专利名称：具有自动调零和削波的乒乓放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及乒乓放大器的领域，更具体地说，涉及降低所述放大器的低频噪声和补偿电压差错的技术。
背景技术：
众所周知，乒乓放大器由于它的低输入补偿电压被广泛应用。图1所示为一基本乒乓放大器10的示意图。两个增益放大器A1和A2均有差动输入端和输出端，其接收由信号INP与INN构成的差动输入信号。所述乒乓放大器通常还包括一输出放大器A0，其可通过一对开关S1和S2与A1的输出端连接或通过一对开关S3和S4与A2的输出端连接。
一对全差动零位放大器A3和A4分别使A1和A2进行自动调零；A3和A4的输入端通过一对开关S5/S6和S7/S8与A1和A2的输出端连接。一对存储电容器C1和C2与A3的输入端连接和存储电容器C3和C4与A4的输入端连接。一开关S9在A1的输入端之间连接和一开关S10在A2的输入端之间连接。一开关S11在差动信号输入端和A1中的一输入端之间连接和一开关S12在差动信号输入端和A2中的一输入端之间连接。
所述开关由一控制电路控制(图中未示)，其根据图1a所示的时序图控制所述开关。所述乒乓放大器具有二阶段的定时循环。在第一阶段(1)，开关S5、S6和S9闭合，这样放大器A1由零位放大器A3的输出电流自动调零，使误差信号存储在存储电容器C1和C2上。开关S3、S4和S12也闭合，以使差动输入信号由A2放大继之以A0放大。在第二阶段(2)，开关的作用相反开关S7、S8和S10闭合，以由A4使A2自动调零(使误差信号存储在存储电容器C3与C4上)和开关S1、S2和S11闭合，以使输入信号由A1放大继之以A0放大。
自动调零可有效减低补偿电压和1/f噪声。然而，所述方法的缺点在于把宽频带的噪声混淆在DC和自动调零频率之间的频率范围。因此，传统自动调零的放大器的低频噪声频谱密度可大于一传统CMOS运算放大器的热噪声几倍。
一些放大器试图以“削减”放大器的输入和输出来降低补偿电压和1/f噪声；即把一低频输入信号调高至接近削波频率，然后放大该信号和调低回到原来的频率。这种方法可免除混淆宽频带的噪声。然而，削波还使补偿电压调到削波频率，结果产生以削波频率的高能量。该能量则限制可用的频宽且常常需要滤波。
发明内容
本发明提供一种克服上述难题的乒乓放大器和方法。本发明采用自动调零和削波以同时实现低补偿电压和低的低频噪声以及以削波频率的低能量。
所述新颖的乒乓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动调零。此外，所述包含的开关使增益放大器的差动输入和输出被削波。因此，当其中一增益放大器自动调零时，其他增益放大器放大输入信号，而其输入和输出被削波。
所述实施例中的一实施例包括一电路系统，其减少放大器输出端出现的瞬态切换。这样每一增益放大器A1和A2均包括一连接接收一共模基准电压VCMR的共模基准电压输入端CMR和一共模反馈电路；VCMR一般设定为在放大器的电力轨之间的一数值以使放大器可具有高增益。所述共模反馈电路设定放大器的共模输出电压，即放大器的差动输出的总和除2，以致于当差动输出电压为零时，所述放大器的每一输出均额定地设定为VCMR。该乒乓放大器包括一误差信号放大器，其一输入端与共模基准电压VCMR连接，其另一输入端可切换地与两个增益放大器A1和A2中的一放大器的共模输出端连接和一输出端，其可切换地与A1和A2的CMR输入端连接。各自的存储电容器与两个CMR的输入端连接。在运作中，所述误差信号放大器的输入端周期地与A1的共模输出端连接和该误差信号放大器的输出端与A1的CMR输入端连接。这样的配置形成一闭合回路，以迫使A1的共模输出电压(本文称之VCMR1)与VCMR相等；使误差信号放大器的输出电压存储在与A1的CMR输入端连接的存储电容器上。同样，误差信号放大器的输入端和输出端分别周期地与A2的共模输出端和CMR输入端连接，以迫使A2的共模输出电压(本文称之VCMR2)与VCMR相等，使误差信号放大器的输出电压存储在与A2的CMR输入端连接的存储电容器上。在存储电容器中存储的电压持续地调整共模输出电压，以致于使VCMR1和VCMR2与VCMR保持相等。维持VCMR1＝VCMR2＝VCMR就可保证大大减少因共模反馈电路失配而发生的瞬态。
