使用温度自补偿跨阻放大器的电流感测电路制造技术

本公开涉及使用温度自补偿跨阻放大器的电流感测电路。一种电流传感器架构使用具有低通滤波器特性的跨阻放大器电路来实现。电流感测电阻器和放大器电路的输入电阻器热匹配，使得它们具有基本一致的温度系数。与对应电容器并联耦合的反馈电阻器使用开关电容器电路来实现，该开关电容器电路模拟电阻器。使用这种配置，电流传感器对温度不敏感。电流传感器对温度不敏感。电流传感器对温度不敏感。

【技术实现步骤摘要】
使用温度自补偿跨阻放大器的电流感测电路


[0001]各实施例涉及电流感测电路，并且具体地涉及解决由于温度变化导致的电流感测测量不精确的问题。

技术介绍

[0002]参考图1，图1示出了常规电流感测电路10的电路图。电源12向负载14提供电流iload。在很多应用中，能够感测电流iload的幅值是很重要的。电流感测电路10使用与负载14串联连接的感测电阻器16，使得电流iload经过感测电阻器16，来用于感测电流iload。差分放大器18具有连接在感测电阻器16的相对端的输入端子，并且用于响应于所施加的电流iload而测量跨感测电阻器16的电压降。差分放大器18将增益应用于所测量的电压降以生成与电流iload成比例的输出电压Vout：
[0003]Vout＝Rsense
·
iload
·
G
[0004]其中：Rsense是感测电阻器16的电阻，G是差分放大器18的增益。因为差分放大器18的增益G通常非常精确(例如，由反馈电阻器和放大器电路的输入电阻器的比率固定)，电流测量的不精确性通常是由于非常小的电阻Rsense的根据温度、工艺和封装应力的不可忽略的变化引起的。
[0005]对电流感测测量的不精确性问题的一种已知解决方案是利用数字信号处理技术，其中感测电阻器16的相对端处的电压被转换为数字信号并且电压差在数字域中被确定。关于解决温度变化，感测电阻器16的相对端处的电压的数字化测量可以通过根据温度移动模数转换参考电压来调节。替代地，如果微处理器可用，则基于温度的数字校正可以被应用于数字电压值。这些数字信号处理解决方案存在很多缺点，包括：需要附加的电路，从而增加了电路复杂性、占用的电路面积和功耗；需要精确的电路修整；以及需要进行电路测试和校准操作。
[0006]在很多电路应用中，包括数字电路系统是不可行的，并且因此本领域需要一种模拟电路解决方案来解决电流测量相对于感测电阻器的工艺和温度变化的不精确性。

