CN115118231A - 一种运算放大器失调电压的修调方法、装置及电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种运算放大器失调电压的修调方法、装置及电路，所述方法包括：获取运算放大器的输入电压；基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，其中，所述类型包括低输入电压、中间输入电压和高输入电压；根据所述输入电压的类型确定修调参数；基于所述修调参数完成对运算放大器输入电压的修调。依据输入电压所处的范围，采用不同的修调参数，可以实现最大化修调失调电压的效果。

Description

一种运算放大器失调电压的修调方法、装置及电路

技术领域

本发明涉及集成电路电源技术领域，尤其涉及一种运算放大器失调电压的修调方法、装置及电路。

背景技术

作为模拟电子电路的一个基本单元，运算放大器(OPAMP)广泛应用于电子电路中，而其中轨到轨输入运放有着更加广泛的应用。在所有的参数中，失调电压是一个重要的参数，特别是在一些高精度的应用中，失调电压往往决定着信号的检测精度。为了实现小的失调电压，可以通过一些补偿方法，来抵消引起失调的非对称因素，例如在运放的输入对管引入修调，在输入对管源端引入修调电阻改变其跨导，在电流求和节点引入和输入对管并联的修调电流等。这些修调方法可以使运放的失调电压变得足够小，但是如果只有一个固定的修调电路工作，对于轨到轨输入运放来说，在低输入电压时，只有PMOS输入对管工作，在高输入电压时，只有NMOS输入对管工作，在中间输入电压，PMOS、NMOS对管同时工作。因而针对PMOS管和其他管子失配的修调电路，在PMOS管关断时，反而会引入一个失调；针对NMOS管和其他管子失配的修调电路，在NMOS管关断时，也会引入一个失调。在不同的输入电压范围，由于不同的输入对管工作状态，单一的修调不能实现整个输入电压范围的好的修调效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种运算放大器失调电压的修调方法、装置及电路，用于解决现有技术中的在不同的输入电压范围，由于不同的输入对管工作状态，单一的修调不能实现整个输入电压范围的好的修调效果的问题。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提出一种运算放大器失调电压的修调方法，包括：

获取运算放大器的输入电压；

基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，其中，所述类型包括低输入电压、中间输入电压和高输入电压；

根据所述输入电压的类型确定修调参数；

基于所述修调参数完成对运算放大器输入电压的修调。

可选地，在所述获取运算放大器的输入电压的步骤之前，还包括：

获取用户修调请求信息，其中，所述用户修调请求信息包括预设电压范围和对应所述预设电压范围的修调参数；

基于所述用户修调请求信息，设置当所述输入电压为低输入电压时的修调参数为第一修调参数；

设置当所述输入电压为中间输入电压时的修调参数为第二修调参数；

设置当所述输入电压为高输入电压时的修调参数为第三修调参数。

可选地，在所述获取用户修调请求信息的步骤之前，还包括：

获取用户工作模式选择信息，其中，所述用户工作模式选择信息用于确定修调模式或者工作模式；

若所述用户工作模式选择信息用于确定修调模式，则获取用户修调请求信息；

若所述用户工作模式选择信息用于确定工作模式，则获取运算放大器的输入电压。

可选地，所述基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型的步骤，包括：

基于所述输入电压与基准电压确定电压差值；

根据所述电压差值和所述预设电压范围判断所述输入电压的类型。

可选地，在所述获取用户修调请求信息的步骤之后，还包括：

基于所述用户修调请求信息确定所述用户修调请求信息针对的所述输入电压的目标类型，其中，所述输入电压的目标类型包括所述低输入电压、所述中间输入电压和所述高输入电压中的至少一种；

基于所述用户修调请求信息，设置当所述输入电压为目标类型时的修调参数。

另一方面，本申请提供了一种运算放大器失调电压的修调电路，包括：

运放输入电压设置电路，用以产生运算放大器的输入电压；

失调修调单元，用于根据修调参数产生修调电流以对运放的失调进行补偿；

失调参数存储单元，用于存储控制失调修调单元的修调参数；

运放输入电压范围检测电路，用以基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，并根据所述输入电压的类型确定修调参数。