以下，将结合附图对本发明作更详细地叙述，由此，本发明的进一步特性及优点对于熟悉本领域的技术人员是显而易见的。
图1所示为一先有技术乒乓放大器的示意图和时序图(图1a)；图2a所示为本发明的乒乓放大器的示意图；图2b所示为表明图2a的乒乓放大器的工作的时序图；图3a-3g所示为本发明的乒乓放大器的其他输入端开关可能的配置；图4a-4e所示为图2a的乒乓放大器的其他可能的时序图；图5a所示为本发明一乒乓放大器的实施例的示意图，该放大器包括减少瞬态切换的电路系统；以及图5b-5e所示为图5a的乒乓放大器可能的时序图。
具体实施例图2a所示为一乒乓放大器的示意图，其表明本发明的原理。乒乓放大器接收一由正和负线INP和INN构成的差动输入信号。一对全差动增益放大器A1和A2各自通过下面论述的开关阵列接收差动输入信号。A1的差动输出端通过一对开关S1和S2与一全差动零位放大器A3连接和A2的输出端通过一对开关S3和S4与一全差动零位放大器A4连接。一对存储电容器CM1和CM2分别连接A3的非反相和反相输入端和A3的非反相和反相输出端分别与A1的反相和非反相输出端连接。同样，一对存储电容器CM3和CM4分别与A4的非反相和反相输入端连接以及A4的非反相和反相输出端分别与A2的反相和非反相输出端连接。
所述乒乓放大器产生一包含正和负线OUTP和OUTN的差动输出信号。A1的非反相和反相输出端可通过一对开关S5和S6分别与OUTP和OUTN连接以及通过一对开关S7和S8与OUTN和OUTP连接。同样，A2的非反相与反相输出端可通过一对开关S9和S10分别与OUTP和OUTN连接和通过一对开关S11和S12分别与OUTN和OUTP连接。
A1的非反相输入端可通过开关S13或S14与INP连接或通过一开关S15与INN连接。A1的反相输入端可通过开关S16或S17与INP连接或是通过一开关S18与INN连接。同样，A2的非反相输入端可通过开关S19或S20与INP连接或通过一开关S21与INN连接。A2的反相输入端可通过开关S22或S23与INP连接或通过一开关S24与INN连接。
该乒乓放大器最好还包括一具有单端输出端OUT和与OUTP和OUTN连接的差动输入端的输出放大器A0。一补偿电容器CC最好连接在A0的输出端OUT与它的反相输入端之间。
上述电路配置使乒乓放大器采用自动调零和削波技术以改善性能。开关S1-S24形成一开关网络，其由一控制电路10控制。图2b的时序图中所示为图2a乒乓放大器的典型运作。采用四阶段的定时循环。在第一和第二阶段(1和2)，放大器A1进行自动调零开关S14和S16闭合，以使A1的输入端连接在一起和开关S1和S2闭合，以使A1的输出端与零位放大器A3的输入端连接。产生的误差信号的电压存储在存储电容器CM1和CM2上，以此施加在零位放大器A3的输入端。A3把存储的电压转换为一对电流，其用作使A1的输出自动调零。
要注意，即使以上把放大器A1说成为在1和2进行自动调零，A1也可以只在1或只在2进行自动调零。所述每一方式在功能上均与在1和2使A1进行自动调零相同。
在1中，开关S9、S10、S19和S24闭合，以使A2的非反相和反相输出端分别与OUTP和OUTN连接和A2的非反相和反相输入端分别与INP和INN连接，以致于差动输入信号INP和INN由A2放大继之由输出放大器A0放大。
在2中，使与A2的输入端和输出端的连接相反S9、S10、S19和S24断开和开关S11、S12、S21和S23闭合，由此，使A2的非反相和反相输出端分别与OUTN和OUTP连接。这样的效果就可使A2的输入和输出信号削波，A2则继续在2中放大输入信号。
在3和4中，A1和A2起相反作用开关S3、S4、S20和S22在3和4中闭合以使A2自动调零，产生的误差信号的电压存储在存储电容器CM3和CM4上，以致于自动调零的信号持续地施加在A2的输出端。
正如以上对A1的自动调零讨论那样，A2可以只在3或只在4进行自动调零。所述每一方式在功能上均与A2在3和4进行自动调零相同。
