开环放大器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种开环放大器电路，包含有偏置电路、放大电路以及补偿电路；所述偏置电路产生偏置电流提供给放大电路；所述放大电路包含有输入端口及输出端口，从所述输入端口输入信号经所述放大电路进行放大，由输出端口输出；所述的补偿电路对所述放大电路的输出进行补偿。本发明专利技术不引入额外的时钟信号，仅使用一组放大器，采用静态补偿的方式不仅能够固定地放大传感信号，还能消除失调电压，免受时钟信号的干扰，能够获得较高的信噪比，取得更高的测量精度。测量精度。测量精度。

【技术实现步骤摘要】
开环放大器电路


[0001]本专利技术涉及模拟传感器信号放大领域，涉及一种把微弱的传感器电信号进行放大的开环的放大器电路。

技术介绍

[0002]模拟信号是时间上和数值上均连续的信号，用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等，我们通常又把模拟信号称为连续信号，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。而数字信号是指在取值上是离散的、不连续的信号。
[0003]日常生产生活中的各种物理量，如声音、压力、流速、转速、湿度等等都是模拟信号。数字信号是在模拟信号的基础上经过采样、量化和编码而形成的。具体地说，采样就是把输入的模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值.量化是把经采样测得的各个时刻的值用二进码制来表示，编码则是把量化生成的二进制数排列在一起形成顺序脉冲序列。这些模拟信号需要首先被各种传感器收集，然后放大转化为数字信号，通过系统进行处理。
[0004]一般直接采集到的模拟传感信号比较微弱，且带有一定的失调电压；传统方法采用仪表放大器+斩波器电路chopper的方式来抵消失调电压；失调电压，又称输入失调电压，指在差分放大器或差分输入的运算放大器中，为了在输出端获得恒定的零电压输出，而需在两个输入端所加的直流电压之差。此参数表征差分放大器的本级匹配程度。在差分放大器的两个输入端加有相等的输入电压时，差分输出电压称为输出失调电压。如果运放的输入端短接在一起并接地(如图1所示)，则输出存在某一直流电压。这个电压叫做“输出失调电压”(output offset voltage)，输入失调电压是在没有任何外部输入时存在于两个端口间的差分输入电压。换句话说，它可以认为是被加到输入端口间迫使输出电压为零的输入电压。图1中所示的是传统的放大器电路，采用仪表放大器+chopper的方式来抵消失调电压。其差分输入信号VIP、VIN进入输入电路后经过运算放大器后到输出电路，形成输出差分信号VOP、VON,其中，输入电路和输出电路分别需要引入时钟信号CLK1、CLK2，而时钟信号本身也会带入干扰，会降低信号的信噪比。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种开环放大器电路，用于把产生的微弱的传感器电信号进行放大。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所述的开环放大器电路，将传感器或者其他电路的微弱电信号进行放大，其包含有偏置电路、放大电路以及补偿电路；所述偏置电路产生偏置电流提供给放大电路。
[0007]所述放大电路包含有输入端口及输出端口，从所述输入端口输入信号经所述放大电路进行放大，由输出端口输出。
[0008]所述的补偿电路对所述放大电路的输出进行补偿，防止输出端口的漂移。
[0009]进一步地改进是，所述的偏置电路为电流源，包含有第一PMOS、第四PMOS、第五PMOS，以及第三NMOS、第四NMOS、第七NMOS，还包含有第二电阻。
[0010]所述第一PMOS与第五PMOS的栅极短接形成第一节点，与放大电路相连；第一PMOS与第五PMOS的源极接电源，第一PMOS的栅极与漏极短接。
[0011]所述第四PMOS的源极接电源，第四PMOS的栅极与漏极短接，形成第二节点，与放大电路相连。
[0012]所述第四PMOS的漏极与第七NMOS的漏极相连，第七NMOS的源极接地。
[0013]所述第四NMOS的栅极与第七NMOS的栅极以及第三NMOS的栅极相连形成第三节点，与放大电路相连。
[0014]所述第四NMOS的源极接地，所述第三NMOS的源极通过第二电阻接地。
[0015]所述第四NMOS的栅极与漏极短接并接到第五PMOS的漏极。
[0016]所述第三NMOS的漏极与第一PMOS的漏极相连。
[0017]进一步地改进是，所述的偏置电路的输出电流由第二电阻来决定，即流过第三NMOS管的电流I1为：
[0018][0019]其中，L
N4
为第四NMOS的栅长，W
N4
为第四NMOS的栅宽，β为第四NMOS的增益系数；R2为第二电阻阻值。
[0020]流过第三NMOS管的电流与流过第四NMOS管的电流相等。
[0021]进一步地改进是，所述的放大电路的输入端口及输出端口均为差分信号端口。
