[发明专利]具有稳健路径、电压偏移去除和过程、电压、温度(PVT)容差的差分电流感测

说明书

本公开的方面是指向基于电压的电流感应。根据一个方面，基于电压的电流感测可以包括：执行基于电压的电流传感器的粗校准，以确定粗略偏移量；执行基于电压的电流传感器的精细校准，以确定精细偏移量；执行基于电压的电流传感器的频率校准，以确定频率偏移；以及使用粗略偏移量、精细偏移量和频率偏移量中的一个或多个执行基于电压的电流传感器的传递函数校准，以确定传感器传递函数；利用传感器传递函数测量负载电流。

相关申请的交叉参考

本专利申请要求于2018年5月8日提交的、标题为“具有稳健路径、电压偏移去除和过程、电压、温度(PVT)容差的差分电流感测”申请号为15/974，271的优先权，并且被转让给本受让人，并且在此通过引用明确地并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及电流感测领域，并且特别地，涉及具有稳健路径、电压偏移消除和过程、电压、温度(PVT)容差的差分电流感测。

背景技术

电流是微电子学中的一个重要参数，通常需要监视或感测。微电子应用中电流检测的一种形式是采用基于镜像的电流传感器来监视特定电流。当使用特定类型的电子开关将电流闸控到具有基于镜像的电流传感器的中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)时，由于镜像电流的不精确性，电流感测性能可能会降低。电子开关可以是全局分布的磁头开关(GDHS)或块磁头开关(BHS)。电流感测的不准确性可能是由于占用的电路面积大而导致各种开关(GDHS或BHS)块之中的电流镜不匹配所致。而且，额外的电流检测错误可能是由通往检测放大器和处理镜像电流的模数转换器(ADC)的电路迹线之间的电阻损耗变化引起的。此外，由于开关块内的晶体管中漏极至源极电压低，因此感测放大器可能对其输入中的极小电压偏移敏感。

发明内容

以下给出了本公开的一个或多个方面的简化概述，以便提供对这些方面的基本理解。该概述不是本公开的所有预期特征的广泛概述，并且既不旨在标识本公开的所有方面的关键或重要元素，也不旨在描绘本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本公开的一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

在一个方面，本公开提供了一种用于基于电压的电流感测的装置和方法。因此，一种用于实现基于电压的电流感测的方法，包括：执行基于电压的电流传感器的粗略校准以确定粗略偏移；执行基于电压的电流传感器的精细校准以确定精细偏移；以及使用粗略偏移和精细偏移执行基于电压的电流传感器的传递函数校准，以确定传感器传递函数。

在一个示例中，该方法还包括：通过应用传感器传递函数来测量负载电流，以及执行基于电压的电流传感器的频率校准以确定频率偏移。在一示例中，执行传递函数校准还使用频率偏移，以确定传感器传递函数。在一个示例中，测量负载电流使用传感器传递函数来将模数转换器(ADC)代码映射到负载电流，其中ADC代码是基于电压的电流传感器的输出。

在一个示例中，执行粗略校准包括：在共模中将第一振荡器波形的第一频率与第二振荡器波形的第二频率进行比较，其中第一振荡器波形和第二振荡器波形是基于电压的电流传感器的输出。在一个示例中，执行精细校准包括：在共模中将第三振荡器波形的第三频率与第四振荡器波形的第四频率进行比较，其中第三振荡器波形和第四振荡器波形是基于电压的电流传感器的输出。

在一个示例中，第一频率不同于第三频率，并且第二频率不同于第四频率。在一个示例中，第一振荡器波形不同于第三振荡器波形，并且第二振荡器波形不同于第四振荡器波形。在一个示例中，执行频率校准包括：将振荡器波形的频率与校准后的频率参考进行比较，并且其中，校准后的频率参考具有低于振荡器波形的频率的频率不准确性和频率不稳定性，并且其中振荡器波形是基于电压的电流传感器的输出。