低壓自校準cmos峰值檢測器的製作方法

2023-11-10 23:12:37

專利名稱：低壓自校準cmos峰值檢測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及峰值檢測器電路領域，並且更具體地涉及低壓自校準CMOS峰值檢測器。
背景技術：
信號處理應用中的常見的電路是峰值檢測器。峰值檢測器的功能是接收隨時間變化的輸入信號，如正弦信號，數據脈衝等，並檢測和保持輸出信號，所述輸出信號為與輸入信號的最大值或最小值成比例的DC信號。
參考圖1，傳統的峰值檢測器電路10包含一個用於比較輸入電壓Vi和存儲在電容器14上的電壓Vh的模擬比較器12，所述電容器14耦合到峰值檢測器電路10的輸出端 OUT。
在正峰值檢測器的示例中，輸入信號IN的輸入電壓Vi提供給比較器12的同相輸入端⑴，反之，電容器電壓Vh提供給比較器的12的反相輸入端㈠。
當輸入電壓Vi超過電容器電壓Vh時，比較器12的輸出變高，導通連接在電源電壓Vdd和電容器14之間的開關元件16，從而耦合電源電壓到到電容器14。作為結果，電容器14通過流經開關元件16的電流充電，並且電容器電壓Vh因此被提升。當Vh達到輸入電壓Vi的正峰值Vimax時，比較器12的輸出變低，並切斷開關元件16，從而將電源電壓Vdd 從電容器14去耦合。電容器14充電終止並在正峰值Vimax處記住電容器電壓Vh。
然而，由於元件的不匹配，每個比較器具有獨特的固有偏移電壓Voff，即當其輸入端(+)和(-)短路時在其輸入端出現的電壓。峰值檢測器電路10在輸出端OUT的輸出電壓 Vout因此將被對應於比較器12的偏移電壓Voff的誤差所影響，如下面的等式(1)所示 Vout = Vimax+Voff(1) 因此，峰值檢測器電路10的準確度遭受了偏移電壓Voff的影響。由於獨特的組件不匹配，對於每個峰值檢測器而言，它的大小是獨特的，偏移電壓的影響是不可預測的， 並且因此難以補償。
當使用內建自測試(BIST)技術對集成電路進行測試時或被RF或中頻(IF)中不希望的高電平脈衝的檢測所影響時，峰值檢測器被廣泛應用於集成電路，並且特別是在射頻(RF)收發機中。在這樣的峰值檢測器中，輸出電壓Vout和輸入信號IN的最大幅度Vimax 之間的轉換增益α是一個重要的參數，其需要儘可能的高和準確。然而，這種峰值檢測器的準確度不僅受到來自偏移電壓VofT(其幅度和極性是未知的)的影響，幅度和極性，而且還受到溫度，工藝或不匹配的範圍的影響。

發明內容
因此，本發明的一個目標是在軌到軌配置中提供低壓自校準CMOS峰值檢測器電路，其顯示出非常高的轉換增益和輸入信號動態範圍。
這個目標通過如權利要求1中所要求的電路裝置、如權利要求9中所要求的系統、如權利要求10中所要求的方法、如權利要求14中所要求的電腦程式和如權利要求15中所要求的集成電路來實現。
根據本發明，提供了一種電路裝置，其包含 -具有第一輸入端和第二輸入端的第一比較器，當第一和第二輸入端短路時第一比較器具有第一輸入偏移電壓； -具有第三輸入端和第四輸入端的第二比較器，當第三和第四輸入端短路時第二比較器具有第二輸入偏移電壓； -具有第五輸入端和第六輸入端的第三比較器，當第五和第六輸入端短路時第三比較器具有第三輸入偏移電壓； 其中， -第三比較器配置在第一狀態，用於補償第一和第二輸入偏移電壓和使由第三輸入偏移電壓所產生的偏移誤差最小；和 -第二比較器配置在第二狀態，用於基於第一狀態補償第一輸入偏移電壓，第二狀態跟隨在第一狀態之後； -第一、第二和第三比較器的每一個具有一起耦合到高阻抗節點的輸出。
