大多数与温度相关的基准的产生是在电压域中，这意味着产生的是基准电压而不示基准电流。在诸如驱动激光二极管这样的一些应用中，需要电流而不是电压。在本发明专利技术中，作为一种替代的方案，在电流域中设计基准，其中可将工作方式描述为与现有技术的工作方式相反。已知电流的温度关系曲线，并利用线性和／或非线性运算来处理电流（１，２），以产生具有预定温度系数的电流（３）。可将本发明专利技术的优点更简单地概括为在电流域中定标和求和（求差）比在电压域中容易和简单得多。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
Method and apparatus for generating a current with temperature
Most temperature dependent benchmarks are generated in the voltage domain, which means that the reference voltage is generated, rather than the reference current. In some applications such as driving a laser diode, a current rather than a voltage is needed. In the present invention, as an alternative, a reference is designed in the current domain, in which the mode of operation can be described as opposite to the way the existing technique works. A temperature relation curve of known current is used and a linear and / or nonlinear operation is applied to process the current (1, 2) to produce a current (3) having a predetermined temperature coefficient. The advantages of the present invention can be more simply summarized in that the scaling and summing (differencing) in the current domain are much easier and simpler than in the voltage domain.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及随温度变化的电流产生的方法和装置，例如与要求非常大的温度系数的激光驱动器的使用有关。大多数与温度相关的基准产生是在电压域中，这意味着产生的是基准电压而不是基准电流，例如见P.Allen and D.Holberg,Holt,Rinehartand Winston Inc．的“CMOS analog circuit design”,1987。在诸如驱动激光二极管这样的一些应用中，需要电流而不是电压。虽然可以产生电压，然后通过电阻获得电流，但随温度变化的电阻会使基准电压的产生变得较复杂，以适应该电阻的温度关系曲线。在根据PCT公开的国际申请WO95/22093中披露并展示了一种基准电路，该基准电路具有受控的温度关系曲线，其中用于产生输出基准电流的基准电路具有任意预定的温度关系曲线。通过将具有不同温度系数的几个电流相加，可获得具有所需温度关系曲线的电流。虽然已披露了一体化形式的产生具有受控温度关系曲线的电流的专利技术，但其主要思想是产生受控栅源电压，将该电压用于产生具有受控温度关系曲线的漏电流。因此，工作方式是首先产生电压，然后在末级将电压转换成电流。作为一种替换的方案，在本专利技术中基准被设计在电流域中，其特征在于工作方式与所引用的现有技术的工作方式相反，因为利用精确限定的电压产生了电流，即首先获得电流，然后对它们进行处理。已知电流的温度关系曲线，并将利用线性和/或非线性运算处理这些电流以产生具有预定温度系数的电流。可将本专利技术的优点更直接地概括为定标和求和(求差)在电流域中比在电压域中更容易和简单，而且对于双极晶体管由于基极-射极电压和集电极电流之间的对数关系，从电流是电压的扩展的意义上来说在电流域中比在电压域中更灵活(robust)，即有更大的处理余地。由于这种对数关系，电压的较小的误差会导致电流的较大误差，而电流的较大误差只引起相当小的电压误差。附图说明图1展示产生精确限定的电流的电路。图2展示产生精确限定的电流的另一电路。图3展示借助于线性运算产生具有特定温度系数的电流的根据本专利技术的简化的实施方案。