CN113569516B - 一种获取任意比例数的bjt失配模型的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法及系统，该方法包括如下步骤：步骤S1，设计具有两个或者两个以上不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构；步骤S2，测试获取每个比例数n时的BJT电流镜像电路的失配结构的数据，对各比例数时的失配进行单独提模以获取各参数的拟合模型；步骤S3，将不同比例数n时的失配参数逐一对n拟合，得到以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数；步骤S4，在模型实例里增加比例数n作为参数，并将失配参数修改为步骤S3得到的函数表达式，从而仿真出任意比例数n的BJT电流镜像电路的失配。

Description

一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法及系统
技术领域
本发明涉及失配模型技术领域，特别是涉及一种获取任意比例数的BJT(BipolarJunction Transistor，双极结型晶体管)失配模型的方法及系统。
背景技术
实际工作中，客户往往需要1:n的双极晶体管失配模型(BJT mismatch model)来仿真电流镜像电路(n>＝1)，如图1所示(以图1示例但并不限于图1结构)，左侧为电流设置电阻R和与其级联的二极管接法的双极晶体管T1，用于产生设定基准电流IR，右侧为恒流输出管T2，其输出电流IO为基准电流IR的n倍，n即为比例数。然而，现有技术模型(model)一般为单结构的，而不同的比例数n的电流镜像电路的失配(mismatch)模型差别很大，如图2所示为不同比例数n时的放大系数失配的实测值和拟合值比较图，横轴为面积的方根值1/Sqrt(W*L)(单位1/um)，纵轴为放大系数失配Mismatch of Beta(β，单位％)。
n＝1时，放大系数失配拟合式为y＝9.1505E+00x(即y＝9.1505x),决定系数(yi为实际值，/>为预测值，/>为平均值，R2越大表示拟合度越高)R2＝9.9569E-01(即0.99569)，对应实际参数分别为放大系数失配/>放大系数失配之决定系数0.99569；
n＝8时，放大系数失配拟合式为y＝7.000E+00x(即y＝7.000x)，决定系数R2＝9.896E-01(即0.9896)，对应实际参数分别为放大系数失配放大系数失配之决定系数0.9869。
从图2可以明显看出，不同比例数n时，放大系数失配明显不同。虽然可以建立不同比例数n的电流镜像电路失配特定测试结构(testkey)，但是由于面积限制，不可能做到失配(mismatch)特定测试结构(testkey)恰好有客户需要的比例数。
可见，当前的失配模型(model)只适用单种结构，不利于仿真扩展。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法及系统，以实现获取任意比例数的BJT失配模型的目的。
为达上述及其它目的，本发明提出一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法，包括如下步骤：
步骤S1，设计具有若干个不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构；
步骤S2，测试获取每个比例数n时的BJT电流镜像电路的失配结构的数据，对各比例数时的失配进行单独提模以获取各参数的拟合模型；
步骤S3，将不同比例数n时的失配参数逐一对n拟合，得到以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数；
步骤S4，在模型实例里增加比例数n作为参数，并将失配参数修改为步骤S3得到的函数表达式，从而仿真出任意比例数n的BJT电流镜像电路的失配。
优选地，于步骤S1中，设计具有两个或两个以上不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构。
优选地，在步骤S3中，通过拟合，得到如下以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数：
放大系数修正值
饱和电流修正值
为达到上述目的，本发明还提供一种获取任意比例数的BJT失配模型的系统，包括：
不同比例数失配结构实现单元，用于设计具有若干个不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构；
测试数据获取单元，用于测试获取每个比例数n时的BJT电流镜像电路的失配结构的数据，对各比例数时的失配进行单独提模以获取各参数的拟合模型；
拟合单元，用于将不同比例数n时的失配参数逐一对n拟合，得到以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数；
不同比例数模型获取单元，用于在模型实例里增加比例数n作为参数，并将失配参数修改为所述拟合单元得到的函数表达式，从而仿真出任意比例数n的BJT电流镜像电路的失配。
优选地，所述不同比例数失配结构实现单元设计具有两个或两个以上不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构。
优选地，所述拟合单元通过拟合，得到如下以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数：
放大系数修正值
饱和电流修正值
与现有技术相比，本发明一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法及系统，通过设计具有两个或者两个以上不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构，然后测试获取每个比例数n时的BJT电流镜像电路的失配结构的数据，对各比例数时的失配进行单独提模以获取各参数的拟合模型，将不同比例数n时的失配参数逐一对n拟合，得到以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数，在模型实例里增加比例数n作为参数，并将失配参数修改为得到的函数表达式，从而仿真出任意比例数n的BJT电流镜像电路的失配，实现获取任意比例数的BJT失配模型的目的。
附图说明
图1为现有技术集成比例电流源结构图；
图2为不同比例数n时的放大系数失配的实测值和拟合值比较图；
图3为本发明一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法的步骤流程图；
图4为本发明一种获取任意比例数的BJT失配模型的系统的架构图；
图5a为现有技术模型的示意图；
图5b为本发明实施例的模型示意图；
图6为本发明实施例改善后模型可仿真任意比例数结构的对比示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图3为本发明一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法的步骤流程图。如图3所示，本发明一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法，包括如下步骤：
步骤S1，设计具有两个或者两个以上不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配(mismatch)结构。
步骤S2，测试获取每个比例数n时的BJT电流镜像电路的失配(mismatch)结构的数据，对各比例数时的失配(mismatch)进行单独提模以获取各参数的拟合模型。
由于测试获取的失配结构的参数以及提模方法与现有技术中所采用的参数及提模方法相同，在此不予赘述。
步骤S3，对每一个不同参数，将不同比例数n时的失配(mismatch)逐一对n拟合，得到以n为自变量的，以失配(mismatch)参数为因变量的函数。
在本发明具体实施例中，通过拟合，得到如下以n为自变量的，以失配(mismatch)参数为因变量的函数：
放大系数修正值
饱和电流修正值
需说明的是，这里仅以此函数进行示例，本发明拟合得到的以n为自变量的，以失配(mismatch)参数为因变量的函数不以此为限。
步骤S4，在模型实例(instance)里增加一个参数n(即比例数n)，并将失配(mismatch)参数修改为步骤S3得到的函数表达式，从而可以仿真出任意比例数n的BJT电流镜像电路的失配(mismatch)。
图4为本发明一种获取任意比例数的BJT失配模型的系统的架构图。如图4所示，本发明一种获取任意比例数的BJT失配模型的系统，包括：
不同比例数失配结构实现单元401，用于设计具有两个或者多个不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配(mismatch)结构。
测试数据获取单元402，用于测试获取每个比例数n时的BJT电流镜像电路的失配(mismatch)结构的数据，对各比例数时的失配(mismatch)进行单独提模以获取各参数的拟合模型。
拟合单元403，用于对每一个不同参数，将不同比例数n时的失配(mismatch)逐一对n拟合，得到以n为自变量的，以失配(mismatch)参数为因变量的函数。
在本发明具体实施例中，通过拟合，得到如下以n为自变量的，以失配(mismatch)参数为因变量的函数：
放大系数修正值
饱和电流修正值
不同比例数模型获取单元404，用于在模型实例(instance)里增加一个参数n(即比例数n)，并将失配(mismatch)参数修改为拟合单元403得到的函数表达式，从而可以仿真出任意比例数n的BJT电流镜像电路的失配(mismatch)。
实施例
图5a为现有技术模型的电路描述示意图，图5b为本发明实施例的电路描述模型示意图，相对现有技术，本发明增加比例数n(本示例中n＝1)，并将放大系数修正值bf_0和饱和电流修正值is_0由固定值0.071、0.00725修改为以n为自变量的函数。在本发明实施例中，通过拟合，得到以n为自变量的，以失配(mismatch)参数为因变量的函数：
放大系数修正值
饱和电流修正值
改善后本发明模型可仿真任意比例数结构，如图6所示，本发明模型预测值(三角和圆)与拟合模型吻合较好。可见，根据本发明，可以仿真任意比例数的BJT失配(mismatch)。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (4)