可选地，所述失调参数存储单元还用于按照预设时间周期对所述修调参数进行更新。

另一方面，本申请提供了一种运算放大器失调电压的修调装置，包括：

数据采集模块，用于获取运算放大器的输入电压；

判断模块，用于基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，其中，所述类型包括低输入电压、中间输入电压和高输入电压；

确定模块，用于根据所述输入电压的类型确定修调参数；

修调模块，用于基于所述修调参数完成对运算放大器输入电压的修调。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

将轨到轨运放的输入电压范围分为三个：高电压范围，低电压范围和中间电压范围。在不同的电压输入范围内，分别得到相应的修调参数。在运放输入电压处在低电压范围、中间电压范围和高电压范围时，检测到运放输入电压所处的范围并调用相应的修调参数。依据输入电压所处的范围，采用不同的修调参数，可以实现最大化修调失调电压的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本发明提出的一种运算放大器失调电压的修调方法的流程图；

图2为本发明提出的又一种运算放大器失调电压的修调方法的步骤流程图；

图3为本发明提出的一种运算放大器失调电压的修调电路的结构原理框图；

图4为本发明提出的运算放大器失调电压的修调电路中输入电压设置电路的电路图；

图5为运算放大器失调电压的修调电路中运放输入电压范围检测单元的轨到轨运放的示意图；

图6为本发明提出的运算放大器失调电压的修调电路中运放失调修调单元的PMOS电流源形式的电路；

图7为本发明提出的运算放大器失调电压的修调电路中运放失调修调单元的NMOS电流源形式的电路；

图8本发明提出的一种运算放大器失调电压的修调装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本申请实施例提供了一种运算放大器失调电压的修调方法，包括：

S101、获取运算放大器的输入电压；

S102、基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，其中，所述类型包括低输入电压、中间输入电压和高输入电压；

S103、根据所述输入电压的类型确定修调参数；

S104、基于所述修调参数完成对运算放大器输入电压的修调。

在一种可能的实施方式中，在所述获取运算放大器的输入电压的步骤之前，还包括：

获取用户修调请求信息，其中，所述用户修调请求信息包括预设电压范围和对应所述预设电压范围的修调参数；

基于所述用户修调请求信息，设置当所述输入电压为低输入电压时的修调参数为第一修调参数；

设置当所述输入电压为中间输入电压时的修调参数为第二修调参数；

设置当所述输入电压为高输入电压时的修调参数为第三修调参数。

在一种可能的实施方式中，在所述获取用户修调请求信息的步骤之前，还包括：

获取用户工作模式选择信息，其中，所述用户工作模式选择信息用于确定修调模式或者工作模式；

若所述用户工作模式选择信息用于确定修调模式，则获取用户修调请求信息；

若所述用户工作模式选择信息用于确定工作模式，则获取运算放大器的输入电压。

示例性的，如图2所示，首先选择运放的工作状态为修调状态；其次设定运放的两个输入电压相等并等于一个低电压，即轨到轨运放的NMOS对管不再工作，并设置运放处于开环模式，即比较器模式，然后通过单调变化低电压修调单元参数，在运放作为比较器发生翻转的时候，存储修调参数作为低电压输入范围修调参数，即修调参数L。类似地，设定运放的两个输入电压等于一个高电压，使轨到轨运放的PMOS对管不再工作，并设置运放处于开环模式，然后通过单调变化高电压修调单元参数，在运放作为比较器发生翻转的时候，存储修调参数作为高电压输入范围修调参数，即修调参数H。最后，通过设置运放输入电压在一个中间电平，使PMOS对管和NMOS对管都能正常工作，通过修调低电压修调单元和高电压修调单元中的一个或两个，得到一个或两个中间电压输入范围的修调参数，存储这一个或两个参数作为中间范围输入电压修调参数，即修调参数M，此时修调完成。修调参数L、修调参数H可能分别对应一个修调单元，即参数L对应低电压修调单元，参数H对应高电压修调单元。从减少复杂的角度，在得到M的过程中，高电压修调单元和低电压修调单元二者的任一个，其修调参数可取中间值，或者保持为前步骤的参数L或H，另一个参与修调，得到对应于此修调单元的修调参数M。再或者，在修调过程中只用一个修调单元完成修调，只是在不同的电压输入范围，得到相应的修调参数。正常工作时，选择运放的工作状态为正常工作状态，判断运放输入端电压处于低电压范围内时，选择修调参数L做为修调参数；判断运放输入端电压处于高电压范围内时，选择修调参数H做为修调参数；判断运放输入端电压处于中间电压范围内时，选择修调参数M做为修调参数。选择一个修调参数时，对应工作的修调单元依照实际采用的方式有所差异，但时修调的效果得到了保证，在轨到轨的每个输入范围，运放的失调电压都得到较好的修调。

