專利名稱：電流檢測(cè)電阻器中老化漂移的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流檢測(cè)電阻器中的老化漂移的補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
精密電阻器能夠用以測(cè)量電流和用在其它的應(yīng)用中。但是，其電阻和溫度敏感性可能隨時(shí)間漂移，在使用壽命的前幾年中可能達(dá)到若干個(gè)百分點(diǎn)。這可能是由于例如當(dāng)電流特別是大電流流過電阻器時(shí)發(fā)生的電阻器的損耗而造成。為了確保利用該電阻器進(jìn)行的測(cè)量繼續(xù)精確，可能需要補(bǔ)償該老化漂移。其電阻的變化可以被測(cè)量和作為提供該補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)。有時(shí)用外部校準(zhǔn)電阻器來(lái)協(xié)助進(jìn)行該電阻變化的測(cè)量。該精密電阻器被從電路中移除，其電阻被與外部校準(zhǔn)電阻器比較，并基于任意的測(cè)量差異提供補(bǔ)償。但是，該校準(zhǔn)過程可能中斷正常的電路運(yùn)行。其還可能要求儲(chǔ)存和布置外部校準(zhǔn)電阻器。

發(fā)明內(nèi)容
一種電流檢測(cè)電阻器電路，其可以包括隨著時(shí)間而漂移的主電流檢測(cè)電阻器。副電流檢測(cè)電阻器可以與主電流檢測(cè)電阻器大體上一致地隨時(shí)間而漂移。校準(zhǔn)電阻器不與主電流檢測(cè)電阻器大體上一致地漂移。補(bǔ)償電路可以基于校準(zhǔn)電阻器與副電流檢測(cè)電阻器的電阻的比較而補(bǔ)償主電流檢測(cè)電阻器的電阻的老化漂移。除補(bǔ)償電路在比較校準(zhǔn)電阻器與副電流檢測(cè)電阻器時(shí)之外，副電流檢測(cè)電阻器可以與主電流檢測(cè)電阻器并聯(lián)。根據(jù)下面說(shuō)明性實(shí)施方式的詳述、附圖及權(quán)利要求，這些及其它的部件、步驟、特性、目標(biāo)、益處和優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在將變得清楚。


附圖是說(shuō)明性的實(shí)施方式。它們不說(shuō)明全部的實(shí)施方式。另外或者替代地，可以使用其它的實(shí)施方式?？梢允÷悦黠@的或者不必要的細(xì)節(jié)以節(jié)省空間或者用于更有效的說(shuō)明。一些實(shí)施方式的實(shí)施可以利用另外的部件或步驟和/或不利用所說(shuō)明的全部部件或步驟。當(dāng)相同的附圖標(biāo)記出現(xiàn)在不同附圖中時(shí)，其指示相同或者類似的部件或者步驟。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的電流檢測(cè)電阻器電路的示例。圖2示出了電流檢測(cè)電阻器電路的示例，該電路動(dòng)態(tài)補(bǔ)償主電流檢測(cè)電阻器中的老化漂移，而不需要中斷電路運(yùn)行或者利用外部的校準(zhǔn)電阻器。
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圖3以提供大體上校正老化漂移的補(bǔ)償電流的補(bǔ)償電路的示例示出了圖2中的電路。圖4利用開關(guān)和兩個(gè)電流源的示例示出了圖3中的電路。圖5示出了圖2中所示的主電流檢測(cè)電阻器、副電流檢測(cè)電阻器和校準(zhǔn)電阻器的物理布局的示例。圖6利用電子開關(guān)補(bǔ)償電路的示例示出了圖4中的電路，其中所述電子開關(guān)補(bǔ)償電路將電子開關(guān)的接通電阻器調(diào)節(jié)在跟蹤主電流檢測(cè)電阻器的電阻的值。圖7利用電子開關(guān)補(bǔ)償電路的示例示出了圖4中的電路，其中所述電子開關(guān)補(bǔ)償電路將電子開關(guān)的接通電阻調(diào)節(jié)在跟蹤主電流檢測(cè)電阻器的電阻的值。圖8以補(bǔ)償電路的示例示出了圖2中的電路，所述補(bǔ)償電路改變主電流檢測(cè)電阻器和副電流檢測(cè)電阻器的電阻以大體上校正老化漂移。圖9示出了圖2中的電路，不同之處在于副電流檢測(cè)電阻器包括一組電阻器，所述一組電阻器在補(bǔ)償電路不比較校準(zhǔn)電阻器與副電流檢測(cè)電阻器時(shí)并聯(lián)連接，而在比較時(shí)串聯(lián)連接。圖10示出了圖4的電流檢測(cè)電阻器電路如何可以在電路仿真器中實(shí)現(xiàn)，所述電路仿真器比如是SPICE，并且示出了所述部件如何被確定尺寸。圖11示出了圖10中所示的電路中的電阻器、電流和電壓隨時(shí)間的變化。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在描述說(shuō)明性的實(shí)施方式。另外或者替代地，可以使用其它的實(shí)施方式。可以省略明顯的細(xì)節(jié)或者不必要的細(xì)節(jié)以節(jié)省空間或者用于更有效的展示。一些實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)可以利用另外的部件或者步驟和/或不利用所說(shuō)明的全部部件或者步驟。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的電流檢測(cè)電阻器電路的示例。如圖1中所示，電流可以從節(jié)點(diǎn)101流過精密電阻器103到達(dá)節(jié)點(diǎn)105。