电流校准电路、驱动放大组件及集成电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，具体地，涉及电流校准电路、驱动放大组件及集成电路。


背景技术：

2.如图1所示，为对喇叭时间过载保护，需要对功率放大器pa输出端的电流实施数字化测量，通常在功率放大器的输出端设置串联电阻rs，通过测量串联电阻rs的电流实现对功率放大器的输出端的电流的测量。图2为现有的测量方案，通过前端放大器ia放大测量信号，通过模数转换器adc输出测量电压的数字量，温度传感器测量温度，数字校准模块根据温度传感器测量的温度值以及模数转换器adc输出的测量电压对电流进行校准，最终输出校准后的电流值。
3.然而现有技术中加入的温度传感器电路复杂，且带来额外的量化误差，导致校准后的电流值精度受温度传感器的误差影响而不够高，且电路复杂，成本高。
4.因此，需要一种结构简单，且精度高的电流测量装置。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种电流校准电路、驱动放大组件及集成电路。
6.本实用新型第一方面提供一种电流校准电路，所述电流校准电路包括：
7.测量电路，所述测量电路具有与待测电阻连接的连接端子；
8.校准电路，所述校准电路包括：ptat电压产生电路和模拟校准电路；所述ptat电压产生电路与所述模拟校准电路连接，用于根据所述模拟校准电路的电流输出参考电压；
9.所述ptat电压产生电路的输出端与所述测量电路连接，用于向所述测量电路输出参考电压；其中，所述参考电压中的温度系数，与所述待测电阻的温度系数呈正相关，所述参考电压用于校准通过所述待测电阻的电流。
10.可选地，所述测量电路包括：ia前端放大器和adc模数转换器；
11.所述ia前端放大器具有与所述待测电阻连接的连接端子，用于测量所述待测电阻的两端的电压，得到测量电压；以及
12.所述adc模数转换器与所述ia前端放大器连接，用于接收所述测量电压。
13.可选地，所述adc模数转换器，与所述ptat电压产生电路连接，用于根据接收的所述参考电压，对所述测量电压进行校准和模数转换，得到并输出校准电流的数字量。
14.可选地，所述ptat电压产生电路包括：第一三极管和第二三极管；
15.所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极和集电极连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极和集电极连接，用于输出参考电压，所述参考电压，与所述第一三极管和所述第二三极管的电流比例呈正相关。
16.可选地，所述模拟校准电路还包括电流模态的数模转换器idac，所述idac与所述ptat电压产生电路的第二三极管的发射极连接，
17.所述数模转换器idac用于根据所述待测电阻的标定阻值，确定所述模拟校准电路的电流比例。
18.可选地，所述ptat电压产生电路，用于根据所述电流比例，输出参考电压。
19.可选地，所述模拟校准电路包括：调制器；
20.所述调制器与所述第二三极管的发射极连接，用于提高输入到所述第二三极管的电流的精度。
21.本实用新型第二方面提供一种驱动放大组件，所述驱动放大组件包括：驱动放大器和第一方面所述的电流校准电路，其中，所述驱动放大器至少包括待测电阻；
22.所述电流校准电路包括：测量电路和校准电路；
23.所述测量电路具有与待测电阻连接的连接端子；
24.所述测量电路具有与待测电阻连接的连接端子；
25.所述校准电路包括：ptat电压产生电路和模拟校准电路，所述ptat电压产生电路与所述模拟校准电路连接，用于根据所述模拟校准电路的电流输出参考电压；
26.所述ptat电压产生电路的输出端与所述测量电路连接，用于向所述测量电路输出参考电压；其中，所述参考电压中的温度系数，与所述待测电阻的温度系数呈正相关，所述参考电压用于校准通过所述待测电阻的电流。
27.可选地，所述校准电路用于根据驱动放大器的待测电阻的标定阻值，输出参考电压。
28.本实用新型第三方面提供一种集成电路，包括第二方面所述的驱动放大组件。
29.本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实用新型实施例提供的电流校准电路包括：测量电路，所述测量电路具有与待测电阻连接的连接端子；
