用于針對電池的電流感測電路中的放大器的補(bǔ)償技術(shù)的制作方法
【專利摘要】在一個(gè)實(shí)施例中，一種電路包括具有第一差分輸入端、第二差分輸入端和輸出端的第一放大器。副本器件被配置成生成流經(jīng)電池的副本電流，其中第一放大器控制控制器件以控制副本電流。該電路還包括具有第三差分輸入端、第四差分輸入端和輸出端的第二放大器。第二放大器被配置成基于在第一相位期間選擇性地將第三差分輸入端耦合至第一放大器的輸出端、在第一相位期間選擇性地將第二放大器的輸出端耦合至第二差分輸入端、以及在第二相位期間選擇性地將第二放大器的輸出端耦合至第四差分輸入端來補(bǔ)償?shù)谝环糯笃鞯牡谝黄普`差和第二放大器的第二偏移誤差。
【專利說明】用于針對電池的電流感測電路中的放大器的補(bǔ)償技術(shù)
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本公開要求2014年1月7日提交的美國申請No. 14/149，739的優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi) 容出于所有目的通過援引整體納入于此。
[0003] 背景
[0004] 電池操作的系統(tǒng)要求在電池的充電和放電期間準(zhǔn)確地測量流入和流出系統(tǒng)的電 流。圖1示出了電池監(jiān)視系統(tǒng)或油位表系統(tǒng)的示例。電池電流通過主晶體管（例如，晶體管 BATFET)在系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)VSYS與電池端子VBATT之間流動。用于測量電池電流的一種技術(shù)是與主 晶體管BATFET并聯(lián)使用副本器件(例如，副本晶體管"副本1"和"副本2"）。副本晶體管"副本 1"和"副本2"產(chǎn)生副本電流(例如，充電電流1她和放電電流I放fe)，其是電池電流的縮減版 本。充電電流I她和放電電流I拋分別流經(jīng)感測電阻器R1和R2。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)對跨電阻器 R1和R2的電壓進(jìn)行采樣以確定跨電池的電荷。電池監(jiān)視系統(tǒng)隨后使用ADC的輸出來監(jiān)視電 池。
[0005] 為了準(zhǔn)確，控制跨用于副本器件的控制晶體管Ml和M2的電壓是重要的。該系統(tǒng)可 使用反饋環(huán)路來控制電壓。例如，放大器AMP1和AMP2分別控制跨控制晶體管Ml和M2的電壓。 在該情形中，放大器AMP1的輸入被耦合至系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)VSYS以及副本晶體管"副本2"的柵極和 源極，且輸出被耦合至控制晶體管Ml。同樣，放大器AMP2的輸入被耦合至系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)VBATT以 及副本晶體管"副本1"的漏極，且輸出被耦合至控制晶體管M2。放大器AMP1和AMP2分別控制 控制晶體管Ml和M2的柵極處的電壓以產(chǎn)生副本電流。伴隨該辦法的一個(gè)問題在于，每個(gè)放 大器內(nèi)的偏移誤差可導(dǎo)致副本電流中的誤差。同樣，用于測量電壓的電阻器可導(dǎo)致跨工藝 誤差和溫度變化。
[0006] 概述
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，一種電路包括具有第一差分輸入端、第二差分輸入端和輸出端 的第一放大器。第一差分輸入端親合至副本器件和電池電壓且輸出端親合至控制器件。雖 1J 本器件被配置成生成流經(jīng)電池的電流的副本電流，其中第一放大器控制控制器件以控制副 本電流。該電路還包括具有第三差分輸入端、第四差分輸入端和輸出端的第二放大器。第二 放大器被配置成基于在第一相位期間選擇性地將第三差分輸入端耦合至第一放大器的輸 出端、在第一相位期間選擇性地將第二放大器的輸出端耦合至第二差分輸入端、以及在第 二相位期間選擇性地將第二放大器的輸出端耦合至第四差分輸入端來補(bǔ)償?shù)谝环糯笃鞯?第一偏移誤差和第二放大器的第二偏移誤差。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，在第二相位期間，第二放大器將第二放大器的第二偏移誤差存 儲在耦合至第二放大器的第四差分輸入端的第一存儲元件集上以用于在第一相位期間補(bǔ) 償?shù)诙糯笃鞯牡诙普`差。