[發明專利]輸入偏移電壓校正裝置

有效

• 申請號: 200610099195.5
• 申請日: 2006-08-02
• 公開（公告）號: CN101119103A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 陳俊雄
• 申請（專利權）人: 盛群半導體股份有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F1/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發明涉及一種校正輸入偏移電壓的裝置，特別涉及一種用于調整運算放大器的輸入偏移電壓的校正裝置。

背景技術

輸入偏移電壓是為了讓靜態直流輸出電壓等于零或是某個默認值，而必須加在輸入端的直流電壓。如果運算放大器的輸入級完美對稱，晶體管也完全匹配，則輸入偏移電壓等于零。但受到制造過程變異的影響，芯片上的幾何結構和摻雜絕不可能絲毫不差，因此所有運算放大器都需要在反相和非反相輸入端之間加上很小的電壓，以便彌補它們之間的不匹配。

所以一般在應用比較器或運算放大器的特性時，輸入偏移電壓為需考慮的重要參數之一。輸入偏移電壓的大小將會影響直流放大的工作點，應用時的最大放大倍率，以及信號放大后的誤差等。請參閱圖1非反向放大電路的電路圖。如圖所示為利用運算放大器10做一放大器的應用電路，若其中第一電阻R1為1kΩ，第二電阻R2為99kΩ，則非反向放大電路的放大倍率為100倍。而運算放大器10的輸出Vo等于輸入電壓Vin加上輸入偏移電壓Vio后乘上100(Vo＝(Vin+Vio)×100)。由上述的公式可發現，除了欲放大的輸入電壓Vin被放大100倍外，輸入偏移電壓Vio也被放大了100倍。所以在電路設計時需考慮輸入偏移電壓Vio的大小，盡量將輸入偏移電壓Vio設計或調整至最低，以免過高的輸入偏移電壓Vio造成運算放大器10的輸出Vo誤差過大，或造成運算放大器10飽和的現象。

請再參閱圖2電流偵測電路的電路圖。如圖所示為利用運算放大器10做一比較器的應用電路，其中若該電路所偵測的電流I范圍在0A～20A之間，并利用一模擬數字轉換器21來將電流信號讀入微控制單元31。因偵測電流I最高可到20A，為降低功率消耗，所使用的電流偵測電阻R3為10mΩ/5W。故電流偵測電阻R3上所形成的電壓大小為0.2V，電流偵測電阻R3上所形成的電壓經過1kΩ的第四電阻R4及24kΩ的第五電阻R5的匹配而放大25倍后，于運算放大器10的輸出端輸出0～5V的電壓。然而，若運算放大器10的輸入偏移電壓Vio為±30mV時，微控制單元31經模擬數字轉換器21所讀到的電流值誤差將高達±3A(30mV/10mΩ)，其誤差率為15％。所以運算放大器10的輸入偏移電壓Vio的大小，會影響微控制單元31所讀取電流值的精確度。

在一般微控制單元半導體制造過程，其中運算放大器的輸入偏移電壓約在±30mV左右，若要設計一低輸入偏移比較器或放大器，一般均需使用測試調整方式(trim)，或是采用切換比較(chopper)的方式設計。然而利用測試調整方式校正輸入偏移電壓，其校正的結果只有在校正時的環境下才能保證性能，因為輸入偏移電壓會隨工作電壓、工作溫度及輸入電壓不同而飄移。所以若采測試調整方式校正輸入偏移電壓，一旦工作環境不同，其運算放大器的特性就會變差，導致誤差變大。而若采用切換比較(chopper)的方式，其電路將需額外的時鐘電路及濾波器，所以將造成電路成本較高、工作頻寬無法提升以及電路反應速度慢而無法適合高速比較器或放大器的應用等缺點。

發明內容

有鑒于此，本發明使用微控制單元設定緩存器，為此來控制激活相關開關電路，使運算放大器能把工作點的輸入偏移電壓校正到最低，并能根據工作環境變化隨時校正，以維持最佳特性。

本發明提供一種輸入偏移電壓校正裝置，用于調整一運算放大器的輸入偏移電壓，其特征在于裝置包括一緩存器單元、一微控制單元、一開關單元及一偏移電壓調整單元。而緩存器單元用于暫存一工作模式切換信號，且由微控制單元設定該工作模式切換信號。其運算放大器的輸出端連接于微控制單元。開關單元設于一信號輸入端與運算放大器間，根據工作模式切換信號切換輸入偏移電壓校正裝置的工作模式。上述的工作模式包括一正常工作模式及一偏移電壓校正模式，而偏移電壓校正模式還包括一正端校正模式及一負端校正模式。其各工作模式由開關單元內各開關間的動作來決定，而開關單元內各開關間的動作根據緩存器單元內的工作模式切換信號來動作。最后偏移電壓調整單元于輸入偏移電壓校正裝置工作于偏移電壓校正模式時，用于調整運算放大器的輸入偏移電壓。

而本發明的輸入偏移電壓校正裝置可利用微控制單元隨時校正輸入偏移電壓，可改善采測試調整方式校正輸入偏移電壓，而于工作環境不同，其運算放大器的特性就會變差，導致誤差變大的缺失。并且由偏移電壓調整單元的設計(增加調校的位數)，可更精確的調整輸入偏移電壓至最小的范圍，有效提升運算放大器特性的應用。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。