本文中所描述的是减小包括反馈路径的放大器电路、例如电压感测放大器(VSA)电路或电流感测放大器(CSA)电路中的稳定时间的系统和方法。当反馈路径由开关中断时，CSA电路切换至开环。采样和保持电路保持放大器的输出电压，使得当负载连接至CSA电路时，允许在测量CSA输出电压之前经历短于闭环稳定时间的开环稳定时间，从而因此有利地防止存在于CSA输出处的任何潜在的干扰反馈至CSA输入。
System and method of current sense amplifier including sampling and holding circuit
【技术实现步骤摘要】
用于包括采样和保持电路的电流感测放大器的系统和方法A.
本披露总体上涉及电路。更具体地，本披露涉及通过使用电流感测放大器(CSA)或电压感测放大器(VSA)来感测电路中的(例如电池单元堆叠件中的)电压或电流的系统和方法。B.
技术介绍
在许多高压电池应用中，CSA电路用作测量电池单元堆叠件的充电和放电电流的安全测量件的一部分。典型地，CSA电路使用分流电阻器来检测电压，然后从电压推导相应的充电或放电电流。图1展示了这种常规的电流感测放大器电路。电路100包括电池单元102、连接至模拟地120的感测电阻器104、以及具有反馈电容器110的放大器106。如图1中所描绘的，放大器106可以连接至ADC108，该ADC表示放大器106的输出处的负载。放大器106通常使得能够在其输出处进行电压采样，而不会“看到”或考虑到负载(此处为ADC108)。本领域技术人员将理解，一旦放大器106的输入改变，其输出就将在一些时间延迟后改变。此延迟部分地由反馈电容器110的存在引起，该反馈电容器表示电路100中某些有意地包括在内的电容或固有(即，寄生)电容。感测电阻器104馈入放大器106、并且通常为放大器106的输入提供相对小的电压信号，该放大器随后将该信号放大至可以被测量的某一实际水平。由于放大器106必须具有相对较大的增益以为小信号提供充足的放大，因此前端处的所不期望的噪声也将被放大。旨在限制噪声放大的特定途径以限制放大器106的总体带宽为代价来运行，例如，通过有意地减缓处于更高的增益水平的电路100的运行、并且等待放大器106的输出稳定之后测量输出电压。然而，放大器106的稳定时间至少是大于ADC108需要对放大器106的输出电压进行采样的采样时间的某一量级。一旦例如通过负载开关(图1中未示出)将ADC108(典型地是电容性负载)连接至电路100的输出，来自电容性负载的电容性放电就传播至放大器106的输入、例如经由反馈电容器110。结果，流动穿过反馈路径的电荷引起信号扰动，该信号扰动贯穿电路100传播至放大器106的输入、并且迫使放大器106的输出必须在连接了ADC108之后的某些有限量的时间内重新稳定。换言之，一旦连接了ADC108，绕放大器106的反馈环路就使得放大器输出处的干扰能够反馈至放大器输入，因此，放大器106需要显著地长于ADC108执行电压测量所需要的时间的稳定时间。另外，如果ADC108是双用途的或是在多个不同测量输入(图1中未示出)之间时分复用的多路复用ADC，即，如果ADC108不是专用ADC(通常情况就是如此)，则在相对较长的时间里可能无法对放大器106的输出进行采样。相应地，需要克服现有途径的缺点的系统和方法。
技术实现思路
本申请的实施例提供了减小稳定时间的电流感测放大器系统和方法。在本申请的方面中，用于操作电流感测放大器的方法包括：在稳定阶段，操作包括反馈路径的CSA电路以允许经历闭环稳定时间来在输出节点处使输出电压稳定；在采样和保持阶段，(例如通过断开开关)使得该反馈路径断开并且以开环构型操作该CSA；使用采样和保持电路保持该输出电压；将负载耦合至该输出节点；并且允许经历开环稳定时间来减小对该CSA的输入的改变或输出的改变的敏感度，该开环稳定时间短于该闭合稳定时间。在本申请的方面中，该CSA可以实施为差分电流反馈仪放大器，该电流反馈仪放大器提供输入和输入共模水平之间的隔离。该CSA可以包括：放大器，该放大器耦合至该CSA的输入；输出缓冲器，该输出缓冲器耦合至该放大器，该输出缓冲器并不限制信号的带宽、并且将负载驱动至稳定值，而不论该CSA的输入如何，从而因此减小了该CSA的稳定时间，该稳定时间由输出缓冲器的开环增益确定；输出开关，该输出开关耦合至该输出缓冲器，该输出开关被配置成用于耦合至负载；采样和保持电路，该采样和保持电路耦合至该放大器和该输出缓冲器(例如与之集成)，该采样和保持电路被配置成用于保持该输出缓冲器的输入电压；并且当该负载耦合至该CSA时，该采样和保持电路防止从该CSA的输出反馈至该CSA的输入的电流到达该输出缓冲器；以及反馈环路，该反馈环路包括反馈电容器，在采样和保持阶段，该反馈环路断开，例如使该CSA以开环构型运行来减小对该CSA的输入的改变或输出的改变的敏感度。该CSA可以包括多级联增益拓扑，该多级联增益拓扑包括密勒电容器或嵌套密勒电容以减小振荡，其中，该密勒电容器或该嵌套密勒电容中的至少一者将反馈网络的电极的频率分隔开以增大电路稳定性，并且其中，该采样和保持电路包括级间开关，在稳定阶段，该级间开关使得能够在输入级与输出级之间形成反馈路径，以允许输出电压稳定。附图说明将参考本专利技术的实施例，附图中可以展示这些实施例的示例。这些附图旨在为说明性的，并非限制性的。尽管总体上在这些实施例的背景下描述了本专利技术，但是应当理解的是，其不旨在将本专利技术的范围限制于这些具体实施例。图1展示了使用常规测量系统的电路，该测量系统使用电流感测放大器(CSA)电路。