[發明專利]一種自歸零電流型高精度可編程增益放大器及方法

在審

• 申請號: 202011404096.X
• 申請日: 2020-12-05
• 公開（公告）號: CN112769408A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 劉若曦;田澤;余立寧;邵剛;劉敏俠
• 申請（專利權）人: 西安翔騰微電子科技有限公司
• 主分類號: H03G1/00
• 分類號: H03G1/00;H03G3/20
• 代理公司: 西安匠成知識產權代理事務所(普通合伙) 61255
• 代理人: 商宇科

本發明涉及一種自歸零電流型高精度可編程增益放大器及方法。本發明包括自動調零運放A1、調零運放A2和二級調零運放A3，自動調零運放A1的輸出端接一級輸出管P1，一級輸出管P1的源端上拉轉換電阻R2，漏端接可變電阻陣列R1，可變電阻陣列R1的可變量程端接自動調零運放A1的負輸入端，滿量程端接調零運放A2的負輸入端和輸出端，上拉轉換電阻R2與一級輸出管P1連接處為二級輸入信號，接二級調零運放A3，二級調零運放A3的輸出端分別接二級輸出管P2和二級輸出管P3的柵端，二級輸出管P2的源端接上拉轉換電阻R3，二級輸出管P3的源端接上拉轉換電阻Ros，二級輸出管P2的漏端為輸出端口。本發明可以將傳感器輸入信號精確按比例放大，并可對傳感器零點進行調零，同時對輸出信號的幅度進行控制。

技術領域

本發明涉及航空、航海和航天等領域，尤其涉及一種自歸零電流型高精度可編程增益放大器及方法。

背景技術

現有的增益放大器，其方案多采用三運放結構的儀表放大器，為電壓模式，在實際應用過程中，電壓在長距離傳輸過程中存在寄生，這種長距離傳輸造成的精度誤差，會嚴重影響信號放大的精度，存在拓展性差的確定。

發明內容

本發明為解決背景技術中存在的上述技術問題，而提供一種自歸零電流型高精度可編程增益放大器及方法，可以將傳感器輸入信號精確按比例放大，并可對傳感器零點進行調零，同時對輸出信號的幅度進行控制。

本發明的技術解決方案是：本發明為一種自歸零電流型高精度可編程增益放大器，其特殊之處在于：所述放大器包括自動調零運放A1、調零運放A2和二級調零運放A3，自動調零運放A1的輸出端接一級輸出管P1，一級輸出管P1的源端上拉轉換電阻R2，漏端接可變電阻陣列R1，可變電阻陣列R1的可變量程端接自動調零運放A1的負輸入端，滿量程端接調零運放A2的負輸入端和輸出端，調零點電流Izero從一級輸出管P1和電阻陣列R1連接處流入或流出，上拉轉換電阻R2與一級輸出管P1連接處為二級輸入信號，接二級調零運放A3，二級調零運放A3的輸出端分別接二級輸出管P2和二級輸出管P3的柵端，二級輸出管P2的源端接上拉轉換電阻R3，二級輸出管P3的源端接上拉轉換電阻Ros，二級輸出管P2和轉換電阻R3的連接處為接點X，二級輸出管P3和上拉轉換電阻Ros的連接處為Y點，接點X接二級調零運放A3的負輸入端和對地通路管N2的源端，對地通路管N2的漏端接地，柵端接二級輸出管P3的漏端，同時輸出過壓控制電流Iover從二級輸出管P3的漏端輸入加載在對地通路管N1的柵端以及對地通路管N2的柵端，對地通路管N1的源端接接點Y，漏端接地，二級輸出管P2的漏端為輸出端口，同時欠壓補償電流Iunder從輸出端口流入。

優選的，輸出端口接轉換電阻R4，轉換電阻R4另一端接地。

一種實現上述的自歸零電流型高精度可編程增益放大器的方法，其特殊之處在于：該方法包括以下步驟：

1)通過自動調零運放A1的輸入級將輸入電壓差通過可編程電阻R1轉化為電流；

2)在應用傳感器調理電路時，在可編程電阻R1轉換為電流后，引入Izero電流可以對傳感器零輸入時的差分電壓進行調零控制，修正傳感器的零點漂移；

3)在二級調零運放A3的輸出級，通過轉換電阻R3將前級輸入電壓轉換為電流；

5)在輸出電壓達不到最低要求時通過Iunder電流注入電流，抬高輸入；

6)在輸出電壓大于要求電壓時，Iover電流注入轉換電阻Ros，開啟對地通路管N1以及對地通路管N2，將多余電流泄放至地以保證滿足；輸出限壓。

優選的，步驟2)中所述Izero電流通過注電流和抽電流來實現。

優選的，步驟4)中轉換電阻R3和轉換電阻Ros，以及二級輸出管P2和二級輸出管P3的尺寸大小按比例設計以保證電壓VX和VY始終相等。