CN104820456A - 电流源校准跟踪温度和偏置电流 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电流源校准跟踪温度和偏置电流。在示例实施例中，提供包括具有校准微调电路的电流源的电路，其输出电流随着电流源的跨导变化，并跟踪在不同的偏置电流和温度下电流源和另一个电流源之间的电流失配。微调电路可以包括至少一个校准数字到模拟转换器(DAC CAL)，其可以由偏置电路驱动，产生成比例于电流源的跨导的电流。在一个示例实施例中，微调电路可以包括至少两个CAL DAC，其输出电流可以仅随偏置电流以及随偏置电流和温度变化。校准CAL DAC的方法包括：改变在不同的偏置电流下CAL的DAC的校准设置，直到微调电路的输出电流实质上准确跟踪在不同的偏置电流和温度下的电流失配。

Description

电流源校准跟踪温度和偏置电流

技术领域

本公开一般涉及电子电路，并且更具体地，涉及用于电流源校准跟踪温度和偏置电流的方法和装置。

背景技术

在许多电子电路中重要的是，各种电流源保持相对于彼此的稳定和固定电流输出。在一个例子中，电流导引数字-模拟转换器(DAC)包括多个电流源。在具有不同操作条件的电流源之间的相对失配可以直接影响DAC的线性度。如本文所使用的，“电流源”包括提供电流(例如，电流)的电路，其理想地独立于两端的电压(即，电流源)。在实践中，电流源具有非理想性，诸如有限的内部电阻，这可导致电流源偏离于理想性能。在一般情况下，当由稳态输入电流或电压驱动时，可以使用具有稳定的非线性输出特性的有源电子元件(例如，晶体管)实现有效电流源。

减少各电流源之间不匹配的机制可以包括校准技术，该技术使用微调电路以修剪(例如，校准、调节、调控等)所有电流源为参考电流源。在一个示例机制中，该微调电路包括校准DAC(CAL DAC)，其在校准(或校正)下注入平行于电流源的小校正电流。电流源和微调电路的总电流被对于主基准电流测量，以及差值通过逐次逼近寄存器(SAR)逻辑电路被迫趋于零。

然而，由CAL-DAC产生的输出电流通常不跟踪环境的变化，诸如温度和偏置电流的变化。偏置电流是指在有源电子部件的两个点之间流动的直流(DC)，用于控制其行为。假定电流源包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，它可以是由NMOS型或PMOS类型。电流源的偏置电流(I)和电压(V)的关系遵守如下平方律：

$I=\frac{{\mathrm{\μC}}_{\mathrm{ox}}}{2}\frac{W}{L}{(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{TH}})}^2=\mathrm{\β}{(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{TH}})}^2$

其中，μ是电子或空穴迁移率(取决于晶体管型)，C_ox是晶体管的栅极电容，W和L分别是栅极的宽度和长度，V_GS是晶体管的栅极和源极之间的电压，以及V_TH是阈值电压。参考电流源和进行校准电流源之间的电流失配ΔI可以如下表示：

$\mathrm{\ΔI}=\frac{\mathrm{\Δ\β}}{\mathrm{\β}}I-g_m{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{TH}}$

其中，是该晶体管的跨导。在一般意义上，跨导是在晶体管(例如，MOSFET)的输出端口的电流变化与在晶体管的输入端的的电压变化的比值。

在一般情况下，Δβ/β，ΔV_TH，I和g_m确定电流失配，其中，Δβ/β和ΔV_TH是校准下电流源和参考电流源之间的设备不匹配(例如，由于加工和其它因素引起的)。在一般情况下，g_m是温度和偏置电流依赖性的(例如，由于迁移率μ是温度的函数，以及g_m随着偏置电流变化)。因此，作为I和T函数的电流错配可表示为：

$\mathrm{\ΔI}(I,T)=\frac{\mathrm{\Δ\β}}{\mathrm{\β}}I-g_m(I,T){\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{TH}}$

目前现有的CAL DAC的满量程电流(例如，电流的最大值)仅比例于偏置电流I。CAL DAC的输出是基于固定(例如，恒定)比例因子的满刻度电流的一部分。电流源经常在一定环境下进行校准，包括特定温度和偏置电流。当诸如偏置电流和温度的环境变化时，CAL-DAC微调电路的输出电流不跟踪电流源匹配。其结果是，虽然电流源可以被校准以匹配主基准电流，该校准可以随着温度或偏置电流的变化而发生错误；因此，电流源不能保持相对彼此的稳定并固定的电流输出。在改变的环境中需要每个电流源的重新校准。

发明内容

本公开总体涉及一种微调电路和校准方法，以促进随着变化的温度和偏置电流的电流源校准。在一个示例实施例中，提供微调电路，其输出电流随着偏置电流和温度而变化，在变化的环境条件(例如，偏置电流和温度)下跟踪两个电流源之间的电流失配(例如，参考电流源和校准下的电流源)。

在一个示例实施例中，微调电路可以包括单一的CAL DAC，其输出随着偏置电流和温度而变化，并跟踪电流失配。在另一示例实施例中，微调电路可以包括多个CAL DAC，其输出随着偏置电流和温度而变化，并跟踪电流失配。在一个示例实施例中，校准方法包括：在不同的偏置电流和/或温度条件下通过多次测量确定CAL DAC的校准设置。一些实施例还可以包括：产生与电流源的跨导和基准(例如，内部产生的)电压的乘积成比例的电流的电路

