宽范围提高电参数修调精度电路
阅读说明：本技术 宽范围提高电参数修调精度电路 (Circuit for improving electric parameter trimming precision in wide range ) 是由 郑辰光 于翔 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：一种宽范围提高电参数修调精度电路,通过在双电流镜电流比例系数调整实现单一点位修调的基础上,从检测电路采集感应电流进入第二电流判断模块,第二电流判断模块输出调整电流给修调开关阵列,修调开关阵列产生灌入第一电流镜的镜像MOS管的修调电流或从第二电流镜的被镜像MOS管拉入的修调电流,以形成对新增修调点的正负修调,由此在双修调点形成的宽范围上提高电参数修调精度。(On the basis of realizing single point location trimming by adjusting the current proportionality coefficient of double current mirrors, induced current is collected from a detection circuit and enters a second current judgment module, the second current judgment module outputs adjustment current to a trimming switch array, and the trimming switch array generates trimming current which is filled into a mirror image MOS (metal oxide semiconductor) tube of a first current mirror or trimming current which is pulled in by the mirror image MOS tube of a second current mirror so as to form positive and negative trimming of a newly added trimming point, so that the electrical parameter trimming precision is improved on the wide range formed by the double trimming points.)
技术领域
本发明涉及芯片电路的电参数修调技术，特别是一种宽范围提高电参数修调精度电路，通过在双电流镜电流比例系数调整实现单一点位修调的基础上，从检测电路采集感应电流进入第二电流判断模块，第二电流判断模块输出调整电流给修调开关阵列，修调开关阵列产生灌入第一电流镜的镜像MOS管的修调电流或从第二电流镜的被镜像MOS管拉入的修调电流，以形成对新增修调点的正负修调，由此在双修调点形成的宽范围上提高电参数修调精度。
背景技术
在某些应用中总希望某些电压或电流参数能随着外置元件数值变化而变化，比如随外置电阻阻值变化。同时有希望在这个变化范围中参数的精度较高。所以需要修调(trim)方案，即在一定偏置条件下修调参数(目标可能是电压也可能是电流参数)，使其达到高精度的应用需求。图1是需要改进的一种电参数修调精度电路结构示意图。图1针对来自检测电路的固定目标电压/电流参数通过修调K1(第一电流镜比例系数，M2的漏源电流与M1的漏源电流之比＝1:K1)，或者通过修调K2(第二电流镜比例系数，M4的源漏电流与M3的源漏电流之比＝1:K2)，电流判断模块输出信号Y，实现单一点位精确修调，但是对于宽范围变化的目标电压/电流参数修调精度较低。图1中包括第一电流镜和与其串联的第二电流镜，第一电流镜包括第一NMOS管M1(被镜像管)和第二NMOS管M2(镜像管)，第二电流镜包括第三PMOS管M3(被镜像管)和第四PMOS管M4(镜像管)，M1与M2栅端互连后连接M1的漏端，M1的漏端连接检测电路，M1与M2源端互连后连接接地端GND，M2的漏端分别连接M3的漏端、M3的栅端和M4的栅端，M4的源端和M3的源端均连接输入电压端IN，M4的漏端连接电流判断模块，电流判断模块输出判断信号Y。图2是图1采用单一修调点得到的电参数理想修调值与实际值分布范围差异对比示意图。图2中一旦目标电压/电流参数大范围变化时离修调点越远精度越差，即目标参数值最小值或最大值时精度最差。图2中y轴表示目标电压或电流参数，x轴表示某种外置元件值(例如电阻值)变化范围。图2中的修调点(用T表示)为各线的交点，往左侧或往右侧两条虚线均呈偏离实线的发散状态。本发明人认为，如果在双电流镜电流比例系数调整实现单一点位修调的基础上新增修调点，就能够在双修调点形成的宽范围上提高电参数修调精度。有鉴于此，本发明人完成了本发明。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种宽范围提高电参数修调精度电路，通过在双电流镜电流比例系数调整实现单一点位修调的基础上，从检测电路采集感应电流进入第二电流判断模块，第二电流判断模块输出调整电流给修调开关阵列，修调开关阵列产生灌入第一电流镜的镜像MOS管的修调电流或从第二电流镜的被镜像MOS管拉入的修调电流，以形成对新增修调点的正负修调，由此在双修调点形成的宽范围上提高电参数修调精度。
