CN106100618B - 一种电压偏移校正装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模拟电路技术领域，尤其涉及一种电压偏移校正装置及方法，该电压偏移校正装置包括比较器或运算放大器和与比较器或运算放大器连接的循序渐进式控制逻辑模块，本发明利用循序渐进式控制逻辑模块侦测比较器或运算放大器的电压偏移量，并通过调整比较器或运算放大器的正负端的场效应晶体管的面积，减少比较器或运算放大器的电压偏移量；从而可以在不需要过多额外电路与功率消耗的前提下，达到减小比较器或运算放大器的电压偏移量的目的。

Description

一种电压偏移校正装置及方法
技术领域
本发明涉及模拟电路技术领域，尤其涉及一种电压偏移校正装置及方法。
背景技术
在比较器中，少量的噪声都可能影响到电路运算结构，而因为元件不匹配的原因，比较器进行放大操作的时候会产生偏移电压，故必须要采用偏移消除(offsetcancellation)的技术来进行补偿的操作。
目前一般常用比较器电压偏移校正装置，含有下列二种形态：第一种为利用辅助放大器与储存电容，在频率的某周期针对电压偏移做侦测并将结果放在储存电容，另一个周期利用储存电容的侦测值，针对比较器的电压偏移做修正；此电路的缺点为需要额外的放大器与储存电容，增加电路面积。第二种为利用可程序化逻辑单元控制比较器电路内部电流，用以改善电压偏移问题；此方式最大的问题需要多组额外的电流源，增加功率耗损。
因此，如何找到一种可以在不需要过多额外电路与功率消耗的前提下，达到减小比较器或运算放大器的电压偏移量的比较器电压偏移校正装置及方法，成为本领域技术人员致力研究的方向。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开了一种电压偏移校正装置，包括：
比较器或运算放大器(106)；
循序渐进式控制逻辑模块(107)，与所述比较器或运算放大器(106)连接，以调整所述比较器或运算放大器(106)的正负端的场效应晶体管(MOS)的面积来减少所述比较器或运算放大器(106)的电压偏移量。
上述的电压偏移校正装置，其中，所述电压偏移校正装置还包括第一开关元件(101)、第二开关元件(102)、第三开关元件(103)以及第四开关元件(104)；
所述第一开关元件(101)设置于所述比较器或运算放大器(106)的正输入端和第一信号输入端(INP)之间；
所述第二开关元件(102)设置于所述比较器或运算放大器(106)的正输入端和参考信号输入端(VCM)之间；
所述第三开关元件(103)设置于所述比较器或运算放大器(106)的负输入端和参考信号输入端(VCM)之间；
所述第四开关元件(104)设置于所述比较器或运算放大器(106)的负输入端和所述第二信号输入端(INN)之间。
上述的电压偏移校正装置，其中，所述电压偏移校正装置还包括第五开关元件(105)；
所述第五开关元件(105)设置于所述比较器或运算放大器(106)的输出端和所述循序渐进式控制逻辑模块(107)之间。
上述的电压偏移校正装置，其中，所述循序渐进式控制逻辑模块(107)根据所述比较器或运算放大器(106)的输出电压信号判定所述比较器或运算放大器(106)的电压偏移量，并根据循序渐进法则减少所述电压偏移量。
上述的电压偏移校正装置，其中，所述比较器或运算放大器(106)包括第一部分场效应晶体管和第二部分场效应晶体管；
其中，第一部分场效应晶体管位于所述比较器或运算放大器(106)的正输入端，且第一部分场效应晶体管的栅极均与所述第一信号输入端(INP)连接，源极均与供电端(VCC)连接；
第二部分场效应晶体管位于所述比较器或运算放大器(106)的负输入端，且第二部分场效应晶体管的栅极均与所述第二信号输入端(INN)连接，源极均与供电端(VCC)连接。
上述的电压偏移校正装置，其中，所述第一部分场效应晶体管和第二部分场效应晶体管的数量相同。
上述的电压偏移校正装置，其中，所述第一部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间设置有开关；
所述第二部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间设置有开关。
上述的电压偏移校正装置，其中，当所述比较器或运算放大器(106)的输出电压为低准位电压时,所述循序渐进式控制逻辑模块利用设置于第一部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间的开关调整所述比较器或运算放大器(106)的正输入端的场效应晶体管的面积；