附图说明

图1A是示出包括微调电路的系统的示例示意图的简化框图，以便电流源校准跟踪温度和偏置电流；

图1B是示出系统的另一示例实施例的简化框图；

图2是示出系统的实施例的示例细节的简化框图；

图3是示出系统的实施例的其它示例细节的简化框图；

图4是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；

图5是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；

图6是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；

图7是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；

图8是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；

图9是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；

图10A、10B、10C和10D是示出系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；和

图11是示出可与系统实施例相关联的示例性操作的简化流程图。

具体实施方式

图1A是示出包括微调电路12的系统10的示例示意图的简化框图，以便电流源校准跟踪温度和偏置电流。微调电路12可以根据变化的环境条件生成输出电流，跟踪并补偿电流源14(1)和参考电流源(未包括在图中)之间的电流失配。在一个示例实施例中，电流源14(1)可表示校准下的电流源，这可以包括共源共栅设备14(2)。微调电路12可以包括具有有源电子部件(例如，晶体管)的电流源16。在一个示例实施例中，电流源16的栅极电压不依赖于外部电流源1的栅极电压(例如，14(1))。偏置电路18产生电流源16的栅极电压，使得微调电路12的满刻度电流比例于电流源16的跨导(g_m)和内部产生的基准电压V_ref的乘积(例如，g_m(I，T)V_ref)。在一个实例中中，V_ref可以是带隙电压基准常数因子(例如，温度和负载独立的电压，典型地1.25V)。

微调电路12的每个单元20可包括电流分离器的一部分和根据SAR逻辑(或其它适当的逻辑)构成的开关，以指引来自电流源16的电流到电流源14(1)的漏极(从而增加微调电路12)或者丢弃到共同的返回电流节点22(例如，其可以基本上是系统10中的所有校准DAC通用的)。电池20与电流源16可共同构成CAL DAC24。如本文所使用的，“CALDAC”是可用于校准其它电路关于各种输出(例如，两个电流源之间的电流失配)的任何合适的数字-模拟转换器电路。

在一些实施例中，每个单元20可以打开或关闭；当单元打开时，来自每个单元20的电流聚集到微调电路12的输出电流，以及当单元20被关闭时，来自单元的电流转向远离微调电路12的输出电流以返回22。在一些实施例中，SAR逻辑可用于配置每个单元打开或关闭。每个单元的打开或关闭位置可共同保存到数字值，被称为“CAL DAC值”。CAL DAC24的输出可以比例于CAL DAC值。

在许多实施例中，微调电路12可以表现得像具有其输出电流跟踪跨导(例如，g_m(I，T)ΔV_TH)的单个DAC，其比例于偏置电流和温度。当温度T和/或偏置电流I变化时，电流源14(1)和参考电流源之间的电流失配可改变。微调电路12的输出电流跟踪跨导，其随温度T和/或偏置电流I变化，因此输出电流也发生相应变化。因此，输出电流可以补偿由于变化的温度和/或偏置电流引起的电流源14(1)和参考电流源之间的增加(或减少)的电流失配。

因此，系统10的实施例包括具有校准微调电路12的电流源14(1)，其中，微调电路12的输出电流随着电流源14的跨导(1)而变化并跟踪在不同的偏置电流和温度下的电流源14(1)和另一个(例如，参考)电流源之间的电流失配。在各种实施例中，微调电路12包括CAL DAC 24，其输出电流随着电流源14(1)的跨导而变化，并跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。

在一些实施例中，偏置电路18可以包括：电流发生器，其产生成比例于带隙电压的电流；两个基本相同的电阻，引起与电流成比例的电压降；和差分晶体管对，耦合到所述电流发生器和两个电阻，其中所述差分晶体管对的栅极电压相差电压降的两倍，所述差分晶体管对的输出电流(其是差分晶体管对的漏电流之间的差值)比例于跨导。电流发生器可以包括运算放大器，其驱动电阻两端的电压为带隙电压，使得跨越电阻器的电流成比例于带隙电压。电流发生器的电阻器可以在类型上基本类似于偏置电路18的两个电阻。

在一些实施例中，偏置电路18可以产生微调电路12中的电流源16的栅极电压，可引起CAL DAC 24的满刻度电流成比例于跨导。在一些其他实施例中，微调电路12包括连接到电流镜的CAL DAC24，其可被连接到电流源14(1)的漏极。在一般意义上，“电流镜”是经配置以通过控制另一有源器件中的电流而复制通过一个有源设备的电流的电路，保持输出电流恒定，而无论负载。在一些其他实施例中，微调电路12可包括连接到电流源16的栅极的电压DAC。电压DAC可以包括多个电阻器；电压DAC的输出可以基于输入数字码。

在一些实施例中，修整电路12可以包括多个CAL DAC，其中每个CAL DAC的输出电流随着电流源的跨导变化，其中多个CAL DAC的输出电流之和跟踪在改变的偏置电流和温度下的电流失配。多个CAL DAC的输出引脚可以连接到电流源14(1)的漏极。在一些实施例中，多个CAL DAC可以通过电流镜被连接到电流源14(1)的漏极。

