[發(fā)明專利]一種自調(diào)零運算放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810794785.2
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109104157B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐鶴;高昂;李躍峰;張浩松
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/30;H03F3/45;H03G3/30
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種自調(diào)零運算放大器，屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域。包括運算放大模塊和自調(diào)零模塊，運算放大模塊包括一對差分輸入對管，差分輸入對管的柵極分別作為自調(diào)零運算放大器的正向輸入端和負向輸入端，運算放大模塊的輸出端作為自調(diào)零運算放大器的輸出端；自調(diào)零模塊通過控制各個開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷控制自調(diào)零運算放大器的輸出信號、共模信號和電源電壓接入自調(diào)零模塊，利用電容的充放電實現(xiàn)自調(diào)零功能，提高了運算放大器的精度；一些實施例中通過增加使能模塊用于降低運算放大器的功耗，使用動態(tài)電容補償調(diào)節(jié)保證了運算放大器的穩(wěn)定性；本方法提出的自調(diào)零運算放大器可以用于可編程增益運算放大器中實現(xiàn)其自身的失調(diào)校準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自調(diào)零運算放大器，可以通過與電阻開關(guān)陣列結(jié)合用于組成可編程增益運算放大器(PGA)。

背景技術(shù)

作為信息技術(shù)的入口，傳感器起到了信息的獲取和轉(zhuǎn)換的重要作用。通常情況下，傳感器是將包含多種信息的物理量轉(zhuǎn)換成可以電路識別和處理的電壓和電流信號等電信號，而這些電信號一般都是連續(xù)變化的模擬信號，因此大規(guī)模的數(shù)字邏輯運算單元并不能直接進行獲取和處理，需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號。但是由于傳感器的精度和環(huán)境的快速變化，傳感器的輸出信號是十分微弱的小信號，這就需要對信號進行精確放大預(yù)處理，這樣也能減小ADC的設(shè)計難度，同時為了適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境，需要不同倍數(shù)的放大；而可編程增益運算放大器PGA由于可以滿足上述要求而取得了廣泛的應(yīng)用。

可編程增益運算放大器一般由放大器模塊、譯碼器模塊和電阻開關(guān)陣列模塊構(gòu)成，但是可編程增益運算放大器也有一些問題需要解決。首先可編程增益運算放大器會影響到傳感器的輸出負載，導(dǎo)致傳感器輸出信號發(fā)生改變，特別是對于電阻式的壓力傳感器影響很大；其次，可編程增益運算放大器由于會放大電信號，而自身產(chǎn)生的噪聲與失調(diào)也會參與放大，導(dǎo)致ADC采樣到的信號既包含放大后的傳感器信號，也包含放大的噪聲與失調(diào)電壓，因此需要可編程增益運算放大器自身能夠進行失調(diào)校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述可編程增益運算放大器需要對自身進行失調(diào)校準(zhǔn)的問題，本發(fā)明提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)自調(diào)零的運算放大器，作為構(gòu)成可編程增益運算放大器的組成部分，實現(xiàn)可編程增益運算放大器的自身失調(diào)校準(zhǔn)，提高可編程增益運算放大器的精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種自調(diào)零運算放大器，包括運算放大模塊，所述運算放大模塊包括第一開關(guān)管和第二開關(guān)管構(gòu)成的差分輸入對管，第一開關(guān)管的柵極作為所述自調(diào)零運算放大器的負向輸入端，第二開關(guān)管的柵極作為所述自調(diào)零運算放大器的正向輸入端，所述運算放大模塊的輸出端作為所述自調(diào)零運算放大器的輸出端；

所述自調(diào)零運算放大器還包括自調(diào)零模塊，所述自調(diào)零模塊包括第一電容C1、第三電容C3、第一NMOS管MS1、第二NMOS管MS2、第三NMOS管MS5、第四NMOS管MS6、第五NMOS管MS7、第六NMOS管MS8、第七NMOS管MS9、第八NMOS管MS13、第九NMOS管MS14、第十NMOS管MS17、第十一NMOS管MS18、第十二NMOS管MS19、第十三NMOS管MS20、第十四NMOS管MS21、第一PMOS管MPAZ1、第二PMOS管MPAZ2、第三PMOS管MS3、第四PMOS管MS4、第五PMOS管MS10、第六PMOS管MS11、第七PMOS管MS12、第八PMOS管MS15、第九PMOS管MS16、第十PMOS管MS22、第十一PMOS管MS23、第十二PMOS管MS24和第十三PMOS管M54，

第十三PMOS管M54的柵極連接第一偏置電壓，其源極連接電源電壓AVDD，其漏極連接第一PMOS管MPAZ1和第二PMOS管MPAZ2的源極；

第一控制信號ON1連接第一NMOS管MS1、第三PMOS管MS3、第九NMOS管MS14和第八PMOS管MS15的柵極；