這里所使用的詞“電阻器”意圖指單個(gè)電阻器或者電阻器的組合。電阻器103兩端的電壓可以通過電流測(cè)量電路107測(cè)量，比如電壓計(jì)。接著，流過電阻器103的電流可以基于歐姆定律進(jìn)行計(jì)算，即通過用電阻器103的電阻去除測(cè)量的電壓。該電流測(cè)量的精度可以依賴于電阻器103的穩(wěn)定性。但是，如上所述，電阻器103 的電阻及其溫度敏感性會(huì)隨著時(shí)間的函數(shù)漂移。該漂移的一個(gè)顯著原因可能是流過電阻器 103的電流，該電流在一些應(yīng)用中可能是較大的(例如，若干安培)。為校正該漂移，電阻器103可以從電路中移除并且與未受到該相同的長(zhǎng)時(shí)間且可能地高的電流的作用的校準(zhǔn)電阻器比較。該比較的差可用以確定所需要的補(bǔ)償。圖2示出了電流檢測(cè)電阻器電路的一個(gè)示例，該電路動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償主電流檢測(cè)電阻器中的老化漂移，而不需要中斷電路運(yùn)行或者利用外部校準(zhǔn)電阻器。如圖2中所示，電流可以類似地從節(jié)點(diǎn)201流過主電流檢測(cè)電阻器203到達(dá)節(jié)點(diǎn) 205。電流測(cè)量電路207可以類似地通過測(cè)量主電流檢測(cè)電阻器203兩端的電壓并基于歐姆定律計(jì)算電流來(lái)測(cè)量流過主電流檢測(cè)電阻器203的電流。在該電路的正常運(yùn)行中，副電流檢測(cè)電阻器209可以通過開關(guān)211的閉合而與主電流檢測(cè)電阻器203并聯(lián)連接。在該正常運(yùn)行模式中，圖2中所示的剩余部件未連接到節(jié)點(diǎn)201和節(jié)點(diǎn)205。替代地，電流源215和217可以被斷開，且補(bǔ)償電路219在其輸入端可以不抽取到任何顯著的電流。由此，在該標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式中，來(lái)自節(jié)點(diǎn)201的電流可以僅通過主電流檢測(cè)電阻器203和副電流檢測(cè)電阻器209，然后通過閉合的開關(guān)211流到節(jié)點(diǎn)205。副電流檢測(cè)電阻器209可以被構(gòu)造為與主電流檢測(cè)電阻器203大體上一致地隨時(shí)間漂移。為此，例如副電流檢測(cè)電阻器209可以構(gòu)造成具有與主電流檢測(cè)電阻器203相同的電流密度，即在與主電流檢測(cè)電阻器203相同的電阻性材料的橫截面面積上傳導(dǎo)相同量的電流。該兩個(gè)電阻器可以布置成在共同的基底上相互靠近，由此確保處于相同的環(huán)境，比如相同的溫度。它們可以由相同的或者不同的材料制成。假如它們由不同材料的制成，其可以具有待補(bǔ)償?shù)南嗤铺匦?，或者具有不同的漂移特性，其中該不同的漂移特性具有已知的與主電流檢測(cè)電阻器的漂移特性的關(guān)系。副電流檢測(cè)電阻器209的電阻可以比主電流檢測(cè)電阻器203更大，比如副電流檢測(cè)電阻器209的電阻是主電流檢測(cè)電阻器203的電阻的10倍到1000倍之間，或者副電流檢測(cè)電阻器209的電阻在1到1000000之間。在測(cè)試補(bǔ)償運(yùn)行模式中，主電流檢測(cè)電阻器203中的老化漂移可以通過圖2中所示的剩余部件測(cè)試和補(bǔ)償。該測(cè)試和補(bǔ)償可以基于特別的基礎(chǔ)，周期性地，和/或依據(jù)任意其它的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。圖2中所示的電路可以被構(gòu)造成以自動(dòng)方式進(jìn)行該測(cè)試和補(bǔ)償，基于手動(dòng)要求來(lái)進(jìn)行，或者同時(shí)基于上述兩種方式來(lái)進(jìn)行。在該測(cè)試補(bǔ)償模式中，開關(guān)211可以斷開并且電路中的其余部件可以如圖2所示進(jìn)行連接。另一方面，在該測(cè)試補(bǔ)償模式之前，可以設(shè)置適當(dāng)?shù)拈_關(guān)(未示出)，該開關(guān)確保圖2中的其余部件不連接在節(jié)點(diǎn)201和節(jié)點(diǎn)205之間。其余電路可以包括校準(zhǔn)電阻器213。校準(zhǔn)電阻器213可以被構(gòu)造成不大體上與主電流檢測(cè)電阻器203 —致地隨時(shí)間漂移。例如，校準(zhǔn)電阻器213可以被構(gòu)造成在圖2中的電路的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中沒有任何電流流過該校準(zhǔn)電阻器213。其可以或者可以不與主電流檢測(cè)電阻器203的環(huán)境隔離，比如由于流過主電流檢測(cè)電阻器203的電流造成的溫度變化。當(dāng)電路被首次構(gòu)造時(shí)，校準(zhǔn)電阻器213可以被構(gòu)造成具有大體與副電流檢測(cè)電阻器209相同的電阻。在測(cè)試補(bǔ)償模式中，恒流源215和恒流源217可以被構(gòu)造成分別通過副電流檢測(cè)電阻器和校準(zhǔn)電阻器213傳送恒定電源。這些恒定電源可以是相等的。副電流檢測(cè)電阻器209兩端的電壓和校準(zhǔn)電阻器213兩端的電壓可以傳送到補(bǔ)償電路219。