在第一狀態 -第一比較器配置為在開環方式下工作，並且第一和第二輸入端短路且由參考電壓供電； -第二比較器配置為在開環方式下工作，並且第三和第四輸入端短路且由參考電壓供電； -第三比較器配置為在閉環方式下工作，且比較由參考電壓供電的第五輸入端和耦合到高阻抗節點的第六輸入端。
另外，當第六輸入端的第一電壓值達到了第五輸入端的參考電壓時，第三比較器的比較結果可以存儲在第一存儲器元件中。
在第二狀態 -第一比較器配置為在開環方式下工作，並且第一和第二輸入端短路且由參考電壓供電； -第二比較器配置為在閉環方式下工作，且比較由參考電壓供電的第四輸入端和由參考電壓經過開關元件供電的輸入端； -第三比較器配置為在開環方式下工作，且比較由參考電壓供電的第五輸入端和由第一電壓值供電的第六輸入端。
另外，當第四輸入端的第二電壓值達到了第三輸入端的參考電壓時，第二比較器的比較結果可以存儲在第二存儲器元件中。
在第三狀態 -第一比較器配置為在開環方式下工作，比較由參考電壓供電的第一輸入端和由電路裝置的輸出電壓供電的第二輸入端，輸出電壓等於或接近第二電壓值； -第二比較器配置為在開環方式下工作，且比較由參考電壓供電的第四輸入端和由第二電壓值供電的輸入端； -第三比較器配置為在開環方式下工作，且比較由參考電壓供電的第五輸入端和由第一電壓值供電的第六輸入端。
此外，開關元件可以是由高阻抗節點驅動的門控開關裝置。
而且，第一個輸入端可以進一步由時變輸入電壓供電。
根據本發明，提供了一種系統，其包含電路裝置，其可以實現為使該系統是軌到軌配置的全差分系統。
根據本發明，也提供了校準電路裝置的方法，所述方法包含以下步驟 -在第一狀態補償第一和第二輸入偏移電壓； -在第一狀態使由第三輸入偏移電壓產生的偏移誤差最小；和 -在第二狀態，基於第一狀態補償第一輸入偏移電壓，第二狀態跟隨在第一狀態之後。
進一步，在第一狀態期間，所述方法包含以下步驟 -使第一和第二比較器在開環方式下工作； -用參考電壓為第一比較器的第一和第二輸入端和第二比較器的第三和第四輸入端供電； -使第三比較器在閉環方式下工作； -比較由參考電壓供電的第五輸入端和耦合到高阻抗節點的第六輸入端；和 -當第六輸入端的第一電壓值達到第五輸入端的參考電壓時，在第一存儲器元件中存儲第三比較器的比較結果。
進一步，在第二狀態期間的所述方法包含以下步驟 -使第一和第三比較器在開環方式下工作； -用參考電壓為第一比較器的第一和第二輸入端供電； -使第二比較器在閉環方式下工作； -比較由參考電壓供電的第四輸入端和由參考電壓經過開關元件供電的輸入端； -比較由參考電壓供電的第五輸入端和由第一電壓值供電的第六輸入端；和 -當第四輸入端的第二電壓值達到第三輸入端的參考電壓時，在第二存儲器元件中存儲第二比較器的比較結果。
進一步，在第三狀態期間，所述方法包含以下步驟 -使第一、第二和第三比較器在開環方式下工作； -比較由參考電壓供電的第一輸入端和由電路裝置的輸出電壓供電的第二輸入端，輸出電壓等於或接近於第二電壓值； -比較由參考電壓供電的第四輸入端和由第二電壓值供電的輸入端； -比較由參考電壓供電的第五輸入端和由第一電壓值供電的第六輸入端。
前述方法的步驟可以通過在計算機上運行電腦程式實現，所述電腦程式包含程序代碼裝置。
本發明進一步延伸到包含前述系統的集成電路。


參考下文描述的實施例的闡述，本發明的這些和其它特點和優勢將是顯而易見的。在下列附圖中 圖1描述了傳統的峰值檢測器電路的結構圖； 圖2描述了在一步校準的情況下的低壓自校準峰值檢測器電路結構圖； 圖3描述了根據本發明的實施例的在兩步校準的情況下的低壓自校準峰值檢測器電路結構圖； 圖4描述了根據本發明的實施例的全差分(fully differential)低壓自校準 CMOS峰值檢測器電路的結構圖。
具體實施例方式根據本發明的實施例的峰值檢測器30可從圖2的峰值檢測器20的教導獲得。
