自动调零放大器的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方案涉及电子设备，并且更具体地涉及自动调零放大器。
【背景技术】
[0002]一种放大器，例如运算放大器或仪表放大器，可以包括用于降低放大器输入失调电压的自动调零电路。例如，在某些实现中自动调零放大器可包括主放大器、辅助放大器和电容器，并且该辅助放大器在自动调零阶段可以操作用以在电容器两端存储电压以校正主放大器的输入失调电压。
[0003]虽然在放大器中包括自动调零电路可以减少放大器的输入失调电压，但自动调零电路也会增加面积、功耗和/或复杂性。此外，在某些实现中，自动调零电路可以影响放大器的运行性能，诸如产生输出毛刺或噪声。
【发明内容】
[0004]在一个实施方案中，一种装置包括多个跨导级，其包括第一跨导级、第二跨导级和第三跨导级。该第一跨导级、第二跨导级和第三跨导级每个都有自动调零模式和放大模式。该装置还包括自动调零时序控制电路被配置为在第一时间间隔期间在自动调零模式中操作第一跨导级、在第二时间间隔期间在自动调零模式中操作第二跨导级和在第三时间间隔期间在自动调零模式中操作第三跨导级。第一时间间隔、第二时间间隔和第三时间间隔是错开时间的。
[0005]在另一个实施方案中，提供了电子放大的方法。该方法包括提供差分输入电压到自动调零放大器。自动调零放大器包括多个跨导级，其包括第一跨导级、第二跨导级和第三跨导级。该方法还包括使用自动调零时序控制电路的多个跨导级的控制时序，使用自动调零时序控制电路在第一时间间隔期间自动调零第一跨导级、使用自动调零时序控制电路在第二时间间隔期间自动调零第二跨导级和使用自动调零时序控制电路在第三时间间隔期间自动调零第三跨导级。第一时间间隔、第二时间间隔和第三时间间隔是错开时间的。
[0006]在另一个实施方案中，自动调零放大器包括配置成接收差分输入电压的差分输入电压端和包括第一跨导级、第二跨导级和第三跨导级的多个跨导级。自动调零放大器还包括被配置为控制多个跨导级中的自动调零序列的自动调零时序控制电路。自动调零时序控制电路被配置成在第一时间间隔期间自动调零第一跨导级、在第二时间间隔期间自动调零第二跨导级和在第三时间间隔期间自动调零第三跨导级。第一时间间隔、第二时间间隔和第三时间间隔是不同的时间间隔。在自动调零放大器的操作期间多个跨导级中的至少一个跨导级被配置为在任何给定时间放大差分输入电压。
【附图说明】
[0007]图1是自动调零放大器一个实施方案的示意框图。
[0008]图2A是自动调零放大器另一个实施方案的示意框图。
[0009]图2B是用于图2A的自动调零放大器的示例时序图。
[0010]图3是自动调零放大器另一个实施方案的示意框图。
[0011]图4A-4B是根据一个实施方案示出跨导级两个相位的电路图。
【具体实施方式】
[0012]某些实施方案的以下详细描述中提出了本发明的具体实施方案的各种描述。然而，本发明可以由权利要求书定义和涵盖以许多不同方式体现。在本说明书中可以参考附图，其中类似的参考数字以指示相同或功能相似的元件。
[0013]对于某些应用，如高精密的放大，具有低输入失调和/或小闪烁(Ι/f)噪声对于放大器是理想的。为了有助于实现低输入失调和/或小闪烁噪声，某些放大器可以使用自动调零方案。
[0014]例如，在乒乓自动调零方案中，放大器可以包括在自动调零模式和放大模式操作之间交替的两个放大级。例如，当一个放大级从用于自动调零的放大器信号路径断开时，其他放大级可以提供放大，并且反之亦然。
[0015]虽然自动调零能够减少输入失调，某些自动调零技术具有许多缺点。例如，在乒乓自动调零方案中，放大器可以包括两个放大级，它们可以是彼此的副本。由于在一个时间里只有一个放大级提供放大，这样的放大器可具有大约两倍的功率消耗和/或区域相对于没有进行自动调零的提供相似量放大的放大器。此外，当一个放大级从用于自动调零的信号路径断开并且另一个重新连接到用于放大的信号路径中，相对大的干扰可以在信号路径中引入。信号路径干扰可能导致输出向下折叠在感兴趣信号频带的毛刺和/或噪声。