補(bǔ)償電路219可以被構(gòu)造成基于副電流檢測(cè)電阻器209兩端的電壓與校準(zhǔn)電阻器213兩端的電壓的比較來(lái)補(bǔ)償主電流檢測(cè)電阻器203的電阻中的老化漂移。這些電壓可以分別表示副電流檢測(cè)電阻器209和校準(zhǔn)電阻器213。如果這些電壓相同，則可以表示還沒有任何老化漂移。如果不同，則表示可能發(fā)生了老化漂移。這些電壓的任何差異可由補(bǔ)償電路219用以產(chǎn)生可用以補(bǔ)償副電流檢測(cè)電阻器209中的老化漂移的補(bǔ)償信號(hào)221，這反過來(lái)可以表示主電流檢測(cè)電阻器203中的顯著的老化漂移。主電流檢測(cè)電阻器203中的老化漂移的量可能與副電流檢測(cè)電阻器209中的老化漂移的量相同。圖3以提供大體上校正老化漂移的補(bǔ)償電流的補(bǔ)償電路的示例示出了圖2中的電路。如圖3中所示，補(bǔ)償電路可以包括運(yùn)算放大器301和可變電阻器件305 (例如，M0SFET)。在測(cè)試和補(bǔ)償模式中，副電流檢測(cè)電阻器209兩端的電壓可以由運(yùn)算放大器301從校準(zhǔn)電阻器213兩端的電壓中減去。該差可用以驅(qū)動(dòng)可變電阻器件305以補(bǔ)償這些差異， 由此使電壓相等。補(bǔ)償該電流測(cè)量所需要的電流的變化可以被提供到電流測(cè)量電路207， 該電路207反過來(lái)可以被構(gòu)造成用以提供對(duì)于由主電流檢測(cè)電阻器203中的相應(yīng)老化漂移造成的誤差的補(bǔ)償。補(bǔ)償信號(hào)303提供了表示副電流檢測(cè)電阻器209傳導(dǎo)的與校準(zhǔn)電阻器 213不同的電流的量的補(bǔ)償電流。該量可以依賴于副電流檢測(cè)電阻器209的電阻由于漂移的原因而相比于校準(zhǔn)電阻器是否增大或者減小。補(bǔ)償電流的方向依賴于副電流檢測(cè)電阻器向上或者向下漂移。電流測(cè)量電路207可以包括采樣和保持電路。該電路可以被構(gòu)造成用以在測(cè)試和補(bǔ)償階段中保持由可變電阻器件305提供的反饋信號(hào)，使得在該電路的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中仍可以得到該反饋信號(hào)，即在開關(guān)211閉合并且補(bǔ)償電路不再運(yùn)行時(shí)。另外的恒流源電路307可以被構(gòu)造成用以向電流測(cè)量電路207提供定比電流 (scaling current)。該電流可以大體上與電流源215和217的電流成比例。由于補(bǔ)償電流本身可能與電流源215和217的電流成比例，電流測(cè)量電路可以將補(bǔ)償信號(hào)除以定比電流。 該商可以表示電流測(cè)量中由副電流檢測(cè)電阻器209相對(duì)于校準(zhǔn)電阻器213的漂移造成的相對(duì)誤差。如果主電流檢測(cè)電阻器203兩端的電壓乘以該漂移商加1，并且運(yùn)行定理(working proposition)保持主檢測(cè)電阻器和副檢測(cè)電阻器大體上相同地漂移，結(jié)果可以大體與從節(jié)點(diǎn)201流到節(jié)點(diǎn)205的電流乘以校準(zhǔn)電阻器213成比例，并且電阻器漂移被大體上補(bǔ)償。通過乘除操作形成該漂移商可以通過已知的與Analog Devices制造的AD 7；34器件類似的模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)或者經(jīng)過相關(guān)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換之后在數(shù)字領(lǐng)域得以實(shí)現(xiàn)。電流源 307、215和217的電流的幅值可以不需要精確地穩(wěn)定，只要它們?cè)跍y(cè)試補(bǔ)償模式的簡(jiǎn)短的時(shí)間間隔中保持它們的設(shè)計(jì)比率恒定即可。現(xiàn)有技術(shù)中已知使用電流鏡來(lái)提供具有設(shè)計(jì)的比率的適當(dāng)電流。不需要任何精確穩(wěn)定的或者修整的電流源可能是有利的。但是，如果可獲得穩(wěn)定的電壓比如來(lái)自帶隙參考電壓，則通過施加該穩(wěn)定的電壓至第一電阻器和通過匹配且跟蹤第一電阻器的第二電阻器將補(bǔ)償電流轉(zhuǎn)換成為補(bǔ)償電壓，可以產(chǎn)生電流源215和217的電流。在該情況中，通過第一電阻器和第二電阻器的比率的適當(dāng)定比和通過假定穩(wěn)定電壓已知且恒定，能夠不用分壓器而形成漂移商。在本情況中，仍需要乘以漂移商加1。圖4利用開關(guān)和兩個(gè)電流源的示例示出了圖3中的電路。如圖4中所示，圖3中的開關(guān)211可以利用電子開關(guān)例如MOSFET 401實(shí)現(xiàn)。類似地，恒流源電路215和217可以通過由MOSFET 403、405、407和恒流源電路409構(gòu)成的電流鏡實(shí)現(xiàn)。同樣但圖中未示出地， 電流源307可以通過增加到電流鏡的另一個(gè)支路來(lái)實(shí)現(xiàn)。如上所提到的，恒流源409可以不需要特別地精確，所以其可以利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的任意合適的偏置電流發(fā)生組成部件來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如典型地用以產(chǎn)生運(yùn)放偏置電流的類型的組成部件。