CN212343738U - 漂移电压校正电路、集成电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种漂移电压校正电路、集成电路和电子设备，涉及电子技术领域，该电路包括仪表放大器、电流源模块、第一和第二阻抗模块；仪表放大器包括第一、第二运算放大器和连接在二者之间的第三阻抗模块；第一阻抗模块的两端分别连接第一运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第一分压节点，第二阻抗模块的两端分别连接第二运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第二分压节点；电流源模块的电流输出端与第一、第二连接节点中的至少一个连接，第一连接节点为第一运算放大器的输入端与第一阻抗模块之间的连接节点，第二连接节点为第二运算放大器的输入端与第二阻抗模块之间的连接节点。本实用新型可实现对漂移电压的校正。

Description

漂移电压校正电路、集成电路和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种漂移电压校正电路、集成电路和电子设备。

背景技术

目前信号采集系统中通常需要采用仪表放大器，特别是当传感器的输出阻抗很大时，要求仪表放大器具有高输入阻抗。通常仪表放大器的输入级由两个放大器及反馈阻抗元件构成，输出信号再经差分放大器进行放大处理。但是如果仪表放大器的输入信号包含漂移电压，则该漂移电压会被仪表放大器放大，导致仪表放大器输出动态范围的减小。因此，在电路设计中需要对输入漂移电压进行校准，使得输出信号不受输入信号中的漂移电压的影响。

实用新型内容

鉴于以上问题，本实用新型提供一种漂移电压校正电路、集成电路和电子设备，可以对输入漂移电压进行校准。

本实用新型实施例是采用以下技术方案来实现的：

一种漂移电压校正电路，所述漂移电压校正电路包括仪表放大器、电流源模块、第一阻抗模块和第二阻抗模块；所述仪表放大器包括第一运算放大器、第二运算放大器和连接在所述第一运算放大器及所述第二运算放大器之间的第三阻抗模块；所述第一阻抗模块的两端分别连接所述第一运算放大器的输入端和所述第三阻抗模块的第一分压节点，所述第二阻抗模块的两端分别连接所述第二运算放大器的输入端和所述第三阻抗模块的第二分压节点；所述电流源模块具有电流输出端，所述电流输出端与第一连接节点和第二连接节点中的至少一个连接，所述第一连接节点为所述第一运算放大器的输入端与所述第一阻抗模块之间的连接节点，所述第二连接节点为所述第二运算放大器的输入端与所述第二阻抗模块之间的连接节点。

可选地，所述第一阻抗模块的阻值可变，所述第二阻抗模块的阻值可变。

可选地，所述第一阻抗模块包括多个第一开关和至少一个第一阻抗元件，所述至少一个第一阻抗元件的一端连接所述第一运算放大器的输入端，另一端连接所述第三阻抗模块的第一分压节点，所述至少一个第一阻抗元件的两端分别通过至少一个第一开关连接所述电流源模块的电流输出端；所述第二阻抗模块包括多个第二开关和至少一个第二阻抗元件，所述至少一个第二阻抗元件的一端连接所述第二运算放大器的输入端，另一端连接所述第三阻抗模块的第二分压节点，所述至少一个第二阻抗元件的两端分别通过至少一个第二开关连接所述电流源模块的电流输出端。

可选地，所述电流输出端包括第一电流输出端和第二电流输出端；所述第一电流输出端与所述第一连接节点连接，所述第二电流输出端与所述第二连接节点连接。

可选地，所述漂移电压校正电路还包括至少一个第三开关和至少一个第四开关；所述电流输出端通过所述第三开关与所述第一连接节点连接，所述电流输出端通过所述第四开关与所述第二连接节点连接。

可选地，所述电流源模块包括上拉电流源和下拉电流源，所述电流输出端包括与所述上拉电流源连接的第一电流输出端以及与所述下拉电流源连接的第二电流输出端；所述第一电流输出端和所述第二电流输出端分别通过至少一个所述第三开关与所述第一连接节点连接，所述第一电流输出端和所述第二电流输出端还分别通过至少一个所述第四开关与所述第二连接节点连接。

