專利名稱：附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及在適用于電子設備的、能夠輸出脈沖波信號的驅(qū)動電路中實現(xiàn)對溫度變化穩(wěn)定、按照規(guī)定波形和規(guī)定時限信號輸出的驅(qū)動電路的溫度補償電路。
圖4是在現(xiàn)有技術(shù)中全互補結(jié)構(gòu)的最末端驅(qū)動電路的框圖。是由偏流電路40輸出元件31、32和用來調(diào)整輸出阻抗用的輸出電阻構(gòu)成的。圖5是在IC試驗裝置中用來驅(qū)動被測試設備(DUT)插腳的一個通道的插腳驅(qū)動基本電路。
本例中的輸出元件31、32采用CMOS傳輸門電路。
最終段的輸出元件31、32的電力消耗隨著脈沖波形或工作速度的變化而變化，元件接頭的溫度變化也會使輸出特性產(chǎn)生變化。其結(jié)果是原有的輸出波形隨著傳播延遲的變動而改變。
圖6所示是隨著溫度的上升，輸出元件的控制極電壓與漏極電流特性的曲線示例圖。一般情況下，如果采用MOSFET，當溫度上升時，會使Vt10處所示的閾電壓及漏極電流降低。結(jié)果，原有的偏流點9的漏極電流Id7會降低。
受到其影響，如圖7(a)中的輸出信號3所示，出現(xiàn)了輸出電平隨著時間的推移而下降的缺點。
但是，當在輸出端接有負荷電阻時，則在未接負荷時輸出電平無變動，然而卻有切換時限、輸出阻抗的變動。
本發(fā)明的目的是要使該輸出阻抗保持恒定。
另外，在圖7(b～d)中示出輸出信號3的時限變化的發(fā)生例。即，與輸入信號1相比，隨著溫度的變化，使圖7(c)中所示原有的輸出信號3的規(guī)定延遲量11在圖7(d)中產(chǎn)生t6的時間延遲變化。即，因為產(chǎn)生了時限的偏移，造成了不匹配的缺點。
另外，在要求高精度的驅(qū)動電路中，強制空冷和空調(diào)裝置還額外要求采取必要的對策，設置外部裝置，以維持恒定的周圍溫度，所以在使用上也存在缺點。
通過以上說明，在未設溫度補償?shù)尿?qū)動電路中，隨著輸出元件31、32中的電力消耗產(chǎn)生的發(fā)熱變動，都會使原有的輸出振幅或輸出時限發(fā)生變化，其結(jié)果是談不上有精度良好的波形振幅、精度良好的時限驅(qū)動電路的問題，在使用上也產(chǎn)生了缺點。
因此本發(fā)明的目的就在于針對輸出段驅(qū)動電力消耗的主發(fā)熱源，通過對其進行的檢測，利用偏流電路的補償控制，實現(xiàn)附加輸出時限溫度補償?shù)尿?qū)動電路。
在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，設有溫度檢測裝置，用來檢測輸出元件31、32的溫度變化、或芯片的溫度變化；設有輸出時限溫度補償裝置，用來接收來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號，對于和輸入信號1相對應的輸出信號3進行輸出時限補償；設有輸出振幅溫度補償裝置，用來接收來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號，對于輸出信號3的輸出振幅進行溫度補償。
采用這種辦法，通過在驅(qū)動電路的溫度補償電路中設置具備全互補結(jié)構(gòu)的輸出元件31、32，用來接收輸入信號1，并輸出規(guī)定振幅、規(guī)定輸出時限的輸出信號3，從而能夠生成與輸出段的驅(qū)動器中所設的輸出元件31、32的消耗功率相對應的穩(wěn)定波形振幅和輸出時限的驅(qū)動電路。
溫度檢測裝置是采用檢測流過輸出元件31、32自身電流的溫度傳感器；或者也可以采用在輸出元件31、32上連接溫度傳感器作為溫度檢測裝置；還可以采用檢測芯片整體溫度的溫度傳感器；以此作為構(gòu)成附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路裝置的裝置。
另外，輸出時限溫度補償裝置是用來接收來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號，采用可變延遲裝置對于向串聯(lián)的多個門二極管提供的正、負電源電壓進行控制；通過這種電源電壓的控制方式，對于輸出、輸入信號的傳播延遲進行控制，以此作為構(gòu)成附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路裝置的裝置。
還有，輸出振幅及輸出阻抗溫度補償裝置是用來接受來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號，采用可變振幅裝置對于提供給緩沖電路的正、負電源電壓進行控制，通過這種電源電壓控制來控制與輸入信號相對應的輸出信號的振幅，用來作為輸出振幅的溫度補償裝置，以此作為構(gòu)成附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路裝置的裝置。
