CN106716289B - 用于温度独立电流产生的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明描述用于提供独立于温度的电流的设备。实例性设备包含电流产生器(110)，所述电流产生器(110)包含经配置以同等地且与温度改变相反地做出响应的两个组件(115a、115b)。所述两个组件(115a、115b)的所述响应可允许由所述电流产生器(110)提供的电流保持独立于温度。所述电流产生器(110)中的所述两个组件(115a、115b)中的一者可镜像包含于电压源(105)中的经配置以将电压提供到所述电流产生器(110)的组件。

Description

用于温度独立电流产生的设备
背景技术
电流产生器是用于产生可提供到其它电路的具有低可变性的电流的电路。使电流产生器所提供的电流对工艺、电压或温度(PVT)变化不敏感可为合意的。电组件的物理性质可随改变的温度而改变。举例来说，电阻器的电阻可随增加的温度而增加。如果电流产生器电路中包含电阻器，那么所述电阻器可致使输出电流随温度改变而变化。运算放大器及晶体管可用于补偿温度变化。通常许多额外组件对于PVT补偿是必要的。此可导致组件成本增加及电流产生器的布局面积增加。其还可增加电流产生器的电力消耗。
发明内容
根据本发明的至少一个实施例的实例性设备可包含：电压产生器，其可经配置以提供电压；电流产生器，其可耦合到所述电压产生器且可经配置以基于来自所述电压产生器的所述电压而提供电流，其中所述电流产生器可包含具有可随温度增加而增加的性质的第一组件及具有可随温度增加而减小的所述性质的第二组件，其中所述第二组件可经配置而以等于所述第一组件增加所述性质的速率的速率减小所述性质，且其中所述第二组件可匹配所述电压产生器的电阻。
根据本发明的至少一个实施例的实例性设备可包含：电压产生器，其可经配置以提供电压；运算放大器，其可耦合到所述电压产生器且可经配置以在反相输入处接收所述电压；第一晶体管，所述第一晶体管的栅极可耦合到所述运算放大器的输出；第二晶体管，所述第二晶体管的栅极可耦合到所述运算放大器的所述输出；第一电阻器，其可耦合到所述第一晶体管的漏极；第二电阻器，其可耦合到所述第一晶体管的所述漏极，其中所述第二电阻器、所述第一电阻器及所述第一晶体管的所述漏极可进一步耦合到所述运算放大器的非反相输入；及二极管，其可与所述第二电阻器串联耦合，其中所述第二电阻器及所述二极管可与可包含于所述电压产生器中的电压产生器二极管及电压产生器电阻器相匹配。
根据本发明的至少一个实施例的实例性设备可包含：电压产生器，其可包含运算放大器以及耦合到所述运算放大器的电压产生器电阻器及电压产生器二极管，所述电压产生器可经配置以提供电压；及电流产生器，其耦合到所述电压产生器，其中所述电流产生器可经配置以基于所述电压而提供偏置电流；所述电流产生器可包含：第一组件，其包含可随温度增加而增加的第一电阻；及第二组件，其包含可随温度增加而减小的第二电阻，其中所述第二组件可经配置而以等于所述第一组件增加所述第一电阻的速率的速率减小所述第二电阻，且其中所述第二组件可匹配所述电压产生器电阻器。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的设备的框图。
图2是根据本发明的实施例的电流产生器的电路图。
图3是根据本发明的实施例的电路中的电流在一温度范围内的曲线图。
图4是根据本发明的实施例的存储器的一部分的框图。
具体实施方式
下文陈述某些细节以提供对本发明的实施例的充分理解。然而，所属领域的技术人员将清楚，可在无这些特定细节的情况下实践本发明的实施例。此外，本文中所描述的本发明的特定实施例是以实例方式提供且不应用于将本发明的范围限制于这些特定实施例。在其它实例中，未详细展示众所周知的电路、控制信号、时序协议及软件操作以避免不必要地使本发明模糊。如本文中所使用，设备可指(举例来说)集成电路、存储器装置、存储器系统、电子装置或系统、智能电话、平板计算机、计算机、服务器等。
图1是根据本发明的实施例的包含电压产生器105及电流产生器110的设备100的框图。如本文中所使用，设备可指(举例来说)集成电路、存储器装置、存储器系统、电子装置或系统、智能电话、平板计算机、计算机、服务器等。电压产生器可将电压Vin提供到电流产生器110。电流产生器110可至少部分地基于电压Vin而提供输出电流Iout。在一些实施例中，电流Iout可作为偏置电流提供到存储器装置的输入缓冲器(未展示于图1中)，或者电流Iout可提供到可使用电流作为输入的另一电路。
