CN103117713A - 一种斩波放大器及降低其失调电压的方法 - Google Patents

一种斩波放大器及降低其失调电压的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种斩波放大器及降低其失调电压的方法，包括第一级斩波开关、第一级放大电路、第二级斩波开关、以及第二级放大电路，还包括隔离电路和失调校正电路；隔离电路串联在第二级斩波开关与第二级放大电路之间，用于控制所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关之间的通断；所述失调校正电路的输入端与斩波放大器的输出端连接、输出端与隔离电路连接，用于对与所述第二斩波开关断开后的所述第二级放大电路进行失调校正。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过对第二级放大电路的失调校正，降低了该失调电压对有用信号的干扰。

Description

一种斩波放大器及降低其失调电压的方法
技术领域
本发明属于模拟电路设计领域，特别涉及一种降低斩波放大器失调电压的方法。
背景技术
为了避免放大器的失调电压和低频噪声对待放大的微弱信号的影响，可以使用斩波的方法处理信号。如图1所示，斩波放大器包括第一级斩波开关100、第一级放大电路200、第二级斩波开关300、以及第二级放大电路400，输入信号vin经过第一次斩波被调制到高频，其输出和失调电压及低频噪声从频域上分离，第一级斩波开关100的输出Vsw1经过第一级放大器放大后输出Vamp1，有用的信号再经过第二次斩波后输出Vsw2回到低频，而第一级放大电路的干扰信号则被调制到高频。然后有用的信号再经过第二级放大电路的放大，得到输出信号vout。
这一信号处理的过程在频域上的变化如图2所示，图中各图标含义为：V：输入信号；Vo1：第一级放大电路的等效输入失调电压和低频噪声；V1：斩波到高频的输入信号；Vo1＇第一级放大电路的等效输出失调电压和低频噪声：V1＇经过第一级放大电路放大后的信号；V2：第二次斩波后回到低频的信号；Vo2第二级放大电路的等效输入失调电压和低频噪声；Vo1＇＇：第二次斩波后变频到高频的第一级放大器的失调电压和噪声；fch：斩波频率。由图2可知，当输入信号经过两次斩波再次回到低频后，它在频域上和同样位于低频的第二级放大电路的等效输入失调电压及噪声重叠，即第二级放大电路的失调电压和噪声将对有用信号产生干扰。    
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种斩波放大器及降低其失调电压的方法，通过对第二级放大电路增加失调校正电路，减小其失调电压对其输入端有用信号的干扰，从而降低整个斩波放大器的失调电压。
本发明的技术问题通过以下技术手段予以解决：
一种斩波放大器，包括第一级斩波开关、第一级放大电路、第二级斩波开关、以及第二级放大电路，还包括隔离电路和失调校正电路；
所述隔离电路串联在所述第二级斩波开关与所述第二级放大电路之间，用于控制所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关之间的通断；
所述失调校正电路的输入端与所述斩波放大器的输出端连接、输出端与所述隔离电路连接，用于对与所述第二斩波开关断开后的所述第二级放大电路进行失调校正。
优选地：还包括能够与所述第二级放大电路级联以构成一静态比较器的增益放大电路；所述失调校正电路用于对所述静态比较器进行失调校正。
一种降低如前述的斩波放大器的失调电压的方法，包括以下步骤：
S101：在斩波放大器工作之前，控制隔离电路断开所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关的连接；
S102：利用失调校正电路对所述第二级放大电路进行失调校正，校正完成后，控制隔离电路恢复所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关之间的连接，斩波放大器开始正常工作。
一种降低如前述的斩波放大器的失调电压的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S201：在斩波放大器工作之前，控制隔离电路断开所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关的连接；
S202：将所述第二级放大电路与增益放大电路级联以形成一静态比较器；
S203：利用失调校正电路对所述静态比较器进行失调校正，校正完成后将所述第二级放大电路与所述增益放大电路断开，并接回到所述斩波放大器中，斩波放大器开始正常工作。
