本申請(qǐng)要求2015年6月22日提交的法國(guó)專利申請(qǐng)第15/55716號(hào)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容在法律許可的最大程度上通過引用被合并于此。

背景技術(shù)：

本公開內(nèi)容總體上涉及電子電路并且更具體地涉及對(duì)具有能夠通過施加偏置電壓設(shè)置的值的電容器的控制。本公開內(nèi)容更具體地應(yīng)用于對(duì)BST(鈦酸鍶鋇)電容器的控制。

相關(guān)領(lǐng)域的討論

BST電容器主要已被開發(fā)用于射頻應(yīng)用，特別地用于移動(dòng)電話學(xué)。使得具有類推可調(diào)節(jié)的電容的電容器明顯地改善了性能，因?yàn)槠涫沟冒ㄟ@樣的電容器的設(shè)備能夠適應(yīng)于外部環(huán)境。

BST電容器以集成電路的形式出現(xiàn)(這種類型的電容器也稱為可調(diào)節(jié)集成電容器)。BST電容器的電容通過向其施加的DC偏置電勢(shì)的值(其通常在幾伏到幾十伏的范圍內(nèi)，典型地在2到20伏之間)來(lái)被設(shè)置。

BST電容器的偏置電壓通常由專用控制電路來(lái)提供，專用控制電路執(zhí)行高壓數(shù)模變換，即將數(shù)字配置字(通常為字節(jié))變換成要向電容器施加以設(shè)置其電容的DC模擬電壓。

BST電容器的控制或配置現(xiàn)在由于制造公差以及溫度相關(guān)的變化和與電容器回滯相關(guān)的變化等而受到不準(zhǔn)確度的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的實(shí)施例提供了一種配置BST電容器的方法，其克服了通常的配置方法的全部或部分缺點(diǎn)。

實(shí)施例提供了一種能夠考慮到由于電容器的介電材料的回滯而產(chǎn)生的變化的解決方案。

實(shí)施例提供一種與通常的BST電容器控制電路相兼容的方法。

因此，實(shí)施例提供了一種配置具有能夠通過偏置設(shè)置為設(shè)定點(diǎn)值的電容的電容器的方法，該方法包括以下步驟：

(a)注入恒定電流以偏置電容器；

(b)在時(shí)間間隔的結(jié)束處測(cè)量電容器的偏置電壓；

(c)計(jì)算在時(shí)間間隔的結(jié)束處獲得的電容的值；

(d)將這一值與期望值相比較；

(e)只要所計(jì)算的值不同于設(shè)定點(diǎn)值，則重復(fù)步驟(a)到(d)；并且；

只要所計(jì)算的電容值等于設(shè)定點(diǎn)值，則存儲(chǔ)所測(cè)量的偏置電壓值作為要向電容器施加的偏置電壓。

根據(jù)實(shí)施例，計(jì)算步驟應(yīng)用以下公式：

ΔC＝Ic*ΔT/ΔV，

其中Ic表示恒定電流的值，并且其中ΔV和ΔC分別表示在時(shí)間間隔ΔT的結(jié)束與開始之間的所測(cè)量的電壓的變化以及電容變化。

根據(jù)實(shí)施例，初始電壓為零。

根據(jù)實(shí)施例，公式變?yōu)椋?/p>

C＝Ic*∑ΔT/Vbias，

其中C表示所計(jì)算的電容并且Vbias表示所測(cè)量的電壓。

根據(jù)實(shí)施例，時(shí)間間隔針對(duì)所有事件相同。

根據(jù)實(shí)施例，時(shí)間間隔針對(duì)不同事件而變化。

根據(jù)實(shí)施例，電流的幅度是期望的電容變化的函數(shù)。

根據(jù)實(shí)施例，電流的方向取決于對(duì)電容值的期望的變化方向。

根據(jù)實(shí)施例，時(shí)間間隔在50到700毫秒的范圍內(nèi)。

根據(jù)實(shí)施例，恒定電流具有在10微安到500微安的范圍內(nèi)的值。

根據(jù)實(shí)施例，在每次需要修改BST電容器的值時(shí)實(shí)施上述方法。

實(shí)施例還提供一種用于控制具有通過偏置可設(shè)置的電容的電容器的電路，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)以上描述的方法。

將結(jié)合附圖在下面的對(duì)具體實(shí)施例的非限制性描述中詳細(xì)討論以上以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是BST電容器的簡(jiǎn)化表示；

