本发明专利技术涉及使用单片检测电阻器准确地测量电流的方法和装置。揭示了用于管理单片检测电阻器的工艺和温度变化的系统和方法。该系统包括一种可以利用线性ｇｍ电路提供线性增益（正的增益和／或负的增益）的电路。这种电路的线性度能够补偿整个电流范围内（从正的到负的）的温度和工艺变化。通过使用线性ｇｍ放大器和复制电阻器，产生控制信号，复制电阻器大致相似于单片电阻器。控制信号被用于控制补偿电路内的全异线性ｇｍ放大器的增益，该补偿电路提供偏移电压以补偿单片电阻器的电阻变化。
【技术实现步骤摘要】
使用单片检测电阻器准确地测量电流的方法和装置有关申请的交叉参照本申请要求2009年10月22日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR ACCURATELY MEASURING CURRENTS USING ON CHIP SENSE RESISTORS”的美国临时专利申请 61，253，904(代理人案件号SE-2722-AN/INTEP101US)的权益，该申请全部引用在此作为参考。附图说明图1示出了根据本专利技术一实施方式的示例体系结构的高级功能模块图2示出了根据本专利技术一实施方式的示例性方法；图3示出了测量模块的示例实现方式；图4示出了控制模块的示例实现方式；图5示出了耦合到补偿模块的测量模块的示例实现方式；图6示出了根据本专利技术一实施方式的备选电路实现方式；图7示出了用于产生控制信号的示例方法；图8示出了用于校正指示检测到的实际负载电流的信号的示例方法图9示出了用于补偿模块的示例方法；以及图10示出了可实现本专利技术的实施方式的示例系统。具体实施例方式本专利技术的实施方式涉及使用单片(on-chip)检测电阻器准确地测量电流，更具 体地讲，涉及自适应地补偿由工艺与温度变化所引起的单片检测电阻器的电阻变化所导 致的误差。本专利技术的实施方式的应用可以包括自动测试设备(ATE)的精密参数测量单元 (PPMU)。在器件测试期间，可使用PPMU测量参数(比如器件引脚处的电压和电流)并调节 这种参数。PPMU尝试确保在测试期间将合适的参数值应用于待测器件(DUT)。根据本专利技术的实施方式，提供了包括复制电阻器的控制电路。该控制电路使期望 的负载电流流过该复制电阻器，并产生用于指示该复制电阻器两端的电压降的控制信号， 该控制信号随着温度和工艺条件的变化而变化。包括单片检测电阻器的电流检测电路检测 实际的负载电流，并产生用于指示检测到的电流的输出信号。单片电阻器和复制电阻器是 由特性基本上相同的材料制成的，并且彼此靠近，使得任何温度和工艺变化都将以基本上 相同的方式影响着这两个电阻器。补偿电路被用于在整个满刻度负载电流范围内补偿工艺和温度变化对单片电阻 器的性能的影响。补偿电路使用高度线性的跨导(gm)级。通过使用上述控制信号，调节线 性gm级的增益。电流检测电路所产生的输出信号是作为输入被提供给线性gm级的。补偿 电路使用控制信号来更准确地反映测得的电流1。结合附图描述本专利技术，其中相同的标号被用于指代相同的元件。在下面的描述中， 为了解释，阐明了大量的具体细节和示例，为的是透彻理解本专利技术的各实施方式。然而，本专利技术的各实施方式可以在没有这些具体细节的情况下得到实施，并且并不限于这些具体细 节和示例。另外，以框图形式示出了公知的结构和器件，为的是帮助描述本专利技术。此外，在 本文中，“示例性” 一词意指一个示例、实例或示出。本文所描述的“示例性”的任何方面或 设计并不必然地被解释成优于其它方面或设计。“示例性”一词的使用旨在以具体的方式呈 现许多概念。此外，“耦合” 一词意指直接或间接的电或机械的耦合。图1示出了根据本专利技术一实施方式的集成电路芯片(IC)的功能模块。IC 100包 括控制模块102、测量模块104和补偿模块106。控制模块102接收两个输入信号用于指 示测量模块104的期望电压(比如期望的满刻度电压)的信号(VMI_fs)；以及用于指示测 量模块104的期望电流(比如期望的满刻度电流)的信号(Iref)。通过使Iref电流流过 控制模块102中所包括的复制电阻器，控制模块102为测量模块104产生预期的电压(比 如预期的满刻度电压)VMI_ref。基于VMI_fs和VMI_ref数值之间的比较，控制模块102产 生一输出控制信号(GM_CTRL)，用于指示复制电阻器的数值。