校准装置和方法

专利名称：校准装置和方法
技术领域：
本发明是关于校准装置和方法。
背景技术：
例如电阻、电容等的无源元件是集成电路(IC)中的关键元件。举例而言，通过将 阻值为R的内部电阻耦接至带隙参考电路的输出可产生参考电流，其中，带隙参考电路的 输出电压是Vbg。因此可以获得参考电流Vbg/R。但工艺变异(process variation)可能导 致内部电阻产生很大偏差(deviation)，从而改变所需参考电流的电流值。此外，IC中的滤 波器可以用内部电容来实现。换言之，无源元件的准确度对IC功能有很大影响。因此，急 需一种能获取IC中无源元件的偏差的机制。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供校准装置和方法。本发明提供一种校准装置包含一第一电路，用于根据流向一第一电路元件的一 参考电流产生相对于该第一电路元件的一参考电压；一第二电路，用于根据一可调电流产 生一输出电压；以及一调整电路，耦接至该第一电路和该第二电路，用于根据该参考电压和 该输出电压调整该可调电流至一目标电流值。本发明提供一种校准方法，包含根据流向一第一电路元件的一参考电流产生相 对于该第一电路元件的一参考电压；根据一可调电流产生一输出电压；以及根据该参考电 压和该输出电压调整该可调电流至一目标电流值。本发明提供的校准装置和方法的进步效果之一是可以获取IC中无源元件工艺变 异引起的偏差。


图1是根据本发明一个实施例的校准装置100的示意图。图2是根据本发明一个实施例描述图1所示的可调电流产生器1044的示意图。图3是根据本发明第二实施例的校准方法300的流程图。图4是根据本发明第三实施例的校准装置400的示意图。图5是根据本发明第四实施例的校准装置500的示意图。图6是根据本发明第五实施例的校准装置600的示意图。图7是根据本发明第六实施例的校准方法700的流程图。图8是根据本发明第七实施例的校准装置800的示意图。图9是根据本发明第八实施例的校准方法900的流程图。
具体实施例方式在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定元件。所属领域中具
4有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续 的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为 区分的准则。在通篇说明书及后续权利要求当中所提及的“包括”和“包含”系为一开放式 的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接” 一词在此系包含任何直接及间接的 电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。为书写方便，本说明书 全文中均使用符号“*”来表示相乘的乘号“ X ”。请参考图1。图1是根据本发明一个实施例的校准装置100的示意图。校准装置 100包含第一电路102、第二电路104和调整电路106。此外，第一电路102包含第一电路元 件1022和参考电流产生器1024。第二电路104包含第二电路元件1042和可调电流产生器 1044。根据本发明的实施例，第一电路元件1022是置于IC之内的电容值为rint的内部电 阻Rint，第二电路元件1042是置于IC之外的电容值为rext的外部电阻Rext。换言之，除 第二电路元件1042之外，第一电路102、可调电流产生器1044和调整电路106配置为IC。第一电路102配置为根据流向第一电路元件1022内部电阻Rint的参考电流 Iref，产生相对于第一电路元件1022内部电阻Rint的参考电压Vr。第二电路104配置为 根据流向第二电路元件1042外部电阻Rext的可调电流Itime，产生相对于第二电路元件 1042外部电阻Rext的输出电压Vo。调整电路106耦接至第一电路102、第二电路104，用 于根据参考电压Vr和输出电压Vo调整可调电流Itune至目标电流值Itar。根据本发明的 实施例，参考电流Iref是与环境温度成正比(PTAT)的电流，但本发明并不以此为限。