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专利名称：确定线性和非线性电阻器组的电阻器的值的方法和系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及测量限定特定附件的电阻器的系统，并且更具体地涉及测量附接于移 动设备的附件中的这些电阻的系统。
背景技术：
用于移动电话和其它移动设备的附件的不同厂家具有内置的唯一的电阻器值，该 唯一的电阻器值用于识别不同的附件。在被附接时，移动设备检测识别特定的附件的电阻 器的值。然后，该附件的操作可以被执行而无需使用者的进一步动作。在设计测量这些电阻器的系统时存在限制。更具体地说，涉及的电阻器的动态范 围对涉及的最小电流和/或电压具有限制。能自动地确定外部附件中的所有可能的电阻器的值将是有利的。

发明内容
本发明提供一种IDAC(电流数模转换器)，该IDAC被设计成确定被内置以识别附 件的外部电阻器的值。例如，连接到蜂窝电话或其它移动设备的音频或显示附件将在特定 的蜂窝电话触点两端表现出特定的电阻器。蜂窝电话将测量电阻以识别附件。IDAC输出递增的电流，该电流在外部电阻器两端产生电压。电压被与参考电压进 行比较，并且改变电流直到电压匹配为止。例示性地，电流源被以最低有效位(LSB)电流的 倍数的方式配置并且被引导流过产生外部电压的外部电阻器。系统提供已知的参考电压， 并且随着递增的电流被改变，参考电压被连续地与外部电压进行比较。注意，递增的电流可 以是正的或负的。也注意，术语“连接”被定义为“耦接”或“功能上连接”，其中其它部件被 插入“连接”中不影响本发明。根据比较，IDAC输出电流被顺序地增加。例如，一系列电流源可以通过五个二进 制位(等效于这五个二进制位的十进制数是0到31)寻址。每个组合可以激活32个开关 之一，每个开关将与该开关相关联的电流连接到外部电阻器。如果附件连接到移动设备，如上所述，它把识别该附件的特定的外部电阻器提供 给移动设备。二进制寻址的一系列电流源可以被顺序地驱动到产生电压Vext的外部电阻 器。尽管能以二进制方式寻址电流源，但是从每个寻址电流源输送的电流不必是增加的二 进制倍数。例如，递增的电流的顺序可以是LSB电流的倍数，例如Xl (—倍LSB)，然后X2， 接着是X3，并且例如后面又接着Xl。产生参考电压Vref，并且Vext与Vref进行比较。比较结果被输入到控制器，该控 制器通过下列方式进行调节按顺序导通下一个的电流源；或者，确定上次增加的电流是 足够的，并且用于上次增加的电流源的二进制码产生电阻器的值并因此识别出附件。另外， 该二进制码接着可以作为指向驱动该附件的程序(软件)的指针。本发明可以被应用于电阻器的线性组，而且也可以应用于非线性组。对于外部电 阻器的线性组，范围可以从约13K欧姆到66 欧姆，或约50/1的比例。例示性地，LSB(最低有效位)IDAC电流可以是约1.5uA。然而，对于非线性组，范围可以是500/1，或从约I 欧姆到约IM欧姆。容纳非常大的外部电阻器的困难在于其要求非常小的电流。在一个实 施例中，来自IDAC的LSB电流为约0. 5uA。对于非线性电阻器组，像线性电阻器组采用的电流源那样，电流源可以被激活，但 是通过同时激活电流吸收器来减小电流值。电流吸收器减去来自源的电流并因此减小到达 外部电阻器的电流。例示性地，在构造LSB电流源的倍数(例如X5)时，可以构造LSB晶体管的五倍 大的镜像晶体管。但是，优选的本发明方案是制作大小与LSB晶体管相同的五个镜像晶体 管。有利地，已经发现，与较大的镜像晶体管相比，可以更精确地构造多个相同尺寸镜像晶 体管。本领域技术人员将明白，尽管以下具体实施方式
