一种新型增益温度补偿的控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种新型增益温度补偿的控制电路，包括：带隙/正温度系数基准源，用于产生一个带隙基准电流和正温度系数的电流；正温度系数电压可编程电路，用于以正温度系数的电流和带隙基准电流为参考电流，产生一个温度系数可编程的控制电压V

【技术实现步骤摘要】
一种新型增益温度补偿的控制电路


[0001]本专利技术属于电路设计
，具体涉及一种新型增益温度补偿的控制电路。

技术介绍

[0002]现代通信系统和相控阵系统朝着宽带化、多通道化和调制模式高阶化发展，这就要求芯片增益随温度变化不敏感，但半导体材料本身的固有特性导致芯片内晶体管、电阻的特性在不同温度下变化较大，从而芯片的增益随着温度变化较大；在多通道复杂系统中，不同通道的增益变化直接影响了多进多出(MIMO)系统和相控阵系统的接收灵敏度和发射线性。
[0003]为了补偿芯片的增益随着温度的变化，当前芯片温度补偿主要有以下三种模式：
[0004](1)增益温度数字补偿：数字补偿主要架构是采用外置/内置的温度传感器检测芯片温度，根据检测的温度生成补偿数字码用来控制链路中的衰减器的增益。但当前架构的存在的问题包括：数字补偿架构采用数字编码和数字步进式增益调整，如果不与通信系统帧格式同步，会导致一帧数据因为温度补偿致增益突变，从而劣化系统信噪比；如果与通信系统帧格式同步，虽然可以避免上述问题，但是系统总体控制，增加了系统的复杂性和成本。
[0005](2)正温度系数放大器进行增益补偿：由于半导体材料的固有特性，绝大部分放大器在高温下增益低于低温下的增益；采用高斜率温度系数的电压/电流源给放大器做偏置，从而使得放大器具有一定的正温度系数，从而实现链路增益补偿。通过正温度系数电流补偿后的放大器主要存在两个缺点：一是高低温电流出现极大/极小值，放大器线性下降明显；二是放大器补偿后的增益范围仍然较小，往往无法满足链路补偿需求。
[0006](3)采用特定温度斜率电压控制衰减器/可变增益放大器的架构：传统的增益温度补偿电路，采用正/负温度系数的电压电流源通过不同的比例合成产生温度系数可调的电压/电流源用来控制衰减器/可变增益放大器的衰减器值；合成电压源的温度电压变化范围大和衰减器/可变增益放大器的增益范围大，实际上该方案拥有较大温度补偿范围和做到增益连续补偿，避免上述两个方案的缺点。但该方案仍存在以下缺点：一、温度补偿范围随着工艺的批次/不同芯片之间的波动而变化，导致在系统应用中出现补偿不一致性；二、温度增益曲线受限于温度系数电压合成和衰减器/可变增益放大器的增益控制特性，导致温度补偿的斜率在不同温度不一致且不可控制，系统应用出现较大增益补偿误差；三、当前方案衰减器的匹配会随着控制电压变化而变化，也就是说衰减匹配会在某些温度下急剧恶化，导致系统应用性能劣化。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：为解决工艺批次波动和不同芯片之间的离散性导致的补偿不一致的问题，以及为了使温度补偿的曲线符合dB线性(dB
‑
in
‑
Linear)或其他任何系统需要的特性和满足不同温度特性下的衰减器的匹配性，本专利技术提出了一种新型增益温度补偿的控制电
路。
[0008]技术方案：一种新型增益温度补偿的控制电路，包括：
[0009]带隙/正温度系数基准源，用于产生一个带隙基准电流和正温度系数的电流；
[0010]正温度系数电压可编程电路，包括两个数字模拟转换器，用于以正温度系数的电流和带隙基准电流为参考电流，产生一个温度系数可编程的控制电压V
ctr
；
[0011]dB线性插值产生电路，用于将控制电压V
ctr
转化为衰减器需要的开关电阻对应的控制电流I
ctr
；
[0012]衰减器串联管控制电压产生电路，用于将控制电流I
ctr
转化为用来控制衰减器和镜像衰减器的串联管的dB线性控制电压V
ctrp
；
[0013]镜像衰减器并联管控制电压产生电路，用于基于dB线性控制电压V
ctrp
，通过负反馈获得用来控制信号衰减器获得最佳的输入输出匹配的电压V
ctrn
；
[0014]信号衰减器，用于根据电压V
ctrn
，在有效衰减范围内获得最佳的输入输出匹配。
[0015]进一步的，所述正温度系数电压可编程电路包括：
[0016]寄存器，用于控制第一数字模拟转换器和第二数字模拟转换器；