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，在第一相位期間，第二放大器將第一放大器的第一偏移誤差存 儲在耦合至第一放大器的第二差分輸入端的第二存儲元件集上以用于在后續(xù)的第二相位 期間補(bǔ)償?shù)谝环糯笃鞯牡谝黄普`差。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，第二放大器的增益被用于在第一相位期間補(bǔ)償?shù)谝黄普`差。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，第二放大器的輸出是差分輸出，且該電路進(jìn)一步包括共模反饋 電路，該共模反饋電路耦合至差分輸出且被配置成將該差分輸出的共模部分維持在不同于 電池電壓的固定值。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，該電路進(jìn)一步包括被配置成接收副本電流的電阻器，其中感測 跨該電阻器的電壓以監(jiān)視跨電池的電壓。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括:在第一相位期間，由第二放大器將第一放大器的 第一偏移誤差存儲在耦合至第一放大器的差分輸入端的第一存儲元件集上以用于在第二 相位期間補(bǔ)償?shù)谝环糯笃鞯牡谝黄普`差;在第二相位期間，由第二放大器將第二放大器 的第二偏移誤差存儲在耦合至第二放大器的差分輸入端的第二存儲元件集上以用于在后 續(xù)的第一相位期間補(bǔ)償?shù)诙糯笃鞯牡诙普`差;在第二相位期間，由第一放大器控制 控制器件以控制由副本器件生成的副本電流，該副本電流是流經(jīng)電池的電流的副本，其中 使用在第一相位期間存儲的第一偏移誤差來補(bǔ)償?shù)谝黄普`差；以及在后續(xù)的第一相位期 間，由第一放大器控制控制器件以控制副本電流，其中第二放大器的增益被用于補(bǔ)償?shù)谝?偏移誤差并且使用在第二相位期間存儲的第二偏移誤差來補(bǔ)償?shù)诙普`差。
[0014] 以下詳細(xì)描述和附圖提供對本公開的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的更好理解。
[0015] 附圖簡述
[0016] 圖1示出了電池監(jiān)視系統(tǒng)或油位表系統(tǒng)的示例。
[0017] 圖2描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池監(jiān)視系統(tǒng)的示例。
[0018] 圖3描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在時(shí)鐘相位02期間放大器ErrAmp2的示例。
[0019]圖4描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在時(shí)鐘相位〇1期間放大器ErrAmpl(放大器A1和A2) 和ErrAmp2 (放大器Anl和An2)的示例。
[0020]圖5描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在時(shí)鐘相位〇 2中放大器Err Ampl的示例。
[0021 ] 圖6和7分別示出了 ErrAmpl和ErrAmp2的實(shí)現(xiàn)的示例。
[0022]圖8示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用放大器ErrAmp2的單個(gè)輸出的電池監(jiān)視系統(tǒng)的 示例。
[0023]圖9描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于補(bǔ)償偏移誤差的方法的簡化流程圖。
[0024]圖10示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于補(bǔ)償溫度變化的電阻器Ri的示例實(shí)現(xiàn)。
[0025]圖11描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用電阻器rspl的溫度校正的示例。
[0026] 詳細(xì)描述
[0027] 本公開涉及電池監(jiān)視系統(tǒng)。在下面的描述中，出于說明目的闡述了眾多示例和具 體細(xì)節(jié)以便提供對本公開的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，在權(quán)利要求 書中表達(dá)的本公開可單獨(dú)地或與下文描述的其他特征相組合地包括這些示例中的一些或 全部特征，并且還可包括在本文描述的特征和概念的修改和等效方案。