[0022]进一步地改进是，所述的放大电路包含第一、第二、第五、第六、第八NMOS，以及第二、第三、第六、第七PMOS；还包括第一电阻及第三电阻；
[0023]所述的第二PMOS的栅极与第三PMOS的栅极相连并再连接到偏置电路的第一节点；
[0024]所述第二PMOS的源极以及第三PMOS的源极接电源；
[0025]所述第六PMOS的栅极与第七PMOS的栅极相连并再连接到偏置电路的第二节点；
[0026]所述第五NMOS与第六NMOS的栅极短接，第五NMOS的源极以及第六NMOS的源极接地，第五NMOS的漏极接第六PMOS的漏极，第六NMOS的漏极接第七PMOS的漏极；
[0027]所述第一电阻的两端分别与第六NMOS的漏极和栅极连接，所述第三电阻的两端分别与第五NMOS的漏极和栅极连接；所述第五NMOS的漏极以及第六NMOS的漏极形成放大电路的差分输出端口；
[0028]所述第一NMOS的漏极与第三PMOS的漏极相连，所述第八NMOS的漏极与第二PMOS的漏极相连；
[0029]所述第一NMOS的栅极和第八NMOS的栅极形成放大电路的差分输入端口；
[0030]所述第一NMOS的源极与第八NMOS的源极相连并再与第二NMOS的漏极相连；所述第二NMOS的源极接地；
[0031]所述第二NMOS的栅极与偏置电路的第三节点相连。
[0032]进一步地改进是，所述的放大电路的电压增益A与第二电阻、第三电阻以及第三、第四、第八NMOS管的栅极宽长比有关：
[0033][0034][0035]I2＝KI1；
[0036][0037][0038]其中，所述I2为流过第二NMOS管的电流，其是第四NMOS管的镜像电流，为第三NMOS的栅极宽长比，为第八NMOS的栅极宽长比，为第四NMOS的栅极宽长比。
[0039]进一步地改进是，所述放大电路的电压增益A由第二电阻、第三电阻以及第三、第四、第八NMOS管的特征参数决定并带有补偿校准功能，能够抵消放大器本身的漂移，还能抵消输入信号的失调电压。
[0040]进一步地改进是，所述补偿电路为电流型DAC；其参考电流输入端与偏置电路的第三节点相连，输出端分别与放大电路的差分输出端口相连，接地端口与地连接；
[0041]所述电流型DAC对放大电路进行补偿，确保当VIN
‑
VIP＝0时，VOP
‑
VON＝0。
[0042]进一步地改进是，所述的偏置电路中，第三NMOS与第四NMOS构成静态工作点电路，第三NMOS与第四NMOS的尺寸比例为4:1。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开环放大器电路，其特征在于：所述的开环放大器电路将传感器或者其他电路的微弱电信号进行放大，其包含有偏置电路、放大电路以及补偿电路；所述偏置电路产生偏置电流提供给放大电路；所述放大电路包含有输入端口及输出端口，从所述输入端口输入信号经所述放大电路进行放大，由输出端口输出；所述的补偿电路对所述放大电路的输出进行补偿，防止输出端口的漂移。2.如权利要求1所述的开环放大器电路，其特征在于：所述的偏置电路为电流源。3.如权利要求2所述的开环放大器电路，其特征在于：所述电流源包含有第一PMOS、第四PMOS、第五PMOS，以及第三NMOS、第四NMOS、第七NMOS，还包含有第二电阻；所述第一PMOS与第五PMOS的栅极短接形成第一节点，与放大电路相连；第一PMOS与第五PMOS的源极接电源，第一PMOS的栅极与漏极短接；所述第四PMOS的源极接电源，第四PMOS的栅极与漏极短接，形成第二节点，与放大电路相连；所述第四PMOS的漏极与第七NMOS的漏极相连，第七NMOS的源极接地；所述第四NMOS的栅极与第七NMOS的栅极以及第三NMOS的栅极相连形成第三节点，与放大电路相连；所述第四NMOS的源极接地，所述第三NMOS的源极通过第二电阻接地；所述第四NMOS的栅极与漏极短接并接到第五PMOS的漏极；所述第三NMOS的漏极与第一PMOS的漏极相连。4.如权利要求3所述的开环放大器电路，其特征在于：所述的偏置电路的输出电流由第二电阻来决定，即流过第三NMOS管的电流I1为：其中，L
N4
为第四NMOS的栅长，W
N4
为第四NMOS的栅宽，β为第四NMOS的增益系数；R2为第二电阻阻值。流过第三NMOS管的电流与流过第四NMOS管的电流相等。5.如权利要求1所述的开环放大器电路，其特征在于：所述的放大电路的输入端口及输出端口均为差分信号端口。6.如权利要求1或3所述的开环放大器电路，其特征在于：所述的放大电路包含第一、第二、第五、第六、第八NMOS，以及第二、第三、第六、第七PMOS；还包括第一电阻及第三电阻；所述的第二PMOS的栅极与第三PMOS的栅极相连并再连接到偏置电路的第一节点；所述第二PMOS的源极以及第三PMOS的源极接电源；所述第六PMOS的栅极与第七PMOS的栅极相连并再连接到偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：左卫松，
申请(专利权)人：松励微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：