圖2描述了在一步校準的情況下的低壓自校準峰值檢測器電路20，其配置為消除第一比較器22 (例如運算放大器)的偏移電壓Voff的影響。
除了第一比較器22之外，這樣的峰值檢測器電路進一步包含第二比較器28 (例如運算放大器)，存儲器元件M (例如電容器)，開關元件26 (例如PMOS電晶體或任何其他的門控開關裝置)，相應的第一和第三開關Sl和S3，分別由同一個時鐘信號Φ 1控制，以及第二開關S2，通過與時鐘信號Φ 1反相的時鐘信號Φ 2控制。因此，當第二開關S2打開時，第一和第三個開關Sl和S3閉合，反之亦然。
第一比較器22的同相輸入端⑴耦合到DC參考電壓Vref並且經過DC濾波電容器C耦合到輸入信號IN的時變輸入電壓Vi。第一開關Sl的串聯接線端分別耦合到第一比較器22的同相輸入端(+)和反相輸入端(_)。第三開關S3的串聯接線端分別耦合到峰值檢測器電路20的輸出端OUT和第二比較器觀的反相輸入端(_)，存儲器元件M也耦合到所述第二比較器觀的反相輸入端(_)。第二開關S2的串聯接線端分別耦合到第一比較器 22的反相輸入端㈠和輸出端OUT。第二比較器觀的反相輸入端⑴由DC參考電壓Vref 供電。在連接點J處的電壓Vj是第一和第二比較器22和觀的輸出電壓之和。
在下文中，假設輸入電壓Vi具有零幅度，從而第一比較器22的同相輸入端(+)僅由DC參考電壓Vref供電。
在第一時鐘狀態(I)，也稱為偏移補償狀態或校準狀態，第一和第三開關Sl和S3 閉合，但第二開關S2打開，從而第一比較器22在開環方式下工作。通過閉合第一開關Si， 第一比較器22的兩個輸入端⑴和㈠短路，並且由DC參考電壓Vref供電，並且兩個輸入端(+)和(_)上僅有的輸入電壓是第一比較器22的固有輸入偏移電壓Voffl。通過閉合第三開關S3，在輸出端OUT處的輸出電壓Vout將通過第二比較器28與DC參考電壓Vref 比較。輸出電壓Vout起初比DC參考電壓Vref低，第二比較器28的輸出將轉變高，從而在連接點J處的電壓Vj將足夠高以導通開關元件沈，所述開關元件沈連接在電源電壓Vdd 和存儲器元件M之間，從而耦合電源電壓Vdd到存儲器元件M。作為結果，存儲器元件M 可以通過流經開關元件沈的電流充電，並且輸出電壓Vout因此可以升高以補償在連接點 J處由第一比較器22的輸入偏移電壓Voffl引起的附加電壓。開關元件沈以這樣一種方式選擇，當Vout達到Vref時，連接點J處的電壓Vj足夠低以關斷開關元件沈，從而存儲器元件M去耦合電壓Vdd。然後，存儲器元件M充電終止並且記住了電壓Vref，其是對應補償第一比較器22的輸入偏移電壓Voffl所需要的附加偏壓的電壓Vn2，其出現在當第一比較器22的兩個輸入端⑴和㈠短路且由同一 DC參考電壓Vref充電時。
在第二時鐘狀態(II)，也稱之為正常模式，第一和第三開關Sl和S3打開，但第二開關S2閉合，從而第一比較器22在閉環方式下工作。對應於補償第一比較器22的輸入偏移電壓Voffl所需要的附加偏壓的電壓Vref不僅記憶或存儲在存儲器元件M中，而且還存儲在耦合到輸出端OUT的另一個存儲器元件Cout中，從而，通過閉合第二開關S2，當輸入信號Vi的幅度為零時，第一比較器22的反相輸入端(_)由與它的同相輸入端(+)相同的電壓Vref供電。事實上，由於存儲器元件Cout上的小常值電流源或常值電荷泵CS，存儲器元件Cout上的電壓Vout可以輕微波動，即當開關元件沈是PMOS電晶體時下降或當開關元件沈是NMOS電晶體時上升。
而且，應當指出，在第一校準狀態(I)後電壓Vn2在校準完成後就是有效的，因為它可以依靠存儲器元件M的漏電流降低或升高。
雖然峰值檢測器電路20的閉環增益是單位增益或接近單位增益(Vout ^ Vref)， 第二比較器觀的輸入偏移電壓Voff2不能在第一比較器22的開環增益內降低，從而由第一比較器22引入且由峰值檢測器電路20的配置補償的偏移誤差被由第二比較器觀引入的偏移誤差取代。