[0028]圖2描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池監(jiān)視系統(tǒng)200的示例。電池監(jiān)視系統(tǒng)200可監(jiān)視 電池(BATT) 20 2的通過晶體管BATFET從節(jié)點(diǎn)VSYS流至節(jié)點(diǎn)VBATT的電池電流(例如，放電和 充電電流）。在圖2中，僅示出了充電電流，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到如何實(shí)現(xiàn)電池監(jiān)視系 統(tǒng)以監(jiān)視放電電流。
[0029]電池監(jiān)視系統(tǒng)200可使用內(nèi)部(例如，片上）電流感測電阻器心來監(jiān)視電池電流。盡 管討論了內(nèi)部電阻器，但可使用外部(例如，片外）電阻器。系統(tǒng)200使用副本電阻器"副本1" 來生成電池電流I b的副本電流，該副本電流通過節(jié)點(diǎn)VBATT流經(jīng)電池晶體管BATFET和電池 202。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管BATFET和"副本1"可以是其柵極和源極耦合在一起的N溝道 MOSFET器件。如圖所示，副本電流I施流經(jīng)晶體管"副本1"且可以是電池電流I B的縮減版本。
[0030 ] 放大器Err Amp 1和Err Amp 2形成控制跨副本器件(諸如控制晶體管Mc)的電壓的反 饋環(huán)路，取決于用于電池202的線性充電器的操作模式，該反饋環(huán)路在不同操作區(qū)域(飽和 或線性）中操作。在一個(gè)實(shí)施例中，放大器ErrAmpl控制控制晶體管M。的柵極電壓以控制通 過感測電阻器Ri的副本電流I她。對控制晶體管M。的控制可調(diào)節(jié)副本電流I她以與電池電流 Ib成比例。如以上所討論的，ADC(未示出）可測量跨感測電阻器h的電壓，其中ADC的輸出被 電池管理系統(tǒng)或油位表測量系統(tǒng)算法使用。
[0031]如以上在【背景技術(shù)】中所討論的，放大器的偏移誤差可影響電池監(jiān)視系統(tǒng)200的性 能。例如，副本電流I施可以較小且跨感測電阻器R:的電壓可以低至數(shù)百微伏。因此，放大器 ErrAmpl和ErrAmp2的偏移誤差可能影響所測量的電壓。特定實(shí)施例補(bǔ)償放大器偏移誤差且 還采用用于減少電阻器心上的溫度變化的影響的技術(shù)。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，放大器ErrAmpl可包括第一差分輸入端和第二差分輸入端以及 親合至晶體管M。的輸出端。放大器ErrAmp2可包括第一差分輸入端、第二差分輸入端和差分 輸出端。因此，放大器ErrAmpl和放大器ErrAmp2具有兩個(gè)增益級，如將在以下更詳細(xì)描述 的。盡管放大器ErrAmp2被描述為具有差分輸出，但放大器ErrAmp2可具有單個(gè)輸出。如將在 以下更詳細(xì)討論的，差分輸出允許系統(tǒng)200在與VBATT或系統(tǒng)的干線電壓不同的電壓下執(zhí)行 補(bǔ)償。
[0033] 放大器ErrAmp2可以是被用于補(bǔ)償主放大器ErrAmpl中的偏移誤差的趨零 (nulling)放大器。進(jìn)一步，放大器ErrAmp2還補(bǔ)償其自身的偏移誤差。如將在以下更詳細(xì)討 論的，該技術(shù)可被用于連續(xù)跟蹤偏移誤差的變化并且有效地補(bǔ)償該偏移誤差的變化。因此， 放大器ErrAmp2和ErrAmpl可跟蹤因操作條件而導(dǎo)致的偏移誤差中的任何移位并補(bǔ)償該誤 差(例如，使誤差為零或調(diào)零）。因此，該補(bǔ)償可比一次性補(bǔ)償更好。
[0034]電池監(jiān)視系統(tǒng)200可使用多個(gè)時(shí)鐘相位(諸如時(shí)鐘相位〇1和時(shí)鐘相位0 2)來補(bǔ)償 放大器ErrAmpl和放大器Err Amp2的偏移誤差。在時(shí)鐘相位①1中，放大器Err Amp2將放大器 ErrAmpl的偏移誤差存儲在電容器C1上。該值將被用于在后續(xù)的時(shí)鐘相位02中補(bǔ)償放大器 ErrAmpl的偏移誤差。同樣，在時(shí)鐘相位0 2中，系統(tǒng)200將放大器ErrAmp2的偏移誤差存儲在 電容器C2上。這在后續(xù)的時(shí)鐘相位〇 1中補(bǔ)償放大器ErrAmp2的偏移誤差，因?yàn)樗鎯Φ钠?移誤差確保放大器ErrAmp2的偏移誤差不會影響在電容器C1上存儲放大器ErrAmpl的偏移 誤差。如圖2中所示，開關(guān)S1和S2可基于時(shí)鐘相位來斷開或閉合。例如，開關(guān)S1在時(shí)鐘相位〇 1期間閉合并在時(shí)鐘相位期間斷開，且開關(guān)S2在時(shí)鐘相位0 2期間閉合并在時(shí)鐘相位 期間斷開。取決于時(shí)鐘相位，開關(guān)S1和S2的使用將放大器ErrAmpl和ErrAmp2的輸入和輸出 不同地耦合?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述這些配置。
