CN1098561C - 附加温度补偿的驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明经过对输出段的消耗功率进行检测，对检出的功率进行补偿控制，实现了附加较为稳定的波形振幅和输出时间温度补偿的驱动电路。为达到此目的，设有温度检测装置，用来检测输出元件的温度变化；设有输出时间温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，并对与输入信号相对应的输出信号进行温度补偿；设有输出振幅及输出阻抗温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，并对输出信号的输出振幅及输出阻抗进行温度补偿。
Description
技术领域
本发明涉及在适用于电子设备的、能够输出脉冲波信号的驱动电路中实现对温度变化稳定、按照规定波形和规定时间信号输出的驱动电路的温度补偿电路。
背景技术
图4是在现有技术中全互补结构的最末端驱动电路的框图。是由偏流电路40输出元件31、32和用来调整输出阻抗用的输出电阻构成的。图5是在IC试验装置中用来驱动被测试设备(DUT)插脚的一个通道的插脚驱动基本电路。
本例中的输出元件31、32采用CMOS传输门电路。
最终段的输出元件31、32的电力消耗随着脉冲波形或工作速度的变化而变化，元件接头的温度变化也会使输出特性产生变化。其结果是：原有的输出波形随着传播延迟的变动而改变。
图6所示是随着温度的上升，输出元件的控制极电压与漏极电流特性的曲线示例图。一般情况下，如果采用MOSFET，当温度上升时，会使Vt10处所示的阈电压及漏极电流降低。结果，原有的偏流点9的漏极电流Id7会降低。
受到其影响，如图7(a)中的输出信号3所示，出现了输出电平随着时间的推移而下降的缺点。
但是，当在输出端接有负载电阻时，则在未接负载时输出电平无变动，然而却有开关时间、输出阻抗的变动。
本发明的目的是要使该输出阻抗保持恒定。
另外，在图7(b～d)中示出输出信号3的时间变化的发生例。即，与输入信号1相比，随着温度的变化，使图7(c)中所示原有的输出信号3的规定延迟量11在图7(d)中产生t6的时间延迟变化。即，因为产生了时间的偏移，造成了不匹配的缺点。
另外，在要求高精度的驱动电路中，强制空冷和空调装置还额外要求采取必要的对策，设置外部装置，以维持恒定的周围温度，所以在使用上也存在缺点。
通过以上说明，在未设温度补偿的驱动电路中，随着输出元件31、32中的电力消耗产生的发热变动，都会使原有的输出振幅或输出时间发生变化，其结果是谈不上有精度良好的波形振幅、精度良好的时间驱动电路的问题，在使用上也产生了缺点。
因此本发明的目的就在于针对输出段驱动电力消耗的主发热源，通过对其进行的检测，利用偏流电路的补偿控制，实现附加输出时间温度补偿的驱动电路。
发明内容
在本发明的结构中，设有温度检测装置，用来检测输出元件31、32的温度变化、或芯片的温度变化；设有输出时间温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，对于和输入信号1相对应的输出信号3进行输出时间补偿；设有输出振幅温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，对于输出信号3的输出振幅进行温度补偿。
采用这种办法，通过在驱动电路的温度补偿电路中设置具备全互补结构的输出元件31、32，用来接收输入信号1，并输出规定振幅、规定输出时间的输出信号3，从而能够生成与输出段的驱动器中所设的输出元件31、32的消耗功率相对应的稳定波形振幅和输出时间的驱动电路。
温度检测装置是采用检测流过输出元件31、32自身电流的温度传感器；或者也可以采用在输出元件31、32上连接温度传感器作为温度检测装置；还可以采用检测芯片整体温度的温度传感器；以此作为构成附加温度补偿的驱动电路装置的装置。
另外，输出时间温度补偿装置是用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，采用可变延迟装置对于向串联的多个门提供的正、负电源电压进行控制；通过这种电源电压的控制方式，对于输出、输入信号的传播延迟进行控制，以此作为构成附加温度补偿的驱动电路装置的装置。