為了提升圖2中的峰值檢測器電路100的轉換增益的準確度，第二比較器觀也需要校準以消除其輸入偏移電壓Voff2。為了實現這點，在此校準期間的環路增益需要比較高。在連接點J處的求和點是高阻抗節點，所有的比較器的輸出均連接到此，從任一比較器的輸出電壓到連接點J處的電壓Vj的增益較高，例如高於40dB。基於這些事實，圖3披露了根據本發明的實施例的在兩步校準情況下的低壓自校準峰值檢測器電路100。
這樣的峰值檢測器電路100包含相應的第一、第二和第三比較器122、1觀和 130 (例如運算放大器)，相應的第一和第二存儲器元件IM和132 (例如電容器)，開關元件 126(例如PMOS電晶體或任意其它的門控開關裝置)，相應的第一、第二、第三、第四、第五和第六開關S' I-S' 6。
第一開關S' 1可選地通過時鐘信號Φ 『 1和時鐘信號Φ 『 2控制。第四和第五開關S' 4-S' 5均通過同一時鐘信號Φ 『 1控制。第三開關S' 3通過時鐘信號Φ 『 2 控制。第二和第六開關S2和S6通過時鐘信號Φ 『 3控制，其為時鐘信號Φ 『 1和Φ' 2 之和但反相。因此，當第二和第六開關S' 2和S' 6打開時，第一、第四和第五開關S' 1、 S' 4和S' 5通過時鐘信號Φ 『 1閉合，同樣第一和第三開關S' 1和S' 3通過時鐘信號Φ' 2閉合，反之亦然。
第一比較器22的同相輸入端⑴耦合到DC參考電壓V 『 ref並且經過DC濾波電容器C'耦合到輸入信號IN'的時變輸入電壓V' i。第一開關S' 1的串聯接線端分別耦合到第一比較器122的同相輸入端(+)和反相輸入端(_)。第三開關S' 3的串聯接線端分別耦合到峰值檢測器電路100的輸出端OUT'和第二比較器1 的反相輸入端(_)，第一存儲器元件IM也耦合到所述第二比較器128的反相輸入端(_)。第二開關S' 2的串聯接線端分別耦合到第一比較器122的反相輸入端(-)和輸出端OUT'。第二和第三比較器 128和130的同相輸入端(+)由同一 DC參考電壓V' ref供電。第四開關S' 4的串聯接線端分別耦合到第二比較器128的同相輸入端(+)和反相輸入端(_)。第五開關S' 5的串聯接線端分別耦合到第一比較器122的輸出和第三比較器130的反相輸入端(_)。因此， 連接點J'處的電壓Vj是由第一、第二和第三比較器122、1觀和130產生的輸出電壓之和。
9 在下文中，假設輸入電壓Vi具有零幅度，從而第一比較器122的同相輸入端(+) 僅由DC參考電壓V' ref供電。
在第一時鐘狀態(Γ )，也稱為第一偏移補償狀態或第一校準狀態，第一、第四和第五開關S' U S' 4和S' 5閉合，但第二、第三和第六開關S' 2、S' 3和S' 6打開， 從而第一和第二比較器122和1 在開環方式下工作。通過閉合第一和第四開關S' 1和 S' 4，，第一和第二比較器122和1 的兩個輸入端⑴和㈠短路，並且由同一 DC參考電壓V' ref供電，並且兩個輸入端(+)和(-)上僅有的輸入電壓是它們各自的固有輸入偏移電壓，對於第一比較器122稱之為V' offl且對於第二比較器1 稱之為V' off2。通過閉合第五開關S' 5，連接點J'處的電壓V' j將通過第三比較器130與DC參考電壓V' ref 比較。電壓V' j起初比DC參考電壓V' ref低，電壓V' j將升高以補償在連接點J'處由輸入偏移電壓V' offl和V' off2引入的附加電壓，直至達到DC參考電壓V' ref。這種操作的有效性是由於這樣的事實，從V' j到輸出端OUT'處的輸出電壓V' out的增益約為40dB(PM0S有源負載)。