[发明专利]数字可编程的全微分误差放大器

说明书

一种误差放大器电路接收第一和第二输入信号，并提供表示第一和第二输入信号之间差值的误差放大器输出信号。误差放大器电路实现具有微分输入信号路径的比例积分‑微分器(PID)电路，并且包括一个比例放大器电路、一个积分‑放大器电路和一个微分‑放大器电路。微分放大器电路接收交流耦合输入信号。误差放大器电路将来自比例放大器电路、积分放大器电路和微分放大器电路的输出求和，以提供误差放大器输出信号，其中误差放大器输出信号参考到第一偏压。

技术领域

本发明涉及一种误差放大器电路及其方法，尤其涉及一种全微分误差放大器。

背景技术

笔记本电脑等电子系统，通常含有电源管理集成电路，用于调节电子系统的功率使用。此外，引入集成电路的电子系统，通常采用电压调制器将供电系统电源的主母线电压转换为一个或多个驱动集成电路所必需的电压。例如，提供给电子系统的5伏电源电压可能需要降低到1.8伏，以驱动电子系统中的集成电路。嵌入式系统，例如物联网(IoT)设备，包括处理器(或微控制器)和本地存储器，耦合到组件上并执行嵌入式软件来执行某些任务。实际上，处理器电源由电压调制器提供，电压调制器将电源的输入电压转换为处理器指定的电压值。

开关模式电源或开关调制器，也被称为直流到直流转换器，是一种通常用于在集成电路所选的电压水平下，将输入端电源电压转换成所需的输出电压的一种电压调制器。在一个示例中，一个12伏或5伏的电源电压可以降低至1伏，以便为嵌入式处理器供电。开关调制器通过电容器、电感器和变压器等低损耗元件提供电源功能，接通或断开电源开关，将能量以分离的封装包形式从输入端转移到输出端。反馈控制电路用于调制能量转移，将稳定的输出电压保持在电路所需的负载极限内。

一些开关调制器采用脉冲宽度调制(PWM)来控制功率开关的工作周期。也就是说，通过调节脉冲宽度，可以在给定的固定频率或可变频率下控制功率开关的导通时间。采用PWM控制的开关调制器包括PWM控制器或调制器，以驱动包括功率开关的功率块、用于功率开关的驱动电路和LC滤波电路。在某些情况下，开关调制器是一个单相位转换器，PWM控制器产生一个单相位PWM时钟信号，驱动单相位功率模块。在其他情况下，开关调制器是一个多相位转换器，多相位PWM控制器产生具有不同相移的时钟信号，以驱动多相位功率模块，每个时钟信号驱动相应的功率模块单元。当电压调制器必须在宽范围的负载条件下以高精度地传输调制后的输出电压时，多相位PWM控制器是十分必要的。

所有开关电源都需要一个放大器将输出电压或电流与目标参考值作比较。输出电压和目标参考值之间的任何差异，即误差，用于将输出电压校正到所需的目标参考值。误差放大器是开关电源控制回路的基础。误差放大器需要特定的频域调谐，使用极点和零点来补偿控制回路。补偿通常是通过一个离散的无源电阻和电容网络以各种方式缠绕在放大器周围来实现的。一些补偿集成在硅上，并进行数字编程，以减少外部元件的数量和焊接的需要。

发明内容

本发明涉及一种误差放大器电路，用于接收第一和第二输入信号，并提供一个误差放大输出信号，表示第一和第二输入信号之间的差值，该误差放大器电路包括：

一个第一分压器，耦合在第一输入信号和第一地电压之间，第一分压器的第一输出节点提供与第一输入信号相关并参考第一地电压的第一输出信号；

一个第二分压器，耦合在第二输入信号和第二地电压之间，第二分压器的第二输出节点提供与第二输入信号相关并参考第二地电压的第二输出信号；以及

一个比例-积分-微分器(PID)电路，具有微分输入信号路径，以接收第一输出信号和第二输出信号，PID电路包括一个比例放大器电路，一个积分放大器电路和一个微分放大器电路，每个比例放大器电路和积分放大器电路接收第一和第二输出信号作为各自的输入信号，微分放大器电路接收第一输出信号和通过交流耦合接收第二输出信号作为输入信号，比例放大器电路、积分放大器电路和微分放大器电路具有共同连接到误差放大器输出节点的输出端子，以提供误差放大器输出信号，误差放大器输出信号参考到第一偏置电压。