还有，输出振幅及输出阻抗温度补偿装置是用来接受来自温度检测装置的温度检测信号，采用可变振幅装置对于提供给缓冲电路的正、负电源电压进行控制，通过这种电源电压控制来控制与输入信号相对应的输出信号的振幅，用来作为输出振幅的温度补偿装置，以此作为构成附加温度补偿的驱动电路装置的装置。
其具体的解决方式的结构是：设有检测电阻33、34，用来检测流过输出最终段的输出元件31、32的电流；设有功率监控电路H35、L36，作为根据两端的电压信号检测输出元件31、32温度的检测装置之用；设有补偿电路37、38，用来接收来自功率监控电路H35、L36的温度检测信号H22、L23，生成向时间调整电路39和偏流电路提供的补偿信号51、52、53、54；设有时间调整电路39，用来接收来自补偿电路37、38的补偿信号53、54，作为与输入信号1相对应的输出信号3的输出时间温度补偿装置之用；设有偏流电路40，用来接收来自补偿电路37、38的补偿信号51、52，接受来自时间调整电路39的驱动信号H41、L42，作为对于向输出元件31、32输出的、经过温度补偿的驱动信号的输出振幅和输出阻抗的温度补偿装置之用，以此作为构成附加温度补偿的驱动电路的装置的装置。
附图说明
图1是本发明所用附加温度补偿的驱动电路的框图。
图2是表示本发明第1实施例中具体的附加温度补偿的驱动电路。
图3是用来说明本发明温度补偿原理的输出、输入特性补偿的说明图。
图4是现有未设温度补偿的驱动电路的结构框图。
图5是现有未设温度补偿的驱动电路的具体电路示例图。
图6所示是由于温度上升，与输出元件控制极电压相对应的漏极电流特性示例图。
图7(a)是用来说明由于温度上升，输出电平的变动情况的说明图。
图7(b～d)是用来说明由于温度上升，输出信号的输出时间变动情况的说明图。
具体实施方式
图1是本发明所用附加温度补偿的驱动电路的框图。图2是表示本发明第1实施例中具体的附加温度补偿的驱动电路。图3是用来说明本发明温度补偿原理的输出、输入特性补偿的说明图。
(1)首先，按照图3所示的、用于说明本发明的温度补偿原理的输出、输入特性补偿说明图，对温度补偿的基本原理进行说明。图3中(A)所示是对输出电压要求的理想特性，输入电平处于与原有的输出电平呈比例关系的状态。图3(B)是随着输出元件31、32的接点发热，经过非线性变化后的特性状态图。面对这样的非线性特性，本发明采用了图3(C)所示的补偿电路，由补偿电路对其进行逆特性的非线性补偿。其结果如图3(D)所示，其原理是：经过补偿，达到大致相似于原有的线性，降低了温度变化对驱动电路的影响
(2)以下根据图1所示本发明的附加温度补偿的驱动电路框图，进行下列说明。
该电路由输出元件31、32，电流检测电阻33、34，差动放大器33b、34b，功率监控电路H35、L36，补偿电路37、38，时间调整电路39和偏流电路40构成。
电流检测电阻33、34是用来检测流过每个输出元件31、32的消耗电流用的电阻。差动放大器33b、34b是用于稳定每个输出元件的馈电电源用的。
功率监控电路H35、L36用来检测每个电流检测电阻33、34两端的电位差，向与其相对应的补偿电路37、38供给温度检测信号H22、L23。补偿电路37、38分别用来接收来自功率监控电路H35、L36的温度检出信号H22、L23，生成向时间调整电路39和偏流电路40提供(ViH、ViL)补偿用的馈电电源信号51、52、53、54。
时间调整电路39在其内部设有可变延迟装置，用来接收来自补偿电路37、38的延迟补偿信号53、54，对于向输出元件31、32供给的驱动信号H41、L42的时间延迟量进行补偿调整用的电路。
偏流电路40在其内部设有可变振幅装置，用来接收上述驱动信号H41、L42，接收来自补偿电路37、38的延迟补偿信号51、52，分别向与其对应的输出元件31、32的端子输出振幅经过补偿的驱动信号。
(3)以下是与图1的结构框图相对应的图2中所示的具体的驱动电路。时间调整电路39是以电平移位器2和可变延迟控制极电路结构为例的结构。在该可变延迟装置中，备有多个串联门，用来接收补偿用馈电电源信号53、54。这种可变延迟装置具有可变微调的功能。通过使这些多个门的电源电压发生的变化，能够对各个输出、输入之间的时间延迟进行可变微调。电平移位器2通过接收输入信号1，生成差动信号，使电源电压移位到给定电压电平。