因此，當被約為100的因子(即40dB)除時，由第三比較器130 引入的偏移誤差將是微不足道的。一旦達到V' ref，第二存儲器元件132充電終止並且記住了電壓V' ref，其是對應於補償第一比較器122的輸入偏移電壓V' offl和第二比較器 128的輸入偏移電壓V' off2所需要的附加偏壓的電壓V' π3，當所述第一比較器122和第二比較器1 各自的兩個輸入端⑴和㈠短路且由同一 DC參考電壓V' ref供電時出現第一比較器122的輸入偏移電壓V' offl和第二比較器128的輸入偏移電壓V' off2。
當由於第二存儲器元件132通過第三比較器130保持激活補償時，校準處理繼續進行到第二時鐘狀態(ΙΓ )，也稱之為第二偏移補償狀態或第二校準狀態。此狀態(ΙΓ ) 的處理與圖2的狀態(I)的處理一樣。因此，第一和第三開關S' 1和S' 3閉合，但第二、 第四、第五和第六開關S' 2、S' 4、S' 5和S' 6打開，從而僅第一比較器122在閉環方式下工作。通過閉合第一開關S' 1，，第一比較器122的兩個輸入端(+)和(_)短路，並且由DC參考電壓V' ref供電，並且兩個輸入端(+)和(-)上僅有的輸入電壓是第一比較器 122的固有輸入偏移電壓V' Offl0通過閉合第三開關S' 3，輸出端OUT'處的輸出電壓 V' out將通過第二比較器1 與DC參考電壓V' ref比較。輸出電壓V' out起初比DC 參考電壓V' ref低，第二比較器1 的輸出變高，從而使連接點J'處的電壓V' j足夠高以導通連接在電源電壓V' dd和第一存儲器元件IM之間的開關元件126，從而耦合電源電壓V' dd到第一存儲器元件124。作為結果，第一存儲器元件124可以通過流經開關元件 126的電流充電，並且輸出電壓V' out因此可以升高以補償在連接點J'處由第一比較器 122的輸入偏移電壓V' offl引起的附加電壓，如上所述，第三比較器130的輸入偏移電壓 V' off3是微不足道的。開關元件126以這樣一種方式選擇，當V' out達到V' ref時， 連接點J'處的電壓V' j足夠低以關斷開關元件126，從而從第一存儲器元件IM去耦合電源電壓V' dd。第一存儲器元件IM充電終止並且記住了電壓V' ref，其是對應於補償第一比較器122的輸入偏移電壓V' offl所需要的附加偏壓的電壓V' n2，當所述第一比較器122的兩個輸入端⑴和㈠短路且由同一 DC參考電壓V' ref供電時出現第一比較器122的輸入偏移電壓V' Offl0 在第三時鐘狀態(III)，也稱之為正常模式，第一、第三、第四和第五開關S' 1和 S' 3-S' 5打開，但第二和第六開關S' 2和S' 6閉合，從而第一比較器122在閉環方式下工作。對應於補償第一比較器122的輸入偏移電壓V' offl所需要的附加偏壓的電壓 V' ref不僅記憶或存儲在第一存儲器元件124中，而且還通過第六開關S' 6存儲在耦合到輸出端OUT'的另一個存儲器元件C' out中，從而，通過閉合第二和第六開關S' 2和 S' 6，當輸入信號V' i的幅度為零時，第一比較器122的反相輸入端㈠由與它的同相輸入端⑴同樣的電壓V' ref供電。事實上，由於存儲器元件C' out上的小常值電流源或常值電荷泵CS'，存儲器元件C' out上的電壓可以輕微波動，即當開關元件1 是PMOS 電晶體時下降或當它是NMOS電晶體時上升。
應當指出，在第一校準狀態(Γ )後電壓V' π2和在第二校準狀態(II')後電壓 V' η3在兩個校準都完成後就是有效的，因為它們依靠各自的第一和第二存儲器元件1 和132的漏電流降低或升高。