[0017]第一数字模拟转换器，用于以正温度系数的电流为参考，产生温度系数可编程的电压KT
×
C1；其中，K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，C1为第一数字模拟转换器的等效码；
[0018]第二数字模拟转换器，用于以带隙基准电流为参考，产生温度系数可编程的电压V
bg
×
C2；其中，C2为第二数字模拟转换器等效码；
[0019]所述V
ctr
＝KT
×
C1+V
bg
×
C2。
[0020]进一步的，所述dB线性插值产生电路包括：
[0021]M比特DAC，用于产生N个可选电压；N个跨导单元，以控制电压V
ctr
为正端输入电压，以M比特DAC产生的可选电压作为参考电压，得到控制电流I
ctr
；
[0022]所述控制电流I
ctr
表示为：
[0023][0024]其中，I
gm,k
为每个跨导单元的输出电流，表示为I
gm,k
＝gm
×
(V
ctr
‑
V
ref,k
)，V
ref,k
为可选电压。
[0025]进一步的，所述衰减器串联管控制电压产生电路包括：第一运放和开关管M1；所述第一运放的输出端与开关管M1的栅极连接；
[0026]所述控制电流I
ctr
输入第一运放的正端，基准电压V
ref
输入第一运放的负端，使开关管M1工作在线性区；
[0027]以及控制电流I
ctr
输入开关管M1的漏极，得到用来控制衰减器和镜像衰减器的串联管的dB线性控制电压V
ctrp
。
[0028]进一步的，所述镜像衰减器并联管控制电压产生电路包括镜像衰减器和第二运放，所述镜像衰减器为由开关管M
s1d
、开关管M
s2d
和开关管M
p1d
构成Tee衰减架构的衰减器；
[0029]所述镜像衰减器通过输入dB线性控制电压V
ctrp
，和第二运放用来产生最佳匹配的控制电压V
ctrn
。
[0030]进一步的，所述信号衰减器为由开关管M
s1
、开关管M
s2
和开关管M
p1
构成Tee衰减架构的衰减器。
[0031]进一步的，开关管M
s1d
、开关管M
s2d
和开关管M
p1d
的尺寸分别为开关管M
s1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型增益温度补偿的控制电路，其特征在于：包括：带隙/正温度系数基准源，用于产生一个带隙基准电流和正温度系数的电流；正温度系数电压可编程电路，包括两个数字模拟转换器，用于以正温度系数的电流和带隙基准电流为参考电流，产生一个温度系数可编程的控制电压V
ctr
；dB线性插值产生电路，用于将控制电压V
ctr
转化为衰减器需要的开关电阻对应的控制电流I
ctr
；衰减器串联管控制电压产生电路，用于将控制电流I
ctr
转化为用来控制衰减器和镜像衰减器的串联管的dB线性控制电压V
ctrp
；镜像衰减器并联管控制电压产生电路，用于基于dB线性控制电压V
ctrp
，通过负反馈获得用来控制信号衰减器获得最佳的输入输出阻抗匹配的电压V
ctrn
；信号衰减器，用于根据电压V
ctrn
，在有效衰减范围内获得最佳的输入输出阻抗匹配。2.根据权利要求1所述的一种新型增益温度补偿的控制电路，其特征在于：所述正温度系数电压可编程电路包括：寄存器，用于控制第一数字模拟转换器和第二数字模拟转换器；第一数字模拟转换器，用于以正温度系数的电流为参考，产生温度系数可编程的电压KT
×
C1；其中，K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，C1为第一数字模拟转换器的等效码；第二数字模拟转换器，用于以带隙基准电流为参考，产生温度系数可编程的电压V
bg
×
C2；其中，C2为第二数字模拟转换器等效码；所述V
ctr
＝KT
×
C1+V
bg
×
C2。3.根据权利要求1所述的一种新型增益温度补偿的控制电路，其特征在于：所述dB线性插值产生电路包括：M比特DAC，用于产生N个可选电压；N个跨导单元，以控制电压V
ctr
为正端输入电压，以M比特DAC产生的可选电压作为参考电压，得到控制电流I
ctr
；所述控制电流I

【专利技术属性】
技术研发人员：诸小胜，王镇，黄堃，王永利，夏剑平，
申请(专利权)人：思诺威科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：