放大电路、信号放大方法及传感信号处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种带有直流失调电压补偿的放大电 路、一种信号放大方法及一种传感信号处理装置。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中，在对电信号进行精密测量时，需要对电信号进行一定增益的放大， 尤其是信号较弱而且测量的精度较高时。图1是现有技术的一种精密信号测量电路的示意 性框图。来自于信号源20的被测信号首先通过放大器11放大，放大后的被测信号经过模数 转换器15转换为数字信号，该数字信号经过数字信号处理单元17进行运算处理。
[0003] 实际中，除有效信号（可以是交流信号也可以是直流信号）外，被测信号中往往还 包括不希望有的直流失调电压(DC Offset)，而且直流失调电压可能比有效信号更强。因此 在精密信号测量时，需要直流失调电压消除电路对直流失调电压进行消除。
[0004] 图2是现有技术的一种能够消除直流失调电压的信号测量电路的示意性框图。被 测信号来自于信号源20,数模转换器19接收一数字信号Din〈m:l>并产生一个对应的直流失 调电压抵消信号，该直流失调电压抵消信号与被测信号的直流失调电压大小相同，极性相 反。被测信号和该直流失调电压抵消信号叠加之后再通过放大器11放大，之后通过模数转 换器15和数字信号处理单元17进行处理。
[0005] 这种通过在放大器前叠加与直流失调电压大小相同，极性相反的信号来消除直流 失调电压的方法对电路的精度要求很高，因为数模转换器19产生的直流失调电压抵消信号 和直流失调电压的微小误差都会被放大器11进行放大，导致最终的输出信号中仍然还残留 有很大的直流失调电压，从而引起测量误差。
[0006] 这种高精度的电路也需要占用更大的芯片面积和增加额外的功耗，同时会改变测 量电路输入端的阻抗，限制测量电路的应用场合。
[0007] 图3是现有技术的另一种能够消除直流失调电压的信号测量电路的示意性框图。 来自于信号源20的被测信号首先通过放大器11放大，放大后的被测信号中包括了放大了的 直流失调电压，放大后的被测信号与数模转换器19产生的直流失调电压抵消信号进行叠加 后经过模数转换器15和数字信号处理单元17进行处理获得最终的输出信号，其中，所述直 流失调电压抵消信号与经放大器11放大后的被测信号中的直流失调电压大小相同，极性相 反。
[0008] 由于有用信号和直流失调电压同时被放大，而且直流失调电压可能比有用信号更 强，所以直流失调电压会占掉很大的信号动态范围。所以图3所示的方法要求放大器11的线 性输出摆幅要比有用信号需要的线性输出摆幅大的多，才能保证有用信号不被直流失调电 压淹没造成信号失真，而放大器11的最大线性输出范围已经由电路的电源电压限制，这会 增加电路设计的难度甚至满足不了设计要求。
【发明内容】
[0009] 本发明提出一种带有直流失调电压补偿功能的放大电路及一种信号放大方法，能 够消除输入信号中的直流失调电压以及放大器的失调电压。
[0010] 根据本发明的一个方面，提供一种带有直流失调电压补偿功能的放大电路，具有 输入端和输出端，所述输入端接收输入信号，所述输入信号包括直流失调电压和有效信号， 所述输出端被配置为输出所述有效信号的放大信号，所述放大电路包括:第一放大器，所述 第一放大器的输入端连接所述放大电路的输入端或第一基准信号端;第二放大器，所述第 二放大器的输出端被配置为所述放大电路的输出端；以及直流失调电压补偿单元，连接在 所述第一放大器的输出端和第二放大器的输入端之间，其中，所述放大电路工作在第一模 式和第二模式，在所述第一模式，所述第一放大器的输入端连接所述第一基准信号端，所述 直流失调电压补偿单元采样所述第一放大器的失调电压，在所述第二模式，所述第一放大 器的输入端连接放大电路的输入端，所述直流失调电压补偿单元根据输入的数字信号补偿 被第一放大器放大的输入信号中的直流失调电压以及补偿所述第二放大器的失调电压。
