电流反馈仪表放大器中的增益误差的动态校正制造技术

本发明专利技术提供了一种电流反馈仪表放大器(CFIA)，该电流反馈仪表放大器包括具有负反馈的差分对(M

Dynamic correction of gain error in current feedback instrument amplifier

The invention provides a current feedback instrument amplifier (CFIA), which comprises a differential pair (m) with negative feedback

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电流反馈仪表放大器中的增益误差的动态校正相关专利申请本申请要求来自SerbanMotoroiu和JimNolan的2017年5月2日提交的标题为“DynamicCorrectionofGainErrorinCurrent-FeedbackInstrumentationAmplifiers(电流反馈仪表放大器中的增益误差的动态校正)”的共同拥有的美国临时专利申请序列号62/500,393的优先权；并且该临时专利申请据此以引用方式并入本文以用于所有目的。
本公开涉及仪表放大器，并且更具体地讲，涉及动态校正使用电流反馈电路架构的仪表放大器的增益误差。
技术介绍
增益误差(例如，电流反馈仪表放大器(CFIA)的实际传递函数与理想传递函数之间的差异)取决于CFIA输入跨导器和反馈跨导器之间的匹配准确度。一些现有的CFIA试图使用这样的架构来解决增益误差，其中每个跨导器包括前置放大器以创建传递函数，该传递函数与输入跨导器和反馈跨导器的负反馈电阻器之间的比率成比例，参见图1。这种电路架构的优点在于它提供几乎完全取决于电阻器匹配的增益误差，该匹配优于晶体管的匹配。虽然前置放大器提供总体低增益误差，但它们的噪声会增加仪表放大器的总噪声，从而使这种架构不太适合低噪声设计。另一个缺点是每个前置放大器周围存在反馈回路，这使得频率补偿相当复杂和困难。在另一种方法中，CFIA的跨导器各自基于具有负反馈的差分晶体管对。噪声明显低于使用前置放大器的CFIA实施方式，并且没有额外的反馈环路。然而，增益误差也将会改变：它现在不仅会受到输入跨导器和反馈跨导器的负反馈电阻器之间不匹配的影响，而且还会受到每个跨导器的负反馈差分成对晶体管之间的任何不匹配以及馈送到每个跨导器中的相应尾电流之间的任何不匹配的影响。如上所述，电阻器匹配比晶体管匹配得好很多，因此晶体管不匹配将对增益误差产生显著影响。
技术实现思路
因此，需要具有电路架构的CFIA，该电路架构使诸如晶体管和/或尾电流之类的其他元件之间的不匹配最小化。根据一个实施方案，用于电流反馈仪表放大器中的增益误差校正的方法可以包括以下步骤：提供输入跨导器，该输入跨导器可以包括第一差分晶体管对，耦接到第一差分晶体管对的第一负反馈电阻器，以及第一尾电流源；提供反馈跨导器，该反馈跨导器可以包括第二差分晶体管对，耦接到第二差分晶体管对的第二负反馈电阻器，以及第二尾电流源；以及提供调制器电路，该调制器电路耦接在第一尾电流源和第二尾电流源与第一负反馈电阻器和第二负反馈电阻器之间；通过交替第一相位信号和第二相位信号来控制调制器电路；其中在第一相位信号期间可以包括以下步骤：通过调制器电路将第一尾电流源耦接到第一负反馈电阻器以及将第二尾电流源耦接到第二负反馈电阻器；并且其中在第二相位信号期间可以包括以下步骤：通过调制器电路将第一尾电流源耦接到第二负反馈电阻器以及将第二尾电流源耦接到第一负反馈电阻器。根据方法的另外的实施方案，在第一相位和第二相位期间，由第一尾电流源和第二尾电流源之间的差异引起的增益误差可以被平均。根据方法的另外的实施方案，可以包括以下步骤：将输入跨导器和反馈跨导器耦接到放大器。根据方法的另外的实施方案，可以包括以下步骤：在放大器的输出与反馈跨导器的输入之间耦接反馈网络。根据方法的另外的实施方案，反馈网络可以确定电流反馈仪表放大器的增益。根据另一个实施方案，用于电流反馈仪表放大器中的增益误差校正的方法可以包括以下步骤：提供输入跨导器，该输入跨导器可以包括可包含第一晶体管和第二晶体管的第一差分对，第一尾电流源和第二尾电流源，以及耦接在第一晶体管和第二晶体管之间的第一负反馈电阻器；提供反馈跨导器，该反馈跨导器可以包括可包含第三晶体管和第四晶体管的第二差分对，第三尾电流源和第四尾电流源，以及耦接在第三晶体管和第四晶体管之间的第一负反馈电阻器；以及提供第一调制器电路，该第一调制器电路耦接在第一尾电流源和第三尾电流源与第一晶体管和第三晶体管之间；提供第二调制器电路，该第二调制器电路耦接在第二尾电流源和第四尾电流源与第二晶体管和第四晶体管之间；通过交替第一相位信号和第二相位信号来控制第一调制器电路和第二调制器电路；其中在第一相位信号期间可以包括以下步骤：通过第一调制器电路将第一尾电流源耦接到第一晶体管以及将第三尾电流源耦接到第三晶体管，并且通过第二调制器电路将第二尾电流源耦接到第二晶体管以及将第四尾电流源耦接到第四晶体管；其中在第二相位信号期间可以包括以下步骤：通过第一调制器电路将第一尾电流源耦接到第三晶体管以及将第三尾电流源耦接到第一晶体管，以及通过第二调制器电路将第二尾电流源耦接到第四晶体管以及将第四尾电流源耦接到第二晶体管。