功率监控电路H35、L36中的积分电路fH20、fL21对于由电流检测电阻33、34检出的脉流电压进行积分，形成平均信号，输送到补偿电路。补偿电路37、38是以补偿系数电路、加法器和减法器电路结构为例的电路，用来接收来自功率监控电路的温度检测信号H22、L23，生成向时间调整电路39和偏流电路40输送(ViH、ViL)补偿用的馈电电源信号51、52、53、54，然后输出。
图中，在补偿电路37、38内所设的补偿系数电路K43、K44、K45、K46的部分，是用来接收来自功率监控电路H35、L36的信号，然后根据输出元件31、32的振幅温度特性或输出时间温度特性的温度变化曲线，分别对补偿用的阈值的调整或曲线的调整进行微调的部分，处于调整待机状态。图中，作为曲线调整装置用的是以利用半导体的非线性特性、进行曲线拟合运作为例的装置。由图可见，经过阈值或曲线补偿处理的信号分别向加法器和减法器的一端输入，从而使各个加法器和减法器对于准备向时间调整电路39或偏流电路40输入的馈电电源(ViH、ViL)进行微调，然后再进行输入。其结果是：能够使时间调整电路39对于多个多级门进行传播延迟微调的可变性得以实现，另外，还可实现对偏流电路40一侧驱动输出元件31、32的振幅进行可变微调的功能。
由于采用这种结构，就能够对于随着输出元件31、32中的电力消耗而产生的发热变动，对于原有的输出振幅和输出阻抗或者输出时间产生的变动进行补偿。其结果，能够实现精度良好的稳定波形振幅、时间精度良好的驱动电路。
(4)在以上图2所示的实施例中，虽然所示的是使用CMOS晶体管和门的具体驱动电路，也可以采用双极晶体管电路，采用与其相对应的外围电路的结构也可能进行同样的运作。
(5)在以上的实施例说明中，虽然是以采用功率监控电路H35、L36检测输出元件31、32的温度变化的结构为例进行的说明，但是根据需要，也可以将热敏传感器或正温系数热敏电阻传感器等传感器连接在输出元件31、32上，或者采用温度传感器检测芯片的整体温度，然后进行计算。
另外，还可以将温度检测信号加到补正电路37、38上，同样也可以实现。
(6)在上述实施例的说明中，时间调整电路39虽然是按照输入信号1为一个单一输入信号所做的说明，但是如果遇到输入信号1是差动输入信号时，采用不加电平移位器2的时间调整电路39也可以得以实现。
(7)在上述实施例的说明中，虽然是着重将输出元件31、32作为温度补偿的对象，但是，根据需要，也可以采用将时间调整电路39、偏流电路40、补偿电路37、38、功率监控电路H35、L36的驱动电路的整个系统的温度包括在内，采用设定综合温度补偿的办法，设定补偿系数K43、K44、K45、K46的形态。
(8)在上述实施例的说明中，列举了以采用功率监控电路H35、L36检测输出元件31、32的温度变化的示例，同时也列举了采用热敏传感器或正温系数热敏电阻传感器等温度传感器连接在输出元件31、32上的结构示例。但是，也可以两者并用，再以采用加法运算的办法算出的温度作为检出信号，将该检出信号提供给温度补偿电路37、38，采用这样的结构，也可能同样得以实施。
(9)在上述实施例中说明的结构是：采用功率监控电路H35、L36，同时采用热敏传感器或正温系数热敏电阻传感器等温度传感器来检测输出元件31、32的温度变化，将两者的检出信号分别提供给补偿电路37、38。这就是说，这是将设置在两套系统中的检测信号分别向两个系统的补偿电路反馈的结构。然而，也可以在输出元件31、32中将目标集中在一个方面，采用将设置在一套系统中的检测信号向另一套系统中所设的补偿电路进行反馈的结构。采用这样的结构，不论是在一方还是在另一方，都是仅只由一个方面来支配运作条件，在这样的情况下，其优点是可以简化电路结构。
