一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路。這種校準(zhǔn)方法及電路，不需要對(duì)高增益放大電路原有的核心電路進(jìn)行修改，即：與原有的核心電路相互獨(dú)立，而且校準(zhǔn)算法的實(shí)現(xiàn)電路均為邏輯、運(yùn)算、存儲(chǔ)等數(shù)字電路和電流鏡等模擬電路，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【專利說(shuō)明】
一種用于高増益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路。屬于模擬集成電路應(yīng)用領(lǐng)域，尤其適用于高速高精度的數(shù)模混合電路應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]請(qǐng)參見圖1所示，為目前常見的高增益放大電路的直流失調(diào)濾除電路示意圖。該電路由電阻R1、R2和電容C1、C2構(gòu)成，本質(zhì)為無(wú)源電阻電容型高通濾波器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)VIN的直流失調(diào)濾除。
[0003]請(qǐng)參見圖2所示，為含有直流失調(diào)的輸入信號(hào)VIN的頻譜示意圖。不失一般性，設(shè)該信號(hào)的直流失調(diào)分量與有用信號(hào)fsignai功率相當(dāng)，即:PDc = Psignai。
[0004]請(qǐng)參見圖3所示，為輸入信號(hào)VIN經(jīng)過(guò)上述無(wú)源電阻電容型直流失調(diào)濾除電路后，輸出信號(hào)VOUT的頻譜示意圖?？梢钥闯?，經(jīng)過(guò)了直流失調(diào)濾除后，輸入信號(hào)VIN的直流失調(diào)得到了 Λ P dB的抑制。
[0005]但是，上述無(wú)源電阻電容型直流失調(diào)濾除電路主要存在以下問(wèn)題:
[0006]首先，受工藝偏差、溫度變化的影響，無(wú)源電阻、電容構(gòu)成的高通濾波器帶寬會(huì)存在約±10%?50%的變化，影響其對(duì)低頻信號(hào)的抑制能力;其次，無(wú)源電阻電容型濾波器會(huì)在電路級(jí)聯(lián)時(shí)引入增益損失;最后，為了盡量減小無(wú)源濾波器帶來(lái)的增益損失，電容C1、C2的值一般較大，使得該電路的芯片面積也比較大，若電路使用多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)時(shí)，芯片面積往往過(guò)大而不能接受。
[0007]本發(fā)明主要針對(duì)上述三個(gè)問(wèn)題，提出了一種用于高增益放大器的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路，可減小工藝偏差、溫度變化對(duì)直流失調(diào)消除性能的影響，同時(shí)也可避免級(jí)聯(lián)時(shí)的增益損失，有效減小芯片面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提出了一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路。這種校準(zhǔn)方法及電路，不需要對(duì)高增益放大電路原有的核心電路進(jìn)行修改，即:與原有的核心電路相互獨(dú)立，而且校準(zhǔn)算法的實(shí)現(xiàn)電路均為邏輯、運(yùn)算、存儲(chǔ)等數(shù)字電路和電流鏡等模擬電路，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明提出的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法的實(shí)現(xiàn)電路包括比較器模塊、邏輯及存儲(chǔ)模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊，其特征在于:
[0010]上述比較器模塊的輸入信號(hào)包括，高增益放大電路的輸出信號(hào)、參考電壓信號(hào)，其輸出信號(hào)包括，高增益放大電路輸出電壓與參考電壓的比較結(jié)果。
[0011]上述邏輯及存儲(chǔ)模塊由計(jì)算邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成，輸入信號(hào)包括，高增益放大電路輸出電壓與參考電壓的比較結(jié)果，輸出信號(hào)包括，X位電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)的控制信號(hào)。
[0012]上述數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊由P型X位二進(jìn)制電流鏡陣列和N型X位二進(jìn)制電流鏡陣列組成，輸入信號(hào)包括X位電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)的控制信號(hào)，輸出信號(hào)包括，模擬校準(zhǔn)電流輸出信號(hào)。