在一些实施例中，微调电路12可以包括多个CAL DAC，其中多个CAL DAC的一部分可以提供仅随偏置电流变化的输出电流；以及多个CAL DAC的剩余部分可提供随着电流源的跨导变化的输出电流(例如，随着偏置电流和温度变化)，其中，多个CAL DAC的输出电流之和跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。

在一些实施例中，修整电路12包括至少第一CAL DAC和第二CALDAC，其中所述第一CAL DAC的第一输出电流仅随偏置电流变化，和第二CAL DAC的第二输出电流随着偏置电流和温度变化。第一和第二CAL DAC的CAL DAC值可以通过在不同的偏置电流和或温度下的多次测量进行确定。根据一些实施例，用于校准该微调电路的方法包括：多次改变第一DAC CAL和第二DAC CAL在变化的偏置电流下的校准设置(例如，在CAL DAC电路中的开关的设置，例如，用于指定开关是否被打开或关闭)，直到所述微调电路的输出电流实质上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的两个电流源之间的电流失配。

例如，该方法可以包括：设置第二输出电流为零，改变第一DAC CAL的校准设置以强制微调电路的输出电流匹配所述电流失配，改变偏置电流，保持第一CAL DAC的校准设置在预先设定的值，并同时改变第二CAL DAC的校准设置以强制微调电路的输出电流匹配所述电流失配，并依次改变第一CAL DAC和第二CAL DAC的校准设置在不同的偏置电流，直到微调电路的输出电流实质上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括：实质上和偏置电流同时改变温度，并在不同温度下改变第一CAL DAC和第二CAL DAC的校准设置，直到微调电路的输出电流实质上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的两个电流源之间的电流失配。在一些实施例中，SAR逻辑可用于改变校准设置。

转向图1B，图1B是示出系统10的另一实施例的简化框图，其中，所述晶体管(包括电流源14(1)，共源共栅装置14(2)和电流源16)包括PMOS晶体管。当晶体管包括NMOS晶体管时，根据本实施例的微调电路12的操作实质上是相同的，如之前图1A所示。

转向图2，图2是示出根据系统10的另一实施例的微调电路12的示例细节的简化框图。微调电路12包括CAL DAC24(例如，包括根据SAR逻辑打开的开关和微调电路)。CAL DAC 24通过偏置电路(未示出)被驱动，它可以产生成比例于电流源14(1)的跨导(例如，g_mV_ref)的电流。因此，CAL DAC24的满量程电流可以成比例于跨导。微调电路12还包括电流镜26，电流镜26不限定于图中所示的简单电路，并且可以是根据实施例的广泛范围的任何类型的电流镜。CAL DAC24的CAL DAC值可以通过通常公知方法被判定为满刻度的合适部分。在一些实施例中，电流镜26的晶体管可以经配置(例如，被设计)以影响在CAL DAC 24中的来自电流源16的电流输出，例如根据CAL DAC值。

转向图3，图3是示出根据系统10的另一实施例的微调电路12的示例细节的简化框图。微调电路12可包括多个CAL DAC 24(1)-24(N)，每个CAL DAC具有不同的环境依赖性。为简单起见，两个CAL DAC 24(1)和24(2)示于该图中。CAL DAC 24(1)可以由偏置电路驱动(未示出)，它可以产生成比例于电流源14(1)的跨导(例如，g_mV_ref)的电流。因此，CAL DAC 24(1)的满量程输出电流可以成比例于跨导。在一些实施例中，CAL DAC 24(2)的输出电流还可以随着跨导变化。在其它实施例中，CAL DAC24(2)的输出电流可以仅仅随着偏置电流而改变。各种其它的环境依赖性可以被包括在实施例的广泛范围之内。

转向图4，图4是示出根据系统10的另一实施例的微调电路12的示例细节的简化框图。微调电路12包括两个CAL DAC 24(1)和24(2)，和电流镜26。CAL DAC24(1)的满刻度电流可以比例于偏置电流I，例如以跟踪而CAL DAC24(2)的满刻度电流可以比例于g_mV_ref，例如以跟踪g_mΔV_TH。在一些实施例中，CAL DAC24(2)可以由偏压电路18(未示出)来驱动，其产生成比例于跨导的电流。电流镜26可向电流源16供给CAL DAC 24(1)和24(2)的输出电流的总和。电流镜26不限定于图中所示的简单电路，并可以是根据实施例的宽泛范围的任何类型的电流镜。

转向图5，图5是示出根据系统10的另一实施例的电流发生器28的示例细节的简化框图。V_BG是由外部电路(未示出)产生的带隙电压。跨电阻电阻器32(其电阻是RI)由运算放大器30固定为V_BG。因此，通过电阻器32的电流I_R是V_BG/R_I。注意，虽然已在本文中示出一个实施例的电路和相关组件，各种其它电路和组件可用于实现在实施例的广泛范围内本文所描述的功能。

