[发明专利]模拟前端电路

说明书

一个实施例提供了模拟前端电路。当斩波信号具有第一逻辑值时，非反相仪表前置放大器从第一输入电压减去第二输入电压，并且在输出第二输入电压作为第二输出电压的同时通过放大相减电压来生成第一输出电压。当斩波信号具有第二逻辑值时，非反相仪表前置放大器从第二输入电压减去第一输入电压，并且在输出第二输入电压作为第二输出电压的同时通过放大并且然后反相相减电压的极性来生成第一输出电压。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月21日提交的日本专利申请号2016-085016的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种包括仪表前置放大器(instrumentation preamplifer)和AD转换器的模拟前端电路，并且更特别地，涉及一种用于降低偏移分量、温度漂移、低频噪声等的技术。

背景技术

在模拟前端电路中，通过检测温度获得的非常小的模拟信号例如被放大并被AD转换成数据。在该操作中，具有高放大因数的仪表前置放大器和AD转换器中发生的偏移分量、温度漂移、低频噪声等(以下被称为“偏移分量等”)对于整个电路的性能具有很大影响。

鉴于上述，例如，采用图3中示出的模拟前端电路20A，其配备有用于减少这样的偏移分量等的配置(参考关于AD7190、AD7192、AD7193、AD7194和AD7195的斩波，”MaryMcCarthy，AN-1131，应用笔记，第1页，共4页，模拟装置)。模拟前端电路20A配备有：开关SW11和SW12，其中的每个在从传感器1输入的输入电压VINP和VINN之间切换；差分仪表前置放大器21A，其对经由开关SW11和SW12输入的电压VINP和VINN之间的差执行差分放大；AD转换器22，用于将差分仪表前置放大器21A的差分输出信号VOUTP和VOUTN之间的差转换为数字信号；开关电路23，其使AD转换器22的输出数据原样或反相其极性后通过；以及数据计算器24，其用于连续地计算从开关电路23输出的两个数据的平均数据。

差分仪表前置放大器21A由运算放大器OP11和OP12以及增益设定电阻器R11、R12和R13(R12＝R13)组成，并输出电压VOUTP和VOUTN。开关电路23由开关SW13和数据反相器23a组成。

斩波信号CHOP是“0”和“1”以规定的周期重复地且交替地发生的信号。分别地，当斩波信号CHOP为“0”和“1”时，开关SW11、SW12和SW13中的每个开关选择输入端子“0”和“1”。

在图3中，符号Vos11、Vos12以及Vos13分别表示在运算放大器OP11的非反相输入侧发生的偏移分量等、在运算放大器OP12的非反相输入侧发生的偏移分量等以及在AD转换器22的数据输入侧发生的偏移分量等。

在模拟前端电路20A中，当斩波信号CHOP为“0”时，开关电路23的输出电压VO_CHOP＝0由下式给出：

另一方面，当斩波信号CHOP为“1”时，开关电路23的输出电压VO_CHOP＝1由下式给出：

因此，数据计算器24的输出OUT、即开关电路23的两个连续输出电压VO_CHOP＝0和VO_CHOP＝1的平均值由下式给出：

在等式(3)中，消除了偏移分量等Vos11、Vos12和Vos13。

然而，在上面参考图3描述的模拟前端电路20A中，其采用差分仪表前置放大器21A，差分仪表前置放大器21A的输出电压VOUTP和VOUTN必然地以相反的方向(差分地)变化。因此，在输入信号VINP和VINN的偏置点被设置在接近GND的低电位处的情况下，输出电压VOUTP和VOUTN立即饱和。