放大接口以及用于校正放大接口的对应测量系统和方法技术方案

本公开的实施例涉及放大接口以及用于校正放大接口的对应测量系统和方法。一种放大接口包括：连接到第一节点的第一FET的漏极、连接到第二节点的第二FET的漏极、以及连接到第三节点的第一FET和第二FET的源极。第一偏置电流发生器和第二偏置电流发生器连接到第一节点和第二节点。第三FET连接在第三节点和参考电压之间。调节电路驱动第三FET的栅极，以将第一节点处的电压和第二节点处的电压的共模调节到期望值。电流发生器向第一节点和/或第二节点施加校正电流。差分电流积分器具有连接到第二节点和第一节点的第一输入和第二输入。积分器供应电压，该电压表示在第二输入和第一输入处所接收的电流之差的积分。

【技术实现步骤摘要】
放大接口以及用于校正放大接口的对应测量系统和方法优先权声明本申请要求于2019年2月8日提交的意大利专利申请号102019000001851的优先权，其内容在法律允许的最大范围内在此通过引用整体并入。
本说明书的实施例涉及测量系统。
技术介绍
图1示出了典型测量系统。一般而言，测量系统包括传感器10和处理电路40。具体地，传感器10被配置为用于提供表示要测量的数量的测量信号MS。例如，传感器1可以是环境传感器，诸如温度传感器、亮度传感器等。处理电路40被配置为用于处理测量信号MS。通常，不是向处理电路40而是向放大器电路20直接供应测量信号MS，该放大器电路20被配置为用于生成放大后的测量信号AS。一般而言，放大器电路20能够进行各种操作。例如，通过在输出处供应电流信号的传感器，放大器电路20可以在输出处供应电压信号。另外，放大器电路20可以被配置为用于放大测量信号MS的变化，使得优选地以其最大变化覆盖下游电路的输入动态范围。例如，处理电路40通常是数字电路，诸如编程后的微处理器。在这种情况下，处理电路40具有相关联的模数(A/D)转换器30，其被配置为用于在其输入处接收放大后的信号AS，并且用于在其输出处供应数字信号DS，该数字信号DS包括放大后的信号AS的数字样本。例如，传感器10可以包括一个或多个TMOS晶体管。具体地，术语TMOS指定特定MOS(金属氧化物半导体)器件。具体地，该器件包括与包括该晶体管的集成电路的基板热隔离的MOS晶体管。通常，获得具有悬挂结构的TMOS，以帮助最大化在其中获得该TMOS的管芯其余部分的热隔离。因此，该晶体管可以暴露于与基板/管芯的温度变化不同的温度变化。器件的小温度变化会导致晶体管自身的I-V(电流-电压)特性的变化，可以对该变化进行适当检测。例如，晶体管的温度变化可能是由于撞击在TMOS自身上的红外(IR)辐射所致，或可能是由于TMOS自身上的气体流动所致。因此，这种TMOS器件经常被称为“热隔离MOS”(由于MOS的热隔离)或简称为“热MOS”(由于其检测温度变化的能力)。例如，在美国专利申请公开号2006/0244067、2011/0315880和2017/0205366中描述了这种类型的传感器，其通过引用并入本文。比如，可以通过传统CMOS-SOI或SOI-CMOS(绝缘体上硅互补金属氧化物半导体)工艺使用适当微加工和干法蚀刻工艺来制造这种悬挂MOS晶体管。TMOS是用于开发新一代感测设备(诸如红外(IR)温度传感器、防入侵传感器、气流传感器等)的元件。使用TMOS晶体管作为有源敏感元件在内部增益、传感器内的多路复用和高温灵敏度方面具有优势。由于TMOS可以在其中功耗极低的亚阈值条件下使用，所以TMOS可以通过电池供电，从而能够广泛应用于移动电话、智能家居、IoT(物联网)、以及安全和保密行业。如美国专利申请公开号2017/0205366中所描述的，要对TMOS传感器进行适当偏置，然后要对(由于TMOS自身设置的温度变化)由传感器产生的小信号进行放大和后处理。因此，读取电路体系架构的设计对于适当检测由TMOS传感器产生的信号至关重要。因此，本领域需要提供一种能够克服常规技术的限制中的一个或多个限制的方式。
技术实现思路
