Generador de corriente estable, formado por un bloque (1000) que genera un voltaje (V{sub,

CTRL}) independiente de la tensión de alimentación (V{sub,DD}), mediante el cual se determina en un segundo bloque (2000) una corriente de salida estable (I{sub,REF}), la cual es amplificada en un tercer bloque (3000) para su adaptación a la aplicación de destino

Generador de corriente estable.

Sector de la técnica

La presente invención pertenece al campo de los generadores de corriente, en concreto a los que ofrecen un comportamiento estable bajo diferentes condiciones de trabajo con un consumo reducido, proponiendo un generador que es capaz de proporcionar una corriente de salida estable pese a variaciones en la tensión de entrada.

Estado de la técnica

La tendencia actual en la electrónica de comunicaciones es el uso de dispositivos inalámbricos móviles basados en silicio, como pueden ser los sensores inalámbricos y los transpondedores RFID (identificaciones por Radiofrecuencia) dotados de un sensor.

La mayoría de estos dispositivos están formados por circuitos integrados activos y circuitos integrados pasivos. Los circuitos activos consumen energía alimentados por baterías, lo que les confiere de disponibilidad de energía muy limitada. Los circuitos pasivos, más económicos y ligeros, recogen y almacenan temporalmente energía proveniente de una fuente radiante. En ambos tipos de circuitos integrados se busca reducir los consumos al mínimo. En los circuitos pasivos esta reducción es el factor que marca el alcance del dispositivo inalámbrico en el cual está integrado.

Además, en el caso de los circuitos pasivos, la alimentación suele venir de una capacidad que suministra una tensión variable, por lo que la respuesta de los circuitos que se alimentan de ella debe de ser insensible a esta variación.

Se ha observado, por otra parte, que la electrónica basada en silicio es sensible a las variaciones de la temperatura. Por ejemplo, en el caso de los transistores CMOS la corriente que los atraviesa es directamente proporcional a la temperatura.

Por otra parte se ha constatado que durante el proceso de fabricación de un circuito integrado, pueden ocurrir dispersiones debido a desviaciones naturales en los materiales, así como dispersiones debidas al entorno de trabajo y/o a la maquinaria que lo fabrica. Estas dispersiones pueden afectar al nivel de dopado de los semiconductores y/o a la anchura de cada una de las capas, afectando de esta forma al comportamiento de los transistores y por lo tanto del circuito.

Sin embargo, el comportamiento de los dispositivos no debe depender de la temperatura, del proceso de fabricación ni de la tensión que lo alimenta; por lo que son necesarios circuitos insensibles a estos factores.

Los dos métodos principales que se pueden seguir para conseguir esto son: la insensibilidad uno a uno de todos los bloques electrónicos internos del dispositivo; o la sensibilidad controlada de bloques y su configuración de manera que estas sensibilidades se anulen las unas a las otras.

En la presente invención, se presenta un generador de corriente que proporciona una corriente de salida constante con respecto a variaciones en la tensión de entrada y con una respuesta estable con respecto a variaciones en la temperatura y procesos fabricación. Así, se puede conseguir una corriente insensible o una sensibilidad concreta, pata insensibilizar bloques posteriores de diseño que sean alimentados por esta corriente.

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone un generador de corriente que está formado por 3 bloques alimentados por una misma tensión (V_DD) y que sufren la misma dispersión del proceso de fabricación y la mima temperatura.

El funcionamiento se basa en que se genera una señal de voltaje en un primer bloque, que es dependiente del proceso y de la temperatura. Dicha señal controla una corriente de referencia generada en un segundo bloque. Esta corriente de referencia es utilizada para alimentar tantos circuitos como se requiera, mediante el copiado y amplificación de dicha corriente de referencia utilizando sucesivos espejos de corriente en un tercer bloque.

El primer bloque, dispone de un circuito start-up que arranca el sistema; una fuente de corriente de configuración cascodo y una resistencia por la que pasa la corriente obtenida, generando la señal de voltaje del primer bloque.

En el segundo bloque, dicha señal del primer bloque polariza dos transistores, generando dos corrientes, que al ser restadas entre sí generan la corriente que se aplica al tercer bloque.

En el tercer bloque, la corriente que se aplica es amplificada para su adaptación al tipo de circuito y al número de circuitos que va a alimentar. Esto se consigue mediante sucesivos espejos de corriente, que dan lugar a corrientes de salida o entrada.

