[发明专利]宽共模电流传感放大器的装置和方法

说明书

技术领域

本揭露的实施方案涉及电子设备，且更具体说来，在一个或多个实施方案中，本揭露的实施方案涉及宽共模差分放大器。

背景技术

差分放大器是设计用来测量差分信号的专用放大器。差分放大器的一个特征是能够去除多余的共模信号。与大多数类型的放大器不同，差分放大器通常需要测量电源轨外的电压，且用于有大的dc或ac共模电压的应用中。差分放大器对于电流和电压监测是理想的。例如，它可用以放大串联放置在电源总线和某种形式的负载之间的电流分流电阻上的电压降。放大器在例如但不限于数字音频、医疗、汽车、电信或电源管理的各种应用中执行分流电阻上的电流测量。为了减小分流电阻的功率损耗，期望使电阻值保持较小。因此，电阻上的电压降通常较小，例如，几百毫伏（mV）或更小。然而，输入共模电压可取决于应用而改变很大。例如，为了测量大功率类D放大器的负载电流，共模电压可能是峰间电压为300V且频率高达20kHz的正弦波；在超音波影像系统中，输入共模电压可能约为-120V；在远程通信系统中，输入共模可能为-48V或+48V；且在汽车应用中，输入共模可能为在-2V到65V之间变化、频率高达20kHz且占空比在2%到98%之间变化的脉冲宽度调制信号。因此，需要通用差分放大器来处理所述宽共模输入范围以在各种应用中进行操作。

AC电流传感的传统的解决办法在由专用双电源供能的差分放大器的输入级中使用电阻分压器。所述电阻分压器配置以把输入共模电压衰减到可由例如双电源范围的输入放大器处理的输入范围。然而，这个方法有若干缺点。例如，需要双电源。电阻分压器增大了输入相关噪声、偏移和漂移，并减小了放大器的带宽。

发明内容

描述了一种电路或装置，所述电路或装置包括配置以接收第一电源电压和电压选择器输入信号且还配置以基于所述第一电源电压和所述电压选择器输入信号中较小者来产生第一内部轨道电压的电压选择器电路，其中所述电压选择器输入信号包括输入信号的非反信号和反输入信号中的至少一个。所述装置也包括配置以接收所述输入信号并至少基于所述第一电源电压输出所述输入信号的电压电平转移的信号的输入放大器电路，所述输入放大器电路的至少一部分耦接到所述第一内部轨道电压。

在一些实施方案中，所述电路还包括耦接到所述输入放大器电路且配置以接收所述电压电平转移的信号并输出输出电压的输出放大器。在一些实施方案中，所述电压选择器电路还配置以接收第二电源电压并基于所述第二电源电压和所述电压选择器输入信号中较大者来产生第二内部轨道电压。

在所述装置的某些实施方案中，所述第一电源电压接地，且所述第二电源电压是DC电源。在所述装置的一些实施方案中，所述电压选择器输入信号只包括所述输入信号的所述反信号和所述非反信号中的一个。在某些实施方案中，所述电压选择器输入信号包括所述输入信号的所述非反信号和所述反信号中较小者。在一些实施方案中，所述电压选择器输入信号包括所述输入信号的所述非反信号和所述反信号中较大者。在所述装置的某些实施方案中，所述电压选择器输入信号包括所述输入信号的所述反信号和所述非反信号的组合。在所述装置的一些实施方案中，所述电压选择器输入信号是所述输入信号的共模电压。

在上述装置的一些实施方案中，所述输入放大器电路包括电压电流转换器、电流转移块和电流电压转换器。所述电压电流转换器可配置以接收所述输入信号并把差分输入信号转换成一个或多个电流信号且拒绝共模输入信号。另外，所述电压电流转换器可耦接到所述第一内部轨道电压和所述第二内部轨道电压。所述电流转移块可包括一个或多个电流镜并配置以接收来自所述电压电流转换器的所述一个或多个电流信号。另外，所述电流转移块可耦接到所述第一内部轨道电压和所述第二内部轨道电压。所述电流电压转换器可配置以接收来自所述电流转移块的所述一个或多个电流信号并把所述一个或多个电流信号转换成与所述输入信号不同的第二信号。另外，所述电流电压转换器可耦接到所述第一电源电压和所述第二电源电压。

在上述装置的一些实施方案中，所述电压选择器电路可包括：与所述第一内部轨道电压和所述电压选择器输入信号电耦接的第一二极管；与所述第一内部轨道电压和所述第一电源电压电耦接的第二二极管；与所述第二电源电压和所述第二内部轨道电压电耦接的第三二极管；和与所述电压选择器输入信号和所述第二内部轨道电压电耦接的第四二极管。

在上述装置的某些实施方案中，所述电压选择器电路可包括：把所述电压选择器输入信号的电压电平与所述第一电源电压的电压电平比较的第一比较器；和把所述电压选择器输入信号的所述电压电平与所述第二电源电压的电压电平比较的第二比较器。