具有自動調零和削波的桌球放大器的製作方法
2023-12-02 16:22:21
專利名稱：具有自動調零和削波的桌球放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及桌球放大器的領域，更具體地說，涉及降低所述放大器的低頻噪聲和補償電壓差錯的技術。
背景技術：
眾所周知，桌球放大器由於它的低輸入補償電壓被廣泛應用。圖1所示為一基本桌球放大器10的示意圖。兩個增益放大器A1和A2均有差動輸入端和輸出端，其接收由信號INP與INN構成的差動輸入信號。所述桌球放大器通常還包括一輸出放大器A0，其可通過一對開關S1和S2與A1的輸出端連接或通過一對開關S3和S4與A2的輸出端連接。
一對全差動零位放大器A3和A4分別使A1和A2進行自動調零；A3和A4的輸入端通過一對開關S5/S6和S7/S8與A1和A2的輸出端連接。一對存儲電容器C1和C2與A3的輸入端連接和存儲電容器C3和C4與A4的輸入端連接。一開關S9在A1的輸入端之間連接和一開關S10在A2的輸入端之間連接。一開關S11在差動信號輸入端和A1中的一輸入端之間連接和一開關S12在差動信號輸入端和A2中的一輸入端之間連接。
所述開關由一控制電路控制(圖中未示)，其根據圖1a所示的時序圖控制所述開關。所述桌球放大器具有二階段的定時循環。在第一階段(1)，開關S5、S6和S9閉合，這樣放大器A1由零位放大器A3的輸出電流自動調零，使誤差信號存儲在存儲電容器C1和C2上。開關S3、S4和S12也閉合，以使差動輸入信號由A2放大繼之以A0放大。在第二階段(2)，開關的作用相反開關S7、S8和S10閉合，以由A4使A2自動調零(使誤差信號存儲在存儲電容器C3與C4上)和開關S1、S2和S11閉合，以使輸入信號由A1放大繼之以A0放大。
自動調零可有效減低補償電壓和1/f噪聲。然而，所述方法的缺點在於把寬頻帶的噪聲混淆在DC和自動調零頻率之間的頻率範圍。因此，傳統自動調零的放大器的低頻噪聲頻譜密度可大於一傳統CMOS運算放大器的熱噪聲幾倍。
一些放大器試圖以「削減」放大器的輸入和輸出來降低補償電壓和1/f噪聲；即把一低頻輸入信號調高至接近削波頻率，然後放大該信號和調低回到原來的頻率。這種方法可免除混淆寬頻帶的噪聲。然而，削波還使補償電壓調到削波頻率，結果產生以削波頻率的高能量。該能量則限制可用的頻寬且常常需要濾波。
發明內容
本發明提供一種克服上述難題的桌球放大器和方法。本發明採用自動調零和削波以同時實現低補償電壓和低的低頻噪聲以及以削波頻率的低能量。
所述新穎的桌球放大器包括每一增益放大器的各自零位放大器，其使各自的增益放大器自動調零。此外，所述包含的開關使增益放大器的差動輸入和輸出被削波。因此，當其中一增益放大器自動調零時，其他增益放大器放大輸入信號，而其輸入和輸出被削波。
所述實施例中的一實施例包括一電路系統，其減少放大器輸出端出現的瞬態切換。這樣每一增益放大器A1和A2均包括一連接接收一共模基準電壓VCMR的共模基準電壓輸入端CMR和一共模反饋電路；VCMR一般設定為在放大器的電力軌之間的一數值以使放大器可具有高增益。所述共模反饋電路設定放大器的共模輸出電壓，即放大器的差動輸出的總和除2，以致於當差動輸出電壓為零時，所述放大器的每一輸出均額定地設定為VCMR。該桌球放大器包括一誤差信號放大器，其一輸入端與共模基準電壓VCMR連接，其另一輸入端可切換地與兩個增益放大器A1和A2中的一放大器的共模輸出端連接和一輸出端，其可切換地與A1和A2的CMR輸入端連接。各自的存儲電容器與兩個CMR的輸入端連接。在運作中，所述誤差信號放大器的輸入端周期地與A1的共模輸出端連接和該誤差信號放大器的輸出端與A1的CMR輸入端連接。這樣的配置形成一閉合迴路，以迫使A1的共模輸出電壓(本文稱之VCMR1)與VCMR相等；使誤差信號放大器的輸出電壓存儲在與A1的CMR輸入端連接的存儲電容器上。同樣，誤差信號放大器的輸入端和輸出端分別周期地與A2的共模輸出端和CMR輸入端連接，以迫使A2的共模輸出電壓(本文稱之VCMR2)與VCMR相等，使誤差信號放大器的輸出電壓存儲在與A2的CMR輸入端連接的存儲電容器上。在存儲電容器中存儲的電壓持續地調整共模輸出電壓，以致於使VCMR1和VCMR2與VCMR保持相等。維持VCMR1＝VCMR2＝VCMR就可保證大大減少因共模反饋電路失配而發生的瞬態。