根据一个或多个实施例，上述目的中的一个或多个目的通过一种放大接口来实现。实施例还涉及一种对应测量系统以及一种用于校准放大接口的方法。本公开的各种实施例涉及一种用于第一FET和第二FET(诸如MOS晶体管，优选地，n沟道MOS晶体管)的放大接口。具体地，在各种实施例中，这些晶体管是TMOS晶体管，其中栅极端子连接到参考电压。因此，在各种实施例中，放大接口包括第一节点、第二节点和第三节点，其中第一FET的漏极端子连接到第一节点，第二FET的漏极端子连接到第二节点，并且第一FET和第二FET的源极端子连接到第三节点。在各种实施例中，第一偏置电流发生器生成第一偏置电流，并且第一偏置电流发生器的输出连接到第一节点。而且，第二偏置电流发生器生成第二偏置电流，并且第二偏置电流发生器的输出连接到第二节点。在各种实施例中，第一偏置电流发生器和第二偏置电流发生器是PTAT(与绝对温度成比例)类型的电流发生器。在各种实施例中，放大接口包括第三FET，其中第三FET的漏极端子连接到第三节点，并且第三FET的源极端子连接到参考电压。调节电路被配置为用于驱动第三FET的栅极端子，使得将第一节点处的电压和第二节点处的电压的共模调节到所需值。在各种实施例中，放大接口包括差分电流积分器，该差分电流积分器包括连接到第二节点的第一输入端子和连接到第一节点的第二输入端子。因此，差分积分器在其输出处经由两个输出端子而供应电压，该电压表示在差分电流积分器的第二输入端子处所接收的电流与在差分电流积分器的第一输入端子处所接收的电流之差的积分。例如，在各种实施例中，差分电流积分器包括差分运算放大器，其中差分运算放大器的第一输入端子连接到第二节点，并且差分运算放大器的第二输入端子连接到第一节点。而且，第一电容器连接在差分运算放大器的第一输出端子与差分运算放大器的第一输入端子之间，并且第二电容器连接在差分运算放大器的第二输出端子与差分运算放大器的第二输入端子之间。在各种实施例中，差分电流积分器还具有分别并联连接到第一电容器和第二电容器的第一电子开关和第二电子开关，其中第一电子开关和第二电子开关借助于复位信号而被驱动，从而能够使差分电流积分器复位。在各种实施例中，放大接口可以包括采样保持电路，其根据控制信号来存储差分电流积分器的输出电压。因此，控制电路可以生成复位信号，使得使差分电流积分器周期性地在复位间隔期间被复位并且在测量间隔期间被激活。而且，在每个测量间隔期间，控制电路可以将控制信号设置为用于在采样间隔内存储输出电压的第一逻辑值，并且可以将控制信号设置为用于在保持间隔内保持所存储的输出电压的第二逻辑值。在各种实施例中，放大接口还包括RC振荡器，该RC振荡器包括电容器和电阻器，其限定了RC振荡器的振荡周期，并且控制电路可以生成控制信号，使得采样间隔与RC振荡器的振荡周期的倍数相对应。在这种情况下，通过以适当方式设计第一偏置电流发生器和第二偏置电流发生器(该第一偏置电流发生器和第二偏置电流发生器是与绝对温度成比例(PTAT)类型的发生器)、差分电流积分器的(积分)电容器、以及RC振荡器的电容器和电阻器，这些部件的过程扩展(processspread)和温度变化都可以得以补偿。附图说明现在，参考所附的附图，对本公开的实施例进行描述，附图仅通过非限制性示例提供，并且其中：图1示出了测量系统；图2示出了放大接口的第一实施例；图3示出了图2的放大接口的操作的实施例；图4示出了放大接口的第二实施例；图5示出了图4的放大接口的操作的实施例；图6示出了放大接口的第三实施例；图7示出了放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放大接口，包括：/n第一FET，具有连接到第一节点的漏极端子以及连接到第三节点的源极端子；/n第二FET，具有连接到第二节点的漏极端子以及连接到所述第三节点的源极端子；/n第一偏置电流发生器，被配置为向所述第一节点施加第一偏置电流；/n第二偏置电流发生器，被配置为向所述第二节点施加第二偏置电流；/n第三FET，具有连接到所述第三节点的漏极端子以及连接到参考电压的源极端子；/n调节电路，被配置为驱动所述第三FET的栅极端子，以便将所述第一节点处的共模电压和所述第二节点处的共模电压调节到给定值；/n至少一个电流发生器，被配置为向所述第一节点和所述第二节点中的一个节点施加校正电流；以及/n差分电流积分器，包括连接到所述第二节点的第一输入端子和连接到所述第一节点的第二输入端子，其中所述差分电流积分器被配置为经由两个输出端子提供输出电压，所述输出电压指示第一输出电流与第二输出电流之差的积分，所述第一输出电流从所述第二节点在所述差分电流积分器的所述第一输入端子处被接收，所述第二输出电流从所述第一节点在所述差分电流积分器的所述第二输入端子处被接收。/n