可选地，所述电流输出端通过所述第三开关与至少一个第一开关连接；所述电流输出端通过所述第四开关与至少一个第二开关连接；其中，所述第三开关与所述第四开关不同时导通。

可选地，所述电流源模块包括电流数模转换器，所述电流数模转换器通过所述电流输出端与所述仪表放大器连接。

本实用新型实施例还提供一种集成电路，包括如上所述的漂移电压校正电路。

本实用新型实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的集成电路。

相对于现有技术，本实用新型实施例提供的漂移电压校正电路、集成电路和电子设备，漂移电压校正电路包括仪表放大器、电流源模块、第一阻抗模块和第二阻抗模块，其中，仪表放大器包括第一、第二运算放大器和连接在第一及第二运算放大器之间的第三阻抗模块，具体地，第一阻抗模块的两端分别连接第一运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第一分压节点，第二阻抗模块的两端分别连接第二运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第二分压节点，并且电流源模块具有电流输出端，电流输出端与第一和第二连接节点中的至少一个连接，第一连接节点为第一运算放大器的输入端与第一阻抗模块之间的连接节点，第二连接节点为第二运算放大器的输入端与第二阻抗模块之间的连接节点。由此，本实用新型实施例通过分别在第一运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第一分压节点之间设置第一阻抗模块，在第二运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第二分压节点之间设置第二阻抗模块，并在需要校正漂移电压时，经电流源模块对仪表放大器的第一、第二阻抗模块注入或抽出电流，对传感器漂移电压和仪表放大器自身的输入漂移电压均可实现校准，降低因漂移电压存在而导致的仪表放大器输出动态范围减小的影响，从而有效扩展仪表放大器输入电压信号的检测范围。

本实用新型的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。

图1示出了本实用新型实施例所适用的一种信号采集系统的示意图。

图2示出了一种高输入阻抗全差分仪表放大器的电路结构示意图。

图3示出了本实用新型实施例所适用的另一种信号采集系统的示意图。

图4示出了一种漂移电压校准方案的电路结构示意图。

图5示出了本实用新型一个实施例提供的漂移电压校正电路的电路结构示意图。

图6示出了本实用新型一个示例性实施例提供的漂移电压校正电路的原理示意图。

图7示出了本实用新型另一个实施例提供的漂移电压校正电路的电路结构示意图。

图8示出了本实用新型又一个实施例提供的漂移电压校正电路的电路结构示意图。

图9示出了本实用新型一个示例性实施例提供的电流源模块的电路结构示意图。

图10示出了本实用新型再一个实施例提供的漂移电压校正电路的电路结构示意图。

图11示出了本实用新型还一个实施例提供的漂移电压校正电路的电路结构示意图。

图12示出了本实用新型又另一个实施例提供的漂移电压校正电路的电路结构示意图。

图13示出了本实用新型一个示例性实施例提供的另一种电流源模块的电路结构示意图。

图14示出了本实用新型一个示例性实施例提供的又一种电流源模块的电路结构示意图。

图15示出了本实用新型又再一个实施例提供的漂移电压校正电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

目前，信号采集系统主要由传感器(片内或者片外)、仪表放大器、数模转换器(Analog to Digital Converter，ADC)和控制器构成，如图1所示，该信号采集系统10的工作原理如下：传感器11将外界环境的变化信息(如温度、压力、湿度、声音、光亮度等)转换成电信号，电信号经过仪表放大器12放大后，再由高精度ADC13将放大后的电信号转换成数字信号，之后将数字信号传输给控制器14处理。其中，控制器可包括但不限于中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制器(Micro Controller Unit，MCU)等。

