[發(fā)明專利]基于斬波二階補(bǔ)償?shù)钠匣魻栃盘?hào)放大器及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710259200.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN107093989B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹力;倪大成;王飛;鄭良廣;張坡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波中車時(shí)代傳感技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H03F1/30
• 分類號(hào): H03F1/30;H03F3/387
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 張一平

一種基于斬波二階補(bǔ)償?shù)钠匣魻栃盘?hào)放大器，包括：信號(hào)輸入模塊，用于提供霍爾正相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)；與所述信號(hào)輸入模塊的兩個(gè)輸出端連接的斬波調(diào)制模塊，配置為對(duì)所述正相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、輸出；時(shí)鐘模塊，用于為所述斬波調(diào)制模塊提供切換頻率與調(diào)制頻率；與所述斬波調(diào)制模塊的兩個(gè)輸出端連接的運(yùn)放模塊，用于放大所述斬波調(diào)制模塊的輸出信號(hào)；還包括與所述運(yùn)放模塊輸出端、時(shí)鐘模塊連接的二階補(bǔ)償模塊，用于對(duì)所述運(yùn)放模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，并反饋給所述運(yùn)放模塊的反相輸入端。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，能有效實(shí)現(xiàn)全溫度范圍消除失調(diào)，并通過二階補(bǔ)償提升輸出信號(hào)的線性度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)放大領(lǐng)域，尤其涉及一種基于斬波二階補(bǔ)償?shù)钠匣魻栃盘?hào)放大器及消除失調(diào)和線性補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)

集成電路設(shè)計(jì)中，經(jīng)常存在小信號(hào)放大時(shí)運(yùn)放失調(diào)、電壓過大、器件溫漂過大、線性度特性不好等問題。

為了解決上述問題，技術(shù)人員常常需要對(duì)信號(hào)調(diào)理放大電路做零漂、溫漂消除以及線性度補(bǔ)償?shù)忍幚?，但由于半?dǎo)體器件在制作工藝時(shí)，存在光刻、刻蝕、硅基離子注入角度偏差問題，導(dǎo)致運(yùn)放正向端與反向端的管子特性呈現(xiàn)非一致性，靜態(tài)工作時(shí)電壓失調(diào)，倘若對(duì)硅基霍爾信號(hào)直接進(jìn)行放大，則微弱的信號(hào)很容易被失調(diào)電壓所淹沒，造成信號(hào)提取困難；加入失調(diào)補(bǔ)償雖能在特定溫度環(huán)境下消除失調(diào)電壓帶來的影響，達(dá)到調(diào)零的目的，但當(dāng)溫度改變時(shí)，固定補(bǔ)償不能適應(yīng)管子溫度變化特性，也會(huì)致使失調(diào)補(bǔ)償失去原本的作用。

此外，由于硅基霍爾在不同電壓、溫度下，對(duì)磁場(chǎng)敏感強(qiáng)度會(huì)發(fā)生較大改變，呈現(xiàn)非線性，也使得線性補(bǔ)償效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種既能消除放大器失調(diào)噪聲影響，又能實(shí)現(xiàn)霍爾信號(hào)非線性校準(zhǔn)的基于斬波二階補(bǔ)償?shù)钠匣魻栃盘?hào)放大器。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于斬波二階補(bǔ)償?shù)钠匣魻栃盘?hào)放大器，包括：

信號(hào)輸入模塊，用于提供霍爾正相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)；

與所述信號(hào)輸入模塊的兩個(gè)輸出端連接的斬波調(diào)制模塊，配置為對(duì)所述正相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、輸出；

時(shí)鐘模塊，用于為所述斬波調(diào)制模塊提供切換頻率與調(diào)制頻率；

與所述斬波調(diào)制模塊的兩個(gè)輸出端連接的運(yùn)放模塊，用于放大所述斬波調(diào)制模塊的輸出信號(hào)；

其特征在于：

還包括與所述運(yùn)放模塊輸出端、時(shí)鐘模塊連接的二階補(bǔ)償模塊，根據(jù)運(yùn)放反相放大特性，對(duì)所述運(yùn)放模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，并反饋給所述運(yùn)放模塊的反相輸入端，形成負(fù)反饋；所述二階補(bǔ)償模塊包括二階濾波反饋模塊和增益調(diào)節(jié)模塊；

所述運(yùn)放模塊包括一階運(yùn)放和二階運(yùn)放，所述一階運(yùn)放與二階運(yùn)放間配置有濾除一階運(yùn)放輸出信號(hào)中的直流分量的隔直通交電路模塊，所述一階運(yùn)放的反相輸入端與所述增益調(diào)節(jié)模塊的輸出端連接。

進(jìn)一步的，所述二階濾波反饋模塊為增益RC濾波器，利用交流通路RC充放電特性對(duì)不同幅值的電壓實(shí)現(xiàn)增益非線性補(bǔ)償；所述增益調(diào)節(jié)模塊為溫補(bǔ)增益調(diào)節(jié)器，利用與整個(gè)電路溫漂相同的材料制成以形成增益環(huán)，并將輸出最終輸入至運(yùn)放模塊的反相輸入端形成負(fù)反饋。通過利用運(yùn)放反相放大特性，形成反饋環(huán)，從而抑制整個(gè)電路溫漂，而增益RC濾波器與溫補(bǔ)增益調(diào)節(jié)器串聯(lián)形成二階補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁場(chǎng)感應(yīng)非線性、溫度感應(yīng)非線性的同時(shí)補(bǔ)償。

進(jìn)一步的，所述溫補(bǔ)增益調(diào)節(jié)器由溫敏材料制成，其與所述時(shí)鐘模塊連接，用于獲得時(shí)鐘模塊的調(diào)制頻率，并基于調(diào)制頻率對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。

進(jìn)一步的，所述斬波調(diào)制模塊由混頻器構(gòu)成。

一種用于對(duì)片上霍爾信號(hào)放大器進(jìn)行調(diào)制和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ龇椒òǎ?/p>