一种循环动态匹配的电流源电路制造技术

本申请提供了一种循环动态匹配电流源的方法，包括提供2n个具有固定序号的相同单位电流源，其中n为大于1的整数；接收时钟信号，并且在所述时钟信号的有效电平到来时使指针值加1，根据当前指针值和预设规则产生两路开关控制信号，当指针的值达到n后，回到1重新开始循环；基于所述两路开关控制信号，从所述2n个单位电流源中分别选出两组，每组包括n个单位电流源，两组单位电流源之和各自产生第一电流和第二电流，其中在同一时刻两组中包括的单位电流源的序号彼此不同；以及对所述第一电流和第二电流分别进行相同的低通滤波操作，从而输出两路经匹配的电流。两路经匹配的电流。两路经匹配的电流。

【技术实现步骤摘要】
一种循环动态匹配的电流源电路


[0001]本申请涉及一种电路，特别地涉及一种循环动态匹配的电流源电路。

技术介绍

[0002]许多医疗、过程控制和工业自动化应用都需要精确温度测量来实现其功能。电阻式温度检测器(RTD)是一种特殊的电阻，其阻值会随着温度的升高而变大，随着温度的降低而减小，工业上利用RTD的这一特性进行温度测量，因此RTD也被俗称为“热电阻”。因RTD具有宽泛的温度测量范围、良好的线性度以及卓越的长期稳定性和可复验性,通常在各种需要精确温度测量的应用中用作传感元件，实现高精确度的温度测量。
[0003]根据RTD热电阻引出导线数量的不同，RTD可分为两线RTD、三线RTD和四线RTD。其中两线RTD没有考虑引出导线的电阻，误差较大，仅适用于精度要求不高的场合。三线RTD可以在很大程度上消除引出导线本身对测温结果的影响，测温精度比两线RTD有很大的提高，再加上三线RTD在成本和测温精度之间取得了平衡，因此在各种工业用途中非常受欢迎。四线RTD基本上可以完全消除引线电阻的影响，精度非常高，但考虑到成本，一般用在实验室或者对精度要求很高的场合。
[0004]基于三线或四线RTD的高精度测温电路的共同点是，都需要两路电流源输出电流到RTD，其中第一路电流源输出的电流可跨RTD元件产生电压电势，同时第二路电流源输出的电流能够与第一路电流源输出的电流从最终测温值中抵消RTD引线的电阻。理论上，这两路电流源输出的电流应该完全相同，这样RTD的最终测温值将完全不会受到引线电阻的影响，达到设计的测温精度。但现实中两路电流源是不可能完全匹配的，那么RTD测温电路的最终测温精度至少依赖于两路电流源的匹配精度。尤其现有电路设计中采用的都是两路静态电流源，因此由各种因素造成的失配是固定存在且不会变化的，而三线或四线RTD最终的测温精度会受限于两路电流源的匹配精度，很难做到失配不超过1
‰
的高精度匹配。即使做到了，面积代价也很大。
[0005]目前提高两路电流源的匹配精度主要是通过增大电流源器件的面积，由于匹配精度与器件面积的平方成正比，使得这种方案成本过高。因此需要设计一种全新的匹配方案，有效提高适用于高精度测温电路或其他需要两路电流源匹配的数模转换器(ADC)芯片中电流源的匹配精度。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种电流源的循环动态匹配方案，来满足两路电流源高精度匹配的要求。
[0007]本申请提供了一种一种循环动态匹配电流源的方法，包括提供2n个具有固定序号的相同单位电流源，其中n为大于1的整数；接收时钟信号，并且在所述时钟信号的有效电平到来时使指针值加1，根据当前指针值和与预设规则产生两路开关控制信号，当指针值达到n后，回到1重新开始循环；基于所述两路开关控制信号，从所述2n个单位电流源中分别选出
两组，每组包括n个单位电流源，两组单位电流源之和各自产生第一电流和第二电流，其中在同一时刻两组包括的单位电流源的序号彼此不同；对所述第一电流和第二电流分别进行相同的低通滤波操作，从而输出两路经匹配的电流。
[0008]特别的，所述低通滤波操作的转折频率低于所述时钟信号频率的十分之一。
[0009]特别的，所述预设规则包括，当所述指针值变化时，变化前后同一组中至少包括一个序号不同的单位电流源，且两组中包括的单位电流源序号变化规则相同。
[0010]特别的，当所述指针值加1，每一组中包括序号均加1的单位电流源，当达到第2n个单位电流源后，回到第1个单位电流源继续循环。
[0011]特别的，所述两路开关信号中的每一路包括2n个单位开关信号。