1.一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法，包括如下步骤：
步骤S1，设计具有若干个不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构；
步骤S2，测试获取每个比例数n时的BJT电流镜像电路的失配结构的数据，对各比例数时的失配进行单独提模以获取各参数的拟合模型；
步骤S3，将不同比例数n时的失配参数逐一对n拟合，得到以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数；
步骤S4，在模型实例里增加比例数n作为参数，并将失配参数修改为步骤S3得到的函数表达式，从而仿真出任意比例数n的BJT电流镜像电路的失配；
其中，在步骤S3中，通过拟合，得到如下以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数：
放大系数修正值
饱和电流修正值
2.如权利要求1所述的一种获取任意比例数的BJT失配模型的方法，其特征在于，于步骤S1中，设计具有两个或两个以上不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构。
3.一种获取任意比例数的BJT失配模型的系统，包括：
不同比例数失配结构实现单元，用于设计具有若干个不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构；
测试数据获取单元，用于测试获取每个比例数n时的BJT电流镜像电路的失配结构的数据，对各比例数时的失配进行单独提模以获取各参数的拟合模型；
拟合单元，用于将不同比例数n时的失配参数逐一对n拟合，得到以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数；
不同比例数模型获取单元，用于在模型实例里增加比例数n作为参数，并将失配参数修改为所述拟合单元得到的函数表达式，从而仿真出任意比例数n的BJT电流镜像电路的失配；
其中，所述拟合单元通过拟合，得到如下以n为自变量的，以失配参数为因变量的函数：
放大系数修正值
饱和电流修正值
4.如权利要求3所述的一种获取任意比例数的BJT失配模型的系统，其特征在于，所述不同比例数失配结构实现单元设计具有两个或两个以上不同比例数n的BJT电流镜像电路以获得不同比例数n时的失配结构。
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