全差分可编程的基准电压产生电路制造技术

本发明专利技术涉及一种全差分可编程的基准电压产生电路，包括：可编程电流镜、参考电压产生电路和比较器阈值电压产生电路。可编程电流镜为参考电压产生电路和比较器阈值电压产生电路提供电流；参考电压产生电路产生基准输出电压；比较器阈值电压产生电路产生比较器阈值参考电压。本发明专利技术的可编程电流镜控制参考电压产生电路和比较器阈值电压产生电路，使其改变量化范围而不影响系统功能；参考电压产生电路和比较器阈值电压产生电路融合在一起，在面积、功耗和精度上比传统电路实现方式具有大幅度优化；基准电压产生电路是全差分结构，具有低通特性，对噪声、偶次谐波和高频纹波有很好的抑制作用，适合用于高精度模数转换器等对精度要求较高的系统中。

A fully differential programmable base voltage generation circuit

The invention relates to a fully differential programmable voltage reference circuit, including: programmable current mirror, reference voltage generation circuit and comparator threshold voltage generation circuit. The programmable current mirror provides the current for the reference voltage generation circuit and the comparator threshold voltage generation circuit; the reference voltage generation circuit generates the reference output voltage; the comparator threshold voltage generation circuit generates the comparator threshold reference voltage. The programmable current mirror control reference voltage generating circuit and comparator threshold voltage generating circuit of the invention, the quantitative change of scope and does not affect the function of the system; the reference voltage generating circuit and comparator threshold voltage generating circuit together, in the area, power consumption and precision than traditional circuit with a large range of optimization; voltage reference the circuit is fully differential structure, has a low pass characteristics, have a good inhibitory effect to the noise, even harmonics and high frequency ripple, suitable for high precision analog-to-digital converter for high precision.