【技术特征摘要】
20190208 IT 1020190000018511.一种放大接口，包括：
第一FET，具有连接到第一节点的漏极端子以及连接到第三节点的源极端子；
第二FET，具有连接到第二节点的漏极端子以及连接到所述第三节点的源极端子；
第一偏置电流发生器，被配置为向所述第一节点施加第一偏置电流；
第二偏置电流发生器，被配置为向所述第二节点施加第二偏置电流；
第三FET，具有连接到所述第三节点的漏极端子以及连接到参考电压的源极端子；
调节电路，被配置为驱动所述第三FET的栅极端子，以便将所述第一节点处的共模电压和所述第二节点处的共模电压调节到给定值；
至少一个电流发生器，被配置为向所述第一节点和所述第二节点中的一个节点施加校正电流；以及
差分电流积分器，包括连接到所述第二节点的第一输入端子和连接到所述第一节点的第二输入端子，其中所述差分电流积分器被配置为经由两个输出端子提供输出电压，所述输出电压指示第一输出电流与第二输出电流之差的积分，所述第一输出电流从所述第二节点在所述差分电流积分器的所述第一输入端子处被接收，所述第二输出电流从所述第一节点在所述差分电流积分器的所述第二输入端子处被接收。


2.根据权利要求1所述的放大接口，其中所述调节电路被配置为驱动所述第三FET的所述栅极端子，使得：
(VO1P+VO1N)/2＝VCM1，
其中VO1P与所述第一节点处的电压相对应，VO1N与所述第二节点处的电压相对应，并且VCM1与所述给定值相对应。


3.根据权利要求1所述的放大接口，其中所述差分电流积分器包括差分运算放大器，所述差分运算放大器包括：
第一电容器，连接在所述差分运算放大器的第一输出端子与所述第一输入端子之间；以及
第二电容器，连接在所述差分运算放大器的第二输出端子与所述第二输入端子之间。


4.根据权利要求3所述的放大接口，其中所述差分电流积分器还包括分别与所述第一电容器和所述第二电容器并联连接的第一电子开关和第二电子开关，其中所述第一电子开关和所述第二电子开关经由复位信号而被驱动。


5.根据权利要求4所述的放大接口，还包括采样保持电路，所述采样保持电路被配置为：
当控制信号具有第一逻辑值时，存储所述输出电压；以及
当所述控制信号具有与所述第一逻辑值不同的第二逻辑值时，维持所述输出电压。


6.根据权利要求5所述的放大接口，包括控制电路，所述控制电路被配置为：
生成所述复位信号，使得使所述差分电流积分器周期性地在复位间隔期间被复位、并且在测量间隔期间被激活；以及
在每个测量间隔期间，在采样间隔内将所述控制信号设置为所述第一逻辑值，并且在保持间隔内将所述控制信号设置为所述第二逻辑值。


7.根据权利要求6所述的放大接口，还包括具有电容器和电阻器的RC振荡器，所述电容器和所述电阻器限定所述RC振荡器的振荡周期，并且其中所述控制电路被配置为生成所述控制信号，使得所述采样间隔与所述RC振荡器的所述振荡周期的倍数相对应。


8.根据权利要求1所述的放大接口，其中所述第一偏置电流和所述第二偏置电流与绝对温度成比例(PTAT)。


9.根据权利要求1所述的放大接口，其中所述第一FET和所述第二FET包括n沟道MOS晶体管。


10.根据权利要求1所述的放大接口，其中所述第一FET和所述第二FET是热隔离晶体管，并且其中所述第一FET和所述第二FET的栅极端子连接到另一参考电压。


11.根据权利要求1所述的放大接口，其中所述至少一个电流发生器包括：
第一电流发生器，被配置为除了所述第一偏置电流之外，还向所述第一节点施加正校正电流，以及
第二电流发生器，被配置为除了所述第二偏置电流之外，还向所述第二节点施加负校正电流。


12.根据权利要求11所述的放大接口，还包括第一斩波器电路，所述第一斩波器电路连接在所述差分电流积分器的所述第一输入端子和所述第二输入端子与所述第一节点和所述第二节点之间。


13.根据权利要求12所述的放大接口，还包括第二斩波器电路，所述第二斩波器电路连接在所述第一电流发生器和所述第二电流发生器与所述第一节点和所述第二节点之间。


14.根据权利要求13所述的放大接口，还包括第三斩波器电路，所述第三斩波器电路连接在所述差分电流积分器的所述两个输出端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·伊波利托，M·韦亚纳，A·雷克希亚，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT