CN112398453B - 仪表放大器及相关芯片及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种仪表放大器及相关芯片和电子装置。所述仪表放大器用来依序操作在采样阶段以及保持阶段，以依据正输入信号及负输入信号来产生第二正输出信号及第二负输出信号，所述仪表放大器包括：第一级放大器以及第二级放大器，第二级放大器包括：全差分放大器、第一输入电容、第二输入电容、第一反馈电容、第二反馈电容、第一开关以及第二开关。第一开关耦接于第一反馈电容的两端，第一开关在采样阶段导通，以及在保持阶段不导通。第二开关耦接于第二反馈电容的两端，第二开关在采样阶段导通，以及在保持阶段不导通。

Description

仪表放大器及相关芯片及电子装置

技术领域

本申请涉及一种放大器，尤其涉及一种仪表放大器及相关芯片及电子装置。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。仪表放大器的效能优于运算放大器，可以在抑制共模信号的同时放大差分输入信号。然而，当应用在对于信噪比要求极高的系统中，往往需要复杂的设计及/或耗费较高的功耗，使仪表放大器的成本上升，因此，如何设计出兼具低成本与高信噪比的仪表放大器，已成为本领域亟需解决的问题之一。

发明内容

本申请的目的之一在于公开一种仪表放大器及相关芯片及电子装置，来解决上述问题。

本申请的一实施例公开了一种仪表放大器，所述仪表放大器用来操作在采样阶段以及保持阶段，以依据正输入信号及负输入信号来产生第二正输出信号及第二负输出信号，所述仪表放大器包括：第一级放大器，具有第一正输入端、第一负输入端、第一正输出端以及第一负输出端，所述第一级放大器提供第一增益，且所述第一级放大器：在所述采样阶段，从所述第一正输入端接收所述正输入信号，以及从所述第一负输入端接收所述负输入信号，并产生所述采样阶段之第一正输出信号，并将所述第一正输出信号从所述第一正输出端输出，以及产生采样阶段之第一负输出信号，并将所述第一负输出信号从所述第一负输出端输出，其中，（所述采样阶段之所述第一正输出信号-所述采样阶段之所述第一负输出信号）=（所述采样阶段之所述正输入信号- 所述采样阶段之所述负输入信号）*所述第一增益；以及在所述保持阶段，从所述第一正输入端接收所述负输入信号，以及从所述第一负输入端接收所述正输入信号，并产生所述保持阶段之第一正输出信号，所述保持阶段之所述第一正输出信号从所述第一正输出端输出，以及产生所述保持阶段之第一负输出信号，所述保持阶段之所述第一负输出信号从所述第一负输出端输出，其中，（所述保持阶段之所述第一正输出信号-所述保持阶段之所述第一负输出信号）=（所述保持阶段之所述负输入信号- 所述保持阶段之所述正输入信号）*所述第一增益；以及第二级放大器，具有第二正输出端、第二负输出端、耦接至所述第一级放大器的所述第一正输出端的第二正输入端、以及耦接至所述第一级放大器的所述第一负输出端的第二负输入端，所述第二级放大器包括：差分放大器，具有正输入端、负输入端、正输出端以及负输出端，所述差分放大器的所述正输出端作为所述第二级放大器的所述第二正输出端，用来输出所述第二正输出信号，所述差分放大器的所述负输出端作为所述第二级放大器的所述第二负输出端，用来输出所述第二负输出信号；第一输入电容，所述第一输入电容耦接于所述第二正输入端以及所述差分放大器的正输入端之间；第二输入电容，所述第二输入电容耦接于所述第二负输入端以及所述差分放大器的负输入端之间；第一反馈电容，所述第一反馈电容耦接于所述差分放大器的所述正输入端以及所述差分放大器的负输出端之间；第二反馈电容，所述第二反馈电容耦接于所述差分放大器的所述负输入端以及所述差分放大器的正输出端之间；第一开关，耦接于所述第一反馈电容的两端，所述第一开关在所述采样阶段导通，以及在所述保持阶段不导通；以及第二开关，耦接于所述第二反馈电容的两端，所述第二开关在所述采样阶段导通，以及在所述保持阶段不导通。