【技术实现步骤摘要】
全差分可编程的基准电压产生电路
本专利技术专利属于模拟集成电路设计领域，具体涉及到一种用于指纹传感器芯片的流水线模数转换器中的全差分可编程的基准电压产生电路。
技术介绍
随着移动互联技术的发展，手持移动设备渐渐深入到我们生活的各个方面，信息安全也越来越受到人们的重视，指纹识别技术作为信息安全领域的一种重要手段，其应用也越来越广泛。指纹识别芯片在移动消费电子设备中的应用越来越广泛，与此同时对芯片的功耗、精度要求也越来越高。现在的电容式指纹识别系统基本由电容电压转换电路、级联放大电路、模数转换电路以及算法电路组成。其中模数转换器是其中一个非常重要的模块，它的精度直接影响到指纹采集的质量。在指纹识别过程中，每个人的指纹千差万别，需要算法配合来自适应调整。算法通过调整可编程的基准电压产生电路，进而改变模数转换电路的量化范围来适应千差万别的指纹信息。传统的通过可编程反馈电阻实现的电路，由于电阻的匹配较差，并且由于反馈系数的变化，加大了运放的设计难度，增加了功耗；同时传统的全差分反馈电阻驱动电路是一个单端转差分的电路结构，很容易将衬底噪声耦合到输出端，影响系统精度。同时在流水线模数转换器量化过程中，随着量化范围的变化，比较器阈值电压和量化电压成比例关系，具体比例大小由流水线模数转换器每一级的位数决定。传统的做法通常是将产生的量化参考电压由电阻分压，然后通过缓冲器提供给比较器输入端，模块较多，功耗较大且精度受电阻匹配影响较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种低功耗、高精度的全差分可编程的基准电压产生电路，包括：可编程电流镜、参考电压产生电路和比较器阈值电压产生电路；所述可编程电流镜为所述参考电压产生电路和所述比较器阈值电压产生电路提供电流；所述可编程电流镜的输入端为输入基准电流Iref，输出端产生可编程电流镜输出电流Irefp、Irefn和Icomp；所述参考电压产生电路产生基准输出电压；所述参考电压产生电路的正、负输入端接所述可编程电流镜输出电流Irefp和Irefn；所述比较器阈值电压产生电路产生比较器阈值参考电压；所述比较器阈值电压产生电路的输入端接所述可编程电流镜输出电流Icomp。进一步地，所述可编程电流镜输出电流Irefp的流向是从所述可编程电流镜流入所述参考电压产生电路，所述可编程电流镜输出电流Irefn的流向是从所述参考电压产生电路流入所述可编程电流镜，Irefp和Irefn满足Irefp＝Irefn。进一步地，所述参考电压产生电路由全差分运算放大器和R,C反馈网络组成。所述全差分运算放大器包含正输入端、负输入端、正输出端和负输出端；所述全差分运算放大器的正输入端和负输入端分别连接所述可编程电流镜输出电流Irefp和Irefn，Irefp流入所述全差分运算放大器的正输入端，Irefn流出所述全差分运算放大器的负输入端。所述基准输出电压为所述全差分运算放大器的差分输出电压Vref，Vref＝Vrefp-Vrefn＝(Irefp+Irefn)*R，其中R为R,C反馈网络的电阻，Vrefp和Vrefn为所述全差分运算放大器的正输出端电压和负输出端电压，Irefp和Irefn为可编程电流镜输出电流。所述R,C反馈网络由两组电阻R和电容C构成，两组电阻R和电容C分别并联跨接到所述全差分运算放大器的正输入端和负输出端、负输入端和正输出端。所述R,C反馈网络具有低通特性，其中R为电阻值、C为电容值。进一步地，所述比较器阈值电压产生电路，包括一个全差分源跟随电路和两个比较器COMP1、COMP2。所述可编程电流镜输出电流Icomp为全差分源跟随电路提供偏置电流，外接电压Vinp和Vinn为全差分源跟随电路提供输入电压；所述全差分源跟随电路的负载是相同的两个电阻R1；与全差分源跟随电路正输入端连接的电阻R1两端分别连接两个比较器COMP1、COMP2的正输入端，与全差分源跟随电路负输入端连接的电阻R1两端分别连接两个比较器COMP2、COMP1的负输入端，形成输入电压和阈值电压的比较。本专利技术提供一种全差分可编程的基准电压产生电路，将同一个可编程电流镜100控制参考电压产生电路200和比较器阈值电压产生电路300，使比较器阈值参考电压和基准输出电压始终保持同一比值不变，从而可以实现在系统设计中改变量化范围而不影响系统功能。本专利技术中的参考电压产生电路200和比较器阈值电压产生电路300融合在一起，在面积、功耗和精度上比传统电路实现方式具有大幅度优化。本专利技术提供的全差分可编程的基准电压产生电路是全差分结构，具有低通特性，对噪声、偶次谐波和高频纹波有很好的抑制作用，适合用于高精度模数转换器等对精度要求较高的系统中。附图说明图1全差分可编程的基准电压产生电路。具体实施方式下面结合附图来说明本专利技术的优选实施例，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术提供的全差分可编程的基准电压产生电路，包括：可编程电流镜100、参考电压产生电路200和比较器阈值电压产生电路300。可编程电流镜100为参考电压产生电路200和比较器阈值电压产生电路300提供电流；可编程电流镜100的输入端为输入基准电流Iref，输出端产生可编程电流镜输出电流Irefp、Irefn和Icomp。参考电压产生电路200产生基准输出电压；参考电压产生电路200的正、负输入端接可编程电流镜输出电流Irefp和Irefn。比较器阈值电压产生电路300产生比较器阈值参考电压；比较器阈值电压产生电路300的输入端接可编程电流镜输出电流Icomp。可编程电流镜输出电流Irefp的流向是从可编程电流镜100流入参考电压产生电路200，可编程电流镜输出电流Irefn的流向是从参考电压产生电路200流入可编程电流镜100，可编程电流镜输出电流Icomp的流向是从可编程电流镜100流向比较器阈值电压产生电路300；其中，Irefp和Irefn满足Irefp＝Irefn。参考电压产生电路200由全差分运算放大器201和R,C反馈网络组成。全差分运算放大器201包含正输入端、负输入端、正输出端和负输出端；全差分运算放大器201的正输入端和负输入端分别连接可编程电流镜输出电流Irefp和Irefn，Irefp流入全差分运算放大器201的正输入端，Irefn流出全差分运算放大器201的负输入端。基准输出电压为全差分运算放大器201的差分输出电压Vref，Vref＝Vrefp-Vrefn＝(Irefp+Irefn)*R，其中R为R,C反馈网络的电阻，Vrefp和Vrefn为全差分运算放大器201的正输出端电压和负输出端电压，Irefp和Irefn为可编程电流镜输出电流。全差分运算放大器在增益、带宽和噪声方面需要满足系统精度要求，通常要求增益误差、建立速度和噪声产生的误差电压小于LSB/2，其中LSB为模数转换器的最低有效位。R,C反馈网络由两组电阻R和电容C构成，两组电阻R和电容C分别并联跨接到全差分运算放大器201的正输入端和负输出端、负输入端和正输出端，形成负反馈。R,C反馈网络具有低通特性，其中R为电阻值、C为电容值。比较器阈值电压产生电路300，包括一个全差分源跟随电路301和两个比较器COMP1、COMP2。可编程电流镜输出电流Ic本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全差分可编程的基准电压产生电路，其特征在于，包括可编程电流镜、参考电压产生电路和比较器阈值电压产生电路；所述可编程电流镜为所述参考电压产生电路和所述比较器阈值电压产生电路提供电流；所述可编程电流镜的输入端为输入基准电流Iref，输出端产生可编程电流镜输出电流Irefp、Irefn和Icomp；所述参考电压产生电路产生基准输出电压；所述参考电压产生电路的正、负输入端接所述可编程电流镜输出电流Irefp和Irefn；所述比较器阈值电压产生电路产生比较器阈值参考电压；所述比较器阈值电压产生电路的输入端接所述可编程电流镜输出电流Icomp。

