[發(fā)明專利]能夠精確測量小電信號的放大器電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011403187.1
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112953540A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亞瑟·威廉·桑特肯
• 申請（專利權(quán)）人: 因西亞瓦(控股)有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 鄭樂;臧建明

放大器電路包括電阻分壓器(R_REF)，其包括n個電阻元件、界定在其每一端的兩個主節(jié)點、兩個讀出節(jié)點(d₁，d₂)、界定在相鄰電阻元件之間的電阻節(jié)點(q)、和連接到或可連接到所述第一主節(jié)點(a)的輸入電流源(I_REF)。所述電阻分壓器(R_REF)包括可由反饋信號(s_FB)控制斷開或閉合的兩個可尋址開關(guān)元件陣列。所述放大器電路包括晶體管(T₁，T₂)的差分對，其中，每個所述晶體管(T₁，T₂)的源極端子連接到所述第二節(jié)點(b)，所述晶體管(T₁，T₂)的柵極端子連接到輸入信號(v₁，v₂)，所述晶體管(T₁，T₂)的漏極端子連接到電流源(I₁，I₂)，并且所述晶體管(T₁，T₂)的基極端子連接到所述讀出節(jié)點(d₁，d₂)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種放大器電路以及一種方法用于能夠精確測量小電信號，例如從包括無源紅外(PIR)和熱電堆傳感器的傳感器或傳感器元件轉(zhuǎn)換或生成的那些小電信號。

背景技術(shù)

將物理量和參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號的很多傳感器和轉(zhuǎn)換器生成的信號較小，需要靈敏儀器檢測所述信號。通常，這些信號與所述傳感器和轉(zhuǎn)換器的高輸出阻抗、傳感器自身的電荷積累、在嘈雜環(huán)境中的操作以及其它在連接和檢測這些信號時需要額外注意的其他環(huán)境挑戰(zhàn)相關(guān)。

一個例子是在熱檢測領(lǐng)域中，在諸如無源紅外(PIR)探測的應(yīng)用中使用熱電堆或高溫陶瓷元件，經(jīng)常需要(優(yōu)選以差分方式)測量傳感器的小電壓和小電流以確保精確讀出。這些小電壓和/或小電流信號的讀出將進(jìn)一步不影響所述傳感元件的正常操作。將這些信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字表示，允許在處理這些信號時，為決策和其它目的提供極大的靈活性。如果這種轉(zhuǎn)化發(fā)生在信號鏈的早期，環(huán)境因素(例如RF耦合、供給變化等)不太可能影響所述信號的保真度和精確度。

對這種測量裝置或儀器的要求可以包括：

·以差分方式操作的能力，以及在需要時(例如，所述傳感器沒有差分輸出)以單端型方式操作的能力；

·在高于和低于0V的輸入電壓(對稱和非對稱)下工作的能力；

·低噪聲貢獻(xiàn)，以確保信噪比最大化，因為通常在所述信號鏈的早期就遇到所述測量設(shè)備(這可能會影響所有的下游系統(tǒng))；

·低功耗操作，可能夠使用在電池供電的設(shè)備并確保最佳的能源利用；

·高動態(tài)范圍，將確保大范圍地精確探測可通過傳感器生成的信號；

·能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，以便在信號鏈中盡早進(jìn)行進(jìn)一步處理；

·高線性度；

·足夠的帶寬，以確保精確追蹤通過所述傳感器生成的所述輸入信號的變化；以及

·魯棒的實施方式，將使這種測量設(shè)備或儀器可以在不同性質(zhì)的電子器件中實施，所述實施方式包括離散實施方式、使用CMOS或雙極技術(shù)的集成電路或可以用于給定應(yīng)用的任何其它實施方式。

在現(xiàn)有技術(shù)的公開DE102013014810B4中，描述了一種滿足多個上述要求的差分放大器級別。所述公開披露了一種數(shù)字控制的串聯(lián)電阻器串，用于根據(jù)作為西格瑪-德爾塔模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的一部分生成的反饋信號，將恒定參考電流引導(dǎo)到差分放大器的任一分支。這個反饋信號對于建立用作西格瑪-德爾塔轉(zhuǎn)換器架構(gòu)一部分的差分機的功能至關(guān)重要。這個方法的一個缺點在于，最終的噪聲性能受到兩個電阻器的源級之間連接的電阻器的限制，特別是在由于低電流消耗使得電阻器的值很高的情況下。

發(fā)明內(nèi)容