TWI412910B - 可局部校正之電流源及其相關之微型晶片與方法 - Google Patents

Description

可局部校正之電流源及其相關之微型晶片與方法

本發明係有關於一種設置於一微型晶片上的電流源及其相關之微型晶片，尤指一種具有片上校準功能(on-chip calibration)之電流源及其相關之微型晶片，且此電流源係為與製程-電壓-溫度的變化量無關(PVT independent)之電流源。

在微型晶片(microchip)當中，通常需要將電流源(例如：與製程-電壓-溫度的變化量無關(PVT independent)之電流源)所提供的參考電流同時輸入至微型晶片上的好幾個局部電路(local circuit)中。而為了要避免受到雜訊的影響，此參考電流在微型晶片上的佈線(routing)通常會超過一段很長的距離，最後再將此參考電流分別繞線(re-rout)到微型晶片上的所有局部電路中。然而，每一個局部電路都需要各自獨立的導線來進行佈線(routing)，這樣一來，會佔據微型晶片很多的空間。

因此，本發明的目的之一即在於提供一種可以減少導線數目之電流源，以同時提供一個固定的參考電流給微型晶片上的所有局部電路。

因此，本發明的目的之一在於提出一種可局部校正之電流源及其相關之微型晶片，以解決上述之問題。

於本發明之一實施例中，係提供一種微型晶片，其係可依據一參考電流來校正該微型晶片上之一局部電路。該微型晶片包含有：至少一第一電路、至少一第一局部偏壓產生電路、一外接式參考電流源以及一校正邏輯電路。該第一電路係設置於該微型晶片上。該第一局部偏壓產生電路係用來產生一第一偏壓電流以輸入至該第一電路。該外接式參考電流源係透過一第一導線耦接至該第一局部偏壓產生電路，用來提供該參考電流以更新該第一偏壓電流。該校正邏輯電路係透過一第二導線耦接至該第一局部偏壓產生電路，用來根據一校正訊號來致能該外接式參考電流以更新該第一偏壓電流。

於本發明之另一實施例中，係提供一種可根據一參考電流來校正一微型晶片上之一局部電路之方法，該微型晶片包含有複數個局部電路以及複數個相對應之局部偏壓產生電路。該方法包含以下步驟：提供一外接式參考電流源，並透過一第一導線來將該外接式參考電流源耦接至該微型晶片上之一第一局部偏壓產生電路；提供該參考電流，以更新該第一局部偏壓產生電路所產生之一第一偏壓電流；提供一校正邏輯電路，並透過一第二導線來將該校正邏輯電路耦接至該第一局部偏壓產生電路；根據該校正邏輯電路所輸出之一校正訊號來致能該參考電流，以更新該第一偏壓電流；以及產生該第一偏壓電流以輸入至一第一電路中，其中該第一電路係對應於該第一局部偏壓產生電路。

本發明係提供一種微型晶片的電路架構，其參考電流係可利用較少的導線來佈線(routing)至該微型晶片上的各個局部電路中，且可透過利用該微型晶片內之附加電路來取代局部校正功能。

請參照第1圖，第1圖為本發明具有使用較少導線來提供參考電流之電路架構的微型晶片100之一實施例的示意圖。由第1圖可得知，微型晶片100包含有複數個局部偏壓產生電路112、122、132、142，其係分別設置於相對應之複數個電路114、124、134、144的附近，且這些局部偏壓產生電路112、122、132、142係耦接至同一個參考電流源150。這些局部偏壓產生電路112、122、132、142係分別用來產生各自的偏壓電流Ibais1、Ibais2、Ibias3、Ibias4給相對應之電路114、124、134、144，而所產生之偏壓電流Ibais1、Ibais2、Ibias3、Ibias4並不會隨著供應電壓的變化而改變，但卻會隨著製程(process)以及溫度(temperature)的變化而改變，這是因為這些偏壓電流係持續地透過一個固定的參考電流源150來更新之。

值得注意的是，參考電流源150係輸入至微型晶片100之中(例如：一外接式參考電流源)，且其係為一個與製程-電壓-溫度的變化量無關(PVT independent)之電流源。之後，該參考電流源150會藉由單一條導線(例如，第一導線W1)來進行佈線，且此單一條導線會耦接至這些局部偏壓產生電路112、122、132、142中的每一個。微型晶片100另包含有一校正邏輯電路160，且校正邏輯電路160同樣係藉由單一條導線(例如，第二導線W2)來進行佈線，並且同樣會耦接至這些局部偏壓產生電路112、122、132、142中的每一個。

請注意，只有當某一個特定電路需要進行校正時，才會致能校正邏輯電路160。另外，只有在接收到來自校正邏輯電路160所提供之校正訊號CS之後，這些局部偏壓產生電路112、122、132、142才會開始校正其相對應之電路114、124、134、144。