参考电流产生器1024在第一节点m耦接于第一电路元件1022，以产生参考电流 Iref至第一电路元件1022，从而在第一节点附产生参考电压Vr，第一节点附进一步耦接 至调整电路106。可调电流产生器1044在第二节点N2耦接于第二电路元件1042。可调电 流产生器1044根据控制信号Sc产生可调电流Itime至第二电路元件1042，从而在第二节 点N2产生输出电压Vo，其中，第二节点N2进一步耦接调整电路106，在此实施例中由调整 电路106产生的控制信号Sc包含四个控制比特S[3]、S[2]、S[1]和S W]，但本发明不以此 为限。调整电路106包含比较器1062和控制模块1064。比较器1062具有耦接于第一节 点W的第一输入端(即正端(+))、耦接于第二节点N2的第二输入端(即负端(_))和输出 端N3，且比较器1062配置为用于比较参考电压Vr和输出电压Vo，以在输出端N3产生比较 结果Scom。控制模块1064耦接至比较器1062的输出端N3和可调电流产生器1044，以根 据比较结果Scom产生控制信号Sc，其中，可调电流产生器1044响应控制信号Sc来调整可 调电流Itune。控制模块1064包含查找单元1064a和控制单元1064b。查找单元1064a耦 接至比较器1062，用于根据比较结果Scom实施二分查找(binary search)操作从而产生控 制设定信号Scs。此外，时钟信号Clock耦接至查找单元1064a。控制单元1064b耦接至查 找单元1064a，以根据控制设定信号Scs产生控制信号Sc。另外，如图2所示，可调电流产生器1044包含参考电流源1024a、连接成二极管形 式的晶体管Md以及多个镜像晶体管M1-M4。图2是根据本发明一个实施例描述图1所示 的可调电流产生器1044的示意图。参考电流源1024a为连接成二极管形式的晶体管Md产 生参考电流Iref。连接成二极管形式的晶体管Md具有耦接于参考电流源1024a的连接端 N4。多个镜像晶体管M1-M4配置为对参考电流Iref进行镜像，以分别产生多个镜像电流11-14。多个开关SW1-SW4分别耦接在多个镜像晶体管M1-M4的多个控制端G1-G4与连接 成二极管形式的晶体管Md的控制端GD之间，以选择性使能相应的镜像晶体管，以产生镜像 电流(即可调电流Itime)至可调电流产生器1044的输出节点(即第二节点N2)，其中，多 个开关SW1-SW4中的每个受控于控制信号Sc (即S
、S[1]、S[2]、S[3])。此外，根据本发 明的实施例，每个镜像晶体管M1-M4的尺寸(即宽长比)以2的幂数增加，也就是说，镜像 晶体管Ml的尺寸为W/L，镜像晶体管M2的尺寸为2* (W/L)，镜像晶体管M3的尺寸为4* (W/ L)，镜像晶体管M4的尺寸为8*(W/L)，但本发明并不以此为限。因此，根据本发明的实施例， 可调电流Itune的值可以是N*Iref，其中，N是由控制信号Sc的四个控制比特S[3]、S[2]、 S[l]、S
来确定的从1至16的整数。例如，当且仅当控制信号Sc的第二控制比特S[1] 闭合开关SW2(也就是控制信号Sc为0010)时，可调电流Itune为2*Iref。换言之，S[3] 可视为控制信号Sc的最高有效位(MSB)，S
可视为控制信号Sc的最低有效位(LSB)。考虑前文所述的传统参考电流产生方法，参考电流产生器1024的参考电流Iref 本来是由带隙参考电路和IC中的另一内部电阻(未示出)来产生的，其中该内部电阻的阻 值可设计为与内部电阻Rint的阻值(即rint)大致相同，由于这是本领域公知的，此处为简 洁省略更细节的描述。此外，如图2所示，参考电流Iref可进行镜像或复制至参考电流源 1024a,以产生参考电流Iref至连接成二极管形式的晶体管Md。参考电流Iref是Vbg/rint， 其中Vbg是带隙参考电路产生的输出电压。当参考电流Iref流向内部电阻Rint时可获得 电压电平为Vbg的参考电压Vr，如以下公式⑴所示Vr = Iref^rint = (Vbg/rint) ^rint = Vbg. (1)另一方面，当可调电流Itune流向外部电阻Rext时，输出电压Vo是Vo = Itune^rext,(2)其中，rext是外部电阻Rext的阻值。