一种输入失调电压的补偿方法及电路技术

本发明专利技术公开一种输入失调电压的补偿电路，包括两个电流镜以及电流数模转换器，其中电流镜用于在输出端处复制在输入端处输入的补偿电流，使得补偿电流被输入到运放电路的电流输出端处输出的输出电流中，电流数模转换器则用于根据输入的数字值在电流输出端处提供相应电流，使得第一补偿电流和第二补偿电流的大小之差至少部分地抵消第一输出电流与第二输出电流之差。电流之差。电流之差。

【技术实现步骤摘要】
一种输入失调电压的补偿方法及电路


[0001]本专利技术涉及运放电路领域，特别涉及一种输入失调电压的补偿方法及电路。

技术介绍

[0002]集成运算放大器(简称集成运放)是一种具有高放大倍数的集成电路，其包括输入级、中间级、输出级三部分。其中，输入级通常采用差分放大电路。理想情况下，当输入电压为0时，其输出电压也应为0V，但在实际应用中，由于输入级的差分放大电路很难做到完全对称，因此，在输入电压为0时，通常存在一定的输出电压，该电压称为输入失调电压。
[0003]受到集成电路制造工艺的限制，晶圆制造过程中存在梯度和压力不平衡，从而导致集成运放输入电路失配而产生的输入失调电压通常大于3mV，甚至高达10mV。但是，在仪器、电机驱动电路中，集成运算放大器的输入失调电压误差要求在3mV以内，有的甚至要求低于1mV，为了达到高精度运放的要求，在运放电路中加入输入失调补偿电路是常用的做法。
[0004]当前常用的输入失调补偿电路主要包括：调整输入管的阈值电压，补偿输出电流，或调整输入或负载MOS管的尺寸。例如，专利CN108494371A提供了一种放大器输入失调电压的自动校正电路，其首先通过比较器自身失调电压校正来完成辅助校正，再对放大器内部的MOS管输入级校正电路中MOS管的宽长比进行调整，从而实现整个放大器的输入失调电压的校正，其中，NMOS管输入级校正电路如图1所示。专利US4987327则提供了一种负载MOS尺寸的校正电路，如图2所示。以及专利US9602089提供了一种输出电流的补偿电路，如图3所示。上述方法均能有效实现输入失调电压的补偿，但是从图中也可看出，这些方法均在负载电路中接入了众多支路，所述支路产生的寄生电容会严重影响运放的速度。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的部分或全部问题，本专利技术提供一种输入失调电压的补偿电路，其采用补偿电流的模式，通过电流数模转换器以及电流镜，对因输入失调电压产生的误差电流进行补偿，所述补偿电路包括：
[0006]第一电流镜，用于在输出端处复制在输入端处输入的电流，其中第一电流镜的输入端与第一电流数模转换器的电流输出端连接以接收第一补偿电流，其输出端与运放电路的第一电流输出端连接，使得第一补偿电流被输入到运放电路的第一电流输出端处输出的第一输出电流中；
[0007]第二电流镜，用于在输出端处复制在输入端处输入的电流，其中第二电流镜的输入端与第二电流数模转换器的电流输出端连接以接收第二补偿电流，其输出端与运放电路的第二电流输出端连接，使得第二补偿电流被输入到运放电路的第二电流输出端处输出的第二输出电流中；以及
[0008]第一电流数模转换器和第二电流数模转换器，其被配置为根据输入的数字值在电流输出端处提供相应电流，其中第一补偿电流和第二补偿电流的大小被设置为使得第一补
偿电流与第二补偿电流之差至少部分地抵消第一输出电流与第二输出电流之差。
[0009]进一步地，所述第一电流镜和第二电流镜为n型金属氧化物半导体场效应晶体管nMOSFET电路，使得第一补偿电流和第二补偿电流的方向为分别流入第一输出电流和第二输出电流。
[0010]进一步地，第一电流镜和第二电流镜为p型金属氧化物半导体场效应晶体管pMOSFET电路，使得第一补偿电流和第二补偿电流的方向为分别从第一输出电流和第二输出电流中流出。
[0011]进一步地，所述第一电流数模转换器和第二电流数模转换器为差分电流数模转换器的不同输出端。
[0012]基于所述补偿电路，本专利技术还提供一种输入失调电压的补偿方法，包括：
[0013]确定第一补偿电流和第二补偿电流的大小，使得第一补偿电流与第二补偿电流之差至少部分地抵消第一输出电流与第二输出电流之差；
[0014]根据第一补偿电流和第二补偿电流的大小分别确定要向第一电流数模转换器和第二电流数模转换器输入的数字值；以及
[0015]将所述数字值分别输入到第一电流数模转换器和第二电流数模转换器。
[0016]进一步地，所述第一补偿电流和第二补偿电流的大小的确定包括：
[0017]计算需要补偿的电流差值I
os
，
[0018]I