[0035]圖3描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在時(shí)鐘相位〇 2期間放大器Err Amp2的示例。在時(shí)鐘 相位①2中，開關(guān)S2閉合且開關(guān)S1斷開，這將放大器ErrAmp2的輸入和輸出與放大器ErrAmpl 的輸入和輸出隔離。在該情形中，放大器ErrAmp2可以處于開環(huán)增益配置中。如以上所討論 的，在該時(shí)鐘相位期間，放大器ErrAmp2將放大器ErrAmp2的偏移誤差存儲在電容器C2上。 [0036] 放大器ErrAmp2包括分別接收第一差分輸入和第二差分輸入的第一放大器Anl和 第二放大器An2。放大器Anl的差分輸入的兩個(gè)輸入都親合至電池102。放大器An 1的偏移誤 差被不為差分輸入之一的輸入處的偏移誤差電壓Vonl。
[0037] 為了存儲放大器ErrAmp2的偏移誤差，使用從放大器ErrAmp2的輸出至放大器An2 的差分輸入的反饋路徑。在該反饋路徑中，放大器ErrAmp2的輸出（例如，差分輸出Vonu 1 IN 和VonullP)耦合至電容器C2,電容器C2可在時(shí)鐘相位0 2期間存儲偏移誤差。電容器C2上存 儲的偏移誤差包括放大器An2的差分輸入的一個(gè)輸入上的推斷偏移誤差電壓Von2、以及偏 移誤差電壓Vonl。
[0038]在操作中，放大器Anl的差分輸出vnl和放大器An2的差分輸出vn2被加在一起以生 成差分輸出Vonul 1N和Vonul 1P。如將在以下詳細(xì)討論的，共模反饋電路CMFB可基于Vref來 將差分輸出計(jì)算移位至共模電壓。該差分輸出可以是vnl+ Vn2的組合，這反映了偏移誤差 Vonl和Von2。在時(shí)鐘相位〇 2期間，輸出Vonul 1N和Vonul 1P隨后被存儲在電容器C2上。
[0039]以下表示共模和差分的兩條控制路徑的計(jì)算。
[0047] 共模放大器Acm的電壓基于放大器Acm的增益和電壓Vref。電壓Vref可不同于電池 或干線電壓，諸如Vdd/2。
[0048] 式1示出了用于輸出Vonul IP的計(jì)算而式2示出了用于輸出Vonul IN的計(jì)算。在該情 形中，輸出VonullP是共模輸出電壓Vocm加上vnl和vn2的差分輸出的一半。輸出VonullN等 于共模電壓Vocm減去vnl和vn2的差分輸出的一半。式3不出了輸出Vonul 1N與VonullP之間 的差分的計(jì)算，而式4和5示出了vn2和vnl的放大器輸出的計(jì)算。如所示出的，式3示出了差 分輸出△ Vonul 1等于放大器輸出vnl和vn2,因?yàn)楣材ｋ妷篤ocm消去。輸出vn2等于放大器 An2的增益和放大器An2的偏移誤差減去差分輸出。輸出vnl等于放大器Anl的增益和放大器 Anl的偏移誤差。
[0049] 在式6中，差分輸出電壓A Vonu 11可基于式3、4和5來確定。式6不出了放大器 ErrAmp2的差分輸出基于放大器Anl和An2的偏移誤差Vonl和Von2以及誤差放大器Anl和An2 的增益。這些值在時(shí)鐘相位02期間被存儲在電容器C2上。如將在下一附圖中所討論的，存 儲在電容器C2上的值被用于在下一時(shí)鐘相位〇1期間消去偏移誤差Vonl和Von2。
[0050] 圖4描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在時(shí)鐘相位〇1期間放大器ErrAmpl(放大器A1和A2) 和ErrAmp2(放大器Anl和An2)的示例。在時(shí)鐘相位C> 1期間，開關(guān)S1閉合且開關(guān)S2斷開。這將 Err Amp2的差分輸出親合至Err Amp 1的差分輸入。這經(jīng)由放大器Err Amp2將放大器Err Amp 1的 偏移誤差存儲在電容器Cl上。進(jìn)一步，放大器ErrAmp2的偏移誤差經(jīng)由先前在時(shí)鐘相位0 2 中存儲在電容器C2上的值來消去，從而放大器ErrAmp2的偏移誤差不影響在電容器C1上存 儲這些值?，F(xiàn)在將在以下更詳細(xì)地討論偏移補(bǔ)償。
