[发明专利]DC稳定的电荷放大器

说明书

技术领域

在此所描述的主题的实施例总体上涉及电荷放大器，例如与电容加速度计、陀螺仪以及使用电容传感机制的其它器件一起使用的那些电荷放大器。更具体地，各种实施例涉及具有DC稳定反馈回路的电荷放大器电路。

背景技术

“电荷放大器”是能够接收输入电荷并且基于输入电荷来驱动输出电压的任意器件、电路或系统。在大部分的应用中，输入电荷并不是在诸如测量、处理、逻辑或信息电路那样的其它电路中使用的合适的信号。因此，传统的电荷放大器基于输入电荷驱动将用作其它电路的信号的输出电压。电荷放大器电路及系统被用于许多不同的应用中。例如，交通工具的气囊触发器件使用电容加速度计，其通常利用电荷放大器系统将来自加速度计的电荷输出转换为输出电压。输出电压用来确定用于触发气囊的条件。使用电荷放大器的其它应用包括微机电系统(MEMS)，例如具有电荷放大器的MEMS陀螺仪和MEMS加速度计。例如，数码相机和游戏机遥控器可以使用电荷放大器，利用MEMS陀螺仪及加速度计来测量运动。

通常，电荷放大器系统包括具有电容反馈回路的运算放大器。电荷放大器的输入可能经历近似为在输入和地(或其它参考电压)之间流动的电流的“漏电流”。在某些情况下，漏电流能够在电荷放大器的输出引起DC偏移，这可能不希望地致使放大器被驱动至饱和。在传统的电荷放大器中，电阻器通常被用作与电容反馈回路并联的DC反馈通路，从而提供漏电流并使电荷放大器的DC偏移值稳定。大的电阻器在传统的电荷放大器中典型地实现为与电荷放大器分离的分立元件，所述电荷放大器典型地实现于芯片上。将电阻器实现为分立元件在成本和尺寸方面是不利的。

同样，在传统的放大器中一般使用大的电阻器，以防止AC通过DC稳定通路反馈，并且由此防止在电荷放大器的输入引入不希望的信号。DC稳定通路因此具有至少部分地由DC通路的电阻确定的截止频率。

在传统的电荷放大器中，在DC反馈回路中的截止频率取决于DC反馈回路中的电阻器的值以及电容反馈回路中的电容器的值。随着电阻器和电容器的值增加，截止频率变得更低。根据传递函数，在反馈通路中的电阻器和电容器确定了在电荷放大器的频率响应中的极点频率(pole frequency)；这些通路因此影响DC反馈回路的截止频率。随着电阻器的大小变大，通过实现于芯片上的电阻器来提供漏电流会越来越困难。而且，在电容反馈通路中的大电容会在电荷放大器的输出不希望地引起信号电平降低，导致在电荷放大器的输出处的信噪比(SNR)低。

一个传统的电荷放大器在DC反馈回路中使用有源低通滤波器以在DC稳定通路中防止不希望的AC信号。提供漏电流的电阻器实现于芯片上，但是这仍然需要相对大的电容器和相对大的电阻器以实现所希望的低的截止频率。因此传统的电荷放大器在被实现为具有低的截止频率时可能提供相对低的输出信号电平。

因此，所希望的是提供具有DC稳定通路的电荷放大器电路，所述DC稳定通路具有低截止频率，并且在电荷放大器的输出提供合适的输出信号电平以及获得高信噪比的同时还提供用于漏电流的合适的电流。结合附图以及上述技术领域和背景技术，其它所希望的特征和特性根据随后的详细描述和所附的权利要求将变得显而易见。

附图说明

在结合附图进行考虑时可以通过参考详细的描述和权利要求获得对本主题的更全面的理解，其中在所有附图中相同的附图标记指示相同的要素。

图1是示出包括电荷放大器的示例性的MEMS传感器系统的框图；

图2是示出在电荷放大器中的示例性的DC稳定通路的框图；

图3是示例性电荷放大器电路的电路图；以及

图4是操作在器件中的电荷放大器的示例性方法的流程图；

具体实施方式

下面的详细描述实际上只是说明性的，而并不意图限定本主题的实施例或此类实施例的应用和使用。

根据各种实施例，描述了用于改进在电荷放大器电路中的DC稳定通路的特性的系统、电路及方法。