os
＝I
ds，m1-I
ds，m2
＝β((V
gs，m1-V
th，m1
)
2-(V
gs，m2-V
th，m2
)2)，
[0019]其中，
[0020]V
gs，m1
为运放电路中第一晶体管的栅源极电压；
[0021]V
th，m1
为运放电路中第一晶体管的阈值电压；
[0022]V
gs，m2
为运放电路中第二晶体管的栅源极电压；
[0023]V
th，m2
为运放电路中第二晶体管的阈值电压；以及
[0024]其中，u0为晶体管沟道迁移率，Cox为二氧化硅介电常数，以及为晶体管氧化层的宽长比；以及
[0025]根据所述电流差值I
os
以及电流数模转换器的控制位数，确定第一补偿电流和第二补偿电流的大小。
[0026]本专利技术提供的一种输入失调电压的补偿电路和方法，通过电流补偿电路实现对输入电压的有效补偿，使得补偿后的输入失调电压远远小于3mV，进而满足仪器、驱动电路中对集成运放的输入失调电压误差要求。本专利技术通过电流镜将电流输入至运放电路的输出端，整个补偿电路与所述运放电路仅存在两个接入点，大大减小了寄生电容对运放电路速度的影响。此外，本专利技术采用电流数模转换器输出电流，输出精度由所述电流数模转换器的控制位数决定，可以达到较高的调节精度。
附图说明
[0027]为进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似
的标记表示。
[0028]图1示出现有技术中的一种放大器输入失调电压的自动校正电路示意图；
[0029]图2示出现有技术中的又一种输入失调电压的自动校正电路示意图；
[0030]图3示出现有技术中的再一种输入失调电压的自动校正电路示意图；
[0031]图4示出本专利技术实施例中的一种输入失调电压的补偿电路示意图；以及
[0032]图5示出本专利技术实施例中的一种输入失调电压的补偿方法的流程示意图。
具体实施方式
[0033]以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本专利技术的专利技术点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输入失调电压的补偿电路，其特征在于，包括：第一电流镜，其被配置为能够在输出端处复制在输入端处输入的电流，其中第一电流镜的输入端与第一电流数模转换器的电流输出端连接以接收第一补偿电流，其输出端与运放电路的第一电流输出端连接，使得第一补偿电流被输入到运放电路的第一电流输出端处输出的第一输出电流中；第二电流镜，其被配置为能够在输出端处复制在输入端处输入的电流，其中第二电流镜的输入端与第二电流数模转换器的电流输出端连接以接收第二补偿电流，其输出端与运放电路的第二电流输出端连接，使得第二补偿电流被输入到运放电路的第二电流输出端处输出的第二输出电流中；以及第一电流数模转换器和第二电流数模转换器，其被配置为根据输入的数字值在电流输出端处提供相应电流，其中第一补偿电流和第二补偿电流的大小被设置为使得第一补偿电流与第二补偿电流之差至少部分地抵消第一输出电流与第二输出电流之差。2.如权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，所述第一电流镜和/或第二电流镜为n型金属氧化物半导体场效应晶体管nMOSFET电路，使得第一补偿电流和第二补偿电流的方向为分别流入第一输出电流和第二输出电流。3.如权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，第一电流镜和/或第二电流镜为p型金属氧化物半导体场效应晶体管pMOSFET电路，使得第一补偿电流和第二补偿电流的方向为分别从第一输出电流和第二输出电流中流出。4.如权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，所述第一电流数模转换器和第二电流数模转换器为同一个差分电流数模转换器，所述第一补偿电流从所述差分电流数模转换器的正极输出，以及所述第二补偿电流从所述差分电流数模转换器的负极输出。5.一种用于运行根据权利要求1-4任一所述的补偿电路的方法，包括步骤：确定第一补偿电流和第二补偿电流的大小，使得第一补偿电流与第二补偿电流之差至少部分地抵消第一输出电流与第二输出电流之...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁行波，
申请(专利权)人：华大半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：