【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器，属于电子电路。
技术介绍
1、对于运放来说，许多领域需要放大低频微弱信号，例如工业控制中温度信息的获取、低频生物信息获取，医疗中心电图、肌电图、脑电图等信号的采集，智能穿戴设备对人体信息的获取，地磁场的监测等。这些应用中采集到的物理信号通常十分微弱且频率较低，前端的传感器将这些物理信号转换为电信号，电信号的幅度一般为毫伏级甚微伏级别，频率范围一般在直流到几千赫兹。由于信号的幅度很小且频率较低，放大器的失调和低频噪声会严重影响此类信号的放大，因此高精度的运算放大器有大的实际应用需求。此外，在工业信号采集应用中，还存在共模电压或者差模高达几十伏特的信号，例如来自压电变送器、超声波变送器、ate驱动器、激光二极管等输出的信号，这里需要工作在高电源电压下的输入轨到轨的运算放大器来进行高共模电压信号的采集以及处理。综上，由于信号源的多样性，需要提出一种工作在高电源电压下的输入轨到轨的高精度运算放大器来实现在不同场合的兼容。
2、为了实现运放的高精度，通常有自调零技术和斩波技术来降低失调电压以及低频噪声，但是自调零技术会引入过采样宽带噪声，所以通常采用斩波技术来消除失调和噪声，但是由于mos管最大栅源电压的限制，常规的4开关型斩波器，无法实现在高的输入共模电压下的斩波。
3、由于斩波结构对导致运放输出存在残余纹波，为了解决该问题，引入纹波抑制回路来实现降低输出纹波幅度。
4、为了实现运放的输入轨到轨，通常采用三倍电流镜结构作为运放的输入级，但
技术实现思路
1、针对在高的电源电压的情况下，常规输入轨到轨电路以及斩波开关被击穿的问题，本专利技术提供一种工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器。
2、本专利技术的一种工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器，包括多路径运算放大器通路、cmos电容耦合自举型斩波开关和纹波抑制回路；
3、所述多路径运算放大器通路包括低增益高频通路和高增益低频通路；
4、所述低增益高频通路包括运放gm11；
5、所述高增益低频通路包括cmos电容耦合自举型斩波开关hvch1、运放gm21、4开关型斩波开关ch2、运放gm3和运放gm4；
6、所述纹波抑制回路包括运放gm5、运放gm6、斩波放大器cb、积分电容cm、积分电容cint、感应电容cs1和感应电容cs2；
7、所述斩波运算放大器的输入采用并联的方式连接两条通道，第一条输入与运放gm11的正负输入端连接，运放gm11的正负输出端与运放gm4的正负输入端连接；
8、第二条输入与cmos电容耦合自举型斩波开关hvch1的正负输入端连接，hvch1的正负输出端与运放gm21的正负输入端连接，运放gm21的正负输出端与4开关型斩波开关ch2的正负输入端连接，4开关型斩波开关ch2的正负输出端与运放gm3的正负输入端和运放gm5的正负输入端同时连接，运放gm3的正负输出端与运放gm4的正负输入端连接，运放gm4的正负输出端为所述斩波运算放大器输出；
9、积分电容cm并联在运放gm5的负正输出端之间，同时，运放gm5的负正输出端分别与感应电容cs1的一端和感应电容cs2的一端连接，感应电容cs1、感应电容cs2的另一端分别与斩波放大器cb的负正输入端连接，斩波放大器cb的正负输出端与运放gm6的正负输入端连接，同时积分电容cint并联在斩波放大器cb的正负输出端之间，运放gm6的正负输出端与运放gm21的正负输出端连接。
10、作为优选，cmos电容耦合自举型斩波开关hvch1包括pmos管pm1-pm11、nmos管nm1-nm11、二极管d1-d14、电阻r1-r8和电容c1-c6；
11、pmos管pm1-pm16的源端同时与衬底连接；
12、斩波运算放大器的正输入端vin+与pmos管pm1的漏端、pmos管pm2的栅端、pmos管pm3的源端和pmos管pm4的源端连接；
13、斩波运算放大器的负输入端vin-与pmos管pm2的漏端、pmos管pm1的栅端、pmos管pm5的源端和pmos管pm6的源端同时连接；
14、cmos电容耦合自举型斩波开关hvch1的正输出端vin1+与pmos管pm3的漏端、pmos管pm6的漏端同时连接；cmos电容耦合自举型斩波开关hvch1的负输出端vin1-与pmos管pm4的漏端、pmos管pm5的漏端同时连接；pmos管pm1的源端与pmos管pm2的源端和电阻r4的一端同时连接；电阻r4的另一端与pmos管pm7、pmos管pm8、pmos管pm9、pmos管pm10以及pmos管pm11的源端同时连接；