30.校准电路，所述校准电路包括：ptat电压产生电路和模拟校准电路；所述ptat电压产生电路与所述模拟校准电路连接，用于根据所述模拟校准电路的电流输出参考电压；
31.所述ptat电压产生电路的输出端与所述测量电路连接，用于向所述测量电路输出参考电压；其中，所述参考电压中的温度系数，与所述待测电阻的温度系数呈正相关，所述参考电压用于校准通过所述待测电阻的电流；由于只需要测量电路和校准电路，校准电路的模拟校准电路向基准电流源ptat电压电路提供校准电压，基准电流源ptat电压电路根据校准电压输出参考电压至测量电路，实现对测量电路测量的测量电压的校准，输出不带有温度系数的测量电流以此可以实现对电流的校准，和现有技术中需要温度传感器的数字校准模块导致电路更加复杂，且存在误差相比，本实用新型结构简单，并且测量结果精准度高。
32.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
33.图1为一现有技术中需要测量的功率放大器的示意图；
34.图2为一现有技术中电流校准电路的结构示意图；
35.图3为一示例性实施例示出的检测电流校准电路的结构示意图；
36.图4为一示例性实施例示出的检测电流校准电路的结构示意图；
37.图5为一示例性实施例示出的检测电流校准电路的结构示意图；
38.图6为一示例性实施例示出的检测电流校准电路的结构示意图。
具体实施方式
39.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附申请文件中所详述的、本实用新型实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
40.本实用新型实施例提供了一种电流校准电路，结合图3所示，所述电流校准电路包括：
41.测量电路，所述测量电路具有与待测电阻连接的连接端子；
42.校准电路，所述校准电路包括：ptat电压产生电路和模拟校准电路；所述ptat电压产生电路与所述模拟校准电路连接，用于根据所述模拟校准电路的电流输出参考电压；
43.所述ptat电压产生电路的输出端与所述测量电路连接，用于向所述测量电路输出参考电压；其中，所述参考电压中的温度系数，与所述待测电阻的温度系数呈正相关，所述参考电压用于校准通过所述待测电阻的电流。
44.本实用新型实施例中，测量电路具有与待测电阻rs连接的连接端子。待测电阻rs与其它电路连接，其它电路可以是驱动功率放大器等需要测量电压的电路，通过待测电阻rs与其它电路串联，测量电路通过与待测电阻rs连接的连接端子测量通过待测电阻rs的电流。
45.本实用新型实施例中，由于测量电路测量得到的是待测电阻两端的电压u＝i*rs，由于rs容易受温度的影响，实际测量得到的是u＝i*r0*(1 tc2(t-25))，此时，r0是在1点室温25℃下的标定阻值，tc2为电阻的温度系数，t为测量时的实际温度，最终处理时仅除以r0，得到的测量电流值中会包含温度系数部分的数值：(1 tc2(t-25))，导致了测量电流值的不精确。因此，本公开实施例中，需要对温度系数部分数值(1 tc2(t-25))进行消除。
46.本实用新型实施例中，通过模拟校准电流向ptat(proportionnal-to-absolute temperature，比例比绝对温度)电压产生电路输出电流比例，进而控制ptat电压产生电路的参考电压
△
vbe＝vbe
1-vbe2的值。
47.本实用新型实施例中，校准电路包括：ptat电压产生电路和模拟校准电路，ptat电压产生电路与模拟校准电路连接，ptat用于根据所述模拟校准电路的校准电压vbe2输出参考电压
△
vbe。
48.本实用新型实施例中，所述参考电压包含温度系数，所述参考电压的温度系数与所述待测电阻的温度系数匹配，这里所述匹配，是指参考电压的温度系数tc1约等于所述待测电阻的温度系数tc2。通过模拟校准电路匹配所述参考电压的温度系数和所述待测电阻的温度系数。所述模拟电路会输出校准电压vbe2，所述参考电压中的温度系数，与所述校准电压vbe2与图4所示的电源vdd提供的vbe1呈比例相关。
49.本实用新型实施例中，所述ptat电压产生电路的输出端与所述测量电路连接，所述参考电压的温度系数，与所述待测电阻的温度系数正相关，含义是说，不同的待测电阻，
温度系数不同，参考电压的温度系数会通过模拟校准电路调节至于待测电阻的温度系数相近或相等，在相同的室温下，待测电阻的温度系数越大，调节的所述参考电压的温度系数也会越大，待测电阻的温度系数越小，调节的所述参考电压的温度系数也会越小。