接着，调整电路106调整可调电流Itune至 目标电流值Itar以使参考电压Vr和输出电压Vo相等，其中，目标电流值Itar可以是 M*(Iref)，M(M为整数)是当参考电压Vr和输出电压Vo相等时参考电流Iref与可调电 流Itune的电流之比，M也是控制信号Sc的四个控制比特S[3]、S[2]、S[1]、S W]的量值 (magnitude)。因此，当参考电压Vr和输出电压Vo相等时(Vbg/rint) *rint = Μ* (Iref) = Μ* (Vbg/rint) *rext，=>rint =M^rext,=> (Vbg/rint)棚=(Vbg/reJ·⑶根据公式(3)，目标电流值Itar (等于Vbg/rext)与内部电阻Rint的阻值rint不相 关(imcorrelated)。换言之，不管内部电阻Rint发生了多么严重的工艺变异，目标电流值 Itar可通过调整控制信号Sc来固定在已知电流值Vbg/rext。此外，由于带隙参考电路产生 的输出电压(可简称输出电压)Vbg、整数M以及外部电阻Rext的阻值rext均为已知值，可以 从上述公式(3)导出内部电阻Rint的阻值rint。然后可对内部电阻Rint继续进一步校准。 此处为简洁省略更细节的描述。请参考图3。图3是根据本发明第二实施例的校准方法300的流程图。为更清楚 描述校准方法300的精神，将结合图1的校准装置100和图2的可调电流产生器1044来描 述校准方法300的实施例。此外，在达到实质上相同效果的条件下，可不精确按照图3流程 图所示顺序来执行各步骤，各步骤也不必须相邻，换言之，中间也可插入其它步骤。
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校准方法300包含步骤302 产生参考电流Iref流向内部电阻Rint，以产生参考电压Vr ；步骤304 根据控制信号Sc产生可调电流Itune，以产生输出电压Vo ；步骤306 比较参考电压Vr和输出电压Vo，以产生比较结果Scom;步骤308 根据比较结果Scom调整控制信号Sc的控制比特，例如，若起初比较结 果Scom显示参考电压Vr低于输出电压Vo，就设定控制信号Sc的MSB为1 (即S [N] = 1)，
其余有效位(较低有效位)为0，也就是S[N] = 1、S[N-1] = O.....S
= 0，若起初参
考电压Vr高于输出电压No，就设定控制信号Sc的MSB和其余有效位为O ；步骤310 确定控制信号Sc的所有控制比特是否全部设定，若是(图中标示为 Yes，下同)则进行至步骤312，否则(图中标示为No，下同)，根据更新的控制比特数目进一 步设定控制信号Sc并进行至步骤304 ；步骤312 保存控制信号Sc的所有已确定控制比特S [N]、S[N_1].....S
。请一并参考图3及图1。当校准方法300启动时，首先依据上文所述由带隙参考电 路和内部电阻产生参考电流Iref。接着，参考电流Iref流向内部电阻Rint以产生参考电 压Vr。另外，控制单元1064b产生控制信号Sc，以将可调电流Itime初始设定为可调电流 产生器1044最大电流的一半。在此实施例中，控制信号Sc具有四个控制比特S[3]、S[2]、 S [1]、SW]，也就是N等于3，S [3]表示控制信号Sc的MSB，S
表示控制信号Sc的LSB。 因此在步骤304中，当控制单元1064b设定控制信号Sc的MSB为1、其余有效位(较低有效 位)为0(也就是S[3] = 1、S[2] =0、S[1] =0、S
=0)时，则产生具有可调电流产生 器1044最大电流的一半的可调电流Itune。接着，步骤304中，可调电流Itune流向外部 电阻Rext以产生输出电压Vo。步骤306中，比较器1062比较参考电压Vr和输出电压Vo， 以在输出端N3产生比较结果Scom。请注意，根据本发明实施例，查找单元1064a在预设时 钟周期之后从比较器1062侦测比较结果Scom，例如在此实施例中，预设时钟周期可以是时 钟信号Clock的四个时钟周期。接着，步骤308中，举例而言，若查找单元1064a确定比较 结果Scom为高电压电平，则查找单元1064a设定控制信号Sc的MSB S[3]为1。否则，若 查找单元1064a确定比较结果Scom为低电压电平，则查找单元1064a设定控制信号Sc的 MSB S [3]为 0。当控制信号Sc的MSB S[3]确定并已存储时，校准方法300接着确定控制信号Sc 的下一个有效位，即S[2]。为此，查找单元1064a将控制信号Sc的控制比特数目N更新为 N-I。相应的，控制信号Sc的MSB变为S [N-1]，在此实施例中也就是S [2]。接着在步骤310 中，查找单元1064a将更新的控制比特数目N与0比较，若N不小于0，即N彡0，则查找单 元1064a将控制信号Sc的控制比特设定为S[2]、S[l]、S