15、电阻r1的一端与pmos管pm3的栅极、pmos管pm5的栅极、pmos管pm8的栅极、pmos管pm7的漏极以及pmos管pm9的漏极同时连接；
16、电阻r2的一端与pmos管pm10的栅端和pmos管pm10的漏端同时连接；电阻r3的一端与pmos管pm4的栅端、pmos管pm6的栅端、pmos管pm7的栅端、pmos管pm8的漏端和pmos管pm11的漏端同时连接；
17、电阻r1的另一端与电容c1的一端连接；电阻r2的另一端与电容c2的一端连接；电阻r3的另一端与电容c3的一端连接；电容c1、电容c2和电容c3的另一端分别与时钟clk+、地gnd、时钟clk-连接；
18、nmos管nm1-nm16的源端与衬底连接；
19、斩波运算放大器的正输入端vin+与nmos管nm1的漏端、nmos管nm2的栅端、nmos管nm3的源端和nmos管nm4的源端同时连接；
20、斩波运算放大器的负输入端vin-与nmos管nm2的漏端、nmos管nm1的栅端、nmos管nm5的源端和nmos管nm6的源端同时连接；cmos电容耦合自举型斩波开关hvch1的正输出端vin1+与nmos管nm3的漏端和nmos管nm6的漏端同时连接；cmos电容耦合自举型斩波开关hvch1的负输出端vin1-与nmos管nm4的漏端和nmos管nm5的漏端同时连接；nmos管nm1的源端与nmos管nm2的源端和电阻r8的一端同时连接；电阻r8的另一端与nmos管nm7、nmos管nm8、nmos管nm9、nmos管nm10和nmos管nm11的源端同时连接；
21、电阻r5的一端与nmos管nm3的栅端、nmos管nm5的栅端、nmos管nm8的栅端、nmos管nm7的漏端和nmos管nm9的漏端同时连接；
22、电阻r6的一端与nmos管nm10的栅端和nmos管nm10的漏端连接；
23、电阻r7的一端与nmos管nm4的栅端、nmos管nm6的栅端、nmos管nm7本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，包括多路径运算放大器通路、CMOS电容耦合自举型斩波开关和纹波抑制回路；
2.根据权利要求1所述的工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，CMOS电容耦合自举型斩波开关HVCH1包括PMOS管PM1-PM11、NMOS管NM1-NM11、二极管D1-D14、电阻R1-R8和电容C1-C6；
3.根据权利要求1所述的工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，运放Gm21包括PMOS管PM12–PM27、NMOS管NM12-NM 25、二极管D15-D30、开关S1-S4、电阻R11、电阻R12、三极管Q1和三极管Q2；
4.根据权利要求1所述的高电源电压下的输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，运放Gm5包括PMOS管PM42-PM51和NMOS管NM30-NM35；
5.根据权利要求1所述的高电源电压下的输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，所述斩波放大器CB包括PMOS管PM32-PM41、NMOS管NM24-NM29、斩波开关CH
6.根据权利要求1所述高电源电压下的输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，包括多路径运算放大器通路、cmos电容耦合自举型斩波开关和纹波抑制回路；
2.根据权利要求1所述的工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，cmos电容耦合自举型斩波开关hvch1包括pmos管pm1-pm11、nmos管nm1-nm11、二极管d1-d14、电阻r1-r8和电容c1-c6；
3.根据权利要求1所述的工作在高电源电压下输入轨到轨的斩波运算放大器，其特征在于，运放gm21包括pmos管pm12–pm27、nmos管nm12-nm 2...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹亮，于鑫，隋子洋，张文博，王新胜，周志权，付强，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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