放大器制造技术

本公开涉及放大器。仪表放大器包括一对输入放大器，每个输入放大器包括输入晶体管和被配置为放大和反馈来自输入晶体管的误差电流的反馈电流放大器。该布置可以实现电流有效的解决方案，其中放大器可以在接近或可能低于地的非常低的输入信号下操作，而不需要负电源极电压。

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【技术实现步骤摘要】
放大器要求优先权本申请要求MichaelJ.Guidry于2018年9月10日提交的、题为“放大器”的美国临时申请序列号62/729,187的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术介绍
除了用于监控应用的许多分计量设备之外，每年还在全球部署数百万公用电表用于计算用于计费的房屋的能耗。这些设备通常在部署之前在工厂进行校准，然后在其部署寿命期间连续测量电力消耗，而不会中断测量行为。每年移除这些仪表的一定百分比，在实验室中重新测试其准确性，估计现场较大人口的准确度分布，以确定是否需要完全移除人口，但每个单独的仪表的准确度更大未知，每年更换数百万个完全精确的仪表，而在实际情况下，不准确的仪表可以在现场运行。公用仪表精度监测系统可以实施为公用设施仪表的一部分，以帮助确定和监测仪表的精度。这些系统通常包括许多不同的电子电路/模块，包括一个或多个仪表放大器，用于在测量信号之前放大信号。
技术实现思路
本公开涉及一种仪器反馈放大器。仪器反馈放大器包括一对输入放大器，均包括输入晶体管和被配置为放大和反馈来自输入晶体管的误差电流的反馈电流放大器。该布置可以实现电流有效的解决方案，其中放大器可以在接近或可能低于地的非常低的输入信号下操作，而不需要负电源极电压。虽然在公用事业仪表精度监测的背景下描述了仪表反馈放大器，但是应当理解，这仅仅是仪表反馈放大器的一个示例用途。它可以替代地用于需要放大的任何其他环境或系统中。在本公开的第一方面，提供仪表放大器，包括第一级，被配置为基于差分输入生成放大的差分输出，所述第一级包括：第一放大器，包括：第一MOS晶体管，其中所述第一MOS晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第一输入，和第一电流放大器，将所述第一MOS晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第一输出；第二放大器，包括：第二MOS晶体管，其中所述第二MOS晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第二输入，和第二电流放大器，将所述第二MOS晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第二输出；和电阻网络，包括：第一反馈电阻器，将第一输出耦合到所述第一MOS晶体管的源极；和第二反馈电阻器，将第二输出耦合到所述第二MOS晶体管的源极。所述电阻网络还可包括连接电阻器，将所述第一MOS晶体管的源极耦合到所述第二MOS晶体管的源极。所述第一放大器还可包括第一电压移位装置，被配置为将所述第一MOS晶体管的体电压升高到所述第一MOS晶体管的源极电压以上；和所述第二放大器还可包括第二电压移位装置，被配置为将所述第二MOS晶体管的体电压升高到所述第二MOS晶体管的源极电压以上。所述第一电压移位装置可包括第一二极管，并且所述第二电压移位装置可包括第二二极管所述第一放大器还可包括耦合在所述第一MOS晶体管的漏极和所述第一电流放大器的输入之间的第一共源共栅器件，并且所述第二放大器还可包括耦合在所述第二MOS晶体管的漏极和所述第二电流放大器的输入之间的第二共源共栅器件。第一共源共栅器件可包括栅极耦合到所述第一输入的MOS晶体管，并且所述第二共源共栅器件可包括栅极耦合到所述第二输入的其他MOS晶体管。第一MOS晶体管可以是PMOS晶体管，并且所述第二MOS晶体管可以是PMOS晶体管。允许输入电压范围的下端可低于仪表放大器第一级的最低电压。第一MOS晶体管可以是NMOS晶体管，并且所述第二MOS晶体管可以是NMOS晶体管。允许输入电压范围的顶端可高于仪表放大器第一级的最高电压。在本公开的部分方面，提供仪表放大器，包括：差分输入；差分输出；第一放大器，包括：第一MOS晶体管，其中所述第一MOS晶体管的栅极端子耦合到所述差分输入的第一输入，和第一反馈电流放大器，将所述第一MOS晶体管的漏极端子耦合到所述第一MOS晶体管的源极端子和所述差分输出的第一输出；第二放大器，包括：第二MOS晶体管，其中所述第二MOS晶体管的栅极端子耦合到所述差分输入的第二输入，和第二电流反馈放大器，将所述第二MOS晶体管的漏极端子耦合到所述第二MOS晶体管的源极端子和所述差分输出的第二输出。仪表放大器还可包括：电阻网络，包括：第一反馈电阻器，将所述第一电流反馈放大器的输出耦合到所述第一MOS晶体管的源极端子；和第二反馈电阻器，耦合所述第二电流反馈放大器的输出以输出到所述第二MOS晶体管的源极端子。电阻网络还可包括：连接电阻器，将所述第一MOS晶体管的源极端子耦合到所述第二MOS晶体管的源极端子。所述第一放大器还可包括第一电压漂移装置，被配置为将所述第一MOS晶体管的体电压升高到所述第一MOS晶体管的源极电压以上；和所述第二放大器还可包括第二电压漂移装置，被配置为将所述第二MOS晶体管的体电压升高到高于所述第二MOS晶体管的源极电压。第一电压漂移装置可包括第一二极管，并且所述第二电压漂移装置可包括第二二极管。所述第一放大器还可包括耦合在所述第一MOS晶体管的漏极端子和所述第一电流放大器的输入之间的第一共源共栅器件，并且其中所述第二放大器还可包括耦合在所述第二MOS晶体管的漏极端子和所述第二电流放大器的输入之间的第二共源共栅器件。所述第一共源器件可包括栅极端子耦合到所述差分输入的第一输入的MOS晶体管，并且所述第二共源共栅器件可包括栅极端子耦合到第二输入的其他MOS晶体管。在本公开的第三方面，提供能量测量前端IC，包括用于耦合到电流传感器以放大电流传感器信号的仪表放大器，该仪表放大器包括：第一放大器，包括：第一MOS晶体管，其中所述第一MOS晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第一输入，和第一电流放大器，将所述第一MOS晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第一输出；第二放大器，包括：第二MOS晶体管，其中所述第二MOS晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第二输入，和第二电流放大器，将所述第二MOS晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第二输出；和电阻网络，包括：第一反馈电阻器，将第一输出耦合到所述第一MOS晶体管的源极；第二反馈电阻器，将第二输出耦合到所述第二MOS晶体管的源极；和连接电阻器，将所述第一MOS晶体管的源极耦合到所述第二MOS晶体管的源极。所述第一放大器还可包括第一电压漂移装置，被配置为将所述第一MOS晶体管的体电压升高到所述第一MOS晶体管的源极电压以上；和所述第二放大器还可包括第二电压漂移装置，被配置为将所述第二MOS晶体管的体电压升高到高于所述第二MOS晶体管的源极电压。所述第一放大器还可包括耦合在所述第一MOS晶体管的漏极和所述第一电流放大器的输入之间的第一共源共栅器件，并且所述第二放大器还可包括耦合在所述第二MOS晶体管的漏极和所述第二电流放大器的输入之间的第二共源共栅器件。附图说明仅通过举例的方式，参考以下附图描述本专利技术。图1示出了配置用于监控公用电表的准确度的示例系统。图2示出了示例V-I转换器的示意图。图3示出了示例性电流参考信号驱动电路的示意图。图4展示根据本专利技术的一方面的电流反馈放大器的实例实施方案的示意图。图5示出了用于跟踪外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仪表放大器，包括第一级，被配置为基于差分输入生成放大的差分输出，所述第一级包括：/n第一放大器，包括：/n第一晶体管，其中所述第一晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第一输入，和/n第一电流放大器，将所述第一晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第一输出；/n第二放大器，包括：/n第二晶体管，其中所述第二晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第二输入，和/n第二电流放大器，将所述第二晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第二输出；和/n电阻网络，包括：/n第一反馈电阻器，将第一输出耦合到所述第一晶体管的源极；和/n第二反馈电阻器，将第二输出耦合到所述第二晶体管的源极。/n

