专利名称：一种用于运算放大器的数字自校零电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及运算放大器校准技术，特别是一种用于运算放大器的数字自校零电路。
背景技术：
小信号运算放大器对失调电压，电压漂移(温度)，电压稳定性(时间)等具有 很高的要求；缺乏自校零功能的精密放大器对应用环境具有较高的要求(如环境温度)， 长期稳定性需要系统校准来实现。因此，本发明人认为，有必要利用数字调零电路对小 信号运算放大器进行校准，以有效改善电压漂移对输出的影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷或不足，提供一种用于运算放大器的数字自校 零电路，以有效改善电压漂移对输出的影响。本发明的技术方案如下一种用于运算放大器的数字自校零电路，其特征在于，包括被校零放大器，所 述被校零放大器具有调零端，所述被校零放大器的正向输入端分别连接第一开关的一端 和第二开关的一端，所述第一开关的另一端和第二开关的另一端对应连接输入电压的两 端，所述第二开关的另一端还连接所述被校零放大器的负向输入端；所述被校零放大器 的输出端经过输出电压节点连接自稳零运算放大器的输入端，所述自稳零运算放大器的 输出端连接窗口比较器的输入端，所述窗口比较器的输出端连接控制逻辑电路，所述控 制逻辑电路控制所述窗口比较器的窗口大小；所述调零端连接电流型数模转换器，所述 电流型数模转换器连接电压基准电路，所述电流型数模转换器通过数据总线连接所述控 制逻辑电路。依次连接的所述被校零放大器、自稳零运算放大器、窗口比较器、控制逻辑电 路和电流型数模转换器构成校零环路输入失调电压的被校零放大器产生输出失调电 压，输出失调电压经自稳零运算放大器放大后，送入窗口比较器进行比较给出目前被校 零放大器的状态，然后由逻辑控制电路控制电流型数模转换器输出负反馈电流，调节被 校零放大器的失调调节端的电流，从而减小被校零放大器的输出失调电压，该过程一直 持续到输出失调电压进入窗口比较器的窗口范围内。所述窗口比较器的窗口比较电平由逻辑控制电路进行数字控制。所述被校零放大器的输入级具有调零端。本发明的技术效果如下(1)实现宽带小信号放大器的数字调零。DAC的控制线可直接与处理器数据总 线相关，可实现校零数据存储，修改等操作。(2)利用窄带自稳零放大器和窗口比较器实现零电压检测，具有比较器的模拟窗 口可以数字设定。
(3)可数字设定失调电压的调节范围。(4)零电压的采样控制不构成放大器的输出负载效应。(5)实际应用效果是该技术应用于超低频电压的输出放大器中，有效地改善 了超低频电压的输出漂移对输出的影响。根据不同温度情况下的测试结果，电压失调及 其漂移减小到原来的0.2-0.1倍。
图1是本发明的原理结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图(图1)对本发明进行说明。如图1所示，一种用于运算放大器的数字自校零电路，其特征在于，包括被校 零放大器A，所述被校零放大器A具有调零端，所述被校零放大器的正向输入端“ + ”分 别连接第一开关Sl的一端和第二开关S2的一端，所述第一开关Sl的另一端和第二开关 S2的另一端对应连接输入电压Vin的两端，所述第二开关S2的另一端还连接所述被校零 放大器A的负向输入端“_” ；所述被校零放大器的输出端经过输出电压Vout节点连接 自稳零运算放大器即自稳零OPA(Openiti0nAmplifier)的输入端，所述自稳零运算放大器 的输出端连接窗口比较器的输入端，所述窗口比较器的输出端连接控制逻辑电路，所述 控制逻辑电路控制所述窗口比较器的窗口大小；所述调零端连接电流型数模转换器即电 流型DAC (DAC digital to analog converter)，所述电流型数模转换器连接电压基准电路， 所述电流型数模转换器通过数据总线连接所述控制逻辑电路。依次连接的所述被校零放 大器A、自稳零运算放大器、窗口比较器、控制逻辑电路和电流型数模转换器构成校零 环路输入失调电压Vios的被校零放大器A产生输出失调电压Vos，输出失调电压Vos 经自稳零运算放大器OPA(Operational Amplifier)放大后，送入窗口比较器进行比较给出 目前被校零放大器A的状态，然后由逻辑控制电路控制电流型数模转换器输出负反馈电 流，调节被校零放大器的失调调节端的电流，从而减小被校零放大器A的输出失调电压 Vos,该过程一直持续到输出失调电压Vos进入窗口比较器的窗口范围内。Vos(输出电压 失调os-offset)。所述窗口比较器的窗口比较电平由逻辑控制电路进行数字控制。