在一种可能的实施方式中，所述基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型的步骤，包括：

基于所述输入电压与基准电压确定电压差值；

根据所述电压差值和所述预设电压范围判断所述输入电压的类型。

在一种可能的实施方式中，在所述获取用户修调请求信息的步骤之后，还包括：

基于所述用户修调请求信息确定所述用户修调请求信息针对的所述输入电压的目标类型，其中，所述输入电压的目标类型包括所述低输入电压、所述中间输入电压和所述高输入电压中的至少一种；

基于所述用户修调请求信息，设置当所述输入电压为目标类型时的修调参数。

另一方面，如图3-图7所示，本申请提供了一种运算放大器失调电压的修调电路，包括：

运放输入电压设置电路，用以产生运算放大器的输入电压；

失调修调单元，用于根据修调参数产生修调电流以对运放的失调进行补偿；

失调参数存储单元，用于存储控制失调修调单元的修调参数；

运放输入电压范围检测电路，用以基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，并根据所述输入电压的类型确定修调参数。

示例性的，一种运算放大器失调电压的修调电路包括轨到轨输入运放，失调修调单元，失调参数存储单元，运放输入电压设置及运放输入范围检测单元。修调模式时，运放输入电压设置及运放输入范围检测单元设置运放输入电压分别为高电压，低电压和中间电压，改变失调修调单元的参数，并监测修调完成标志，得到三组修调参数，存储在失调参数存储单元；正常工作时，运放输入电压设置及运放输入范围检测单元检测输入的电压范围，并调用相应范围的失调参数用于失调修调单元。

本发明提出的运放输入电压设置电路33，产生一个低参考电压VRL，高参考电压VRH和一个中间电平VRM。在修调模式，运算放大器，下述简称为运放34的输入短接，并且通过选择开关，连接在这三个电压输入之一；运放本身开环工作，做为比较器工作，其输出CAL_DONE作为修调完成信号。VRL、VRH、和VRM的选择应满足：在运放两输入端置为VRL时，运放的NMOS输入管关断；在运放两输入管置为VRH时，运放的PMOS输入管关断；在运放两输入端置为VRM时，运放的PMOS、NMOS输入管都正常工作。在运放输入端接VRL时，通过单调变化修调参数，改变运放的修调单元，观测修调完成的信号，得到运放低电压输入时的修调参数，即参数L；在运放输入端接VRH时，通过单调变化修调参数，改变运放的修调单元，得到运放高电压输入时的修调参数，即参数H；在运放输入端接VRM时，通过单调变化修调参数，改变运放的修调单元，得到运放高电压输入时的修调参数，即参数M。

低输入电压检测电路31：当运放输入电压低于VRL时，NMOS输入对管关断，NMOS管310导通，NMOS输入对管偏置电流通过电流镜312与VBN偏置的电流源311比较为大，VL输出高电平。高输入电压检测电路32：当运放输入电压高于VRH时，PMOS输入对管关断，PMOS管320导通，PMOS输入对管偏置电流通过电流镜322与VBP偏置的电流源321比较为大，VH输出高电平。在VL为高时，通过电路选择在修调步骤得到的参数L作为修调参数；在VH为高时，通过电路选择在修调步骤得到的参数H作为修调参数；在VL和VH都为低时，选择在修调步骤得到的参数M作为修调参数。

n个成二进制比例的PMOS电流源41，通过PMOS开关42分别连接至运放节点PA和PB，通过n位控制信号CP<n-1:0>和CPB<n-1:0>，可以控制流入PA和PB的电流，达到修调运放失调的目的。

n个成二进制比例的NMOS电流源43，通过NMOS开关44分别连接至运放节点NA和NB，通过n位控制信号CN<n-1:0>和CNB<n-1:0>，可以控制流出NA和NB的电流，达到修调运放失调的目的。