在3中，开关S5、S6、S13和S18闭合，分别使A1的非反相和反相输出端与OUTP和OUTN连接和分别使A1的非反相和反相输入端与INP和INN连接，以致于差动输入信号INP和INN由A1放大继之由输出放大器A0放大。
在4中，使与A1的输入端和输出端连接相反S5、S6、S13和S18断开和S7、S8、S15和S17闭合，由此，分别使A1的非反相和反相输入端与OUTN和OUTP连接和分别使A1的非反相和反相输入端与INN和INP连接，这样的效果就可使A1的输入和输出削波，A1则继续在4中放大输入信号。
图3a-3g所示为输入端开关S13-S24的其他可能的配置。所述每一输入端开关的配置在功能上均与图2a所示的相同且提供相等的性能。图2b所示为时序图，其在所有所述的输入端开关的配置均有效。
图4a-4d所示为其他可能的时序图。所述每一时序图在功能上均与图2b所示的时序图相同并对图2a和图3a-3g中所示的开关配置有效。在图4a中，当A1放大输入信号时，实施的削波序列被相反(与图2b比较)，而在图4b中，当A2放大信号时，实施的削波序列被相反。在图4c中，两个削波的序列均相反。
图4d所示为一时序图，其用作表明在定时循环中的一个阶段中增益放大器中之一的自动调零。在所示的实施例中，放大器A1只在1进行自动调零和放大器A2只在3进行自动调零。
图4e所示为另一可能的时序图。关于这一点，与其说如图2b和图4a-4b所示，在每一自动调零的时段进行多个削波循环，不如说在每一自动调零时段进行单个削波循环。这样的定时配置在功能上与上述的配置相似和提供一样的低补偿和低的低频噪声的好处。图4e中所示为每一自动调零时段的两个削波循环；这样需要控制电路根据一8阶段定时循环控制所述开关网络。
本发明的一实施例，其包括可减少在图5a中所示的放大器输出端出现瞬态切换的电路系统。每一全差动增益放大器A1和A2均包括一连线接收一共模基准电压VCMR的共模基准电压输入端CMR和一共模反馈电路；VCMR一般设定为在放大器的电力轨之间的一数值，以使放大器具有高增益。共模的反馈电路设定所述放大器的共模输出电压，以致于当差动输出电压为零时，每一放大器的输出则额定地设定在VCMR。
本乒乓放大器的实施例还包括一误差信号放大器A5，其一输入端与共模基准电压VCMR连接和其另一输入端可切换地与两个增益放大器A1和A2的共模输出端中之一连接。一对开关S25和S26闭合，以使A1的共模输出端与A5连接和一对开关S27和S28闭合，以使A2的共模输出端与A5连接。A5的输出端通过一开关S29与A1的CMR输入端连接并通过一开关S30与A2的CMR输入端连接。存储电容器CM5和CM6分别与A1和A2的CMR输入端连接。
在运作中，误差信号放大器A5的输入端周期地与A1的共模输出端连接和该误差信号放大器的输出端与A1的CMR输入端连接。这样的配置形成一闭合回路，以迫使A1的共模输出电压即VCMR1与VCMR相等，A5的输出电压则存储在CM5上。同样，A5的输入端和输出端分别周期地与A2的共模输出端和CMR输入端连接，以迫使A2的共模输出电压即VCMR2与VCMR相等，A5的输出电压则存储在CM6上。在存储电容器中存储的电压持续地调整共模输出电压，以致于保持VCMR1和VCMR2与VCMR相等。维持VCMR1＝VCMR2＝VCMR就可确保大大减少由共模反馈电路中的失配引起的瞬态。
图5b所示为包括上述的可减少瞬态切换的电路系统的一乒乓放大器的运作。除了上述的附加的共模电压校准以外，所述定时程序差不多与图2b所示的相同。在图2b中，放大器A1在1和2进行自动调零。然而，A1只可在1进行自动调零；在2中，开关S25、S26和S29闭合以所述方式校准A1的共模电压。同样，A2只可在3进行自动调零；在4中，开关S27、S28和S30闭合以所述方式校准A2的共模电压。
图3a-3g所示的输入端开关S13-S24的其他方式配置也可用于图5a中所示的电路配置所述每一输入端开关配置在功能上均与图5a所示的配置相等且提供相等的性能。图5b所示的时序图对于在所有所述的输入端开关配置均有效。