[0012]本申请还提供了一种循环动态匹配电流源电路，包括指针模块，配置为接收时钟信号，并基于所述时钟信号产生指针信号，每当所述时钟信号的有效电平来临时，指针信号的值加1，当所述指针信号值达到n后，循环回1重新开始，其中n为大于1的整数；开关控制信号发生模块，耦合到所述指针模块，配置为接收所述指针信号，并根据预设规则产生与所述指针信号的值相应的两路开关控制信号；电流源电路模块，耦合到所述开关控制信号发生模块，配置为接收所述两路开关控制信号，并根据所述两路开关信号在所述电流源电路模块的两个输出端分别提供第一电流和第二电流，其中所述电流源电路模块包括，2n个具有固定序号的相同单位电流源，以及4n个单位开关，其中每个单位电流源与所述电流源电路模块的第一输出端和第二输出端耦合之间分别耦合有一个单位开关，其中在所述电流源电路工作状态下，产生所述第一电流的一组n个单位电流源与产生所述第二电流的一组n个单位电流源彼此序号不同；以及滤波模块，包括两个滤波支路，分别耦合到所述电流源电路模块的第一和第二输出端，配置为对所述第一电流和第二电流进行低通滤波以提供两路匹配的电流。
[0013]特别的，所述滤波模块的转折频率低于所述时钟信号频率的十分之一。
[0014]特别的，所述预设规则包括，在所述指针信号值变化时，变化前后同一组中至少包括一个序号不同的单位电流源。
[0015]特别的，当所述指针信号值加1，产生所述第一电流或第二电流的两组中包括序号均加1的单位电流源，当达到第2n个单位电流源后，回到第1个单位电流源继续循环。
[0016]特别的，所述两路开关信号中的每一路包括2n个单位开关信号，用于控制4n个单位开关的状态。
[0017]特别的，所述滤波支路包括RC滤波结构。
[0018]特别的，所述指针模块包括计数器，配置为基于所述时钟信号产生所述指针信号的值。
[0019]本申请还提供了一种模数转换器，包括模数转换单元，以及如前任一所述的循环动态匹配电流源电路。
[0020]本申请还提供了一种热电阻测温设备，包括如前所述的模数转换器。
附图说明
[0021]下面，将结合附图对本申请的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
[0022]图1所示为根据本申请一个实施例的循环动态匹配方案示意图；
[0023]图2所示为根据本申请一个实施例的电流源循环动态匹配电路的模块示意图；
[0024]图3(a)～(f)所示为根据本申请一个实施例的电流源循环动态匹配电路中电流源电路模块的部分结构和状态示意图；以及
[0025]图4所示为根据本申请一个实施例的滤波器模块示意性电路图。
具体实施方式
[0026]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种循环动态匹配电流源的方法，包括：提供2n个具有固定序号的相同单位电流源，其中n为大于1的整数；接收时钟信号，并且在所述时钟信号的有效电平到来时使指针值加1，根据当前指针值和与预设规则产生两路开关控制信号，当指针值达到n后，回到1重新开始循环；基于所述两路开关控制信号，从所述2n个单位电流源中分别选出两组，每组包括n个单位电流源，两组单位电流源之和分别产生第一电流和第二电流，其中在同一时刻两组包括的单位电流源的序号彼此不同；对所述第一电流和第二电流分别进行相同的低通滤波操作，从而输出两路经匹配的电流。2.如权利要求1所述的方法，其中所述低通滤波操作的转折频率低于所述时钟信号频率的十分之一。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述预设规则包括，当所述指针值变化时，变化前后同一组中至少包括一个序号不同的单位电流源，且两组中包括的单位电流源序号变化规则相同。4.如权利要求3所述的方法，其中当所述指针值加1，每一组中包括序号均加1的单位电流源，当达到第2n个单位电流源后，回到第1个单位电流源继续循环。5.如权利要求1或2所述的方法，其中所述两路开关信号中的每一路包括2n个单位开关信号。6.一种循环动态匹配电流源电路，包括：指针模块，配置为接收时钟信号，并基于所述时钟信号产生指针信号，每当所述时钟信号的有效电平来临时，指针信号的值加1，当所述指针信号值达到n后，循环回1重新开始，其中n为大于1的整数；开关控制信号发生模块，耦合到所述指针模块，配置为接收所述指针信号，并根据预设规则产生与所述指针信号的值相应的两路开关控制信号；电流源电路模块，耦合到所述开关控制信号发生模块，配置为接收所述两路开关控制信号，并根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王照钢，杨励，
申请(专利权)人：深圳市山海半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：