具有自适应偏置的跨导器电路制造技术

具有自适应偏置的跨导器电路(10)包括用于施加第一输入信号(inp)的第一输入端子(E1Oa)和用于施加第二输入信号(inn)的第二输入端子(E1Ob)。控制电路(200)配置为响应于第一电流路径(101)的第一节点(N1)的第一电位和第二电流路径(102)的第二节点(N2)的第二电位中的至少一者来控制第一电流路径(101)中的第一可控电流源(110)和第二电流路径(102)中的第二可控电流源(120)。第一节点(N1)位于第一晶体管(150)与第一可控电流源(110)之间，并且第二节点(N2)位于第二晶体管(160)与第二可控电流源(120)之间。电流源(120)之间。电流源(120)之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有自适应偏置的跨导器电路


[0001]本公开涉及一种跨导器电路，其具有跨导器电路的输入晶体管的自适应偏置。本公开还涉及一种传感器装置，该传感器装置包括具有其输入晶体管的自适应偏置的跨导器电路。

技术介绍

[0002]用于检测影响MEMS麦克风的换能器的声压的传感器装置(例如，MEMS麦克风)通常提供模拟输出信号，所述模拟输出信号由随后的模数转换器(ADC)级转换为数字信号。ADC可以响应于取决于传感器装置的输出信号的输入信号来生成数字值的流。关于基于MEMS麦克风的传感器装置，ADC通常由需要输入电压的离散时间切换电容器来构建。因此，布置在MEMS换能器与ADC之间的前置放大器必须是电压缓冲级或电压增益级。
[0003]如果期望通过连续时间ADC拓扑结构来代替离散时间切换电容器ADC，则必须使用能够将电容式(MEMS)麦克风传感器的电压输出信号转换成差分电流的跨导器电路，该差分电流作为输入信号被施加到随后的连续时间ADC级。ADC然后将跨导器电路的接收到的输出电流转换为数字信号。
[0004]需要提供一种具有自适应偏置的跨导器电路，其可以用作传感器装置(例如包括MEMS传感器的传感器装置)与具有连续时间前端的后续模数电路之间的接口。还期望提供一种包括传感器的传感器装置，其中传感器的模拟输出信号由具有连续时间拓扑结构的ADC来转换成数字信号。