[0013]本發(fā)明提出的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法步驟如下:
[0014]步驟1:高增益放大電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式，邏輯及存儲(chǔ)模塊復(fù)位，放大電路的輸入信號(hào)電壓為零。
[0015]步驟2:比較器模塊對(duì)高增益放大電路的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并與參考電壓進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果。
[0016]步驟3:邏輯及存儲(chǔ)模塊根據(jù)比較器的輸出結(jié)果，選擇使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的P型電流鏡陣列或是N型電流鏡陣列進(jìn)行直流失調(diào)校準(zhǔn)。
[0017]步驟4:邏輯及存儲(chǔ)模塊通過(guò)電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)控制信號(hào)，打開最高權(quán)重位電流源，調(diào)整數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊的輸出模擬電流值，使得高增益放大電路的輸出電壓相應(yīng)發(fā)生變化。最終邏輯及存儲(chǔ)模塊計(jì)算得出最高權(quán)重位的校準(zhǔn)結(jié)果，并存儲(chǔ)在邏輯及存儲(chǔ)模塊中的寄存器單元中。
[0018]步驟5:按照二進(jìn)制權(quán)重由高到低的順序，重復(fù)步驟4的計(jì)算方法，邏輯及存儲(chǔ)模塊對(duì)電流鏡陣列控制位進(jìn)行遍歷，最終得到完整的校準(zhǔn)結(jié)果，并存儲(chǔ)在邏輯及存儲(chǔ)模塊中。
[0019]步驟6:高增益放大電路進(jìn)入正常工作模式，放大電路的輸入信號(hào)為正常工作信號(hào)。邏輯及存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的直流失調(diào)校準(zhǔn)結(jié)果直接控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器，輸出相應(yīng)的校準(zhǔn)電流，最終實(shí)現(xiàn)直流失調(diào)的fe準(zhǔn)。
[0020]本發(fā)明提出的這種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路，可減小工藝偏差、溫度變化對(duì)直流失調(diào)消除性能的影響，同時(shí)也可避免級(jí)聯(lián)時(shí)的增益損失，有效減小芯片面積。
[0021]此外，本發(fā)明提出的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法，同樣適用于增益可調(diào)的放大電路，只需要針對(duì)不同的增益值，重復(fù)上述步驟I?6，即可得到不同增益下的直流失調(diào)校準(zhǔn)結(jié)果，這些校準(zhǔn)結(jié)果可依次存儲(chǔ)在與增益對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，根據(jù)其增益的不同，讀出相應(yīng)的校準(zhǔn)結(jié)果，即可實(shí)現(xiàn)直流失調(diào)的校準(zhǔn)，增加了設(shè)計(jì)應(yīng)用的廣泛性和靈活性。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是現(xiàn)有高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是含有直流失調(diào)分量的輸入信號(hào)VIN的頻譜示意圖；
[0024]圖3輸入信號(hào)VIN經(jīng)過(guò)直流失調(diào)濾除后，輸出信號(hào)VOUT的頻譜示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明提出的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明提出的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0028]請(qǐng)參見圖4所示，高增益放大電路100為現(xiàn)有的含直流失調(diào)校準(zhǔn)的高增益放大核心電路，直流失調(diào)校準(zhǔn)電路200為本發(fā)明提出的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法的實(shí)現(xiàn)電路，包括比較器模塊210、邏輯及存儲(chǔ)模塊220和數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊230。
[0029]上述比較器模塊210的輸入信號(hào)包括，高增益放大電路的輸出信號(hào)V0UT、參考電壓信號(hào)VREF，輸出信號(hào)包括，高增益放大電路輸出電壓與參考電壓的比較結(jié)果VCOMP。