转到图6，图6是示出根据系统10的实施例经配置以产生成比例于g_mV_ref的输出电流的电路36的简化框图。产生电流IR的电流发生器28可由电流镜像适当地拷贝，偏置电压V_b施加在两个电流发生器28之间。电阻器38(1)和38(2)可以包括具有电阻R的相同类型的电阻器。在各种实施例中，电阻器38(1)和38(2)可以包含间相同类型的电阻器作为电阻器32，其用于电流发生器28中。因此，电阻比率，即R/R_I可以是不随温度变化并是在各种环境中的常数。在一个示例实施例中，内部生成的基准电压V_ref可被定义为2倍的带隙电压V_BG以及电阻R和R_I的比例：

$V_{\mathrm{ref}}={2I}_{R}R={2V}_{\mathrm{BG}}\frac{R}{R_I}.$

差分晶体管对包括晶体管40(1)和40(2)，以及合适的电流镜偏置级42可以被包括在电路36中。注意，具有电流镜偏置级的差分晶体管对可从匹配对设备制成，以减少从差动晶体管对中的一侧到另一侧的不平衡。差分晶体管对40的栅极电压(1)和40(2)可以分别是V_b-I_RR和V_b+I_RR，其中，Vb是偏置电压。可在电流镜42访问的输出电流是差分对40(1)和40(2)的漏极电流之间的差。在漏极电流的差是g_mV_ref，其中g_m为晶体管40(1)的跨导。

转到图7，图7是示出根据系统10的实施例的示例偏置电路18的细节的简化框图。经配置以生成比例于g_mV_ref的输出电流的电路36可以连接到二极管44以产生电压(例如，V_CAL)，可以迫使CAL DAC 24的输出电流成比例于跨导和V_ref(例如，g_mV_ref)。需要注意：包括MOSFET的体二极管用于图中的二极管44；然而，任何合适的通用二极管或在一个方向阻断电流的其他组件可在实施例的广泛范围内使用。电流发生器28可以被包括在具有相应电流镜42和其它晶体管的电路36中，以适当地供给电流I_R到差分晶体管对40(1)和40(2)。注意，根据本文示出的示例实施例，比例于g_mV_ref的电流流出偏置电路18。组件的各种其它组合也可用于实现该实施方式的宽范围内本文所描述的功能。

转到图8，图8是示出根据系统10的另一实施例的另一示例偏置电路18的简化框图。经配置以产生比例于g_mV_ref的输出电流的电路36可被连接到二极管44以产生电压(例如，V_CAL)，可以迫使微调电路12的输出电流成比例于跨导和V_ref(例如，g_mV_ref)，例如，当CAL DAC24被连接到微调电路12中的电流源16时，并从其输出被直接连接到电流源14(1)的漏极。需要注意：包括MOSFET的体二极管用于在图中的二极管44；然而，任何合适的通用二极管或在一个方向上阻断电流的其他组件可以在实施例的广泛范围内使用。

电流发生器28可以被包括在具有相应电流镜42和其它晶体管的电路36中，以适当地供给电流I_R到差分晶体管对40(1)和40(2)。需要注意：与参照前面的图中的实施例相比，晶体管40(1)和40(2)的栅极电压进行交换。注意：根据本文示出的示例实施例，比例于g_mV_ref的电流流入偏置电路18。组件的各种其它组合也可用于实现该实施方式的宽范围内本文所描述的功能。

转到图9，图9是示出根据系统10的实施例的示例CAL DAC24(和其他细节)的简化图。微调电路12可包含由电流发生器28驱动的电压DAC 48。晶体管16的栅极可连接到电压DAC 48，其输出是基于数字输入的电压。电压DAC48可以包括具有开关50和电阻器52的电阻器串。流过电阻器串的由电流发生器28产生的电流可在每个内部电阻节点产生不同的电压。因此，电阻两端的电压降可以比例于带隙电压(V_ref)，并且可以是恒定的。数字输入可控制开关50，选择电压和输出电压(成比例于V_ref)。因此，晶体管16的电流可是g_mV_电压DAC·g_m(其中，gm为晶体管16的跨导，并且V_电压DAC是电压DAC48的输出电压)被设计为成比例于电流源14(1)的g_m；从而微调电路可以产生成比例于g_mV_ref的电流。

转到图10A-10D，图10A-10D是示出根据系统10的一个实施例的校准微调电路12的某些操作细节的简化图。如果CAL DAC值被确定，可需要至少m个数据点。可以根据m个不同的环境下进行至少m个测量，诸如不同的温度或偏置电流，以获得至少m个数据点。温度变化可能是耗时、昂贵和很可能对于生产测试不切实际的。变化的偏置电流更优选用于测试。因此，CAL DAC值可以从m个测量中提取。

假定微调电路12包括至少两个CAL DAC 24(1)和24(2)。假设，仅仅作为例子而不是作为限制，CAL DAC 24(1)的输出电流随偏置电流I变化，和CAL DAC 24(2)的输出电流随g_mV_ref变化(并且因此随温度和偏置电流)。因此，CAL DAC 24(1)中的单元电流是U1∝I，和CAL DAC 24(2)中的单元电流是U2∝g_mV_ref。参考电流源之间的电流匹配(例如，14(1))和进行校准的电流源(例如，14(2))为ΔI(I，T)＝Δβ/βI-g_m(Ⅰ，T)ΔV_TH并且可以表示为：