其具體的解決方式的結(jié)構(gòu)是設有檢測電阻33、34，用來檢測流過輸出最終段的輸出元件31、32的電流；設有功率監(jiān)控電路H35、L36，作為根據(jù)兩端的電壓信號檢測輸出元件31、32溫度的檢測裝置之用；設有補償電路37、38，用來接收來自功率監(jiān)控電路H35、L36的溫度檢測信號H22、L23，生成向時限調(diào)整電路39和偏流電路提供的補償信號51、52、53、54；設有時限調(diào)整電路39，用來接收來自補償電路37、38的補償信號53、54，作為與輸入信號1相對應的輸出信號3的輸出時限溫度補償裝置之用；設有偏流電路40，用來接收來自補償電路37、38的補償信號51、52，接受來自時限調(diào)整電路39的驅(qū)動信號H41、L42，作為對于向輸出元件31、32輸出的、經(jīng)過溫度補償?shù)尿?qū)動信號的輸出振幅和輸出阻抗的溫度補償裝置之用，以此作為構(gòu)成附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路的裝置的裝置。


圖1是本發(fā)明所用附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路的框圖。
圖2是表示本發(fā)明第1實施例中具體的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路。
圖3是用來說明本發(fā)明溫度補償原理的輸出、輸入特性補償?shù)恼f明圖。
圖4是現(xiàn)有未設溫度補償?shù)尿?qū)動電路的結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是現(xiàn)有未設溫度補償?shù)尿?qū)動電路的具體電路示例圖。
圖6所示是由于溫度上升，與輸出元件控制極電壓相對應的漏極電流特性示例圖。
圖7(a)是用來說明由于溫度上升，輸出電平的變動情況的說明圖。
圖7(b～d)是用來說明由于溫度上升，輸出信號的輸出時限變動情況的說明圖。
圖1是本發(fā)明所用附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路的框圖。圖2是表示本發(fā)明第1實施例中具體的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路。圖3是用來說明本發(fā)明溫度補償原理的輸出、輸入特性補償?shù)恼f明圖。
(1)首先，按照圖3所示的、用于說明本發(fā)明的溫度補償原理的輸出、輸入特性補償說明圖，對溫度補償?shù)幕驹磉M行說明。圖3中(A)所示是對輸出電壓要求的理想特性，輸入電平處于與原有的輸出電平呈比例關(guān)系的狀態(tài)。圖3(B)是隨著輸出元件31、32的接點發(fā)熱，經(jīng)過非線性變化后的特性狀態(tài)圖。面對這樣的非線性特性，本發(fā)明采用了圖3(C)所示的補償電路，由補償電路對其進行逆特性的非線性補償。其結(jié)果如圖3(D)所示，其原理是經(jīng)過補償，達到大致相似于原有的線性，降低了溫度變化對驅(qū)動電路的影響(2)以下根據(jù)圖1所示本發(fā)明的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路框圖，進行下列說明。
該電路由輸出元件31、32，電流檢測電阻33、34，差動放大器33b、34b，功率監(jiān)控電路H35、L36，補償電路37、38，時限調(diào)整電路39和偏流電路40構(gòu)成。
電流檢測電阻33、34是用來檢測流過每個輸出元件31、32的消耗電流用的電阻。差動放大器33b、34b是用于穩(wěn)定每個輸出元件的饋電電源用的。
功率監(jiān)控電路H35、L36用來檢測每個電流檢測電阻33、34兩端的電位差，向與其相對應的補償電路37、38供給溫度檢測信號H221、L23。補償電路37、38分別用來接收來自功率監(jiān)控電路H35、L36的溫度檢出信號H22、L23，生成向時限調(diào)整電路39和偏流電路40提供(ViH、ViL)補償用的饋電電源信號51、52、53、54。
時限調(diào)整電路39在其內(nèi)部設有可變延遲裝置，用來接收來自補償電路37、38的延遲補償信號53、54，對于向輸出元件31、32供給的驅(qū)動信號H41、L42的時限延遲量進行補償調(diào)整用的電路。