本申请的一实施例公开了一种芯片，包括上述的仪表放大器。

本申请的一实施例公开了一种电子装置，包括上述的芯片。

本申请的仪表放大器通过创新的采样阶段及保持阶段的设置，可以在不增加功耗的情况下提高信噪比。

附图说明

图1为本申请的仪表放大器的实施例的示意图。

图2为图1的仪表放大器在采样阶段的等效示意图。

图3为图1的仪表放大器在保持阶段的等效示意图。

图4为本申请的仪表放大器设置于模拟数字转换器之前的实施例的示意图。

图5为图4的仪表放大器和模拟数字转换器的时序图。

具体实施方式

以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述之组件与配置的具体例子系用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。

虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「约」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10%、5%、1%或0.5%之内。或者是，「约」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属技术领域中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比（例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者）均经过「约」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。

图1为本申请的仪表放大器100的实施例的示意图，具体来说，图1的仪表放大器100用来依序操作在采样阶段以及保持阶段，以依据正输入信号Vip及负输入信号Vin来产生第二正输出信号Vop2及第二负输出信号Von2。具体来说，仪表放大器100具有正输入端及负输入端，分别用来固定地接收正输入信号Vip及负输入信号Vin。仪表放大器100并依据控制信号CLKH及控制信号CLKS来在所述采样阶段切换为第一组态；以及依据控制信号CLKH及控制信号CLKS来在所述保持阶段切换为第二组态。其中所述第一组态的等效示意图绘示于图2；所述第二组态的等效示意图绘示于图3。

仪表放大器100包括第一级放大器102以及第二级放大器104。第二级放大器104耦接于第一级放大器102之后。仪表放大器100还包括开关110、112、114及116。通过控制开关110、112、114及116，可以将仪表放大器100的所述正输入端及所述负输入端对应地耦接至第一级放大器102的第一正输入端Nip1及第一负输入端Nin1，或将仪表放大器100的所述正输入端及所述负输入端对应地耦接至第一级放大器102的第一负输入端Nin1及第一正输入端Nip1，以使仪表放大器100于所述采样阶及所述保持阶段之间切换。

在本实施例中,开关110耦接于第一级放大器102的第一正输入端Nip1及仪表放大器100的所述正输入端之间，开关110在所述采样阶段导通，以及在所述保持阶段不导通；开关112耦接于第一级放大器102的第一负输入端Nin1及仪表放大器100的所述负输入端之间，开关112在所述采样阶段导通，以及在所述保持阶段不导通；开关114耦接于第一级放大器102的第一负输入端Nin1及仪表放大器100的所述正输入端之间，开关114在所述采样阶段不导通，以及在所述保持阶段导通；开关116耦接于第一级放大器102的第一正输入端Nip1及仪表放大器100的所述负输入端之间，开关116在所述采样阶段不导通，以及在所述保持阶段导通。

以下将先针对第一级放大器102在所述采样阶段以及所述保持阶段的操作进行说明，然后再针对第二级放大器104在所述采样阶段以及所述保持阶段的操作进行说明。

第一级放大器的概述

第一级放大器102用来提供第一增益，且第一级放大器102具有第一正输入端Nip1、第一负输入端Nin1、第一正输出端Nop1以及第一负输出端Non1。

第一级放大器的信号部分

在所述采样阶段，控制信号CLKS使图1中的开关110及112导通；以及控制信号CLKH使图1中的开关114及116不导通。因此，如图2所示，第一级放大器102在所述采样阶段，从第一正输入端Nip1接收正输入信号Vip，以及从第一负输入端Nin1接收负输入信号Vin，并产生所述采样阶段之第一正输出信号Vop1，以及产生采样阶段之第一负输出信号Von1，第一正输出信号Vop1从第一正输出端Nop1输出，第一负输出信号Von1从第一负输出端Non1输出，其中：

（所述采样阶段之第一正输出信号Vop1-所述采样阶段之第一负输出信号Von1）=（所述采样阶段之正输入信号Vip-所述采样阶段之负输入信号Vin）*所述第一增益。