[0051] 在放大器ErrAmpl中，放大器A1的輸入端親合至放大器ErrAmpl的輸出端Vout和電 池102的電壓。放大器A1的偏移誤差被不為放大器A1的輸入之一上的偏移誤差電壓Vol。放 大器A2的差分輸入端親合至放大器Err Amp2的差分輸出端。同樣，放大器A2的偏移誤差被不 為放大器A2的輸入之一上的偏移誤差電壓Vo2。
[0052] 在該時(shí)鐘相位中，放大器ErrAmp2將輸出VonullN和VonullP存儲在電容器Cl上。式 7示出了跨電容器C1的差分電壓：
[OOM] 如式7中所不，放大器ErrAmp2的差分輸出電壓等于放大器Anl的增益乘以電池電 壓VBATT與放大器ErrAmpl的輸出電壓之差。在該情形中，放大器Anl和An2的偏移誤差Vonl 和Von2已經(jīng)經(jīng)由電容器C2上存儲的值被消去。即，放大器An2消去偏移誤差Von2并輸出偏移 誤差Von 1 (例如，Von 1乘以An2的增益）。該輸出的偏移誤差Von 1消去來自放大器An 1的偏移 誤差。
[0055] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向放大器ErrAmpl，放大器ErrAmpl的輸出Vout基本上等于電池電壓VBAT。 式8如下示出了放大器ErrAmpl的輸出：
[0058]因?yàn)樗虚_環(huán)增益值較大(至少在1000數(shù)量級），式8可被近似為：
[0060] 在以上中，有效地消去了偏移誤差Vol和V〇2,因?yàn)榉糯笃鰽nl的增益較大，這使得 與電池電壓VBATT的值相比，Vo 1和Vo2的值最小化。因此，放大器An 1的增益已經(jīng)被用于補(bǔ)償 放大器Anl和An2的偏移誤差。
[0061] 在時(shí)鐘相位0 2的以上討論中，討論了放大器ErrAmp2。在該時(shí)鐘相位中，放大器 ErrAmpl還在開環(huán)增益配置中操作，其中存儲在電容器C1上的值被用于補(bǔ)償放大器A1和A2 的偏移誤差。圖5描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在時(shí)鐘相位02中放大器ErrAmpl的示例。放大器 A1的輸入端親合至放大器ErrAmpl的輸出端Vout以及親合至電池電壓VBATT。偏移誤差電壓 Vol也顯不在放大器A1的輸入端處。同樣，放大器A2的輸入端親合至電容器C1。偏移誤差電 壓V〇2也顯示在放大器A2的輸入端處。
[0062]如以下式10中所示，電容器C1保持差分電壓A Vonulll，其基于放大器A1和A2的增 益以及放大器A1和A2的偏移誤差Vol和V〇2。在式7中，放大器ErrAmp2的差分輸出電壓等于 放大器Anl的增益乘以VBATT與Vout之差。在該情形中，存儲在電容器C1上的值是放大器A1 和A2的增益與偏移誤差Vol和V 〇2的函數(shù)。式10概述了這些值：
[0064]以下示出了基于存儲在電容器C1中的值來消去放大器A1和A2的偏移誤差。即，存 儲在存儲器C1上的偏移誤差在該時(shí)鐘相位期間補(bǔ)償放大器Vol和V〇2的偏移誤差。式11表示 確定ErrAmp 1的輸出電壓Vout，其示出了如下消去偏移誤差Vo 1和Vo2:
[0066] 如式11中所見，偏移誤差Vol和V〇2被消去且放大器ErrAmpl的輸出電壓Vout近似 等于電池電壓VBATT，Vout ? VBATT。在該情形中，如式10中所見，存儲在電容器C1上的值包 括偏移誤差Vol和V〇2。存儲在電容器C1上的偏移誤差V〇2消去放大器A2的偏移誤差V 〇2。隨 后，放大器A2輸出由放大器A2的增益A2放大的偏移誤差Vol。同樣，放大器A1輸出由放大器 A1的增益A1放大的偏移誤差Vol。放大器A1和A2的輸出是相反極性且因此在組合時(shí)消去偏 移誤差Vol。因此，偏移誤差Vol和Vo2在時(shí)鐘相位0 2中被消去且輸出電壓Vout基本上等于 電池電壓VBATT。
[0067] 可領(lǐng)會放大器ErrAmpl和Err Amp2的不同實(shí)現(xiàn)。圖6和7分別示出了ErrAmpl和 Err Amp2的實(shí)現(xiàn)的示例。然而，將理解，可領(lǐng)會其他實(shí)現(xiàn)。
[0068]在圖6中，差分放大器A1和A2被不為差分晶體管對Mai和差分晶體管對Ma2。放大器 A1和A2耦合至共享輸出級602。共享輸出級602提供將差分放大器A1和A2的電流輸出轉(zhuǎn)換為 電壓輸出的電阻器增益。可領(lǐng)會共享輸出級602的不同變化。