偏流電路40在其內(nèi)部設有可變振幅裝置，用來接收上述驅(qū)動信號H41、L42，接收來自補償電路37、38的延遲補償信號51、52，分別向與其對應的輸出元件31、32的端子輸出振幅經(jīng)過補償?shù)尿?qū)動信號。
(3)以下是與圖1的結(jié)構(gòu)框圖相對應的圖2中所示的具體的驅(qū)動電路。時限調(diào)整電路39是以電平移位器2和可變延遲控制極電路結(jié)構(gòu)為例的結(jié)構(gòu)。在該可變延遲裝置中，備有多個串聯(lián)門二極管，用來接收補償用饋電電源信號53、54。這種可變延遲裝置具有可變微調(diào)的功能。通過使這些多個門二極管的電源電壓發(fā)生的變化，能夠?qū)Ω鱾€輸出、輸入之間的時間延遲進行可變微調(diào)。電平移位器2通過接收輸入信號1，生成差動信號，使電源電壓移位到給定電壓電平。
功率監(jiān)控電路H35、L36中的積分電路fH20、fL21對于由電流檢測電阻33、34檢出的脈流電壓進行積分，形成平均信號，輸送到補償電路。補償電路37、38是以補償系數(shù)電路、加法器和減法器電路結(jié)構(gòu)為例的電路，用來接收來自功率監(jiān)控電路的溫度檢測信號H22、L23，生成向時限調(diào)整電路39和偏流電路40輸送(ViH、ViL)補償用的饋電電源信號51、52、53、54，然后輸出。
圖中，在補償電路37、38內(nèi)所設的補償系數(shù)電路K43、K44、K45、K46的部分，是用來接收來自功率監(jiān)控電路H35、L36的信號，然后根據(jù)輸出元件31、32的振幅溫度特性或輸出時限溫度特性的溫度變化曲線，分別對補償用的閾值的調(diào)整或曲線的調(diào)整進行微調(diào)的部分，處于調(diào)整待機狀態(tài)。圖中，作為曲線調(diào)整裝置用的是以利用半導體的非線性特性、進行曲線擬合運作為例的裝置。由圖可見，經(jīng)過閾值或曲線補償處理的信號分別向加法器和減法器的一端輸入，從而使各個加法器和減法器對于準備向時限調(diào)整電路39或偏流電路40輸入的饋電電源(ViH、ViL)進行微調(diào)，然后再進行輸入。其結(jié)果是能夠使時限調(diào)整電路39對于多個多級門二極管進行傳播延遲微調(diào)的可變性得以實現(xiàn)，另外，還可實現(xiàn)對偏流電路40一側(cè)驅(qū)動輸出元件31、32的振幅進行可變微調(diào)的功能。
由于采用這種結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)τ陔S著輸出元件31、32中的電力消耗而產(chǎn)生的發(fā)熱變動，對于原有的輸出振幅和輸出阻抗或者輸出時限產(chǎn)生的變動進行補償。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)精度良好的穩(wěn)定波形振幅、時限精度良好的驅(qū)動電路。
(4)在以上圖2所示的實施例中，雖然所示的是使用CMOS晶體管。門二極管的具體驅(qū)動電路，也可以采用雙極晶體管電路，采用與其相對應的外圍電路的結(jié)構(gòu)也可能進行同樣的運作。
(5)在以上的實施例說明中，雖然是以采用功率監(jiān)控電路H35、L36檢測輸出元件31、32的溫度變化的結(jié)構(gòu)為例進行的說明，但是根據(jù)需要，也可以將熱敏傳感器或正溫系數(shù)熱敏電阻傳感器等傳感器連接在輸出元件31、32上，或者采用溫度傳感器檢測芯片的整體溫度，然后進行計算。
另外，還可以將溫度檢測信號加到補正電路37、38上，同樣也可以實現(xiàn)。
(6)在上述實施例的說明中，時限調(diào)整電路39雖然是按照輸入信號1為一個單一輸入信號所做的說明，但是如果遇到輸入信號1是差動輸入信號時，采用不加電平移位器2的時限調(diào)整電路39也可以得以實現(xiàn)。
(7)在上述實施例的說明中，雖然是著重將輸出元件31、32作為溫度補償?shù)膶ο螅?，根?jù)需要，也可以采用將時限調(diào)整電路39、偏流電路40、補償電路37、38、功率監(jiān)控電路H35、L36的驅(qū)動電路的整個系統(tǒng)的溫度包括在內(nèi)，采用設定綜合溫度補償?shù)霓k法，設定補償系數(shù)K43、K44、K45、K46的形態(tài)。
(8)在上述實施例的說明中，列舉了以采用功率監(jiān)控電路H35、L36檢測輸出元件31、32的溫度變化的示例，同時也列舉了采用熱敏傳感器或正溫系數(shù)熱敏電阻傳感器等溫度傳感器連接在輸出元件31、32上的結(jié)構(gòu)示例。但是，也可以兩者并用，再以采用加法運算的辦法算出的溫度作為檢出信號，將該檢出信號提供給溫度補償電路37、38，采用這樣的結(jié)構(gòu)，也可能同樣得以實施。