圖5示出了圖2中所示的主電流檢測(cè)電阻器、副電流檢測(cè)電阻器和校準(zhǔn)電阻器的物理布局的示例。如圖5中所示，主電流檢測(cè)電阻器203可以利用在每個(gè)端部具有若干接頭的大體積電阻性材料實(shí)現(xiàn)。副電流檢測(cè)電阻器209和校準(zhǔn)電阻器213可以利用更小體積的電阻性材料實(shí)現(xiàn)。主電流檢測(cè)電阻器203和副電流檢測(cè)電阻器209可以熱耦合在一起以確保它們通常都處于近似相同的溫度下。校準(zhǔn)電阻器213可以或可以不熱耦合到主電流檢測(cè)電阻器203和/或副電流檢測(cè)電阻器209。如果校準(zhǔn)電阻器的穩(wěn)定性偶然地由于溫度上升而受到不良影響，則將其從主電流檢測(cè)電阻器和副電流檢測(cè)電阻器熱脫離會(huì)產(chǎn)生最佳的整體效果?？紤]到從不曝露于負(fù)載電流，校準(zhǔn)電阻器213也可以由不同的具有比電阻器203 和209的材料更小的電流處理容量的材料制成，但該材料具有更高的穩(wěn)定性和更低的溫度系數(shù)。這樣的高的穩(wěn)定性材料的一個(gè)示例在現(xiàn)有技術(shù)中已知為硅鉻(SiCr)薄膜。如果該材料被用于校準(zhǔn)電阻器，則其是否熱耦合可以是無(wú)關(guān)緊要的。圖6利用電子開關(guān)補(bǔ)償電路的示例示出了圖4中的電路，其中所述電子開關(guān)補(bǔ)償電路將電子開關(guān)401的接通電阻調(diào)節(jié)在大體上跟蹤主電流檢測(cè)電阻器203的電阻。該電子開關(guān)補(bǔ)償電路可以包括反饋電路，該反饋電路包括連接在節(jié)點(diǎn)201和205之間的電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)且包括運(yùn)算放大器605。該電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)可以包括與電阻器603串聯(lián)連接的電阻器601。該反饋電路可以確保電子開關(guān)401的接通電阻大體上跟蹤主電流檢測(cè)電阻器203 的電阻，即使主電流檢測(cè)電阻器203和副電流檢測(cè)電阻器209中存在老化漂移。電阻器601 與603的比率可以是任意的量，例如50/50，但是它們應(yīng)該具有足夠高；電阻性，使得流過它們的電流與流過電阻器203和209的電流可以忽略不計(jì)。在50/50比率的情況中，電子開關(guān)401的電阻可以與主電流檢測(cè)電阻器203的電阻的一半成比例并且可以保持相同的電流密度。與零歐姆開關(guān)的理想情況相比，副電流檢測(cè)電阻器209的長(zhǎng)度也能夠減半。該布置可以允許使用具有大體上“接通”電阻的電子開關(guān)。由于用作電子開關(guān)的MOSFET的硅實(shí)體區(qū)域隨其允許的“接通”電阻增加而成比例地縮減，該布置可以是有利的。圖7利用電子開關(guān)補(bǔ)償電路的示例示出了圖4中的電路，其中所述電子開關(guān)補(bǔ)償電路將電子開關(guān)的接通電阻調(diào)節(jié)成大體上跟蹤主電流檢測(cè)電阻器203的電阻。圖7中所示電路與圖6中所示電路是可比較的，不同之處在于主電流檢測(cè)電阻器可以包括兩個(gè)串聯(lián)連接的電阻器701和703，所述電阻器701和703可以一起用作電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)。電阻器701 和703的比率可以是任意量，比如50/50。電阻器701和703可以通過在如圖6中所示的電阻器203上設(shè)置中央接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖8以補(bǔ)償電路的示例示出了圖2中的電路，所述補(bǔ)償電路改變主電流檢測(cè)電阻器和副電流檢測(cè)電阻器的電阻以大體上校正老化漂移。如圖8中所示，主電流檢測(cè)電阻器可以包括可選擇數(shù)量的串聯(lián)連接的電阻器。該選擇的數(shù)量可以從一組串聯(lián)電阻器801、803、 805、807和809中選擇。電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)811中的開關(guān)可以受控地閉合以實(shí)行該選擇。在典型地實(shí)施例中，電阻器801和803可以設(shè)計(jì)成電阻值比電阻器805至809更大。電阻器805 至809的和與電阻器801和803的和的比率可以選擇成使得其稍大于待補(bǔ)償?shù)南鄬?duì)電阻漂移。盡管在圖8中示出了五個(gè)電阻器以構(gòu)成電阻器組，其中從該電阻器組中選擇主電流檢測(cè)電阻器，但可以使用不同的數(shù)目，比如更大或者更小的數(shù)目。這些電阻器可以通過在單體的電阻性材料上設(shè)置分接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)811中的、受控地閉合的開關(guān)可以通過電阻校正控制電路813來(lái)選擇，其中該電阻校正控制電路被構(gòu)造成選擇開關(guān)，所選擇的開關(guān)將使主檢測(cè)電阻器盡可能接近地恢復(fù)到其被初始制造時(shí)的初始值，由此補(bǔ)償主電流檢測(cè)電阻器的電阻中的老化漂移。例如，當(dāng)圖8中的電路首次構(gòu)成時(shí)，電阻校正控制電路813可以被構(gòu)造成閉合電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)811中的第二頂端開關(guān)，由此使主檢測(cè)電阻器為電阻器801、803和805，而不是電阻器807至809。