信号采集系统中通常要求仪表放大器需要有高输入阻抗、优异的输入共模电压抑制性能、极小的等效输入漂移电压以及噪声，线性好等特点，特别是当传感器的输出阻抗很大时，要求仪表放大器具有较高的输入阻抗。请参阅图2，图 2示出了一种常用的高输入阻抗全差分仪表放大器的结构示意图，如图2所示，该仪表放大器的输入级由两个放大器以及反馈电阻构成，输出信号再经全差分放大器进行放大处理。但是，如果输入信号包含漂移电压(例如压力传感器的漂移电压)，则该漂移电压会被如图2所示的仪表放大器放大，并导致仪表放大器输出动态范围减小。因此，在电路设计中需要对输入漂移电压进行校正，使得当输入信号有漂移电压存在时，输出信号Outp1与Outn1之间、Outp2与Outn2之间不存在电压差。

基于上述问题，发明人经过长期研究，提出了本实用新型实施例提供的漂移电压校正电路、集成电路以及电子设备，在介绍本实用新型实施例前，下面先对目前的本实用新型实施例所适用的应用场景进行示意性说明。

需要说明的是，本实用新型实施例可适用于各种类型的传感器，实现不同的检测功能，如手机边框按压检测、环境温度检测、空气湿度检测等，在此不作限定。为了便于详细说明，下面以手机边框中的按压键为例，结合附图对本实用新型实施例所适用的一种应用场景进行示例性说明。如图3所示，图3示意性地示出了本实用新型实施例所适用的一种信号采集系统10，信号采集系统10包括传感器11、仪表放大器12、模数转换器13以及控制器14，其中，传感器11可为终端内设置的桥接检测电阻网络，传感器11检测压力信号并根据压力信号生成对应的差分电压Vip和Vin，将差分电压Vip和Vin依次输入到仪表放大器 12、模数转换器13以及控制器14进行转换处理，即可得到该压力信号对应的压力值。其中，桥接检测电阻网络可以是外置的，也可以利用微机电系统(Micro- Electro-Mechanical System，MEMS)工艺集成在芯片内部。

在一些示例中，由于电阻比例R_e1a/R_e1b和R_e2a/R_e2b间的失配，将导致漂移电压的发生，即在外部没有按压动作发生时，仪表放大器12的输入信号Vip和 Vin不等。

另外，在一些可能的示例中，如极限情况下，漂移电压经过仪表放大器12 放大后，导致模数转换器13处于溢出状态，此时，即时发生外部按压，信号检测系统10也无法正常检测。因此，信号采集系统10中通常需要对漂移电压进行校准。

需要说明的是，信号采集系统10中的传感器11在其他实施例中还可以是其他任一可检测外界环境的变化信息的传感器，并不限于终端边框设置的桥接检测电阻网络。

但是，目前在对上述信号采集系统10中漂移电压进行校准时，一种方案是如图4所示，将漂移电压校准模块21与仪表放大器12的电阻反馈网络连接，并具体地，漂移电压校准模块21一端连接在运算放大器A11的输出端与输入端之间，另一端连接在运算放大器A21的输出端与输入端之间，从而利用漂移电压校准模块21产生大小相等的上拉电流ICP和下拉电流ICN，且上拉电流ICP 流过电阻R_1a，下拉电流ICN流过电阻R_2a。则基于输入漂移电压Vos(即V_ip- V_in)、校准电流IC P和ICN、反馈电阻(R_1a、R_2a、R_2b、R_1b)三者间满足公式 (1)：

其中，R_1a＝R_1b＝R₁、R_2a＝R_2b＝R₂，当仪表放大器120的放大倍数较大时，反馈电阻R1的阻值远远大于反馈电阻R2的阻值，此时上述公式(1)可以简化为 V_os＝(ICP+ICN)×R₂ (2)

虽然上述方案基于公式(2)可实现漂移电压校正，但在输入漂移电压Vos 较大时，需要很大的上拉电流ICP和下拉电流ICN，这会显著增加系统的功耗，以及恶化系统的噪声性能，增加电路的面积。