以下，將結合附圖對本發明作更詳細地敘述，由此，本發明的進一步特性及優點對於熟悉本領域的技術人員是顯而易見的。
圖1所示為一先有技術桌球放大器的示意圖和時序圖(圖1a)；圖2a所示為本發明的桌球放大器的示意圖；圖2b所示為表明圖2a的桌球放大器的工作的時序圖；圖3a-3g所示為本發明的桌球放大器的其他輸入端開關可能的配置；圖4a-4e所示為圖2a的桌球放大器的其他可能的時序圖；圖5a所示為本發明一桌球放大器的實施例的示意圖，該放大器包括減少瞬態切換的電路系統；以及圖5b-5e所示為圖5a的桌球放大器可能的時序圖。
具體實施例圖2a所示為一桌球放大器的示意圖，其表明本發明的原理。桌球放大器接收一由正和負線INP和INN構成的差動輸入信號。一對全差動增益放大器A1和A2各自通過下面論述的開關陣列接收差動輸入信號。A1的差動輸出端通過一對開關S1和S2與一全差動零位放大器A3連接和A2的輸出端通過一對開關S3和S4與一全差動零位放大器A4連接。一對存儲電容器CM1和CM2分別連接A3的非反相和反相輸入端和A3的非反相和反相輸出端分別與A1的反相和非反相輸出端連接。同樣，一對存儲電容器CM3和CM4分別與A4的非反相和反相輸入端連接以及A4的非反相和反相輸出端分別與A2的反相和非反相輸出端連接。
所述桌球放大器產生一包含正和負線OUTP和OUTN的差動輸出信號。A1的非反相和反相輸出端可通過一對開關S5和S6分別與OUTP和OUTN連接以及通過一對開關S7和S8與OUTN和OUTP連接。同樣，A2的非反相與反相輸出端可通過一對開關S9和S10分別與OUTP和OUTN連接和通過一對開關S11和S12分別與OUTN和OUTP連接。
A1的非反相輸入端可通過開關S13或S14與INP連接或通過一開關S15與INN連接。A1的反相輸入端可通過開關S16或S17與INP連接或是通過一開關S18與INN連接。同樣，A2的非反相輸入端可通過開關S19或S20與INP連接或通過一開關S21與INN連接。A2的反相輸入端可通過開關S22或S23與INP連接或通過一開關S24與INN連接。
該桌球放大器最好還包括一具有單端輸出端OUT和與OUTP和OUTN連接的差動輸入端的輸出放大器A0。一補償電容器CC最好連接在A0的輸出端OUT與它的反相輸入端之間。
上述電路配置使桌球放大器採用自動調零和削波技術以改善性能。開關S1-S24形成一開關網絡，其由一控制電路10控制。圖2b的時序圖中所示為圖2a桌球放大器的典型運作。採用四階段的定時循環。在第一和第二階段(1和2)，放大器A1進行自動調零開關S14和S16閉合，以使A1的輸入端連接在一起和開關S1和S2閉合，以使A1的輸出端與零位放大器A3的輸入端連接。產生的誤差信號的電壓存儲在存儲電容器CM1和CM2上，以此施加在零位放大器A3的輸入端。A3把存儲的電壓轉換為一對電流，其用作使A1的輸出自動調零。
要注意，即使以上把放大器A1說成為在1和2進行自動調零，A1也可以只在1或只在2進行自動調零。所述每一方式在功能上均與在1和2使A1進行自動調零相同。
在1中，開關S9、S10、S19和S24閉合，以使A2的非反相和反相輸出端分別與OUTP和OUTN連接和A2的非反相和反相輸入端分別與INP和INN連接，以致於差動輸入信號INP和INN由A2放大繼之由輸出放大器A0放大。
在2中，使與A2的輸入端和輸出端的連接相反S9、S10、S19和S24斷開和開關S11、S12、S21和S23閉合，由此，使A2的非反相和反相輸出端分別與OUTN和OUTP連接。這樣的效果就可使A2的輸入和輸出信號削波，A2則繼續在2中放大輸入信號。
在3和4中，A1和A2起相反作用開關S3、S4、S20和S22在3和4中閉合以使A2自動調零，產生的誤差信號的電壓存儲在存儲電容器CM3和CM4上，以致於自動調零的信號持續地施加在A2的輸出端。
正如以上對A1的自動調零討論那樣，A2可以只在3或只在4進行自動調零。所述每一方式在功能上均與A2在3和4進行自動調零相同。
在3中，開關S5、S6、S13和S18閉合，分別使A1的非反相和反相輸出端與OUTP和OUTN連接和分別使A1的非反相和反相輸入端與INP和INN連接，以致於差動輸入信號INP和INN由A1放大繼之由輸出放大器A0放大。