[0069]在圖7中，差分放大器Anl和An2被分別不為差分晶體管對Man2和差分晶體管對Mani。 放大器Anl和An2的輸出端耦合至共享輸出級702。共享輸出級702也將放大器Anl和An2的電 流輸出轉(zhuǎn)換為電壓，但共享輸出級702的輸出是差分輸出Out-和0ut+。同樣，共模反饋電路 704耦合至差分輸出并基于電壓Vref來將該差分輸出的平均值維持在固定水平，電壓Vref 可以是與干線電壓不同的電壓，諸如l/2(Vdd)。使用共模反饋電路704,差分電壓測量移離 干線電壓或電池電壓VBATT。例如，如果差分電壓測量靠近干線，則準(zhǔn)確地測量差分電壓可 能是困難的。因此，將共模差分輸出電壓設(shè)為一值(諸如1/2干線電壓)使得以平均值來計(jì)算 偏移更為準(zhǔn)確。即，輸出Out-和Out+兩者均被設(shè)為共模電壓。隨后，可基于不同于干線電壓 的共模值來計(jì)算輸出〇ut+和Out-的差分。共模電壓丟棄(drop out)而同時(shí)差分電壓在輸出 Out+和Out-上輸出。使用約一半電池電壓VBATT的共模電壓可簡化輸出級702。
[0070] 盡管以上討論了放大器ErrAmp2的差分輸出，但可使用單個(gè)輸出。在該情形中，不 在共模水平上執(zhí)行放大器ErrAmp2的輸出處的差分輸出電壓。這可降低準(zhǔn)確性，但仍如上所 述地執(zhí)行偏移誤差補(bǔ)償。圖8示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用放大器ErrAmp2的單個(gè)輸出的電 池監(jiān)視系統(tǒng)800的示例。如圖所示，放大器Err Amp2的單個(gè)輸出端親合至放大器Err Ampl。同 樣，在反饋配置中，放大器Err Amp2的單個(gè)輸出端親合至放大器Err Amp2的輸入端。放大器 ErrAmp2的另一輸入端和放大器ErrAmpl的另一輸入端親合至電壓Vref，電壓Vref可以是不 同于干線電壓的電壓。
[0071] 在時(shí)鐘相位02中，跨電容器C2存儲的電壓包括偏移誤差Vonl和Von2。在時(shí)鐘相位 〇 1中，這些存儲著的偏移誤差補(bǔ)償放大器ErrAmpl的偏移誤差。同樣，在時(shí)鐘相位〇 1中，由 于放大器ErrAmp2的放大器An2(未示出）的增益基本上消去了放大器ErrAmpl的偏移誤差而 導(dǎo)致Vout ? VBATT。進(jìn)一步，在時(shí)鐘相位〇 2中，存儲在電容器C1上的偏移誤差消去了放大器 ErrAmpl的誤差。
[0072]圖9描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于補(bǔ)償偏移誤差的方法的簡化流程圖900。在902， 在第一相位期間，放大器ErrAmp2將放大器ErrAmpl的第一偏移誤差存儲在電容器C1上以供 用于在第二相位期間補(bǔ)償放大器ErrAmpl的偏移誤差。在904,在第二相位期間，放大器 ErrAmp2將放大器ErrAmp2的偏移誤差存儲在電容器C2上以供用于在后續(xù)第一相位期間補(bǔ) 償放大器Err Amp2的偏移誤差。在906，在第二相位期間，放大器ErrAmpl控制控制晶體管Me 以控制由副本器件生成的副本電流。在該相位期間，使用在第一相位期間存儲的第一偏移 誤差來補(bǔ)償?shù)谝黄普`差。在908,在后續(xù)的第一相位期間，放大器ErrAmpl控制控制晶體管 Me以控制副本電流，其中第二放大器的增益被用于補(bǔ)償放大器ErrAmpl的偏移誤差并且使 用在第二相位期間存儲在電容器C2上的放大器ErrAmp2的偏移誤差來補(bǔ)償放大器ErrAmp2 的偏移誤差。
[0073] 溫度變化偏移
[0074] 如以上所討論的，感測電阻器心可位于芯片上且因此對于該芯片的溫度變化可以 是敏感的。圖10示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于補(bǔ)償溫度變化的電阻器Ri的示例實(shí)現(xiàn)。該溫 度變化可在電流電壓轉(zhuǎn)換期間使用兩種類型的電阻器來補(bǔ)償。第一類型的電阻器R是多晶 硅電阻器，其P+摻雜具有負(fù)溫度系數(shù)。第二類型的電阻器rsp是硅化物并具有正溫度系數(shù)。 相反的溫度系數(shù)可被用于補(bǔ)償溫度變化。
[0075] 如圖所示，電阻器rsp(例如，rspl、rsp2、rsp3、…、rspN)的大小可經(jīng)由抽頭1002來 調(diào)整。不同的抽頭設(shè)置可被用于通過斷開或閉合不同抽頭以將不同電阻器rsp耦合至副本 電流來調(diào)整溫度變化。電阻器rsp的大小可隨后補(bǔ)償溫度變化。例如，電阻器rsp的大小將確 定電阻相對于溫度的最終斜率。