[0030]上述邏輯及存儲(chǔ)模塊220由計(jì)算邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成，輸入信號(hào)包括，高增益放大電路輸出電壓與參考電壓的比較結(jié)果VCOMP，輸出信號(hào)包括，X位電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)的控制信號(hào)CTRL[X-1，0]。
[0031]上述數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊230由P型X位二進(jìn)制電流鏡陣列和N型X位二進(jìn)制電流鏡陣列組成，輸入信號(hào)包括X位電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)的控制信號(hào)CTRL[X-1，0]，輸出信號(hào)包括，模擬校準(zhǔn)電流輸出信號(hào)Ια。
[0032]請(qǐng)參見圖5所示，為本發(fā)明提出的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法。具體步驟如下:
[0033]步驟1:上電后，模式選擇信號(hào)MODE=‘0’，高增益放大電路100進(jìn)入校準(zhǔn)模式。此時(shí)，邏輯及存儲(chǔ)模塊220復(fù)位，放大電路的輸入信號(hào)VA電壓為零。
[0034]步驟2:比較器模塊210對(duì)高增益放大電路的輸出信號(hào)VOUT進(jìn)行檢測(cè)，并與參考電壓VREF進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果:若VOUT>VREF，則比較器模塊210輸出信號(hào)VCOMP = ‘ I’ ；若VOUT < VREF，則比較器模塊210輸出信號(hào)VCOMP = ‘ O ’。
[0035]步驟3:邏輯及存儲(chǔ)模塊220根據(jù)比較器模塊210的輸出信號(hào)VCOMP，選擇使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊230中的P型電流鏡陣列或是N型電流鏡陣列進(jìn)行直流失調(diào)校準(zhǔn):若VCOMP= ‘ I’，則選用P型電流鏡陣列進(jìn)行直流失調(diào)校準(zhǔn);若VCOMP=‘0’，則選用N型電流鏡陣列進(jìn)行直流失調(diào)校準(zhǔn)。
[0036]步驟4:將電流鏡陣列控制信號(hào)權(quán)重最高位CTRL[X-1]置為‘I’，其它位為‘0’，打開電流源IBP[X—^，調(diào)整數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊230輸出的模擬電流值Ib，使得高增益放大電路100的輸出電壓VOUT減小或增大。此時(shí)，通過(guò)比較器模塊210對(duì)VOUT進(jìn)行檢測(cè)，并與參考電壓VREF進(jìn)行比較:若選用P型電流鏡陣列進(jìn)行校準(zhǔn)，則VOUT > VREF時(shí)，CTRL [ X-1 ]的校準(zhǔn)結(jié)果為‘ I’，否則為‘O’；若選用N型電流鏡陣列進(jìn)行校準(zhǔn)，則VOUT>VREF時(shí)，CTRL[X-1]的校準(zhǔn)結(jié)果為‘ O ’，否則為‘ I’。上述結(jié)果存儲(chǔ)在邏輯及存儲(chǔ)模塊220中的寄存器中。
[0037]步驟5:按照二進(jìn)制權(quán)重由高到低的順序，重復(fù)步驟4的計(jì)算方法，邏輯及存儲(chǔ)模塊220對(duì)CTRL[X-1]...CTRL[0]控制位進(jìn)行遍歷，最終得到X位校準(zhǔn)結(jié)果CTRL[X-1，0]，并存儲(chǔ)在寄存器單兀中。
[0038]步驟6:模式選擇信號(hào)MODE由‘0’變?yōu)椤甀’，高增益放大電路100進(jìn)入正常工作模式。此時(shí)，放大電路的輸入信號(hào)為VA = VIN,寄存器中存儲(chǔ)的直流失調(diào)校準(zhǔn)結(jié)果CTRL[X-1，0]直接輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊230，輸出相應(yīng)的校準(zhǔn)電流Ib，最終完成直流失調(diào)的校準(zhǔn)。
[0039]本發(fā)明提出的這種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路，對(duì)于工藝偏差、溫度變化引起的無(wú)源電阻、電容值的變化并不敏感，可有效減小工藝偏差、溫度變化對(duì)直流失調(diào)消除性能的影響。其次，當(dāng)高增益放大電路進(jìn)行多級(jí)級(jí)聯(lián)時(shí)，由于不存在無(wú)源、低阻抗負(fù)載，可以避免級(jí)聯(lián)時(shí)的增益損失。最后，由于電流鏡陣列的面積一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于無(wú)源電容面積，可以有效地減小芯片面積，尤其當(dāng)采用多級(jí)電路級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí)，面積的節(jié)省更為明顯。