ΔI(I，T)＝X₁U₁(I)+X₂U₂(I，T)，其中和

例如，假设在一定的操作条件下，CAL DAC24(1)U1∝I的单元电流是300nA，以及CAL DAC24(2)的单元电流U2∝g_mV_ref是200nA。假设电流失配，其中Δβ/βI是1.2uA和-g_m(I，T)ΔV_TH是为2uA。在各种实施例中，CAL DAC值可被配置为匹配所述电流失配；因而，CAL DAC24(1)的CAL DAC值以及CAL DAC24(2)的CAL DAC值

该校准方法包括初始周期和n个顺序周期n，其可以是任何数目。每个周期可以包括至少三个步骤(例如，操作)。假定在第n周期之后，在C_1n和C_2n分别是CAL DAC24(1)和CAL DAC 24(2)的CAL DAC值之后，C₁₀和C₂₀分别是CAL DAC24(1)和CAL DAC 24(2)的CAL DAC值。进一步假设，在在第n周期之后，CAL DAC24(2)的残余误差被定义为在校准之后，C1n和C2n的CAL DAC值可分别等于X1和X2，以及R2n可接近0。

在如图10A中所示的初始步骤60中，C₂₀被设定为0，以及仅CALDAC 24(1)被校正，以产生输出电流等于目标电流失配。需要注意：C₂₀被设置为0仅仅是为了方便；根据特定需要，C₂₀可被设置为任何合适的值。示例实施例可以实现SAR逻辑为进行测量的可能方式。在初始周期之后，R₂₀是100％。CAL DAC 24(1)对电流源14(1)和14(2)之间电流失配的贡献ΔI 61(1)表示为电流贡献62(1)，以及CAL DAC24(2)对电流失配ΔI的贡献表示为电流贡献64(1)。微调电路12的输出电流可以被表示为I_cal66(1)。理想情况下，I_cal66(1)将等于电流失配ΔI 61(1)，以及当CAL DAC24(1)和CAL DAC24(2)被适当校准以改变偏置电流和温度时，I_cal66(1)可以包括从CAL DAC24(1)和CAL DAC24(2)的相应贡献。在最初的周期60中，CAL DAC24(1)的CAL DAC值(即，C₁₀)可被设置(例如，基于SAR逻辑或其它合适的逻辑配置、确定、建立、估计、近似等)以得到I_cal66(1)，并同时保持CAL DAC24(2)的输出电流(C₂₀)在0。

在图10B所示的下一个步骤70中，电流源的偏置电流可以从I变化到I_M，以及温度可以保持恒定或忽略(例如，温度可以变化，而不影响结果)。U₁(I)和U₂(I，T)可以不同地改变(例如，因为它们对偏置电流的不同依赖性)。结果，CAL DAC24(1)对电流源14(1)和14(2)之间的电流失配ΔI 61(2)的贡献可以被改变为电流贡献62(2)，以及CAL DAC24(2)对电流失配ΔI 61(2)的贡献可以被改变为电流贡献64(2)；I_cal66(2)也可以减少到C₁₀U₁(I_M)，以及它们不再等于I_cal66(1)。假定U₁(I_M)＝α₁U₁(I)和U₂(I_M，T_M)＝α₂U₂(I，T)，在步骤70中，电流失配ΔI 61(2)和目标失配I_cal66(2)之间的差异是：X₂U₂(I_M，T)-(C₁₀-X₁)U₁(I_M)

在下一步骤72中，如图10C所示，CAL DAC24(1)的CAL DAC值可以保持是C10。因此，CAL DAC24(1)对I_cal66(3)的贡献可以被表示为66A，并且可以保持等于以前步骤70的I_cal66(2)。仅仅CAL DAC24(2)可以在校准测量中使用，以强制I_cal66(3)等于电流失配ΔI 61(2)。例如，CAL DAC24(2)的CAL DAC值可以通过SAR逻辑(或其它合适逻辑)来测定，以得到输出电流66B，其当加入到66A时，产生等于电流失配ΔI 61(2)的I_cal66(3)。CAL DAC24(2)的CAL DAC值为：其中α1＝1/4,以及α2＝1/2，C21＝2。

在下一步骤74中，如图10D所示，电流源电流可以被恢复到I。结果，电流失配ΔI 61(2)可以恢复到电流失配ΔI 61(1)；CAL DAC24(1)对电流失配ΔI 61(1)的贡献可以恢复到电流贡献62(1)；和CAL DAC24(2)对电流失配ΔI 61(1)的贡献可以恢复到电流贡献64(1)。CALDAC24(2)的CAL DAC值可以保持为以前步骤72的C₂₁，由此固定CAL DAC24(2)对I_cal66(1)贡献。CAL DAC 24(1)的设置可以适当地改变，以获得66A'的CAL DAC值，其当加入到66B时，产生等于电流失配ΔI 61(1)的I_cal66(1)。CAL DAC 24的残余误差(2)可以是：

$R_{21}=\left(\frac{U_1\left(I_M\right)/U_1\left(I\right)}{U_2(I_M,T)/U_2(I,T)}\right)=\frac{{\mathrm{\α}}_1}{{\mathrm{\α}}_2}$

$C_{11}=X_1(1+R_{21}\frac{X_2{U}_2(I,T)}{X_1{U}_1\left(I\right)})$

C₂₁＝X₂(1-R₂₁).