电流产生器110可包含组件115a、115b，组件115a、115b对温度改变做出相等但相反的响应。这些组件的相等且相反响应可允许电流Iout独立于温度。所述响应可包含组件的性质(举例来说，电阻、电容及/或阻抗)的改变。其它组件性质还可经设计以对温度改变做出响应。
图2图解说明根据本发明的实例性实施例的电路200。电路200包含可用于先前与图1一起描述且在图1中图解说明的电流产生器110及电压产生器105的电流产生器210及电压产生器205。电路200可提供独立于温度的输出电流Iout。电流产生器210可从电压产生器205接收电压Vin。电压Vin可由运算放大器(op-amp)235的反相输入接收。运算放大器235的输出可提供到晶体管240的栅极。晶体管240可为p沟道晶体管或其它晶体管类型。晶体管240的漏极可耦合到电阻器260。电阻器260可并联耦合到支路280。支路280包含与二极管255串联耦合的第二电阻器250。二极管255耦合到电压参考(举例来说，接地)。晶体管240的漏极可进一步耦合到运算放大器235的非反相输入。可在运算放大器235的非反相输入处测量电压Vfb。第二晶体管245可耦合到晶体管240的栅极。第二晶体管245可为p沟道晶体管或其它晶体管类型。晶体管240、245的源极可耦合到电压源。输出电流Iout可由晶体管245提供。输出电流Iout可为温度独立的，如下文将描述。
仍参考图2，电压产生器205可为本技术领域中已知的温度独立电压产生器或新颖电压产生器。在图2中所图解说明的电压产生器205的实例性实施例中，电压产生器205为带隙电压产生器。电阻器204耦合到电阻器212及运算放大器230的反相输入。电阻器204进一步耦合到运算放大器230的输出及支路270，支路270包含电阻器220及二极管225。电阻器212耦合到运算放大器230的反相输入且进一步耦合到二极管215。电阻器220耦合到运算放大器230的非反相输入及二极管225。电阻器204、212、220的电阻的量值可经选择以提供电压Vin的所要值。举例来说，如果所要电压Vin＝1.25V，那么电阻器212可经选择为10KΩ，且电阻器204、220可经选择为100KΩ。电流产生器210的支路280中的电阻器250及二极管255可经选择以匹配电压产生器205的支路270中的电阻器220及二极管225。即，电阻器250的电特性类似于电阻器220的电特性，且二极管225的电特性类似于二极管255的电特性。此可允许Vfb等于Vin。在一些实施例中，支路280中的电阻器250及二极管255与支路270中的电阻器220及二极管225可具有相同电特性。
电阻器250、260可表示电流产生器210的组件。电阻器250、260可对应于包含于图1的电流产生器110中的组件115a、115b。电阻器250的电阻可随温度增加而减小。此可致使跨越电阻器250的电阻器电流Iptat随温度增加而增加。然而，可通过电阻器260而防止输出电流Iout响应于电阻电流Iptat的改变而改变。与电阻器250相比，电阻器260的电阻可随温度增加而增加。此可致使跨越电阻器260的电阻电流Ictat随温度增加而减小。
在一些实施例中，电阻器250及二极管255对应于组件115a。电阻器250、260可对温度改变做出类似响应。跨越二极管255的电压降可随温度改变而改变。举例来说，跨越二极管255的电压降可随温度增加而减小，且电阻器250、260两者的电阻可随温度增加而增加。响应于温度增加的跨越二极管255的电压降的速率可使得电阻电流Iptat可随温度增加而增加。电阻电流Ictat可随温度增加而减小，如先前段落中所描述。此可防止输出电流Iout响应于温度改变而改变。
当电阻电流Ictat的改变与电阻电流Iptat的改变速率相同但方向相反时，输出电流Iout可在一温度范围内为恒定的。此原理图解说明于图3中。在一温度范围内图解说明电阻电流Ictat及Iptat。虽然电阻电流Ictat及Iptat两者均在所述温度范围内变化，但电流Ictat与Iptat的和保持恒定，从而产生独立于温度的输出电流Iout。
电阻器260的电阻可经选择使得其随温度的电阻改变直接镜像电阻器250的电阻随温度的改变。电阻器250及260可包含对温度改变做出不同响应的不同材料。针对电阻器260所选择的电阻值可取决于电阻器250、260的材料性质。举例来说，电阻器250可为100kΩ且致使电阻电流Iptat以0.35uA/100℃增加。电阻器260可为p衬底中的N+掺杂的长路径，通常称为“Naa”电阻器。电阻器260可致使电阻电流Ictat以-1.6uA/100℃减小。当电阻器260的电阻是450KΩ时，电阻电流Ictat可抵消电阻电流Iptat。在一些实施例中，可用可调整电阻器260制造电流产生器210。此可允许在制造电流产生器210之后按电阻器250的性质调谐电阻器260的电阻。可作为产品的制造过程的一部分而调整电阻器260，或者可不调整电阻器260以允许用户在稍后时间调谐电阻器260。