在所述保持阶段，控制信号CLKS使图1中的开关110及112不导通；以及控制信号CLKH使图1中的开关114及116导通，也就是使进入第一级放大器102的正输入信号Vip和负输入信号Vin交换。因此，如图3所示，第一级放大器102在所述保持阶段，从第一正输入端Nip1接收负输入信号Vin，以及从第一负输入端Nin1接收正输入信号Vip，并产生所述保持阶段之第一正输出信号Vop1，以及产生所述保持阶段之第一负输出信号Vop1，第一正输出信号Vop1从第一正输出端Nop1输出，第一负输出信号Von1从第一负输出端Non1输出，其中：

（所述保持阶段之第一正输出信号Vop1-所述保持阶段之第一负输出信号Von1）=（所述保持阶段之负输入信号Vin-所述保持阶段之所述正输入信号Vip）*所述第一增益。

第一级放大器的噪声部分

此外，在信号输入第一级放大器102时，会产生输入噪声，并经第一级放大器102放大后输出。具体来说，在所述采样阶段，第一级放大器102还会产生所述采样阶段之第一正输出噪声Vop1_N，以及产生所述采样阶段之第一负输出噪声Von1_N，第一正输出噪声Vop1_N从第一正输出端Nop1输出，第一负输出噪声Von1_N从第一负输出端Non1输出，其中：

（所述采样阶段之第一正输出噪声Vop1_N-所述采样阶段之第一负输出噪声Von1_N）=所述采样阶段之输入噪声Vin_N*所述第一增益。

在所述保持阶段，第一级放大器102还会产生所述保持阶段之第一正输出噪声Vop1_N，以及产生所述保持阶段之第一负输出噪声Von1_N，第一正输出噪声Vop1_N从第一正输出端Nop1输出，第一负输出噪声Von1_N从第一负输出端Non1输出，其中：

（所述保持阶段之第一正输出噪声Vop1_N-所述保持阶段之第一负输出噪声Von1_N）=所述保持阶段之输入噪声Vin_N*所述第一增益。

在本实施例中，第一级放大器102包括：第一放大器1022、第二放大器1024、第一反馈电阻1026、第二反馈电阻1028、第一输入电阻1030、第二输入电阻1032、第三反馈电容1034以及第四反馈电容1036。其中第一放大器1022的正输入端作为第一级放大器102的第一正输入端Nip1，第二放大器1024的正输入端作为第一级放大器102的第一负输入端Nin1。第一反馈电阻1026具有第一电阻值RF，第一反馈电阻1026耦接于第一放大器1022的负输入端以及第一放大器1022的输出端之间。第二反馈电阻1028和第一反馈电阻1026匹配，即第二反馈电阻1028也具有第一电阻值RF，第二反馈电阻1028耦接于第二放大器1024的负输入端以及第二放大器1024的输出端之间。第一输入电阻1030具有第二电阻值RI，第二输入电阻1032和第一输入电阻1030匹配，即第二输入电阻1032也具有第二电阻值RI，第一输入电阻1030及第二输入电阻1032串接于第一放大器1022的负输入端以及第二放大器1024的负输入端之间。第三反馈电容1034和第一反馈电阻1026并联设置；以及第四反馈电容1036和第二反馈电阻1028并联设置。

其中，第一放大器1022、第一反馈电阻1026、第一输入电阻1030以及第三反馈电容1034的连接方式使第一放大器1022配置形成第一反相放大器，并具有增益-1*RF/RI；第二放大器1024、第二反馈电阻1028、第二输入电阻1032以及第四反馈电容1036的连接方式使第二放大器1024配置形成第二反相放大器，并具有增益-1*RF/RI。因此第一级放大器102的整体的第一增益为-1*RF/RI。在本实施例中，RF/RI的值会设计为大于1以符合高增益的需求。然而应注意的是，本申请的第一级放大器102的作法并不限于上述实施方式。