图4展示基于图3中的实施方案的典型电路。图5展示图4中电路的Hspice模拟结果。图6展示借助于非线性运算产生具有特定温度系数的电流的根据本专利技术的简化的实施方案。图7展示基于图6中的实施方案的典型电路。图8展示图7中电路的Hspice模拟结果。在硅技术中，通过使用稳定的电压和电阻可得到精确限定的电流。可利用基极-射极电压Vbe，热电压VT，栅-源电压Vgs和阈值电压Vth。由于MOS晶体管比双极晶体管具有更大的参数离散性，因此Vbe和VT的使用更可取。自偏置Vbe和VT基准的产生可见于“Analysis and design ofahalog integrated circuits”,P.Gray and R.Meyer,3rd edition,John Wiley＆Sons Inc.,1993中。图1和图2中的电路展示了精确限定的电流的产生(未示出启动电路)。在图1中，双极晶体管Q0,Q1和Q2及电阻R1形成基本Widlar电流镜。增加了MOS晶体管M0以便减小双极晶体管基极电流的影响。两个相同的MOS晶体管M1和M2形成一个电流镜，使Q0和Q1(加上Q2)的集电极电流相互相等。MOS晶体管M3用来输出电流Ip。在图2中，两个相同的MOS晶体管M4和M5形成一个电流镜，使双极晶体管Q3和Q4的集电极电流相互相等。双极晶体管Q4的发射极电流由电阻R2和其上的电压降确定，该电压降是双极晶体管Q3的基极-发射极电压。MOS晶体管M6用来输出电流In。简单的计算显示出IP=VTR1ln(n)]]>(1)和In=VbeR2]]>(2)，其中n是晶体管Q1(加上Q2)和Q0的发射极面积比。各温度系数定义为TCIP=1IP∂IP∂T=1VT∂VT∂T-1R1∂R1∂T(3)]]>和TCIn=1In∂In∂T=1Vbe∂Vbe∂T-1R2∂R2∂T(4)]]>在室温下，假设Vbe为0.7V，则VT的温度系数是约3300ppm/C，而Vbe的温度系数是-2800ppm/C。例如在我们的内部工艺(in-houseprocess)中，多晶硅电阻有-1700ppm/C的温度系数。因此，Ip的温度系数约为5000ppm/C，而In的温度系数约为-1100ppm/C。为具有任意的温度系数，需要一些电路装置。在电流域中容易实现线性运算。假设I1=aIp+bIn(5)，则温度系数将按下式给出TCll=11+(bIn/aIP)·1IP∂IP∂T+11+(aIP/bIn)·1In∂In∂T]]>(6)。因此从公式(6)可看出，通过选择不同的电流值和定标系数，有可能实现具有任意温度系数的电流。图3中示出了方框图，图4中示出了a=4且b=-1的例子。在图3中，输入电流Ip和In分别在1和2中被乘以因数a和b。通过将两个经过乘法运算的电流相加产生3中的输出电流I1。通过使用电流镜实现与常数相乘，而通过简单地将电流连在一起完成电流的加法。在图4中，双极晶体管Q0,Q1和Q2，电阻R1和MOS晶体管M1和M2产生与对应于图1的电流Ip，而双极晶体管Q6和Q7，电阻R2和MOS晶体管M5和M6产生与对应于图2的电流In。假设MOS晶体管M1-4的尺寸相同，则MOS晶体管M3和M4用来输出带有乘法因数-2的电流Ip。假设双极晶体管Q3-5的发射极面积相同，则双极晶体管Q3-5形成电流镜，并且其输出电流比其输入电流大两倍，而且方向相反。MOS晶体管M42用来输出相反方向的电流In。因此，I1=4Ip-Ip。基于内部BiCMOS工艺(in-house BiCMOS process)的参数，模拟图4中的电路，并将模拟结果示于图5中。当Ip和In分别具有6400ppm/C和-340ppm/C的温度系数时，输出电流I1的温度系数为13000ppm/C。还可利用简单的非线性运算改变温度系数。如在“Analogue ICdesign:the current-mode approach”by C Toumazou,F.J.Lidgey andD.G.Haigh,Peter Peregrinus Ltd.,1990中所披露的那样，在电流域中，单象限转移线性(translinear)平方器/除法器只需要四个双极晶体管。假设In1=IP2In(7)]]>，则温度系数将由下式给出TCIn1=1In1∂In1∂T=2·1IP∂IP&Parti本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于随温度变化的电流产生的方法，其特征在于，由具有精确限定的温度系数的至少一个输入电流产生具有任意温度系数的电流。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭年熊，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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