在4中，使與A1的輸入端和輸出端連接相反S5、S6、S13和S18斷開和S7、S8、S15和S17閉合，由此，分別使A1的非反相和反相輸入端與OUTN和OUTP連接和分別使A1的非反相和反相輸入端與INN和INP連接，這樣的效果就可使A1的輸入和輸出削波，A1則繼續在4中放大輸入信號。
圖3a-3g所示為輸入端開關S13-S24的其他可能的配置。所述每一輸入端開關的配置在功能上均與圖2a所示的相同且提供相等的性能。圖2b所示為時序圖，其在所有所述的輸入端開關的配置均有效。
圖4a-4d所示為其他可能的時序圖。所述每一時序圖在功能上均與圖2b所示的時序圖相同並對圖2a和圖3a-3g中所示的開關配置有效。在圖4a中，當A1放大輸入信號時，實施的削波序列被相反(與圖2b比較)，而在圖4b中，當A2放大信號時，實施的削波序列被相反。在圖4c中，兩個削波的序列均相反。
圖4d所示為一時序圖，其用作表明在定時循環中的一個階段中增益放大器中之一的自動調零。在所示的實施例中，放大器A1隻在1進行自動調零和放大器A2隻在3進行自動調零。
圖4e所示為另一可能的時序圖。關於這一點，與其說如圖2b和圖4a-4b所示，在每一自動調零的時段進行多個削波循環，不如說在每一自動調零時段進行單個削波循環。這樣的定時配置在功能上與上述的配置相似和提供一樣的低補償和低的低頻噪聲的好處。圖4e中所示為每一自動調零時段的兩個削波循環；這樣需要控制電路根據一8階段定時循環控制所述開關網絡。
本發明的一實施例，其包括可減少在圖5a中所示的放大器輸出端出現瞬態切換的電路系統。每一全差動增益放大器A1和A2均包括一連線接收一共模基準電壓VCMR的共模基準電壓輸入端CMR和一共模反饋電路；VCMR一般設定為在放大器的電力軌之間的一數值，以使放大器具有高增益。共模的反饋電路設定所述放大器的共模輸出電壓，以致於當差動輸出電壓為零時，每一放大器的輸出則額定地設定在VCMR。
本桌球放大器的實施例還包括一誤差信號放大器A5，其一輸入端與共模基準電壓VCMR連接和其另一輸入端可切換地與兩個增益放大器A1和A2的共模輸出端中之一連接。一對開關S25和S26閉合，以使A1的共模輸出端與A5連接和一對開關S27和S28閉合，以使A2的共模輸出端與A5連接。A5的輸出端通過一開關S29與A1的CMR輸入端連接並通過一開關S30與A2的CMR輸入端連接。存儲電容器CM5和CM6分別與A1和A2的CMR輸入端連接。
在運作中，誤差信號放大器A5的輸入端周期地與A1的共模輸出端連接和該誤差信號放大器的輸出端與A1的CMR輸入端連接。這樣的配置形成一閉合迴路，以迫使A1的共模輸出電壓即VCMR1與VCMR相等，A5的輸出電壓則存儲在CM5上。同樣，A5的輸入端和輸出端分別周期地與A2的共模輸出端和CMR輸入端連接，以迫使A2的共模輸出電壓即VCMR2與VCMR相等，A5的輸出電壓則存儲在CM6上。在存儲電容器中存儲的電壓持續地調整共模輸出電壓，以致於保持VCMR1和VCMR2與VCMR相等。維持VCMR1＝VCMR2＝VCMR就可確保大大減少由共模反饋電路中的失配引起的瞬態。
圖5b所示為包括上述的可減少瞬態切換的電路系統的一桌球放大器的運作。除了上述的附加的共模電壓校準以外，所述定時程序差不多與圖2b所示的相同。在圖2b中，放大器A1在1和2進行自動調零。然而，A1隻可在1進行自動調零；在2中，開關S25、S26和S29閉合以所述方式校準A1的共模電壓。同樣，A2隻可在3進行自動調零；在4中，開關S27、S28和S30閉合以所述方式校準A2的共模電壓。
圖3a-3g所示的輸入端開關S13-S24的其他方式配置也可用於圖5a中所示的電路配置所述每一輸入端開關配置在功能上均與圖5a所示的配置相等且提供相等的性能。圖5b所示的時序圖對於在所有所述的輸入端開關配置均有效。
圖5c和5d所示為其他可能實施的時序圖。兩個時序圖對於圖5a和圖3a-3g中所示的開關配置均有效。所述時序圖敘述為增益放大器進行自動調零和共模輸出校準步驟的變序列，但每一序列在功能上與圖5b所示相同。