技术实现思路

[0005]在权利要求1中明确了具有自适应偏置的跨导器电路的一个实施例，所述跨导器电路可以用于将来自传感器装置(例如电容性麦克风传感器)的输出电压信号转换为差分电流，该差分电流能够用作针对具有连续时间拓扑结构的后续ADC的输入信号。
[0006]根据具有自适应偏置的跨导器电路的一个可能的实施例，该电路包括施加第一输入信号的第一输入端子和施加第二输入信号的第二输入端子。跨导器电路还包括第一电流路径，该第一电流路径包括第一晶体管和用于调节第一电流路径中的第一晶体管的第一偏置电流的第一可控电流源。第一晶体管具有耦合到第一输入端子的控制节点。此外，跨导器电路包括第二电流路径，该第二电流路径包括第二晶体管和用于调节第二电流路径中的第二晶体管的第二偏置电流的第二可控电流源。第二晶体管具有耦合到第二输入端子的控制节点。
[0007]跨导器电路还包括控制电路，该控制电路配置成响应于第一电流路径的第一节点的第一电位和第二电流路径的第二节点的第二电位中的至少一者来控制第一可控电流源和第二可控电流源。第一节点位于第一晶体管与第一可控电流源之间。第二节点位于第二晶体管与第二可控电流源之间。
[0008]跨导器电路的所提出的拓扑结构有利地使得能够以高效率来将在第一和第二输
入端子处接收到的来自传感器装置(例如包括电容式麦克风传感器的传感器装置)的电压信号转换为成比例的输出电流。特别地，跨导器电路具有低电流消耗，并且在小信号处显示出低噪声，并同时在大信号处仍然显示出合理的信号失真。
[0009]根据跨导器电路的一个可能实施例，控制电路包括放大器，所述放大器具有输出节点以生成控制信号来控制第一和第二可控电流源。跨导器电路包括布置在第一电流路径与第二电流路径之间的链接电流路径。控制电路的放大器的输入节点可以连接到链接电流路径的内部节点。
[0010]跨导器电路的配置有利地使得控制电路能够在链接电流路径的内部节点处检测感测信号，例如感测电压。内部信号在第一和第二晶体管的差分晶体管对的中心节点处被分接。控制电路配置为响应于感测信号来生成控制信号以调节/调整第一和第二电流路径中的各自偏置电流。
[0011]跨导器电路有利地利用了以下观察结果，即，当第一和第二晶体管的各自工作点从其在零输入信号(即具有零电平的差分输入信号)处的各自空闲点移走时，在链接电流路径的内部节点处的感测信号/感测电压随着在第一和第二输入端子处施加的更大的差分输入信号而增加。因此，在链接电流路径的内部节点处的感测信号/感测电压是第一和第二晶体管的差分晶体管对已经变得“多大程度的非线性”的量度，并且将该感测信号/感测电压用作用于自适应偏置的控制信号/电压。
[0012]根据跨导器电路的另一实施例，链接电流路径可以包括第一电阻元件和第二电阻元件。第一电阻元件可以布置在第一电流路径的第一节点与链接电流路径的内部节点之间的链接电流路径中。第二电阻元件可以布置在第二电流路径的第二节点与链接电流路径的内部节点之间的链接电流路径中。
[0013]第一和第二电阻元件用作负反馈电阻器，其允许将第一和第二电位移位到链接电流路径的内部节点处的电位。根据本实施例，控制电路检测链接电流路径的内部节点处，即第一和第二晶体管的差分晶体管对的中心节点处的感测信号/电压。由于根据包括第一和第二电阻元件的跨导器电路的该实施例在链接电流路径的内部节点处的感测信号/电压也增加，当第一和第二晶体管的各自工作点从其在零差分输入信号处的各自空闲点移走时，跨导器电路可以有利地使用感测信号/电压来作为差分晶体管对的非线性程度的量度。控制电路能够使用感测信号/电压来作为用于自适应偏置的控制信号。
[0014]由于不期望地，在链接电流路径的内部节点处的感测信号/电压受到第一和第二输入端子处，即在第一和第二晶体管的各自控制节点处的共模电压的直接影响，所以可以有利地在跨导器电路中引入具有辅助晶体管对的参考生成器，以使得自适应偏置能够鲁棒地抵抗共模电压的变化。为了实现辅助晶体管对，跨导器电路的控制电路可以包括第三电流路径和第四电流路径。
[0015]第三电流路径可以包括第三晶体管和用于生成第三电流路径中的第三晶体管的偏置电流的恒定电流源。第三晶体管具有耦合到第一输入端子的控制节点。第四电流路径包括第四晶体管和用于生成第四电流路径中的第四晶体管的另一偏置电流的第二恒定电流源。第四晶体管具有耦合到第二输入端子的控制节点。
[0016]控制电路的放大器可以包括用于施加参考信号的第二输入节点。控制电路的这种配置允许将内部节点处的感测信号与参考信号的限定电平进行比较。控制电路的放大器中
用于施加参考信号的第二输入节点耦合到第三和第四电流路径。这意味着，放大器的参考信号有利地响应于第三电流路径的第三节点处的第三电位和响应于第四电流路径的第四节点处的第四电位而被改变。第三节点可以位于第三晶体管与第一恒定电流源之间。第四节点可以位于第四晶体管与第二恒定电流源之间。
[0017]控制电路的所提出的拓扑结构有利地使得能够生成与跨导器电路的第一和第二输入端子处的输入共模电压来同步移动的参考信号。因此，控制电路仅检测由第一和第二晶体管的各自工作点的改变所引起的感测信号的电平的增加。因此，用于控制第一和第二晶体管的偏置电流的生成的控制方案不受输入共模电压的变化的影响。
[0018]在权利要求14中明确了使用所提出的跨导器电路的传感器装置的一个实施例。
[0019]根据一个可能的实施例，传感器装置包括如上所述或如权利要求1至13中任一项所限定的具有自适应偏置的跨导器电路。该跨导器电路被配置为生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有自适应偏置的跨导器电路，其包括：
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第一输入端子(E10a)，其用于施加第一输入信号(inp)，