图5c和5d所示为其他可能实施的时序图。两个时序图对于图5a和图3a-3g中所示的开关配置均有效。所述时序图叙述为增益放大器进行自动调零和共模输出校准步骤的变序列，但每一序列在功能上与图5b所示相同。
图5e所示为其他可能实施的时序图。关于这点，与其说如图5b-5d所示，每一自动调零周期进行多个削波周期，不如说在每一自动调零周期中进行单个削波周期。所述定时配置在功能上与所述配置相似且提供相同的低补偿电压和低的低频率噪声的优点。图5e中所示为每一自动调零周期的两个削波循环；这需要控制电路根据一8阶段定时循环去控制开关网络。
虽然业已揭示和叙述本发明具体的实施例，但是对于本领域的技术人员来说，可作出许多种改型和替换。因此，本发明只由所附的权利要求书的范围来限定。
权利要求
1.一种自动调零的乒乓放大器，其包括第一和第二差动放大器(A1，A2)，其各自具有非反相和反相差动输出端与非反相和反相差动输入端，所述输入端连接接收一包含正线和负线的差动输入信号，第一和第二零位放大器(A3，A4)，其各自具有反相和非反相输入端和输出端，所述第一零位放大器的反相和非反相输出端分别与所述第一差动放大器的非反相和反相输出端连接和所述第二零位放大器的反相和非反相输出端分别与所述第二差动放大器的非反相和反相输出端连接，第一和第二存储电容器(CM1，CM2)，其分别与各自的所述第一零位放大器的差动输入端连接，第三和第四存储电容器(CM3，CM4)，其分别与各自的所述第二零位放大器的差动输入端连接，一开关网络(S1-S24)，以及一控制所述开关网络的控制电路(10)；所述差动放大器、所述控制电路和所述开关网络配置形成一乒乓放大器，其具有正和负输出端，而该输出端可交替地与所述第一和第二差动放大器的输出端连接以及提供一放大型的所述差动输入信号；所述控制电路和开关网络这样配置，以致于使所述第一差动放大器的差动输出端周期性地与所述第一零位放大器的差动输入端连接，而同时使所述第一差动放大器的输入端连接在一起，以使该第一差动放大器自动调零以及使所述第二差动放大器的差动输出端周期性地与所述第二零位放大器的差动输入端连接，而同时使所述第二差动放大器的输入端连接在一起，以使该第二差动放大器自动调零，所述控制电路和开关网络作另一种配置，以致于通过所述第一差动放大器使所述输入信号放大和当所述第一差动放大器没有自动调零时在至少一部分时间中所述第一差动放大器的输入和输出被削波并且以致于通过所述第二差动放大器使所述输入信号放大和当所述第二差动放大器没有自动调零时在至少一部分时间中所述第二差动放大器的输入和输出被削波。
2.一种自动调零的乒乓放大器，其包括第一和第二差动放大器(A1，A2)，其各自具有非反相和反相差动输出端与非反相和反相差动输入端，所述输入端连接接收一包含正线和负线的差动输入信号，第一和第二零位放大器(A3，A4)，其各自具有反相和非反相输入端和输出端，所述第一零位放大器的反相和非反相输出端分别与所述第一差动放大器的非反相和反相输出端连接以及所述第二零位放大器的反相和非反相输出端分别与所述第二差动放大器的非反相和反相输出端连接，第一和第二存储电容器(CM1，CM2)，其与各自所述第一零位放大器的差动输入端连接，第三和第四存储电容器(CM3，CM4)，其与各自所述第二零位放大器的差动输入端连接，一开关网络(S1-S24)，以及一控制所述开关网络的控制电路(10)；所述差动放大器、所述控制电路和所述开关网络的配置形成一乒乓放大器，其具有正和负输出端，其可交替地与所述第一和第二差动放大器的输出端连接和提供一放大型的所述差动输入信号，所述控制电路和开关网络这样配置，以致于使所述第一差动放大器的差动输出端周期性地与所述第一零位放大器的各自差动输入端连接，而同时使所述第一差动放大器的输入端连接在一起，由此，使误差信号存储在所述第一和第二存储电容器上，该信号由使所述第一差动放大器自动调零的所述第一零位放大器转换为相应的电流和使所述第二差动放大器的差动输出端周期地与各自第二零位放大器的差动输入端连接，而同时使所述第二差动放大器的输入端连接在一起，由此，使误差信号存储在所述第三和第四存储电容器中，该误差信号由使所述第二差动放大器自动调零的所述第二零位放大器转换为相应的电流；所述控制电路和开关网络作另一种配置，以致于在所述第一差动放大器没有被自动调零的一