当所述比较器或运算放大器(106)的输出电压为高准位电压时,所述循序渐进式控制逻辑模块利用设置于第二部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间的开关调整所述比较器或运算放大器(106)的负输入端的场效应晶体管的面积。
本发明还公开了一种电压偏移校正校正方法，包括上述的电压偏移校正装置，所述方法包括：
步骤S1，将所述比较器或运算放大器(106)的正输入端和负输入端短接；
步骤S2，所述循序渐进式控制逻辑模块(107)根据所述比较器或运算放大器(106)的输出电压信号判断所述比较器或运算放大器(106)的输出电压是否为低准位电压，若是，则所述循序渐进式控制逻辑模块(107)调整所述比较器或运算放大器(106)的正输入端的场效应晶体管的面积直至所述比较器或运算放大器(106)的输出电压转态成为高准位电压；
步骤S3，将所述比较器或运算放大器(106)的正输入端和负输入端断开。
上述的电压偏移校正校正方法，其中，所述步骤S2还包括：若所述比较器或运算放大器(106)的输出电压为高准位电压，则所述循序渐进式控制逻辑模块(107)调整所述比较器或运算放大器(106)的负输入端的场效应晶体管的面积直至所述比较器的输出电压转态成为低准位电压。
上述发明具有如下优点或者有益效果：
本发明公开了一种电压偏移校正装置及方法，该电压偏移校正装置包括比较器或运算放大器和与比较器或运算放大器连接的循序渐进式控制逻辑模块，利用循序渐进式控制逻辑模块侦测比较器或运算放大器的电压偏移量，并通过调整比较器或运算放大器的正负端的场效应晶体管的面积，减少比较器或运算放大器的电压偏移量；从而可以在不需要过多额外电路与功率消耗的前提下，达到减小比较器或运算放大器的电压偏移量的目的。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明实施例中电压偏移校正装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中比较器的结构示意图；
图3是本发明实施例中电压偏移校正装置进行电压偏移校正的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
实施例一：
如图1所示，本实施例涉及一种电压偏移校正装置，该电压偏移校正装置包括：比较器或运算放大器106和与比较器或运算放大器106连接的循序渐进式控制逻辑模块107，循序渐进式控制逻辑模块107通过调整比较器或运算放大器106的正负端的场效应晶体管的面积来减少比较器或运算放大器106的电压偏移量。
在本发明一个优选的实施例中，上述电压偏移校正装置还包括第一开关元件101、第二开关元件102、第三开关元件103以及第四开关元件104；第一开关元件101设置于比较器或运算放大器106的正输入端和第一信号输入端INP之间；第二开关元件102设置于比较器或运算放大器106的正输入端和参考信号输入端VCM之间；第三开关元件103设置于比较器或运算放大器106的负输入端和参考信号输入端VCM之间；第四开关元件104设置于比较器或运算放大器106的负输入端和第二信号输入端INN之间。
在此基础上，进一步的，电压偏移校正装置还包括第五开关元件105；第五开关元件105设置于比较器或运算放大器106的输出端和循序渐进式控制逻辑模块107之间。
在本发明一个优选的实施例中，循序渐进式控制逻辑模块107利用比较器或运算放大器106的输出电压信号判定比较器或运算放大器106的电压偏移量，并根据循序渐进算法则减少电压偏移量。
在本发明一个优选的实施例中，如图2所示，上述比较器或运算放大器106包括第一部分场效应晶体管(该第一部分场效应晶体管包括场效应晶体管306、场效应晶体管307、场效应晶体管308、场效应晶体管309和场效应晶体管310)和第二部分场效应晶体管(该第二部分场效应晶体管包括场效应晶体管301、场效应晶体管302、场效应晶体管303、场效应晶体管304和场效应晶体管305)；其中，第一部分场效应晶体管位于比较器或运算放大器106正输入端，且第一部分场效应晶体管的栅极均与第一信号输入端INP连接，源极均与供电端VCC连接，漏极均与其他器件连接；第二部分场效应晶体管位于比较器或运算放大器106负输入端，且第二部分场效应晶体管的栅极均与第二信号输入端INN连接，源极均与供电端VCC连接，漏极均与其他器件连接。
