精密测量电路制造技术

本发明专利技术涉及一种精密测量电路，使用偏压切换电路补偿前端电路造成的偏移量，也可以同时消除后端放大器的偏移量。在实际的测量环境中，不仅测量电路中的放大器会有偏移量，测量输入端和测量电路之间也有非理想效应，例如芯片封装脚位的漏电流或者电路不匹配，这些属于前端电路造成的偏移量，现有技术无法补偿。本发明专利技术使用偏压切换电路，在两次测量时序中使用不同的切换方式做测量，再把两次测量结果相减，即可同时补偿前端脚位的漏电流以及消除后端放大器的偏移量。

Precision measuring circuit

【技术实现步骤摘要】
精密测量电路
本专利技术涉及一种高精密度测量电路，且特别涉及一种利用偏压切换电路补偿前端电路的偏移量，进而提高测量精密度的测量电路。
技术介绍
测量电压或电流的电路广泛应用在各种电子组件之中。通常是利用低噪声放大器和模拟数字转换器，把电压或电流转换成数字输出。但是测量电路中存在一些非理想效应，例如组件的漏电流，以及低噪声放大器和模拟数字转换器的偏移量，都会影响测量的精确度。中国台湾地区专利第I543544号专利技术专利中，揭露了一种包括复数个电容器对以及复数个开关的结构，并且利用切换开关转移电荷的操作方法消除放大器的增益误差。如图1所示，美国专利第US9,912,309号专利技术专利中，在放大器的前端连接断路器，差动输入信号可以直接连接或者互换连接至后端的放大器，并且分别做两次测量，两次测量的结果相减即可消除放大器的偏移量。美国专利公开案号第US20180301174号专利技术专利申请案中，揭露了侦测电流的放大电路结构。其中待侦测的电流通过电阻，电阻另一端连接至固定电压源，电阻两端形成差动输入电压。再用断路器做切换，可以直接连接或者互换连接至后端的放大器。并且分别做两次测量，两次测量的结果相减即可消除放大器造成的偏移量。此外，图2绘示了另一熟知具有前端偏移量与放大器偏移量的测量电路结构。其中通过断路器702消除放大器偏移量703，却无法补偿断路器702前端的静电保护电路701产生的漏电流。上述现有技术，作用都在于消除放大器偏移量，都属于开关电路或者断路器后端的偏移量。但是在实际的测量环境中，测量输入端和芯片内部之间的电路也有非理想效应，例如芯片的封装脚位如果有漏电流或者差动两端电路不匹配也会造成偏移，上述属于开关电路或者断路器前端的偏移量，现有技术并不能消除。
技术实现思路
本专利技术提供一种使用切换电路补偿前端偏移量的精密测量电路。精密测量电路包括一放大器以及两个开关。其中放大器输入正端透过正端脚位连接至输入测量端。放大器输入负端透过负端脚位连接至输入测量端，并且根据放大器输入正端以及放大器输入负端的电压差产生一输出信号。第一开关连接在放大器输入正端以及一参考电压之间，第二开关连接在放大器输入负端以及参考电压之间。上述精密测量电路的操作方式分为两个时序；第一时序导通第一开关，关闭第二开关，让放大器输入正端连接至参考电压。此时放大器输入正端的电压等于参考电压(VREF)，放大器输入负端的电压等于参考电压(VREF)减去，待测电流(IS)减掉负端脚位漏电流(IL2)差值与输入阻抗(RS)的乘积，数学式为VREF-((IS-IL2)*RS)。放大器输入正端和放大器输入负端的电压差为(IS-IL2)*RS。第二时序导通第二开关，关闭第一开关，让放大器输入负端连接至参考电压。此时放大器输入负端的电压等于参考电压(VREF)，放大器输入正端的电压等于参考电压(VREF)加上，待测电流(IS)加上正端脚位漏电流(IL1)的和与输入阻抗(RS)的乘积，数学式为VREF+((IS+IL1)*RS)。放大器输入正端和放大器输入负端的电压差为(IS+IL1)*RS。设放大器的增益为K，这两个时序产生的输出电压相加再除以2的数值为K*(IS+((IL1-IL2)/2))*RS，这样正端脚位漏电流(IL1)和负端脚位漏电流(IL2)产生相减补偿的效果。上述操作方法，补偿属于开关电路前端的偏移量，解决了熟知技术无法处理的问题。如果正端脚位漏电流(IL1)和负端脚位漏电流(IL2)完全匹配相等，就可以完全抵消掉前端的偏移量，如果没有完全匹配，也有部分抵消的效果。上述操作方法，输入阻抗(RS)越高对于漏电流(IL1和IL2)补偿的效果越好。原因是在第一时序导通第一开关时，正端脚位漏电流(IL1)流向参考电压源而不流过输入阻抗(RS)是最理想的情况，而输入阻抗(RS)越高越符合理想状况。在第二时序导通第二开关时，负端脚位漏电流(IL2)流向参考电压源而不流过输入阻抗(RS)是最理想的情况，而输入阻抗(RS)越高越符合理想状况。因此输入阻抗(RS)越高对于漏电流(IL1和IL2)补偿的效果越好。上述精密测量电路与操作方法，对于前端脚位的漏电流有补偿效果，但是并未消除放大器的偏移量。只要调整开关的连接方式，即可同时补偿前端脚位的漏电流以及消除后端放大器的偏移量。本专利技术提供另一种使用切换电路补偿前端偏移量的精密测量电路。精密测量电路包括一放大器以及六个开关。其中放大器根据放大器输入正端以及放大器输入负端的电压差产生一输出信号；第一开关与第二开关的其中一端共同连接至一参考电压，另一端分别透过正端脚位与负端脚位连接至输入测量端；第三开关连接在正端脚位以及放大器输入正端之间；第四开关连接在正端脚位以及放大器输入负端之间；第五开关连接在负端脚位以及放大器输入正端之间；第六开关连接在负端脚位以及放大器输入负端之间。上述精密测量电路的操作方式分为两个时序；第一时序导通第一开关、第三开关以及第六开关，关闭第二开关、第四开关以及第五开关。让正端脚位、放大器输入正端以及参考电压互相连接，同时负端脚位以及放大器输入负端也互相连接。此时放大器输入正端的电压等于参考电压(VREF)加上放大器的偏移电压(VOS)，数学式为VREF+VOS。放大器输入负端的电压等于参考电压(VREF)减去，待测电流(IS)减掉负端脚位漏电流(IL2)的差值与输入阻抗(RS)的乘积，数学式为VREF-((IS-IL2)*RS)。这样放大器输入正端和放大器输入负端的电压差为VOS+(IS-IL2)*RS。第二时序导通第二开关、第四开关以及第五开关，关闭第一开关、第三开关以及第六开关。让负端脚位、放大器输入正端以及参考电压互相连接，同时正端脚位以及放大器输入负端也互相连接。此时放大器输入正端的电压等于参考电压(VREF)加上放大器的偏移电压(VOS)，数学式为VREF+VOS。放大器输入负端的电压等于参考电压(VREF)加上，待测电流(IS)加上正端脚位漏电流(IL1)的和与输入阻抗(RS)的乘积，数学式为VREF+((IS+IL1)*RS)。这样放大器输入正端和放大器输入负端的电压差为VOS-(IS+IL1)*RS。设放大器的增益为K，这两个时序产生的输出电压相减再除以2的数值为K*(IS+((IL1-IL2)/2))*RS，这样正端脚位漏电流(IL1)和负端脚位漏电流(IL2)产生相减补偿的效果，同时也完全消除放大器偏移电压(VOS)的误差。本专利技术提供另一种使用切换电路补偿前端偏移量的精密测量电路。精密测量电路包括一放大器以及四个开关。其中放大器根据放大器输入正端以及放大器输入负端的电压差产生一输出信号；一参考电压直接连接在放大器输入正端或放大器输入负端；第一开关连接在正端脚位以及放大器输入正端之间；第二开关连接在正端脚位以及放大器输入负端之间；第三开关连接在负端脚位以及放大器输入正端之间；第四开关连接在负端脚位以及放大器输入负端之间。其中正端脚位以及负端脚位用于连接至测量输入端。上述精密测量电路的操作方式分为两个时序；参考电压在这两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精密测量电路，其特征在于，包括：/n一放大器，放大器输入正端透过正端脚位连接至一输入测量端，放大器输入负端透过负端脚位连接至所述输入测量端，并且根据所述放大器输入正端以及所述放大器输入负端的电压差产生一输出信号；/n一第一开关，连接在所述放大器输入正端以及一参考电压之间；以及/n一第二开关，连接在所述放大器输入负端以及所述参考电压之间。/n

