本发明专利技术所提出的自动调零放大器的实施例之一，包含有放大电路、开关及差值产生电路。放大电路会接收第一输入信号以产生第一输出信号，并且会接收第二输入信号以产生第二输出信号。开关耦接于放大电路及电容之间，当开关呈现短路状态时，会使第一输出信号将电容充电或放电至一电压值，并且当开关呈现开路状态时，会使电容保持该电压值。差值产生电路耦接至放大电路及电容，以产生第一输出信号与第二输出信号的差值、差值的倍数、及/或差值的部分。本发明专利技术能够降低自动调零放大器偏移电压以及不同电容间所产生的误差电压，而能输出更精确的放大信号，并且能够降低电容的充电或放电时间，而加速自动调零放大器的反应速率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关于一种放大器，尤指一种可用于放大微小信号的自动调零放大器以及相关的比较电路。
技术介绍
在许多系统应用中，需要使用检测器以侦测微小的信号，再将所侦测的信号放大以利于后续的信号处理。例如，用于侦测磁场强度的霍尔效应检测器(Hall effectsensor),当其侦测到I高斯(Gauss)的磁场时，也只能产生微伏特(microvolt)等级的侦测信号。若使用一般的放大器放大这些微小的信号时，检测器(例如，霍尔平板HallPlate)本身的偏移电压(offset voltage)、放大器的组件所产生的偏移电压、或是电路的噪声(noise)常会远大于这些微小的侦测信号，而会使经放大器放大后的侦测信号不够准确。自动调零放大器(auto-zero amplifier)是常用于处理此类微小信号的放大器架构之一。在自动调零放大器中，藉由将放大后的微小信号与各种偏移电压储存于多个电容(例如，2个或4个)，再将各个电容所储存的信号进行相加或相减后，即可抵销部分的偏移电压，而获得较准确的放大信号。然而，自动调零放大器中的电容充电需要时间，若电容的个数较多或者电容值较大时，则需要较长的充电时间，自动调零放大器的反应速率将因此受限，而无法处理变动速率太快的输入信号，造成输入信号频宽的限制。
技术实现思路
有鉴于此，如何简化放大器的电路设计，并且能降低放大器的噪声，以及提升其反应速度，实为业界有待解决的问题。本专利技术提供了一种自动调零放大器，包含有一放大电路，包含有一第一输入端及一第二输入端，用以于一第一时段接收一第一输入信号，且于一第二时段接收一第二输入信号；以及一第一输出端，于该第一时段依据该第一输入信号而产生一第一输出信号，且于该第二时段依据该第二输入信号而产生一第二输出信号；一开关，I禹接于该第一输出端及一电容间，当该开关呈现短路状态时，会使该第一输出信号将该电容充电或放电至一电压值，并且当该开关呈现开路状态时，会使该电容保持该电压值；以及一差值产生电路，包含有耦接至该第一输出端的一第三输入端，及耦接至该电容的一第四输入端，以于该第二时段依据该第二输出信号及该电容的电压值，而于一第二输出端产生该第一输出信号与该第二输出信号的一差值、该差值的倍数、该差值的部分、及/或对应于该差值的数字输出值。本专利技术另提供了一种检测模块，包含有一霍尔效应检测器，包含有一第一端点、一第二端点、一第三端点及一第四端点，以于一第一时段由该第一端点及该第二端点输出一第一侦测信号，并于一第二时段由该第三端点及该第四端点输出一第二侦测信号；一放大电路，稱接于该霍尔效应检测器，包含有一第一输入端及一第二输入端，用以于该第一时段接收该第一侦测信号，且于该第二时段接收该第二侦测信号；一第一输出端，于该第一时段依据该第一侦测信号而产生一第一输出信号，且于该第二时段依据该第二侦测信号而产生一第二输出信号；一开关，耦接于该第一输出端及一电容间，当该开关呈现短路状态时，会使该第一输出信号将该电容充电或放电至一电压值，并且当该开关呈现开路状态时，会使该电容保持该电压值；以及一差值产生电路，包含有耦接至该第一输出端的一第三输入端，及耦接至该电容的一第四输入端，以于该第二时段依据该第二输出信号及该电容的电压值，而于一第二输出端产生该第一输出信号与该第二输出信号的一差值、该差值的倍数、该差值的部分、及/或对应于该差值的数字输出值。本专利技术另提供了一种自动调零放大器，包含有一放大电路，用以依据一第一输入信号而产生一第一输出信号，且依据一第二输入信号而产生一第二输出信号；一开关，I禹接于该放大电路及一电容间，当该开关呈现短路状态时，会使该第一输出信号将该电容充电或放电至一电压值，并且当该开关呈现开路状态时，会使该电容保持该电压值；以及一差值产生电路，耦接至该放大电路及该电容，以依据该第二输出信号及该电容的电压值，而产生该第一输出信号与该第二输出信号的一差值、该差值的倍数、该差值的部分、及/或对应于该差值的数字输出值。