，其中S[2]表示控制信号Sc 的MSB，S
表示控制信号Sc的LSB。接着，类似的，查找单元1064a将控制信号Sc的MSB 设定为1，并将其余有效位(较低有效位)设定为0，即S[2] = 1、S[1] =0、S
=0。接着，查找单元1064a输出控制设定信号Scs至控制单元1064b，用于输出具有四 个控制比特S[3]、S[2]、S[1]、S
的控制信号Sc至可调电流产生器1044。请注意，控制单 元1064b加载S[3]的已存储值若S[3]的已存储值是1，此时的控制信号Sc就是“1100”。 类似的，步骤304中，可调电流产生器1044根据控制信号Sc的更新的四个控制比特S[3]、 S[2]、S[1]、S
(也就是“1100”)产生可调电流 Itune。
接着，校准方法300重复步骤304到步骤310的循环，直到查找单元1064a侦测到 更新的控制比特数目N小于0，即N < 0。当N < 0时意味着控制信号Sc的所有控制比特
都确定了。此时校准装置100保存控制信号Sc的所有已确定控制比特S [N]、S[N-1].....
S
(步骤312)。接着，可以停止提供参考电流Iref。根据上述的二分查找方法，上述的电流之比M可从已确定控制比特S[N]、
S[N-1].....S
导出。此外，对应于已确定控制比特S[N]、S[N-l].....S
的可调电
流Itune是上述的目标电流值Itar，即(Vbg/rint)*M。根据公式(3)，即(Vbg/rint)*M = (Vbg/ rext)，当输出电压Vbg、整数M和外部电阻Rext的阻值rext均已知时，可以导出内部电阻Rint 的阻值rint。请注意，在此实施例中，当控制信号Sc的控制比特为高(即控制比特为“1”)时， 就闭合相应开关以开启(turn on)晶体管；否则就关闭晶体管。例如，当控制单元1064b输 出控制比特S
= 1时，就闭合开关SW1，以将镜像晶体管Ml的控制端Gl耦接至连接成二 极管形式的晶体管Md的控制端GD。通过应用图3所示的校准方法300，校准装置100也可用于校准恒定电流，也就是 说，参考电流Iref是恒定电流而非PTAT电流。由于校准恒定电流的步骤类似于前述校准 PTAT电流的步骤，此处为简洁省略更细节的描述。请参考图4。图4是根据本发明第三实施例的校准装置400的示意图。校准装置 400包含第一电路元件4022、可调电流产生器4024、第二电路元件4042、参考电流产生器 4044、比较器4062、查找单元4064a和控制单元4064b。在本发明后续描述的各校准装置实 施例中，比较器、查找单元和控制单元均可构成与图1调整电路106功能相似的调整电路。 根据本发明此实施例，第一电路元件4022是置于IC内的具有阻值rint’的内部电阻Rint’， 第二电路元件4042是置于IC外的具有阻值rext，的外部电阻Rext，。可调电流产生器4024 提供可调电流Itime’至内部电阻Rint’，以产生输出电压Vo’。参考电流产生器4044提 供参考电流Iref’至外部电阻Rext’，以产生参考电压Vr’。类似于第一实施例的校准装 置100，比较器4062具有耦接于第一节点附’的第一输入端(即正端(+))、耦接于第二节 点N2’的第二输入端(即负端(-))和输出端N3’，且比较器4062配置为用于比较参考电压 Vr'和输出电压Vo’，以在输出端N3’产生比较结果Scom’。查找单元4064a耦接至比较器 4062，用于根据比较结果Scom’实施二分查找操作，从而确定控制设定信号Scs’。此外，时 钟信号Clock，耦接至查找单元4064a。控制单元4064b耦接至查找单元4064a，以根据控 制设定信号Scs’产生控制信号Sc’，以调整可调电流Itime’至目标电流值Itar’。