需要说明的是，本实用新型实施例中，漂移电压也可称为失调电压，漂移电压的产生原因也已经在前述说明，则只要产生原因与前述说明一致或相似，均为本实用新型实施例所述的漂移电压，即本实用新型实施例对漂移电压的具体命名不作限定。

基于上述问题，发明人经过长期研究，提出了本实用新型实施例提供的漂移电压校正电路、集成电路以及电子设备。并为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图5所示，图5示意性地示出了本实用新型实施例提供的一种漂移电压校正电路100，该漂移电压校正电路100可应用于上述信号采集系统10，具体而言可应用于上述仪表放大器。该漂移电压校正电路100包括仪表放大器110、电流源模块120、第一阻抗模块130以及第二阻抗模块140。

其中，仪表放大器110可包括第一运算放大器111、第二运算放大器112以及连接在第一运算放大器111与第二运算放大器112之间的第三阻抗模块113。

第一阻抗模块130的两端分别连接第一运算放大器111的输入端和第三阻抗模块113的第一分压节点，第二阻抗模块140的两端分别连接第二运算放大器112的输入端和第三阻抗模块113的第二分压节点。

其中，第一阻抗模块130、第二阻抗模块140以及第三阻抗模块113各自可包括至少一个阻抗元件，在此不作限定。并具体而言，阻抗元件可以为电阻、具有电阻特性的磁珠，还可以是其他具有电阻特性的元件等，本实施例对此不做限定。并在一些实施例中，阻抗元件可以是阻值可变的，例如光敏电阻、压敏电阻等，也可以是不可变的，例如固定阻值的电阻、磁珠等，在此不作限定。

其中，电流源模块120具有电流输出端，电流输出端与第一连接节点和第二连接节点中的至少一个连接，第一连接节点为第一运算放大器111的输入端与第一阻抗模块130之间的连接节点，第二连接节点为第二运算放大器112的输入端与第二阻抗模块140之间的连接节点。在校正漂移电压时，电流源模块 120可用于产生校正电流I_c。

在一些实施例中，电流源模块120用于根据输入的数字信号产生校正电流 I_c。在一些示例中，电流源模块120可以为IDAC(电流数模转换器)。并具体地，电流数模转换器通过电流输出端与仪表放大器110连接，以从仪表放大器110 注入或抽出电流，实现校正。

以下为方便表述，将通过第一运算放大器111注入或抽出的校正电流I_c记为校正电流I_cp，将通过第二运算放大器112注入或抽出的校正电流I_c记为校正电流I_cn，如图5所示。

需要说明的是，若电流源模块120向电路注入电流，则所注入的电流可称为上拉电流，若电流源模块120从电路抽出电流，则所抽出的电流可称为下拉电流，本申请实施例中的校正电流I_cp可为上拉电流、也可为下拉电流，校正电流I_cn可为上拉电流、也可为下拉电流，在此不作限定。

为说明校正原理，请参阅图6所示的电路原理示意图，如图6所示，以第一阻抗模块130包括电阻R_3p，第二阻抗模块140包括电阻R_3n，第三阻抗模块113 包括依序串联在第一运算放大器111的输出端与第二运算放大器112的输出端之间的电阻R_1p、电阻R_2p、电阻R_2n和电阻R_1n。

基于图6所示的电路原理示意图，假设电流源模块120产生校正电流I_cp、 I_cn，且校正电流I_cp和I_cn均为下拉电流(即电流源模块120从仪表放大器110抽出电流，即校正电流I_cp经电阻R_3p流入电流源模块120，校正电流I_cn经电阻R_3n流入电流源模块120)，并假设第一运算放大器111(即图6中放大器A1)和第二运算放大器112的(即图6中放大器A2)的增益为无穷大，则可得到公式(3) 和公式(4)，如下：