可以观察到，R₂₁减小，以及C₁₁和C₂₁较接近X₁和X₂。通过重复步骤70、72和74为_n个周期，CAL DAC的残余误差24(2)可以简化为：

$R_{2n}={\left(\frac{U_1(I_M,T)/U_1(I,T)}{U_2(I_M,T)/U_2(I,T)}\right)}^n={\left(\frac{{\mathrm{\α}}_1}{{\mathrm{\α}}_2}\right)}^n$

其朝向第n周期接近0；以及C_1n和C_2n接近X₁和X₂。

在另一示例实施例中，CAL DAC24(1)和CAL DAC24(2)可以在所有步骤中进行交换。在一些实施例中，偏置电流I可以以恒定的值来保持，仅温度T可以被改变。在一些实施例中，偏置电流和温度可以基本同时变化。

转到图11，图11是示出根据系统10的实施例与校准方法相关联的示例操作100的简化流程图。假设微调电路12包括至少两个CAL DAC 24(1)和24(2)。假设，仅仅作为例子而不是作为限制，即CAL DAC 24(1)的输出电流随偏置电流I变化，以及CAL DAC的输出电流24(2)随g_mV_ref变化(并且因此随温度和偏置电流)。操作可以开始于102。在104中，CAL DAC 24(2)的CAL DAC值可以被设置为零。在106，CALDAC 24(1)的CAL DAC值可以被确定(例如，根据SAR逻辑，或其它合适逻辑)来强制微调电路的输出电流(I_CAL)等于电流源14(1)和14(2)之间的电流失配(ΔI)。

在108，电流源的偏置电流(和/或在一些实施例中的温度)可以改变。在110，CAL DAC24(1)的CAL DAC值可以保持为之前确定的值(在106)。在112，CAL DAC 24(2)的CAL DAC值可以被确定(例如，根据SAR逻辑或其它合适的逻辑)来强制微调电路的输出电流(I_CAL)等于电流源14(1)和14(2)之间的电流失配(ΔI)。在114，电流源的偏置电流(和/或温度)可以被恢复到原来的值。在116，CAL DAC24(2)的CAL DAC值可以保持为之前确定的值(在112)。

在118，CAL DAC 24(1)的CAL DAC值可以被确定(例如，根据SAR逻辑或其它合适逻辑)来强制微调电路的输出电流(I_CAL)等于电流源14(1)和14(2)之间的电流失配(ΔI)。在120，偏置电流(和/或温度)可以改变。在122进行确定迭代的预定数量是否结束。如果迭代的预定次数结束，操作可以结束于124。否则，操作可以循环回到110，并以后继续。

注意，在本说明书中，引用在“一个实施例”、“示例实施例”、“实施例”、“另一实施例”、“一些实施例”、“各种实施例”、“另一实施例”、“替代实施例”中包括的各种特征(例如，元件、结构、模块、组件、步骤、操作、特性等)包含意在指任何这样的功能都包含在本公开的一个或多个实施例，但可以或不一定在相同的实施例组合。

另外，在上述各实施例的讨论中，电容器、时钟、DFF、除法器、电感器、电阻器、放大器、开关、数字核心、晶体管和/或其他组件可以很容易地被替换、取代或以其它方式修改，以适应特定电路的需求。此外，应该指出，互补电子芯片、硬件、软件等的使用提供同样可行的选择，用于实现本公开的教导。

在一个示例实施例中，任何数量的附图电路可在相关联的电子芯片的电路板上实现。该电路板可以是普通的电路板，可容纳电子芯片的内部电子系统的各种组件，并进一步为其他外围设备提供连接器。更具体地，板可提供系统的其它部件可电通信的电连接。根据特定配置的需求，处理需求，计算机设计等，任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、芯片组支持等)、存储器元件等可以适当地耦合到电路板。其它部件(诸如，外部存储、另外的传感器、用于音频/视频显示的控制器以及其他外围芯片)可以通过电缆附着到电路板的插入式卡或集成到所述电路板本身。

在另一示例实施例中，图中的电路可以被实现为单独模块(例如，具有经配置以执行特定应用程序或功能相关的元件和电路的芯片)，或实施为专用硬件电子芯片的插件模块。需要注意，本公开的具体实施例可容易地包括在芯片上(SOC)包系统中，无论是部分或全部。SOC表示集成了计算机或其它电子系统的组件到单个芯片的IC。它可包含数字、模拟、混合信号以及经常射频功能：所有这些可设置在单个芯片衬底上。其他实施例可以包括多芯片模块(MCM)，具有多个位于单一电子封装内并能够紧密地彼此通过电子封装相互作用的单独IC。在各种其它实施例中，如本文中所描述的功能可以实现在如下的一个或多个硅芯中：特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和其他的半导体芯片。

此外，还必须要注意：所有的规格、尺寸以及本文所概述的关系(例如，组件，逻辑运算等的数目)只被提供用于仅仅示例和教导。这样的信息可以变化相当大，而不脱离本公开的精神或所附权利要求的范围。该规范仅适用于非限制性实例，因此，它们应被如此理解。在前面的描述中，已经参照特定的组件的安排描述示例实施例。可以对这样的实施例进行各种修改和改变，而不脱离所附权利要求的范围。说明书和附图相应地应被认为是说明性的，而不是限制意义。