根据方法的另外的实施方案，在第一相位和第二相位期间，由第一尾电流源和第二尾电流源之间的差异引起的增益误差可以被平均。根据又一个实施方案，用于电流反馈仪表放大器中的增益误差校正的方法可以包括以下步骤：提供输入跨导器，该输入跨导器可以包括第一差分晶体管对和第一尾电流源；提供反馈跨导器，该反馈跨导器可以包括第二差分晶体管对和第二尾电流源；以及提供调制器电路，该调制器电路耦接在第一尾电流源和第二尾电流源与第一差分晶体管对和第二差分晶体管对之间；通过交替第一相位信号和第二相位信号来控制调制器电路；其中在第一相位信号期间可以包括以下步骤：通过调制器电路将第一尾电流源耦接到第一差分晶体管对以及将第二尾电流源耦接到第二差分晶体管对；并且其中在第二相位信号期间可以包括以下步骤：通过调制器电路将第一尾电流源耦接到第二差分晶体管对以及将第二尾电流源耦接到第一差分晶体管对。根据方法的另外的实施方案，在第一相位和第二相位期间，由第一尾电流源和第二尾电流源之间的差异引起的增益误差可以被平均。根据再一个实施方案，具有增益误差校正的电流反馈仪表放大器可以包括：输入跨导器，该输入跨导器可以包括第一差分晶体管对，耦接到第一差分晶体管对的第一负反馈电阻器，以及第一尾电流源；反馈跨导器，该反馈跨导器可以包括第二差分晶体管对，耦接到第二差分晶体管对的第二负反馈电阻器，以及第二尾电流源；以及调制器电路，该调制器电路耦接在第一尾电流源和第二尾电流源与第一负反馈电阻器和第二负反馈电阻器之间；其中在第一相位状态期间，该调制器电路将第一尾电流源耦接到第一负反馈电阻器以及将第二尾电流源耦接到第二负反馈电阻器，并且其中在第二相位状态期间，该调制器电路将第一尾电流源耦接到第二负反馈电阻器以及将第二尾电流源耦接到第一负反馈电阻器。根据另外的实施方案，在第一相位和第二相位期间，由第一尾电流源和第二尾电流源之间的差异引起的增益误差可以被平均。根据另外的实施方案，放大器的输入可以耦接到来自输入跨导器和反馈跨导器的输出。根据另外的实施方案，反馈网络可以耦接在放大器的输出和反馈跨导器的输入之间。根据另外的实施方案，反馈网络可以包括：第一反馈电阻器；第二反馈电阻器；以及电压参考；第一反馈电阻器和第二反馈电阻器以及电压参考可以串联连接；反馈跨导器的第一输入可以耦接到第二反馈电阻器和电压参考之间的节点；反馈跨导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电流反馈仪表放大器中的增益误差校正的方法，所述方法包括以下步骤：/n提供输入跨导器，所述输入跨导器包括：/n第一差分晶体管对；/n第一负反馈电阻器，所述第一负反馈电阻器耦接到所述第一差分晶体管对；和/n第一尾电流源；/n提供反馈跨导器，所述反馈跨导器包括：/n第二差分晶体管对；/n第二负反馈电阻器，所述第二负反馈电阻器耦接到所述第二差分晶体管对；和/n第二尾电流源；/n提供调制器电路，所述调制器电路耦接在所述第一尾电流源和所述第二尾电流源与所述第一负反馈电阻器和所述第二负反馈电阻器之间；以及/n通过交替第一相位信号和第二相位信号来控制所述调制器电路；/n其中：/n在所述第一相位信号期间控制所述调制器电路包括以下步骤：通过所述调制器电路将所述第一尾电流源耦接到所述第一负反馈电阻器，以及将所述第二尾电流源耦接到所述第二负反馈电阻器；并且/n在所述第二相位信号期间控制所述调制器电路包括以下步骤：通过所述调制器电路将所述第一尾电流源耦接到所述第二负反馈电阻器，以及将所述第二尾电流源耦接到所述第一负反馈电阻器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170502 US 62/500,393;20180221 US 15/901,6231.一种用于电流反馈仪表放大器中的增益误差校正的方法，所述方法包括以下步骤：
提供输入跨导器，所述输入跨导器包括：
第一差分晶体管对；
第一负反馈电阻器，所述第一负反馈电阻器耦接到所述第一差分晶体管对；和
第一尾电流源；
提供反馈跨导器，所述反馈跨导器包括：
第二差分晶体管对；
第二负反馈电阻器，所述第二负反馈电阻器耦接到所述第二差分晶体管对；和
第二尾电流源；
提供调制器电路，所述调制器电路耦接在所述第一尾电流源和所述第二尾电流源与所述第一负反馈电阻器和所述第二负反馈电阻器之间；以及
通过交替第一相位信号和第二相位信号来控制所述调制器电路；
其中：
在所述第一相位信号期间控制所述调制器电路包括以下步骤：通过所述调制器电路将所述第一尾电流源耦接到所述第一负反馈电阻器，以及将所述第二尾电流源耦接到所述第二负反馈电阻器；并且
在所述第二相位信号期间控制所述调制器电路包括以下步骤：通过所述调制器电路将所述第一尾电流源耦接到所述第二负反馈电阻器，以及将所述第二尾电流源耦接到所述第一负反馈电阻器。