如果隨后需要校正，電阻校正控制電路813可以被構(gòu)造成閉合電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)811中的不同的一個(gè)電子開關(guān)，或者將電阻器中的一個(gè)增加到梯形網(wǎng)絡(luò)中(如果由主檢測(cè)電阻器的電阻造成的漂移減小)或者將梯形網(wǎng)絡(luò)中的電阻器中的一個(gè)移除(如果由主檢測(cè)電阻器的電阻造成的漂移增大)。與主電流檢測(cè)電阻器和電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)811的方式非常相同的方式中，副電流檢測(cè)電阻器可以由從可比較的一組串聯(lián)電阻器815、817、819和821中選擇并且受可比較的電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)825控制的所選擇數(shù)目的串聯(lián)連接的電阻器構(gòu)成。再次，電阻器網(wǎng)絡(luò)中的電阻器的數(shù)目可以更大或者更小。電阻校正控制電路813可以類似地被構(gòu)造成以與電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò) 811相同的方式控制電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)825，即當(dāng)漂移使副電流檢測(cè)電阻器的電阻增大時(shí)從副電流檢測(cè)電阻器中移除一個(gè)或多個(gè)電阻器，而當(dāng)漂移使副電流檢測(cè)電阻器的電阻減小時(shí)增加一個(gè)或多個(gè)另外的電阻器到副電流檢測(cè)電阻器中。與圖3中的運(yùn)算放大器301相同，運(yùn)行放大器823可以被構(gòu)造成生成表示副電流檢測(cè)電阻器和校準(zhǔn)電阻器213之間由于副電流檢測(cè)電阻器中的老化漂移而造成的偏差的誤差信號(hào)。反過來(lái)，該信號(hào)可用以驅(qū)動(dòng)電阻校正控制電路813以使電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)825調(diào)節(jié)副電流檢測(cè)電阻器的值直到其再次最為接近地匹配校準(zhǔn)電阻器213。電阻校正控制電路813 可以類似地被構(gòu)造成對(duì)電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)811進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)以引起主電流檢測(cè)電阻器中的相應(yīng)調(diào)節(jié)。該布置的特別優(yōu)點(diǎn)可以是避免了先前公開的電路所需要的在電流測(cè)量電路中的乘除運(yùn)算。圖9示出了圖2中的電路，不同之處在于副電流檢測(cè)電阻器包括一組電阻器，所述一組電阻器在補(bǔ)償電路不比較校準(zhǔn)電阻器與副電流檢測(cè)電阻器時(shí)并聯(lián)連接，而在比較時(shí)串聯(lián)連接。如圖9中所示，副電流檢測(cè)電阻器可以包括一組電阻器901、903、905、907和909。 可以使用不同數(shù)目的電阻器，比如更大或更小的數(shù)目。另外，校準(zhǔn)電阻器可以由串聯(lián)連接的一組相等的電阻器911、913、915、917、919制成。在圖9中所示電路的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中，包括副電流檢測(cè)電阻器的電阻器可以被構(gòu)造成全部與主電流檢測(cè)電阻器203并聯(lián)。電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)910可以被構(gòu)造成通過在該標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式中閉合它的全部開關(guān)而便于該并聯(lián)連接。可以添加圖6和圖7中所示的開關(guān)電阻跟蹤電路。另一方面，在測(cè)試和校準(zhǔn)模式中，包括副電流檢測(cè)電阻器的電阻器可以全部串聯(lián)連接。例如，這可以通過打開包括電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)910的全部開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。使包括副電流檢測(cè)電阻器的全部電阻器在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中與主電流檢測(cè)電阻器并聯(lián)、 而在測(cè)試和校準(zhǔn)期間串聯(lián)的凈效應(yīng)可以倍增副電流檢測(cè)電阻器中老化漂移的影響，由此增加了電路的敏感性。當(dāng)副電流檢測(cè)電阻器的各個(gè)電阻器串聯(lián)連接，即在測(cè)試校準(zhǔn)模式中，校準(zhǔn)電阻器可以與副電流檢測(cè)電阻器相同。校準(zhǔn)電阻器可以是單個(gè)電阻器或者如圖9中所示的串聯(lián)連接的一組電阻器911、913、915、917和919。再次，可以使用的串聯(lián)電阻器的數(shù)目可以更多或者更少。