此外， 可调电流产生器4042响应控制信号Sc，调整可调电流Itime’。与第一实施例的校准装置100相比，参考电流产生器4044产生的参考电压Vr’和 外部电阻Rext，耦接于比较器4062的负端(_)，可调电流产生器4024产生的参考电压Vo， 和内部电阻Rint’耦接于比较器4062的正端(+)。接着，通过应用本发明第二实施例的校 准方法300，可将输出电压Vo’调整至等于参考电压Vr’。当输出电压Vo’等于参考电压 Vr'时(Vbg，/rint，)= (Vbg，/rext，)*M，· (4)根据公式(4)，目标电流值Itar，(等于(Vbg，/rext，)*M，)与内部电阻Rint，的 阻值rint’不相关。换言之，不管内部电阻Rint’发生了多么严重的工艺变异，目标电流值
8Itar'可通过调整控制信号Sc’来固定在已知电流值(Vbg’ /rext' )*M’。请注意，由于带隙 参考电路产生的输出电压Vbg’、整数M’以及外部电阻Rext，的阻值rext’均为已知值，可以 从上述公式(4)导出内部电阻Rint’的阻值rint’。然后可对内部电阻Rint’继续进一步校 准。此处为简洁省略更细节的描述。图5展示第三实施例的校准装置400的一个变形，图5是根据本发明第四实施例 的校准装置500的示意图。校准装置500包含第一电路元件5022、可调电流产生器5024、第 二电路元件5042、参考电流产生器5044、比较器5062、查找单元5064a和控制单元5064b。 与第三实施例的校准装置400相比，可调电流产生器5024产生的可调电流Itime’是从第 一电路元件5022流向可调电流产生器5024，参考电流产生器5044产生的参考电流Iref是 从第二电路元件5022流向参考电流产生器5044。由于校准装置500的运作与前述校准装 置400相似，此处为简洁省略更细节的描述。请参考图6。图6是根据本发明第五实施例的校准装置600的示意图。校准装置 600包含第一电路元件6022、可调电流产生器6024、第二电路元件6042、参考电流产生器 6044、比较器6062、查找单元6064a和控制单元6064b。根据本发明的实施例，第一电路元 件6022包含外部电容Cext和开关SW1”，其中外部电容Cext容值为Cext，且外部电容Cext 置于IC之外。第二电路元件6042包含内部电容Cint和开关SW2”，其中内部电容Cint容 值为Cint，且内部电容Cint置于IC之内。当开关SW1”断开时，可调电流产生器6024提供 可调电流Itime”至外部电容Cext以产生输出电压Vo”。参考电流产生器6044提供参考 电流Iref ”之内部电容Cint以产生参考电压Vr”。类似于第一实施例的校准装置100，比 较器6062具有耦接于第一节点W”的第一输入端(即正端(+))、耦接于第二节点N2”的 第二输入端(即负端(_))和输出端N3”，且比较器6062配置为用于比较参考电压Vr”和 输出电压Vo”，以在输出端N3”产生比较结果Scom”。查找单元6064a耦接至比较器6062， 用于根据比较结果Scom”实施二分查找操作从而确定控制设定信号Scs”。此外，时钟信号 Clock”稱接至查找单元6064a。控制单元6064b耦接至查找单元6064a，以根据控制设定信 号Scs”产生控制信号Sc”，以调整可调电流Itime”至目标电流值Itar”。此外，可调电流 产生器6042响应控制信号Sc”调整可调电流Itime”。此外，控制单元6064b产生控制信号 sw以控制开关SWl，，、SW2”。与第一实施例的校准装置100相比，第一电路元件6022包含外部电容Cext和开 关SWl ”，第二电路元件6042包含内部电容Cint和开关SW2”。因此，通过应用本发明第二 实施例的校准方法300，在每一次调整电路调整可调电流Itime”时，调整电路用于闭合开 关SW1”、SW2”，首先释放外部电容Cext和内部电容Cint上剩余的电荷。换言之，校准方法 300调整为如图7所示的校准方法700。图7是根据本发明第六实施例的校准方法700的 流程图。在达到实质上相同效果的条件下，可不精确按照图7流程图所示顺序来执行各步 骤，各步骤也不必须相邻，换言之，中间也可插入其它步骤。校准方法700包含步骤702 闭合开关SWl”、SW2”分别使外部电容Cext和内部电容Cint放电；步骤704 断开开关SWl ”、SW2”，进行至步骤706、708。步骤706 产生参考电流Iref ”对内部电容Cint充电，以产生参考电压Vr”，进行 至步骤710 ；
