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摘要
具有固定输入电压偏移的高增益放大器的电压偏移补偿电路，包括采样和保持电路，用于周期性地采样放大器的失调电压和增益误差电压，并保持采样电压；
存储电路，可在采样周期之间操作，以存储采样和保持的电压;以及在采样周期期间可操作的另外的电路，以将高增益放大器的输出连续地维持在增益误差和电压偏移补偿的值。电压失调补偿电路可以用在采样数据电路中，或连续时间放大器电路中，这些电路使用单一，常数1，输入和单端或差分输出。
图1
图2
图3
图4
图5
电压偏移补偿电路
发明背景
本发明涉及一种电压偏移补偿电路，其具有在采样数据积分器或连续时间电路中的特定但不一定是专用的应用。
已知的模拟集成电路的性能受到不可避免的电路缺陷的影响，特别是有源元件的输入参考偏移电压，例如电压的高增益电子误差和漂移，例如电压参考电路。
用于减少电子电路中输入电压偏移的补偿技术是已知的，并且可以应用于采样数据电路和连续时间电路中。影响输入电压偏移降低的补偿技术具有降低低频噪声的附加优点。一些已知的技术还补偿了放大器的增益，否则放大器的增益本身就表现为增益误差。
在某些采样数据电路中，在时钟信号的一个相位期间，电路的输出信号只需要精确，在时钟信号的另一个相位期间，该电路可被补偿补偿，而用于实现这种补偿的知识技术给出了良好的效果然而，在某些采样数据应用中，时钟信号的两个阶段都需要补偿补偿输出。因此，已知的补偿技术不适合于这种应用。
在连续时间电路应用中，通常需要连续补偿的输出，但是先前设计的技术具有一个或多个缺点。在连续时间电路应用中，通常需要连续补偿的输出，但是先前设计的技术具有一个或多个缺点。M. Cohn在题为“使用前馈技术的MOS运算放大器的扑灭稳定”的文章中描述了一种这样的技术，并在1981年12月的IEEE JSSC中公布。
Cohn补偿装置涉及在前馈方法中使用辅助放大器，但是这种布置需要大的外部存储电容器以避免电路稳定性问题。此外，这样的电路的恢复时间是非常长的。由于利用这种布置，电路消除环路的电压包括主放大器的一部分，主放大器的设计/性能受到维持电路稳定性的需要的不利影响。
用于在连续时间应用中实现偏移消除的替代的，更有利的已知技术是斩波器稳定的技术。利用这种技术，施加到高增益运算放大器的输入端和从放大器的输出端施加的信号的极性被同步地反相。其结果是，高增益放大器的电压偏移被转换成直流电。 信号在放大器的输出端，平均值为零。显然，通过这种布置，仅在对高增益放大器的输出进行滤波之后才实现连续的电压偏移补偿。由于高增益放大器瞬间切换出电路并产生误差，因为放大器的输出必须从一个极性转换到两相时钟脉冲的每个相位之间的另一个极性，所以可以用这种技术发生信号尖峰。不提供有限增益误差的校正，不能用于单端输出应用。
因此，已知偏移消除技术的缺点包括需要使用外部组件，与时钟相关噪声相关的问题，放大器设计中的性能损害以及已知技术的应用中的限制。此外，通常优选的斩波稳定技术需要后置滤波以去除信号误差分量的事实，通过在时钟周期之间要求其输出从信号的一个极性转换到另一个极性，从而对放大器提出要求并引起毛刺，因为放大器 实际上电路不通。
发明摘要
本发明的目的是提供一种电压偏移补偿电路，用于在采样数据电路和连续时间电路中实现电压和增益补偿，由此电路的输出连续维持在增益值 误差和电压补偿补偿。
本发明提供电压偏移补偿具有固定输入电压的高增益放大器的电路偏移，所述电路包括用于的采样和保持装置对偏移电压和增益误差进行采样放大器的电压，并保持采样电压;存储装置，可在采样周期之间操作以存储采样和保持的电压; 以及在采样周期期间可操作的另外的装置，其以增益误差和电压偏移补偿的值连续地维持所述高增益放大器的输出。
根据本发明的一个方面，采样和保持装置周期性地适应在高增益a输入端的输入端或两端采样偏移电压和增益误差电压。利用这种布置，存储装置适于存储采样和保持高增益放大器输入中的一个或两者的电压。
按照现在的另一个方面本发明的采样保持方法包括进一步放大器，并为每个输入的高增益放大器，电容耦合输入耦合方式将高增益放大器表示为进一步放大器在采样期间，和连接