[0040]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的各種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路，其特征在于，該方法步驟如下: 步驟1:高增益放大電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式，邏輯及存儲(chǔ)模塊復(fù)位， 步驟2:比較器模塊將高增益放大電路的輸出信號(hào)與參考電壓進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果， 步驟3:邏輯及存儲(chǔ)模塊根據(jù)比較器的輸出結(jié)果，選擇使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的P型電流鏡陣列或是N型電流鏡陣列進(jìn)行直流失調(diào)校準(zhǔn)， 步驟4:邏輯及存儲(chǔ)模塊計(jì)算得出電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)控制信號(hào)最高權(quán)重位的校準(zhǔn)結(jié)果，并存儲(chǔ)在邏輯及存儲(chǔ)模塊中， 步驟5:按照二進(jìn)制權(quán)重由高到低的順序，重復(fù)步驟4的計(jì)算方法，對(duì)電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)的控制信號(hào)進(jìn)行遍歷，得到完整的校準(zhǔn)結(jié)果，并存儲(chǔ)在邏輯及存儲(chǔ)模塊中， 步驟6:高增益放大電路進(jìn)入正常工作模式，邏輯及存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的直流失調(diào)校準(zhǔn)結(jié)果直接控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊，輸出相應(yīng)的校準(zhǔn)電流，最終實(shí)現(xiàn)高增益放大電路直流失調(diào)的校準(zhǔn)。2.—種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路，其特征在于，該電路包括:比較器模塊21 O、邏輯及存儲(chǔ)模塊220和數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊230。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路，其特征在于，所述比較器模塊210由比較器和輸出緩沖器組成，輸入信號(hào)包括，被檢測(cè)的高增益放大電路的輸出信號(hào)、參考電壓信號(hào)，輸出信號(hào)包括，高增益放大電路輸出電壓與參考電壓的比較結(jié)果。4.根據(jù)利要求2所述的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路，其特征在于，所述邏輯及存儲(chǔ)模塊220由邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成，按照二進(jìn)制權(quán)重由高到低的順序，依次打開或關(guān)閉電流鏡陣列中的電流源，調(diào)整數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊的輸出模擬電流值，使得高增益放大電路的輸出電壓相應(yīng)發(fā)生變化。最終邏輯電路計(jì)算得出直流失調(diào)的校準(zhǔn)結(jié)果，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電路中。邏輯及存儲(chǔ)模塊的輸入信號(hào)包括，高增益放大電路輸出電壓與參考電壓的比較結(jié)果，輸出信號(hào)包括，計(jì)算得出的電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)的控制信號(hào)。5.利要求2所述的一種用于高增益放大電路的直流失調(diào)校準(zhǔn)方法及電路，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊230由P型二進(jìn)制電流鏡陣列和N型二進(jìn)制電流鏡陣列組成，輸入信號(hào)包括，電流鏡陣列直流失調(diào)校準(zhǔn)的控制信號(hào)，輸出信號(hào)包括，模擬校準(zhǔn)電流輸出信號(hào)。其中，根據(jù)電流鏡陣列的數(shù)字控制信號(hào)不同，數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊輸出相應(yīng)的模擬校準(zhǔn)電流，完成數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)變。
【文檔編號(hào)】H03G3/30GK106026956SQ201610292853
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】郭丹丹
【申請(qǐng)人】北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司