再详

18、细描述。0020 具体地，请再结合参考图3，本发明的所述电阻校准电路还包括第三场效应管M3、第四场效应管M4及第五场效应管M5，且所述第二场效应管组M2通过所述第三场效应管M3、第四场效应管M4及第五场效应管M5而分别与所述基准电阻R1及待校准电阻R2连接。其中，所述第三场效应管M3的漏极与其栅极共同连接，并与所述第二场效应管组M2连接，且所述第三场效应管M3、第四场效应管M4及第五场效应管M5的栅极均共同连接，所述第三场效应管M3、第四场效应管M4及第五场效应管M5的源极均与外部电源连接；另外，所述第四场效应管M4的漏极与所述基准电阻R1的一端连接，为所述基准电阻R1提供电流I1，即所述比较

19、器CPM的正向输入电压VP=R1*I1，所述第五场效应管M5的漏极与所述待校准电阻R2的一端连接，为所述待校准电阻R2提供电流I2，即所述比较器CPM的反向输入电压VN=R2*I2。在本发明的优选实施方式中，所述第二场效应管组M2包括多个第二场效应管M20、M21、M22M2n及多个开关K1、K2Kn，其中，各个所述第二场效应管M20、M21、M22M2n的漏极共同连接并与所述第三场效应管M3的漏极连接，各个所述第二场效应管M20、M21、M22M2n的源极均接地；一个所述第二场效应管M20的栅极与所述第一场效应管M1说 明 书CN 103076834 A4/4页6的栅极连接，其它第二场效应管

20、M21、M22M2n的栅极与第一场效应管M1的栅极通过相应的开关K1、K2Kn连接，具体地为，第二场效应管M21的栅极与开关K1的一端连接，开关K1的另一端与所述第一场效应管M1的栅极连接，第二场效应管M22的栅极与开关K2的一端连接，开关K2的另一端与所述第一场效应管M1的栅极连接，类似地，第二场效应管M2n的栅极与开关Kn的一端连接，开关Kn的另一端与所述第一场效应管M1的栅极连接（见图3）；且各个所述开关K1、K2Kn的控制端与所述总线L的各个控制端L1、L2Ln连接，具体地为，所述开关K1的控制端与总线控制端L1连接，所述开关K2的控制端与总线控制端L2连接，类似地，所述开关Kn的控制

21、端与总线控制端Ln连接；从而所述数字算法处理器根据其输入的比较结果而输出的控制字通过各个总线控制端L1、L2Ln控制各个所述开关K1、K2Kn的控制端的开合，也即是控制各个所述开关K1、K2Kn的开/关，以调节所述第二场效应管组M2的镜像比例，也即调节所述电流I1与I2的值，进而调节电压VP与VN，使之处于所述比较器CPM的共模输入范围。另外，图2中各箭头所示方向为对应电流的流向。0021 众所周知地，所使用的比较器CPM为P型比较器，且当比较器CPM因输入节电压VP与VN不在其共模输入范围而导致其不能正常工作时，电压VP与VN的值只可能大于比较器CPM的共模输入范围的上限值；相应地，所使用的

22、比较器CPM为N型比较器，且当比较器CPM因输入节电压VP与VN不在其共模输入范围而导致其不能正常工作时，电压VP与VN的值只可能小于比较器CPM的共模输入范围的下限值。因此，在本发明中，所述数字算法处理器对第二场效应管组M2的镜像比例的调节只能向一个方向调节，即在原有基础上经一次或多次调高或者在原有基础上经一次或多次调低而使电压VP与VN的值处于CPM的共模输入范围内，而在具体使用中所述第二场效应管组M2的镜像比例的调节方向则可根据所使用的比较器CPM来确定。下面结合图2与图3描述本发明电阻校准电路对P型比较器CPM输入电压VP与VN进行调节的工作原理。当所述比较器CPM比较两输入电压VP与

23、VN的值均处于其共模输入范围之外时，比较器CPM输出端输出的信号将不翻转，所述数字算法处理器根据该比较器CPM输出的信号而输出控制字，所述控制字通过总线控制端L1、L2Ln而控制第二场效应管组M2的开关K1、K2Kn中一个或多个断开，从而调小所述第二场效应管组M2的镜像比例，也即减小电流I1与I2的值，进而减小电压VP与VN的值，即完成一次调节过程；而后，比较器CPM继续对经过调节后的电压VP与VN进行比较，并重复上述过程，直到电压VP与VN的值进入所述比较器CPM的共模输入范围之内，此时所述比较器CPM可正常工作，其输出信号将进行翻转，所述数字算法处理器则接收到此信号后，输出的控制字使各总线控制端L1、L2Ln保持不动作，从而维持整个电阻校准电路中的电流电压值均可正常工作，即实现对所述待校准电阻R2的校准。0022 当所述比较器CPM为N型比较器时，对其两输入电压VP与VN的调节原理与P型比较器类似，在此不再重复描述0023 以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。说 明 书CN 103076834 A1/2页7图1说 明 书 附 图CN 103076834 A2/2页8图2图3说 明 书 附 图CN 103076834 A