本发明的技术方案如下：
宽范围提高电参数修调精度电路，其特征在于，包括用于第二修调点修调的主体电路和连接所述主体电路的用于第一修调点修调的附加电路，所述主体电路包括依次串联的检测电路、第一电流镜、第二电流镜和第一电流判断模块，所述附加电路包括修调开关阵列和第二电流判断模块，所述第一电流镜与所述第二电流镜的串联节点连接所述修调开关阵列，所述修调开关阵列连接所述第二电流判断模块，所述第二电流判断模块根据从所述检测电路采集的感应电流确定是否输出调整电流，所述修调开关阵列根据所述调整电流确定是否产生修调电流，如果产生修调电流则所述修调电流与所述调整电流成比例，所述修调电流通过灌入所述第一电流镜的镜像管或从所述第二电流镜的被镜像管拉入以形成对第一修调点的正负修调。
所述第一电流镜的被镜像管是第一NMOS管，所述第一电流镜的镜像管是第二NMOS管，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管栅端互连后连接所述第一NMOS管的漏端，所述第一NMOS管的漏端连接所述检测电路，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管源端互连后连接接地端。
所述第二电流镜的被镜像管是第三PMOS管，所述第二电流镜的镜像管是第四PMOS管，所述第二NMOS管的漏端分别连接所述第三PMOS管的漏端、所述第三PMOS管的栅端和所述第四PMOS管的栅端，所述第四PMOS管的源端和所述第三PMOS管的源端均连接输入电压端，所述第四PMOS管的漏端连接所述第一电流判断模块，所述第一电流判断模块输出判断信号。
所述第二NMOS管的漏源电流与所述第一NMOS管的漏源电流之比为1:K1，K1大于1。
所述第四PMOS管的源漏电流与所述第三PMOS管的源漏电流之比为1:K2，K2大于1。
所述电参数为电流参数或电压参数。
本发明的技术效果如下：本发明宽范围提高电参数修调精度电路，在旧方案的修调点基础上增加一个新修调点，即芯片分别在T1和T2两处进行修调。这样形成的新方案将在外置元件数值大范围变化时提高整体精度，而通过图4中示意曲线我们可以清楚地看出这一点。当然如法炮制，可增加多个修调点以进一步提升修调后的目标电压或电流参数精度。
本发明具有以下特点：1.能够通过判断检测电流Isen，使其工作在合适范围，以防止两个修调点T1和T2过近。2.第二电流判断模块产生的调整电流Ib呈模拟变化，即它与Isen与第一修调点T1之差成反比。3.调整电流Ib为修调电流Itrim电流源头。4.Itrim电流可拉可灌的特性在第一修调点实现对目标电流值的正负修调。5.目标为电压参数时，检测电路内可增加一个电压转换电流的模块，这样本发明建议的方案依然有效。
附图说明
图1是需要改进的一种电参数修调精度电路结构示意图。图1针对来自检测电路的固定目标电压/电流参数通过修调K1(第一电流镜比例系数，M2的漏源电流与M1的漏源电流之比＝1:K1)，或者通过修调K2(第二电流镜比例系数，M4的源漏电流与M3的源漏电流之比＝1:K2)，电流判断模块输出信号Y，实现单一点位精确修调，但是对于宽范围变化的目标电压/电流参数修调精度较低。
图2是图1采用单一修调点得到的电参数理想修调值与实际值分布范围差异对比示意图。图2中一旦目标电压/电流参数大范围变化时离修调点越远精度越差，即目标参数值最小值或最大值时精度最差。图2中y轴表示目标电压或电流参数，x轴表示某种外置元件值(例如电阻值)变化范围(它会决定目标电压或目标电流值)。图2中的修调点(可以用T表示)为各线的交点，往左侧或往右侧两条虚线均呈偏离实线的发散状态。
图3是实施本发明宽范围提高电参数修调精度电路结构示意图。图3是在图1的基础上用两个修调点(T1和T2)替代图1原有的单一修调点(T)，原有的单一修调点升到第二修调点T2位置(仍然通过修调K1或K2实现)，图1中的电流判断模块成为图3中的第一电流判断模块，第一修调点T1通过从检测电路采集感应电流Isen进入第二电流判断模块，第二电流判断模块对Isen进行判断，当Isen随外置元件下降(如图4所示)并接近第一修调点T1时输出调整电流Ib给修调开关阵列，且Ib随Isen与第一修调点T1之差呈反比变化，当x轴外置元件值变小导致Isen小于T1很多时Ib达到最大值并恒定，修调开关阵列产生修调电流Itrim，Itrim既可以灌入M2的漏端(即为增加M3的源漏电流)，又可以从M3拉入电流(即减少M3的源漏电流)，Itrim与Ib成比例关系，具体灌入电流值或拉出电流值由额外的系统控制信号指定，从而实现对第一修调点T1的正负修调。电参数为电流参数或电压参数，目标电压参数在检测电路中转换为目标电流参数即可。