50.本实用新型实施例中，通过模拟校准电路输出的校准电压调整ptat的参考电压值，使得ptat参考电压的温度系数与所述待测电阻的温度系数匹配。这里，对于同一待测电压，待测电阻的温度系数是不变的。
51.本实用新型实施例中，由于只需要测量电路和校准电路，校准电路的模拟校准电路向ptat电压产生电路提供电流比例，ptat电压产生电路根据电流比例输出参考电压
△
vbe至测量电路，作为测量电路的带隙基准电压vref，实现对测量电路测量的电流的校准，和现有技术中需要温度传感器和数字校准模块的电路结构复杂，且存在误差相比，本实用新型结构简单，并且测量结果精准度高。
52.本实用新型实施例中，所述测量电路包括：ia前端放大器和adc模数转换器；
53.所述ia前端放大器具有与所述待测电阻连接的连接端子，用于测量所述待测电阻的两端的电压，得到测量电压；以及
54.所述adc模数转换器与所述ia前端放大器连接，用于接收所述测量电压。
55.本实用新型实施例中，ia前端放大器用于放大测量到的所述待测电阻的测量电压的模拟量，并将该测量电压的模拟量传输给adc模数转换器。adc模数转换器将模拟量转换为数字量。
56.本实用新型实施例中，ia测量rs两端的电压值u＝i*rs，rs＝r0*(1 tc2(t-25))，tc2为温度系数，t为实际温度。r0为1点室温25℃下的标定阻值，为已知量。
57.本实用新型实施例中，adc接收到ia的u＝i*rs，会根据带隙基准电压vref即参考电压
△
vbe将i*rs的模拟量转换为数字量，最终i*rs/
△
vbe。
58.本实用新型实施例中，
△
vbe＝v0*(1 tc1(t-25))，这里，tc1为参考电压的温度系数，v0为25℃的的调整的参考电压，模拟校准电路根据1点室温下的标定电阻调整参考电压的tc1的值。
59.本实用新型实施例中，在实际测量过程中，实际温度t发生变化时，参考电压会由于参考电压的温度系数tc1发生变化，待测电阻rs也会由于待测电阻的温度系数tc2发生变化，由于，tc1的值约等于tc2的值，参考电压与待测电阻的变化时大概一致的。
60.本实用新型实施例中，实际测量的实际温度发生变化时，rs两端的i*rs会发生变化，rs＝r0*(1 tc2(t-25))，则u＝i*rs＝i*r0*(1 tc2(t-25))；参考电压
△
vbe＝v0*(1 tc1(t-25))，adc根据参考电压除以测量电压，得到i*rs/
△
vbe＝i*r0*(1 tc2(t-25))/v0*(1 tc1(t-25))＝i*r0/v0，tc2约等于tc1，这里r0/v0都是初始已知量，最终通过后续的计算得到实际的电流值i。
61.本实用新型实施例中，adc模数转换器接收测量电压的模拟信号，并且根据带隙基准电压vref，输出测量电压的数字量。通过调整带隙基准电压vref的值，就可以改变adc模数转换器输出的测量电压的值。这里，对于确定的待测电阻，带隙基准电压在初始设定后，取值不变，通过带有温度系数的带隙基准电压，可以用来将测量电压的模拟量量化为数字量，与现有技术中需在adc之后连接上一个数字校准模块来做温度补偿的技术方案而言，adc不需要再接上一个数字校准模块来做温度补偿，减少了数字量化误差。
62.本实用新型实施例中，所述adc模数转换器，与所述ptat电压产生电路连接，用于根据接收的所述参考电压，对所述测量电压进行校准和模数转换，得到并输出校准电流的数字量。
63.本实用新型实施例中，adc模数转换器会将测量电压的模拟量转换为数字量，与此同时，也会根据参考电压值
△
vbe中所包含的温度系数，消除掉测量电压u＝i*rs＝i*r0*(1 tc2(t-25))，最终输出i*rs/
△
vbe＝i*r0/v0；由于r0、v0都是初始已知量，后续想得到实际的测量电流，只需要计算处理得到。
64.本实用新型实施例中，adc模数转换器与所述ptat连接后，ptat向adc模数转换器提供的参考电压作为带隙基准电压vref，以此做到调整带隙基准电压vref的值，进一步调整adc模数转换器输出的测量电压的数字量。
65.本实用新型实施例中，结合图3和图4所示，所述ptat电压产生包括：第一三极管和第二三极管；