部分时间中，使所述第一差动放大器的非反相和反相差动输入端分别与所述正和负输入线连接和所述第一差动放大器的非反相和反相差动输出端分别与所述乒乓放大器的正和负输出端连接以及在所述第一差动放大器没有被自动调零的另一部分的时间中，使所述第一差动放大器的非反相和反相差动输入端分别与所述负和正输入线连接和使所述第一差动放大器的非反相和反相差动输出端分别与所述乒乓放大器的负和正输出端连接，以致于所述输入信号通过所述第一差动放大器放大和所述第一差动放大器的输入和输出被削波；所述控制电路和开关网络作又一种配置，以致于在所述第二差动放大器没有被自动调零的一部分时间中，使所述第二差动放大器的非反相和反相差动输入端分别与所述正和负输入线连接和使所述第二差动放大器的非反相和反相差动输出端分别与所述乒乓放大器的正和负输出端连接和在所述第二差动放大器没有被自动调零的另一部分时间中，使所述第二差动放大器的非反相和反相差动输入端分别与所述负和正输入线连接和使所述第二差动放大器的非反相和反相差动输出端分别与所述乒乓放大器的负和正输出端连接，以致于所述输入信号通过所述第二差动放大器放大和所述第二差动放大器的输入和输出被削波。
3.根据权利要求2所述的乒乓放大器，其特征在于所述放大器还包括一具有单端输出端和差动输入端的输出放大器(A0)，其可切换地与所述第一和第二差动放大器的各自的差动输出端连接。
4.根据权利要求2所述的乒乓放大器，其特征在于所述控制电路配置成控制所述开关网络，以提供一四阶段切换循环在第一阶段中，所述第一差动放大器进行自动调零和所述第二差动放大器放大输入信号，在第二阶段中，所述第一差动放大器进行自动调零和所述输入信号通过所述第二差动放大器放大和所述第二差动放大器的输入和输出被削波，在第三阶段中，所述第二差动放大器进行自动调零和所述第一差动放大器放大所述输入信号；以及在第四阶段中，所述第二差动放大器进行自动调零和所述输入信号通过所述第一差动放大器放大和所述第一差动放大器的输入和输出被削波。
5.根据权利要求4所述的乒乓放大器，其特征在于所述开关网络包括第一开关组，其又包括一第一开关(S14)，其在所述正输入线和所述第一差动放大器的非反相差动输入端之间连接；一第二开关(S16)，其在所述正输入线和所述第一差动放大器的反相差动输入端之间连接；第三和第四开关(S1，S2)，其在所述第一差动放大器的输出端与所述第一零位放大器的各自输入端之间连接，第二开关组，其又包括一第五开关(S19)，其在所述正输入线和所述第二差动放大器的非反相差动输入端之间连接；一第六开关(S24)，其在所述负输入线和所述第二差动放大器的反相差动输入端之间连接；第七和第八开关(S9，S10)，其分别在所述第二差动放大器的非反相和反相输出端与所述乒乓放大器的正和负输入端之间连接；第三开关组，其又包括一第九开关(S23)，其在所述正输入线和所述第二差动放大器的反相差动输入端之间连接；一第十开关(S21)，其在所述负输入线和所述第二差动放大器的非反相差动输入端之间连接；第十一和第十二开关(S11，S12)，其分别在所述第二差动放大器的非反相和反相输出端与所述乒乓放大器的负和正输出端之间连接；第四开关组，其又包括一第十三开关(S20)，其在所述正输入线和所述第二差动放大器的非反相差动输入端之间连接；一第十四开关(S22)，其在所述正输入线和所述第二差动放大器的反相差动输入端之间连接；第十五和第十六开关(S3，S4)，其在所述第二差动放大器的输出端与所述第二零位放大器的各自输入端之间连接；第五开关组，其又包括一第十七开关(S13)，其在所述正输入线和所述第一差动放大器的非反相差动输入端之间连接；一第十八开关(S18)，其在所述负输入线和所述第一差动放大器的反相差动输入端之间连接；第十九和第二十开关(S5，S6)，其分别在所述第一差动放大器的非反相和反相输出端与所述乒乓放大器的正和负输出端之间连接；第六开关组，其又包括一第二十一开关(S17)，其在所述正输入线和所述第一差动放大器的反相差动输入端之间连接；一第二十二开关(S15)，其在所述负输入线和所述第一差动放大器的非反相差动输入端之间连接；第二十三和第二十四开关(S7，S8)，其分别在所述第一差动放大器的非反相和反相输出端与所述乒乓放大器的负和正输出端之间连接；所述控制电路配置成控制所述开关在所述循环的第一阶段，所述第一和第二开关组闭合和其他所有开关则断开，在所述循环的第二阶段，所述第一和第三开关组闭合和其他所有开关则断开，在所述循环的第三阶段，所述第四和第五开关组闭合和其他所有开关则断开，以及在所述循环的第四阶段，所述第四和第六开关组闭合和其他所有开关则断开。