本专利技术上述实施例的优点之一是能消除检测器本身的偏移电压及自动调零放大器中组件的偏移电压与噪声。上述实施例的另一优点是能将用于将电容充电或放电的时间降低，因而能提升自动调零放大器的反应速率。本专利技术的其它优点将藉由以下的说明和附图进行更详细的说明。附图说明图I为本专利技术的一实施例的检测模块简化后的功能方框图。图2为图I中的检测模块的控制信号的一实施例简化后的时序图。具体实施例方式以下将配合相关图式来说明本专利技术的实施例。在图式中，相同的标号表示相同或类似的组件或流程步骤。图I为本专利技术一实施例的检测模块100简化后的功能方框图，检测模块100包含有霍尔效应检测器110及自动调零放大器150。图2为应用于图I的检测模块100的控制信号的一实施例简化后的时序图，以下将以图I搭配图2说明检测模块100的运作方式。霍尔效应检测器110包含有霍尔平板121、开关131-138、以及输出端点141和142。霍尔平板121包含有4个端点A、B、C及D。在图I中，于端点A和D间以Voh模拟霍尔平板121的等效偏移电压，以便于后续说明。当控制信号clk_a为高电平时，开关131-134为短路，并且当控制信号clk_a为低电平时，开关131-134为开路。当控制信号clk_b为高电平时，开关135-138为短路，并且当控制信号clk_b为低电平时，而开关135-138为开路。藉由开关131-138的短路或开路，霍尔平板121的4个端点会分别耦接至电平VI、电平V2、输出端点141及输出端点142，以于输出端点141和142输出侦测信号。电平Vl和V2可以耦接至电压源或电流源，以于霍尔平板121上产生电流而侦测磁场。在本实施例中，Vl设置为一正电压Vdd，而V2设置为接地端的电平，以简化说明。在本实施例中，控制信号(11^_&和clk_b不会同时设置为高电平,但可以同时设置为低电平。因此，当控制信号clk_aS高电平，且clk_b为低电平时，霍尔效应检测器110于输出端点141和142所产生的输出电压为Vh+Voh，其中Vh为霍尔平板121侦测磁场所产生的侦测电压，并且依据磁场的方向，Vh可以为正电压或负电压。当控制信号clk_bS高电平，且clk_a为低电平时，霍尔效应检测器110于输出端点141和142产生之输出电压为-Vh+Voh。本实施例采用4端点的霍尔平板121配合此种90度偏压法(quadraturebiasing method)以输出侦测信号，并配合自动调零放大器150消除霍尔平板121的偏移电压 Voh。自动调零放大器150包含有放大电路161、电容181、移位信号产生电路182、参考电压产生电路183、开关184和185、以及差值产生电路191。放大电路161可采用各种型态的放大电路架构，例如，一个或多个的仪表放大器或全差动放大器等所组成的电路架构，并且具有适当的增益值。此外，为简化说明，放大电路161的偏移电压于图I中等效地绘示为Voa。霍尔效应检测器110的输出端点141和142间的电压Vi，经由放大电路161的正、负输入端(可分别称之为第一输入端及第二输入端)通过放大电路161后，依据参考电压产生电路183所提供的参考电压Vcm,而于放大电路16本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动调零放大器，包含有：一放大电路，包含有：一第一输入端及一第二输入端，用以于一第一时段接收一第一输入信号，且于一第二时段接收一第二输入信号；以及一第一输出端，于该第一时段依据该第一输入信号而产生一第一输出信号，且于该第二时段依据该第二输入信号而产生一第二输出信号；一第一开关，耦接于该第一输出端及一电容间，且根据接收到的一个或多个控制信号，于该第一时段时呈短路状态，以藉由该第一输出端的该第一输出信号对该电容充电或放电，而于该第二时段呈开路状态，以保持该电容的电压值；以及一差值产生电路，包含有耦接至该第一输出端的一第三输入端，及耦接至该电容的一第四输入端，以于该第二时段依据该第二输出信号及该电容的电压值，而于一第二输出端产生该第一输出信号与该第二输出信号的一差值、该差值的倍数、该差值的部分、及/或对应于该差值的数字输出值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：江学士，陈安东，汪若瑜，纪壬弘，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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