[發明專利]用于儀器放大器的增益控制電路和方法

在審

• 申請號: 202010750652.2
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN112311343A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: C·D·斯坦恩斯庫;C·M·丁加;G·W·斯蒂爾
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H03G3/30
• 分類號: H03G3/30;H03G1/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉倜

本發明公開了一種具有電子可調增益的儀器放大器。通過電子地控制耦接到該儀器放大器的反饋部分的電阻來調節該增益。通過由在該儀器放大器的輸入處出現的共模電壓的電阻器控制信號基準控制的開關來調節該電阻。因此，該儀器放大器能夠適應共模電壓的高電壓范圍，同時仍然提供可控增益。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2019年10月30日提交的美國專利申請號16/668,557的優先權，該專利申請要求于2019年8月2日提交的美國臨時申請號62/882,090的權益。這些專利申請的全部內容以引用方式并入本文。

技術領域

本公開涉及儀器放大器，并且更具體地涉及用于儀器放大器的增益控制電路和方法。

背景技術

儀器放大器可放大兩個輸入信號(例如，V_IN+、V_IN-)之間的差值，同時抑制兩個輸入共同的信號(例如，共模電壓V_CM)。儀器放大器的輸出(V_OUT)是相對于基準(V_REF)而言的，并且因此可為單端輸出(例如，V_REF＝接地)或具有偏移該基準的共模的差分輸出。例如，用于具有增益(G)的儀器放大器的公式由以下公式給定：

V_OUT＝G×(V_IN+-V_IN-)+V_REF

高電壓(HV)儀器放大器可具有大的(100)增益并且可抑制大的共模電壓(例如，12V)。儀器放大器可具有可被設定為期望值但是一旦被設定就不能夠被輕易地控制成其他值的增益。因此，需要儀器放大器的增益控制電路電子地控制儀器放大器的增益。

發明內容

在至少一個方面，本公開總體上描述了一種包括儀器放大器和增益控制電路的電路。該增益控制電路耦接到該儀器放大器，并且被配置為將該儀器放大器的增益控制為多個可能的增益值中的一個可能的增益值。該控制是基于：(i)在多個增益選擇輸入處接收的增益選擇信號；以及(ii)共模電壓，該共模電壓對應于在該儀器放大器的正極輸入和負極輸入處接收的輸入信號。

在另一方面，本公開總體上描述一種用于調節儀器放大器的增益的方法。該方法包括從該儀器放大器的輸入中提取共模電壓。該方法還包括接收增益選擇信號，并且隨后基于該增益選擇信號和該共模電壓，使用增益解碼器電路生成多個電阻器控制信號。隨后基于該多個電阻器控制信號來設定內部受控電阻器的電阻，并且基于該內部受控電阻器電路的電阻來調節該儀器放大器的增益。

在另一方面，本公開總體上描述了一種可調增益儀器放大器。該可調增益儀器放大器包括雙級opamp儀器放大器或三級opamp儀器放大器(即，雙級或三級opamp儀器放大器)。該可調增益儀器放大器還包括內部受控電阻器，該內部受控電阻器耦接到該雙級或三級opamp儀器放大器，并且該雙級或三級opamp儀器放大器的增益是基于該內部受控電阻器的電阻。該可調增益儀器放大器還包括增益解碼器，該增益解碼器耦接到該內部受控電阻器。該增益解碼器被配置為基于在該增益解碼器的第一增益選擇輸入處和第二增益選擇輸入處接收的增益選擇信號來控制該內部受控電阻器的電阻。該可調增益儀器放大器還包括共模提取器，該共模提取器耦接到該雙級或三級opamp儀器放大器。該共模提取器被配置為根據該雙級或三級opamp儀器放大器的輸入確定共模電壓。該共模電壓被傳輸到該增益解碼器，該增益解碼器被配置為將被提供給該內部受控電阻器的電阻器控制信號偏移該共模電壓。

在以下具體實施方式及其附圖內進一步解釋了前述說明性發明內容，以及本公開的其他示例性目標和/或優點、以及實現方式。

附圖說明

圖1示出了根據本公開的實施方式的可能的可調增益儀器放大器電路的框圖。

圖2A示意性地示出了可與圖1的可調增益儀器放大器電路一起使用的第一儀器放大器實施方式。