圖5e所示為其他可能實施的時序圖。關於這點，與其說如圖5b-5d所示，每一自動調零周期進行多個削波周期，不如說在每一自動調零周期中進行單個削波周期。所述定時配置在功能上與所述配置相似且提供相同的低補償電壓和低的低頻率噪聲的優點。圖5e中所示為每一自動調零周期的兩個削波循環；這需要控制電路根據一8階段定時循環去控制開關網絡。
雖然業已揭示和敘述本發明具體的實施例，但是對於本領域的技術人員來說，可作出許多種改型和替換。因此，本發明只由所附的權利要求書的範圍來限定。
權利要求
1.一種自動調零的桌球放大器，其包括第一和第二差動放大器(A1，A2)，其各自具有非反相和反相差動輸出端與非反相和反相差動輸入端，所述輸入端連接接收一包含正線和負線的差動輸入信號，第一和第二零位放大器(A3，A4)，其各自具有反相和非反相輸入端和輸出端，所述第一零位放大器的反相和非反相輸出端分別與所述第一差動放大器的非反相和反相輸出端連接和所述第二零位放大器的反相和非反相輸出端分別與所述第二差動放大器的非反相和反相輸出端連接，第一和第二存儲電容器(CM1，CM2)，其分別與各自的所述第一零位放大器的差動輸入端連接，第三和第四存儲電容器(CM3，CM4)，其分別與各自的所述第二零位放大器的差動輸入端連接，一開關網絡(S1-S24)，以及一控制所述開關網絡的控制電路(10)；所述差動放大器、所述控制電路和所述開關網絡配置形成一桌球放大器，其具有正和負輸出端，而該輸出端可交替地與所述第一和第二差動放大器的輸出端連接以及提供一放大型的所述差動輸入信號；所述控制電路和開關網絡這樣配置，以致於使所述第一差動放大器的差動輸出端周期性地與所述第一零位放大器的差動輸入端連接，而同時使所述第一差動放大器的輸入端連接在一起，以使該第一差動放大器自動調零以及使所述第二差動放大器的差動輸出端周期性地與所述第二零位放大器的差動輸入端連接，而同時使所述第二差動放大器的輸入端連接在一起，以使該第二差動放大器自動調零，所述控制電路和開關網絡作另一種配置，以致於通過所述第一差動放大器使所述輸入信號放大和當所述第一差動放大器沒有自動調零時在至少一部分時間中所述第一差動放大器的輸入和輸出被削波並且以致於通過所述第二差動放大器使所述輸入信號放大和當所述第二差動放大器沒有自動調零時在至少一部分時間中所述第二差動放大器的輸入和輸出被削波。
2.一種自動調零的桌球放大器，其包括第一和第二差動放大器(A1，A2)，其各自具有非反相和反相差動輸出端與非反相和反相差動輸入端，所述輸入端連接接收一包含正線和負線的差動輸入信號，第一和第二零位放大器(A3，A4)，其各自具有反相和非反相輸入端和輸出端，所述第一零位放大器的反相和非反相輸出端分別與所述第一差動放大器的非反相和反相輸出端連接以及所述第二零位放大器的反相和非反相輸出端分別與所述第二差動放大器的非反相和反相輸出端連接，第一和第二存儲電容器(CM1，CM2)，其與各自所述第一零位放大器的差動輸入端連接，第三和第四存儲電容器(CM3，CM4)，其與各自所述第二零位放大器的差動輸入端連接，一開關網絡(S1-S24)，以及一控制所述開關網絡的控制電路(10)；所述差動放大器、所述控制電路和所述開關網絡的配置形成一桌球放大器，其具有正和負輸出端，其可交替地與所述第一和第二差動放大器的輸出端連接和提供一放大型的所述差動輸入信號，所述控制電路和開關網絡這樣配置，以致於使所述第一差動放大器的差動輸出端周期性地與所述第一零位放大器的各自差動輸入端連接，而同時使所述第一差動放大器的輸入端連接在一起，由此，使誤差信號存儲在所述第一和第二存儲電容器上，該信號由使所述第一差動放大器自動調零的所述第一零位放大器轉換為相應的電流和使所述第二差動放大器的差動輸出端周期地與各自第二零位放大器的差動輸入端連接，而同時使所述第二差動放大器的輸入端連接在一起，由此，使誤差信號存儲在所述第三和第四存儲電容器中，該誤差信號由使所述第二差動放大器自動調零的所述第二零位放大器轉換為相應的電流；所述控制電路和開關網絡作另一種配置，以致於在所述第一差動放大器沒有被自動調零的一部分時間中，使所述第一差動放大器的非反相和反相差動輸入端分別與所述正和負輸入線連接和所述第一差動放大器的非反相和反相差動輸出端分別與所述桌球放大器的正和負輸出端連接以及在所述第一差動放大器沒有被自動調零的另一部分的時間中，使所述第一差動放大器的非反相和反相差動輸入端分別與所述負和正輸入線連接和使所述第一差動放大器的非反相和反相差動輸出端分別與所述桌球放大器的負和正輸出