假设R_1p＝R_1n＝R₁，R_2p＝R_2n＝R₂，R_3p＝R_3n＝R₃，并将公式(3)与公式(4)相减，可以得到公式(5)，如下：

为校正输入漂移电压使得输出信号不受输入信号中的漂移电压的影响，令 V_op1＝V_on1，则整理公式(5)可得到公式(6)，并进一步整理得到公式(7)，如下：

公式(7)给出了校正电流I_cp、I_cn与等效输入漂移电压之间的关系。根据上述推导可知，当仪表放大器110存在等效输入漂移电压Vos(即V_ip-V_in≠0) 时，通过在上述漂移电压校正电路100中设置电流源模块120、第一阻抗模块 130和第二阻抗模块140，只需使电流源模块120输出的校正电流I_cn和I_cp符合上述公式(7)，即可使得仪表放大器110的输出电压V_op1＝V_on1，从而实现对漂移电压的校正。

需要说明的是，如何控制电流源模块120所输出的校正电流Icn、Icp的大小，可通过现有技术实现，为电流源模块120已有的功能，其并非本实用新型实施例的保护点。

例如，电流源模块120具有N位输入端，分别与逻辑控制电路的N位输出端连接，以对逻辑控制电路输出的N位数字信号进行数模转换，得到多个电流信号进行输出，在本实施例中，电流源模块120可输出校正电流I_cp、I_cn中至少一个，而校正电流I_cp、I_cn的大小由逻辑控制电路控制。其中，逻辑控制电路可与第一、第二运算放大器的输入端连接，以获取输入漂移电压V_ip-V_in，据此输出数字信号至电流源模块120，以输出所需的校正电流I_cp、I_cn中的至少一个，而校正电流I_cp、I_cn的大小可由公式(7)确定。因此，本实用新型实施例提供的漂移电压校正电路100，结合电流源模块120已有的功能，输出符合公式(7) 的校正电流I_cp、I_cn中至少一个，即可实现对漂移电压的校正。

其中，阻值R₁、R₂、R₃均为电阻的实际阻值，为已知量；V_ip-V_in的结果可通过数模转换器的码值得到，也可通过其他方式测得，在此不作限定。例如，可通过检测第一运算放大器111、第二运算放大器112的输入端之间的电压得到 V_ip-V_in。

在一些实施例中，校正电流I_cn、I_cp大小相等，方向相反，此时，公式(7) 中I_cn-I_cp＝2I_cn＝2I_cp。在另一些实施例中，校正电流I_cn、I_cp也可大小不相等，只要满足方向相反即可，例如，预先设置有一个比例关系如I_cn＝xI_cp，则公式 (7)中I_cn-I_cp＝(x-1)×I_cp。则在第一阻抗模块130、第二阻抗模块140、第三阻抗模块113的阻值不变时，可基于公式(7)，基于获取的V_ip-V_in，得到校正电流I_cn、I_cp，控制电流源模块120据此产生校正电流，即可使得仪表放大器110的输出电压V_op1＝V_on1，从而实现对漂移电压的校正。

需要说明的是，由于本实施例是通过令仪表放大器110的输出电压V_op1、 V_on1相等，来校正漂移电压，因此本实施例提供的漂移电压校正电路100，在输入V_ip＝V_in时，可校正仪表放大器110自身的等效输入漂移电压，在输入V_ip≠V_in时，还可校正传感器的漂移电压。

在一些实施例中，电流源模块120可同时连接第一连接节点、第二连接节点，以对第一运算放大器111注入或抽出电流，对第二运算放大器注入或抽出电流，即如图5所示，则此时电流源模块120可同时产生校正电流I_cn、I_cp，可实现对漂移电压的校正。

在另一些实施例中，电流源模块120可只通过一个运算放大器注入或抽出电流，则此时，电流源模块120可只与第一连接节点或第二连接节点连接，则此时，电流源模块120仅产生一路校正电流，若电流源模块120仅与第一连接节点连接，则图5中无校正电流I_cn；若电流源模块仅与第二连接节点连接，则图 5中可无校正电流I_cp。由此，上述公式(7)中等式左边的V_ip-V_in可变为I_cn或 I_cp。