圖2是具有能夠通過偏置設(shè)置的電容的電容器的等效電路圖；

圖3是具有能夠通過偏置設(shè)置的電容的電容器的實(shí)施例的詳細(xì)電路圖；

圖4用框圖的形式來(lái)圖示配置具有能夠通過偏置設(shè)置的電容的電容器的方法的實(shí)現(xiàn)模式的步驟；

圖5A到5C是圖示圖4的配置方法的實(shí)現(xiàn)的時(shí)序圖；以及

圖6是與BST電容器相關(guān)聯(lián)的控制電路的簡(jiǎn)化表示。

具體實(shí)施方式

不同附圖中的相同的元素用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。為了清楚，僅示出和將詳述對(duì)于理解要描述的實(shí)施例而言很有用的那些元素。特別地，沒有詳述BST電容器的形成以及控制電路的其他部分，所描述的實(shí)施例與能夠通過偏置電壓的施加設(shè)置的電容器(例如BST電容器)的一般應(yīng)用向兼容并且與控制電路的其余部分的一般形成相兼容。另外，也沒有詳述BST電容器的不同的可能的應(yīng)用，所描述的實(shí)施例在此再次與一般應(yīng)用向兼容。在下面的描述中，表達(dá)“近似”、“大約”以及“在……的數(shù)量級(jí)”表示在10％的范圍內(nèi)，優(yōu)選地表示在5％的范圍內(nèi)。

圖1是形成BST電容器的集成電路1的簡(jiǎn)化表示。這一電路通常包括至少三個(gè)端子12、14和16。實(shí)際上，出于工業(yè)制造原因，集成電路封裝件可以包括并非意圖要被連接的其他端子18。端子14 和16定義與意圖連接到射頻應(yīng)用的電容器C的電極對(duì)應(yīng)的端子。另外，端子14和16之一接地。根據(jù)應(yīng)用，這樣的連接是直接連接或者(在與射頻鏈路串聯(lián)使用的電容器的情況下)經(jīng)由電感元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。端子12定義設(shè)置電容器C的電容值的偏置電勢(shì)Vbias的施加的端子。從電路觀點(diǎn)來(lái)看，經(jīng)由電阻器R來(lái)施加這一偏置電勢(shì)。

圖2示出BST電容器1的等效電路圖。施加偏置電壓Vbias的電阻器R與電容器C在施加電壓Vbias的端子12與本示例中的接地M之間形成串聯(lián)RC電路。

圖3示出具有通過偏置可設(shè)置的電容的電容器的詳細(xì)電路圖的示例。電容器1包括多個(gè)串聯(lián)連接的電容元件Ci，例如，所有電容元件具有相同的值。這一串聯(lián)連接在端子14與16之間來(lái)實(shí)現(xiàn)。電容元件Ci的數(shù)目決定所形成的電容器的線性特性。該數(shù)目越大，射頻信號(hào)的線性特性越好，這一信號(hào)在所有的電容元件Ci之間被劃分。例如，設(shè)置八個(gè)到四十八個(gè)元件Ci。電阻偏置元件Rb將電容元件Ci兩個(gè)兩個(gè)地相連。因此，對(duì)于數(shù)目n個(gè)串聯(lián)連接的電容元件Ci，電容器1包括n-1個(gè)電阻器Rb。然而這不是強(qiáng)制的，電容元件Ci的數(shù)目通常為偶數(shù)以優(yōu)化集成電路表面積。施加信號(hào)Vbias的電容器Rf將端子12連接到電阻器Rb中的兩個(gè)電阻器之間的互連點(diǎn)以及連接到在這一互連水平的兩個(gè)電容元件Ci的結(jié)合點(diǎn)。在圖3的示例中，從端子12開始，電阻器Rf連接在第三與第四電容元件Ci之間，并且因此連接到串聯(lián)連接在第一和第二電容元件的結(jié)合點(diǎn)17與第五和第六電容元件的結(jié)合點(diǎn)19之間的兩個(gè)電阻器Rb的結(jié)合點(diǎn)15。

控制或配置BST電容器以設(shè)置其值的困難在于，不同的參數(shù)對(duì)于相同的設(shè)定點(diǎn)電壓引入所得到的電容的變化。在這樣的參數(shù)中，應(yīng)當(dāng)注意制造公差、電容值根據(jù)溫度的變化以及與回滯相關(guān)的變化(對(duì)于給定的設(shè)定點(diǎn)值，所得到的電容可以根據(jù)電容相對(duì)初始值是增加還是減小而不同)。