[0011] 优选地，所述直流失调电压补偿单元包括:第一电容，连接在所述第一放大器的输 出端和第二放大器的输入端之间；数模转换器，被配置为接收所述数字信号产生对应的模 拟信号;第二电容，所述第二电容的第一极板连接所述数模转换器的输出端，其中，在所述 第一模式，所述第二放大器的输入端与所述第一电容的中间节点连接所述第二基准信号 端，在所述第二模式，所述第二放大器的输入端与所述第一电容的中间节点连接所述第二 电容的第二极板，所述模拟信号通过第二电容叠加到第二放大器的输入端。
[0012] 优选地，所述放大电路还包括:第一开关，连接在所述放大电路的输入端和所述第 一放大器的输入端之间；第二开关，连接在所述第一基准信号端和所述第一放大器的输入 端之间;所述直流失调电压补偿单元还包括:第三开关，连接在所述第二基准信号端和所述 第二放大器的输入端与所述第一电容的中间节点之间；第四开关，连接在所述第二放大器 的输入端与所述第一电容的中间节点和所述第二电容的第二极板之间，其中，在所述第一 模式，所述第一开关和第四开关断开，所述第二开关和第三开关闭合，在所述第二模式，所 述第一开关和第四开关闭合，所述第二开关和第三开关断开。
[0013]优选地，所述第一放大器具有第一输入端和第二输入端，所述第一放大器的第二 输入端连接第一基准信号端，所述第一开关连接在所述第一放大器的第一输入端和所述放 大电路的输入端之间;所述第二开关连接在所述第一放大器的第一输入端和所述第一基准 信号端之间；所述第二放大器具有第一输入端和第二输入端，所述第二放大器的第二输入 端连接所述第二基准信号端;所述第一电容连接在所述第一放大器的输出端和第二放大器 的第一输入端之间;所述第三开关连接在第二基准信号端和所述第一电容与所述第二放大 器的第一输入端的中间节点之间;所述第四开关连接在所述第二电容的第二极板和所述第 一电容与所述第二放大器的第一输入端的中间节点之间。
[0014]优选地，所述输入信号为差分信号，所述输入信号包括第一输入信号和第二输入 信号，所述放大电路具有第一输入端和第二输入端，所述放大电路的第一输入端接收第一 输入信号，所述放大电路的第二输入端接收第二输入信号，所述第一放大器具有第一输入 端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述第一放大器的第一输入端连接所述放大 电路的第一输入端或第一基准信号端，所述第一放大器的第二输入端连接所述放大电路的 第二输入端或第一基准信号端，所述第二放大器具有第一输入端和第二输入端;所述直流 失调电压补偿单元包括:第三电容，连接在所述第一放大器的第一输出端和第二放大器的 第一输入端之间；第四电容，连接在所述第一放大器的第二输出端和第二放大器的第二输 入端之间；数模转换器，具有第一输出端和第二输出端，，所述数模转换器被配置为接收所 述数字信号，通过第一输出端输出第一模拟信号，通过第二输出端输出第二模拟信号，所述 第一模拟信号和第二模拟信号的大小相等，极性相反;第五电容，所述第五电容的第一极板 连接所述数模转换器的第一输出端，第六电容，所述第六电容的第一极板连接所述数模转 换器的第二输出端，第七电容，所述第七电容的第一极板连接所述数模转换器的第一输出 端，第八电容，所述第八电容的第一极板连接所述数模转换器的第二输出端，其中，在所述 第一模式，第一放大器的第一输入端连接第一基准信号端，第一放大器的第二输入端连接 第一基准信号端，所述第三电容和第二放大器的第一输入端的中间节点连接第二基准信号 端，所述第四电容和第二放大器的第二输入端的中间节点连接第二基准信号端，在所述第 二模式，第一放大器的第一输入端连接所述放大电路的第一输入端，第一放大器的第二输 入端连接所述放大电路的第二输入端，所述第三电容和第二放大器的第一输入端的中间节 点连接第五电容的第二极板或第六电容的第二极板，所述第四电容和第二放大器的第二输 入端的中间节点连接第七电容的第二极板或第八电容的第二极板。
[0015] 优选地，所述放大电路还包括:第五开关，连接在放大电路的第一输入端和第一放 大器的第一输入端之间；第六开关，连接在第一放大器的第一输入端和第一基准信号端之 间；第七开关，连接在放大电路的第二输入端和第一放大器的第二输入端之间；第八开关， 连接在第一放大器的第二输入端和第一基准信号端之间；第九开关，连接在第三电容与第 二放大器的第一输