在此基础上，进一步的，请继续参照图2，上述的电压偏移校正装置，其中，第一部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间均设置有开关；具体的，场效应晶体管306和场效应晶体管307的源极之间设置有开关315；场效应晶体管307和场效应晶体管308的源极之间设置有开关316；场效应晶体管308和场效应晶体管309的源极之间设置有开关317；场效应晶体管309和场效应晶体管310的源极之间设置有开关318；即第一部分场效应晶体管中，场效应晶体管307、308、309和310的源极和供电端VCC之间均设置有开关。第二部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间均设置有开关；具体的，场效应晶体管301和场效应晶体管302的源极之间设置有开关311；场效应晶体管302和场效应晶体管303的源极之间设置有开关312；场效应晶体管303和场效应晶体管304的源极之间设置有开关313；场效应晶体管304和场效应晶体管305的源极之间设置有开关314；即第二部分场效应晶体管中，场效应晶体管301、302、303和304的源极和供电端VCC之间均设置有开关。
上述的电压偏移校正装置，其中，当比较器或运算放大器(106)的输出电压为低准位电压时,循序渐进式控制逻辑模块利用设置于第一部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间的开关(开关315、316、317、318)调整比较器或运算放大器106的正输入端的场效应晶体管的面积(即通过控制各开关的通断调整比较器或运算放大器106的正输入端的场效应晶体管的面积)；当比较器或运算放大器106的输出电压为高准位电压时,循序渐进式控制逻辑模块利用设置于第二部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间的开关(开关311、312、313、314)调整比较器或运算放大器(106)的负输入端的场效应晶体管的面积。
实施例二：
如图3所示，本实施例涉及一种电压偏移校正方法，包括上述实施例一中的电压偏移校正装置，具体的，该方法包括：
201，将比较器或运算放大器106的正输入端和负输入端短接。
202，循序渐进式控制逻辑模块107根据比较器或运算放大器106的输出信号判断比较器或运算放大器106的输出电压是否为低准位电压，若是，则进入步骤203，若否，则进入步骤204；
203，循序渐进式控制逻辑模块107调整比较器或运算放大器106的正输入端的场效应晶体管的面积，之后进入步骤205；
205，循序渐进式控制逻辑模块107根据调整后的比较器或运算放大器106的输出电压信号判断比较器或运算放大器106的输出电压是否为低准位电压，若仍为低准位电压，则返回步骤203直至比较器或运算放大器106的输出电压转态成为高准位电压；若转态成为高准位电压，则进入步骤207；
207，设定比较器或运算放大器106的正输入端的场效应晶体管的面积，之后进入步骤209；
204，循序渐进式控制逻辑模块107调整比较器或运算放大器106的负输入端的场效应晶体管的面积，之后进入步骤206；
206，循序渐进式控制逻辑模块107根据调整后的比较器或运算放大器106的输出信号判断比较器或运算放大器106的输出电压是否为低准位电压，若仍为高准位电压，则返回步骤204直至比较器或运算放大器106的输出电压转态成为低准位电压，若转态成为低准位电压，则进入步骤208；
208，设定比较器或运算放大器106的负输入端的场效应晶体管的面积，之后进入步骤209；
209，将比较器或运算放大器106的正输入端和负输入端断开。
综上，本发明公开了一种电压偏移校正装置及利用该电压偏移校正装置进行电压偏移校正的方法，利用循序渐进式控制逻辑模块侦测比较器或运算放大器的电压偏移量，并通过调整比较器或运算放大器的正负端的组件的面积，减少比较器或运算放大器的电压偏移量，由于该装置校正电压偏移无需过多额外电路与功率消耗，从而节约了成本。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电压偏移校正装置，其特征在于，包括：
比较器或运算放大器(106)；