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第二输入端子(E10b)，其用于施加第二输入信号(inn)，
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第一电流路径(101)，其包括第一晶体管(150)和用于调整所述第一电流路径(101)中的第一晶体管(150)的第一偏置电流的第一可控电流源(110)，所述第一晶体管(150)具有耦合到所述第一输入端子(E10a)的控制节点，
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第二电流路径(102)，其包括第二晶体管(160)和用于调整所述第二电流路径(102)中的第二晶体管(160)的第二偏置电流的第二可控电流源(120)，所述第二晶体管(160)具有耦合到所述第二输入端子(E10b)的控制节点，
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控制电路(200)，其配置为响应于所述第一电流路径(101)的第一节点(N1)的第一电位和所述第二电流路径(102)的第二节点(N2)的第二电位中的至少一者来控制所述第一可控电流源和第二可控电流源(110、120)，
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其中，所述第一节点(N1)位于所述第一晶体管(150)与第一可控电流源(110)之间，并且所述第二节点(N2)位于所述第二晶体管(160)与第二可控电流源(120)之间。2.根据权利要求1所述的跨导器电路，其中，所述控制电路(200)包括放大器(250)，所述放大器(250)具有输出节点(O250)以生成控制信号(CS)来控制所述第一可控电流源和第二可控电流源(110，120)。3.根据权利要求2所述的跨导器电路，
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其中，所述放大器(250)包括第一输入节点(I250a)，
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其中，所述第一输入节点(I250a)耦合到所述第一电流路径和第二电流路径(101、102)，以使得所述放大器(250)的第一输入节点(I250a)处的感测信号(Vx)响应于所述第一节点(N1)处的第一电位和第二节点(N2)处的第二电位中的至少一者而被改变。4.根据权利要求3所述的跨导器电路，
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其中，所述放大器(250)包括用于施加参考信号(Vrefx)的第二输入节点(I250b)，
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其中，所述放大器(250)配置为响应于所述感测信号(Vx)和参考信号(Vrefx)来生成控制信号(CS)。5.根据权利要求3或4所述的跨导器电路，其包括：
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第一链接电流路径(103)，其被布置在所述第一电流路径(101)的第一节点(N1)与第二电流路径(102)的第二节点(N2)之间，
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其中，所述放大器(250)的第一输入节点(I250a)连接到所述第一链接电流路径(103)的第一内部节点(N103)。6.根据权利要求5所述的跨导器电路，
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其中，所述第一链接电流路径(103)包括第一电阻元件(170)和第二电阻元件(180)，
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其中，所述第一电阻元件(170)连接在所述第一电流路径(101)的第一节点(N1)与第一链接电流路径(103)的第一内部节点(N103)之间，
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其中，所述第二电阻元件(180)连接在所述第二电流路径(102)的第二节点(N2)与第一链接电流路径(103)的第一内部节点(N103)之间。7.根据权利要求1至6中任一项所述的跨导器电路，
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其中，所述第一电流路径(101)包括第三可控电流源(130)，
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其中，所述第二电流路径(102)包括第四可控电流源(140)，
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其中，所述控制电路(200)配置为响应于所述第一电流路径(101)的第一节点(N1)处的第一电位和第二电流路径(102)的第二节点(N2)处的第二电位中的至少一者来控制所述第三可控电流源和第四可控电流源(130、140)。8.根据权利要求7所述的跨导器电路，其中，所述控制电路(200)配置为响应于在所述第一链接电流路径(103)的第一内部节点(N103)处检测到的感测信号(Vx)，通过所述放大器(250)来生成控制信号(CS)，以控制所述第一可控电流源和第二可控电流源(110、120)以及第三可控电流源和第四可控电流源(130、1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：