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步骤708 根据控制信号Sc”产生可调电流Itune”对外部电容Cext充电，以产生 输出电压Vo ”，进行至步骤710;步骤710 比较参考电压Vr”和输出电压Vo”以产生比较结果Scom”；步骤712 在查找单元6064a延迟一个预设时钟周期；步骤714 根据比较结果Scom”调整控制信号Sc”的控制比特，例如，若起初比较 结果Scom”显示参考电压Vr”低于输出电压Vo”，就设定控制信号Sc”的MSB为1 (即S[N]
=1)，其余有效位(较低有效位)为0，也就是S[N] = 1、S[N-1] = 0.....S
= 0，若起
初参考电压Vr”高于输出电压Vo”，就设定控制信号Sc”的MSB和其余有效位为O ；步骤716 确定控制信号Sc”的所有控制比特是否全部设定，若是则进行至步骤 718，否则，根据更新的控制比特数目进一步设定控制信号Sc”并进行至步骤702 ；步骤718 保存所有控制信号Sc”的已确定控制比特S[N]、S[N_1].....S
。步骤714中，预设时钟周期可视为时间间隔Tp。因此，当输出电压Vo”等于参考电 压Vr”时:(V，/rint” ) * (I/O *Tp = (Vbg" /rint”) * (l/cext) *M，，*Tp，cint = cext/M” · (5)根据公式(5)，当输出电压Vo”等于参考电压Vr”时，内部电容Cint的容值Cint等 于外部电容Cext容值Cext的1/M”，目标电流值Itar”等于(Vbg”/rint”)*M”，其中内部电阻 Rint”(未示出)阻值为rint”，内部电阻Rint”耦接至带隙参考电路输出电压Vbg”(未示 出)。换言之，不管内部电容Cint发生了多么严重的工艺变异，由于整数M”以及外部电容 Cext的阻值Cext均为已知值，仍可获得内部电容Cint的容值Cint。然后可对内部电容Cint 继续进一步校准。此处为简洁省略更细节的描述。请参考图8。图8是根据本发明第七实施例的校准装置800的示意图。校准装 置800包含第一电路元件8022、可调电流产生器8024、第二电路元件8042、参考电流产生 器8044、比较器8062、查找单元8064a和控制单元8064b。根据本发明实施例，第一电路元 件8022包含内部电容Cint”，和开关SW”，，其中内部电容Cint”，容值Cint”，且置于IC之 内。第二电路元件8042包含内部电阻Rint”，，其中置于IC之内的内部电阻Rint”，阻值为 rint”’。当开关SW”断开时，可调电流产生器8024提供可调电流Itune”至内部电容Cint” 以产生输出电压Vo”’。参考电流产生器8044提供参考电流Iref ”’至内部电阻Rint”’以 产生参考电压Vr”’。类似于第一实施例的校准装置100，比较器8062具有第一输入端(即 负端(_))耦接第一节点Ni”’，第二输入端(即正端(+))耦接第二节点N2”’，以及输出端 N3”’，比较器8062配置为比较参考电压Vr”’和输出电压Vo”’以在输出端N3”’产生比较 结果Scom”，。查找单元8064a耦接比较器8062，用于根据比较结果Scom”，实施二分查找 操作从而确定控制设定信号Scs”’。此外，时钟信号Clock”’耦接查找单元8064a。控制单 元8064b耦接查找单元8064a，用于根据控制设定信号Scs”’产生控制信号Sc”’，以调整可 调电流Itune”’至目标电流值Itar”’。此外，可调电流产生器8024响应控制信号Sc”’调 整可调电流Itune”，。另外，控制单元8064b产生控制信号sw”，以控制开关SW”，。与第一实施例校准装置100相比，第一电路元件8022包含内部电容Cint”’和开 关SW”’。因此，通过应用本发明第二实施例的校准方法300，在每一次调整电路调整可调电 流Itune”’时，调整电路用于闭合开关SW”’，内部电容Cint上剩余的电荷首先会放电。换