[0076]圖11描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用電阻器rspl的溫度校正的示例。圖10中的電阻 器RSP表示基于抽頭設(shè)置耦合至副本電流的電阻器rspl-rspN的組合。在該情形中，Vout可 被如下確定：
[0077] Vout ? I/2(R+l/2rsp)〇
[0078] 如所示的，跨感測電阻器心的輸出電壓Vout等于由電阻器rsp的電阻補(bǔ)償?shù)碾娮?R。盡管討論了內(nèi)部電阻器作為正使用的電阻器，但特定實(shí)施例也可使用片外的外部電阻器 并且因此不需要溫度補(bǔ)償。
[0079]以上描述解說了本公開的各實(shí)施例連同特定實(shí)施例的各方面可被如何實(shí)現(xiàn)的示 例。以上示例不應(yīng)被認(rèn)為是僅有的實(shí)施例，并且被呈現(xiàn)來解說所附權(quán)利要求所定義的特定 實(shí)施例的靈活性和優(yōu)點(diǎn)?；谝陨瞎_和所附權(quán)利要求書，其他安排、實(shí)施例、實(shí)現(xiàn)、以及等 效方案可被采用而不背離權(quán)利要求書所定義的本公開的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電路，包括： 包括第一差分輸入端、第二差分輸入端和輸出端的第一放大器，所述第一差分輸入端 耦合至副本器件和電池電壓且所述輸出端耦合至控制器件，所述副本器件被配置成生成流 經(jīng)所述電池的電流的副本電流，其中所述第一放大器控制所述控制器件以控制所述副本電 流；以及 包括第三差分輸入端、第四差分輸入端和輸出端的第二放大器，其中所述第二放大器 被配置成基于在第一相位期間選擇性地將所述第三差分輸入端耦合至所述第一放大器的 所述輸出端、在所述第一相位期間選擇性地將所述第二放大器的所述輸出端耦合至所述第 二差分輸入端、以及在第二相位期間選擇性地將所述第二放大器的所述輸出端耦合至所述 第四差分輸入端來補(bǔ)償所述第一放大器的第一偏移誤差和所述第二放大器的第二偏移誤 差。2. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，在所述第二相位期間，所述第二放大器將所 述第二放大器的所述第二偏移存儲在耦合至所述第二放大器的所述第四差分輸入端的第 一存儲元件集上以用于在所述第一相位期間補(bǔ)償所述第二放大器的所述第二偏移誤差。3. 如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，在所述第一相位期間，所述第二放大器將所 述第一放大器的所述第一偏移誤差存儲在耦合至所述第一放大器的所述第二差分輸入端 的第二存儲元件集上以用于在后續(xù)的第二相位期間補(bǔ)償所述第一放大器的所述第一偏移 誤差。4. 如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述第二放大器的增益被用于在所述第一相 位期間補(bǔ)償所述第一偏移誤差。5. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第二放大器包括包含第三差分輸入端的 第三放大器和包含第四差分輸入端的第四放大器，并且其中在所述第二相位期間： 所述第三差分輸入端的第一輸入端和第二輸入端耦合至所述電池電壓，其中所述第三 放大器包括所述第二偏移誤差的第三放大器偏移誤差，以及 所述第四差分輸入端的第一輸入端耦合至所述第二放大器的所述輸出端，其中所述第 四放大器包括所述第二偏移誤差的第四放大器偏移誤差。6. 如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于： 第一存儲元件集在所述第二相位期間耦合至所述第四差分輸入端和所述第二放大器 的所述輸出端，以及 所述第一存儲元件集被配置成在所述第二相位期間存儲所述第三放大器偏移誤差和 所述第四放大器偏移誤差。7. 如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于： 在所述第二相位期間存儲的所述第三放大器偏移誤差和所述第四放大器偏移誤差被 用于在后續(xù)的第一相位期間補(bǔ)償所述第三放大器偏移誤差和所述第四放大器偏移誤差。8. 如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于： 所述第四差分輸入端的所述第一輸入端耦合至所述第二放大器的第一差分輸出端，以 及 所述第四差分輸入端的第二輸入端耦合至所述第二放大器的第二差分輸出端。9. 