应用于信号链模拟增益的校准电路及其校准方法技术

本发明专利技术揭示了一种应用于信号链模拟增益的校准电路的校准方法。其设于信号传输器件中放大器的辅助通路上，由第一Poly电阻、第二Poly电阻和基准电压Vref下的校准电压生成器组成；其中校准电压生成器为成串普通电阻和开关阵列构成的数模转换器，校准电压生成器的输出端接入两个Poly电阻的衬底调压。应用本发明专利技术的校准电路及其校准方法，利用Poly电阻的电压系数特性，该校准电路能实现超高精度模拟增益的校准，且校准过程不在信号主通路内，避免了对PGA主通路的性能影响；大幅减小了校准电路的面积需求，避免了校准用单元电阻和校准开关占用芯片面积的开销和成本；此外该校准电路还能避免引入PGA动态性能方面的影响并提高PGA的电压线性度。

【技术实现步骤摘要】
应用于信号链模拟增益的校准电路及其校准方法
本专利技术涉及一种信号传输器件的模拟增益校准领域，尤其涉及一种超高精度模拟增益校准电路及其校准方法。
技术介绍
随着通讯技术的飞速发展，作为硬件基础相关方面的硬件芯片设计也不断地发生着革命性聚变型发展。在信号传输器件中为了提高信号链传输的模拟增益，需要实现电阻匹配。传统的校准电路采用校准电阻实现，具体地，如图1所示，校准电阻需要采用单元电阻并联产生，由此电阻的面积及寄生电容较大。如图示方案中，PGA的增益为1而增益精度需要控制在0.01%。假设电阻R1本身由10个单元电阻串联实现，电阻R2不计，设计上为了确保电阻的电压系数及Flick噪声，通常单元电阻的面积较大，即采用宽度较宽的电阻；为了实现0.01%增益精度，校准电阻R3（简述为Rtrim）的最小单元需要做到1000个单元电阻并联。图示电路说明：设含有N个单元电阻，其中单元电阻R3N=Rtrim/2N，R3N-1=Rtrim/2N-1，以此类推R32=Rtrim/22、R31=Rtrim/21。因此该校准电阻的面积和引入的寄生电容都很大，不仅增加了芯片成本，同时也限制了运放的带宽及稳定性。此外，图1所示的校准电路中为了能实现电阻校准，需要将不需要的电阻短路，因此对支路的开关要求也很高，其电阻值一般需要远小于最小的校准电阻单元。如图1所示的例子，假设R1电阻为10Kohm，为了满足0.01%的精度要求下，那么校准电阻的最小单元大约在1ohm，为了确保开关电阻不影响校准电阻值，那么开关电阻要小于0.1～0.2ohm。如果系统有N位校准，那么开关电阻所占的面积和额外增加的寄生电容都非常可观，同样影响芯片成本和运放的带宽及稳定性。
技术实现思路
鉴于上述现有针对信号链模拟增益校准方面的不足，本专利技术的目的旨在提出一种应用于信号链模拟增益的校准电路及其校准方法。本专利技术实现上述一个目的的技术解决方案是，应用于信号链模拟增益的校准电路，设于信号传输器件中放大器的辅助通路上，其特征在于：所述校准电路由第一Poly电阻、第二Poly电阻和基准电压Vref下的校准电压生成器组成；其中第一Poly电阻的一端接地或接旁路输入信号，第一Poly电阻的另一端与第二Poly电阻的一端一并接入放大器的负极输入端，第二Poly电阻的另一端接入放大器的输出端，且校准电压生成器为成串普通电阻和开关阵列构成的数模转换器，校准电压生成器的输出端接入两个Poly电阻的衬底调压。进一步地，所述校准电压生成器的普通电阻相串联并接入基准电压Vref两端，且相邻两个普通电阻之间接设有开关阵列的一个开关的一端，任意开关的状态对应受控于所输入的数字校准信号，校准电压生成器的输出端为开关阵列的总输出端。进一步地，所述基准电压Vref等效于放大器的输出电压。进一步地，所述普通电阻的占用面积小于单元电阻的占用面积。本专利技术实现上述另一个目的的技术解决方案是，应用于信号链模拟增益的校准方法，其特征在于包括步骤：引入校准电路：在信号传输器件中放大器的辅助通路上接设第一Poly电阻、第二Poly电阻和基准电压Vref下的校准电压生成器；其中将第一Poly电阻的一端接地或者接旁路输入信号，第一Poly电阻的另一端与第二Poly电阻的一端一并接入放大器的负极输入端，将第二Poly电阻的另一端接入放大器的输出端，且将校准电压生成器的输出端接入两个Poly电阻的衬底；校准电阻：面向校准电压生成器输入数字校准信号，调制校准电压生成器基于所述基准电压Vref的输出，调整第一Poly电阻和第二Poly电阻的衬底电压并校准两个Poly电阻的阻值。进一步地，引入校准电路步骤中，采用成串普通电阻和开关阵列构建实为数模转换器的校准电压生成器，将普通电阻相串联并接入基准电压Vref两端，且相邻两个普通电阻之间接设有开关阵列的一个开关的一端，开关阵列的总输出端设为校准电压生成器的输出端。进一步地，校准电阻步骤中，输入的数字校准信号对应控制开关阵列的全部开关状态，并对基准电压Vref分压输出。应用本专利技术的校准电路及其校准方法，具备突出的实质性特点和显著的进步性：利用Poly电阻的电压系数特性，该校准电路能实现超高精度模拟增益的校准，且校准过程不在信号主通路内，避免了对PGA主通路的性能影响；大幅减小了校准电路的面积需求，避免了校准用单元电阻和校准开关占用芯片面积的开销和成本；此外该校准电路还能避免引入PGA动态性能方面的影响并提高PGA的电压线性度。附图说明图1是现有信号链模拟增益的校准电路示意图。图2是本专利技术信号链模拟增益的校准电路示意图。具体实施方式以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握，从而对本专利技术的保护范围做出更为清晰的界定。本专利技术设计者针对现有信号链模拟增益校准方面的不足，综合多年从事本行业之经验，致力于对该模拟增益的校准电阻环节提出技术改进的突破。为便于理解本专利技术创新方案的实用性和优点，先简单介绍下本专利技术技术方案所赖以实现的Poly电阻。Poly电阻是CMOS或者BICMOS中特有的电阻类型，轻搀杂Poly电阻方块电阻数在几百到几千之间，重搀杂电阻的电阻数在25—50之间。一般是使用NSD或者PSD进行搀杂。而不用其他N或P型层次。Poly电阻的大小不仅仅和搀杂浓度有关，还和晶格方向有关。在晶体表面，晶格方向比较杂乱一点，所以电阻也比晶格比较整齐的内部要大，如果Poly电阻比较细的时候，单位电阻较大，尤其对于轻搀杂的Poly电阻。各种不同的Poly电阻温度系数不同，轻搀杂的poly电阻会出现负温度系数，而重搀杂的poly电阻则肯定为正温度系数。例如一些方块电阻数在2000左右的Poly电阻，温度系数会为负。所以会出现一个温度系数几乎为零的搀杂浓度，但是这样的浓度很难控制。大概在方块电阻数为200左右的地方。一般工艺的偏差会导致难以控制。不过要尽量将温度系数控制在250ppm/摄氏度。Poly电阻在电阻头的地方一般都是经过重搀杂的，这样才能减小接触电阻。所以一般Poly电阻都是由电阻头和电阻身体部分组成。一般工艺下Poly电阻的宽度偏差在10%，所以Poly电阻的计算时，要注意电阻的修正参数。Poly电阻最好画在场氧上，这样可以减小衬底和它之间的电容，同时可以减小其他因素造成的电阻偏差。一般可以选用上层Poly做poly电阻，在bicmos中，可以在Poly电阻下面做deep-N+。这样可以增加Poly电阻下面的氧化层。不过要注意deep-N+一定要超出poly电阻的边缘几微米。Poly电阻不能适应瞬态电流变化，因为Poly电阻下面是厚氧化层，导热效果很差，并且Poly电阻在一定温度下，晶格会产生变化，从而导致电阻系数变化很大。所以要将Poly电阻使用在合适的地方。不是所有bicmos工艺可以提供合适的电阻，因为Poly做栅极的时候会通过重搀杂导致Poly电阻系数很低，如果没有特殊的层次进行分辨，那么Poly层就会因为电阻系数太低而不适合做电阻。尤其在silicided工艺下，Poly电阻方块电阻数会降到2欧姆左右，所以必须使用如N-Well电阻等其它电阻。或者通过一些层次将需要重搀杂和silicided的地方与不需要的地方区分开。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.应用于信号链模拟增益的校准电路，设于信号传输器件中放大器的辅助通路上，其特征在于：所述校准电路由第一Poly电阻、第二Poly电阻和基准电压Vref下的校准电压生成器组成；其中第一Poly电阻的一端接地或者接旁路输入信号，第一Poly电阻的另一端与第二Poly电阻的一端一并接入放大器的负极输入端，第二Poly电阻的另一端接入放大器的输出端，且校准电压生成器为成串普通电阻和开关阵列构成的数模转换器，校准电压生成器的输出端接入两个Poly电阻的衬底调压。

