用于减小随时间的输出电压漂移的自动调零放大器制造技术

本发明专利技术题为用于减小随时间的输出电压漂移的自动调零放大器。根据一个方面，一种自动调零放大器包括主放大器，连接到该主放大器的次级放大器，包括第一开关和第二开关的多个开关，以及泄漏控制电路。以及泄漏控制电路。以及泄漏控制电路。

【技术实现步骤摘要】
用于减小随时间的输出电压漂移的自动调零放大器

技术介绍

[0001]当在运算放大器的输入之间施加零电压时，输出电压为零。然而，在实际放大器中，当迫使输入为零时，导致运算放大器内的组件不完全匹配的过程变化可导致正输出电压或负输出电压。输出电压的幅值可与运算放大器的开环增益成比例，并且可被称为偏移电压。为了减小偏移电压的影响，放大器可使用自动调零技术。然而，在一些常规自动调零技术中，输出电压可随时间而漂移。

技术实现思路

[0002]根据一个方面，一种自动调零放大器包括主放大器，连接到主放大器的次级放大器，包括第一开关和第二开关的多个开关以及耦接在该第一开关和该次级放大器的第一输入之间的泄漏控制电路。该泄漏控制电路耦接在该第二开关与该次级放大器的第二输入之间。该泄漏控制电路被配置为响应于该第一开关被停用而保持该第一开关两端的第一电压降，并且响应于该第二开关被停用而保持该第二开关两端的第二电压降，使得该第一电压降和该第二电压降之间的差值小于阈值。
附图说明
[0003]图1A示出了根据一个方面的减小电压漂移的自动调零放大器。
[0004]图1B示出了根据一个方面的将自动调零循环应用于自动调零放大器的自动调零功能的启用的示例以及在保持阶段操作自动调零放大器的自动调零功能的停用的示例。
[0005]图2A示出了根据一方面的自动调零放大器。
[0006]图2B示出了根据一个方面的自动调零放大器在自动调零阶段的示例。
[0007]图2C示出了根据一个方面的自动调零放大器在保持阶段的示例。/>[0008]图3示出了根据一个方面的具有自动调零放大器的带隙基准电路。
[0009]图4示出了根据一个方面的具有自动调零放大器的模数转换器电路。
[0010]图5示出了根据一个方面的具有自动调零放大器的电压测量电路。
[0011]图6示出了描绘根据一方面的放大器的仿真结果的曲线图。
[0012]图7示出了描绘根据一个方面的使用自动调零放大器的带隙基准电路的仿真结果的曲线图。
[0013]图8示出了根据一个方面的描绘用于使用自动调零放大器缓冲内部电压的仿真结果的曲线图。
[0014]图9示出了根据一个方面的描绘用于减小电压漂移的自动调零放大器的示例操作的流程图。
具体实施方式
[0015]本公开提供了一种减小随时间的电压漂移的自动调零放大器。自动调零放大器包括主放大器、次级放大器、输出放大器和泄漏控制电路。另外，自动调零放大器包括多个开
关，其中该多个开关使得自动调零放大器能够在自动循环阶段和保持阶段之间转换。例如，自动调零放大器根据多个自动调零循环启用自动调零功能以操作自动调零放大器，其中每个自动调零循环包括自动调零阶段和保持阶段。一般来讲，主放大器的电压偏移在自动调零阶段中由次级放大器测量，并且从保持阶段中主放大器的输出中减去电压偏移。在一些示例中，自动调零放大器由有限数量的自动调零循环驱动，这允许输出电压基本上无噪声(或完全无噪声)。在一些示例中，在自动调零放大器由有限数量的自动调零循环驱动之后，自动调零功能被停用，并且自动调零放大器可在保持阶段执行持续一定时间段。
[0016]在自动调零功能被禁用之后，并且如果保持阶段长于阈值时间段，由于第一开关和第二开关(例如，第一开关和第二开关可用于在自动调零阶段和保持阶段之间转换)的泄漏不匹配(例如，漏极
‑
源极泄漏)，次级放大器的输入处的两个电压可开始表现出其值之间的差异。在一些示例中，该不匹配可由第一开关(其连接到反馈回路上的输出放大器的输出)和第二开关(其连接到基准电压)两端的不同电压降引起。第一开关和第二开关的泄漏不匹配可导致电压偏移随时间而改变，从而导致输出电压的漂移。
[0017]然而，根据本文所讨论的实施方案，泄漏控制电路设置在次级放大器与第一开关和第二开关的输入之间，以便补偿第一开关和第二开关的电流泄漏。泄漏控制电路被配置为确保(或基本上确保)第一开关两端的电压降与第二开关两端的电压降相同，从而减少(或消除)泄漏不匹配。例如，泄漏控制电路被配置为响应于第一开关被停用而保持第一开关两端的第一电压降，并且响应于第二开关被停用而保持第二开关两端的第二电压降，使得第一电压降和第二电压降之间的差值小于阈值(例如，和/或基本上彼此相等)。
[0018]换句话讲，第一开关可包括第一漏极
‑
源极截止状态泄漏，并且第二开关可包括第二漏极
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源极截止状态泄漏。泄漏控制电路被配置为确保第一漏极
‑
源极截止状态泄漏与第二漏极
‑
源极截止状态泄漏之间的差值小于阈值(和/或基本上彼此相等)。因此，输出电压可随时间相对恒定(例如，减小或消除电压漂移)。