(9)在上述實施例中說明的結(jié)構(gòu)是采用功率監(jiān)控電路H35、L36，同時采用熱敏傳感器或正溫系數(shù)熱敏電阻傳感器等溫度傳感器來檢測輸出元件31、32的溫度變化，將兩者的檢出信號分別提供給補償電路37、38。這就是說，這是將設置在兩套系統(tǒng)中的檢測信號分別向兩個系統(tǒng)的補償電路反饋的結(jié)構(gòu)。然而，也可以在輸出元件31、32中將目標集中在一個方面，采用將設置在一套系統(tǒng)中的檢測信號向另一套系統(tǒng)中所設的補償電路進行反饋的結(jié)構(gòu)。采用這樣的結(jié)構(gòu)，不論是在一方還是在另一方，都是僅只由一個方面來支配運作條件，在這樣的情況下，其優(yōu)點是可以簡化電路結(jié)構(gòu)。
(10)在上述實施例的說明中，采用功率監(jiān)控電路H35、L36，同時采用熱敏傳感器或正溫系數(shù)熱敏電阻傳感器等溫度傳感器來檢測輸出元件31、32的溫度變化。這就是說，要為檢測信號設置兩套系統(tǒng)。然而，也可以采用一套系統(tǒng)的有代表性的檢測信號、將該信號提供給補償電路的結(jié)構(gòu)。例如，可以采用將溫度傳感器配置在輸出元件31、32共用的檢測點上，用來測取有代表性的檢出信號。另外，還可以將功率監(jiān)控電路H35、L36的輸出信號進行平均處理，使用有代表性的檢出信號。采用這種辦法的優(yōu)點是一方和另一方實際上都可以在共同的溫度條件下運作，電路的結(jié)構(gòu)簡單。
本發(fā)明由于采用以上說明的結(jié)構(gòu)，取得以下所列的效果。
由于采用了補償電路37、38和時限調(diào)整電路39，由串聯(lián)的多個門二極管接受來自補償電路37、38提供的溫度補償電源，從而使其具有對于輸出、輸入之間的傳播延遲時間的微調(diào)可變的功能，這就是說，制成了時限溫度補償裝置。其結(jié)果是達到了大幅度改善輸出信號的輸出時限與溫度之間的依存性的效果。
由于采用補償電路37、38和偏流電路40，所以能夠?qū)崿F(xiàn)可變振幅裝置的功能，即能夠?qū)崿F(xiàn)輸出振幅及輸出阻抗的溫度補償裝置。其結(jié)果是取得了大幅度改善輸出信號的振幅與溫度之間的依存關(guān)系的效果。由此而取得的結(jié)果是在輸出元件37、38中，在處于因電力消耗而導致發(fā)熱變動的情況下，經(jīng)過對于原有的輸出振幅、輸出阻抗或輸出時限的變動進行補償，從而能夠制成精度良好的穩(wěn)定波形振幅、精度良好的時限的驅(qū)動電路。
另外，還取得能夠解除在強制空氣冷卻及空調(diào)裝置中必須要保持周圍溫度恒定的要求。
權(quán)利要求
1.一種附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，在該驅(qū)動電路的溫度補償電路中設有具備全互補結(jié)構(gòu)的輸出元件(31、32)，用來接收輸入信號(1)，并輸出規(guī)定振幅、規(guī)定輸出時限的輸出信號(3)，其特征在于設有多個溫度檢測裝置，用來分別檢測輸出元件(31、32)的溫度變化；設有輸出時限溫度補償裝置，用來接收來自該溫度檢測裝置的溫度檢測信號，對于和輸入信號(1)相對應的輸出信號(3)進行輸出時限補償；設有輸出振幅和輸出阻抗溫度補償裝置，用來接收來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號，對于輸出信號(3)的輸出振幅和輸出阻抗進行溫度補償。
2.一種附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，在該驅(qū)動電路的溫度補償電路中，設有具備全互補結(jié)構(gòu)的輸出元件(31、32)，用來接收輸入信號(1)，并輸出規(guī)定振幅、規(guī)定輸出時限的輸出信號(3)，其特征在于在輸出元件(31、32)中分別設有溫度檢測裝置，用來檢測自己一方的輸出元件的溫度變化；設有輸出時限溫度補償裝置，用來接收來自該溫度檢測裝置的溫度檢測信號，對于和輸入信號(1)相對應的輸出信號(3)進行輸出時限補償；設有輸出振幅和輸出阻抗溫度補償裝置，用來接收來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號，對于輸出信號(3)的輸出振幅和輸出阻抗進行溫度補償。