已經(jīng)可以想到根據(jù)在射頻應(yīng)用中所得到的結(jié)果(例如根據(jù)在本應(yīng)用中使用可設(shè)置電容獲得的截止頻率)來(lái)控制設(shè)定點(diǎn)電壓。然而， 這樣的解決方案會(huì)特別復(fù)雜，需要在實(shí)際射頻應(yīng)用的水平的測(cè)量元件。另外，用于控制這樣的同步的程序也會(huì)特別復(fù)雜。

為了考慮到制造公差以及溫度變化，可以想到在相同的芯片中集成要控制的BST電容器及其控制電路(特別是數(shù)模變換器)。然而，這樣的解決方案受到缺乏控制電路與電容器之間的靈活性的影響，這限制了可能的應(yīng)用。另外，這將不能考慮到由于所使用的介電材料的回滯而產(chǎn)生的電容變化。

圖4是圖示配置電容值以及更具體地確定用于獲取期望的電容值(設(shè)定點(diǎn)值)而要施加的偏置電壓的方法的實(shí)施例的框圖。

圖5A、5B和5C是圖示圖4的方法的實(shí)現(xiàn)的時(shí)序圖。圖5A圖示端子12與接地M之間的偏置電壓Vbias的變化的示例。圖5B圖示被注入到BST電容器中的電流I的變化。圖5C圖示所獲得的電容C的值的變化。

根據(jù)圖4的方法，其被提供以向BST電容器中注入(塊41，Ic)恒定電流Ic。這一電流被注入確定的時(shí)間周期(塊42，ΔT)。在延遲42(塊43，感測(cè)Vbias)的結(jié)束處，測(cè)量BST電容器的偏置電壓的值，即端子12與M之間的電壓值。

基于該測(cè)量到的值Vbias、已知的電流Ic的值以及時(shí)間間隔ΔT的值，然后計(jì)算(塊44，計(jì)算C)在偏置的結(jié)束處獲得的電容。這一值通過應(yīng)用以下公式來(lái)計(jì)算：

ΔC＝Ic*ΔT/ΔV，

其中ΔV示出施加恒定電流的結(jié)束與開始之間的偏置電壓變化。

然后(塊45，C＝CT？)將通過計(jì)算獲得的電容C的值與對(duì)應(yīng)于向控制電路提供的數(shù)字字的對(duì)這一電容期望的設(shè)定點(diǎn)值相比較。如果達(dá)到期望值，也就是所測(cè)量的值等于期望的設(shè)定點(diǎn)(塊45的輸出Y)，則存儲(chǔ)(塊46，存儲(chǔ)Vbias)在步驟43測(cè)量的電壓的值，作為要向BST電容器施加以獲得期望電容的偏置值。在這種情況下，返回到塊42的輸入，也就是，等待另外的時(shí)間間隔。

在圖5A和5C中，假定零初始電容。從時(shí)間t1施加恒定電流Ic 并且在時(shí)間ΔT之后的時(shí)間t2執(zhí)行第一測(cè)量。假定在時(shí)間t2電壓Vbias的所測(cè)量的值V1產(chǎn)生保持低于期望電容CT的電容結(jié)果。因此繼續(xù)施加電流Ic直到隨后的時(shí)間t3，在本示例中，時(shí)間t3與時(shí)間t2相隔相同的時(shí)間間隔ΔT。在圖5A到5C中，假定在時(shí)間t3電壓Vbias的測(cè)量V2產(chǎn)生達(dá)到設(shè)定點(diǎn)值CT的電容值。然后，存儲(chǔ)這一值V2作為要施加的偏置。

在圖5A到5C的表示中，為了簡(jiǎn)化已假定了不同變量的線性變化。應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)際上，這樣的變化并非線性。

對(duì)于其中初始電容值為非零的情況，也就是期望的變化從非零偏置值Vbias開始，這一值被考慮在內(nèi)以計(jì)算電壓變化ΔV。實(shí)際上不需要系統(tǒng)性地將電容帶回其零值?？梢酝ㄟ^計(jì)算下式來(lái)對(duì)電壓的變化ΔV執(zhí)行計(jì)算：

