[實(shí)用新型]一種數(shù)字自校準(zhǔn)斬波精密放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720662200.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207382267U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紹棟;余曉艦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海先積集成電路有限公司
• 主分類號(hào): H03F1/26
• 分類號(hào): H03F1/26;H03F1/30;H03F3/45
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型提供一種成本較低、易于實(shí)現(xiàn)的高性能數(shù)字自校準(zhǔn)斬波精密放大器。所述放大器主要包括數(shù)字自校準(zhǔn)環(huán)路和斬波電路。放大器上電后，在一段時(shí)間周期內(nèi)配置為數(shù)字自校準(zhǔn)狀態(tài)，斬波電路和放大輸出電路關(guān)閉。校準(zhǔn)的數(shù)字量存儲(chǔ)于寄存器中，并通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器對(duì)放大器的輸入失調(diào)電壓做校準(zhǔn)。數(shù)字自校準(zhǔn)狀態(tài)結(jié)束后，比較輸出電路關(guān)閉，所述放大器配置為斬波放大狀態(tài)，斬波電路和放大輸出電路進(jìn)行工作，用以進(jìn)一步降低所述放大器的輸入失調(diào)電壓、失調(diào)電壓的溫漂以及閃爍噪聲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬集成電路中的放大器領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種提高所述放大器精度的技術(shù)。

背景技術(shù)

在當(dāng)前的工業(yè)控制系統(tǒng)、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、安防、汽車、航空航天及消費(fèi)類電子等領(lǐng)域，精密放大器集成電路有著廣泛的應(yīng)用。輸入失調(diào)電壓、失調(diào)電壓的溫漂（drift）、閃爍噪聲（1/f noise）是標(biāo)示放大器精度的重要技術(shù)指標(biāo)，其性能直接影響到上述應(yīng)用設(shè)備和系統(tǒng)的精度指標(biāo)。

在利用半導(dǎo)體工藝制造集成電路的過(guò)程中，諸多因素會(huì)影響放大器的精度，例如器件失配（mismatch）、閃爍噪聲、器件參數(shù)的溫度漂移、封裝壓力（stress）等。設(shè)計(jì)優(yōu)良的通用放大器的初始輸入失調(diào)電壓在幾個(gè)毫伏，失調(diào)電壓的溫漂在幾個(gè)微伏每攝氏度，低頻閃爍噪聲會(huì)有峰峰值十幾微伏的抖動(dòng)。在一些精密應(yīng)用中，通用放大器的性能無(wú)法滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的精度要求。

國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體公司對(duì)提高放大器的精度的方法做了廣泛的探索。目前的方法有封裝前的激光修調(diào)或燒錄熔絲、封裝后修調(diào)（etrim）、上電自校準(zhǔn)技術(shù)、斬波技術(shù)、紋波消除的斬波技術(shù)、乒乓自穩(wěn)零技術(shù)、乒乓自穩(wěn)零斬波技術(shù)等。根據(jù)放大器精度以及成本的要求，可以考慮采取相應(yīng)的合理方法。

以上方法中，封裝前的激光修調(diào)或燒錄熔絲、封裝后修調(diào)的方法成本較高，量產(chǎn)測(cè)試需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的修調(diào)程序，而且失調(diào)電壓的溫漂性能得不到改善或者會(huì)變得更差。上電自校準(zhǔn)技術(shù)成本低，但同樣不能解決失調(diào)電壓的溫漂問(wèn)題。斬波技術(shù)成本也較低，但是存在輸出紋波較大的問(wèn)題。如果要消除斬波的紋波輸出，代價(jià)會(huì)較大。乒乓自穩(wěn)零技術(shù)，需要多個(gè)主放大器和輔助放大器，成本會(huì)較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于現(xiàn)有方案的優(yōu)缺點(diǎn)，提供一種成本較低、易于實(shí)現(xiàn)的高性能數(shù)字自校準(zhǔn)斬波精密放大器。

所述放大器包括數(shù)字自校準(zhǔn)環(huán)路和斬波電路。放大器上電后，在一段時(shí)間周期內(nèi)配置為數(shù)字自校準(zhǔn)狀態(tài)，斬波電路和放大輸出電路關(guān)閉。校準(zhǔn)的數(shù)字量存儲(chǔ)于寄存器中，并通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）對(duì)放大器的輸入失調(diào)電壓做校準(zhǔn)。數(shù)字自校準(zhǔn)狀態(tài)結(jié)束后，比較輸出電路關(guān)閉，所述放大器配置為斬波放大狀態(tài)，斬波電路和放大輸出電路進(jìn)行工作，用以進(jìn)一步降低所述放大器的輸入失調(diào)電壓、失調(diào)電壓的溫漂（drift）以及閃爍噪聲（1/f noise）。

所述放大器的放大通路為折疊共源共柵AB類（Class AB）輸出電路，其包括輸入差分對(duì)、兩對(duì)差分電流源和放大輸出電路。該放大輸出電路包括帶有增益提升（gain boost）電路的兩組共源共柵電路和AB類輸出電路及其偏置電路。放大通路的頻率補(bǔ)償電路為米勒補(bǔ)償（Miller compensation），即補(bǔ)償電容器位于放大器輸出端和輸出驅(qū)動(dòng)管的柵極。其中，引起放大器失配（mismatch）及噪聲的電路為輸入差分對(duì)和差分電流源。

所述數(shù)字自校準(zhǔn)環(huán)路包含引起放大器失配及噪聲的電路、兩組共源共柵電路構(gòu)成的比較輸出電路、預(yù)定位數(shù)的二分法逐次逼近寄存器邏輯（SAR logic）電路和用于校準(zhǔn)放大器失配的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

所述放大器配置為數(shù)字自校準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，引起放大器失配及噪聲的電路和比較輸出電路構(gòu)成比較器進(jìn)行工作，同時(shí)把該比較器的輸入短接，以致使比較器的輸入為所述放大器的等效輸入電壓。