[发明专利]调节仪表放大器中的增益误差的方法

说明书

电流反馈仪表放大器(CFIA)包括具有退化的差分对(Msubgt;1a/subgt;,Msubgt;1b/subgt;)，以用于在存在大共模电压的情况下放大小差分电压。CFIA包括输入跨导器和反馈跨导器以及修调电路(Rsubgt;TAIL,IN/subgt;,Rsubgt;TAIL,FB/subgt;)，该修调电路修调每个跨导器中晶体管的反向偏置电压。修调电路(Rsubgt;TAIL,IN/subgt;,Rsubgt;TAIL,FB/subgt;)包括设置在每个跨导器中的尾电流的信号路径中的多个可选电阻器。多个可选电阻器中的每个可选电阻器都具有耦接到其的开关。当开关闭合时，只有最多到相应开关的电阻器位于差分晶体管对的体‑源电压的信号路径中。电阻器修调电路(Rsubgt;TAIL,IN/subgt;,Rsubgt;TAIL,FB/subgt;)减小了相应差分晶体管对的跨导之间的失配，并且从而减小了CFIA的增益误差。

相关专利申请

本申请要求于2017年5月2日提交的共同拥有的美国临时专利申请号62/500,448的优先权；该临时专利申请据此以引用方式并入本文以用于所有目的。

技术领域

根据所公开的主题的一些实施方案，提供了用于动态地校正使用电流反馈电路架构的仪表放大器的增益误差的系统和方法。

背景技术

增益误差，例如实际传递函数与电流反馈仪表放大器(CFIA)的理想传递函数之间的差异取决于CFIA的输入跨导器和反馈跨导器之间的匹配的精度。一些现有的CFIA试图使用一种架构来解决增益误差，在该架构中，每个跨导器都包括前置放大器，以产生与输入跨导器和反馈跨导器的退化电阻器之间的比率成比例的传递函数，参见图1。这种电路架构的优点在于它提供的增益误差几乎完全取决于电阻器的匹配，这种匹配优于晶体管的匹配。虽然前置放大器提供了总体低增益误差，但它们的噪声增加了仪表放大器的总噪声，使得这种架构不太适合低噪声设计。另一个缺点是每个前置放大器周围存在反馈回路，这使得频率补偿相当复杂和困难。

在另一种方法中，CFIA的跨导器均基于具有退化的差分晶体管对。噪声显著低于使用前置放大器的解决方案，并且不会存在额外的反馈回路。然而，增益误差也将变化：它现在不仅受到输入退化电阻器和反馈退化电阻器之间的失配的影响，而且还受到每个跨导器的退化的差分晶体管对之间的任何失配的影响，以及受到被馈送到每个跨导器中的相应尾电流之间的任何失配的影响。如上所述，电阻器比晶体管匹配好得多，因此除退化电阻器之间的失配之外的失配主导增益误差。

发明内容

因此，需要一种CFIA，该CFIA具有最小化输入跨导器和反馈跨导器的其他元件(诸如晶体管或尾电流)之间的失配的架构。

根据实施方案，一种用于电流反馈仪表放大器中的增益误差校正的方法可包括以下步骤：提供输入跨导器，该输入跨导器包括第一差分晶体管对、第一尾电流源、耦接在第一尾电流源和第一差分晶体管对之间且耦接到第一差分晶体管对的本体的第一修调电路，其中第一修调电路可以改变第一差分晶体管对的本体上的第一反向偏置电压；提供反馈跨导器，该反馈跨导器包括：第二差分晶体管对、第二尾电流源和耦接在第二尾电流源和第二差分晶体管对之间且耦接到第二差分晶体管对的本体的第二修调电路；其中第二修调电路可以改变在第二差分晶体管对的本体上的第二反向偏置电压；以及调节第一修调电路或第二修调电路以减小输入跨导器和反馈跨导器之间的增益误差。

根据该方法的另一实施方案，可包括以下步骤：提供耦接在第一差分晶体管对和第一修调电路之间的第一退化电阻器；以及提供耦接在第二差分晶体管对和第二修调电路之间的第二退化电阻器。根据该方法的另一实施方案，第一修调电路和第二修调电路可以包括多个串联连接的电阻器和耦接到多个串联连接的电阻器的多个开关，由此可以改变第一反向偏置电压和第二反向偏置电压。根据该方法的另一实施方案，可包括将多个开关的断开状态和闭合状态存储在非易失性存储器中的步骤。根据该方法的另一实施方案，可包括将输入跨导器和反馈跨导器耦接到放大器的步骤。