为了产生这些信号并执行这种 比较，控制模块102包括精密的电流源、具有增益控制的线性跨导(gm)放大器、两个运算放 大器(Op-Amp)以及补偿电阻器。测量模块104包括至少一个单片检测电阻器。测量模块104接收来自输出级的实 际的负载电流(ILOAD)，并且通过使用单片检测电阻器来检测该负载电流。测量模块104产 生一输出信号(MI_0utput)，用于指示检测到的电流。测量模块104包括多个运算放大器 (op-amp)以产生MI_0utput信号，该信号正比于流过单片检测电阻器的电流。复制电阻器基本上相似于单片电阻器。复制电阻器可以被设置在与单片电阻器相 同的(或基本上相似的)材料中，且位置大致相同，同时随着工艺中的薄层电阻的变化相同 (或大致相似)，和/或温度系数相同(或大致相似)。本文中相对于复制电阻器而使用的 术语“大致相似”意指与单片电阻器足够相似(比如在电阻值、材料组成等方面)从而使复 制电阻器的电阻变化与单片电阻器的电阻变化相同、或与后者成比例、和/或是后者经缩 放的版本。另外，术语“大致相似”也可以意指数值方面相差一个已知的和/或指定的偏移 值。复制电阻器可以是测量模块104的单片电阻器的经缩放的版本，并且可以是在芯片的 内部。此外，术语“位置大致相同，，是指靠近单片电阻器的任何位置，使得单片电阻器和复 制电阻器经历相同或大致相同的环境并由此经历相同和/或大致相似的温度/工艺变化。随着温度变化和/或工艺变化，单片电阻器呈现出一些变化，这导致电流检测方 面的误差。这些变化是线性的或接近于线性的。电阻的温度系数α可以用百万分之几 (PPM)/摄氏度来表达，并且由下式进行定义Rt2 = RTi χ；其中Ti可以是初始 温度，T2可以是最终的温度，RTi可以是初始电阻，Rt2可以是温度T2时的电阻，并且α可以 是温度系数。α的数值不是恒定的，但是可能取决于初始温度，电阻的增量基于该初始温 度。例如，当增量是基于0°C时测得的电阻时，则α可以具有数值α(ι。在另一个初始温度 t °C时，α的数值可以是dt。此外，电阻的温度系数可以是负的或正的。补偿模块106接收作为输入的GM_CTRL和MI_output信号，并且使用GM_CTRL信 号来校正MI_0utput信号中的误差。MI_0utput信号中的误差源自检测电阻器的电阻值的 变化，这是因薄层电阻和温度的变化所导致的。补偿模块106产生作为输出的经校正的MI_ output信号(MI_C0rrect)。补偿模块106包括具有增益控制的全异线性跨导(gm)放大器、运算放大器以及补偿电阻器。线性gm放大器的增益可以通过控制部件102所产生的控制 信号来进行设置或调节，该控制信号是基于薄层电阻和复制电阻器的温度的变化。控制模 块102、测量模块104和/或补偿模块106可以集成在共同的IC 100上或者在多个IC(未 示出)中实现。图2示出了根据本专利技术一实施方式的控制模块、测量模块和补偿模块的示例方 法。根据流程图200，在步骤212处，控制模块102接收两个输入用于指示测量模块104的 期望的满刻度电压值的信号(VMI_fs)；以及用于指示测量模块104的期望的满刻度电流的 信号(Iref)在步骤214中，通过使Iref流过控制模块102中所包括的复制电阻器，确定测 量模块214的检测电阻器两端预期的电压值(VMI_ref)。在步骤216中，控制模块102本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，包括：包括第一电阻器和第一线性跨导放大器的第一电路，用于产生表示第一电阻器的值的控制信号；包括第二电阻器的第二电路，其中，第二电路被配置成产生表示流过第二电阻器的负载电流的输出信号；以及第三电路，所述第三电路利用所述控制信号校正所述输出信号以补偿第二电阻器的电阻变化，其中，第二电阻器的电阻变化正比于第一电阻器的电阻变化，并且第二电阻器位于集成电路芯片上。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P沙利文，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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