端連接，以致於所述輸入信號通過所述第一差動放大器放大和所述第一差動放大器的輸入和輸出被削波；所述控制電路和開關網絡作又一種配置，以致於在所述第二差動放大器沒有被自動調零的一部分時間中，使所述第二差動放大器的非反相和反相差動輸入端分別與所述正和負輸入線連接和使所述第二差動放大器的非反相和反相差動輸出端分別與所述桌球放大器的正和負輸出端連接和在所述第二差動放大器沒有被自動調零的另一部分時間中，使所述第二差動放大器的非反相和反相差動輸入端分別與所述負和正輸入線連接和使所述第二差動放大器的非反相和反相差動輸出端分別與所述桌球放大器的負和正輸出端連接，以致於所述輸入信號通過所述第二差動放大器放大和所述第二差動放大器的輸入和輸出被削波。
3.根據權利要求2所述的桌球放大器，其特徵在於所述放大器還包括一具有單端輸出端和差動輸入端的輸出放大器(A0)，其可切換地與所述第一和第二差動放大器的各自的差動輸出端連接。
4.根據權利要求2所述的桌球放大器，其特徵在於所述控制電路配置成控制所述開關網絡，以提供一四階段切換循環在第一階段中，所述第一差動放大器進行自動調零和所述第二差動放大器放大輸入信號，在第二階段中，所述第一差動放大器進行自動調零和所述輸入信號通過所述第二差動放大器放大和所述第二差動放大器的輸入和輸出被削波，在第三階段中，所述第二差動放大器進行自動調零和所述第一差動放大器放大所述輸入信號；以及在第四階段中，所述第二差動放大器進行自動調零和所述輸入信號通過所述第一差動放大器放大和所述第一差動放大器的輸入和輸出被削波。
5.根據權利要求4所述的桌球放大器，其特徵在於所述開關網絡包括第一開關組，其又包括一第一開關(S14)，其在所述正輸入線和所述第一差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；一第二開關(S16)，其在所述正輸入線和所述第一差動放大器的反相差動輸入端之間連接；第三和第四開關(S1，S2)，其在所述第一差動放大器的輸出端與所述第一零位放大器的各自輸入端之間連接，第二開關組，其又包括一第五開關(S19)，其在所述正輸入線和所述第二差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；一第六開關(S24)，其在所述負輸入線和所述第二差動放大器的反相差動輸入端之間連接；第七和第八開關(S9，S10)，其分別在所述第二差動放大器的非反相和反相輸出端與所述桌球放大器的正和負輸入端之間連接；第三開關組，其又包括一第九開關(S23)，其在所述正輸入線和所述第二差動放大器的反相差動輸入端之間連接；一第十開關(S21)，其在所述負輸入線和所述第二差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；第十一和第十二開關(S11，S12)，其分別在所述第二差動放大器的非反相和反相輸出端與所述桌球放大器的負和正輸出端之間連接；第四開關組，其又包括一第十三開關(S20)，其在所述正輸入線和所述第二差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；一第十四開關(S22)，其在所述正輸入線和所述第二差動放大器的反相差動輸入端之間連接；第十五和第十六開關(S3，S4)，其在所述第二差動放大器的輸出端與所述第二零位放大器的各自輸入端之間連接；第五開關組，其又包括一第十七開關(S13)，其在所述正輸入線和所述第一差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；一第十八開關(S18)，其在所述負輸入線和所述第一差動放大器的反相差動輸入端之間連接；第十九和第二十開關(S5，S6)，其分別在所述第一差動放大器的非反相和反相輸出端與所述桌球放大器的正和負輸出端之間連接；第六開關組，其又包括一第二十一開關(S17)，其在所述正輸入線和所述第一差動放大器的反相差動輸入端之間連接；一第二十二開關(S15)，其在所述負輸入線和所述第一差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；第二十三和第二十四開關(S7，S8)，其分別在所述第一差動放大器的非反相和反相輸出端與所述桌球放大器的負和正輸出端之間連接；所述控制電路配置成控制所述開關在所述循環的第一階段，所述第一和第二開關組閉合和其他所有開關則斷開，在所述循環的第二階段，所述第一和第三開關組閉合和其他所有開關則斷開，在所述循環的第三階段，所述第四和第五開關組閉合和其他所有開關則斷開，以及在所述循環的第四階段，所述第四和第六開關組閉合和其他所有開關則斷開。