它們可以與用于副電流檢測(cè)電阻器的電阻器的數(shù)目相同或者不相同。圖10示出了圖4的電流檢測(cè)電阻器電路如何可以在電路仿真器中實(shí)現(xiàn)，所述電路仿真器比如是SPICE，并且示出了所述部件如何被確定尺寸。Rl可以是0. 1歐姆并且用作主電流檢測(cè)電阻器。R2可以是9歐姆并且用作副檢測(cè)電阻器，并且MOSFET Ml用作電子開關(guān)401。Ml的柵極電壓被選擇成使得其表示出“接通”電阻Ron = 1歐姆。因此，R2和Ron 的串聯(lián)電阻器是10歐姆。這反映了如同存在圖6和圖7的電子開關(guān)補(bǔ)償電路時(shí)的狀態(tài)。 圖6的部件601、603、605可以被添加到SPICE仿真中，但這樣作并不是為了清楚。如果被添加，則電阻器601可以選擇為9千歐姆，電阻器603可以選擇為1千歐姆，以具有與R2和 Ron相同的比率。由于R2與Ron的10歐姆串聯(lián)電阻是Rl的0. 1歐姆電阻的100倍，以在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中在R2中實(shí)現(xiàn)與Rl相同的電流密度，R2的電阻體的橫截面面積可以是Rl的電阻體的橫截面面積的1/100。校準(zhǔn)電阻器R3在這里選擇成與R2相同的值。在校準(zhǔn)電阻器 R3由比Rl和R2所用材料表示出更高的穩(wěn)定性的不同材料制成的情況中，該材料典型地具有更高的薄膜電阻但能夠載運(yùn)更少的電流密度，R3的值能夠乘以任何的因子，且ISRC2的電流除以該相同的因子。例如，如果R3選擇為9千歐姆，ISRC可以傳送10微安的電流。模塊I_MEASURE實(shí)現(xiàn)從圖4已知的電流測(cè)量電路307。該模塊可以接收主檢測(cè)電阻器Rl兩端的表達(dá)式為V(VINP，VINN)的電壓、補(bǔ)償信號(hào)、電流14、和來(lái)自源ISRC3的定比電流。SPICE 指定電流由電壓源VISRC和VI4接收。在測(cè)量模塊中給出的公式示出了漂移商的除法、和檢測(cè)電壓與漂移商加1的乘法。漂移商中的負(fù)號(hào)來(lái)自接收電壓源VI4的定向。該公式中的 R是任意的定比因子，其允許該行為模型產(chǎn)生與ILOAD成比例的輸出電流，該輸出電流再被電壓源IResult接收。通過提供時(shí)變電壓源VDRIFT來(lái)仿真假定的Rl和R2的電阻的的漂移，并且其輸出電壓DRIFT用作電壓受控電阻器Rl和R2的控制電壓。圖11示出了圖10中所示的電路中的電阻器、電流和電壓隨時(shí)間的變化。仿真中的時(shí)間標(biāo)尺為毫秒，而在實(shí)際中，根據(jù)電阻性材料的類型、該材料沉積到和/或形成到電阻器中的方式，這種電阻器漂移可以花費(fèi)一年或者甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。在底部掃描線(trace) 上，觀察到電流測(cè)量輸出完全不受漂移影響，因此，電阻器Rl和R2的漂移被完美地補(bǔ)償。已經(jīng)討論和說(shuō)明的電流測(cè)量電路、補(bǔ)償電路和電阻校正控制電路可以利用被構(gòu)造成用以執(zhí)行這里所述的這些電路的各個(gè)功能的電子部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)討論的部件、步驟、特性、目標(biāo)、益處和優(yōu)點(diǎn)僅是說(shuō)明性的。它們及與它們相關(guān)的討論不意圖在任何方式限制保護(hù)范圍。也可以考慮到若干其它的實(shí)施方式。這些實(shí)施方式包括具有更少、另外的、和/或不同的部件、步驟、特性、目標(biāo)、益處和優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式。這些實(shí)施方式還包括部件和/或步驟以不同的方式布置和/或排序的實(shí)施方式。例如，校準(zhǔn)電阻器213不需要連接到節(jié)點(diǎn)201，而可以整體地與這個(gè)節(jié)點(diǎn)隔離。盡管通常示出為單個(gè)電阻器，主電流檢測(cè)電阻器、副電流檢測(cè)電阻器、和校準(zhǔn)電阻器實(shí)際上包括兩個(gè)或更多個(gè)電阻器。當(dāng)多個(gè)電阻器用于主電流檢測(cè)電阻器和/或副電流檢測(cè)電阻器時(shí)，可以單獨(dú)地對(duì)每個(gè)單獨(dú)的電阻器進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試。另外地或者替代地，可以提供其它的補(bǔ)償方式。例如，電流測(cè)量電路可以包括 Coulomb計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的參考電壓、參考電流或振蕩頻率由漂移補(bǔ)償信號(hào)改變。漂移補(bǔ)償信號(hào)的形成可以通過步進(jìn)處理完成，而不只是如示例中所示的連續(xù)處理。該步進(jìn)處理可以包括針對(duì)有助于漂移補(bǔ)償信號(hào)的任意電壓或電流的采樣保持階段。同一電流源、或者電流源的子集可以在步驟之間共享。電子開關(guān)及其電阻補(bǔ)償電路可以連接在主電流檢測(cè)電阻器串和副電流檢測(cè)電阻器串中的任意適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)對(duì)處。