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泄漏补偿电路及相应方法、具有泄漏补偿电路的集成电路


技术摘要:
本发明涉及泄漏补偿电路及用于泄漏补偿的方法、以及具有该泄漏补偿电路的集成电路。在一种形式中,泄漏补偿电路包括缓冲放大器、链路耦合元件和泄漏补偿元件。缓冲放大器具有输出和耦合到感测节点的输入。链路耦合元件具有输出和耦合到缓冲放大器的输出的输入,其中链  全部
背景技术:
某些环境传感器(诸如雨和光传感器、环境光传感器、激光测距和测距(LiDAR)传 感器等)在其输入处需要非常高的动态范围。例如,它们可产生大约50微微安(pA)或更小的 感测电流。虽然可通过选择适当的电路拓扑或通过増加传感器的电流消耗来降低集成电路 和射频(RF)噪声,但由集成电路上产生的泄漏电流引起的直流(DC)偏移仍然非常难以补 偿。例如,集成电路输入端子通常由将泄漏电流注入到各种电路节点上的二极管保护。这些 DC偏移电流显著地限制了可实现的増益,从而限制了输入范围,并且实际上可完全阻止一 些小信号可检测。 虽然DC偏移电压可通过具有差分电路结构的斩波机制来移除,但DC泄漏电流通常 是单端的。另外,虽然可通过使用开关电容器机制存储偏移电压来移除DC偏移电压,但不能 存储电流。此外,泄漏电流通常非常小,并且实际上不可能由任何已知的电流数模转换器 (DAC)补偿,因为电流过低而无法使用电流镜进行处理。基于参考泄漏电流的双向电流DAC 和具有可选电流镜的单端电流DAC已被证明不足以补偿这些小的泄漏电流。因此,作为集成 电路设计的固有特征的泄漏电流限制了传感器的动态范围。
技术实现要素:
在一个方面,本发明提供了一种泄漏补偿电路,包括:缓冲放大器,该缓冲放大器 具有输出和耦合到感测节点的输入;链路耦合元件,该链路耦合元件具有输出和耦合到缓 冲放大器的输出的输入,其中链路耦合元件在从输入到其输出的方向上是单向的;和泄漏 补偿元件,该泄漏补偿元件具有耦合到感测节点的第一电流端子、耦合到链路耦合元件的 输出的控制端子、以及耦合到参考电压端子的第二电流端子。 在另一方面,本发明提供了一种具有泄漏补偿电路的集成电路,泄漏补偿电路包 括:缓冲放大器,该缓冲放大器具有输出和耦合到感测节点的输入;链路耦合元件,该链路 耦合元件具有输出和耦合到缓冲放大器的输出的输入,其中链路耦合元件在从输入到其输 出的方向上是单向的;和泄漏补偿元件,该泄漏补偿元件具有耦合到感测节点的第一电流 端子、耦合到链路耦合元件的输出的控制端子、以及耦合到参考电压端子的第二电流端子。 在另一方面,本发明提供了一种对流入或流出感测节点的泄漏电流执行泄漏补偿 的方法,包括:缓冲感测节点上的电压,以及响应于缓冲向中间节点提供缓冲电压;将缓冲 电压单向耦合到控制节点;以及通过将泄漏补偿元件的控制端子耦合到控制节点,将具有 耦合到感测节点的第一电流端子和耦合到参考电压端子的第二电流端子的泄漏补偿元件 偏置。 4 CN 111585557 A 说 明 书 2/10 页 附图说明 通过参照附图可更好地理解本公开,并且本公开的多个特征和优点对于本领域的 技术人员为显而易见的,在附图中: 图1以框图形式示出了易于泄漏的传感器电路; 图2以局部框图和局部示意图形式示出了根据各种实施方案的泄漏补偿电路; 图3以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器的另一实施方案 的缓冲放大器; 图4以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器的又一实施方案 的缓冲放大器; 图5以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的缓冲放大器的又一实施方案 的缓冲放大器; 图6以示意图形式示出了根据图2的链路耦合元件的另一实施方案的链路耦合元 件; 图7以示意图形式示出了根据图2的链路耦合元件的另一实施方案的链路耦合元 件的另一实施方案; 图8以局部框图和局部示意图形式示出了根据其他实施方案的泄漏补偿电路的部 分; 图9示出了示出与图2的泄漏补偿电路的操作相关的信号的关系的一组相关曲线 图; 图10示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的集成电路的横截面; 图11示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的另一集成电路的横截面; 图12示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的又一集成电路的横截面; 图13示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的又一集成电路的横截面; 和 图14示出了可用于实现图2的泄漏补偿电路的一部分的又一集成电路的横截面。 在不同附图中使用相同的参考符号来指示相同或类似的元件。除非另有说明,否 则字词“耦接”以及其相关联的动词形式包括直接连接以及通过本领域已知的方式的间接 电连接两者;并且除非另有说明,否则对直接连接的任一描述也暗示使用合适形式的间接 电连接的替代实施方案。
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