第二级放大器的概述

第二级放大器104，具有第二正输入端Nip2、第二负输入端Nin2、第二正输出端Nop2以及第二负输出端Non2。其中第二正输入端Nip2耦接至第一级放大器102的第一正输出端Nop1，以及第二负输入端Nin2耦接至第一级放大器102的第一负输出端Non1。第二级放大器104包括全差分放大器1042、第一输入电容1044、第二输入电容1046、第一反馈电容1048、第二反馈电容1050、第一开关1052以及第二开关1054。

其中全差分放大器1042具有正输入端、负输入端、正输出端以及负输出端，全差分放大器1042的正输出端作为第二级放大器104的第二正输出端Nop2，用来输出第二正输出信号Vop2；以及全差分放大器1042的负输出端作为第二级放大器104的第二负输出端Non2，用来输出第二负输出信号Von2。第一输入电容1044具有第一电容值CL，第一输入电容1044耦接于第二正输入端Nip2以及全差分放大器1042的正输入端之间。第二输入电容1046匹配第一输入电容1044，即第二输入电容1046也具有第一电容值CL，第二输入电容1046耦接于第二负输入端Nin2以及全差分放大器1042的负输入端之间。第一反馈电容1048具有第二电容值CF，第一反馈电容1048耦接于全差分放大器1042的正输入端以及全差分放大器1042的负输出端之间，第二反馈电容1050匹配第一反馈电容1048，即第二反馈电容1050也具有第二电容值CF，第二反馈电容1050耦接于全差分放大器1042的负输入端以及全差分放大器1042的正输出端之间。第一开关1052耦接于第一反馈电容1048的两端，第二开关1054耦接于第二反馈电容1050的两端。

第二级放大器的信号部分

在所述采样阶段，第一开关1052以及第二开关1054依据控制信号CLKS的控制而导通。如图2所示，第二级放大器104处在重置状态，第一输入电容1044对第一级放大器102产生的所述采样阶段之第一正输出信号Vop1进行采样并储存对应的电荷Qp，第二输入电容1046对第一级放大器102产生的所述采样阶段之第一负输出信号Von1进行采样并储存对应的电荷Qn。

接着，第一开关1052以及第二开关1054依据控制信号CLKS的控制而不导通，使仪表放大器100进入所述保持阶段。如图3所示，第一输入电容1044的关于信号的电荷Qp会转移到第一反馈电容1048，第二输入电容1046的关于信号的电荷Qn会转移到第二反馈电容1050，依据图3的示意图，等效于对所述采样阶段之第一正输出信号Vop1及所述采样阶段之第一负输出信号Von1进行正相放大，并在第二正输出端Nop2和第二负输出端Non2之间贡献第一信号电压为：

（所述采样阶段之第一正输出信号Vop1-所述采样阶段之第一负输出信号Von1）*第二增益=（所述采样阶段之正输入信号Vip1-所述采样阶段之负输入信号Vin1）*所述第一增益*所述第二增益。

其中所述第二增益为CL/CF。也就是说，第一级放大器102在所述采样阶段输出的第一正输出信号Vop1和第一负输出信号Von1，会在所述保持阶段反映在第二级放大器104的输出，更具体地说，第一正输出信号Vop1和第一负输出信号Von1在所述采样阶段时的电压差，会等到所述保持阶段，才在第二正输出端Nop2和第二负输出端Non2之间贡献所述第一信号电压。

此外，在所述保持阶段，所述保持阶段之第一正输出信号Vop1从第一级放大器102的第一正输出端Nop1输出，以及所述保持阶段之第一负输出信号Von1从第一级放大器102的第一负输出端Non1输出，依据图3的示意图，第二级放大器104等效于对所述保持阶段之第一正输出信号Vop1及所述保持阶段之第一负输出信号Von1进行反相放大，并在第二正输出端Nop2和第二负输出端Non2之间贡献第二信号电压为：

（所述保持阶段之第一正输出信号Vop1-所述保持阶段之第一负输出信号Von1）*（-1*所述第二增益）=（所述保持阶段之正输入信号Vip1-所述保持阶段之负输入信号Vin1）*所述第一增益*所述第二增益。