6.一種自動調零的桌球放大器，其包括第一和第二差動放大器(A1，A2)，其中每一放大器均具有非反相和反相差動輸出端與非反相和反相差動輸入端、一共模基準電壓輸入端(CMR)和一共模反饋電路、在差動輸出電壓為零的時，該電路配置成把差動放大器的共模輸出電壓額定地設定成一施加在所述CMR輸入端的電壓，所述差動輸入端連接接收一包含一正線和負線的差動輸入信號；第一和第二零位放大器(A3，A4)，其中每一放大器均具有反相和非反相輸入和輸出端，所述第一零位放大器的反相和非反相輸出端分別與所述第一差動放大器的的非反相和反相輸出端連接和所述第二零位放大器的反相和非反相輸出端分別與所述第二差動放大器的非反相和反相輸出端連接；第一和第二存儲電容器(CM1，CM2)，其分別與所述第一零位放大器的輸入端連接；第三和第四存儲電容器(CM3，CM4)，其分別與所述第二零位放大器的輸入端連接；一誤差信號放大器(A5)，其具有第一和第二輸入端，其產生一隨著該放大器的輸入之間的差值而變化的輸出，所述第一輸入端連接接收一預定的共模基準電壓(VCMR)和所述第二輸入端與所述第一和第二差動放大器的共模輸出端中之一連接，所述誤差信號放大器的輸出端可切換地與所述CMR輸入端中之一連接；第五和第六存儲電容器(CM5，CM6)，其分別與所述第一和第二差動放大器的CMR輸入端連接；一開關網絡(S1-S30)；以及一控制所述開關網絡的控制電路(10)；所述差動放大器、所述控制電路和所述開關網絡配置形成一具有正和負輸出端的桌球放大器，其可交替地與所述第一和第二差動放大器的輸出端連接並且提供一放大型的所述差動信號；所述控制電路和開關網絡這樣配置，使所述第一差動放大器的差動輸出端周期地與所述第一零位放大器的差動輸入端連接，而同時使所述第一差動放大器的輸入端連接在一起，以使所述第一差動放大器進行自動調零和使所述第二差動放大器的差動輸出端周期性地與所述第二零位放大器的差動輸入端連接，而同時使所述第二差動放大器的輸入端連接在一起，以使所述第二差動放大器進行自動調零；所述控制電路和開關網絡作另一種配置，以致於使所述輸入信號通過所述第一差動放大器放大和所述第一差動放大器的輸入和輸出在所述第一差動放大器沒有進行自動調零的一部分時間中被削波，並且所述輸入信號通過所述第二差動放大器放大和所述第二差動放大器的輸入和輸出在所述第二差動放大器沒有進行自動調零的一部分時間中被削波；所述控制電路和開關網絡作又一種配置，以致於使所述第一差動放大器的共模輸出端與所述誤差信號放大器的第二輸入端連接和所述誤差信號放大器的輸出端與所述第一差動放大器的CMR輸入端連接，以致於形成一閉合迴路，以迫使所述第一差動放大器的共模輸出電壓與VCMR相等和所述誤差信號放大器的輸出電壓則存儲在所述第五存儲電容器上；以及所述控制電路和開關網絡作又一種配置，以致於使所述第二差動放大器的共模輸出端與所述誤差信號放大器的第二輸入端連接和所述誤差信號放大器的輸出端與所述第二差動放大器的CMR輸入端連接，以致於形成一閉合迴路，以迫使所述第二差動放大器的共模輸出電壓與VCMR相等和所述誤差信號放大器的輸出電壓則存儲在所述第六存儲電容器上。
7.根據權利要求6所述的桌球放大器，其特徵在於所述放大器還包括一具有單端輸出端和差動輸入端的輸出放大器(A0)，其可切換地與所述第一和第二差動放大器各自的差動輸出端連接。
8.根據權利要求6所述的桌球放大器，其特徵在於所述控制電路配置成控制所述開關網絡，以提供一四階段切換循環在第一階段中，所述第一差動放大器進行自動調零和所述第二差動放大器放大所述輸入信號；在第二階段中，迫使所述第一放大器的共模輸出電壓與VCMR相等和所述輸入信號通過所述第二差動放大器被放大以及所述第二差動放大器的輸入和輸出被削波；在第三階段中，所述第二差動放大器進行自動調零和所述第一差動放大器放大所述輸入信號，以及在第四階段中，迫使所述第二放大器的共模輸出電壓與VCMR相等和所述輸入信號通過所述第一差動放大器被放大和所述第一差動放大器的輸入和輸出被削波。