3.一種附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，該驅(qū)動電路的溫度補償電路中設有具備全互補結(jié)構(gòu)的輸出元件(31、32)，用來接收輸入信號(1)，并輸出規(guī)定振幅、規(guī)定輸出時限的輸出信號(3)，其特征在于設有溫度檢測元件，用來檢測輸出元件(31、32)共同的溫度變化；設有輸出時限溫度補償裝置，用來接收來自該溫度檢測裝置的溫度檢測信號，對于和輸入信號(1)相對應的輸出信號(3)進行輸出時限補償；設有輸出振幅和輸出阻抗溫度補償裝置，用來接收來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號，對于輸出信號(3)的輸出振幅和輸出阻抗進行溫度補償。
4.如權(quán)利要求1、2或3中記載的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，其中所述溫度檢測裝置是采用檢測輸出元件(31、32)自身流過電流的辦法的溫度檢測裝置。
5.如權(quán)利要求1、2或3中記載的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，其中所述溫度檢測裝置是采用在輸出元件(31、32)上連接溫度傳感器的溫度檢測裝置。
6.如權(quán)利要求1、2或3中記載的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，其中所述溫度檢測裝置是采用將通過檢測輸出元件(31、32)自身流過電流檢出的檢測信號與通過在輸出元件(31、32)上連接溫度傳感器檢出的檢測信號相加計算的溫度檢測裝置。
7.如權(quán)利要求1、2或3中記載的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，其中所述溫度檢測裝置是根據(jù)將通過檢測輸出元件(31、32)自身流過電流檢出的檢測信號與通過在輸出元件(31、32)上連接溫度傳感器檢出的檢測信號，以及檢出的芯片溫度的檢出信號進行相加計算的溫度檢測裝置。
8.如權(quán)利要求1、2或3中記載的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，其中，所用的輸出時限溫度補償裝置是通過接收到的來自該溫度補償裝置的溫度檢出信號、對于向設在可變延遲裝置中串聯(lián)的多個控制極供給的正負電源電壓進行控制、通過對該電源電壓的控制、對于輸出及輸出信號的傳播延遲進行控制的輸出時限裝置。
9.如權(quán)利要求1、2或3中記載的附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，其中，所用的輸出振幅及輸出阻抗溫度補償裝置是通過接收到的來自溫度補償裝置的溫度檢出信號、對于向設在可變振幅裝置中的緩沖電路供給的正負電源電壓進行控制、通過對該電源電壓的控制、對于和輸入信號相對應的輸出信號的振幅進行控制的輸出振幅及輸出阻抗溫度補償裝置。
10.一種附加溫度補償?shù)尿?qū)動電路，在該驅(qū)動電路的溫度補償電路中，設有具備全互補結(jié)構(gòu)的輸出元件(31、32)，用來接收輸入信號(1)，并輸出規(guī)定振幅、規(guī)定輸出時限的輸出信號(3)，其特征在于分別設有功率監(jiān)控電路(H35，L36)，作為溫度檢測裝置使用，其中備有檢測電阻(33、34)，用來檢測流過輸出末段輸出元件(31，32)的電流，利用兩端的電壓信號檢測輸出元件(31、33)的溫度；設有補償電路(37、38)，用來接收來自功率監(jiān)控電路(H35、L36)的溫度檢出信號(H22、L23)，生成補償信號(51、52、53、54)，輸向時限調(diào)整電路(39)和偏壓電路(40)；設有偏壓電路(40)，作為輸出振幅和輸出阻抗的溫度補償使用，用來接收來自補償電路(37、38)的補償信號(53、54)，接收來自時限調(diào)整電路(39)的驅(qū)動信號(H41、L42)，并向輸出元件(31、32)輸出、輸出振幅和輸出阻抗經(jīng)過溫度補償?shù)尿?qū)動信號。
全文摘要
本發(fā)明經(jīng)過對輸出段的消耗功率進行檢測,對檢出的功率進行補償控制,實現(xiàn)了附加較為穩(wěn)定的波形振幅和輸出時限溫度補償?shù)尿?qū)動電路。為達到此目的,設有溫度檢測裝置,用來檢測輸出元件的溫度變化;設有輸出時限溫度補償裝置,用來接收來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號,并對與輸入信號相對應的輸出信號進行溫度補償;設有輸出振幅及輸出阻抗溫度補償裝置,用來接收來自溫度檢測裝置的溫度檢測信號,并對輸出信號的輸出振幅及輸出阻抗進行溫度補償。
文檔編號H03K5/00GK1178041SQ97190002
公開日1998年4月1日 申請日期1997年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月6日
發(fā)明者岡安俊幸, 巖本敏 申請人:株式會社愛德萬測試