也應當指出的是，在開關元件126是PM0S/NM0S電晶體的示例中，熟知的是，它的柵源電壓Vgs可以根據電源電壓Vdd、溫度和工藝範圍改變，並且在兩個校準步驟(狀態 Γ和狀態ΙΓ )之後，上述提及的總的輸入偏移可以和(Vdd-V' ref)與第一比較器122 的增益(40dB)之間的比率一樣高。然而，可以從數字上看出，如果總的Vgs變化假設為約100mV(即lsigma)，則在兩個校準步驟之後，上述提及的總的輸入偏移很低並且約等於 lOOmV/100 = lmV。因此，兩步校準處理保持了準確度，無論什麼溫度、處理或不匹配範圍。
基於圖2的峰值檢測器電路100，圖4描述了根據本發明的實施例的全差分低壓自校準CMOS峰值檢測器電路200，其中開關元件126和127是同樣的類型，例如P-型MOSFET， 並且相對於開關元件1 和127，開關元件1 和1 也是同樣的類型但是反相，例如η-型 MOSFET0這樣的峰值檢測器電路200配置為在各自的輸出端OUTl和0UT2處提供兩個DC 輸出電壓，每一個對應於相反相位的時變輸入信號mi和IN2的全波整流檢測。它的輸入帶寬可以和單位增益的運算放大器的帶寬一樣高，因此範圍從kHz到GHZ。它的軌到軌配置允許它具有很高的轉換增益α和從幾個mV到約Vdcl/2的很高的輸入信號動態範圍。事實上，無論輸入信號mi和IN2是什麼水平，轉換增益α —致很接近單位增益，並且輸入信號 INl和ΙΝ2在恆定轉換增益α下的最大幅度很接近Vdd/2。
關於全差分低壓自校準CMOS峰值檢測器電路200，峰值檢測器電路的其它實施例可以以其它類型的電晶體技術實現，例如BiCMOS或雙極型技術。
本發明的預期應用包括任意集成電路，其中需要峰值檢測，並且特別是射頻(RF) 收發機，其中需要低和高的交接點(TOP)電平的準確檢測。例如，在使用增益步驟的具有高輸入動態範圍的低壓寬帶CMOS電路中，CMOS電晶體的低增益，尤其是對低功率電路，包括本發明可以準確檢測的低TOP電平。
總之，已經描述了低壓自校準峰值檢測器100。使用補償由相應的第一、第二和第三比較器122、128、130引入的偏移誤差的兩步驟校準處理，無論溫度、處理和不匹配範圍如何，都可以準確進行峰值檢測。它的輸入帶寬可以和單位增益的運算放大器的帶寬一樣高。在軌到軌配置中，它可以實現為一個全差分低壓自校準CMOS峰值檢測器200，其具有很高的轉換增益α和很高的輸入信號動態範圍。
通過本領域的技術人員在實踐所主張的發明中，從附圖、披露文件和附加權利要求的學習中，能夠理解和實現對披露的實施例的其它變化。
在權利要求中，詞語「包含」並不排除其他元件或步驟。一個單元或其它單元可以滿足權利要求中敘述的幾個條目的功能。在互相不同的從屬權利要求中敘述的確定的手段並不意味著，這些手段的組合不能用來獲益。
電腦程式可以存儲/分布在合適的媒介中，如光學存儲介質或與其它硬體一起或作為其它硬體的一部分的固態介質，但可以以其它的形式分布，如經過網際網路或其它有線或無線通信系統。進一步，它可以是任何集成狀態機、現場可編程門陣列(FPGA)或從寄存器傳輸級(RTL)(例如VHDL或Verilog 程式語言)設計的綜合狀態機，。
最後，權利要求中的任何參考符號不應解釋為限制發明的範疇。
權利要求
1.一種電路裝置(100)，包含-具有第一輸入端(+)和第二輸入端(-)的第一比較器(122)，當所述第一和第二輸入端(+、_)短路時，所述第一比較器具有第一輸入偏移電壓(T offl)；-具有第三輸入端(+)和第四輸入端(_)的第二比較器(1 )，當所述第三和第四輸入端(+、-)短路時，所述第二比較器具有第二輸入偏移電壓(T 0ff2)；-具有第五輸入端(+)和第六輸入端(_)的第三比較器(130)，當所述第五和第六輸入端(+、_)短路時，所述第三比較器具有第三輸入偏移電壓(T off3)； 其中，-所述第三比較器(130)被配置在第一狀態(Γ )，用於補償所述第一和第二輸入偏移電壓(V' offLV' off2)和使由所述第三輸入偏移電壓(V' off3)所產生的偏移誤差最小；和-所述第二比較器(128)被配置在第二狀態(II')，用於基於第一狀態(Γ )補償第一輸入偏移電壓(V' offl)，所述第二狀態(ΙΓ )跟隨在所述第一狀態(Γ )之後；-所述第一、第二和第三比較器(122、1觀、130)的每一個具有一起耦合到高阻抗節點 (J')的輸出。