图4是图3采用双修调点(T1和T2)得到的电参数理想修调值与实际值分布范围差异对比示意图。图4中y轴表示目标电压或电流参数，x轴表示某种外置元件值(例如电阻值)变化范围，它决定目标电压或目标电流值。相对而言，T1设置在T的左下方，T2设置在T的右上方，在T1和T2之间，从左靠近T1或从右靠近T2，本发明使目标电压或电流参数(y轴)随芯片外的外置元件值变化在一个宽范围内呈现收敛状态，从而实现宽范围提高电参数修调精度。
附图标记列示如下：IN-输入电压端；GND-接地端；M1-第一NMOS管；M2-第二NMOS管；M3-第三PMOS管；M4-第四PMOS管；1:K1-M2的漏源电流与M1的漏源电流之比(其中K1大于1)；1:K2-M4的源漏电流与M3的源漏电流之比(其中K2大于1)；Y-电流判断输出信号或判断信号；Isen-感应电流；Ib-调整电流；Itrim-修调电流；T1-第一修调点；T2-第二修调点。
具体实施方式
下面结合附图(图3-图4)对本发明进行说明。
图3是实施本发明宽范围提高电参数修调精度电路结构示意图。图4是图3采用双修调点(T1和T2)得到的电参数理想修调值与实际值分布范围差异对比示意图。如图3至图4所示，宽范围提高电参数修调精度电路，包括用于第二修调点修调T2的主体电路和连接所述主体电路的用于第一修调点T1修调的附加电路，所述主体电路包括依次串联的检测电路、第一电流镜、第二电流镜和第一电流判断模块，所述附加电路包括修调开关阵列和第二电流判断模块，所述第一电流镜与所述第二电流镜的串联节点连接所述修调开关阵列，所述修调开关阵列连接所述第二电流判断模块，所述第二电流判断模块根据从所述检测电路采集的感应电流Isen确定是否输出调整电流Ib，所述修调开关阵列根据所述调整电流Ib确定是否产生修调电流Itrim(当修调开关阵列仅仅被理解为执行模块时，则修调开关阵列根据额外系统控制信号产生并确定修调电流Itrim大小，所述修调电流Itrim与所述调整电流Ib成比例关系)，如果产生修调电流Itrim则所述修调电流与所述调整电流Ib成比例，所述修调电流Itrim通过灌入所述第一电流镜的镜像管或从所述第二电流镜的被镜像管拉入以形成对第一修调点T1的正负修调。所述第一电流镜的被镜像管是第一NMOS管M1，所述第一电流镜的镜像管是第二NMOS管M2，所述第一NMOS管M1和所述第二NMOS管M2栅端互连后连接所述第一NMOS管M1的漏端，所述第一NMOS管M1的漏端连接所述检测电路，所述第一NMOS管M1和所述第二NMOS管M2源端互连后连接接地端GND。所述第二电流镜的被镜像管是第三PMOS管M3，所述第二电流镜的镜像管是第四PMOS管M4，所述第二NMOS管M2的漏端分别连接所述第三PMOS管M3的漏端、所述第三PMOS管M3的栅端和所述第四PMOS管M4的栅端，所述第四PMOS管M4的源端和所述第三PMOS管M4的源端均连接输入电压端IN，所述第四PMOS管M4的漏端连接所述第一电流判断模块，所述第一电流判断模块输出判断信号Y。所述第二NMOS管M2的漏源电流与所述第一NMOS管M1的漏源电流之比为1:K1，K1大于1。所述第四PMOS管M4的源漏电流与所述第三PMOS管M3的源漏电流之比为1:K2，K2大于1。所述电参数为电流参数或电压参数。
参考图3和图4所示，以目标电流为例(并假设新增修调点T1位于目标电流的低数值范围，如图4中靠近坐标原点的新增修调点T1)，对本发明的具体工作原理做出如下进一步说明。
1.检测电路模块检测的目标电流流入M1的漏端。
2.M1(NMOS)和M2(NMOS)组成电流镜，M1漏源电流与M2漏源电流成比例。
3.M2漏端、M3(PMOS)漏端与修调开关阵列输出端相连。
4.M3(PMOS)和M4(PMOS)组成电流镜，M3漏源电流与M4漏源电流成比例。
5.M4漏源电流流入到电流判断1模块，电流判断模块输出信号为Y。
6.Isen为检测电流，它与目标电流成比例，即也与M1漏源电流成比例。
7.Isen流入电流判断2模块。
8.电流判断2模块根据输入的Isen调整输出Ib，当Isen小于10倍的新方案修调点T1对应的目标电流值后Ib开始大于零，当Isen小于0.1倍的T1对应的目标电流值后Ib达到最大值。
9.修调开关阵列模块的输入电流为Ib，它接收额外系统控制信号改变内部修调开关组合来产生输出电流Itrim，即Itrim源自Ib，而Itrim即可为灌入M2的漏端，又可从M3的漏端拉入电流，如此便实现新增修调点T1的正负修调。
综上当目标电流随外置元件值变化落入T1修调点范围后，本发明建议的方案开始起作用，进一步提高了目标参数的精度，同时因为T2大于10倍的T1，所以T1不会影响T2的修调。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
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