采用本发明的技术方案，如果差分输入的第二级放大电路如果有较高的增益，在开环下能将输入信号放大到电源或者地，那么它自身相当于一个静态比较器。在斩波放大器工作之前，先断开第二级放大电路和前级电路的连接，并对该静态比较器进行失调校正，使其失调电压降为最小，然后再将校正后的第二级放大电路连接回斩波放大器中，这样当有用信号达到第二级放大电路输入端时，该电路的失调电压对有用信号的干扰将减小。
如果斩波放大器中的第二级电路没有足够高的增益，那么它可以作为比较器中的预放大电路，额外增加高增益放大器和它级联，从而形成一个静态比较器，然后对该比较器进行失调校正，从而降低斩波放大器中第二级电路的失调电压。
因此，与现有技术相比，本发明的有益效果是通过对第二级放大电路的失调校正，降低了该失调电压对有用信号的干扰。
附图说明
图1是现有斩波放大器的原理框图；
图2是现有斩波放大器输入信号vin在斩波放大器放大过程中频谱的变化图；
图3是本发明具体实施例对斩波放大器第二级放大电路进行失调校正的原理框图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
本实施例的斩波放大器的原理图如图3所示，其包括第一级斩波开关100、第一级放大电路200、第二级斩波开关300、以及第二级放大电路400，还包括隔离电路和失调校正电路，以及可选择的能够与所述第二级放大电路级联以构成一静态比较器的增益放大电路；隔离电路串联在第二级斩波开关300与第二级放大电路400之间，用于控制所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关之间的通断；所述失调校正电路的输入端与斩波放大器的输出端连接、输出端与隔离电路连接，用于对与所述第二斩波开关断开后的所述第二级放大电路（或第二放大电路与增益放大电路构成的静态比较器）进行失调校正。
本实施例的斩波放大器的工作原理和降低失调电压的方法如下：
如果斩波放大器原有的第二级放大电路具有足够高的增益，可以自己作为开环比较器使用，那么图中的高增益放大电路可以省略；否则第二级放大电路和高增益放大电路级联，构成一个新的静态比较器。在斩波放大器正常工作之前，先通过隔离电路将其中的第二级放大电路和前面的电路断开，然后使用失调校正电路对第二级放大电路（或包含高增益放大电路）构成的静态比较器进行失调校正，使得第二级放大电路的失调电压达到最小。失调校正完成后，再将第二级放大电路和高增益放大电路断开，并接回到原斩波放大器中。之后斩波放大器可以正常工作，当有用信号输入到第二级放大电路输入端的时候，该电路的失调电压对有用信号干扰将变小。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种斩波放大器，包括第一级斩波开关、第一级放大电路、第二级斩波开关、以及第二级放大电路，其特征在于：还包括隔离电路和失调校正电路；
所述隔离电路串联在所述第二级斩波开关与所述第二级放大电路之间，用于控制所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关之间的通断；
所述失调校正电路的输入端与所述斩波放大器的输出端连接、输出端与所述隔离电路连接，用于对与所述第二斩波开关断开后的所述第二级放大电路进行失调校正。
2.根据权利要求1所述的斩波放大器，其特征在于：还包括能够与所述第二级放大电路级联以构成一静态比较器的增益放大电路；所述失调校正电路用于对所述静态比较器进行失调校正。
3.一种降低如权利要求1所述的斩波放大器的失调电压的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：在斩波放大器工作之前，控制隔离电路断开所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关的连接；
S102：利用失调校正电路对所述第二级放大电路进行失调校正，校正完成后，控制隔离电路恢复所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关之间的连接，斩波放大器开始正常工作。
4.一种降低如权利要求2所述的斩波放大器的失调电压的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S201：在斩波放大器工作之前，控制隔离电路断开所述第二级放大电路与所述第二级斩波开关的连接；
S202：将所述第二级放大电路与增益放大电路级联以形成一静态比较器；
S203：利用失调校正电路对所述静态比较器进行失调校正，校正完成后将所述第二级放大电路与所述增益放大电路断开，并接回到所述斩波放大器中，斩波放大器开始正常工作。
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