也就是说，第一级放大器102在所述保持阶段输出的第一正输出信号Vop1和第一负输出信号Von1，会立即在所述保持阶段反应在第二级放大器104的输出，更具体地说，第一正输出信号Vop1和第一负输出信号Von1在所述保持阶段时的电压差，会立即在第二正输出端Nop2和第二负输出端Non2之间贡献所述第二信号电压。因此在所述保持阶段，第二级放大器104输出的关于信号的电压（即仪表放大器100输出的信号）会是所述第一信号电压叠加所述第二信号电压。即：

（第二正输出信号Vop2-第二负输出信号Von2）=所述第一信号电压+所述第二信号电压=（所述采样阶段之正输入信号Vip1-所述采样阶段之负输入信号Vin1）*所述第一增益*所述第二增益+（所述保持阶段之正输入信号Vip1-所述保持阶段之负输入信号Vin1）*所述第一增益*所述第二增益。

可以得知对于信号电压来说，本申请的仪表放大器100可以将所述采样阶段和所述保持阶段的输入信号造成的输出信号相加，等于是得到的两倍的信号量，换句话说，相较于一般的作法，本申请的仪表放大器100得到的信号量是倍增的。

第二级放大器的噪声部分

第二级放大器104也会将第一级放大器102输出的噪声放大。具体来说，在所述采样阶段，所述第一输入电容1044对第一级放大器102产生的所述采样阶段之第一正输出噪声Vop1_N进行采样并储存对应的电荷QNp，第二输入电容1046对第一级放大器102产生的所述采样阶段之第一负输出噪声Von1_N进行采样并储存对应的电荷QNn。

类似地，进入所述保持阶段后，第一输入电容1044的关于噪声的电荷QNp会转移到第一反馈电容1048，以及第二输入电容1046的关于噪声的电荷QNn会转移到第二反馈电容1050，并在第二正输出端Nop2和第二负输出端Non2之间贡献第一噪声电压为：

（所述采样阶段之第一正输出噪声Vop1_N-所述采样阶段之第一负输出噪声Von1_N）*所述第二增益=所述采样阶段之输入噪声Vin_N*所述第一增益*所述第二增益。

也就是说，第一级放大器102在所述采样阶段收到的输入噪声Vin_N，会在所述保持阶段反应在第二级放大器104的输出，更具体地说，第一正输出噪声Vop1_N和第一负输出噪声Von1_N在所述采样阶段时的电压差，会等到所述保持阶段，才在第二正输出端Nop2和第二负输出端Non2之间贡献所述第一噪声电压。

此外，在所述保持阶段，所述保持阶段之第一正输出噪声Vop1_N从第一级放大器102的第一正输出端Nop1输出，以及所述保持阶段之第一负输出噪声Von1_N从第一级放大器102的第一负输出端Non1输出，并在第二级放大器104的第二正输出端Nop2和第二负输出端Non2之间贡献第二噪声电压为：

（所述保持阶段之第一正输出噪声Vop1_N-所述保持阶段之第一负输出噪声Von1_N）*（-1*所述第二增益）= -1*所述保持阶段之输入噪声Vin_N*所述第一增益*所述第二增益。

也就是说，第一级放大器102在所述保持阶段收到的输入噪声Vin_N，会立即在所述保持阶段反应在第二级放大器104的输出，更具体地说，第一正输出噪声Vop1_N和第一负输出噪声Von1_N在所述保持阶段时的电压差，会立即在第二正输出端Nop2和第二负输出端Non2之间贡献所述第二噪声电压。因此在所述保持阶段，第二级放大器104输出的关于噪声的电压（即仪表放大器100输出的噪声）会是所述第一噪声电压叠加所述第二噪声电压。即：

所述第一噪声电压+所述第二噪声电压=所述采样阶段之输入噪声Vin_N*所述第一增益*所述第二增益-1*所述保持阶段之输入噪声Vin_N*所述第一增益*所述第二增益。