【技术特征摘要】
1.一种全差分可编程的基准电压产生电路，其特征在于，包括可编程电流镜、参考电压产生电路和比较器阈值电压产生电路；所述可编程电流镜为所述参考电压产生电路和所述比较器阈值电压产生电路提供电流；所述可编程电流镜的输入端为输入基准电流Iref，输出端产生可编程电流镜输出电流Irefp、Irefn和Icomp；所述参考电压产生电路产生基准输出电压；所述参考电压产生电路的正、负输入端接所述可编程电流镜输出电流Irefp和Irefn；所述比较器阈值电压产生电路产生比较器阈值参考电压；所述比较器阈值电压产生电路的输入端接所述可编程电流镜输出电流Icomp。2.如权利要求1所述的全差分可编程的基准电压产生电路，其特征在于，所述可编程电流镜输出电流Irefp的流向是从所述可编程电流镜流入所述参考电压产生电路，所述可编程电流镜输出电流Irefn的流向是从所述参考电压产生电路流入所述可编程电流镜，Irefp和Irefn满足Irefp＝Irefn。3.如权利要求1所述的全差分可编程的基准电压产生电路，其特征在于，所述参考电压产生电路由全差分运算放大器和R,C反馈网络组成。4.如权利要求3所述的全差分可编程的基准电压产生电路，其特征在于，所述全差分运算放大器包含正输入端、负输入端、正输出端和负输出端；所述全差分运算放大器的正输入端和负输入端分别连接所述可编程电流镜输出电流Irefp和Irefn，Irefp流入所述全差分运算放大器的正输入端，Irefn流出所述全差分运算放大器的负输入端。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：肖山，
申请(专利权)人：深圳指瑞威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44