在一些实施方式中，若电流源模块120仅与第一连接节点连接，即仅产生校正电流I_cp，且电流源模块120既可产生上拉电流又可产生下拉电流，那么此时若V_ip-V_in>0，则基于公式(7)可得到I_cn-I_cp>0，令I_cn＝0，则-I_cp>0 即I_cp<0，由于公式(7)是基于校正电流I_cn、I_cp均为下拉电流的假设得到的，故I_cp<0表征校正电流I_cp与假设的下拉电流相反，即为上拉电流，因而电流源模块120可将输出上拉电流的输出端与第一连接节点导通，以向第一连接节点注入基于公式(7)得到的校正电流I_cp，实现校正。若V_ip-V_in<0，则基于公式 (7)可得到I_cn-I_cp<0，令I_cn＝0，则-I_cp<0即I_cp>0，由于公式(7)是基于校正电流I_cn、I_cp均为下拉电流的假设得到的，故I_cp>0表征校正电流I_cp与假设的下拉电流相同，即为下拉电流，因而电流源模块120可将输出下拉电流的输出端与第一连接节点导通，以从第一连接节点抽出基于公式(7)得到的校正电流I_cp，实现校正。

在另一些实施方式中，电流源模块120也可仅与第二连接节点连接，即仅产生校正电流I_cn，实现校正的原理与上述电流源模块120仅与第一连接节点连接的原理类似，在此不再赘述。由此，本实施例提供的漂移校正电路100在仅连接第一连接节点或第二连接节点时，仍可实现对漂移电压的校正。

本实施例通过分别在第一运算放大器111的输入端和电压第三阻抗模块113 的第一分压节点之间设置第一阻抗模块130，在第二运算放大器112的输入端和第三阻抗模块113的第二分压节点之间设置第二阻抗模块140，并在需要校正漂移电压时，经电流源模块120对仪表放大器110的第一阻抗模块130、第二阻抗模块140注入或抽出电流，对传感器漂移电压和仪表放大器110自身的输入漂移电压均可实现校准，降低因漂移电压存在而导致的仪表放大器110输出动态范围减小的影响，从而有效扩展仪表放大器输入电压信号的检测范围。

在一些实施例中，电流源模块120可同时连接第一连接节点、第二连接节点，产生校正电流I_cn、I_cp，以实现输入漂移电压的校正。具体地，如图7所示，图7示出了本实用新型另一个实施例提供的漂移电压校正电路100。于本实施例中，电流源模块120的电流输出端121可具体包括第一电流输出端1211和第二电流输出端1212，第一电流输出端1211与第一连接节点连接，可用于从第一运算放大器111注入或抽出电流；第二电流输出端1212与第二连接节点连接，可用于从第二运算放大器112注入或抽出电流。则此时电流源模块120可包括上拉电流源、下拉电流源，可同时产生校正电流I_cn、I_cp。

下面结合示例，对校正原理进行示意性说明。由于公式(7)的推导是基于校正电流I_cn、I_cp均为下拉电流的假设得到的，且若校正电流I_cn与I_cp同时存在，校正电流I_cn与I_cp实际的方向相反。因此，若I_cn-I_cp>0，则I_cn为正，I_cp实际上为-I_cp即为负，即此时，校正电流I_cn为与假设一致的下拉电流，校正电流I_cp为与假设相反的上拉电流；若I_cn-I_cp<0，则I_cn为负，I_cp为正，即此时，校正电流I_cn为与假设相反的上拉电流，校正电流I_cp为与假设一致的下拉电流。

