CN102981541A - 电阻校准电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻校准电路，其包括一外部电源，分别与外部电源连接的参考单元、电流校准单元及电压校准单元，分别与所述参考单元与电压校准单元连接的外部基准电压，分别与所述电流校准单元及电压校准单元连接的待校准压控电阻，所述电流校准单元还与所述参考单元连接。本发明的电阻校准电路可自动对待校准压控电阻的阻值的进行调节，而且调节精度高，效率高。

Description

电阻校准电路

技术领域

本发明涉及集成电路领域，更具体地涉及一种可以自动对芯片内电阻的阻值进行校准的电阻校准电路。

背景技术

在各种芯片的制作过程中，由于芯片内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内电阻，因此需要另外对芯片内电阻的阻值进行校准。

现有技术中，通常使用人工调节的方式对片内电阻的阻值进行校准，即通过测试芯片内的电阻的阻值并对阻值进行相应的控制调整，以得到较为精确的阻值。但此方法效率低，调节精度低，而难以把所有芯片内的电阻的阻值调节为具有较高精度的期望值。

因此，有必要提供一种改进的电阻校准电路来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种电阻校准电路,所述电阻校准电路可自动对待校准压控电阻的阻值的进行调节，而且调节精度高，效率高。

为实现上述目的，本发明提供一种电阻校准电路，其包括一外部电源，分别与所述外部电源连接的参考单元、电流校准单元及电压校准单元，分别与所述参考单元及所述电压校准单元连接的外部基准电压，分别与所述电流校准单元及所述电压校准单元连接的待校准压控电阻，所述电流校准单元还与所述参考单元连接。

较佳地，所述参考单元包括一参考电阻，且所述参考单元分别与所述外部基准电压及所述外部电源连接，以使所述参考电阻具有设定的电流与电压值，所述电压校准单元分别与外部基准电压、外部电源及待校准压控电阻连接，以使所述待校准压控电阻具有与所述参考电阻相同的电压值，所述电流校准单元分别与参考单元、外部电源及待校准压控电阻连接，所述电流校准单元使所述待校准压控电阻具有与所述参考电阻成比例的电流值。

较佳地，所述参考单元还包括第一运放，所述第一运放的正向输入端与外部基准电压连接，其反向输入端及输出端均与所述参考电阻的一端连接，所述参考电阻的另一端接地。

较佳地，所述参考单元还包括第一场效应管，所述第一运放的反向输入端与所述第一场效应管的源极连接，所述第一运放的输出端与第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的漏极与外部电源连接，其源极与参考电阻的一端连接。

较佳地，所述电流校准单元包括第二场效应管与第三场效应管，所述第二场效应管与第三场效应管的源极均与外部电源连接，所述第二场效应管的栅极和漏极、所述第三场效应管的栅极及第一场效应管的漏极共同连接，所述第三场效应管的漏极与所述待校准压控电阻的一端连接，所述待校准压控电阻的另一端接地，所述第二场效应管将所述参考电阻具有的电流值按比例镜像至所述第三场效应管。

较佳地，所述电压校准单元包括第二运放，所述第二运放的正向输入端与外部基准电压连接，其反向输入端与所述待校准压控电阻的一端连接，其输出端与所述待校准压控电阻的控制端连接。

较佳地，所述第一运放与第二运放的参数特征完全相同。

与现有技术相比，本发明的电阻校准电路由于所述电流校准单元及电压校准单元分别与所述待校准压控电阻连接，从而所述电流校准单元与电压校准单元以所述参考单元出参考基准，相应调节所述待校准压控电阻上的电流与电压值，以使所述待校准电阻连入整个电路中的电阻值为设计要求的电阻值。因此实现了对待校准压控电阻的电阻值的精确调节，而且不需通过人工调节，提高了调节效率，同时保证了调节的精度。

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

图1为本发明电阻校准电路的结构框图。

图2为本发明电阻校准电路的电路原理图。

图3为本发明电阻校准电路的另一电路原理图。

具体实施方式

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,所述电阻校准电路可自动对待校准压控电阻的阻值的进行调节，而且调节精度高，效率高。

请参考图1，图1为本发明电阻校准电路的结构框图。如图所示，本发明电阻校准电路包括一外部电源，分别与外部电源连接的参考单元、电流校准单元及电压校准单元，分别与所述参考单元与电压校准单元连接的外部基准电压，分别与所述电流校准单元及电压校准单元连接的待校准压控电阻，所述电流校准单元还与所述参考单元连接；所述参考单元包括一参考电阻，且所述参考单元分别与外部基准电压及外部电源连接，以使所述参考电阻具有设定的电流与电压值；所述电压校准单元分别与外部基准电压、外部电源及待校准压控电阻连接，所述电压校准单元使所述待校准压控电阻具有与所述参考电阻相同的电压值；所述电流校准单元分别与参考单元、外部电源及待校准压控电阻连接，所述电流校准单元使所述待校准压控电阻具有与所述参考电阻成比例的电流值，从而所述电流校准单元与所述电压校准单元相互配合，并参考所述参考电阻的电流与电压值，给所述待校准压控电阻提供固定的电流与电压值，从而可按所述参考电阻阻值的比例准确调节待校准压控电阻的阻值。