需要注意：上面参考讨论的附图中的活动均适用于涉及信号处理的任何集成电路，特别是那些依赖于同步信号来执行的专门软件程序或算法，其中一些可关联于处理数字化的实时数据。某些实施例可以涉及多DSP信号处理、浮点处理、信号/控制处理、固定功能处理、微控制器的应用程序，等等。在某些情况下，本文中所讨论的特征可以适用于医疗系统、科学仪器、无线和有线通信、雷达、工业过程控制、音频和视频设备、电流检测、仪表(其可以是高度精确的)和其他数字处理系统。

此外，以上所讨论的某些实施例可以提供在数字信号处理技术中，用于医学成像、病人监护、医疗仪器和家庭医疗保健。这可包括肺显示器、加速度计、心脏率监测仪、心脏起搏器等。其它应用可能涉及汽车技术的安全系统(例如，稳定控制系统、驾驶辅助系统、制动系统、信息娱乐和任何类型的内部应用)。此外，动力系统(例如，在混合动力汽车和电动汽车)可以在电池监测、控制系统、报告控制、维护活动等中的高精度数据转换产品中应用本文所描述的功能。

在另外的实施例方案中，本公开的教导可以适用于工业市场，包括过程控制系统，以帮助驱动效率、能量效率和可靠性。在消费者应用中，上面讨论的电路的教导可用于图像处理、自动聚焦以及图像稳定(例如，数码相机、便携式摄像机等)。其他消费应用可以包括音频和视频处理器为家庭影院系统、DVD录像机和高清电视。然而，其他消费应用可以包括先进的触摸屏控制器(例如，对于任何类型的便携式媒体芯片)。因此，这种技术可以很容易成为智能手机、平板电脑、安防系统、个人电脑、游戏技术、虚拟现实、模拟训练等的部分。

注意，对于许多实施例本文所提供，相互作用可以两个、三个、四个或更多个电部件来描述。但是，这项工作已经完成，仅用于清楚和示例。应当理解，该系统可以在任何合适的方式进行合并。沿着类似的设计替代方案，任何示出的组件、模块和附图的元件可以以各种可能的配置相结合，所有这些都清楚在本说明书的范围之内。在某些情况下，仅参考数量有限的电气元件可更容易地描述一给定流程集合的一个或多个功能。应当理解，附图的电路和其教导是容易可扩展的，并且可以容纳大量的组件，以及更复杂/精密的安排和配置。因此，所提供的示例不应该限制或抑制电路的广泛教导的范围为可能应用于其它无数结构。

许多其它改变、替换、变化、改变和修改可以对于本领域技术人员确定，目的在于本发明包括所有这样的改变、替换、变化、改变和修改，为落入所附权利要求的范围内。为了协助美国专利商标局(USPTO)以及此外解释所附的权利要求发出关于本申请的任何专利的任何读者，申请人要指出，本申请人：(a)不打算任何所附权利要求书援引35USC第112条第6(6)段，因为它存在于申请日，除非词语“是指”或“步骤”专门用于特定权利要求中；及(b)不打算由本说明书中的任何陈述限制否则由所附权利要求反映的任何方式。

其它注释，实例和实现

需要注意，上面描述的装置的所有可选特征也可以相对于本文所描述的方法或处理进行实施，以及示例中的细节可用于一个或多个实施例的任何地方。在第一示例中，提供了一种系统(其可以包括任何适当的电路、分频器、电容器、电阻器、电感器、模数转换器、DFF、逻辑门、软件、硬件、链接等)，可以是任何类型的电子设备的一部分(例如，计算机)，其可以进一步包括耦合到多个电子部件的电路板。该系统可以包括用于校准至少包括第一CAL DAC和第二CAL DAC的微调电路的装置，包括：改变第一DAC CAL和第二DAC CAL在变化的偏置电流下的校准设置，直到所述微调电路的输出电流实质上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的两个电流源之间的电流失配，其中，所述第一CAL DAC的第一输出电流仅随偏置电流变化，以及第二CAL DAC的第二输出电流随偏置电流和温度变化，其中所述微调电路的输出电流是所述第一输出电流和第二输出电流的总和。

该系统还可以包括：装置，用于设置第二输出电流为零；装置，用于改变所述第一CAL DAC的校准设置，以强制微调电路的输出电流以匹配所述电流失配；装置，用于改变偏置电流；装置，用于保持第一CALDAC的校准设置在预先设定的值，并改变第二DAC CAL的校准设置以强制微调电路的输出电流以匹配电流不失配；和装置，用于在不同的偏置电流顺序地改变第一CAL DAC和第二CAL DAC的校准设置，直到微调电路的输出电流基本上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。

该系统还可以包括：装置，用于基本上与偏置电流同时，改变温度；和装置，用于改变不同温度下的第一CAL DAC和第二CAL DAC的校准设置，直到微调电路的输出电流基本上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的两个电流源之间的电流失配。