66.所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极和集电极连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极和集电极连接，用于输出参考电压，所述参考电压，与所述第一三极管和所述第二三极管的电流比例呈正相关。
67.本实用新型实施例中，ptat的参考电压的温度系数和电阻的温度系数匹配。通过调整第一三极管和第二三极管的电流的比例来使得ptat的参考电压的温度系数与电阻的温度系数匹配。本实用新型实施例中，第一三极管和第二三极管选用pnp双极晶体管。第一三极管的基极与第二三极管的基极和集电极连接，第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极和集电极连接。
68.本实用新型实施例中，第一三极管发射极与所述第一三极管的基极之间的电压为vbe1，第二三极管发射极与所述第二三极管的基极之间处的电压为vbe2，输出的参考电压为
△
vbe＝vbe1-vbe2。通过调整第一三极管与第二三极管出的电流比例，也即是改变vbe1和vbe2的差值，改变输出的参考电压
△
vbe。
69.本实用新型实施例中，结合图4所示，一个电流源向第一三极管提供电源，n个电流源向第二三极管提供电源。n的取值为1至n的自然数。向第二三极管提供电源的n个电流源的数量，可以通过控制与第n个电流源连接的开关的通断来控制。
70.本实用新型实施例中，结合图4所示，模拟校准电路输出的电流为ni，vdd提供的电流为i，在温度变化时，实际参考电压
△
vbe＝v0*(1 tc1(t-25))；根据待测电阻的标定阻值，通过调整n的值，实现对
△
vbe的温度系数的调整。
71.本实用新型实施例中，关于第一三极管与第二三极管的电流比例的调制，是基于待测电阻在1点室温，即常温室温25℃下的电阻值作为标定阻值，来获取的。待测电阻的标定阻值以及温度系数不同，则第一三极管与第二三极管的电流比例也不同，导致参考电压的温度系数不同。以此使得参考电压的温度系数与待测电阻的温度系数匹配。
72.本实用新型实施例中，所述模拟校准电路还包括电流模态的数模转换器idac，所述idac与所述ptat电压产生电路的第二三极管的发射极连接，
73.所述数模转换器idac用于根据所述待测电阻的标定阻值，确定所述模拟校准电路的电流比例。
74.本实用新型实施例中，结合图5所示，电流模态的数模转换器idac根据待测电阻的
标定阻值不同，确定第一三极管和第二三极管之间的电流比例。
75.在一个实施例中，在1点室温，室温25℃下，进行校准的标定，ia前端放大器和adc模数转换器通过测量室温25℃下的待测电阻在标定阻值时的电压值，电流模态的数模转换器idac会根据此时的待测电阻在标定阻值下的测量电压，调整第一三极管和第二三极管之间的电流比例，从而实现待测电阻的温度系数与参考电压的温度系数的匹配，并使得参考电压的温度系数与待测电阻的温度系数呈正相关。
76.本实用新型实施例中，待测电阻的标定阻值每改变一次，则需要重新匹配一次参考电压的温度系数和待测电阻的温度系数。
77.本实用新型实施例中，待测电阻的标定阻值每改变一次，则需要改变参考电压，参考电压的温度系数的变化趋势，与待测电阻的温度系数呈正相关。
78.本实用新型实施例中，所述ptat电压产生电路，用于根据所述电流比例，输出参考电压。
79.本实用新型实施例中，所述模拟校准电路包括：调制器；
80.所述调制器与所述第二三极管的发射极连接，用于提高输入到所述第二三极管的电流的精度。
81.本实用新型实施例中，调制器选择siyma delta调制器，siyma delta调制器包括采样模块、模数转换模块以及降低量化误差模块，采样模块用于对模拟电流信号进行采样，模数转换模块用于将模拟电流转换为数字电流，降低量化误差模块用于将转换后的数字电流的量化误差降低，最终提升输出到第二三极管的电流的精度。降低了模拟校准电路的校准误差。
82.本实用新型实施例中，结合图6所示，调制器替换了如图4所示的n个电流源，与所述第二三极管的发射极连接，调制器还与电流源连接，用于接收电流源的模拟电流信号，并且提高了精度的电流传输到第二三极管。
83.本实用新型实施例与如图2中现有的技术方案相比，现有的温度传感器一般需要高精度的温度传感器，电路复杂，并且通过数字电路进行校准时，电路设计成本也高，且引入了额外的量化误差。而本实用新型不需要高精度温度传感器，没有数字电路带来额外的量化误差，且通过模拟校准电路输出校准电压，电路设计成本相对比数字电路设计成本要低。