在一些实施例中，基于公式(7)，若V_ip-V_in>0，则I_cn-I_cp>0，此时，校正电流I_cn为下拉电流，校正电流I_cp为上拉电流；若V_ip-V_in<0，则I_cn-I_cp< 0，校正电流I_cn为上拉电流，校正电流I_cp为下拉电流。由此，基于公式(7)和校正电流I_cn、I_cp的值的比例关系，可得到校正电流I_cn、I_cp，并可控制电流源模块120产生相应的校正电流I_cn、I_cp，实现漂移电压的校正。

在一些实施例中，电流源模块120可产生上拉电流也可产生下拉电流，以实现对输入漂移电压的校正。具体地，如图8所示，图8示意性地示出了本实用新型又一个实施例提供的漂移电压校正电路100，该漂移电压校正电路的电流源模块120的电流输出端121可具体包括第一电流输出端1211与第二电流输出端1212。

其中，电流源模块120可包括上拉电流源与下拉电流源，通过上拉电流源产生上拉电流，通过下拉电流源产生下拉电流。作为一种实施方式，第一电流输出端1211与上拉电流源连接，可用于产生上拉电流，第二电流输出端1212与下拉电流源连接，可用于产生下拉电流。作为另一种实施方式，第一电流输出端 1211与下拉电流源连接，第二电流输出端1212与上拉电流源连接。本实施例对此不作限定。

在一些实施例中，若电流源模块120可产生上拉电流也可产生下拉电流，同时包括上拉电流源与下拉电流源，电流源模块120可包括多位的上拉电流源、下拉电流源。在一些实施例中，电流源模块120的电路结构可如图9所示，图9 示出了本实用新型一个示例性实施例提供的电流源模块的电路结构示意图，例如，可如图9所示，电流源模块120可包括放大器A_c、阻抗元件R_c、晶体管M₁、 M₂、M₃、M₄、M₅和M₆，其中，晶体管M₁～M₆可由脉冲信号控制来驱动，从而通过晶体管的切换导通，可产生多位的电流，则Vb/Rc的电流经过镜像后可以得到上拉电流I₁和下拉电流I₂，上拉电流I₁和下拉电流I₂可通过第一电流输出端1211 和第二电流输出端1212输出至仪表放大器。例如，第一电流输出端1211与上拉电流源连接，将上拉电流I₁经第一电流输出端1211注入仪表放大器，第二电流输出端1212与下拉电流源连接，从仪表放大器抽出下拉电流I₂至电流源模块 120。

需要说明的是，上拉电流源与下拉电流源是由多位构成的，由数字控制逻辑进行控制，根据位数确定输出的电流，以电流源模块120为IDAC为例，在一个示例中，若输入为0001，可产生上拉电流1A，若输入为0002，可产生上拉电流 2A等。即根据输入漂移电压与公式(7)得到的校正电流I_cn、I_cp中至少一个的电流值可由数字控制逻辑控制电流源模块120产生对应的校正电流I_cn、I_cp中至少一个。

本实施例中，漂移电压校正电路100还包括至少一个第三开关和至少一个第四开关，且第一电流输出端1211和第二电流输出端1212分别通过至少一个第三开关与第一连接节点连接，第一电流输出端1211和第二电流输出端1212 还分别通过至少一个第四开关与第二连接节点连接。

在一些实施方式中，如图8所示，第三开关、第四开关的数量分别为2个，第三开关包括开关S31和开关S32，第四开关包括开关S41和开关S42。其中，第一电流输出端1211与第二电流输出端1212分别用于输出不同方向的电流(上拉/下拉)，则基于图8所示的漂移电压校正电路100，电流源模块120输出的校正电流I_cn、I_cp的大小和方向(上拉电流/下拉电流)可基于获取的漂移电压V_ip- V_in和公式(7)确定，并导通输出电流的方向与校正电流I_cn相同的电流输出端和第二连接节点之间的第四开关，导通输出电流的方向与校正电流I_cp相同的电流输出端和第一连接节点之间的第三开关，实现校正。