请再结合参考图2，所述参考单元包括第一运放AMP1、第一场效应管M1与参考电阻R1,所述电压校准单元包括第二运放AMP2，所述电流校准单元包括第二场效应管M2与第三场效应管M3。具体地，外部基准电压VF分别与所述第一运放AMP1与第二运放AMP2的正向输入端连接，所述第一运放AMP1的反向输入端与第一场效应管M1的源极连接，所述第一运放AMP1的输出端与第一场效应管M1的栅极连接，且定义所述第一运放AMP1的输出端输出的电压为VB；所述参考电阻R1的一端与第一场效应管M1源极连接，另一端接地，并定义所述参考电阻R1两端的电压值为VFB；所述第一场效应管M1的漏极分别与第二场效应管M2的漏极及栅极连接，从而所述第一运放AMP1与所述第一场效应管M1共同组成一个反馈环路；所述第二场效应管M2与第三场效应管M3的源极均与外部电源VCC连接，且所述第二场效应管M2的栅极与第三场效应管M3的栅极连接；所述第三场效应管M3的漏极与待校准压控电阻Rd的一端连接，待校准压控电阻Rd的另一端接地；所述第二运放AMP2的反向输入端与第三场效应管M3的漏极连接，且定义所述第二运放AMP2的反向输入端的输入电压为VR，其输出端与待校准压控电阻Rd的控制端连接，并定义第二运放AMP2的输出端输出的电压为Vc，也即是所述电压Vc为待校准压控电阻Rd的控制电压，从而所述第二运放AMP2与待校准压控电阻Rd共同构成一反馈环路。

请再结合参考图3，在本发明电阻校准电路的优选实施方式中，所述第一运放AMP1与第二运放AMP2的参数特征完全相同。其中所述第一运放AMP1包括第一电流源I1、第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6及第七场效应管M7。所述第四场效应管M4的栅极与外部基准电压VF相连，所述第四场效应管M4的源极、所述第五场效应管M5的源极及所述第一电流源I1的一端共同连接，所述第四场效应管M4的漏极、所述第六场效应管M6的漏极和栅极及所述第七场效应管M7的栅极共同连接，所述第五场效应管M5的漏极、所述第七场效应管M7的漏极及所述第一场效应管M1的栅极共同相连,且所述第七场效应管M7的漏极电压为VB，所述第五场效应管M5的栅极与所述第一场效应管M1的源极连接，所述第五场效应管M5的栅极电压为VFB，所述第一电流源I1的另一端与外部电源VCC连接，且所述第一电流源I1为所述第四场效应管M4及所述第五场效应管M5提供偏置电流。所述第二运放AMP2包括第二电流源I1’、第八场效应管M4’、第九场效应管M5’、第十场效应管M6’及第十一场效应管M7’,且第九场效应管M5’的栅极电压为VR，第十场效应管M7’的漏极电压为VC；如上所述，所述第二运放AMP2与所述第一运放AMP1具有完全相同的参数特征，所述第二运放AMP2的各部分的连接关系与所述第一运放AMP1的各部分的连接关系完全相同，具体如图3所示，在此不再重复描述。

请再结合图1至图3，本发明电阻校准电路的工作原理如下所述：设置所述外部基准电压VF的电压值为VREF，也即所述第一运放AMP1的正向输入端的输入电压为VREF；设置所述第四场效应管M4的宽长比与所述第五场效应管M5的宽长比相等，设置所述第六场效应管M6的宽长比与所述第七场效应管M7的宽长比相等，设置所述第二场效应管M2的宽长比与所述第三场效应管M3的宽长比的比值为n（n为正整数），且从图2或图3可知，所述第二场效应管M2可将其上的电流按比例镜像至所述第三场效应管M3，也即是所述第二场效应管M2与所述第三场效应管M3之间电流的镜像比的比值为n；相应地，设置所述第八场效应管M4’的宽长比与所述第九场效应管M5’的宽长比相等，设置所述第十场效应管M6’的宽长比与所述第十一场效应管M7’的宽长比相等；根据设计要求选择具有符合要求阻值的参考电阻R1，且定义所述参考电阻R1的阻值为Rref；定义待校准压控电阻Rd的阻值为Rctrl。根据压控电阻的特性，所述待校准压控电阻Rd的阻值将随所述控制电压Vc的大小而变化，也即是所述控制电压Vc控制所述待校准压控电阻Rd的阻值，其中，所述阻值Rctrl与所述控制电压Vc具体的控制关系为本领域技术人员所熟知，在此不再详细说明；且将所述阻值Rctrl与所述控制电压Vc的关系表示为：Rctrl=f（Vc）。