2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一相位和所述第二相位期间，由所述第一尾电流源和所述第二尾电流源之间的差异引起的增益误差被求平均。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
将所述输入跨导器和所述反馈跨导器耦接到放大器；以及
在所述放大器的输出与所述反馈跨导器的输入之间耦接反馈网络。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述反馈网络确定所述电流反馈仪表放大器的增益。


5.一种用于电流反馈仪表放大器中的增益误差校正的方法，所述方法包括以下步骤：
提供输入跨导器，所述输入跨导器包括：
第一差分对，所述第一差分对包括第一晶体管和第二晶体管；
第一尾电流源和第二尾电流源；以及
第一负反馈电阻器，所述第一负反馈电阻器耦接在所述第一晶体管和所述第二晶体管之间；
提供反馈跨导器，所述反馈跨导器包括：
第二差分对，所述第二差分对包括第三晶体管和第四晶体管；
第三尾电流源和第四尾电流源；以及
第二负反馈电阻器，所述第二负反馈电阻器耦接在所述第三晶体管和所述第四晶体管之间；
提供第一调制器电路，所述第一调制器电路耦接在所述第一尾电流源和所述第三尾电流源与所述第一晶体管和所述第三晶体管之间；
提供第二调制器电路，所述第二调制器电路耦接在所述第二尾电流源和所述第四尾电流源与所述第二晶体管和所述第四晶体管之间；
通过交替第一相位信号和第二相位信号来控制所述第一调制器电路和所述第二调制器电路；
其中通过所述第一相位信号控制所述第一调制器电路和所述第二调制器电路包括：
通过所述第一调制器电路将所述第一尾电流源耦接到所述第一晶体管以及将所述第三尾电流源耦接到所述第三晶体管；以及
通过所述第二调制器电路将所述第二尾电流源耦接到所述第二晶体管以及将所述第四尾电流源耦接到所述第四晶体管；
其中通过所述第一相位信号控制所述第一调制器电路和所述第二调制器电路包括：
通过所述第一调制器电路将所述第一尾电流源耦接到所述第三晶体管以及将所述第三尾电流源耦接到所述第一晶体管；以及
通过所述第二调制器电路将所述第二尾电流源耦接到所述第四晶体管以及将所述第四尾电流源耦接到所述第二晶体管；
其中由所述尾电流源之间的差异引起的增益误差被平均。


6.一种用于电流反馈仪表放大器中的增益误差校正的方法，所述方法包括以下步骤：
提供输入跨导器，所述输入跨导器包括
第一差分晶体管对，和
第一尾电流源；
提供反馈跨导器，所述反馈跨导器包括：
第二差分晶体管对，和
第二尾电流源；以及
提供调制器电路，所述调制器电路耦接在所述第一尾电流源和所述第二尾电流源与所述第一差分晶体管对和所述第二差分晶体管对之间；以及
通过交替第一相位信号和第二相位信号来控制所述调制器电路；
其中通过所述第一相位信号控制所述调制器电路包括通过所述调制器电路将所述第一尾电流源耦接到所述第一差分晶体管对以及将所述第二尾电流源耦接到所述第二差分晶体管对；并且
其中通过所述第二相位信号控制所述调制器电路包括通过所述调制器电路将所述第一尾电流源耦接到所述第二差分晶体管对以及将所述第二尾电流源耦接到所述第一差分晶体管对。


7.一种具有增益误差校正的电流反馈仪表放大器，包括：
输入跨导器，所述输入跨导器包括
第一差分晶体管对，
第一负反馈电阻器，所述第一负反馈电阻器耦接到所述第一差分晶体管对，和
第一尾电流源；
反馈跨导器，所述反馈跨导器包括
第二差分晶体管对，
第二负反馈电阻器，所述第二负反馈电阻器耦接到所述第二差分晶体管对，和
第二尾电流源；和
调制器电路，所述调制器电路耦接在所述第一尾电流源和所述第二尾电流源与所述第一负反馈电阻器和所述第二负反馈电阻器之间；
其中在第一相位状态期间，所述调制器电路被配置成将所述第一尾电流源耦接到所述第一负反馈电阻器以及将所述第二尾电流源耦接到所述第二负反馈电阻器；并且
其中在第二相位状态期间，所述调制器电路被配置成将所述第一尾电流源耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·摩托罗尤，J·诺兰，
申请(专利权)人：微芯片技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US