[0016]本发明提供自动调零放大器的装置和方法。在某些配置中，自动调零放大器包括至少三个跨导级，每个可操作在自动调零模式或放大模式。自动调零放大器还包括自动调零时序控制电路，交错或交叉跨导级地自动调零。例如，在某些配置中，当跨导级在特定的时间点自动调零，剩余的跨导级并行操作以提供放大。例如，活跃在放大器信号路径的跨导级可产生输出电流，它可以被加在一起以产生相加的电流。在某些实现方式中，该放大器还包括接收该相加电流的输出级并且生成该放大器的输出信号。
[0017]此处的自动调零放大器可以有小的输入失调和/或低闪烁噪声。此外，本发明所描述的自动调零放大方案相对于某些其他自动调零技术可对放大器的尺寸、功耗和/或如乒乓自动调零方案的放大特性有相对较小的影响。例如，本发明的教导可以被用于提供自动调零放大器，其中在给定的时间内放大电路的相对较少量被断开或重新连接到信号路径，因此自动调零放大器可具有相对小的输出毛刺和/或噪声。
[0018]此外，相对于乒乓自动调零放大器其中自动调零电路可以加倍放大器的尺寸和/或功耗，本发明所描述的自动调零放大器可以提供对于放大器的面积和/或功率消耗影响相对较小的自动调零。例如，在某些实现中，自动调零放大器包括η个跨导级，其中η-1级在给定的时间内提供信号放大并且自动调零放大器相对于没有自动调零而提供类似的放大的放大器可以有大约η/(η-1)倍大的面积和/或功耗。
[0019]在某些实施方案中，自动调零放大器还包括随机电路被配置成跨导级被自动调零时提供随机或伪随机的自动调零序列。相对于自动调零以循环或确定的方式实施的配置，配置自动调零放大器随机化自动调零序列可以通过减少噪声毛刺有助于增强放大器的性會K。
[0020]交错自动调零的自动调零放大器概述
[0021]图1是示出自动调零放大器10的一个实施方案的示意框图。自动调零放大器10包括第一跨导(Gm)级1、第二跨导级2、第三跨导级3、自动调零时序控制电路5和输出级6。所示的自动调零放大器10包括输出电压端Vott和差动输入端包括第一或非反相输入电压端VIN+和第二或反相输入电压端V IN_。
[0022]在图示的配置中，自动调零放大器10可被用于放大非反相和反相输入端电压Vin+和VIN_之间的电压差以产生在输出电压端Vott的输出电压。然而，其它配置是可能的，其中包括例如在放大器产生差分输出电压、单端输出电流和/或差分输出电流的配置。
[0023]虽然图1示出了自动调零放大器10包括3个跨导级，本发明的教导也适用于包括额外的跨导级的放大器，如四个或更多个跨导级。
[0024]第一、第二和第三跨导级1-3可各自被用于产生根据非反相和反相输入端电压VIN+和VIN_之间的电压差变化的输出电流。当多个跨导级是激活的并提供放大，激活的跨导级可以产生可以相加的输出电流。
[0025]此外，在图示的配置中，自动调零放大器10包括输出级6，它可以接收相加电流并且产生在输出电压端Vmjt的输出电压。在一个实施方案中，输出级6可包括跨阻放大电路。然而，其他配置也是可能的。
[0026]放大器不期望具有输入失调电压。如本发明所使用的，放大器的输入失调电压可以指对应于约零的输出电压的在放大器输入端之间的直流电压。缺少补偿，输入失调电压会降低运行性能。例如，当放大器利用反馈连接时输入失调电压可导致有限的误差电压。
[0027]在图示的配置中，自动调零放大器10包括自动调零时序控制电路5，它可以用于控制时间间隔在其上第一、第二和第三跨导级1-3被自动调零以减少或消除输入失调。虽然示出针对η = 3或η = 4的跨导级，本发明的原理和优点适用于具有宽范围的数字η的值包括5、6等的自动调零放大器。
[0028]自动调零时序控制电路5可以用来控制第一、第二和第三跨导级1-3使得与自动调零相关联