10言之，校准方法300调整为如图9所示的校准方法900。图9是根据本发明第八实施例的校 准方法900的流程图。在达到实质上相同效果的条件下，可不精确按照图9流程图所示顺 序来执行各步骤，各步骤也不必须相邻，换言之，中间也可插入其它步骤。校准方法900包含步骤902 闭合开关SW”，使内部电容Cint”，放电；步骤904 断开开关SW”，。步骤906:产生参考电流Iref ”，对内部电阻Rint”，充电，以产生参考电压Vr”，， 进行至步骤910 ；步骤908 根据控制信号Sc”，产生可调电流Itune”，对内部电容Cint”，充电，以 产生输出电压Vo”’，进行至步骤910 ；步骤910 比较参考电压Vr”’和输出电压Vo”’以产生比较结果Scom”’ ；步骤912 在查找单元8064a延迟一个预设时钟周期；步骤914:根据比较结果Scom”’调整控制信号Sc”’的控制比特，例如，若起初比较 结果Scom”’显示参考电压Vr”’低于输出电压Vo”’，就设定控制信号Sc”’的MSB为1 (即 S [N] = 1)，其余有效位(较低有效位)为0，也就是S[N] = 1，S[N-1] =0，...，S
= 0， 若起初参考电压Vr”’高于输出电压Vo”’，就设定控制信号Sc”’的MSB为0和其余有效位 为0;步骤916 确定控制信号Sc”’的所有控制比特是否全部设定，若是则进行至步骤 918，否则，根据更新的控制比特数目进一步设定控制信号Sc”’并进行至步骤902 ；步骤918 保存所有控制信号Sc”’的已确定控制比特S[N]、S[N_1].....S
。步骤912中，预设时钟周期可视为时间间隔Tp”’。因此，当输出电压Vo”’等于参 考电压Vr”，时(Vbg"' /rint”，) * α *rint”，= (Vbg"' /rint ”，) * (l/cint”，) *M”，*Tp，，，，α = (l/(rint”，*cint”，))*M”，*Tp，，，，其中α = 1。因此，rint”，*cint，” = Μ”，*Τρ”，· (6)根据公式(6)，当输出电压Vo”’等于参考电压Vr”’时，内部电容Cint”’容值cint”’ 和内部电阻Rint”’阻值rint”’产生的时间常数等于时间间隔Tp”’乘以M”’，目标电流值 Itar"'等于(Vbg”，/rlnt'" )*M”，，其中阻值为rint”，的内部电阻Rint”，耦接于带隙参考电 路输出电压Vbg”’(未示出)。换言之，不管内部电容Cint”’和内部电阻Rint”’发生多么 严重的工艺变异，由于整数M”’和时间间隔Tp”’为已知值，仍可获得内部电容Cint”’容值 Cint”’和内部电阻Rint”’阻值rint”’产生的时间常数。接着，可对内部电容Cint”’、内部电 阻Rint”’继续进一步校准。此处为简洁省略更细节的描述。总而言之，通过应用上述校准装置和方法，可以获取IC中无源元件(例如内部电 阻和内部电容)工艺变异引起的偏差，并对上述偏差进行有效校准。任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许的更动与润 饰，因此本发明之保护范围当视所附之权利要求所界定者为准。
权利要求
一种校准装置，包含第一电路，用于根据流向一第一电路元件的参考电流产生相对于该第一电路元件的参考电压；第二电路，用于根据一可调电流产生一输出电压；以及调整电路，耦接至该第一电路和该第二电路，用于根据该参考电压和该输出电压调整该可调电流至一目标电流值。
2.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，该参考电流是恒定电流或是与环境温 度成正比的电流。
3.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，该第一电路包含该第一电路元件和参考电流产生器，其中该参考电流产生器在第一节 点耦接该第一电路元件，该参考电流产生器用于产生该参考电流至该第一电路元件，从而 在该第一节点感生该参考电压，该第一节点进一步耦接至该调整电路；该第二电路包含第二电路元件和可调电流产生器，其中该可调电流产生器在第二节点 耦接该第二电路元件，该可调电流产生器用于根据该调整电路产生的一控制信号产生该可 调电流至该第二电路元件，从而在该第二节点感生该输出电压，该第二节点进一步耦接至 该调整电路。