請參考第2圖，第2圖為第1圖所示之局部偏壓產生電路(例如：112)之一範例的簡易示意圖。請注意，此電路僅為用來說明之一例子之用，而所有其他的電路亦具有相同之電路架構與電路配置。如第2圖所示，局部偏壓產生電路112包含有一開關220以及一選擇性偵測電路230，其中開關220係用來接收參考電流Iref，而選擇性偵測電路230則係用來接收校正訊號CS。此外，該些電路元件(包含有開關220以及選擇性偵測電路230)另耦接於一比較器240，且比較器240另依序耦接至一偏壓產生單元250。

如第2圖所示，選擇性偵測電路230會根據校正訊號CS來發出一致能訊號EN給開關220以及比較器240的控制端243，此時開關220會被導通，以允許參考電流Iref輸入至局部偏壓產生電路112之中。接著，比較器240的兩接收端241、242會分別接收參考電流Iref與局部偏壓產生電路112所產生之第一偏壓電流Ibias1(其係回饋自偏壓產生電路250)，並將參考電流Iref與所產生之第一偏壓電流Ibias1進行比較，之後，而比較器240則會產生一輸出(例如一更正數值N)給偏壓產生單元250來更新其所產生之第一偏壓電流Ibias1，如此一來，局部偏壓產生電路112的輸出便會跟由參考電流源150所提供之參考電流Iref一模一樣。

請注意，上述所產生之第一偏壓電流Ibias1並不會隨著電壓的改變而改變，那是因為每一個所產生的偏壓電流(例如，Ibias1、Ibias2、Ibias3、Ibias4)皆是透過同一個與製程-電壓-溫度的變化量無關(PVT independent)之電流源(例如，參考電流源150)來不斷地更新之，則提供給這些局部電路114、124、134、144的偏壓電流Ibias1、Ibias2、Ibias3、Ibias4也同樣會具備與製程-電壓-溫度的變化量無關之特性。

請再注意，用來判斷何時需要更新偏壓電流的方式可以發生在任何時間點。於一實施例中，可根據一段特定期間來更新偏壓電流；而於另一實施例中，若是所產生之偏壓電流會隨著溫度的改變而改變，則當每一次遇到溫度變化的時候，便可以致能校正邏輯電路160來允許其更新偏壓電流，如第3圖所示，第3圖為本發明具有使用較少導線來提供參考電流之電路架構的微型晶片300之另一實施例的示意圖。值得注意的是，第3圖的微型晶片300與第1圖的微型晶片100類似，兩者的差異是微型晶片300另包含有一熱感測器370，用來偵測微型晶片300之一操作溫度，當該操作溫度的變化量達到一預定數值時，該熱感測器會致能該校正邏輯電路以產生該校正訊號來來允許其更新偏壓電流。

由於參考電流Iref係用來更新局部產生之偏壓電流Ibias1、Ibias2、Ibias3、Ibias4，因此僅需要利用單一條導線(例如，第一導線W1)來耦接所有的局部偏壓產生電路112、122、132、142即可。如此一來，輸入至這些局部電路114、124、134、144的偏壓電流也可以透過一個與製程-電壓-溫度的變化量無關(PVT independent)之電流源來不斷地更新之。另外，利用校正邏輯電路160來選擇性地致能所產生的偏壓電流，可以使得在微型晶片100中所採用的導線數量較原本習知的微型晶片中所採用的導線數量變少，並進而達到節省面積與成本的目的。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100、300．．．微型晶片

112．．．第一局部偏壓產生電路

122．．．第二局部偏壓產生電路

132．．．第三局部偏壓產生電路

142．．．第四局部偏壓產生電路

114．．．第一電路

124．．．第二電路

134．．．第三電路

144．．．第四電路

150．．．參考電流源

160．．．校正邏輯電路

W1．．．第一導線

W2．．．第二導線

Iref．．．參考電流

Ibias1、Ibias2、Ibias3、Ibias4‧‧‧偏壓電流

CS‧‧‧校正訊號

EN‧‧‧致能訊號

220‧‧‧開關

230‧‧‧選擇性偵測電路

240‧‧‧比較器

241、242‧‧‧輸入端

243‧‧‧控制端

250‧‧‧偏壓產生單元

370‧‧‧熱感測器

第1圖為本發明具有使用較少導線來提供參考電流之電路架構的微型晶片之一實施例的示意圖。

第2圖為第1圖所示之局部偏壓產生電路之一範例的簡易示意圖。

第3圖為本發明具有使用較少導線來提供參考電流之電路架構的微型晶片之另一實施例的示意圖。

100．．．微型晶片

112．．．第一局部偏壓產生電路

122．．．第二局部偏壓產生電路

132．．．第三局部偏壓產生電路

142．．．第四局部偏壓產生電路

114．．．第一電路

124．．．第二電路

134．．．第三電路

144．．．第四電路

150．．．參考電流源

160．．．校正邏輯電路

W1．．．第一導線

W2．．．第二導線

Iref．．．參考電流

Ibias1、Ibias2、Ibias3、Ibias4．．．偏壓電流

CS．．．校正訊號

Claims (16)