6.一种自动调零的乒乓放大器，其包括第一和第二差动放大器(A1，A2)，其中每一放大器均具有非反相和反相差动输出端与非反相和反相差动输入端、一共模基准电压输入端(CMR)和一共模反馈电路、在差动输出电压为零的时，该电路配置成把差动放大器的共模输出电压额定地设定成一施加在所述CMR输入端的电压，所述差动输入端连接接收一包含一正线和负线的差动输入信号；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输入和输出端，所述第一零位放大器的反相和非反相输出端分别与所述第一差动放大器的的非反相和反相输出端连接和所述第二零位放大器的反相和非反相输出端分别与所述第二差动放大器的非反相和反相输出端连接；第一和第二存储电容器(CM1，CM2)，其分别与所述第一零位放大器的输入端连接；第三和第四存储电容器(CM3，CM4)，其分别与所述第二零位放大器的输入端连接；一误差信号放大器(A5)，其具有第一和第二输入端，其产生一随着该放大器的输入之间的差值而变化的输出，所述第一输入端连接接收一预定的共模基准电压(VCMR)和所述第二输入端与所述第一和第二差动放大器的共模输出端中之一连接，所述误差信号放大器的输出端可切换地与所述CMR输入端中之一连接；第五和第六存储电容器(CM5，CM6)，其分别与所述第一和第二差动放大器的CMR输入端连接；一开关网络(S1-S30)；以及一控制所述开关网络的控制电路(10)；所述差动放大器、所述控制电路和所述开关网络配置形成一具有正和负输出端的乒乓放大器，其可交替地与所述第一和第二差动放大器的输出端连接并且提供一放大型的所述差动信号；所述控制电路和开关网络这样配置，使所述第一差动放大器的差动输出端周期地与所述第一零位放大器的差动输入端连接，而同时使所述第一差动放大器的输入端连接在一起，以使所述第一差动放大器进行自动调零和使所述第二差动放大器的差动输出端周期性地与所述第二零位放大器的差动输入端连接，而同时使所述第二差动放大器的输入端连接在一起，以使所述第二差动放大器进行自动调零；所述控制电路和开关网络作另一种配置，以致于使所述输入信号通过所述第一差动放大器放大和所述第一差动放大器的输入和输出在所述第一差动放大器没有进行自动调零的一部分时间中被削波，并且所述输入信号通过所述第二差动放大器放大和所述第二差动放大器的输入和输出在所述第二差动放大器没有进行自动调零的一部分时间中被削波；所述控制电路和开关网络作又一种配置，以致于使所述第一差动放大器的共模输出端与所述误差信号放大器的第二输入端连接和所述误差信号放大器的输出端与所述第一差动放大器的CMR输入端连接，以致于形成一闭合回路，以迫使所述第一差动放大器的共模输出电压与VCMR相等和所述误差信号放大器的输出电压则存储在所述第五存储电容器上；以及所述控制电路和开关网络作又一种配置，以致于使所述第二差动放大器的共模输出端与所述误差信号放大器的第二输入端连接和所述误差信号放大器的输出端与所述第二差动放大器的CMR输入端连接，以致于形成一闭合回路，以迫使所述第二差动放大器的共模输出电压与VCMR相等和所述误差信号放大器的输出电压则存储在所述第六存储电容器上。
7.根据权利要求6所述的乒乓放大器，其特征在于所述放大器还包括一具有单端输出端和差动输入端的输出放大器(A0)，其可切换地与所述第一和第二差动放大器各自的差动输出端连接。
8.根据权利要求6所述的乒乓放大器，其特征在于所述控制电路配置成控制所述开关网络，以提供一四阶段切换循环在第一阶段中，所述第一差动放大器进行自动调零和所述第二差动放大器放大所述输入信号；在第二阶段中，迫使所述第一放大器的共模输出电压与VCMR相等和所述输入信号通过所述第二差动放大器被放大以及所述第二差动放大器的输入和输出被削波；在第三阶段中，所述第二差动放大器进行自动调零和所述第一差动放大器放大所述输入信号，以及在第四阶段中，迫使所述第二放大器的共模输出电压与VCMR相等和所述输入信号通过所述第一差动放大器被放大和所述第一差动放大器的输入和输出被削波。