4.如权利要求3所述的校准装置，其特征在于，该第一电路元件是置于一集成电路之 内的内部电阻，且该第二电路元件是置于该集成电路之外的外部电阻；或者，该第一电路元 件是置于该集成电路之外的外部电阻，且该第二电路元件是置于一集成电路之内的内部电 阻。
5.如权利要求3所述的校准装置，其特征在于，该第一电路元件是置于一集成电路之 内的内部电阻，该第二电路元件是置于该集成电路之外的外部电阻，该第一电路更包含与 该第一电路元件并联耦接的第一开关；该第二电路更包含与该第二电路元件并联耦接的第 二开关；以及在每一次该调整电路调整该可调电流时，该调整电路用于闭合该第一开关和 该第二开关，使该第一电路元件和该第二电路元件放电。
6.如权利要求3所述的校准装置，其特征在于，该第一电路元件和该第二电路元件中 的一个是电阻、另一个是电容。
7.如权利要求3所述的校准装置，其特征在于，该第一电路元件是置于一集成电路之 内的内部电阻，该第二电路元件是置于该集成电路之内的内部电容，该第二电路更包含与 该第二电路元件并联耦接的开关；以及在每一次该调整电路调整该可调电流时，该调整电 路用于闭合该开关，使该第二电路元件放电。
8.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，该调整电路包含比较器，用于比较该参考电压和该输出电压以产生比较结果；以及控制模块，用于根据该比较结果产生一控制信号，其中该第二电路用于响应该控制信 号来调整该可调电流。
9.如权利要求8所述的校准装置，其特征在于，该控制模块包含查找单元，用于根据该比较结果实施二分查找，从而产生控制设定信号；以及控制单元，耦接该查找单元，用于根据该控制设定信号产生该控制信号，其中，该查找 单元根据一时钟信号运作，并且在该查找单元调整该控制设定信号后，该查找单元在该时钟信号的一预设数目的时钟周期之内停止根据该比较器调整该控制设定信号。
10.如权利要求3所述的校准装置，其特征在于，该可调电流产生器包含参考电流源，用于产生该参考电流；连接成二极管形式的晶体管，具有耦接至该参考电流源的连接端；多个镜像晶体管，用于对该参考电流进行镜像以分别产生多个镜像电流；以及多个开关，分别耦接在该多个镜像晶体管的多个控制端与该连接成二极管形式的晶体 管的控制端之间，其中，该多个镜像晶体管中的每个受控于该控制信号选择性使能相应的 镜像晶体管，以产生一镜像电流至该可调电流产生器的输出节点。
11.一种校准方法，包含根据流向第一电路元件的参考电流产生相对于该第一电路元件的参考电压；根据一可调电流产生输出电压；以及根据该参考电压和该输出电压调整该可调电流至一目标电流值。
12.如权利要求11所述的校准方法，其特征在于，该参考电流是恒定电流或是与环境 温度成正比的电流。
13.如权利要求11所述的校准方法，其特征在于，更包含使该可调电流流向第二电路元件，以产生该输出电压。
14.如权利要求13所述的校准方法，其特征在于，该第一电路元件是置于一集成电路 之内的内部电阻，且该第二电路元件是置于该集成电路之外的外部电阻；或者，该第一电路 元件是置于该集成电路之外的外部电阻，且该第二电路元件是置于一集成电路之内的内部 电阻；或者，该第一电路元件是置于一集成电路之内的内部电阻，且该第二电路元件是置于 该集成电路之外的外部电容；或者，该第一电路元件是置于一集成电路之内的内部电阻，该 第二电路元件是置于该集成电路之内的内部电容。
15.如权利要求13所述的校准方法，其特征在于，该第一电路元件和该第二电路元件 中的一个是电阻、另一个是电容。
全文摘要
一种校准装置和方法。其中，校准装置包含第一电路，用于根据流向第一电路元件的参考电流产生相对于该第一电路元件的参考电压；第二电路，用于根据一可调电流产生输出电压；以及调整电路，耦接至该第一电路和该第二电路，用于根据该参考电压和该输出电压调整该可调电流至一目标电流值。本发明可以获取IC中无源元件工艺变异引起的偏差。
文档编号G05F1/10GK101887280SQ20101000007
公开日2010年11月17日 申请日期2010年1月6日 优先权日2009年5月12日
发明者吴家欣 申请人:联发科技股份有限公司