[發明專利]模擬前端電路

有效

• 申請號: 201710258166.7
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107306116B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 示野洋一
• 申請（專利權）人: 新日本無線株式會社
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F1/30;H03M1/06;H03M1/08;H03M1/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王小衡;王天鵬

一個實施例提供了模擬前端電路。當斬波信號具有第一邏輯值時，非反相儀表前置放大器從第一輸入電壓減去第二輸入電壓，并且在輸出第二輸入電壓作為第二輸出電壓的同時通過放大相減電壓來生成第一輸出電壓。當斬波信號具有第二邏輯值時，非反相儀表前置放大器從第二輸入電壓減去第一輸入電壓，并且在輸出第二輸入電壓作為第二輸出電壓的同時通過放大并且然后反相相減電壓的極性來生成第一輸出電壓。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年4月21日提交的日本專利申請號2016-085016的優先權，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及一種包括儀表前置放大器(instrumentation preamplifer)和AD轉換器的模擬前端電路，并且更特別地，涉及一種用于降低偏移分量、溫度漂移、低頻噪聲等的技術。

背景技術

在模擬前端電路中，通過檢測溫度獲得的非常小的模擬信號例如被放大并被AD轉換成數據。在該操作中，具有高放大因數的儀表前置放大器和AD轉換器中發生的偏移分量、溫度漂移、低頻噪聲等(以下被稱為“偏移分量等”)對于整個電路的性能具有很大影響。

鑒于上述，例如，采用圖3中示出的模擬前端電路20A，其配備有用于減少這樣的偏移分量等的配置(參考關于AD7190、AD7192、AD7193、AD7194和AD7195的斬波，”MaryMcCarthy，AN-1131，應用筆記，第1頁，共4頁，模擬裝置)。模擬前端電路20A配備有：開關SW11和SW12，其中的每個在從傳感器1輸入的輸入電壓VINP和VINN之間切換；差分儀表前置放大器21A，其對經由開關SW11和SW12輸入的電壓VINP和VINN之間的差執行差分放大；AD轉換器22，用于將差分儀表前置放大器21A的差分輸出信號VOUTP和VOUTN之間的差轉換為數字信號；開關電路23，其使AD轉換器22的輸出數據原樣或反相其極性后通過；以及數據計算器24，其用于連續地計算從開關電路23輸出的兩個數據的平均數據。

差分儀表前置放大器21A由運算放大器OP11和OP12以及增益設定電阻器R11、R12和R13(R12＝R13)組成，并輸出電壓VOUTP和VOUTN。開關電路23由開關SW13和數據反相器23a組成。

斬波信號CHOP是“0”和“1”以規定的周期重復地且交替地發生的信號。分別地，當斬波信號CHOP為“0”和“1”時，開關SW11、SW12和SW13中的每個開關選擇輸入端子“0”和“1”。

在圖3中，符號Vos11、Vos12以及Vos13分別表示在運算放大器OP11的非反相輸入側發生的偏移分量等、在運算放大器OP12的非反相輸入側發生的偏移分量等以及在AD轉換器22的數據輸入側發生的偏移分量等。

在模擬前端電路20A中，當斬波信號CHOP為“0”時，開關電路23的輸出電壓VO_CHOP＝0由下式給出：

另一方面，當斬波信號CHOP為“1”時，開關電路23的輸出電壓VO_CHOP＝1由下式給出：

因此，數據計算器24的輸出OUT、即開關電路23的兩個連續輸出電壓VO_CHOP＝0和VO_CHOP＝1的平均值由下式給出：

在等式(3)中，消除了偏移分量等Vos11、Vos12和Vos13。

然而，在上面參考圖3描述的模擬前端電路20A中，其采用差分儀表前置放大器21A，差分儀表前置放大器21A的輸出電壓VOUTP和VOUTN必然地以相反的方向(差分地)變化。因此，在輸入信號VINP和VINN的偏置點被設置在接近GND的低電位處的情況下，輸出電壓VOUTP和VOUTN立即飽和。