[实用新型]一种数字自校准斩波精密放大器

说明书

本实用新型提供一种成本较低、易于实现的高性能数字自校准斩波精密放大器。所述放大器主要包括数字自校准环路和斩波电路。放大器上电后，在一段时间周期内配置为数字自校准状态，斩波电路和放大输出电路关闭。校准的数字量存储于寄存器中，并通过数模转换器对放大器的输入失调电压做校准。数字自校准状态结束后，比较输出电路关闭，所述放大器配置为斩波放大状态，斩波电路和放大输出电路进行工作，用以进一步降低所述放大器的输入失调电压、失调电压的温漂以及闪烁噪声。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路中的放大器领域，更具体地说，涉及一种提高所述放大器精度的技术。

背景技术

在当前的工业控制系统、仪器仪表、医疗设备、安防、汽车、航空航天及消费类电子等领域，精密放大器集成电路有着广泛的应用。输入失调电压、失调电压的温漂（drift）、闪烁噪声（1/f noise）是标示放大器精度的重要技术指标，其性能直接影响到上述应用设备和系统的精度指标。

在利用半导体工艺制造集成电路的过程中，诸多因素会影响放大器的精度，例如器件失配（mismatch）、闪烁噪声、器件参数的温度漂移、封装压力（stress）等。设计优良的通用放大器的初始输入失调电压在几个毫伏，失调电压的温漂在几个微伏每摄氏度，低频闪烁噪声会有峰峰值十几微伏的抖动。在一些精密应用中，通用放大器的性能无法满足系统设计的精度要求。

国内外半导体公司对提高放大器的精度的方法做了广泛的探索。目前的方法有封装前的激光修调或烧录熔丝、封装后修调（etrim）、上电自校准技术、斩波技术、纹波消除的斩波技术、乒乓自稳零技术、乒乓自稳零斩波技术等。根据放大器精度以及成本的要求，可以考虑采取相应的合理方法。

以上方法中，封装前的激光修调或烧录熔丝、封装后修调的方法成本较高，量产测试需要开发相应的修调程序，而且失调电压的温漂性能得不到改善或者会变得更差。上电自校准技术成本低，但同样不能解决失调电压的温漂问题。斩波技术成本也较低，但是存在输出纹波较大的问题。如果要消除斩波的纹波输出，代价会较大。乒乓自稳零技术，需要多个主放大器和辅助放大器，成本会较高。

发明内容

本发明基于现有方案的优缺点，提供一种成本较低、易于实现的高性能数字自校准斩波精密放大器。

所述放大器包括数字自校准环路和斩波电路。放大器上电后，在一段时间周期内配置为数字自校准状态，斩波电路和放大输出电路关闭。校准的数字量存储于寄存器中，并通过数模转换器（DAC）对放大器的输入失调电压做校准。数字自校准状态结束后，比较输出电路关闭，所述放大器配置为斩波放大状态，斩波电路和放大输出电路进行工作，用以进一步降低所述放大器的输入失调电压、失调电压的温漂（drift）以及闪烁噪声（1/f noise）。

所述放大器的放大通路为折叠共源共栅AB类（Class AB）输出电路，其包括输入差分对、两对差分电流源和放大输出电路。该放大输出电路包括带有增益提升（gain boost）电路的两组共源共栅电路和AB类输出电路及其偏置电路。放大通路的频率补偿电路为米勒补偿（Miller compensation），即补偿电容器位于放大器输出端和输出驱动管的栅极。其中，引起放大器失配（mismatch）及噪声的电路为输入差分对和差分电流源。

所述数字自校准环路包含引起放大器失配及噪声的电路、两组共源共栅电路构成的比较输出电路、预定位数的二分法逐次逼近寄存器逻辑（SAR logic）电路和用于校准放大器失配的数模转换器。

所述放大器配置为数字自校准状态时，引起放大器失配及噪声的电路和比较输出电路构成比较器进行工作，同时把该比较器的输入短接，以致使比较器的输入为所述放大器的等效输入电压。