(10)在上述实施例的说明中，采用功率监控电路H35、L36，同时采用热敏传感器或正温系数热敏电阻传感器等温度传感器来检测输出元件31、32的温度变化。这就是说，要为检测信号设置两套系统。然而，也可以采用一套系统的有代表性的检测信号、将该信号提供给补偿电路的结构。例如，可以采用将温度传感器配置在输出元件31、32共用的检测点上，用来测取有代表性的检出信号。另外，还可以将功率监控电路H35、L36的输出信号进行平均处理，使用有代表性的检出信号。采用这种办法的优点是：一方和另一方实际上都可以在共同的温度条件下运作，电路的结构简单。
本发明由于采用以上说明的结构，取得以下所列的效果。
由于采用了补偿电路37、38和时间调整电路39，由串联的多个门接受来自补偿电路37、38提供的温度补偿电源，从而使其具有对于输出、输入之间的传播延迟时间的微调可变的功能，这就是说，制成了时间温度补偿装置。其结果是：达到了大幅度改善输出信号的输出时间与温度之间的依存性的效果。
由于采用补偿电路37、38和偏流电路40，所以能够实现可变振幅装置的功能，即能够实现输出振幅及输出阻抗的温度补偿装置。其结果是：取得了大幅度改善输出信号的振幅与温度之间的依存关系的效果。由此而取得的结果是：在输出元件37、38中，在处于因电力消耗而导致发热变动的情况下，经过对于原有的输出振幅、输出阻抗或输出时间的变动进行补偿，从而能够制成精度良好的稳定波形振幅、精度良好的时间的驱动电路。
另外，还取得能够解除在强制空气冷却及空调装置中必须要保持周围温度恒定的要求。
Claims (9)
1.一种附加温度补偿的驱动电路，在该驱动电路的温度补偿电路中设有具备全互补结构的输出元件(31、32)，用来接收输入信号(1)，并输出规定振幅、规定输出时间的输出信号(3)，其特征在于：
设有多个温度检测装置，用来分别检测输出元件(31、32)的温度变化；
设有输出时间温度补偿装置，用来接收来自该温度检测装置的温度检测信号，对于和输入信号(1)相对应的输出信号(3)进行输出时间补偿；
设有输出振幅和输出阻抗温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，对于输出信号(3)的输出振幅和输出阻抗进行温度补偿；
所述温度检测装置是采用将通过检测输出元件(31、32)自身流过电流检出的检测信号与通过在输出元件(31、32)上连接温度传感器检出的检测信号相加计算的温度检测装置。
2.一种附加温度补偿的驱动电路，在该驱动电路的温度补偿电路中，设有具备全互补结构的输出元件(31、32)，用来接收输入信号(1)，并输出规定振幅、规定输出时间的输出信号(3)，其特征在于：
在输出元件(31、32)中分别设有温度检测装置，用来检测自己一方的输出元件的温度变化；
设有输出时间温度补偿装置，用来接收来自该温度检测装置的温度检测信号，对于和输入信号(1)相对应的输出信号(3)进行输出时间补偿；
设有输出振幅和输出阻抗温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，对于输出信号(3)的输出振幅和输出阻抗进行温度补偿；
所述温度检测装置是采用将通过检测输出元件(31、32)自身流过电流检出的检测信号与通过在输出元件(31、32)上连接温度传感器检出的检测信号相加计算的温度检测装置。
3.一种附加温度补偿的驱动电路，该驱动电路的温度补偿电路中设有具备全互补结构的输出元件(31、32)，用来接收输入信号(1)，并输出规定振幅、规定输出时间的输出信号(3)，其特征在于：
设有温度检测元件，用来检测输出元件(31、32)共同的温度变化；
设有输出时间温度补偿装置，用来接收来自该温度检测装置的温度检测信号，对于和输入信号(1)相对应的输出信号(3)进行输出时间补偿；
设有输出振幅和输出阻抗温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，对于输出信号(3)的输出振幅和输出阻抗进行温度补偿；
所述温度检测装置是采用将通过检测输出元件(31、32)自身流过电流检出的检测信号与通过在输出元件(31、32)上连接温度传感器检出的检测信号相加计算的温度检测装置。
4.一种附加温度补偿的驱动电路，在该驱动电路的温度补偿电路中设有具备全互补结构的输出元件(31、32)，用来接收输入信号(1)，并输出规定振幅、规定输出时间的输出信号(3)，其特征在于：
设有多个温度检测装置，用来分别检测输出元件(31、32)的温度变化；
