[發明專利]一種集成斬波和自動調零的高精度運算放大電路

有效

• 申請號: 202010310236.0
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111464136B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 張超;汪堅雄;潘德方;李澤紅;孫沛東
• 申請（專利權）人: 上海傳泰電子科技有限公司
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F3/45
• 代理公司: 上海怡恩專利代理事務所(普通合伙) 31336
• 代理人: 潘青青

本發明涉及集成電路技術領域，公開了一種集成斬波和自動調零技術的高精度運算放大電路，包括：主運放、輸入低通濾波、第一級斬波、直流失配運放、第二級斬波、斬波低通濾波這六個單元，本方法在一種芯片內集成了斬波降噪和自動調零兩種技術，可以有效的消除輸入噪聲和降低運放直流失調電壓誤差，從而提高運算放大電路精度。該電路應用于高精度輸出的閉環負反饋運算放大系統，采用把直流失配放大到主運放環路中，通過主運放環路再次放大，得到高增益的失配誤差，利用應用系統中負反饋的存在，運放自動調整正輸入和負輸入，使之進一步接近虛短狀態，進而提高運算放大電路精度；采用輸入低通濾波濾除高頻噪聲，采用斬波方法能進一步減少噪聲。

技術領域

本發明涉及電子電路技術領域，具體是涉及一種集成斬波和自動調零的高精度運算放大電路，可以用于需要高精度輸出的閉環反饋運算放大系統中。

背景技術

高精度運放是一類受溫度影響小，即溫漂小，噪聲低，靈敏度高，適合微小信號放大用的運算放大器。隨著高新技術產業的快速發展，高精度運放電路作為一種運算放大器，有著越來越廣泛的應用。高精度運算放大器的運用范疇很廣，在產業領域中可用于量測儀器、控制系統、HAVC、程序控制等。在醫療領域中也有超音波、氣體分析、血壓計、診斷器、醫療影像系統等，此外汽車中的引擎管理、傳動系統管理，或實驗室內的測度計等，都需要運用上高精度的運算放大器。高精度運算放大器主要面向測試與測量儀表、汽車電子系統及工業控制系統產品市場。

在高精度運算放大電路中，為了降低運放失調和噪聲干擾，傳統的斬波器放大器一般采用自動調零方法，需要額外的調零或偏差存儲電路，其精度及溫度特性受限；或使用斬波穩定方法的多級復合放大器結構，該技術將直流穩定性，溫度特性較好，但會產生高頻的開關“噪聲”信號，這限制了可用信號帶寬。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明實施例的目的在于提供一種集成斬波和自動調零的高精度運算放大電路，以解決上述背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種集成斬波和自動調零的高精度運算放大電路，包括：

主運放電路，所述主運放電路的輸入端具有三個接入端，分別接正輸入、負輸入和反饋輸入，輸出端接運放輸出；

直流失配調節反饋電路，所述直流失配調節反饋電路的輸入端與正輸入、負輸入相連，輸出端與主運放電路的反饋輸入相連。

作為本發明進一步的方案，所述主運放電路包括第一級差分運放、第二級差分運放；所述第一級差分運放包括兩個PMOS對管PM1、PM2；所述第二級差分運放包括兩個PMOS對管PM3、PM4和兩個NMOS對管NM1、NM2。

作為本發明進一步的方案，所述直流失配調節反饋電路包括依次連接的輸入低通濾波單元、第一級斬波單元、直流失配運放單元、第二級斬波單元和斬波低通濾波單元。

作為本發明進一步的方案，所述輸入低通濾波單元用于濾除輸入高頻信號，產生低頻直流誤差信號，給與直流失配放大電路；所述第一級斬波單元用于對輸入信號進行斬波；

所述直流失配運放單元用于放大直流失配差分輸入信號；所述第二級斬波單元用于校正第一級斬波產生的相位變化；所述斬波低通濾波單元用于濾除斬波時鐘范圍的高頻信號，保留有效的低頻直流失配誤差放大信號，并反饋到主運放電路。

作為本發明進一步的方案，所述PMOS管PM1、PMOS管PM2的源級連接，形成第一差分對；所述PMOS管PM3、PMOS管PM4的柵極相連，形成第一電流鏡；所述NMOS管NM1、NMOS管NM2的柵極相連,形成第二差分對；所述PMOS管PM1的柵極與負輸入VN相連，漏極與NMOS管NM1的源極相連,源級與PMOS管PM2的源級相連,并共同連接至電源電壓VCC；所述PMOS管PM2的柵極與正輸入VP相連，漏極與NMOS管NM2的源極相連,源級與PMOS管PM1的源級相連,并共同連接至電源電壓VCC；