[0019]图1A示出了根据一个方面的自动调零放大器100。自动调零放大器100可减小或消除随时间的电压漂移。在一些示例中，为了减小电压偏移，自动调零放大器100被配置为启用(activate)自动调零功能121，这使得自动调零放大器100执行多个自动调零循环101。在一些示例中，自动调零循环101的数量可以是可变的，但可以是有限数量，这可取决于应用。在一些示例中，自动调零循环101的数量是有限数量(例如，小于或等于五十、小于或等于二十五、小于或等于十五等)。在一些示例中，使用有限数量的自动调零循环101可减少或基本上消除与自动调零放大器100相关联的噪声。每个自动调零循环101包括自动调零阶段103和保持阶段105。在一些示例中，自动调零循环101被认为是自动调零脉冲。一般来讲，在自动调零阶段103中测量电压偏移，并且在保持阶段105中移除电压偏移。在一些示例中，在施加多个自动调零循环101之后，自动调零功能121可被停用(deactivate)，并且自动调零放大器100可在保持阶段105中保持持续时间段139(例如，参见图1B)，使得输出电压(V
OUT
)保持相对恒定(例如，电压漂移减小或消除)。在一些示例中，自动调零功能121未被禁用，并且自动调零放大器100可在自动调零放大器100活动时连续执行自动调零循环101。
[0020]自动调零放大器100可接收输入电压并生成随时间相对恒定的输出电压(V
OUT
)。自动调零放大器100可用于宽范围的应用中。在一些示例中，自动调零放大器100用于缓冲、放大和/或测量电压。在一些示例中，自动调零放大器100包括在集成式传感器内。在一些示例
中，自动调零放大器100包括在模数转换器(ADC)电路中，其中自动调零放大器100用于缓冲或放大提供给转换器的电压。在一些示例中，自动调零放大器100包括在带隙基准电路中，该带隙基准电路被配置为生成随时间相对恒定的基准电压。在一些示例中，自动调零放大器100包括在测量外部焊盘上的内部电压的电压测量电路中。
[0021]自动调零放大器100包括主放大器102、次级放大器104、输出放大器108、泄漏控制电路110和控制器10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动调零放大器，所述自动调零放大器包括：主放大器；次级放大器，所述次级放大器连接到所述主放大器；多个开关，所述多个开关包括第一开关和第二开关；和泄漏控制电路，所述泄漏控制电路耦接在所述第一开关和所述次级放大器的第一输入之间，所述泄漏控制电路耦接在所述第二开关和所述次级放大器的第二输入之间，所述泄漏控制电路被配置为响应于所述第一开关被停用而保持所述第一开关两端的第一电压降，并且响应于所述第二开关被停用而保持所述第二开关两端的第二电压降，使得所述第一电压降和所述第二电压降之间的差值小于阈值。2.根据权利要求1所述的自动调零放大器，其中所述第一电压降与所述第二电压降基本上相同。3.根据权利要求1所述的自动调零放大器，其中所述泄漏控制电路包括第三开关和第四开关，所述第三开关连接在所述多个开关中的所述第一开关与所述次级放大器的所述第一输入之间，所述第四开关连接在所述多个开关中的所述第二开关与所述次级放大器的所述第二输入之间，其中所述泄漏控制电路包括第五开关和第六开关，所述第五开关和所述第六开关串联连接在所述次级放大器的所述第一输入与所述次级放大器的所述第二输入之间。4.根据权利要求1所述的自动调零放大器，其中所述泄漏控制电路被配置为接收基准电压，所述自动调零放大器进一步包括：输出放大器，所述输出放大器被配置为接收所述主放大器的输出和所述次级放大器的输出，其中所述第一开关具有连接到所述输出放大器的输出的第一端子和连接到所述次级放大器的所述第一输入的第二端子，所述第二开关具有连接到所述基准电压的第一端子和连接到所述次级放大器的所述第二输入的第二端子。5.根据权利要求1所述的自动调零放大器，所述自动调零放大器进一步包括：控制器，所述控制器被配置成在自动循环功能的启用期间根据多个自动阶段循环来执行所述自动调零放大器，所述多个自动阶段循环中的至少一个自动阶段循环包括自动调零阶段和保持阶段，在所述自动调零阶段中，所述主放大器的电压偏移由所述次级放大器测量，在所述保持阶段中，所述主放大器的输出由所测量的电压偏移调节，其中所述控制器被配置为停用所述自动循环功能并在所述保持阶段中操作所述自动调零放大器持续一定时间段；第一电容器，所述第一电容器连接到所述次级放大器的所述第一输入；和第二电容器，所述第二电容器连接到所述次级放大器的所述第二输入。6.一种自动调零放大器，所述自动调零放大器包括：主放大器；次级放大器，所述次级放大器连接到所述主放大器；输出放大器，所述输出放大器被配置为接收所述主放大器的输出和所述次级放大器的输出；多个开关，所述多个开关包括第一开关和第二开关；
控制器，所述控制器被配置成在自动循环功能的启用期间根据多个自动阶段循环来控制所述多个开关以执行所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：