可补偿输入失调电压的差分放大器及补偿方法技术

本发明专利技术揭露了一种可补偿输入失调电压的差分放大器，其包括：由第一晶体管和第二晶体管形成的差分输入对管，所述第一晶体管的源极经由第一极性熔断器开关与一电流源相连，所述第二晶体管的源极经由第二极性熔断器开关与所述电流源相连，所述第一晶体管的源极和第二晶体管的源极之间串联有若干个微调电阻，每个微调电阻并联一个电阻熔断器开关。本发明专利技术同时还提供了一种输入失调电压的补偿方法，本发明专利技术中的可补偿输入失调电压的差分放大器及补偿方法采用电阻微调网络来补偿输入失调电压，保持了差分对管的对称型，同时还提供了温漂补偿机制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子领域，特别涉及一种由微调电阻引入微调电压来补偿差分放大器 中的输入失调电压的电路及方法。
技术介绍
差分放大器，也称差动放大器，是一种能够将两个输入电压的差值加以放大的电 路。差分放大器常用于直流放大，它可以是平衡输入和输出，也可以是单端(非平衡)输入 和输出，常用来实现平衡与不平衡电路的相互转换，是各种集成电路的一种基本单元。请参考图1，其示出了现有技术中的一种典型的差分放大器100的结构示意图。所 述差分放大器100包括由第一 NMOS管Ml和第三NMOS管M3形成的第一支路，和由第二 NMOS 管M2和第四NMOS管M4形成的第二支路。其中第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的栅极 相连且第三NMOS管M3自身的栅极与漏极相连。其中第一 NMOS管Ml的栅极作为所述差分 放大器100的一个输入端Vp，所述第二 NMOS管M2的栅极作为所述差分放大器100的另一 个输入端\，所述第二 NMOS管M2的漏极和所述第四NMOS管M4的源极之间的电压作为所 述差分放大器100的输出端。理想的差分放大器，应当在输入电压为0时，输出电压也为0。但是由于实际情况 中，由于制造工艺和器件的不对称性等原因，很难做到所述差分放大器的两个输入级完全 对称，故会产生输入电压为0时，输出电压不为0的情况，此时，需要在所述差分放大器的输 入端输入一定的补偿电压来使得所述输出电压为0，所述补偿电压也称输入失调电压。在申 请号为200810003736. 9的中国专利《放大器直流失调电压的补偿方法与装置》中，提供了 一种放大器的直流失调电压的补偿方法与装置，其主要思想是通过调节如图1中所示第一 NMOS管Ml或者第二 NMOS管M2的宽长比来消除失调。但是该专利披露的直流失调电压的 补偿方法与装置存在两个缺点第一，该方法使得第一 NMOS管Ml或者第二 NMOS管M2具有 了不对称的结构，那么在温度变化时，会产生新的失调和温漂现象；第二，需要较为复杂的 控制电路，增加了电路复杂度和芯片面积。因此，有必要提出一种新的技术方案来解决上述问题。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施 例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部 分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。本专利技术的一个目的在于提供一种可补偿输入失调电压的差分放大器，其内部包括 有用于产生微调电压的电阻微调网络，并用该电阻微调网络产生的微调电压来校正输入失 调电压并且进行温度补偿。本专利技术的另一目的在于提供一种差分放大器的输入失调电压的补偿方法，其通过 调节电阻微调网络中的熔断器的导通和截止来产生合适的微调电压，并通过基于与微调电阻同一温度系数的电阻的电流镜电路产生微调电流。为了达到本专利技术的目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种可补偿输入失 调电压的差分放大器，所述差分放大器包括由第一晶体管和第二晶体管形成的差分输入 对管，所述第一晶体管的源极经由第一极性熔断器开关与一电流源相连，所述第二晶体管 的源极经由第二极性熔断器开关与所述电流源相连，所述第一晶体管的源极和第二晶体管 的源极之间串联有若干个微调电阻，每个微调电阻并联一个电阻熔断器开关。进一步地，所述第一晶体管和第二晶体管是NMOS管，所述第一晶体管和第二晶体 管的漏极与一恒流源相连，所述恒流源包括第三NMOS管和第四NMOS管，其中第三NMOS管 和第四NMOS管的漏极接电源，所述第三NMOS管和第四NMOS管的栅极相连且第三NMOS管 自身的栅极与漏极相连，所述第一晶体管的漏极接所述第三NMOS管的源极，所述第二晶体 管的漏极接所述第四NMOS管的源极。进一步地，所述若干个串联的微调电阻的阻值不同，与所述微调电阻并联的电阻 熔断器开关处于熔断或导通状态，所述第一极性熔断器开关和第二极性熔断器开关中的一 个处于熔断状态。进一步地，所述电流源提供的电流为由参考电压和偏置电阻产生的电流或者所述 电流的镜像电流，所述参考电压具有与所述差分输入对管的阈值电压差相同的温度系数， 所述偏置电阻具有与所述微调电阻相同的温度系数。