将参考说明性实施例、附图和使 用方法进行，但是本发明不意图被限制于这些实施例和使用方法。更确切些，本发明具有宽 的范围并且意图被解释为如伴随的权利要求中阐述的。


本发明以下描述引用附图，其中图IA是采用电流源的系统的示意图；图IB是示出了多个电流源的一个可能配置的示意图；图IC是示出了用于参考电流的多个源的示意图；图2和3是电阻器组的图形曲线；图4是示出了电流吸收器的使用的示意图；和图5是采用电流吸收器和电流源的系统的示意图。
具体实施例方式线性的DAC图1A。如果外部电阻器组基于电阻值的线性级数，则线性的IDAC 10可以被采用以测量 外部电阻。如果外部电阻器Rext属于电阻器的线性级数，那么Rext = mX，其中m是斜率，X是 单位电阻，并且外部电阻器将落到Rext对X的线性图轨迹上。为了确定外部电阻器，参见 图1A，使用以下算法VEXT = IdacRextW = = N{0，1，2，...2n}，并且 VBe 是过程独立的电压。在图 IAnVUM中，Rtkim是内部的电阻器，其在制造期间被调整，以供应Ikef的精确电流。Ikef可以被设置为 最低有效电流(I，)，但是Ikef可以被构造为I，的倍数。调整很大程度上消除了过程变化，并且由于I^tkim被构造为具有低的温度系数，所 以IDA。与过程和温度无关。参考电压Vkef被构造为与供应电压无关，例如，从带隙基准(本 领域技术人员所公知的)产生的参考电压。在以这样的方式构造时，系统被很大程度上与 PVT(过程、电压、温度)参数无关。在图IA中，参考电压V’ KEF被形成在12和14处并且分 别经由运算放大器16和18、以及晶体管Ml和M2形成两个版本的VbJ20和22)。VBe 22产生通过R2的电流，其经由Il和12被镜像以在Rl两端产生电压。该电压是Vkef并且其被 连接到比较器M的一个输入端。
权利要求
1.一种用于从一组电阻器中识别电阻器的系统，该系统包括第一电流源，传输最低有效值的电流；电流源组，该电流源组中的每一个电流源都是从第一电流源进行镜像而得到；一组可寻址的开关，每一个开关限定输入端和输出端，一个开关的输入端连接到所述 电流源组中的每一个电流源，开关输出端连接在一起并且连接到被识别的电阻器；寻址驱动器，其激活可寻址的开关，其中在激活的电流通过被识别的电阻器时产生第 一电压；参考电压；比较器，一个输入端是所述第一电压而另一个输入端是所述参考电压，其中比较器输 出端确定两个输入端中哪个输入端更高，并且其中改变寻址驱动器使得不同的电流通过电 阻器。
2.根据权利要求1的系统，还包括可设置的参考电流；可调整的电阻器，被构造为设置参考电流；两个或更多个相同尺寸的晶体管，被并行地布置，使得两个或更多个晶体管中的每一 个等分可设置的参考电流，其中两个或更多个相同尺寸的晶体管中的一个包括第一电流 源。
3.根据权利要求1的系统，其中第一电流源限定特定尺寸晶体管，并且从第一电流源 进行镜像的电流源组是与所述特定尺寸晶体管相同尺寸的晶体管。
4.根据权利要求1的系统，还包括状态机，所述状态机接受比较器输出，并且响应于该 比较器输出激活所述可寻址的开关，其中增大通过被确定的电阻器的电流，并且其中作为 响应状态机连续地接受比较器输出。
5.根据权利要求4的系统，其中状态机以与电流源的值一致的顺序激活所述可寻址的 开关，其中以最低有效电流改变通过被确定的电阻器的增大的电流。
6.根据权利要求4的系统，其中状态机以逐次逼近顺序激活所述可寻址的开关。
7.根据权利要求1的系统，其中被确定的电阻器的值按照线性分布。