用于将采样和保持电压连接到所述采样周期之间的存储方法。
可以使用电压偏移补偿电路在采样数据电路中，或采用单端或差分输入和单端或差分输出的连续时间放大器电路。
具有单端输入的电路和单端输出，高增益放大器和其他放大器的其他输入端连接到电压源。
在具有不同输入和差分输出的电路中，采样和保持装置是用于在采样周期期间将另一个放大器的每个输入电容耦合到高增益放大器的相应输入端的英寸耦合装置，以及用于在采样周期之间连接的连接装置， 将所述高增益放大器的每个输入的所述采样和保持电压计算到相应的存储装置。利用这种布置，存储装置适于在所述高增益放大器的每个输入处存储采样和保持的电压，并且另外的装置适于将高增益放大器的每个输出连续地维持在增益误差和电压偏移的值补偿。
图纸的简要说明
参照附图，从下面的描述中将更好地理解根据本发明的上述和其它特征，其中：
图1示意性地示出了使用根据现有技术的标准电压偏移补偿技术的已知采样数据积分器的电路图;
图2示意性地示出了根据本发明的电压偏移补偿电路作为采样数据积分器的一部分的电路图;
图3示意性地示出了作为通用采样数据积分器的一部分的根据本发明的电压偏移补偿电路的电路图;
图4示意性地示出了作为精密电压补偿连续时间放大器的一部分的根据本发明的电压偏移补偿电路的电路图;
图5示意性地示出了根据本发明的电压偏移补偿电路作为另一个偏移补偿连续时间放大器的一部分的电路图。
细说明优选的实施方案
在采样数据电路中补偿电压偏移的方法涉及使用所谓的双相关采样技术。通过集成电路的优化方法。在图1中，高增益放大器的一个输入（-ve） 1经由电容器C1和场效应晶体管T1连接到输入端子2，电容器C1和晶体管T1的结通过场效应晶体管T2连接到电压源Vcm。放大器输入端（-ve ）也经由电容器C2和场效应晶体管T3连接到电压源Vcm。电容器T3和电容器C2的结经由场效应晶体管T4连接到高增益放大器1的输出端3。 C3与场效应晶体管T5串联连接，并与输出端子3和放大器输入端（-ve）之间的场效应晶体管T6并联。放大器1的另一端连接到电压源Vcm。晶体管T1至T6为优选由MOS（金属氧化物 - 硅）晶体管提供。
电压源Vcm是电路的共模或参考电位，通常是电源的中点。
晶体管T1至T6的栅电极G1和G2连接到时钟脉冲发生器（未示出）的两相输出，时钟脉冲在两相的一相（即第一相）期间施加到门G1 时钟脉冲发生器的相位输出以实现晶体管T1，T4和T5的操作，即晶体管导通，而在两相的另一阶段（即第二阶段）期间施加到栅极G2的时钟脉冲， 时钟脉冲发生器的相位输出影响晶体管T2，T3和T6的运行。在没有时钟脉冲的情况下，晶体管是非导通的，即有效地是开路的。因此，在时钟脉冲的第二阶段期间，晶体管T1，T4和T5是开路的，晶体管T2，T3和T6被切换到电路模式，并且直接通过晶体管T6输入到输入端 在放大器1的输入和输出之间建立短路连接。这使得放大器1的输入处的固定电压偏移通过晶体管T2和T3分别存储在各自连接到电压源Vcm的采样电容器C1和C2上。在时钟脉冲的下一阶段（即第一相位）期间，晶体管T1，T4和T5处于电路模式，晶体管T2，T3和T6 1o处于开路模式。这使得电容器C1和C2的所述一侧经由晶体管T1和输出端子13经由晶体管T4分别连接到输入端子21。其结果是有效地减去放大器1的电压偏移与输入信号，使得由于放大器偏移而不会在输出端3出现错误。然而，这种技术不会由于有限放大器增益而导致误差，另外，放大器1的输出必须从其偏移电压到输出信号电压，而相反地在时钟脉冲的每个相位之间。在采样数据电路中实现有限放大器增益补偿的已知技术具有减少时钟脉冲各相之间的输出电压变化的优点。 然而，所有这些已知技术仅在时钟脉冲的一个相位期间去除放大器电压偏移的影响，并且放大器以高带宽模式连接，使得主放大器的宽带噪声在电压偏移期间被采样 存储相位（混叠），导致电路速度和电路噪声之间的折衷。
利用根据本发明的电压偏移补偿电路，在时钟脉冲的两个相位期间，电压偏移被消除，并且还校正了有限放大器增益的影响。 根据本发明的电压偏移补偿电路的电路图如图11所示。 附图2作为采样数据整合器的一部分。