技术实现思路

[0007]在一个实施例中，一种电路包括：包括第一输入节点和第二输入节点的差分输入；包括第一放大器输入节点、第二放大器输入节点、第一放大器输出节点和第二放大器输出节点的全差分放大器电路；耦合在第一输入节点与第一放大器输入节点之间的第一输入电阻器；耦合在第二输入节点与第二放大器输入节点之间的第二输入电阻器；耦合在第一放大器输出节点与第一放大器输入节点之间的第一反馈电阻器；以及耦合在第二放大器输出节点与第二放大器输入节点之间的第二反馈电阻器。第一反馈电阻器和第二反馈电阻器中的每个反馈电阻器被实现为开关电容器电路，该开关电容器电路模拟电阻器。
[0008]在一个实施例中，一种电路包括：第一输入节点；第二输入节点；第一输出节点；第二输出节点；连接在第一输入节点与第二输入节点之间的电流感测电阻器，并且待感测的
电流通过该电流感测电阻器；连接在第一输入节点与第一中间节点之间的第一输入电阻器；连接在第二输入节点与第二中间节点之间的第二输入电阻器；包括耦合到第一中间节点的第一放大器输入节点、耦合到第二中间节点的第二放大器输入节点、耦合到第一输出节点的第一放大器输出节点和耦合到第二输出节点的第二放大器输出节点的全差分放大器电路；连接在第一输出节点与第一中间节点之间的第一反馈电阻器；以及连接在第二输出节点与第二中间节点之间的第二反馈电阻器。第一反馈电阻器和第二反馈电阻器中的每个反馈电阻器被实现为开关电容器电路，该开关电容器电路模拟电阻器。
[0009]在一个实施例中，一种电路包括：第一输入节点；第二输入节点；输出节点；连接在第一输入节点与第二输入节点之间的电流感测电阻器，并且待感测的电流通过该电流感测电阻器；连接在第一输入节点与第一中间节点之间的第一输入电阻器；连接在第二输入节点与第二中间节点之间的第二输入电阻器；包括耦合到第一中间节点的第一放大器输入节点、耦合到第二中间节点的第二放大器输入节点和耦合到第一输出节点的放大器输出节点的差分放大器电路；连接在第一放大器输入节点与参考节点之间的第一感测电阻器；以及连接在第二放大器输入节点与参考节点之间的第二感测电阻器。第一感测电阻器和第二感测电阻器中的每个感测电阻器被实现为开关电容器电路，该开关电容器电路模拟电阻器。
附图说明
[0010]为了更好地理解实施例，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中：
[0011]图1示出了常规电流感测电路的电路图；
[0012]图2是开关电容器电路的电路图，该开关电容器电路模拟电阻器；
[0013]图3示出了电流感测电路的电路图；
[0014]图4示出了用于温度系数匹配电阻器的集成电路实施方式的示例布局配置；
[0015]图5A是绘制感测电阻器的电阻根据温度的曲线图；
[0016]图5B是绘制放大器输入电阻器的电阻根据温度的曲线图；
[0017]其中感测电阻器和输入电阻器具有相同长度，被放置在相同区域中，并且是相同类型的(例如，用n+多晶硅来实现)；
[0018]图6是电流感测电路的另一实施例的电路图；
[0019]图7是电流感测电路的又一实施例的电路图；
[0020]图8是电流感测电路的再一实施例的电路图；以及
[0021]图9是开关电容器电路的电路图，该开关电容器电路模拟电阻器。
具体实施方式
[0022]本领域已知使用开关电容器技术来模拟电阻器。图2示出了开关电容器电路20的电路图，开关电容器电路20模拟电阻器40。开关电容器电路20包括第一端子22(其对应于被模拟的电阻器的第一端子42)和第二端子24(其对应于被模拟的电阻器的第二端子44)。电容器28的第一端子通过第一开关26选择性地连接到第一端子22。电容器28的第一端子进一步通过第二开关32选择性地连接到参考节点(例如，地)。电容器28的第二端子通过第三开关30选择性地连接到第二端子24。电容器28的第二端子进一步通过第四开关34选择性地连接到参考节点(例如，地)。第二开关32和第四开关34的开关操作由第一时钟信号φ1控制。
第一开关26和第三开关30的开关操作由第二时钟信号φ2控制。如图所示，第一时钟信号φ1和第二时钟信号φ2是非重叠时钟。
[0023]开关电容器电路20本质上是离散时间电阻器。在开关电容器电路20的电容器28中流动的电流isc由下式给出：
[0024][0025]其中：T是时钟信号的周期；q是在周期T期间转移到电容器28的电荷；C是电容器28的电容；Va是第一端子22处的电压；并且Vb为第二端子24处的电压。因此，开关电容器电路20的等效电阻Req为：