9.根據權利要求8所述的桌球放大器，其特徵在於所述開關網絡包括第一開關組，其又包括一第一開關(S14)，其在所述正輸入線與所述第一差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；以及一第二開關(S16)，其在所述正輸入線與所述第一差動放大器的反相差動輸入端之間連接；第二開關組，其又包括第三和第四開關(S1，S2)，其在所述第一差動放大器的輸出端與所述第一零位放大器各自的輸入端連接；一第五開關(S19)，其在所述正輸入線與所述第二差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；一第六開關(S24)，其在所述負輸入線與所述第二差動放大器的反相差動輸入端之間連接；第七和第八開關(S9，S10)，其在所述第二差動放大器的非反相和反相輸出端分別與所述桌球放大器的正和負輸出端之間連接；第三開關組，其又包括一第九開關(S23)，其在所述正輸入線與所述第二差動放大器的反相差動輸入端之間連接；一第十開關(S21)，其在所述負輸入線與所述第二差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；第十一和第十二開關(S11，S12)，其在所述第二差動放大器的非反相和反相輸出端分別與所述桌球放大器的負和正輸出端之間連接，第十三和第十四開關(S25，S26)，其在所述第一差動放大器的輸出端與所述誤差信號放大器的第二輸入端之間連接；以及一第十五開關(S29)，其在所述誤差信號放大器的輸出端與所述第一差動放大器的CMR輸入端之間連接；第四開關組，其又包括一第十六開關(20)，其在所述正輸入線與所述第二差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；以及一第十七開關(S22)，其在所述正輸入線與所述第二差動放大器的反相差動輸入端之間連接；第五開關組，其又包括第十八和第十九開關(S3，S4)，其在所述第二差動放大器的輸出端與所述第二零位放大器各自的輸入端連接；一第二十開關(S13)，其在所述正輸入線與所述第一差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；一第二十一開關(S18)，其在所述負輸入線與所述第一差動放大器的反相差動輸入端之間連接；第二十二和第二十三開關(S5，S6)，其分別在所述第一差動放大器的非反相和反相輸出端與所述桌球放大器的正和負輸出端之間連接；以及第六開關組，其又包括一第二十四開關(S17)，其在所述正輸入線與所述第一差動放大器的反相差動輸入端之間連接；一第二十五開關(S15)，其在所述負輸入線與所述第一差動放大器的非反相差動輸入端之間連接；第二十六和第二十七開關(S7，S8)，其在所述第一差動放大器的非反相和反相輸出端分別與所述桌球放大器的負和正輸出端之間連接；第二十八和第二十九開關(S27，S28)，其在所述第二差動放大器的輸出端與所述誤差信號放大器的第二輸入端之間連接；以及一第三十開關(S30)，其在所述誤差信號放大器的輸出端與所述第二差動放大器的CMR輸入端之間連接；所述控制電路配置成控制所述開關在所述循環的第一階段，所述第一和第二開關組閉合和其他所有開關斷開，在所述循環的第二階段，所述第一和第三開關組閉合和其他所有開關斷開，在所述循環的第三階段，所述第四和第五開關組閉合和其他所有開關斷開，在所述循環的第四階段，所述第四和第六開關組閉合和其他所有開關斷開。
10.一種降低桌球放大器中低頻噪聲和補償電壓的方法，所述的桌球放大器包括配置成一桌球放大器的第一和第二差動放大器(A1，A2)，所述第一和第二放大器均具有差動輸入端和輸出端，所述的方法包括當採用第二差動放大器放大一施加在所述第二差動放大器的差動輸入端的輸入信號時，使所述第一差動放大器自動調零；當所述第二差動放大器放大所述輸入信號時，使第二差動放大器的輸入和輸出削波，當採用第一差動放大器放大一施加在所述第一差動放大器的差動輸入端的輸入信號時，以使第二差動放大器自動調零；以及當所述第一差動放大器放大所述輸入信號時，使第一差動放大器的輸入和輸出削波。