2.根據權利要求1所述的電路裝置(100)，其中在所述第一狀態(I')期間-所述第一比較器(12 配置為在開環方式下工作，並且所述第一和第二輸入端(+、-) 短路且由參考電壓(T ref)供電；-所述第二比較器(128)配置為在開環方式下工作，並且所述第三和第四輸入端(+、-) 短路且由所述參考電壓(T ref)供電；-所述第三比較器(130)配置為在閉環方式下工作，且比較由所述參考電壓供電的所述第五輸入端(+)和耦合到高阻抗節點(J')的第六輸入端(-)。
3.根據權利要求2所述的電路裝置(100)，其中當所述第六輸入端(-)的第一電壓值 (V' M)達到了所述第五輸入端(+)的所述參考電壓(V' ref)時，所述第三比較器(130) 的比較結果存儲在第一存儲器元件(13 中。
4.根據權利要求3所述的電路裝置(100)，其中在所述第二狀態(II')期間-所述第一比較器(12 配置為在開環方式下工作，並且所述第一和第二輸入端(+、-) 短路且由所述參考電壓(T ref)供電；-所述第二比較器(1 )配置為在閉環方式下工作，且比較由所述參考電壓(T ref) 供電的所述第四輸入端⑴和由電源電壓(Vdd)經過開關元件(126)供電的輸入端㈠； -所述第三比較器(130)配置為在開環方式下工作，且比較由所述參考電壓(T ref) 供電的所述第五輸入端和由所述第一電壓值(Τ n3)供電的所述第六輸入端(-)。
5.根據權利要求4所述的電路裝置(100)，其中當所述第四輸入端(+)的第二電壓值 (V' 達到了所述第三輸入端(+)的所述參考電壓(V' ref)時，所述第二比較器(1 ) 的比較結果存儲在第二存儲器元件(124)中。
6.根據權利要求5所述的電路裝置(100)，其中在第三狀態(III')期間-所述第一比較器(12 配置為在開環方式下工作，比較由所述參考電壓(T ref)供電的所述第一輸入端(+)和由所述電路裝置(100)的輸出電壓(T out)供電的所述第二輸入端(-)，所述輸出電壓(T out)等於或接近所述第二電壓值(Τ n2)；-所述第二比較器(1 )配置為在開環方式下工作，且比較由所述參考電壓(T ref) 供電的所述第四輸入端(+)和由所述第二電壓值(Τ n2)供電的所述輸入端(_)；-所述第三比較器(130)配置為在開環方式下工作，且比較由所述參考電壓(T ref) 供電的所述第五輸入端(+)和由所述第一電壓值(Τ n3)供電的所述第六輸入端(_)。
7.根據權利要求4到7的任何一個所述的電路裝置(100)，其中所述開關元件(126) 是由所述高阻抗節點(Γ )驅動的門控開關裝置。
8.根據前述權利要求的任何一個所述的電路裝置(100)，其中所述第一輸入端(+)進一步由時變輸入電壓(Vin)供電。
9.一種系統000)，包含根據前述權利要求的任何一個所述的電路裝置(100)，所述電路裝置(100)可以實現為使所述系統(200)是一個軌到軌配置的全差分系統。