由于所述第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7、第一场效应管M1及第一电流源I1共同组成一个反馈环路，由反馈环路的特性可知所述第五场效应管M5的栅极电压VFB的电压值与基准电压VF的电压值相等，也即是VREF=VFB，从而流过所述参考电阻R1的电流为

或因为所述第二场效应管M2的宽长比与第三场效应管M3的宽长比为n，故流过所述待校准压控电阻Rd的电流为流过所述参考电阻R1的电流的n倍，即为故所述待校准压控电阻Rd的一端的电压值VR为：

$\mathrm{VR}=\frac{\mathrm{nVREF}}{\mathrm{Rref}}*\mathrm{Rctrl}=\frac{\mathrm{nVREF}}{\mathrm{Rref}}*f\left(\mathrm{Vc}\right)---\left(1\right)$

由于所述第八场效应管M4’，所述第九场效应管M5’，所述第十场效应管M6’，所述第十一场效应管M7’，所述第二电流源I1’，所述第二电阻Rd共同组成一个反馈环路，且所述第二运放AMP2与第一运放AMP1具有完全相同的参数特征，故所述第八场效应管M8的栅极电压VR的电压值与外部基准电压VF的电压值VREF相等，即为VREF=VR。故（1）式可变为：

$\frac{\mathrm{Rref}}{n}=\mathrm{Rctrl}=f\left(\mathrm{Vc}\right)$

即所述待校准的压控电阻Rd的阻值通过其两端的电压值及流过的电流值进行调节，最终使其阻值与所述参考电阻R1的阻值成比例，由于所述参考电阻R1的阻值是事先设定的而已知的，从而可通过所述电压校准单元与电流校准单元以所述参考电阻的阻值为基准准确调节所述待校准的压控电阻Rd的阻值。

综上，本发明的电阻校准电路实现了以标准值的参考电阻R1为参考，自动调整待校准压控电阻Rd的阻值，使其阻值与标准值的参考电阻R1的阻值成比例的功能，本发明的电阻校准电路对待校准压控电阻Rd的阻值的调节精度高，且无需人工调节，效率高。

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。

Claims (7)

1.一种电阻校准电路，其特征在于，包括一外部电源，分别与所述外部电源连接的参考单元、电流校准单元及电压校准单元，分别与所述参考单元及所述电压校准单元连接的外部基准电压，分别与所述电流校准单元及所述电压校准单元连接的待校准压控电阻，所述电流校准单元还与所述参考单元连接。

2.如权利要求1所述的电阻校准电路，其特征在于，所述参考单元包括一参考电阻，且所述参考单元分别与所述外部基准电压及所述外部电源连接，以使所述参考电阻具有设定的电流与电压值，所述电压校准单元分别与所述外部基准电压、所述外部电源及所述待校准压控电阻连接，以使所述待校准压控电阻具有与所述参考电阻相同的电压值，所述电流校准单元分别与所述参考单元、所述外部电源及所述待校准压控电阻连接，所述电流校准单元使所述待校准压控电阻具有与所述参考电阻成比例的电流值。

3.如权利要求2所述的电阻校准电路，其特征在于，所述参考单元还包括第一运放，所述第一运放的正向输入端与外部基准电压连接，其反向输入端及输出端均与所述参考电阻的一端连接，所述参考电阻的另一端接地。

4.如权利要求3所述的电阻校准电路，其特征在于，所述参考单元还包括第一场效应管，所述第一运放的反向输入端与所述第一场效应管的源极连接，所述第一运放的输出端与第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的漏极与外部电源连接，其源极与参考电阻的一端连接。

5.如权利要求4所述的电阻校准电路，其特征在于，所述电流校准单元包括第二场效应管与第三场效应管，所述第二场效应管与第三场效应管的源极均与外部电源连接，所述第二场效应管的栅极和漏极、所述第三场效应管的栅极及第一场效应管的漏极共同连接，所述第三场效应管的漏极与所述待校准压控电阻的一端连接，所述待校准压控电阻的另一端接地，所述第二场效应管将所述参考电阻具有的电流值按比例镜像至所述第三场效应管。

6.如权利要求5所述的电阻校准电路，其特征在于，所述电压校准单元包括第二运放，所述第二运放的正向输入端与外部基准电压连接，其反向输入端与所述待校准压控电阻的一端连接，其输出端与所述待校准压控电阻的控制端连接。

7.如权利要求6所述的电阻校准电路，其特征在于，所述第一运放与第二运放的参数特征完全相同。

Images