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於所述第一和第二差動放大器，均包括一共模基準電壓輸入端(CMR)並被配置成放大器的共模輸出電壓隨著一施加在放大器的CMR輸入端的電壓而變化，所述的方法還包括當所述第一和第二差動放大器的各自的差動輸出電壓為零時，測定所述放大器一所要求的共模輸出電壓(VCMR)，周期性地測定第一校準電壓，當施加在所述第一差動放大器的CMR輸入端時，該校準電壓迫使所述第一差動放大器的共模輸出電壓與VCMR相等，持續地把所述第一校準電壓施加在所述第一差動放大器的CMR輸入端，周期性地測定第二校準電壓，當施加在所述第二差動放大器的CMR輸入端時，該校準電壓迫使所述第二差動放大器的共模輸出電壓與VCMR相等；以及持續地把所述第二校準電壓施加在所述第二差動放大器的CMR輸入端。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於測定所述第一校準電壓的步驟包括使所述第一差動放大器的共模輸出電壓和VCMR之間的差值放大，所述放大的差值與所述第一校準電壓相等和測定所述第二校準電壓的步驟包括使所述第二差動放大器的共模輸出電壓和VCMR之間的差值放大，所述放大的差值與所述第二校準電壓相等。
13.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於所述方法還包括把所述第一和第二校準電壓存儲在分別與所述第一和第二差動放大器的CMR輸入端連接的第一和第二存儲裝置(CM5，CM6)上。
14.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於所述方法還包括一具有單端輸出的輸出端和差動輸入端的放大器(A0)，該輸入端可切換地與所述第一和第二差動放大器各自的差動輸出端連接。
15.一種降低桌球放大器中低頻噪聲和補償電壓的方法，所述的放大器包括配置成一桌球放大器的第一和第二差動放大器(A1，A2)，所述第一和第二放大器均具有差動輸入端和輸出端和一共模基準電壓輸入端(CMR)並且配置成放大器的共模輸出電壓隨著施加在放大器的CMR輸入端的電壓而變化，所述的方法包括當所述第一和第二差動放大器各自的差動輸出為零時，測定所述第一和第二差動放大器的一所要求的共模輸出電壓(VCMR)；當採用所述第二差動放大器放大一施加在所述第二差動放大器的差動輸入端的輸入信號時，使所述第一差動放大器自動調零，當所述第二差動放大器放大所述輸入信號時，使所述第二差動放大器的輸入和輸出削波，當採用所述第一差動放大器放大一施加在所述第一差動放大器的差動輸入端的輸入信號時，使所述第二差動放大器自動調零，當所述第一差動放大器放大所述輸入信號時，使所述第一差動放大器的輸入和輸出削波，周期性地測定第一校準電壓，當施加在所述第一差動放大器的CMR輸入端時，該校準電壓迫使所述第一差動放大器的共模輸出電壓與VCMR相等，持續地把所述第一校準電壓施加在所述第一差動放大器的CMR輸入端，周期性測定第二校正電壓，當施加在所述第二差動放大器的CMR輸入端時，該校準電壓迫使所第二差動放大器的共模輸出電壓與VCMR相等；以及持續地把所述第二校正電壓施加在所述第二差動放大器的CMR輸入端。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於所述方法還包括一具有單端輸出端和差動輸入端的輸出放大器(A0)，其可切換地與所述第一和第二差動放大器各自的差動輸入端連接。
全文摘要
一種桌球放大器，其同時採用自動調零和削波以實現低補償電壓和低頻率噪聲以及在削波頻率的低能量。所述桌球放大器包括使每一增益放大器(A1，A2)自動調零的各自的零位放大器(A3，A4)。另外，這樣配置所包括的開關，其可使主動增益放大器的輸入和輸出被削波。因此，當其中一增益放大器自動調零時，另外一增益放大器放大輸入信號和放大器的輸入與輸出就被削波。所述的其中一實施例，其包括可減少瞬態切換的電路，其通過測定每一增益放大器的共模輸出電壓與共模基準電壓相等，否則瞬態就在放大器的輸出端出現。
文檔編號H03F3/68GK1582528SQ02822154
公開日2005年2月16日 申請日期2002年8月29日 優先權日2001年9月4日
發明者A·T·K·唐 申請人:模擬設備股份有限公司