【技术特征摘要】
20180910 US 62/729,187;20190905 US 16/562,2831.一种仪表放大器，包括第一级，被配置为基于差分输入生成放大的差分输出，所述第一级包括：
第一放大器，包括：
第一晶体管，其中所述第一晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第一输入，和
第一电流放大器，将所述第一晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第一输出；
第二放大器，包括：
第二晶体管，其中所述第二晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第二输入，和
第二电流放大器，将所述第二晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第二输出；和
电阻网络，包括：
第一反馈电阻器，将第一输出耦合到所述第一晶体管的源极；和
第二反馈电阻器，将第二输出耦合到所述第二晶体管的源极。


2.权利要求1所述的仪表放大器，其中所述电阻网络还包括：
连接电阻器，将所述第一晶体管的源极耦合到所述第二晶体管的源极。


3.权利要求1所述的仪表放大器，其中:
所述第一放大器还包括第一电压移位装置，被配置为将所述第一晶体管的体电压升高到所述第一晶体管的源极电压以上；和
所述第二放大器还包括第二电压移位装置，被配置为将所述第二晶体管的体电压升高到所述第二晶体管的源极电压以上。


4.权利要求3所述的仪表放大器，其中：
所述第一电压移位装置包括第一二极管，并且所述第二电压移位装置包括第二二极管。


5.权利要求1所述的仪表放大器，其中：
所述第一放大器还包括耦合在所述第一晶体管的漏极和所述第一电流放大器的输入之间的第一共源共栅器件，并且其中
所述第二放大器还包括耦合在所述第二晶体管的漏极和所述第二电流放大器的输入之间的第二共源共栅器件。


6.权利要求5所述的仪表放大器，其中所述第一共源共栅器件包括栅极耦合到所述第一输入的晶体管，并且其中所述第二共源共栅器件包括栅极耦合到所述第二输入的其他晶体管。


7.权利要求1所述的仪表放大器，其中所述第一晶体管是P型晶体管，并且所述第二晶体管是P型晶体管。


8.权利要求7所述的仪表放大器，其中允许输入电压的范围的下端低于所述仪表放大器第一级的最低电压。


9.权利要求1所述的仪表放大器，其中所述第一晶体管是N型晶体管，并且所述第二晶体管是N型晶体管。


10.权利要求9所述的仪表放大器，其中允许输入电压的范围的上端高于所述仪表放大器第一级的最高电压。


11.仪表放大器，包括：
差分输入；
差分输出；
第一放大器，包括：
第一晶体管，其中所述第一晶体管的栅极端子耦合到所述差分输入的第一输入，和
第一反馈电流放大器，将所述第一晶体管的漏极端子耦合到所述第一晶体管的源极端子和所述差分输出的第一输出；和
第二放大器，包括：
第二晶体管，其中所述第二晶体管的栅极端子耦合到所述差分输入的第二输入，和
第二电流反馈放大器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·古德里，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US