84.本实用新型实施例中，现有的加入温度传感器的信号校准电路，如图2所示，需要ia前端放大器设置高的增益(high gain)，例如需要设置13db，而本实用新型则不需要对ia前端放大器设置较高的增益，如图3所示，可以设置低的增益(low gain)，例如仅需设置3db，模拟校准电路可以直接根据室温25℃下的电阻阻值输出参考电压
△
vbe，不需要复杂的电路，因此可以简化电路结构，提高电路的稳定性。
85.本实用新型实施例还提供一种驱动放大组件，所述驱动放大组件包括：驱动放大器和前述实施例所述的电流校准电路，其中所述驱动放大器至少包括待测电阻；
86.所述电流校准电路包括：测量电路和校准电路；
87.所述测量电路具有与待测电阻连接的连接端子；
88.所述校准电路包括：ptat电压产生电路和模拟校准电路，所述ptat电压产生电路与所述模拟校准电路连接，用于根据所述模拟校准电路的电流输出参考电压；
89.所述ptat电压产生电路的输出端与所述测量电路连接，用于向所述测量电路输出参考电压；其中，所述参考电压中的温度系数，与所述待测电阻的温度系数呈正相关，所述参考电压用于校准通过所述待测电阻的电流。
90.本实用新型实施例中，所述校准电路用于根据驱动放大器的待测电阻的标定阻值，输出参考电压。
91.本实用新型实施例中，提供一种集成电路，包括上述驱动放大组件。
92.结合上述实施例提供以下示例。
93.示例1：
94.本实用新型提供一种信号校准电路，用于驱动放大器。
95.如图1所示，为对喇叭时间过载保护，需对驱动功率放大器输出端电流大小实施数字化测量。这通常有串联电路及相关电路rs实现，传统方案如图2所示。
96.在图1中，串联待测电阻rs测电流，待测电阻rs可接地端或vdd电源端，但电阻自身有温度系数tc，实际温度t会改变待测电阻rs两端测量到的电压，进而会造成温度变化引起的测量误差。
97.传统的信号校准电路如图2所示，ia前端放大器测量待测电阻rs的电压并且输出放大的电压模拟信号，将放大的电压模拟信号输入至adc模数转换器，adc模数转换器与温度传感器和数字校准模块连接，温度传感器需要采用高精度的温度传感器，这意味着电路复杂，温度传感器量化误差引起额外误差。
98.并且现有技术中需要数字校准模块来校准电路，而数字校准模块一般采用旧工艺制作数字电路，成本相对于模拟校准电路的设计和制作较高。
99.本示例1中加入模拟校准电路，可以有效的避免温度传感器和数字校准电路的使用。
100.本示例提出信号校准电路包括：ia前端放大器具有与待测电阻rs连接的连接端子、与ia前端放大器连接的adc模数转换器，ptat电压产生模块与adc模数转换器连接，用于向adc模数转换器输出参考电压，所述参考电压具有温度系数，用于作为adc模数转换器的带隙基准电压。
101.因此，不需要高精度温度传感器，没有温度传感器的量化误差，模拟校准电路的设计和制作成本低。
102.传统方法由于复杂得温度传感器和数字校准电路不可避免得引入了量化误差并增加了电路设计成本。
103.本示例中，得出模拟校准可以有效避免温度传感器和数字校准模块的使用，并避免了由于温度传感器引入的误差。并且减小了所需前端放大器的增益，从而简化电流传感器的设计。
104.本示例中，adc的参考电压为δvbe，用于电流检测的放大器增益不需要很高，且能简化电路设计；模拟校准电路，可直接根据室温(例如1点室温，25℃)电阻阻值校准δvbe，无需复杂电路，简化系统，提高鲁棒性。
105.本示例中，adc的稳定系数是由参考电压(vref)决定的，在提出的电路里，温度系数是正的。
106.传统的电流传感器ia和adc的校正过程是：用一个稳定已知的电流基准在1点室温
标定电流传感器和1点室温标定测温度传感器(这里假设温度传感器1点校准后足够准确)，然后经过数字处理校准误差。
107.本示例提出的校正过程是：用一个稳定已知电流源直接给电流传感器(具有ptat参考电压)在1点室温做标定，这里假设的是ptat参考电压的温度系数和电阻的温度系数是匹配的。这个匹配通过模拟校准电路调制两个pnp双极晶体管过电流的比例大小而保证的。匹配使得参考电压的温度系数与待测电阻温度系数呈正相关。通过输出vbe1的双极晶体管的和输出vbe2的双极晶体管的电流比例改变改变δvbe以及其温度系数。
108.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所附申请文件的保护范围为准。