9.根据权利要求8所述的乒乓放大器，其特征在于所述开关网络包括第一开关组，其又包括一第一开关(S14)，其在所述正输入线与所述第一差动放大器的非反相差动输入端之间连接；以及一第二开关(S16)，其在所述正输入线与所述第一差动放大器的反相差动输入端之间连接；第二开关组，其又包括第三和第四开关(S1，S2)，其在所述第一差动放大器的输出端与所述第一零位放大器各自的输入端连接；一第五开关(S19)，其在所述正输入线与所述第二差动放大器的非反相差动输入端之间连接；一第六开关(S24)，其在所述负输入线与所述第二差动放大器的反相差动输入端之间连接；第七和第八开关(S9，S10)，其在所述第二差动放大器的非反相和反相输出端分别与所述乒乓放大器的正和负输出端之间连接；第三开关组，其又包括一第九开关(S23)，其在所述正输入线与所述第二差动放大器的反相差动输入端之间连接；一第十开关(S21)，其在所述负输入线与所述第二差动放大器的非反相差动输入端之间连接；第十一和第十二开关(S11，S12)，其在所述第二差动放大器的非反相和反相输出端分别与所述乒乓放大器的负和正输出端之间连接，第十三和第十四开关(S25，S26)，其在所述第一差动放大器的输出端与所述误差信号放大器的第二输入端之间连接；以及一第十五开关(S29)，其在所述误差信号放大器的输出端与所述第一差动放大器的CMR输入端之间连接；第四开关组，其又包括一第十六开关(20)，其在所述正输入线与所述第二差动放大器的非反相差动输入端之间连接；以及一第十七开关(S22)，其在所述正输入线与所述第二差动放大器的反相差动输入端之间连接；第五开关组，其又包括第十八和第十九开关(S3，S4)，其在所述第二差动放大器的输出端与所述第二零位放大器各自的输入端连接；一第二十开关(S13)，其在所述正输入线与所述第一差动放大器的非反相差动输入端之间连接；一第二十一开关(S18)，其在所述负输入线与所述第一差动放大器的反相差动输入端之间连接；第二十二和第二十三开关(S5，S6)，其分别在所述第一差动放大器的非反相和反相输出端与所述乒乓放大器的正和负输出端之间连接；以及第六开关组，其又包括一第二十四开关(S17)，其在所述正输入线与所述第一差动放大器的反相差动输入端之间连接；一第二十五开关(S15)，其在所述负输入线与所述第一差动放大器的非反相差动输入端之间连接；第二十六和第二十七开关(S7，S8)，其在所述第一差动放大器的非反相和反相输出端分别与所述乒乓放大器的负和正输出端之间连接；第二十八和第二十九开关(S27，S28)，其在所述第二差动放大器的输出端与所述误差信号放大器的第二输入端之间连接；以及一第三十开关(S30)，其在所述误差信号放大器的输出端与所述第二差动放大器的CMR输入端之间连接；所述控制电路配置成控制所述开关在所述循环的第一阶段，所述第一和第二开关组闭合和其他所有开关断开，在所述循环的第二阶段，所述第一和第三开关组闭合和其他所有开关断开，在所述循环的第三阶段，所述第四和第五开关组闭合和其他所有开关断开，在所述循环的第四阶段，所述第四和第六开关组闭合和其他所有开关断开。
10.一种降低乒乓放大器中低频噪声和补偿电压的方法，所述的乒乓放大器包括配置成一乒乓放大器的第一和第二差动放大器(A1，A2)，所述第一和第二放大器均具有差动输入端和输出端，所述的方法包括当采用第二差动放大器放大一施加在所述第二差动放大器的差动输入端的输入信号时，使所述第一差动放大器自动调零；当所述第二差动放大器放大所述输入信号时，使第二差动放大器的输入和输出削波，当采用第一差动放大器放大一施加在所述第一差动放大器的差动输入端的输入信号时，以使第二差动放大器自动调零；以及当所述第一差动放大器放大所述输入信号时，使第一差动放大器的输入和输出削波。