在这些情况下(见上文)的“装置，用于”可包括(但不限于)使用本文所讨论的任何适当的部件，以及任何合适的软件、电路、集线器、计算机代码、逻辑、算法、硬件、控制器、接口、链路、总线、通信通道等。在第二示例中，该系统包括存储器，其进一步包含机器可读指令，当执行时使所述系统执行上面讨论的任何操作。

Claims (20)

1.一种包括具有校准微调电路的电流源的电路，其中，所述微调电路的输出电流随着电流源的跨导变化，其中，所述微调电路的输出跟踪在变化的偏置电流和温度下在所述电流源和另一电流源之间的电流失配。

2.如权利要求1所述的电路，其中，所述微调电路包括校准数字到模拟转换器(CAL DAC)，其输出电流随着电流源的跨导变化，并跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。

3.如权利要求2所述的电路，其中，所述CAL DAC包括多个单元，其中，每个单元可以打开或关闭，其中，当该单元被打开时，来自所述单元的电流被聚合进微调电路的输出电流，其中，当该单元被关闭时，来自所述单元的电流被分流离开所述微调电路的输出电流。

4.如权利要求2所述的电路，其中，所述CAL DAC由偏置电路驱动，其中所述偏置电路产生成比例于所述电流源的跨导的电流。

5.如权利要求4所述的电路，其中，所述偏置电路包括：

电流发生器，产生成比例于带隙电压的电流；

两个基本相同的电阻，引起成比例于电流的电压降；

耦合到所述电流发生器与两个电阻的差分晶体管对，其中所述差分晶体管对的栅极电压相差两倍的电压降，其中所述差分晶体管对的输出电流是所述差动晶体管对的漏极电流之间的差值并成比例于跨导。

6.如权利要求5所述的电路，其中，所述电流发生器包括运算放大器，其驱动横跨另一电阻的电压是带隙电压，其中跨所述另一个电阻的电流比例于带隙电压，其中，所述另一个电阻在类型上实质类似于所述两个电阻。

7.如权利要求4所述的电路，其中，所述偏置电路产生微调电路中另一个电流源的栅极电压，其中，所述栅极电压使得CAL DAC的满量程电流比例于跨导。

8.如权利要求2所述的电路，其中，所述微调电路包括连接到电流镜的CAL DAC，其中所述电流镜被连接到电流源的漏极。

9.如权利要求1所述的电路，其中，所述微调电路包括连接到另一电流源的栅极的电压数模转换器，其中所述电压DAC包括电阻器串，其中所述电压DAC产生成比例于带隙电压的电压，其中电流源的输出电流产生成比例于所述跨导和所述带隙电压的电流。

10.如权利要求9所述的电路，其中，所述电压DAC由电流发生器驱动，其中电流发生器产生比例于所述带隙电压的电流。

11.如权利要求1所述的电路，其中，所述微调电路包括多个CAL DAC，其中每个CAL DAC的输出电流随着电流源的跨导变化，其中所述多个CAL DAC的输出电流之和跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。

12.如权利要求11所述的电路，其中，所述多个CAL DAC的输出引脚被连接到所述电流源的漏极。

13.如权利要求11所述的电路，其中，所述多个CAL DAC的输出引脚通过电流镜连接到所述电流源的漏极。

14.如权利要求1所述的电路，其中，所述微调电路包括至少第一CALDAC和第二CAL的DAC，其中，所述第一DAC CAL的第一输出电流仅随偏置电流变化，而第二CAL DAC的第二输出电流随偏置电流和温度变化。

15.一种用于校准包括至少第一CAL DAC和第二CAL DAC的微调电路的方法，该方法包括：

改变第一DAC CAL和第二DAC CAL在变化的偏置电流下的校准设置，直到所述微调电路的输出电流实质上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的两个电流源之间的电流失配，其中，所述第一CAL DAC的第一输出电流仅随偏置电流变化，以及第二CAL DAC的第二输出电流随偏置电流和温度变化，其中所述微调电路的输出电流是所述第一输出电流和第二输出电流的总和。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述第一CAL DAC和第二CALDAC的不同校准设置提供增加的精度以跟踪在不同的偏置电流和温度下两个电流源之间的电流失配。

17.如权利要求15所述的方法，其中改变校准设置包括：

设置所述第二输出电流为零；

改变第一DAC CAL的校准设置，以强制所述微调电路的输出电流匹配电流失配；

改变所述偏置电流；

保持所述第一DAC CAL的校准设置在预先设定的值，并同时改变第二DAC CAL的校准设置，以强制所述微调电路的输出电流以匹配电路不匹配；和

依次改变所述第一CAL DAC和所述第二CAL DAC的校准设置在不同的偏置电流，直到实施微调电路的输出电流实质上准确跟踪在变化的偏置电流和温度下的电流失配。

18.如权利要求17所述的方法，进一步包括：实质上与所述偏置电流同时改变温度。

19.如权利要求15所述的方法，进一步包括：改变在不同温度下的所述第一CAL DAC和所述第二CAL DAC的校准设置，直到所述微调电路的输出电流实质上准确跟踪在不同的偏置电流和温度下的两个电流源之间的电流失配。

20.如权利要求15所述的方法，其中，实施第二输出电流随着所述电流源的跨导变化。