1. 一種微型晶片，其係可根據一參考電流來校正該微型晶片上之一局部電路，該微型晶片包含有：至少一第一電路，設置於該微型晶片上；至少一第一局部偏壓產生電路，以產生一第一偏壓電流以輸入至該第一電路中；一參考電流源，耦接至該第一局部偏壓產生電路，以提供該參考電流以更新該第一偏壓電流；以及一校正邏輯電路，耦接至該第一局部偏壓產生電路，以產生一校正訊號來致能該參考電流源以更新該第一偏壓電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微型晶片，其另包含有：一第二電路，設置於該微型晶片上；以及一第二局部偏壓產生電路，耦接至該第一局部偏壓產生電路，以根據該參考電流源所提供之該參考電流來產生一第二偏壓電流以輸入至該第二電路中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之微型晶片，其中該第一局部偏壓產生電路所產生之該第一偏壓電流以及該第二局部偏壓產生電路所產生之該第二偏壓電流，係根據不同的校正訊號來更新之。
4. 如申請專利範圍第2項所述之微型晶片，其中該第一局部偏壓產 生電路所產生之該第一偏壓電流以及該第二局部偏壓產生電路所產生之該第二偏壓電流，係根據相同的校正訊號來更新之。
5. 如申請專利範圍第2項所述之微型晶片，其另包含有：一第三電路，設置於該微型晶片上；以及一第三局部偏壓產生電路，耦接於該參考電流源以及該校正邏輯電路，以產生一第三偏壓電流以輸入至該第三電路；其中，當該第三局部偏壓產生電路接收到該校正訊號時，該第三局部偏壓產生電路會根據該參考電流源所提供之該參考電流來更新該第三偏壓電流。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微型晶片，其中該第一局部偏壓產生電路包含有：一開關，耦接於該參考電流源；一選擇性偵測電路，耦接於該校正邏輯電路以及該開關，以於偵測到該校正訊號時，選擇性地導通該開關；一比較器，耦接於該開關以及該選擇性偵測電路，以將該第一偏壓電流與該參考電流源所提供之該參考電流進行比較，並產生一輸出來更新該第一偏壓電流；以及一偏壓產生單元，以根據該比較器所產生之該輸出產生該第一偏壓電流，並將所產生之該第一偏壓電流迴授至該比較器之一輸入端。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微型晶片，其中該校正訊號係週期性地產生。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微型晶片，其另包含有：一熱感測器(thermal detector)，以偵測該微型晶片之一操作溫度；其中，當該微型晶片之該操作溫度的變化量達到一預定數值時，該熱感測器會致能該校正邏輯電路以產生該校正訊號。
9. 一種可根據一參考電流來校正一微型晶片上局部電路之方法，該微型晶片包含有複數個局部電路以及複數個相對應之局部偏壓產生電路，該方法包含以下步驟：提供一參考電流，以更新該微型晶片上之一第一局部偏壓產生電路所產生之一第一偏壓電流；以及提供一校正訊號來致能該參考電流，以更新該第一偏壓電流。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其另包含步驟：根據該參考電流，來更新該微型晶片上之一第二局部偏壓產生電路所產生之一第二偏壓電流。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其另包含步驟：根據相同的校正訊號，來更新該第一局部偏壓產生電路所產生之該第一偏壓電流以及該第二局部偏壓產生電路所產生之該第 二偏壓電流。
12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其另包含步驟：根據不同的校正訊號，來更新該第一局部偏壓產生電路所產生之該第一偏壓電流以及該第二局部偏壓產生電路所產生之該第二偏壓電流。
13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其另包含步驟：當接收到該校正訊號時，根據該參考電流來更新一第三局部偏壓產生電路所產生之一第三偏壓電流。
14. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其另包含步驟：於偵測到該校正訊號時，利用一比較器將該第一偏壓電流與該參考電流進行比較，並產生一更正數值來更新該第一偏壓電流；以及根據所產生之該更正數值來產生該第一偏壓電流，並將所產生之該第一偏壓電流迴授至該比較器之一輸入端。
15. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其另包含步驟：週期性地產生該校正訊號。
16. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其另包含步驟：偵測該微型晶片之一操作溫度；以及 當該微型晶片之該操作溫度的變化量達到一預定數值時，產生該校正訊號。