【技术特征摘要】
1.应用于信号链模拟增益的校准电路，设于信号传输器件中放大器的辅助通路上，其特征在于：所述校准电路由第一Poly电阻、第二Poly电阻和基准电压Vref下的校准电压生成器组成；其中第一Poly电阻的一端接地或者接旁路输入信号，第一Poly电阻的另一端与第二Poly电阻的一端一并接入放大器的负极输入端，第二Poly电阻的另一端接入放大器的输出端，且校准电压生成器为成串普通电阻和开关阵列构成的数模转换器，校准电压生成器的输出端接入两个Poly电阻的衬底调压。2.根据权利要求1所述应用于信号链模拟增益的校准电路，其特征在于：所述校准电压生成器的普通电阻相串联并接入基准电压Vref两端，且相邻两个普通电阻之间接设有开关阵列的一个开关的一端，任意开关的状态对应受控于所输入的数字校准信号，校准电压生成器的输出端为开关阵列的总输出端。3.根据权利要求1所述应用于信号链模拟增益的校准电路，其特征在于：所述基准电压Vref等效于放大器的输出电压。4.根据权利要求1所述应用于信号链模拟增益的校准电路，其特征在于：所述普通电阻的占用面积小于单元电阻的占用面积。5.应用于信号链模拟增益的校准方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建刚，
申请(专利权)人：思瑞浦微电子科技苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32