设有输出时间温度补偿装置，用来接收来自该温度检测装置的温度检测信号，对于和输入信号(1)相对应的输出信号(3)进行输出时间补偿；
设有输出振幅和输出阻抗温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，对于输出信号(3)的输出振幅和输出阻抗进行温度补偿；
所述温度检测装置是根据将通过检测输出元件(31、32)自身流过电流检出的检测信号与通过在输出元件(31、32)上连接温度传感器检出的检测信号，以及检出的芯片温度的检出信号进行相加计算的温度检测装置。
5.一种附加温度补偿的驱动电路，在该驱动电路的温度补偿电路中，设有具备全互补结构的输出元件(31、32)，用来接收输入信号(1)，并输出规定振幅、规定输出时间的输出信号(3)，其特征在于：
在输出元件(31、32)中分别设有温度检测装置，用来检测自己一方的输出元件的温度变化；
设有输出时间温度补偿装置，用来接收来自该温度检测装置的温度检测信号，对于和输入信号(1)相对应的输出信号(3)进行输出时间补偿；
设有输出振幅和输出阻抗温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，对于输出信号(3)的输出振幅和输出阻抗进行温度补偿；
所述温度检测装置是根据将通过检测输出元件(31、32)自身流过电流检出的检测信号与通过在输出元件(31、32)上连接温度传感器检出的检测信号，以及检出的芯片温度的检出信号进行相加计算的温度检测装置。
6.一种附加温度补偿的驱动电路，该驱动电路的温度补偿电路中设有具备全互补结构的输出元件(31、32)，用来接收输入信号(1)，并输出规定振幅、规定输出时间的输出信号(3)，其特征在于：
设有温度检测元件，用来检测输出元件(31、32)共同的温度变化；
设有输出时间温度补偿装置，用来接收来自该温度检测装置的温度检测信号，对于和输入信号(1)相对应的输出信号(3)进行输出时间补偿；
设有输出振幅和输出阻抗温度补偿装置，用来接收来自温度检测装置的温度检测信号，对于输出信号(3)的输出振幅和输出阻抗进行温度补偿；
所述温度检测装置是根据将通过检测输出元件(31、32)自身流过电流检出的检测信号与通过在输出元件(31、32)上连接温度传感器检出的检测信号，以及检出的芯片温度的检出信号进行相加计算的温度检测装置。
7.如权利要求1～6中任一项记载的附加温度补偿的驱动电路，其中，所用的输出时间温度补偿装置是：通过接收到的来自该温度补偿装置的温度检出信号、对于向设在可变延迟装置中串联的多个控制极供给的正负电源电压进行控制、通过对该电源电压的控制、对于输出及输出信号的传播延迟进行控制的输出时间装置。
8.如权利要求1～6中任一项记载的附加温度补偿的驱动电路，其中，所用的输出振幅及输出阻抗温度补偿装置是：通过接收到的来自温度补偿装置的温度检出信号、对于向设在可变振幅装置中的缓冲电路供给的正负电源电压进行控制、通过对该电源电压的控制、对于和输入信号相对应的输出信号的振幅进行控制的输出振幅及输出阻抗温度补偿装置。
9.一种附加温度补偿的驱动电路，在该驱动电路的温度补偿电路中，设有具备全互补结构的输出元件(31、32)，用来接收输入信号(1)，并输出规定振幅、规定输出时间的输出信号(3)，其特征在于：
分别设有功率监控电路(H35，L36)，作为温度检测装置使用，其中备有检测电阻(33、34)，用来检测流过输出末段输出元件(31，32)的电流，利用两端的电压信号检测输出元件(31、33)的温度；
设有补偿电路(37、38)，用来接收来自功率监控电路(H35、L36)的温度检出信号(H22、L23)，生成补偿信号(51、52、53、54)，输向时间调整电路(39)和偏压电路(40)；
设有偏压电路(40)，作为输出振幅和输出阻抗的温度补偿使用，用来接收来自补偿电路(37、38)的补偿信号(53、54)，接收来自时间调整电路(39)的驱动信号(H41、L42)，并向输出元件(31、32)输出、输出振幅和输出阻抗经过温度补偿的驱动信号。
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