ΔC＝Ic*ΔT/ΔV，

其中ΔV示出在時(shí)間間隔ΔT的兩端之間測(cè)量的電容的變化。

在其中需要減小電容的情況下，應(yīng)用與在上文中在負(fù)的電流Ic的情況下描述的方法類似的方法。

從電壓Vbias和電容C的零初始值開始，可以累積時(shí)間間隔并且可以計(jì)算下式：

C＝Ic*∑ΔT/Vbias，

實(shí)際上，電流Ic的值的范圍根據(jù)對(duì)應(yīng)用期望的電容范圍來(lái)預(yù)定。電流Ic根據(jù)期望的電容值ΔC為正值或負(fù)值。也可以根據(jù)這一期望的變化ΔC來(lái)調(diào)節(jié)電流Ic以減小初始電容值與最終值之間的過渡時(shí)間。作為具體的示例，這一值可以在10微安到500微安的范圍內(nèi)。類似地，時(shí)間間隔ΔT取決于根據(jù)應(yīng)用在電容水平上期望的變化并且也取決于對(duì)設(shè)置期望的粒度。時(shí)間間隔越短，電容的確定越精細(xì)，但是方法的應(yīng)用以及值的設(shè)置所需要的時(shí)間越多。在從近似50到700微秒的范圍內(nèi)的時(shí)序時(shí)間是可接受的折衷。優(yōu)選地在每次應(yīng)用需要電容的設(shè)置時(shí)應(yīng)用配置方法，不論在應(yīng)用中從起始處還是從配置的變化之后的變化處設(shè)置絕對(duì)值。

圖6是用于控制能夠通過偏置設(shè)置的電容器的電路2的簡(jiǎn)化表示。電路6基于集成的高壓數(shù)模變換器(STHVDAC)的使用。向電路2的端子Vdig和AVDD分別施加兩個(gè)電壓，即數(shù)字電源電壓Vdig(例如1.8伏)以及模擬電源電壓Vbat(例如3.6伏)。端子Vdig與接地之間可以連接有濾波元件Cdig。數(shù)字參考(數(shù)據(jù)字)源自應(yīng)用的其他電路(未示出)并且在本示例中由電路2的三個(gè)電感器CLK、DATA和CS的串行總線SPI來(lái)提供。端子IND_BOOST經(jīng)由電感元件Lboost接收電壓Vbat并且電容器Cboost與電壓Vbat并聯(lián)連接。這一組件具有對(duì)生成控制BST電容器所需要的偏置電壓的電壓遞升(step-up)階段供電的功能。在圖6的示例中，考慮連接到兩個(gè)端子OUTA和OUTB的兩個(gè)BST電容器1和1′。電阻器R60將端子RBIAS接地并且電容器Chv將端子VHV(接收由遞升階段生成的高電壓)接地。最終，電容器Cs將每個(gè)端子OUTA、OUTB連接到接地以使BST電容器1和1′的相應(yīng)的偏置電壓穩(wěn)定。這一電路的其他端子能夠另外接地。上文中關(guān)于圖6描述的元件形成BST電容器偏置電路的通常元件。圖6的表示是任意示例并且其他控制電路可以應(yīng)用于所描述的實(shí)施例。

根據(jù)實(shí)施例，上文中所描述的類型的數(shù)模變換器被編程為實(shí)現(xiàn)配置方法。這一編程例如經(jīng)由微控制器來(lái)執(zhí)行，微控制器被編程為傳遞能夠經(jīng)由與電路2相關(guān)聯(lián)的電流源(未示出)來(lái)施加恒定電流的設(shè)定點(diǎn)字。因此，所描述的實(shí)施例與通常的數(shù)模BST電容器控制電路相兼容。例如，對(duì)于電流控制，BST電容器與恒定電流源串聯(lián)連接，在需要改變電容時(shí)被激活(例如，經(jīng)由內(nèi)置在電流源與電容器之間的開關(guān))。電流源對(duì)電容器充電所需要的時(shí)間取決于對(duì)電容值的期望的變化。

所描述的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，改善了BST電容器電容值的設(shè)置的精度。特別地，精度取決于控制電路的精度，但是獨(dú)立于BST電容器的制造公差，獨(dú)立于其電容根據(jù)溫度的變化，并且取決于介電材料的回滯。現(xiàn)在能夠想到通過集成電路形式的控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)在 百分之一的數(shù)量級(jí)的精度。

已經(jīng)描述了各種實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到各種變化、修改和改進(jìn)。特別地，恒定電流值以及時(shí)間范圍的選擇取決于應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)注意，在這點(diǎn)上，還能夠提供變化的時(shí)間范圍(例如，在其靠近獲得精細(xì)設(shè)置所期望的設(shè)定點(diǎn)值時(shí)減小)。另外，所描述的實(shí)施例的實(shí)際實(shí)現(xiàn)基于上文中所給出的功能指示在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。

這樣的變化、修改和改進(jìn)意在成為本公開內(nèi)容的部分，并且意在在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，以上描述僅作為示例，而非意在限制。本發(fā)明僅如以下權(quán)利要求及其等效方案中所定義地被限制。