可以得知对于噪声电压来说，本申请的仪表放大器100可以将所述采样阶段和所述保持阶段的输入噪声Vin_N造成的输出噪声相减，因为所述采样阶段之输入噪声Vin_N和所述保持阶段之输入噪声Vin_N之间有时间差，故对越低频的信号，能够相减的越完全，也就是抑制效果越好。以热噪声（即白噪声，具有全频带噪声一致的特性）为例，仪表放大器100输出的噪声量只会是一般作法的1.4倍，换句话说，相较于一般的作法，本申请的仪表放大器100得到的噪声量并不是倍增的，但相较于一般的作法，本申请的仪表放大器100得到的信号量倍增，因此最终的信噪比相较于一般的作法可提升1.4倍。

由于仪表放大器100可以得到加倍的信号量，因此在某些实施例中，在仪表放大器100的第二级放大器104和现有的仪表放大器的第二级放大器具有相同增益的情况下，可将第一级放大器102的所述第一增益设计为一般现有的仪表放大器的第一级放大器的增益的一半，即可达到一样的整体增益，在不增加功耗的情况下，信噪比可提升为现有的仪表放大器的1.4倍。

在某些实施例中，可以如图1所示，仪表放大器100可额外加入第一电阻106耦接于第一级放大器102的第一正输出端Nop1以及第二级放大器104的第二正输入端Nip2之间；以及加入第二电阻108耦接于第一级放大器102的第一负输出端Non1以及第二级放大器104的第二负输入端Nin2之间。第一电阻106以及第二电阻108可用于提供滤波的效果，以进一步降低特定频带的噪声。

在某些实施例中，仪表放大器100可设置于模拟数字转换器之前，如图4所示，仪表放大器100可设置于模拟数字转换器402之前，模拟数字转换器402受控制信号adc_s控制来对第二正输出信号Vop2和第二负输出信号Von2进行采样。图5为仪表放大器100的控制信号CLKH、控制信号CLKS和模拟数字转换器402的控制信号adc_s的时序图，其中在时间点t1至t2，控制信号CLKS由低电平转变为高电平以使开关110、开关112、开关1052及开关1054导通，控制信号CLKH保持低电平以使开关114及开关116不导通，以使仪表放大器100进入采样阶段，此阶段控制信号adc_s保持低电平，使模拟数字转换器402不进行转换。在时间点t2至t3，控制信号CLKS由高电平转变为低电平以使开关110、开关112、开关1052及开关1054不导通，控制信号CLKH由低电平转变为高电平以使开关114及开关116导通，以使仪表放大器100进入保持阶段，此阶段控制信号adc_s由低电平转变为高电平，使模拟数字转换器402进行转换。图5的操作可持续重复地进行。

本申请还提供了一种芯片，其包括仪表放大器100，在某些实施例中，所述芯片还包括模拟数字转换器402。本申请还提供了一种电子装置，包括仪表放大器100或所述芯片。

上文的叙述简要地提出了本申请某些实施例之特征，而使得本申请所属技术领域具有通常知识者能够更全面地理解本揭示内容的多种态样。本申请所属技术领域具有通常知识者当可明了，其可轻易地利用本揭示内容作为基础，来设计或更动其他工艺与结构，以实现与此处所述之实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本申请所属技术领域具有通常知识者应当明白，这些均等的实施方式仍属于本揭示内容之精神与范围，且其可进行各种变更、替代与更动，而不会悖离本揭示内容之精神与范围。

Claims (11)

1.一种仪表放大器，其特征在于，所述仪表放大器用来操作在采样阶段以及保持阶段，以依据正输入信号及负输入信号来产生第二正输出信号及第二负输出信号，所述仪表放大器包括：

第一级放大器，具有第一正输入端、第一负输入端、第一正输出端以及第一负输出端，所述第一级放大器提供第一增益，且所述第一级放大器：

在所述采样阶段，从所述第一正输入端接收所述正输入信号，以及从所述第一负输入端接收所述负输入信号，并产生所述采样阶段之第一正输出信号，并将所述第一正输出信号从所述第一正输出端输出，以及产生采样阶段之第一负输出信号，并将所述第一负输出信号从所述第一负输出端输出，其中，(所述采样阶段之所述第一正输出信号-所述采样阶段之所述第一负输出信号)＝(所述采样阶段之所述正输入信号-所述采样阶段之所述负输入信号)*所述第一增益；以及