所述 被校零放大器的输入级由差分对称的共射级构成。电流型DAC =电流型数模转换器。(DAC digital to analog converter)。校零环路(断开Si，闭合S2进入校零)，输入失调电压为Vios的被校零放大 器A的输出Vos，经自稳零OPA (Operational Amplifier)放大后，送入窗口比较器(窗口比 较电平可由逻辑控制电路进行数字控制)进行比较给出目前放大器A的状态，然后由逻辑 控制电路控制电流型DAC输出负反馈电流，调节被校零放大器的失调调节端的电流，从 而减小A的Vos (输出电压失调os-offset)。该过程会一直持续到Vos进入窗口比较器 的窗口范围内。(校零环路在图1中以4个成环的箭头表示)。自稳零OPA (Operation Amplifier)即自稳零运算放大器。 Vios (输入电压失调ios-input offset)/Vin (输入电压)/Vos (输出失调电 压)/ 士 Vw (比较器窗 口 电平w-window) /kVos ( = k*Vos，Vos 的 k 倍)/TTL 电平(标准数字电路逻辑电平用于目前大多数数字电路中)。调节环路电流型DAC输出电流直接注入到A的调零端。负反馈环路自稳 零OPA >窗口比较器>逻辑控制电路>调节环路。关于技术原理被校准放大器A输入失调电压为Vos开关Sl断开，S2闭合时， 进入Vos校准周期放大器A输出失调电压由具有零失调和零漂移的自稳零放大器进行 放大，后经窗口比较器给出放大器A的当前Vos信息，当kVos在窗口电平外时，输出 TTL电平的状态信息，指示控制逻辑开始进行Vos调整。整体校零环路在控制逻辑的控 制下，使放大器A的输出失调落在窗口比较器内，窗口比较器的窗口大小由控制逻辑可 以设定。调节环路形成负反馈环路，只要A的输出未处于预定窗口中，控制逻辑将改变 电流型DAC的输入代码，由DAC输出两路互补的电流控制放大器的失调逐渐进入比较器 的窗口范围中。设自动稳零OPA的增益为G0，比较器的窗口为士Vw，则，校零后放大器A的
输出失调
权利要求
1.一种用于运算放大器的数字自校零电路，其特征在于，包括被校零放大器，所 述被校零放大器具有调零端，所述被校零放大器的正向输入端分别连接第一开关的一端 和第二开关的一端，所述第一开关的另一端和第二开关的另一端对应连接输入电压的两 端，所述第二开关的另一端还连接所述被校零放大器的负向输入端；所述被校零放大器 的输出端经过输出电压节点连接自稳零运算放大器的输入端，所述自稳零运算放大器的 输出端连接窗口比较器的输入端，所述窗口比较器的输出端连接控制逻辑电路，所述控 制逻辑电路控制所述窗口比较器的窗口大小；所述调零端连接电流型数模转换器，所述 电流型数模转换器连接电压基准电路，所述电流型数模转换器通过数据总线连接所述控 制逻辑电路。
2.根据权利要求1所述的用于运算放大器的数字自校零电路，其特征在于，依次连接 的所述被校零放大器、自稳零运算放大器、窗口比较器、控制逻辑电路和电流型数模转 换器构成校零环路输入失调电压的被校零放大器产生输出失调电压，输出失调电压经 自稳零运算放大器放大后，送入窗口比较器进行比较给出目前被校零放大器的状态，然 后由逻辑控制电路控制电流型数模转换器输出负反馈电流，调节被校零放大器的失调调 节端的电流，从而减小被校零放大器的输出失调电压，该过程一直持续到输出失调电压 进入窗口比较器的窗口范围内。
3.根据权利要求1所述的用于运算放大器的数字自校零电路，其特征在于，所述窗口 比较器的窗口比较电平由逻辑控制电路进行数字控制。
4.根据权利要求1所述的用于运算放大器的数字自校零电路，其特征在于，所述被校 零放大器的输入级具有调零端。
全文摘要
一种用于运算放大器的数字自校零电路，以有效改善电压漂移对输出的影响，包括被校零放大器，所述被校零放大器具有调零端，所述被校零放大器的正向输入端分别连接第一开关的一端和第二开关的一端，所述第一开关的另一端和第二开关的另一端对应连接输入电压的两端，所述第二开关的另一端还连接所述被校零放大器的负向输入端；所述被校零放大器的输出端经过输出电压节点连接自稳零运算放大器的输入端，所述自稳零运算放大器的输出端连接窗口比较器的输入端，所述窗口比较器的输出端连接控制逻辑电路，所述控制逻辑电路控制所述窗口比较器的窗口大小；所述调零端连接电流型数模转换器，所述电流型数模转换器连接电压基准电路。
文档编号H03F1/30GK102025326SQ201010606488
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者蒋方亮 申请人:北京东方计量测试研究所