本发明专利技术涉及一种斩波稳定放大器，该斩波稳定放大器包括主信号途径和自动校正反馈环路，所述主信号途径在跨导放大器的输入和输出具有第一和第二斩波电路。所述反馈环路包括跨导放大器，该跨导放大器连接成放大来自主信号途径的经斩波处理的输出；第三斩波电路，该第三斩波电路对放大的输出进行斩波；滤波器，该滤波器过滤经斩波处理的输出，从而基本上减小待过滤的信号中存在的任何偏移电压所引致的交流分量；以及跨导放大器，该跨导放大器接收过滤后的输出并产生连接回至主信号途径的输出。若设置得恰当，自动校正反馈环路操作上能抑制可能出现在放大器输出的与跨导放大器相关的偏移电压和偏移电压引致的纹波。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体而言涉及斩波稳定放大器，更具体地涉及减小这些放大器的偏移和纹 波的装置。
技术介绍
运算放大器广泛存在于电子电路中。有些应用中运算放大器必须具有非常低的输 入偏移电压。实现这一点的最常见两种技术是自动归零和斩波稳定。然而，这两种技术都 存在缺陷。例如，自动归零由于重叠导致带内噪声增大，而斩波稳定可导致输出电压的斩波 频率出现纹波。图1示出了一种常规斩波稳定放大器。一组斩波开关10，12用于对施加在跨导放 大器Gml的输入进行斩波处理，一组斩波开关14，16用于对该跨导放大器Gml的输出进行 斩波处理，输出放大器Gm2整合跨导放大器Gml的斩波输出，得到放大器的输出V。ut。斩波 开关与互补时钟信号"Chop"和"‘Chop_Inv" 一起操作；当信号"Chop"为高时，开关 10和14闭合，开关12和16打开，当信号〃 Chop_InV〃为高时，开关10和14打开，开关12 和16闭合。理想的情况是，跨导放大器Gml的输入偏移电压是零，在此情况下，斩波开关10 和12将输入电压转变为交流信号，而开关14和16将该交流信号重新转为直流，使得在放 大器的输出V。ut没有纹波。不过，实际上跨导放大器Gml会有非零输入偏移电压，在图1中 以电压V。sl表示。这会产生由电压V。ut引发的纹波电压，频率分量出现在输出波谱中斩波时 钟及其多重时钟的频率上(如图1所示)。已经有人采用多个方法来减小斩波稳定放大器中与斩波相关的纹波。A. Bakker和 J· H· Huijsing 的〃 A CMOS Chopper Opamp with Integrated Low-Pass Filter"，Proc. ESSC1RC，1997记载了其中一个方法，该方法在信号途径中使用采样保持(S/H)电路；每次 波形穿过零时都对信号进行采样以减小纹波。然而，采样保持电路使放大器的频率反应增 加一个额外的极，导致频率的补偿变得困难。Burt等人的美国专利号7，292, 095讨论了另一种方法，在放大器的信号途径中斩 波开关之后插入一个开关电容陷波器，该陷波器操作上是用来减小纹波的。但是陷波器输 入侧出现的纹波可以通过补偿电容与放大器的输出连接。另一种技术使用反馈环路来抑制信号途径的纹波，这些纹波是由于与接收斩波输 入信号的跨导放大器相关的输入偏移电压而引起的；该方法在例如K. A. A. Makinwa, “ T4 Dynamic Offset-Cancellation Techniques in CMOS"，ISSCC 2007,p. 49.中有报导。然 而，文中没有提出任何装置来抑制与反馈环路放大器相关的输入偏移电压。
技术实现思路
本专利技术提出一种具有自动校正反馈环路的斩波稳定放大器，它能够克服上面提到 的许多问题，原因在于本专利技术的反馈环路操作上能够抑制可能出现在放大器输出的输入偏 移电压效应和偏移电压引致的纹波。本专利技术的斩波稳定放大器包括主信号途径，该主信号途径包括输入斩波电路，它 响应斩波时钟对差分输入信号进行斩波；第一跨导放大器，它接收经斩波处理的输入信号 并产生响应的第一差分输出；输出斩波电路，它响应斩波时钟对第一差分输出进行斩波； 以及第二跨导放大器，它接收经斩波处理的第一差分输出并产生随响应而改变的输出。自动校正反馈环路包括第三跨导放大器，该第三跨导放大器较佳地连接成在它的 输入接收经斩波处理的第一差分输出并产生响应的第三差分输出；第三斩波电路，它响应 斩波时钟对第三差分输出进行斩波；滤波器，它设置成过滤经斩波处理的第三差分输出，从 而基本上减小信号中存在的任何偏移电压所引致的交流分量；以及第四跨导放大器，该第 四跨导放大器在它的输入接收过滤后的输出并产生响应的第四差分输出。第四差分输出是 反馈环路的输出，与第一差分输出连接，因而接入在主信号途径内。若设置得恰当，自动校 正反馈环路操作上能抑制可能出现在放大器输出的跨导放大器相关的偏移电压和偏移电 压引致的纹波。滤波器较佳地是开关电容陷波器，它以与斩波时钟具有相同频率但相对于该斩波 时钟相移90°的时钟信号作为时钟；但其他类型的滤波器也可以采用。本领域的技术人员将从以下结合附图的详细描述和权利要求书中更加清晰地了 解本专利技术的其它特征、方面和优点。附图说明图1示出了一种已知的斩波稳定放大器的示意图。