例如，在圖8的電路中，運(yùn)算放大器301的同相輸入可以設(shè)置有如圖6中的連接在節(jié)點(diǎn)201和205之間的電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)601、603，并且電子開關(guān)可以連接到電阻器817、819、821的任何節(jié)點(diǎn)，只要根據(jù)這里的教示設(shè)計(jì)相關(guān)電壓降和電流密度。除非另外提出，本說(shuō)明書中及權(quán)利要求書中提出的全部測(cè)量、值、測(cè)定、位置、幅值、大小和其它規(guī)格是近似的，不是準(zhǔn)確的。它們意圖具有與它們涉及的功能相一致并且與它們涉及的現(xiàn)有技術(shù)中的慣例相一致的合理范圍。本公開中提到的全部文獻(xiàn)、專利、專利申請(qǐng)、和其它公開通過引用整合在這里。當(dāng)用在權(quán)利要求中時(shí)，短語(yǔ)“用于...的方式”意圖并且應(yīng)該解釋為包含已經(jīng)描述的相應(yīng)結(jié)構(gòu)和材料及它們的等同物。類似地，當(dāng)用在權(quán)利要求中時(shí)，短語(yǔ)“用于...的步驟” 意圖并且應(yīng)該被解釋為包含已經(jīng)描述的相應(yīng)行為及它們的等同行為。在權(quán)利要求中沒有這些短語(yǔ)意味著該權(quán)利要求不意圖并且不應(yīng)該被解釋為局限于任意相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、或者行為或者它們的等同物。保護(hù)范圍僅由下面的權(quán)利要求限定。當(dāng)根據(jù)本說(shuō)明書及隨該說(shuō)明書的檢控歷史 (prosecution history)進(jìn)行解釋時(shí)，該范圍意圖并且應(yīng)該解釋為與權(quán)利要求中所用語(yǔ)言的通常含義一致地寬泛，并且該范圍意圖涵蓋全部的結(jié)構(gòu)性和功能性等同物。盡管，沒有權(quán)利要求意圖包含未滿足專利法案的第101、102或者103節(jié)的要求的主題，它們也不應(yīng)以該方式解釋。由此放棄對(duì)該主題的非意圖的包含。除緊接上面所聲明的之外，已經(jīng)聲明或說(shuō)明的內(nèi)容都不意圖或者不應(yīng)解釋為使任意的部件、步驟、特性、目標(biāo)、益處、優(yōu)點(diǎn)或者對(duì)于公眾的等同物是專有的，不管在權(quán)利要求中是否列舉。
權(quán)利要求
1.一種電流檢測(cè)電阻器電路，包括主電流檢測(cè)電阻器，其隨時(shí)間漂移；副電流檢測(cè)電阻器，其與所述主電流檢測(cè)電阻器大體上一致地隨時(shí)間漂移；校準(zhǔn)電阻器，其不與所述主電流檢測(cè)電阻器大體上一致地隨時(shí)間漂移；和補(bǔ)償電路，其構(gòu)造用以基于所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器的比較來(lái)補(bǔ)償所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻的老化漂移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，除所述補(bǔ)償電路在比較所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器時(shí)之外，所述副電流檢測(cè)電阻器與所述主電流檢測(cè)電阻器并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述主電流檢測(cè)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器具有大體上相同的電流密度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述副電流檢測(cè)電阻器的電阻在所述主檢測(cè)電阻器的電阻的1倍和1000000倍之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述副電流檢測(cè)電阻器被構(gòu)造成使得其通常處于與所述主檢測(cè)電阻器大體上相同的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述副檢測(cè)電阻器與所述校準(zhǔn)電阻器具有大體上相同的電阻值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，由所述補(bǔ)償電路提供的補(bǔ)償是所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器的電阻之差的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，還包括電子開關(guān)，所述電子開關(guān)被構(gòu)造成用以可控地使所述副檢測(cè)電阻器與所述主檢測(cè)電阻器并聯(lián)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，還包括電子開關(guān)補(bǔ)償電路，該補(bǔ)償電路被構(gòu)造成使得所述電子開關(guān)的接通電阻跟蹤所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述電子開關(guān)補(bǔ)償電路包括反饋電路，所述反饋電路包括電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述主檢測(cè)電阻器的作用為所述電阻器分壓網(wǎng)絡(luò)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，還包括電流源電路，該電路被構(gòu)造成用以在所述補(bǔ)償電路比較所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器時(shí)傳送大體上恒定的電流至所述副電流檢測(cè)電阻器。