图2展示了根据本披露的实施例的包括采样和保持电路的CSA拓扑。图3展示了根据本披露的实施例的包括采样和保持电路的示例性差分CSA电路。图4展示了根据本披露的实施例的包括采样和保持电路的示例性多级差分CSA。图5展示了包括根据本披露的实施例的CSA的示例性系统。图6是使用根据本披露的实施例的CSA的流程图。具体实施方式在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本专利技术的理解。然而将明显的是，本领域的技术人员可以在不具有这些细节的情况下实践本专利技术。此外，本领域的技术人员将认识到，以下所描述的本专利技术的实施例可以在有形计算机可读介质上以诸如过程、装置、系统、设备或方法等各种方式实施。在图中示出的部件或模块展示了本专利技术的示例性实施例并且旨在避免混淆本专利技术。还应理解的是，贯穿本讨论，部件可以被描述为可以包括子单元的单独的功能单元，但是本领域技术人员将认识到的是，各种部件或其部分可以被分成单独的部件或者可以被集成在一起，包括集成在单个系统或部件中。应注意的是，本文所讨论的功能或操作可以被实施为部件。部件可以实施成软件、硬件、或其组合。此外，在图内的部件或系统之间的连接不旨在局限于直接连接。然而，在这些部件之间的数据可以被中间部件修改、重新格式化或以其他方式改变。而且，可以使用额外的或更少的连接。还应注意的是，术语“耦合(coupled)”、“连接(connected)”或“通信地耦合(communicativelycoupled)”应被理解为包括直接连接、通过一个或多个中间设备的间接连接、以及无线连接。在本说明书中，对“一个实施例(oneembodiment)”、“优选实施例(preferredembodiment)”、“实施例(anembodiment)”、或“多个实施例(embodiments)”的引用意味着，结合所述实施例所描述的具体特征、结构、特性或功能被包含在本专利技术的至少一个实施例中并且可以在不止一个实施例中。而且，在本说明书的不同地方出现的上述短语不一定都是指同一个实施例或多个实施例。在本说明书中的不同地方使用的某些术语是用于说明并且不应被理解为限制。服务、功能或资源不限于单个服务、功能或资源；对这些术语的使用可以指本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电流感测放大器(CSA)，该电流感测放大器包括：放大器，该放大器耦合至该CSA的输入；输出缓冲器，该输出缓冲器耦合至该放大器；采样和保持电路，该采样和保持电路耦合至该放大器和该输出缓冲器，该采样和保持电路被配置成用于保持该输出缓冲器的输入电压；以及反馈环路，该反馈环路包括反馈网络，该反馈网络耦合至该输出缓冲器，在采样和保持阶段，该反馈环路断开，以例如使该CSA以开环构型运行来减小对该CSA的输入的改变或输出的改变的敏感度。
【技术特征摘要】
2018.04.04 US 62/652,753;2019.03.27 US 16/366,8321.一种电流感测放大器(CSA)，该电流感测放大器包括：放大器，该放大器耦合至该CSA的输入；输出缓冲器，该输出缓冲器耦合至该放大器；采样和保持电路，该采样和保持电路耦合至该放大器和该输出缓冲器，该采样和保持电路被配置成用于保持该输出缓冲器的输入电压；以及反馈环路，该反馈环路包括反馈网络，该反馈网络耦合至该输出缓冲器，在采样和保持阶段，该反馈环路断开，以例如使该CSA以开环构型运行来减小对该CSA的输入的改变或输出的改变的敏感度。2.根据权利要求1所述的CSA，其中，该输出缓冲器并不限制带宽、并且将负载驱动至稳定值，而不论该CSA的输入如何，从而因此减小了该CSA的稳定时间。3.根据权利要求2所述的CSA，其中，该输出缓冲器的开环增益确定该CSA的稳定时间。4.根据权利要求2所述的CSA，其中，当该负载耦合至该CSA时，该采样和保持电路防止从该CSA的输出反馈至该CSA的输入的电流到达该输出缓冲器。5.根据权利要求1所述的CSA，其中，该CSA实施为差分电流反馈仪放大器，该电流反馈仪放大器提供输入和输入共模水平之间的隔离。6.根据权利要求1所述的CSA，其中，该CSA具有多级联增益拓扑，该多级联增益拓扑包括密勒电容器或嵌套密勒电容以减小振荡。7.根据权利要求6所述的CSA，其中，该密勒电容器或该嵌套密勒电容将该反馈网络的电极的频率分隔开以增大电路稳定性。8.根据权利要求6所述的CSA，其中，该采样和保持电路包括级间开关，在稳定阶段，该级间开关使得能够在输入级与输出级之间形成反馈路径，以允许输出电压稳定。9.根据权利要求1所述的CSA，其中，该采样和保持电路是与该放大器集成的。10.一种用于操作电流感测放大器(CSA)的方法，该方法包括：在稳定阶段，操作包括反馈路径的CSA电路以允许经历闭环稳定时间来在输出节点处使输出电压稳定；在采样和保持阶段，使得该反馈路径断开并且以开环构型操作该CSA；使用采样和保持电路保持该输出电压；将负载耦合至该输出节点；并且允许经历开环稳定时间来减小对该CSA的输入的改变或输出的改变的敏感度，该开环稳定时间短于该闭合稳...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·布莱克，A·D·法菲尔德，B·A·米勒，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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