图2是根据本专利技术的具有自动校正反馈环路的斩波稳定放大器的一个实施例的 方块图/示意图。图3示出没有自动校正反馈环路的放大器的工作的时序图。图4示出当第一跨导放大器具有非零输入偏移电压时放大器和反馈环路的工作 的时序图。图5示出当非零差分输入电压施加在放大器的输入时放大器和反馈环路的工作 的时序图。图6是可用在根据本专利技术的自动校正反馈环路中的开关电容陷波器的一个实施 例的示意图。图7示出图6所示的开关电容陷波器的工作的时序图。图8是一个完整的运算放大器的方块图/示意图，其中该运算放大器包括根据本 专利技术的具有自动校正反馈环路的斩波稳定放大器。图9是根据本专利技术的具有自动校正反馈环路的斩波稳定放大器的另一个实施例 的示意图。具体实施例方式本专利技术的斩波稳定放大器采用了一种新颖的自动校正反馈环路，它操作上能抑制 可能出现在放大器输出的跨导放大器相关的偏移电压和偏移电压引致的纹波。图2示出了 一个实施例的方块图/示意图。放大器包括主信号途径10和自动校正反馈环路12。主信 号途径10包括接收差分输入信号Vin的输入斩波电路14。输入斩波电路14和此处描述的 其他全部斩波电路都以相同的方式工作在双相斩波时钟的第一相中，输入端16和18分别 与输出端20和22连接；在第二时钟相中，输入端16和18分别与输出端22和20连接。斩 波电路如输入斩波电路14 一般地由如图1所示的四个开关组成；图2使用的斩波电路符号 一致地被用来表示该四开关设置。虽然在图2中未示出，但输入斩波电路14和其他全部斩 波电路都与斩波时钟(在图2未示出，但在以下讨论的时序图中示出)一起工作。输入斩波电路14响应斩波时钟对输入信号Vin进行斩波，得到的斩波信号提供到 斩波电路的输出端20和22。第一跨导放大器Gml连接成在各差分输入接收输入斩波电路 14的输出，并产生第一差分输出M，26，所述第一差分输出24，沈随加在第一跨导放大器 Gml的输入上的信号而改变。差分输出24，沈加在输出斩波电路32的输入端观，30，该输 出斩波电路32响应斩波时钟对第一差分输出进行斩波，并将经斩波处理的第一差分输出 信号提供到输出斩波电路32的输出端34，36。输出斩波电路32的输出加在第二跨导放大 器Gm2的输入端，该第二跨导放大器Gm2产生随加在它的输入上的信号而改变的输出38。 实际上，输出38 —般地会被送到输出级，以形成完整的斩波稳定运算放大器；这将在以下 结合图8再作讨论。如上所述，理想的情况是，第一跨导放大器Gml的输入偏移电压是零，在这种情况 下，斩波电路14将输入电压Vin转变为交流信号，斩波电路32将交流信号转回直流，使得 输出38中没有出现纹波。不过，实际上第一跨导放大器Gml通常具有非零输入偏移电压 (Vosl)，导致由输出电压引起的纹波电压，频率分量出现在输出波谱中斩波时钟及其多重时 钟的频率本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种斩波稳定放大器，包括：主信号途径，所述主信号途径包括：输入斩波电路，所述输入斩波电路响应斩波时钟接收差分输入信号并对所述差分输入信号进行斩波，所述经斩波处理的输入信号提供在所述输入斩波电路的输出；第一跨导放大器，所述第一跨导放大器连接成在它的输入接收所述输入斩波电路的输出并产生随它的输入而改变的第一差分输出；输出斩波电路，所述输出斩波电路响应所述斩波时钟接收来自所述第一跨导放大器的所述第一差分输出，并对所述第一差分输出进行斩波，所述经斩波处理的第一差分输出信号提供在所述输出斩波电路的输出；以及第二跨导放大器，所述第二跨导放大器连接成在它的输入接收所述输出斩波电路的输出并产生随它的输入而改变的输出；以及自动校正反馈环路，所述自动校正反馈环路包括：第三跨导放大器，所述第三跨导放大器连接成在它的输入接收所述输出斩波电路的输出并产生随它的输入而改变的第三差分输出；第三斩波电路，所述第三斩波电路响应所述斩波时钟接收来自所述第三跨导放大器的所述第三差分输出，并对所述第三差分输出进行斩波，所述经斩波处理的第三差分输出信号提供在所述第三斩波电路的输出；滤波器，所述滤波器设置成过滤所述第三斩波电路的输出，从而基本上减小所述经斩波处理的第三差分输出信号中的交流分量，并且提供所述过滤后的第三斩波电路的输出在它的输出；以及第四跨导放大器，所述第四跨导放大器连接成在它的输入接收所述过滤后的第三斩波电路的输出并产生随它的输入而改变的第四差分输出；所述第四差分输出与所述第一差分输出连接，所述自动校正反馈环路设置成抑制可能出现在所述输出斩波电路的输出中的跨导放大器相关的偏移电压和偏移电压引致的纹波。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：楠田义则，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：US
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