电路的组成部分，其中包括组件C1，T1和T2是相同的相应的电路图1的图纸。在图2中，电容器C2和C3并联连接通过场效应晶体管T8、T9（VE）在输入和输出的高增益放大器场效应晶体管1。T7连接电容器C2的电压源Vcm。辅助放大器4的输入（-ve）通过场效应晶体管T12电容耦合到放大器1的输入（-ve），电容耦合由电容器C4实现。 放大器1和4的其它输入端连接到电压源Vcm。 放大器4的输出通过场效应晶体管T13直接连接到其输入，并连接到两个场效应晶体管T10和T11的结，这两个场效应晶体管T10和T11串联连接在电容器C1和C2的结与电容器C4的结 和晶体管T12。
从图中可以看出。 在时钟脉冲的第一阶段期间，时钟脉冲将经由栅极G1施加到晶体管T1，T7，T10和T11，并且在第二阶段期间经由门G2经由晶体管T2，T8，T9，T12和T13施加到晶体管T2，T8，T9，T12和T13 的时钟脉冲。
从以下描述可以看出，使用其中正在处理的信号的辅助放大器4在时钟脉冲的每个相位之间基本上是恒定的，使得放大器带宽能够小于高增益放大器1的带宽 产生比已知的电压偏移和增益补偿技术更低的噪声性能。
利用图1的基本积分器电路。 如图2所示，在时钟脉冲的第二阶段期间，通过由虚线T13包围的偏移消除的采样和保持电路处于闭合电路模式，在放大器1的输入处的电压偏移被采样，从而导致输入4 通过晶体管T12和电容器C4，并且放大器4的输出端经由晶体管T13直接连接到其输入端。
这样做的效果是，放大器1的输入处的电压偏移对电容器C4充电，偏移电压被保持在连接到晶体管T12的电容器C4的那侧。 因此，由虚线5包围的电路在时钟脉冲的第二阶段期间采样并保持偏移电压。 此外，在采样阶段期间，电容器C2和C3在放大器1的输入和输出端并联连接，而作为电压偏移积分电容器的电容器C3将放大器1的输出保持增益和偏移的值被校正。
由于放大器1的电压偏移在时钟脉冲的每个相位之间是恒定的并且增益误差电压相对较小，因此采样和保持放大器4的输入和采样和保持电容器上的电荷在每个相位 时钟脉冲。 其结果是，采样和保持放大器4的输出仅需要改变等于两个放大器的小输入偏移电压的差的量。 此外，图2的采样和保持电路可以以主电路中使用的时钟频率的子倍数进行计时。 这些考虑允许使用相对低噪声，低带宽的辅助放大器4。 显然，图1的采样和保持电路 图2中也是对放大器1的低频噪声进行采样，并且另外提供低频噪声降低。
实际上，使用全差分电路技术来防止开关电荷注入偏移效应和图1的采样和保持电路。图2中的图适用于完全差分，不管穿过高增益放大器1的信号类型如何。对于不同的应用，高增益放大器1可以具有单端或差分输入信号，单端或差分输出信号，为电路提供四种可能的组合。这些组合中的每一个都包含在图1中示意性示出的电路图中。附图3。该电路是通用电路。显然，对于每种类型的应用，可以实现特定的高增益放大器1电路。然而，具有这种多用途电路的区域损失小。在图1的电路中都使用了p型和n型晶体管。用于由假定处理双极性信号的晶体管T1，T2，T7和T8提供的开关功能，并且放大器1是可以被简单修改以提供单端或差分输出的类型。
本领域技术人员已知，何时设计集成电路，电容器比电阻更好。此外，这些电容器的阻抗远远高于相关领域的电阻器，超过了所关心的通常的信号范围，这就使得这些部件被传输门旁路，即可切换场效应晶体管， 附图2和3更容易。绕过无源器件的使用，例如，在可变增益放大器。
一种电压偏移补偿的有限增益补偿精密放大器，包括图1的采样和保持电路。 图2中示意性地示出了附图。 附图4。
从图中可以看出。 连续时间精密放大器包括由虚线7包围的偏移消除，全差分，采样和保持电路。与图纸的图2相似的电路，图4的采样和保持电路包括一个辅助放大器4和相关电路的场效应晶体管T11a / T11b，T12a / T12b）和T13a / T13b）和电容器C4a / C4b）提供的相关电路。因此，利用这种布置，高增益放大器1的两个输入端分别经由晶体管T12a和电容器C4a以及晶体管T
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