循序渐进式控制逻辑模块(107)，与所述比较器或运算放大器(106)连接，以调整所述比较器或运算放大器(106)的正负端的场效应晶体管的面积来减少所述比较器或运算放大器(106)的电压偏移量。
2.如权利要求1的所述的电压偏移校正装置，其特征在于，所述电压偏移校正装置还包括第一开关元件(101)、第二开关元件(102)、第三开关元件(103)以及第四开关元件(104)；
所述第一开关元件(101)设置于所述比较器或运算放大器(106)的正输入端和第一信号输入端(INP)之间；
所述第二开关元件(102)设置于所述比较器或运算放大器(106)的正输入端和参考信号输入端(VCM)之间；
所述第三开关元件(103)设置于所述比较器或运算放大器(106)的负输入端和参考信号输入端(VCM)之间；
所述第四开关元件(104)设置于所述比较器或运算放大器(106)的负输入端和第二信号输入端(INN)之间。
3.如权利要求2的所述的电压偏移校正装置，其特征在于，所述电压偏移校正装置还包括第五开关元件(105)；
所述第五开关元件(105)设置于所述比较器或运算放大器(106)的输出端和所述循序渐进式控制逻辑模块(107)之间。
4.如权利要求2的所述的电压偏移校正装置，其特征在于，所述循序渐进式控制逻辑模块(107)根据所述比较器或运算放大器(106)的输出电压信号判定所述比较器或运算放大器(106)的电压偏移量，并根据循序渐进法则减少所述电压偏移量。
5.如权利要求4的所述的电压偏移校正装置，其特征在于，所述比较器或运算放大器(106)包括第一部分场效应晶体管和第二部分场效应晶体管；
其中，第一部分场效应晶体管位于所述比较器或运算放大器(106)的正输入端，且第一部分场效应晶体管的栅极均与所述第一信号输入端(INP)连接，源极均与供电端(VCC)连接；
第二部分场效应晶体管位于所述比较器或运算放大器(106)的负输入端，且第二部分场效应晶体管的栅极均与所述第二信号输入端(INN)连接，源极均与供电端(VCC)连接。
6.如权利要求5的所述的电压偏移校正装置，其特征在于，所述第一部分场效应晶体管和第二部分场效应晶体管的数量相同。
7.如权利要求5的所述的电压偏移校正装置，其特征在于，所述第一部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间设置有开关；
所述第二部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间设置有开关。
8.如权利要求7的所述的电压偏移校正装置，其特征在于，当所述比较器或运算放大器(106)的输出电压为低准位电压时,所述循序渐进式控制逻辑模块利用设置于第一部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间的开关调整所述比较器或运算放大器(106)的正输入端的场效应晶体管的面积；
当所述比较器或运算放大器(106)的输出电压为高准位电压时,所述循序渐进式控制逻辑模块利用设置于第二部分场效应晶体管中相邻的场效应晶体管的源极之间的开关调整所述比较器或运算放大器(106)的负输入端的场效应晶体管的面积。
9.一种电压偏移校正校正方法，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的电压偏移校正装置，所述方法包括：
步骤S1，将所述比较器或运算放大器(106)的正输入端和负输入端短接；
步骤S2，所述循序渐进式控制逻辑模块(107)根据所述比较器或运算放大器(106)的输出电压信号判断所述比较器或运算放大器(106)的输出电压是否为低准位电压，若是，则所述循序渐进式控制逻辑模块(107)调整所述比较器或运算放大器(106)的正输入端的场效应晶体管的面积直至所述比较器或运算放大器(106)的输出电压转态成为高准位电压；
步骤S3，将所述比较器或运算放大器(106)的正输入端和负输入端断开。
10.如权利要求9所述的电压偏移校正校正方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：若所述比较器或运算放大器(106)的输出电压为高准位电压，则所述循序渐进式控制逻辑模块(107)调整所述比较器或运算放大器(106)的负输入端的场效应晶体管的面积直至所述比较器的输出电压转态成为低准位电压。
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