10.一種校準根據權利要求1到8的任何一個所述的電路裝置(100)的方法，所述方法包含以下步驟-在所述第一狀態(Γ )補償所述第一和第二輸入偏移電壓(V' OffLV' 0ff2)； -在所述第一狀態(Γ )期間，使由所述第三輸入偏移電壓(V' off； )產生的偏移誤差最小；和-在所述第二狀態(ΙΓ )期間，基於所述第一狀態(Γ )補償所述第一輸入偏移電壓 (V' offl)，所述第二狀態(ΙΓ )跟隨在所述第一狀態(Γ )之後。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述第一狀態(Γ)進一步包含以下步驟 -使所述第一和第二比較器(122、128)在開環方式下工作；-用所述參考電壓(T ref)為所述第一比較器(12 的所述第一和第二輸入端(+，_) 和所述第二比較器(1 )的所述第三和第四輸入端(+，_)供電； -使所述第三比較器(130)來說在閉環方式下工作；-比較由所述參考電壓(T ref)供電的所述第五輸入端(+)和耦合到所述高阻抗節點(J')的所述第六輸入端㈠；和-當所述第六輸入端(-)的所述第一電壓值(Τ n3)達到所述第五輸入端(+)的所述參考電壓(T ref)時，在所述第一存儲器元件(13 中存儲所述第三比較器(130)的比較結果。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述第二狀態(ΙΓ)進一步包含以下步驟 -使所述第一和第三比較器(122、130)在開環方式下工作；-用所述參考電壓(T ref)為所述第一比較器(12 的所述第一和第二輸入端(+，_) 供電；-使所述第二比較器(128)在閉環方式下工作；-比較由所述參考電壓(T ref)供電的所述第四輸入端(+)和由所述電源電壓(Vdd) 經過所述開關元件(126)供電的所述輸入端(_)；-比較由所述參考電壓(T ref)供電的所述第五輸入端(+)和由所述第一電壓值 (V' n3)供電的所述第六輸入端㈠；和-當所述第四輸入端(_)的所述第二電壓值(Τ n2)達到所述第三輸入端(+)的所述參考電壓(T ref)時，在所述第二存儲器元件(124)中存儲所述第二比較器(128)的比較結果。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述第三狀態(ΙΙΓ)進一步包含以下步驟 -使所述第一、第二和第三比較器(122、128、130)在開環方式下工作；-比較由所述參考電壓(T ref)供電的所述第一輸入端(+)和由所述電路裝置(100) 的所述輸出電壓(V' out)供電的所述第二輸入端(-)，所述輸出電壓(V' out)等於或接近於所述第二電壓值(V' n2)；-比較由所述參考電壓(T ref)供電的所述第四輸入端(+)和由所述第二電壓值 (V' n2)供電的所述輸入端㈠；-比較由所述參考電壓(T ref)供電的所述第五輸入端(+)和由所述第一電壓值 (V' n3)供電的所述第六輸入端(-)。
14.一種電腦程式，包含當所述電腦程式在計算機上執行時，促使計算機執行根據權利要求10到13中所述的方法的步驟的程序代碼裝置。
15.一種集成電路，包含根據權利要求9所述的系統000)。
全文摘要
本發明涉及低壓自校準峰值檢測器(100)。使用兩步校準處理，其補償由相應的第一、第二和第三比較器(122、128、130)引入的偏移誤差，峰值檢測可以準確的進行，無論溫度、處理或不匹配範圍如何。它的輸入帶寬可以和單位增益的運算放大器的帶寬一樣高。在軌到軌配置中，它可以實現為全差分低壓自校準CMOS峰值檢測器(200)，其能具有很高的轉換增益(α)和很高的輸入信號動態範圍。
文檔編號G01R19/04GK102187575SQ200980140886
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月7日 優先權日2008年10月15日
發明者傑恩-羅伯特·圖瑞特 申請人:Nxp股份有限公司