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，還包括電流源電路，該電路被構(gòu)造成用以在所述補(bǔ)償電路比較所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器時(shí)傳送大體上恒定的電流至所述校準(zhǔn)電阻器。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述副檢測(cè)電阻器包括多個(gè)電阻器，所述多個(gè)電阻器在所述補(bǔ)償電路不比較所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器時(shí)并聯(lián)連接；和在所述補(bǔ)償電路比較所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器時(shí)串聯(lián)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，當(dāng)所述多個(gè)電阻器串聯(lián)連接時(shí)，所述校準(zhǔn)電阻器的電阻大體上等于所述副檢測(cè)電阻器的電阻。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路被構(gòu)造成用以通過提供大體上校正所述老化漂移的補(bǔ)償電流來(lái)補(bǔ)償所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻的老化漂移。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路構(gòu)造用以通過改變所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻以大體上校正所述老化漂移來(lái)補(bǔ)償所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻的老化漂移。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于所述主電流檢測(cè)電阻器包括具有可選擇的電壓感測(cè)分接點(diǎn)的串聯(lián)連接的一組電阻器；和所述補(bǔ)償電路被構(gòu)造成用以通過改變所述可選擇的電壓感測(cè)分接點(diǎn)來(lái)改變所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路被構(gòu)造成用以通過改變所述副電流檢測(cè)電阻器的電阻以匹配所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻的改變來(lái)補(bǔ)償所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻的老化漂移。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于 所述副電流檢測(cè)電阻器包括具有可選擇的電壓感測(cè)分接點(diǎn)的串聯(lián)連接的一組電阻器；和所述補(bǔ)償電路被構(gòu)造成用以通過改變所述可選擇的電壓感測(cè)分接點(diǎn)來(lái)改變所述副電流檢測(cè)電阻器的電阻。
21.一種電流檢測(cè)電阻器電路，其包括 主電流檢測(cè)電阻器，其隨時(shí)間漂移； 副電流檢測(cè)電阻器；校準(zhǔn)電阻器；和補(bǔ)償電路，其被構(gòu)造成用以基于所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器的比較來(lái)補(bǔ)償所述主電流檢測(cè)電阻器的電阻的老化漂移。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電流檢測(cè)電阻器電路，其特征在于，除所述補(bǔ)償電路在比較所述校準(zhǔn)電阻器與所述副電流檢測(cè)電阻器時(shí)之外，所述副電流檢測(cè)電阻器與所述主電流檢測(cè)電阻器并聯(lián)。
全文摘要
一種電流檢測(cè)電阻器電路，其可以包括隨時(shí)間漂移的主電流檢測(cè)電阻器。副電流檢測(cè)電阻器可以與主電流檢測(cè)電阻器大體上一致地隨時(shí)間漂移。校準(zhǔn)電阻器可能不與主電流檢測(cè)電阻器大體上一致地隨時(shí)間漂移。補(bǔ)償電路可以基于校準(zhǔn)電阻器與副電流檢測(cè)電阻器的比較來(lái)補(bǔ)償主電流檢測(cè)電阻器的電阻的老化漂移。除補(bǔ)償電路在比較校準(zhǔn)電阻器與副電流檢測(cè)電阻器時(shí)之外，副電流檢測(cè)電阻器可以與主電流檢測(cè)電阻器并聯(lián)。
文檔編號(hào)G01R35/00GK102269776SQ201110148969
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者伯恩哈德·恩格爾, 弗蘭克·艾莫爾 申請(qǐng)人:凌力爾特有限公司