如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述第一放大器包括包含第一差分輸入端的 第五放大器和包含第二差分輸入端的第六放大器，并且其中在所述第一相位期間： 所述第一差分輸入端的第一輸入端耦合至所述第一放大器的所述輸出端且所述第一 差分輸入端的第二輸入端耦合至所述電池電壓，所述第五放大器包括所述第一偏移誤差的 第五放大器偏移誤差，以及 所述第二差分輸入端的第一輸入端耦合至所述第二放大器的所述輸出端，所述第六放 大器包括所述第一偏移誤差的第六放大器偏移誤差。10. 如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于： 所述第二放大器的增益被用于在所述第一相位期間補(bǔ)償所述第五放大器偏移誤差和 所述第六放大器偏移誤差。11. 如權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于： 所述第二存儲元件集在所述第一相位期間耦合至所述第二差分輸入端和所述第二放 大器的所述輸出端，以及 所述第二存儲元件集被配置成在所述第一相位期間存儲所述第五放大器偏移誤差和 所述第六放大器偏移誤差。12. 如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于： 在所述第二相位期間存儲的所述第五放大器偏移誤差和所述第六放大器偏移誤差被 用于在后續(xù)的第二相位期間補(bǔ)償所述第五放大器偏移誤差和所述第六放大器偏移誤差。13. 如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于： 所述第二差分輸入端的所述第一輸入端耦合至所述第二放大器的第一差分輸出端，以 及 所述第二差分輸入端的第二輸入端耦合至所述第二放大器的第二差分輸出端。14. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第二放大器的所述輸出端是差分輸出 端，所述電路進(jìn)一步包括： 共模反饋電路，其耦合至所述差分輸出端并被配置成將差分輸出的共模部分維持在不 同于所述電池電壓的固定值。15. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，進(jìn)一步包括： 被配置成接收所述副本電流的電阻器，其中感測跨所述電阻器的電壓以監(jiān)視跨所述電 池的電壓。16. 如權(quán)利要求15所述的電路，其特征在于，所述電阻器被配置成補(bǔ)償溫度變化。17. 如權(quán)利要求16所述的電路，其特征在于： 所述電阻器包括第一電阻器集和第二電阻器集， 所述第一電阻器集具有第一溫度系數(shù)且所述第二電阻器集具有與所述第一溫度系數(shù) 相反的第二溫度系數(shù)， 所述第一電阻器集選擇性地耦合至多個(gè)抽頭，以及 所述多個(gè)抽頭中的抽頭選擇性地連接所述第一電阻器集中的電阻器以補(bǔ)償溫度變化。18. 一種方法，包括： 在第一相位期間，由第二放大器將第一放大器的第一偏移誤差存儲在耦合至所述第一 放大器的差分輸入端的第一存儲元件集上以用于在第二相位期間補(bǔ)償所述第一放大器的 所述第一偏移誤差； 在所述第二相位期間，由所述第二放大器將所述第二放大器的第二偏移誤差存儲在耦 合至所述第二放大器的差分輸入端的第二存儲元件集上以用于在后續(xù)的第一相位期間補(bǔ) 償所述第二放大器的所述第二偏移誤差； 在所述第二相位期間，由所述第一放大器控制控制器件以控制由所述副本器件生成的 副本電流，所述副本電流是流經(jīng)所述電池的電流的副本，其中使用在所述第一相位期間存 儲的所述第一偏移誤差來補(bǔ)償所述第一偏移誤差；以及 在所述后續(xù)的第一相位期間，由所述第一放大器控制所述控制器件以控制所述副本電 流，其中所述第二放大器的增益被用于補(bǔ)償所述第一偏移誤差并使用在所述第二相位期間 存儲的所述第二偏移誤差來補(bǔ)償所述第二偏移誤差。19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述第二放大器的差分輸出 的共模部分維持在不同于所述電池的電壓的固定值。20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將配置成接收所述副本電流的 電阻器耦合至所述控制器件，其中感測跨所述電阻器的電壓以監(jiān)視跨所述電池的電壓且所 述電阻器被配置成補(bǔ)償溫度變化。
【文檔編號】G01R19/00GK105899958SQ201580003828
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月7日
【發(fā)明人】A·巴夏
【申請人】高通股份有限公司