与其它温度独立电流产生器相比，电路200可消耗较少电力及布局面积。与其它电流产生器相比，电路200还可提供具有较小可变性的输出电流。举例来说，针对先前参考图2所描述的实例的电阻值，电路200可消耗大约20uA的电流及200um x 100um的布局面积。至少部分地基于针对电压及电流产生器所选择的组件，不同电流消耗及布局面积可为可能的。
图4是根据本发明的实施例的可含有电路200的存储器的一部分的框图。存储器400包含存储器单元阵列402，所述存储器单元可为(举例来说)易失性存储器单元(例如，DRAM存储器单元、SRAM存储器单元等)、非易失性存储器单元(例如，快闪存储器单元、PCM单元等)或一些其它类型的存储器单元。
存储器400包含命令解码器406，命令解码器406通过命令总线408接收存储器命令且在存储器400内产生对应控制信号以执行各种存储器操作。命令解码器406响应于施加到命令总线408的存储器命令以对存储器阵列402执行各种操作。举例来说，使用命令解码器406来产生用以从存储器阵列402读取数据及将数据写入到存储器阵列402的内部控制信号。通过地址总线420将行地址信号及列地址信号施加到存储器400且将其提供到地址锁存器410。所述地址锁存器接着输出单独列地址及单独行地址。
通过地址锁存器410分别将行地址及列地址提供到行地址解码器422及列地址解码器428。列地址解码器428选择对应于相应列地址的延伸穿过阵列402的位线。行地址解码器422连接到字线驱动器424，字线驱动器424激活阵列402中的对应于所接收行地址的相应存储器单元行。对应于所接收列地址的选定数据线(例如，一或若干位线)耦合到读取/写入电路430以经由输入-输出数据总线440将读取数据提供到数据输出缓冲器434。写入数据通过数据输入缓冲器444及存储器阵列读取/写入电路430施加到存储器阵列402。存储器可包含电路442，电路442为存储器400的输入缓冲器(例如输入缓冲器444)提供偏置电流。举例来说，电路442可包含图2的电路200或根据所揭示的发明的实施例的任何电路。
所属领域的技术人员将进一步了解结合本文中所揭示的实施例所描述的各种说明性逻辑块、配置、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、由处理器执行的计算机软件或两者的组合。上文已大体依据各种说明性组件、块、配置、模块、电路及步骤的功能性对其进行了描述。此种功能性是实施为硬件还是处理器可执行指令取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。虽然所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述功能性，但不应将此类实施方案决策解释为致使背离本发明的范围。
提供所揭示实施例的先前描述以使得所属领域的技术人员能够制作或使用所揭示实施例。所属领域的技术人员将易于明了对这些实施例的各种修改，且本文中所定义的原理可在不背离本发明的范围的情况下应用于其它实施例。因此，本发明并非打算限制于本文中所展示的实施例，而是将被赋予与所附权利要求书所定义的原理及新颖特征相一致的最宽广可能范围。

Claims (21)

1.一种用于温度独立电流产生的设备，其包括：
电压产生器，其经配置以提供电压，所述电压产生器包括：
运算放大器，其经配置以在所述运算放大器的反相输入处接收所述电压；
电压产生器电阻，其耦合到所述运算放大器的非反相输入；及
第一二极管，其耦合到所述运算放大器的所述非反相输入和所述电压产生器电阻；
电流产生器，其耦合到所述电压产生器且经配置以基于来自所述电压产生器的所述电压而提供电流，其中所述电流产生器包含具有随温度增加而增加的性质的第一组件及具有随温度增加而减小的所述性质的第二组件；
其中跨越所述第一组件的第一电流以及跨越所述第二组件的第二电流是由所述电压产生器的所述电压得到，且
其中所述第二组件经配置而以等于所述第一组件增加所述性质的速率的速率减小所述性质，且其中所述第二组件的电阻匹配所述电压产生器电阻，且其中所述第二组件耦合到第二二极管，所述第二二极管的电特性匹配所述第一二极管的电特性。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一及第二组件是电阻器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第二二极管耦合到参考电压。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述性质是电阻。