在所述保持阶段，从所述第一正输入端接收所述负输入信号，以及从所述第一负输入端接收所述正输入信号，并产生所述保持阶段之第一正输出信号，所述保持阶段之所述第一正输出信号从所述第一正输出端输出，以及产生所述保持阶段之第一负输出信号，所述保持阶段之所述第一负输出信号从所述第一负输出端输出，其中，(所述保持阶段之所述第一正输出信号-所述保持阶段之所述第一负输出信号)＝(所述保持阶段之所述负输入信号-所述保持阶段之所述正输入信号)*所述第一增益；以及

第二级放大器，具有第二正输出端、第二负输出端、耦接至所述第一级放大器的所述第一正输出端的第二正输入端、以及耦接至所述第一级放大器的所述第一负输出端的第二负输入端，所述第二级放大器包括：

差分放大器，具有正输入端、负输入端、正输出端以及负输出端，所述差分放大器的所述正输出端作为所述第二级放大器的所述第二正输出端，用来输出所述第二正输出信号，所述差分放大器的所述负输出端作为所述第二级放大器的所述第二负输出端，用来输出所述第二负输出信号；

第一输入电容，所述第一输入电容耦接于所述第二正输入端以及所述差分放大器的正输入端之间；

第二输入电容，所述第二输入电容耦接于所述第二负输入端以及所述差分放大器的负输入端之间；

第一反馈电容，所述第一反馈电容耦接于所述差分放大器的所述正输入端以及所述差分放大器的负输出端之间；

第二反馈电容，所述第二反馈电容耦接于所述差分放大器的所述负输入端以及所述差分放大器的正输出端之间；

第一开关，耦接于所述第一反馈电容的两端，所述第一开关在所述采样阶段导通，以及在所述保持阶段不导通；以及

第二开关，耦接于所述第二反馈电容的两端，所述第二开关在所述采样阶段导通，以及在所述保持阶段不导通；其中在所述采样阶段：

所述第一输入电容对所述第一级放大器产生的所述采样阶段之所述第一正输出信号进行采样，所述第二输入电容对所述第一级放大器产生的所述采样阶段之所述第一负输出信号进行采样；以及

在所述保持阶段：

所述第一输入电容将在所述采样阶段对所述第一级放大器产生的所述采样阶段之所述第一正输出信号进行采样得到的电荷转移到所述第一反馈电容，以及所述第二输入电容将在所述采样阶段对所述第一级放大器产生的所述采样阶段之所述第一负输出信号进行采样得到的电荷转移到所述第二反馈电容，并在所述第二正输出端和所述第二负输出端之间贡献第一信号电压为：

(所述采样阶段之所述第一正输出信号-所述采样阶段之所述第一负输出信号)*第二增益＝(所述采样阶段之所述正输入信号-所述采样阶段之所述负输入信号)*所述第一增益*所述第二增益；以及

所述第一正输出端输出所述保持阶段之所述第一正输出信号，以及所述第一负输出端输出所述保持阶段之所述第一负输出信号，并在所述第二正输出端和所述第二负输出端之间贡献第二信号电压，所述第二信号电压为：

(所述保持阶段之所述第一正输出信号-所述保持阶段之所述第一负输出信号)*(-1*所述第二增益)＝(所述保持阶段之所述正输入信号-所述保持阶段之所述负输入信号)*所述第一增益*所述第二增益；