进一步地，所述电流源包括由参考电压和偏置电阻产生第一电流的第一支路、镜 像第一电流以产生第二电流的第二支路、和镜像所述第二电流的第三支路，所述第一支路包括串联的第八NMOS管、第九NMOS管和偏置电阻，所述第八NMOS 管的漏极接电源，所述第八NMOS管的源极与第九NMOS管的漏极相连，所述第九NMOS管的 源极与所述偏置电阻的一端相连，所述偏置电阻的另一端接地，所述第一支路还包括一个 比较器，所述比较器的一个输入端输入参考电压，所述比较器的另一个输入端连接与所述 第九NMOS管的源极与所述偏置电阻的一端之间，所述比较器的输出端连接所述第九NMOS 管的栅极，所述第二支路包括串联的第七NMOS管和第六NMOS管，所述第七NMOS管的漏极接 电源，所述第七NMOS管的源极与所述第六NMOS管的漏极相连，所述第七NMOS管的栅极与 所述第八NMOS管的栅极相连，且所述第八NMOS管的栅极与自身源极相连，所述第三支路包括第五NMOS管，所述第五NMOS管的漏极连接于所述第一极性熔 断器开关和第二极性熔断器开关，所述第五NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的栅极与 所述第六NMOS管的栅极相连，且所述第六NMOS管的漏极与自身栅极相连。进一步地，所述差分输入对管工作在亚阈值区，所述第一晶体管的宽长比与所述 第二晶体管的宽长比相同。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种输入失调电压的补偿方法，所述补偿方 法包括测量所述差分放大器的输入失调电压；根据所述输入失调电压的大小来确定需要 熔断的电阻熔断器开关；根据所述输入失调电压的极性来确定熔断第一极性熔断器开关或 者第二极性熔断器开关中的某一个，使得所述差分放大器的输入失调电压等于或者趋近于 O0进一步地，所述补偿方法还包括在所述差分放大器的设计阶段，设置所述差分输入对管的宽长比，使得所述差分输入对管工作在亚阈值区，此时所述差分输入对管的栅源 电压接近阈值电压，因此所述差分输入对管的栅源电压失配由阈值电压主导。进一步地，所述根据所述输入失调电压的大小来确定需要熔断的电阻熔断器开关 包括根据所述输入失调电压的电压值和所述电流源内电流的电流值的二分之一的商 决定所需要的微调电阻总阻值；和根据所需要的微调电阻总阻值和每个微调电阻的阻值来决定需要熔断的电阻熔 断器开关。进一步地，所述补偿方法还包括采用基于一参考电压作用于偏置电阻生成的电流 及其镜像电流提供所述差分放大器的电流源，所述参考电压具有与所述差分输入对管的阈 值电压差相同的温度系数，所述偏置电阻具有与所述微调电阻相同的温度系数。与现有技术相比，本专利技术中的可补偿输入失调电压的差分放大器及校正方法具有 以下优点第一，采用电阻微调网络来引入微调电阻进而产生微调电压以补偿所述输入失调 电压，通过调整所述电阻微调网络中的电阻熔断器开关、第一极性熔断器开关和第二极性 熔断器开关的熔断与导通，可以实现不同阻值和处于不同支路的微调电阻，进而产生不同 大小和极性的微调电压来补偿所述输入失调电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可补偿输入失调电压的差分放大器，其特征在于，其包括：由第一晶体管和第二晶体管形成的差分输入对管，所述第一晶体管的源极经由第一极性熔断器开关与一电流源相连，所述第二晶体管的源极经由第二极性熔断器开关与所述电流源相连，所述第一晶体管的源极和第二晶体管的源极之间串联有若干个微调电阻，每个微调电阻并联一个电阻熔断器开关。

【技术特征摘要】
1.一种可补偿输入失调电压的差分放大器，其特征在于，其包括由第一晶体管和第二晶体管形成的差分输入对管，所述第一晶体管的源极经由第一极 性熔断器开关与一电流源相连，所述第二晶体管的源极经由第二极性熔断器开关与所述电 流源相连，所述第一晶体管的源极和第二晶体管的源极之间串联有若干个微调电阻，每个微调电 阻并联一个电阻熔断器开关。2.根据权利要求1所述的差分放大器，其特征在于，所述第一晶体管和第二晶体管是 NMOS管，所述第一晶体管和第二晶体管的漏极与一恒流源相连，所述恒流源包括第三NMOS 管和第四NMOS管，其中第三NMOS管和第四NMOS管的漏极接电源，所述第三NMOS管和第四 NMOS管的栅极相连且第三NMOS管自身的栅极与漏极相连，所述第一晶体管的漏极接所述 第三NMOS管的源极，所述第二晶体管的漏极接所述第四NMOS管的源极。3.根据权利要求1所述的差分放大器，其特征在于，所述若干个串联的微调电阻的阻 值不同，与所述微调电阻并联的电阻熔断器开关处于熔断或导通状态，所述第一极性熔断 器开关和第二极性熔断器开关中的一个处于熔断状态。4.根据权利要求1所述的差分放大器，其特征在于，所述电流源提供的电流为由参考 电压和偏置电阻产生的电流或者所述电流的镜像电流，所述参考电压具有与所述差分输入 对管的阈值电压差相同的温度系数，所述偏置电阻具有与所述微调电阻相同的温度系数。5.根据权利要求4所述的差分放大器，其特征在于，所述电流源包括由参考电压和偏 置电阻产生第一电流的第一支路、镜像第一电流以产生第二电流的第二支路、和镜像所述 第二电流的第三支路，所述第一支路包括串联的第八NMOS管、第九NMOS管和偏置电阻，所述第八NMOS管的 漏极接电源，所述第八NMOS管的源极与第九NMOS管的漏极相连，所述第九NMOS管的源极 与所述偏置电阻的一端相连，所述偏置电阻的另一端接地，所述第一支路还包括一个比较 器，所述比较器的一个输入端输入参考电压，所述比较器的另一个输入端连接与所述第九 NMOS管的源极与所述偏置电阻的一端之间，所述比较器的输出端连接所述第九N...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃超，
申请(专利权)人：覃超，
类型：发明
国别省市：90