[0026][0027]现在参考图3，图3示出了电流感测电路110的电路图。电源112向负载114提供电流iload。电流感测电路110被配置为用于使用与负载114串联连接的感测电阻器116(其中电流iload经过感测电阻器116)来感测电流iload的有源(例如，一阶)低通滤波器电路级。低通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，包括：差分输入，包括第一输入节点和第二输入节点；全差分放大器电路，包括第一放大器输入节点、第二放大器输入节点、第一放大器输出节点和第二放大器输出节点；第一输入电阻器，耦合在所述第一输入节点与所述第一放大器输入节点之间；第二输入电阻器，耦合在所述第二输入节点与所述第二放大器输入节点之间；第一反馈电阻器，耦合在所述第一放大器输出节点与所述第一放大器输入节点之间；以及第二反馈电阻器，耦合在所述第二放大器输出节点与所述第二放大器输入节点之间；其中所述第一反馈电阻器和所述第二反馈电阻器中的每个反馈电阻器被实现为开关电容器电路，所述开关电容器电路模拟电阻器。2.根据权利要求1所述的电路，还包括：第一反馈电容器，耦合在所述第一放大器输出节点与所述第一放大器输入节点之间；以及第二反馈电容器，耦合在所述第二放大器输出节点与所述第二放大器输入节点之间。3.根据权利要求2所述的电路：其中所述第一反馈电容器与形成所述第一反馈电阻器的所述开关电容器电路并联连接；以及其中所述第二反馈电容器与形成所述第二反馈电阻器的所述开关电容器电路并联连接。4.根据权利要求1所述的电路，还包括：第一斩波电路，在所述全差分放大器电路的所述第一放大器输入节点和所述第二放大器输入节点处；以及第二斩波电路，在所述全差分放大器电路的所述第一放大器输出节点和所述第二放大器输出节点处。5.根据权利要求1所述的电路，还包括：第一晶体管，耦合在所述第一放大器输入节点与所述第一输入电阻器之间；第二晶体管，耦合在所述第二放大器输入节点与所述第一输入电阻器之间；附加全差分放大器电路，包括耦合到所述第一电阻器的第一放大器输入节点、耦合到所述第二电阻器的第二放大器输入节点、驱动所述第一晶体管的控制端子的第一放大器输出节点和驱动所述第二晶体管的控制端子的第二放大器输出节点。6.根据权利要求5所述的电路，还包括共模感测电路，所述共模感测电路被配置为感测所述第一晶体管与所述第二晶体管之间的共模电压，并且控制所述附加全差分放大器电路的共模操作。7.根据权利要求1所述的电路，还包括耦合在所述第一输入节点与所述第二输入节点之间的电流感测电阻器。8.根据权利要求7所述的电路，其中所述电流感测电阻器、所述第一输入电阻器和所述第二输入电阻器是具有基本一致的温度系数的匹配电阻器。9.根据权利要求8所述的电路，其中所述电流感测电阻器、所述第一输入电阻器和所述
第二输入电阻器均由多晶硅电阻器构成。10.根据权利要求9所述的电路，其中用于所述电流感测电阻器、所述第一输入电阻器和所述第二输入电阻器的所述多晶硅电阻器全部具有相同长度。11.根据权利要求9所述的电路，其中用于所述电流感测电阻器、所述第一输入电阻器和所述第二输入电阻器的所述多晶硅电阻器被掺杂有相同掺杂剂浓度的N型掺杂剂。12.根据权利要求9所述的电路，其中用于所述电流感测电阻器、所述第一输入电阻器和所述第二输入电阻器的所述多晶硅电阻器彼此相邻地集成。13.根据权利要求9所述的电路，其中用于所述电流感测电阻器的所述多晶硅电阻器被集成在第一电路区域中，并且其中用于所述第一输入电阻器和所述第二输入电阻器的所述多晶硅电阻器被集成在紧邻所述第一电路区域的第二电路区域中。14.根据权利要求9所述的电路，其中用于所述电流感测电阻器的所述多晶硅电阻器被集成在第一电路区域中，并且其中用于所述第一输入电阻器和所述第二输入电阻器的所述多晶硅电阻器被集成在第二电路区域和第三电路区域中，所述第二电路区域位于所述第一电路区域的一侧，所述第三电路区域位于所述第一电路区域的与所述一侧相对的另一侧。15.一种电路，包括：差分输入，包括第一输入节点和第二输入节点；第一差分放大器电路，包括第一放大器输入节点、第二放大器输入节点和放大器输出节点；第一输入电阻器，耦合在所述第一输入节点与所述第一放大器输入节点之间；第二输入电阻器，耦合在所述第二输入节点与所述第二放大器输入节点之间；第一感测电阻器，耦合在所述第一放大器输入节点与参考节点之间；以及第二感测电阻器，耦合在所述第二放大器输入节点与所述参考节点之间；其中所述第一感测电阻器和所述第二感测电阻器中的每个感测电阻器被实现为开关电容器电路，所述开关电容器电路模拟电阻器。16.根据权利要求15所述的电路，还包括：第一电容器器，耦合在所述第一放大器输入节点与所述参考节点之间；以及第二电容器器，耦合在所述第二放大器输出节点与所述参考节点之间。17.根据权利要求15所述的电路，还包括：第一晶体管，耦合在所述第一放大器输入节点与所述第一输入电阻器之间；第二晶体管，耦合在所述第二放大器输入节点与所述第一输入电阻器之间；以及第二差分放大器电路，包括耦合到所述第一电阻器的第一放大器输入节点、耦合到所述第二电阻器的第二放大器输入节点、驱动所述第一晶体管的控制端子的第一放大器输出节点和驱动所述第二晶体管的控制端子的第二放大器输出节点。18.根据权利要求17所述的电路，还包括共模感测电路，所述共模感测电路被配置为感测所述第一晶体管与所述第二晶体管之间的共模电压，并且控制所述附加全差分放大器电路的共模操作。19.根据权利要求17所述的电路，还包括：第一斩波电路，在所述第一输入节点和所述第二输入节点处；以及第二斩波电路，在所述第一差分放大器电路的所述第一放大器输入节点和所述第二放

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
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：