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述第一和第二差动放大器，均包括一共模基准电压输入端(CMR)并被配置成放大器的共模输出电压随着一施加在放大器的CMR输入端的电压而变化，所述的方法还包括当所述第一和第二差动放大器的各自的差动输出电压为零时，测定所述放大器一所要求的共模输出电压(VCMR)，周期性地测定第一校准电压，当施加在所述第一差动放大器的CMR输入端时，该校准电压迫使所述第一差动放大器的共模输出电压与VCMR相等，持续地把所述第一校准电压施加在所述第一差动放大器的CMR输入端，周期性地测定第二校准电压，当施加在所述第二差动放大器的CMR输入端时，该校准电压迫使所述第二差动放大器的共模输出电压与VCMR相等；以及持续地把所述第二校准电压施加在所述第二差动放大器的CMR输入端。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于测定所述第一校准电压的步骤包括使所述第一差动放大器的共模输出电压和VCMR之间的差值放大，所述放大的差值与所述第一校准电压相等和测定所述第二校准电压的步骤包括使所述第二差动放大器的共模输出电压和VCMR之间的差值放大，所述放大的差值与所述第二校准电压相等。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述方法还包括把所述第一和第二校准电压存储在分别与所述第一和第二差动放大器的CMR输入端连接的第一和第二存储装置(CM5，CM6)上。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述方法还包括一具有单端输出的输出端和差动输入端的放大器(A0)，该输入端可切换地与所述第一和第二差动放大器各自的差动输出端连接。
15.一种降低乒乓放大器中低频噪声和补偿电压的方法，所述的放大器包括配置成一乒乓放大器的第一和第二差动放大器(A1，A2)，所述第一和第二放大器均具有差动输入端和输出端和一共模基准电压输入端(CMR)并且配置成放大器的共模输出电压随着施加在放大器的CMR输入端的电压而变化，所述的方法包括当所述第一和第二差动放大器各自的差动输出为零时，测定所述第一和第二差动放大器的一所要求的共模输出电压(VCMR)；当采用所述第二差动放大器放大一施加在所述第二差动放大器的差动输入端的输入信号时，使所述第一差动放大器自动调零，当所述第二差动放大器放大所述输入信号时，使所述第二差动放大器的输入和输出削波，当采用所述第一差动放大器放大一施加在所述第一差动放大器的差动输入端的输入信号时，使所述第二差动放大器自动调零，当所述第一差动放大器放大所述输入信号时，使所述第一差动放大器的输入和输出削波，周期性地测定第一校准电压，当施加在所述第一差动放大器的CMR输入端时，该校准电压迫使所述第一差动放大器的共模输出电压与VCMR相等，持续地把所述第一校准电压施加在所述第一差动放大器的CMR输入端，周期性测定第二校正电压，当施加在所述第二差动放大器的CMR输入端时，该校准电压迫使所第二差动放大器的共模输出电压与VCMR相等；以及持续地把所述第二校正电压施加在所述第二差动放大器的CMR输入端。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于所述方法还包括一具有单端输出端和差动输入端的输出放大器(A0)，其可切换地与所述第一和第二差动放大器各自的差动输入端连接。
全文摘要
一种乒乓放大器，其同时采用自动调零和削波以实现低补偿电压和低频率噪声以及在削波频率的低能量。所述乒乓放大器包括使每一增益放大器(A1，A2)自动调零的各自的零位放大器(A3，A4)。另外，这样配置所包括的开关，其可使主动增益放大器的输入和输出被削波。因此，当其中一增益放大器自动调零时，另外一增益放大器放大输入信号和放大器的输入与输出就被削波。所述的其中一实施例，其包括可减少瞬态切换的电路，其通过测定每一增益放大器的共模输出电压与共模基准电压相等，否则瞬态就在放大器的输出端出现。
文档编号H03F3/68GK1582528SQ02822154
公开日2005年2月16日 申请日期2002年8月29日 优先权日2001年9月4日
发明者A·T·K·唐 申请人:模拟设备股份有限公司