上述两个电流源修调单元可以单独使用，也同时接入运放电流相加节点PA、PB和NA、NB，分别作为低电压输入修调单元和高电压输入修调单元，在运放输入电压在中间范围时，两个电流修调单元可以共同起作用。

可选地，所述失调参数存储单元还用于按照预设时间周期对所述修调参数进行更新。

另一方面，如图8所示，本申请提供了一种运算放大器失调电压的修调装置，包括：

数据采集模块201，用于获取运算放大器的输入电压；

判断模块202，用于基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，其中，所述类型包括低输入电压、中间输入电压和高输入电压；

确定模块203，用于根据所述输入电压的类型确定修调参数；

修调模块204，用于基于所述修调参数完成对运算放大器输入电压的修调。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现：获取运算放大器的输入电压；基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，其中，所述类型包括低输入电压、中间输入电压和高输入电压；根据所述输入电压的类型确定修调参数；基于所述修调参数完成对运算放大器输入电压的修调的步骤。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里上述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种运算放大器失调电压的修调方法，其特征在于，包括：

获取运算放大器的输入电压；

基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，其中，所述类型包括低输入电压、中间输入电压和高输入电压；

根据所述输入电压的类型确定修调参数；

基于所述修调参数完成对运算放大器输入电压的修调。

2.如权利要求1所述的运算放大器失调电压的修调方法，其特征在于，在所述获取运算放大器的输入电压的步骤之前，还包括：

获取用户修调请求信息，其中，所述用户修调请求信息包括预设电压范围和对应所述预设电压范围的修调参数；

基于所述用户修调请求信息，设置当所述输入电压为低输入电压时的修调参数为第一修调参数；

设置当所述输入电压为中间输入电压时的修调参数为第二修调参数；

设置当所述输入电压为高输入电压时的修调参数为第三修调参数。

3.如权利要求2所述的运算放大器失调电压的修调方法，其特征在于，在所述获取用户修调请求信息的步骤之前，还包括：

获取用户工作模式选择信息，其中，所述用户工作模式选择信息用于确定修调模式或者工作模式；

若所述用户工作模式选择信息用于确定修调模式，则获取用户修调请求信息；

若所述用户工作模式选择信息用于确定工作模式，则获取运算放大器的输入电压。

4.如权利要求2所述的运算放大器失调电压的修调方法，其特征在于，所述基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型的步骤，包括：

基于所述输入电压与基准电压确定电压差值；

根据所述电压差值和所述预设电压范围判断所述输入电压的类型。

5.如权利要求2所述的运算放大器失调电压的修调方法，其特征在于，在所述获取用户修调请求信息的步骤之后，还包括：

基于所述用户修调请求信息确定所述用户修调请求信息针对的所述输入电压的目标类型，其中，所述输入电压的目标类型包括所述低输入电压、所述中间输入电压和所述高输入电压中的至少一种；

基于所述用户修调请求信息，设置当所述输入电压为目标类型时的修调参数。

6.一种运算放大器失调电压的修调电路，其特征在于，包括：

运放输入电压设置电路，用以产生运算放大器的输入电压；

失调修调单元，用于根据修调参数产生修调电流以对运放的失调进行补偿；

失调参数存储单元，用于存储控制失调修调单元的修调参数；

运放输入电压范围检测电路，用以基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，并根据所述输入电压的类型确定修调参数。

7.如权利要求6所述的运算放大器失调电压的修调电路，其特征在于，所述失调参数存储单元还用于按照预设时间周期对所述修调参数进行更新。

8.一种运算放大器失调电压的修调装置，其特征在于，所述修调装置包括：

数据采集模块，用于获取运算放大器的输入电压；

判断模块，用于基于所述输入电压与预设电压范围，判断所述输入电压的类型，其中，所述类型包括低输入电压、中间输入电压和高输入电压；

确定模块，用于根据所述输入电压的类型确定修调参数；

修调模块，用于基于所述修调参数完成对运算放大器输入电压的修调。

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