其中，(所述第二正输出信号-所述第二负输出信号)＝所述第一信号电压+所述第二信号电压。

2.如权利要求1所述的仪表放大器，其特征在于，所述第一级放大器包括：

第一反相放大器，其中所述第一反相放大器的正输入端作为所述第一级放大器的所述第一正输入端，所述第一反相放大器的输出端作为所述第一级放大器的所述第一正输出端；以及

第二反相放大器，其中所述第二反相放大器的正输入端作为所述第一级放大器的所述第一负输入端，所述第二反相放大器的输出端作为所述第一级放大器的所述第一负输出端。

3.如权利要求2所述的仪表放大器，其特征在于，所述第一反相放大器包括：

第一放大器，其中所述第一放大器的正输入端作为所述第一反相放大器的所述正输入端，所述第一放大器的输出端作为所述第一反相放大器的所述输出端；

第一反馈电阻，具有第一电阻值，所述第一反馈电阻耦接于所述第一放大器的负输入端以及所述第一放大器的所述输出端之间；

第一输入电阻，具有第二电阻值；以及

第三反馈电容，和所述第一反馈电阻并联设置；以及

所述第二反相放大器包括：

第二放大器，其中所述第二放大器的正输入端作为所述第二反相放大器的所述正输入端，所述第二放大器的输出端作为所述第二反相放大器的所述输出端；

第二反馈电阻，具有所述第一电阻值，所述第二反馈电阻耦接于所述第二放大器的负输入端以及所述第二放大器的所述输出端之间；

第二输入电阻，具有所述第二电阻值，所述第一输入电阻及所述第二输入电阻串接于所述第一放大器的所述负输入端以及所述第二放大器的所述负输入端之间；以及

第四反馈电容，和所述第二反馈电阻并联设置。

4.如权利要求1所述的仪表放大器，其特征在于，所述仪表放大器还包括：

正输入端，用于接收所述正输入信号；

负输入端，用于接收所述负输入信号；

第三开关，耦接于所述第一级放大器的所述第一正输入端及所述仪表放大器的所述正输入端之间，所述第三开关在所述采样阶段导通，以及在所述保持阶段不导通；

第四开关，耦接于所述第一级放大器的所述第一负输入端及所述仪表放大器的所述负输入端之间，所述第四开关在所述采样阶段导通，以及在所述保持阶段不导通；

第五开关，耦接于所述第一级放大器的所述第一负输入端及所述仪表放大器的所述正输入端之间，所述第五开关在所述采样阶段不导通，以及在所述保持阶段导通；以及

第六开关，耦接于所述第一级放大器的所述第一正输入端及所述仪表放大器的所述负输入端之间，所述第六开关在所述采样阶段不导通，以及在所述保持阶段导通。

5.如权利要求1所述的仪表放大器，其特征在于，还包括：

第一电阻，耦接于所述第一级放大器的所述第一正输出端以及所述第二级放大器的所述第二正输入端之间；以及

第二电阻，耦接于所述第一级放大器的所述第一负输出端以及所述第二级放大器的所述第二负输入端之间。

6.如权利要求1-5中任一项所述的仪表放大器，其特征在于，所述第一输入电容与所述第二输入电容的电容值相同，所述第一反馈电容与所述第二反馈电容的电容值相同。

7.如权利要求1所述的仪表放大器，其特征在于，在所述采样阶段，所述第一输入电容对所述第一级放大器产生的所述采样阶段之第一正输出噪声进行采样，所述第二输入电容对所述第一级放大器产生的所述采样阶段之第一负输出噪声进行采样。

8.如权利要求7所述的仪表放大器，其特征在于，在所述保持阶段：所述第一输入电容将在所述采样阶段对所述第一正输出噪声进行采样所得到的电荷转移到所述第一反馈电容，以及所述第二输入电容将所述采样阶段对所述第一负输出噪声进行采样所得到的电荷转移到所述第二反馈电容，并在所述第二正输出端和所述第二负输出端之间贡献第一噪声电压，所述第一噪声电压为：

(所述采样阶段之所述第一正输出噪声-所述采样阶段之所述第一负输出噪声)*所述第二增益＝所述采样阶段之输入噪声*所述第一增益*所述第二增益。

9.一种芯片，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任一项所述的仪表放大器。

10.如权利要求9所述的芯片，其特征在于，还包括：

模拟数字转换器，具有正输入端及负输入端相对应地耦接于所述仪表放大器的所述第二级放大器的所述第二正输出端及所述第二负输出端。

11.一种电子装置，其特征在于，包括：

如权利要求9至10中任一项所述的芯片。

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