8.根据权利要求1的系统，其中所述电流源组是二进制加权的。
9.根据权利要求1的系统，还包括第二组电流吸收器，每一个从第一电流源进行镜像；第二组可寻址的开关，每一个开关限定输入端和输出端，一个开关输入端连接到第二 组电流吸收器中的每一个电流吸收器，开关输出端连接在一起并且连接到被识别的电阻 器；第二寻址驱动器，其激活第二组可寻址的开关，其中当从通过被识别的电阻器的电流 中减去来自电流吸收器的激活的电流时产生第一电压。
10.根据权利要求9的系统，还包括状态机，该状态机响应于比较器输出改变第一和第 二组可寻址的开关的激活。
11.根据权利要求9的系统，其中被确定的电阻器的值按照非线性分布。
12.一种用于从一组电阻器中识别电阻器的方法，所述方法包括步骤产生最低有效值的第一电流源；对所述第一电流源进行镜像，从而产生电流源组；将电流源组中的每一个电流源连接到可寻址的开关输入端，并且将开关输出端连接在 一起以及连接到被识别的电阻器；激活可寻址的开关，其中在激活的电流通过被识别的电阻器时产生第一电压；比较第一电压与参考电压，其中该比较确定所述第一电压与所述参考电压中的哪一个 更高，并且其中改变寻址驱动器使得不同的电流通过电阻器。
13.根据权利要求12的方法，还包括步骤设置参考电流；使两个或更多个晶体管为相同尺寸且并行地布置，使得两个或更多个晶体管中的每一 个等分可设置的参考电流，其中两个或更多个相同尺寸晶体管中的一个包括第一电流源。
14.根据权利要求12的方法，其中第一电流源限定特定尺寸晶体管并且从第一电流源 进行镜像的电流源组是与特定尺寸晶体管相同尺寸的晶体管。
15.根据权利要求12的方法，还包括步骤增大或减小通过被确定的电阻器的电流并且增大或减小第一电压；以及响应于此，激活可寻址的开关，其中通过被确定的电阻器的电流被改变，并且其中作为 响应，状态机连续地接受比较器输出。
16.根据权利要求15的方法，其中以与电流源的值一致的顺序激活可寻址的开关，其中以最低有效电流改变通过被 确定的电阻器的增大的电流。
17.根据权利要求15的方法，其中以逐次逼近顺序激活可寻址的开关。
18.根据权利要求12的方法，其中被确定的电阻器的值按照线性分布。
19.根据权利要求12的方法，还包括二进制加权第二电流源组的步骤。
20.根据权利要求12的方法，还包括步骤对第一组电流源进行第二次镜像以产生第二组电流吸收器；将第二组电流吸收器连接到第二组可寻址的开关，以及将第二组可寻址的开关的输出 端连接在一起以及连接到被识别的电阻器；激活第二组可寻址的开关，其中当从通过被识别的电阻器的电流中减去来自电流吸收 器的激活的电流时产生第一电压；比较第一电压与参考电压，其中该比较确定所述第一电压与参考电压中哪一个更高， 并且其中改变第二组可寻址的开关使得不同的电流通过被识别的电阻器。
21.根据权利要求20的方法，还包括响应于该比较改变第一和第二组可寻址的开关的 激活的步骤。
全文摘要
本发明采用分组布置的同一尺寸镜像晶体管，其可以优先地被寻址和激活以确定电阻器值。已知的电流被引导通过电阻器，并且通过与参考电压进行比较来测量产生的电压。按最低有效值增加或减小电流，直到电阻器两端的电压与参考电压匹配。可以使用逐次逼近或其它已知技术作为替代。产生参考电流，其是热稳定的并且在制造时被调整以减小过程影响。参考电压可以被构造为独立于本地电源，使得系统相对独立于过程、电压和温度(PVT)。
文档编号G01R27/14GK102047129SQ200980120210
公开日2011年5月4日 申请日期2009年3月30日 优先权日2008年4月4日
发明者G·A·马赫, H·加萨 申请人:快捷半导体有限公司