【技术特征摘要】
20181205 TW 1071437581.一种精密测量电路，其特征在于，包括：
一放大器，放大器输入正端透过正端脚位连接至一输入测量端，放大器输入负端透过负端脚位连接至所述输入测量端，并且根据所述放大器输入正端以及所述放大器输入负端的电压差产生一输出信号；
一第一开关，连接在所述放大器输入正端以及一参考电压之间；以及
一第二开关，连接在所述放大器输入负端以及所述参考电压之间。


2.如权利要求1所述的精密测量电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关的控制方法包括：
一第一时序，导通所述第一开关，关闭所述第二开关，让所述放大器输入正端连接至所述参考电压；以及
一第二时序，导通所述第二开关，关闭所述第一开关，让所述放大器输入正端连接至所述参考电压；把所述第一时序和所述第二时序产生的输出电压相加，即可补偿前端电路的偏移量。


3.一种精密测量电路，其特征在于，包括：
一放大器，根据放大器输入正端以及放大器输入负端的电压差产生一输出信号；
一第一开关以及一第二开关，所述第一开关与所述第二开关的其中一端共同连接至一参考电压，另一端分别透过正端脚位与负端脚位连接至输入测量端；
一第三开关，连接在所述正端脚位与所述放大器输入正端之间；
一第四开关，连接在所述正端脚位与所述放大器输入负端之间；
一第五开关，连接在所述负端脚位与所述放大器输入正端之间；以及
一第六开关，连接在所述负端脚位与所述放大器输入负端之间。


4.如权利要求3所述的精密测量电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的控制方法包括：
一第一时序，导通所述第一开关，所述第三开关以及所述第六开关，关闭所述第二开关，所述第四开关以及所述第五开关，让所述正端脚位、所述放大器输入正端以及所述参考电压互相连接，同时所述负端脚位以及所述放大器输入负端也互相连接；以及
一第二时序，导通所述第二开关，所述第四开关以及所述第五开关，关闭所述第一开关，所述第三开关以及所述第六开关，让所述正端脚位以及所述放大器输入负端互相连接，同时所述负端脚位、所述放大器输入正端以及所述参考电压也互相连接；把所述第一时序和所述第二时序产生的输出电压相减，即可同时补偿前端电路的偏移量以及所述放大器的偏移量。


5.一种精密测量电路，其特征在于，包括：
一放大器，根据放大器输入正端以及放大器输入负端的电压差产生一输出信号；
一参考电压，连接至所述放大器输入正端或者所述放大器输入负端；
一第一开关，连接在正端脚位与所述放大器输入正端之间；
一第二开关，连接在所述正端脚位与所述放大器输...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伯寅，陈宏维，李水竹，
申请(专利权)人：纮康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71