El bajo consumo que se obtiene en el conjunto de los bloques permite su aplicación en transpondedores RFID, o con mayor generalidad, en sensores inalámbricos.

Descripción de las figuras

La figura 1 representa el diagrama de bloques del generador de corriente objeto de la invención.

La figura 2 representa la arquitectura general del generador preconizado, con las interconexiones entre los bloque componentes.

La figura 3 representa la arquitectura del primer bloque del generador.

La figura 4 representa la arquitectura del segundo bloque del generador.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a un generador de corriente, según el diagrama de bloques representado en la figura 1, y el esquema eléctrico de la figura 2, en donde un primer bloque (1000) genera un voltaje (V_CTRL) independiente de la tensión de alimentación (V_DD) con una respuesta estable con las variaciones temperatura y procesos de fabricación. Este voltaje controla la corriente de salida (I_REF) de un segundo bloque (2000) que luego es amplificada y adaptada al tipo de fuente de corriente que queramos (donadora o receptora) mediante tantos espejos de corriente como sean necesarios para la cantidad de salidas necesarias en un tercer bloque (3000).

La figura 3 representa la arquitectura del primer bloque (1000), que comprende un sub-bloque (1100) y un sub-bloque (1200), en donde el sub-bloque (1100) es un start-up que inicia el circuito y que evita que el circuito caiga en un punto de degeneración; mientras que el sub-bloque (1200) incluye una fuente de corriente de configuración cascodo (1201) y una resistencia (R₃) que convierte la corriente de este primer bloque (1000) en el voltaje (V_CTRL).

Mediante la fuente de corriente (1201), se obtiene una misma corriente (I₁), (I₂) e (I₃), por las ramas de las resistencias (R₁) y (R₃) y por la rama del transistor (1202). Esta corriente es independiente de (V_DD) y de la resistencia (R₃), pero dependiente del proceso y de la temperatura. A su vez, la resistencia (R₃) es dependiente de la temperatura y del proceso de fabricación por lo que la dependencia del voltaje (V_CTRL) (producto de (I3) y la resistencia (R₃)) con respecto a la temperatura y el proceso, dependerá de la dependencia que presentan (I₃) y (R₃). Una señal (V_CTRL) con una dependencia concreta con respecto a la temperatura y al proceso de fabricación es necesaria para conseguir la corriente (I_REF) objetivo en el segundo bloque (2000).

Los principales elementos a modificar para obtener la dependencia del voltaje (V_CTRL) deseada y su efecto sobre la corriente (I_REF) se resumen en La siguiente tabla:

La dependencia con respecto a las variaciones en proceso se pueden ajustar variando el ancho de las resistencias (R₁) y (R₃) y variando la W (anchura del canal) y la L (longitud del canal) de los transistores (1204) y (1202).

La Figura 4 representa la arquitectura del segundo bloque (2000) que transforma el voltaje de control (V_CTRL) en la corriente de salida (I_REF) Y que en algunos casos compensa parte del proceso.

La señal (V_CTRL) que proviene del primer bloque (1000) polariza los transistores (M₁) y (M₂), generando las corrientes (I₄) e (I₅), de las cuales (I₄) está definida por la señal (V_CTRL), el transistor (M₁) y la resistencia (R₄); mientras que la corriente (I₅) está definida por la señal (V_CTRL),...

1. Generador de corriente estable, del tipo destinado para aplicaciones de bajo consumo, con capacidad para compensar el efecto de las dispersiones debidas al proceso de fabricación y las variaciones de temperatura y de la tensión de alimentación, caracterizado porque comprende tres bloques (1000), (2000) y (3000) que se alimentan con una misma tensión (V_DD), generando el primer bloque (1000) un voltaje (V_CTRL) que es independiente de la tensión de alimentación (V_DD), mediante el cual se determina una corriente de salida estable (I_REF) en el segundo bloque (2000), la cual es amplificada en el tercer bloque (3000) para su adaptación a la aplicación que se destine.

2. Generador de corriente estable, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el primer bloque (1000) conste de un start-up de arranque (1100), una fuente de corriente (1201) de configuración cascodo y una resistencia (R₃) que determina el voltaje (V_CTRL).

3. Generador de corriente estable, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el segundo bloque (2000) comprende una arquitectura que determina la corriente de salida estable (I_REF) en función de dos corrientes (I₄) e (I₅), las cuales son adaptables variando el ancho de canal W y la longitud de canal L de sendos transistores (M₁) y (M₂) y el valor de unas correspondientes resistencias (R₄) y (R₅).