5.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一组件包括与所述第二组件不同的材料。
6.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括与存储器相关联的输入缓冲器，其中所述输入缓冲器经配置以从所述电流产生器接收所述电流。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二组件的所述电阻与所述电压产生器电阻相等。
8.一种用于温度独立电流产生的设备，其包括：
电压产生器，其经配置以提供电压，所述电压产生器包括：
第一运算放大器，其经配置以在所述第一运算放大器的反相输入处接收所述电压；
电压产生器电阻，其耦合到所述第一运算放大器的非反相输入；及
第一二极管，其耦合到所述第一运算放大器的所述非反相输入和所述电压产生器电阻；
第二运算放大器，其耦合到所述电压产生器且经配置以在所述第二运算放大器的反相输入处接收所述电压；
第一晶体管，所述第一晶体管的栅极耦合到所述第二运算放大器的输出；
第二晶体管，所述第二晶体管的栅极耦合到所述第二运算放大器的所述输出；
第一电阻，其耦合到所述第一晶体管的漏极；
第二电阻，其耦合到所述第一晶体管的所述漏极，其中所述第二电阻、所述第一电阻及所述第一晶体管的所述漏极进一步耦合到所述第二运算放大器的非反相输入；及
第二二极管，其与所述第二电阻串联耦合，其中所述第二电阻及所述第二二极管分别与所述电压产生器电阻及所述第一二极管相匹配。
9.根据权利要求8所述的设备，其中由所述第二晶体管提供输出电流。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一电阻及所述第二电阻经配置以使由所述第二晶体管提供的所述输出电流在一温度范围内维持恒定。
11.根据权利要求8所述的设备，其中跨越所述第一电阻的第一电流随温度增加而减小，且跨越所述第二电阻的第二电流随温度增加而增加。
12.根据权利要求8所述的设备，其中所述电压产生器还包括：
第三电阻，其耦合到所述第一运算放大器的所述反相输入且进一步耦合到所述第一运算放大器的输出；
第四电阻，其耦合到所述第一运算放大器的所述反相输入；及
第三二极管，其耦合到所述第四电阻和接地电压。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一及第二晶体管包括p沟道晶体管。
14.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一电阻是Naa电阻器。
15.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一电阻是可调整的。
16.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二电阻与所述电压产生器电阻相等。
17.一种用于温度独立电流产生的设备，其包括：
电压产生器，其包含运算放大器以及耦合到所述运算放大器的非反相输入的电压产生器电阻组件及电压产生器二极管，所述电压产生器电阻组件包括电压产生器电阻，所述电压产生器经配置以提供电压；及
电流产生器，其耦合到所述电压产生器，其中所述电流产生器经配置以基于所述电压而提供输出电流，所述电流产生器包括：
第一电阻，其耦合到节点，其中所述第一电阻随温度增加而增加；及
第二电阻，其耦合到所述节点以接收与所述第一电阻相同的电压，其中所述第二电阻随温度增加而减小，其中所述第二电阻经配置而以等于所述第一电阻增加的速率的速率减小，且其中所述第二电阻匹配所述电压产生器电阻，其中跨越所述第一电阻的第一电流以及跨越所述第二电阻的第二电流是由所述电压产生器所提供的所述电压得到。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述电流产生器包含耦合到所述第二电阻的二极管，其中所述二极管的电特性经配置以匹配所述电压产生器二极管的电特性。
19.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一电阻是450kΩ，所述第二电阻是100kΩ，且所述电压产生器电阻是100kΩ。
20.根据权利要求17所述的设备，其中所述输出电流是独立于温度的。
21.根据权利要求17所述的设备，其中所述电压产生器包括经配置以将带隙电压提供到所述电流产生器的带隙电压产生器。
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