以第一电流输出端1211与上拉电流源连接，第二电流输出端1212与下拉电流源连接为例，对校正过程进行示意性说明：基于公式(7)，若V_ip-V_in>0，则I_cn-I_cp>0，此时，校正电流I_cn为下拉电流，校正电流I_cp为上拉电流，则导通第四开关S42以及第三开关S31；若V_ip-V_in<0，则I_cn-I_cp<0，校正电流 I_cn为上拉电流，校正电流I_cp为下拉电流，则导通第四开关S41以及第三开关S32。由此，基于图8所示的漂移电压校正电路100，电流源模块120产生相应的校正电流I_cn、I_cp可由公式(7)和校正电流Icn、Icp的值的比例关系确定，实现漂移电压的校正。

在另一些实施方式中，第三开关、第四开关的数量也可分别仅为1个，且第三开关连接于第一电流输出端1211与第一连接节点之间，第四开关连接于第二电流输出端1212与第二连接节点之间，并同时导通，此时电流源模块120内部可包括切换开关，使第一电流输出端1211可在连接上拉电流源或连接下拉电流源之间切换，第二电流输出端1212也可在连接上拉电流源或连接下拉电流源之间进行切换。

另外，在一些实施例中，漂移电压校正电路100可包括第三开关或第四开关，即电流源模块120可只与第一连接节点或第二连接节点连接。作为一种实施方式，漂移电压校正电路100可包括第三开关而不包括第四开关，则如图10 所示，图10示出了本实用新型再一个实施例提供的漂移电压校正电路100。第一电流输出端1211可通过第三开关S31连接第一连接节点，第二电流输出端 1212可通过第三开关S32连接第一连接节点。从而在基于公式(7)得到I_cn、I_cp后，令I_cn＝0，可确定校正电流I_cp的方向，并导通输出电流的方向与校正电流Icn相同的电流输出端和第一连接节点之间的第三开关。

作为另一种实施方式，漂移电压校正电路100可包括第四开关而不包括第三开关，则此时，第一电流输出端1211、第二电流输出端1212可仅与第二连接节点连接，原理与上述类似，在此不再赘述。

另外，当输入漂移电压比较小时，即公式(7)中V_ip-V_in的值较小时，根据公式(7)可知，此时需要的校正电流较小。而对于多位电流源模块120而言，若要产生小电流，需要较大的占用面积。因此，在进行校正时，应让校正电流I_cn、 I_cp的大小不要过小，从而可降低电流源模块120所需的面积。根据公式(7)可知，假设R₁、R₂均为固定值，当R₃越小时，公式(7)等式右侧的系数越大。即在相同的漂移电压(V_ip-V_in)下，R₃越小时，所需的校正电流I_cn-I_cp越大。然而，如果R₃减小至0，即如果不设置第一阻抗模块130和第二阻抗模块140，根据公式(7)，当漂移电压较大时，所需的校正电流很大，这会增加电流源模块120 的功耗以及输出噪声，影响其噪声性能。为此，较好的方式是，保留第一阻抗模块130和第二阻抗模块140，并且将其设置为可调电阻模块。例如，第一阻抗模块130的阻值可变，第二阻抗模块140的阻值可变，从而可针对不同的应用环境，通过第一阻抗模块130、第二阻抗模块140的阻值变化来优化校正过程中电流源模块120的功耗、面积、噪声以及抗电源波动性能。

在一些实施例中，第一阻抗模块130可包括多个第一开关和至少一个第一阻抗元件R_3p，至少一个第一阻抗元件R_3p的一端连接第一运算放大器111的输入端，另一端连接第三阻抗模块113的第一分压节点，至少一个第一阻抗元件 R_3p的两端分别通过至少一个第一开关连接电流源模块120的电流输出端121；第二阻抗模块140可包括多个第二开关和至少一个第二阻抗元件R_3n，至少一个第二阻抗元件R_3n的一端连接第二运算放大器112的输入端，另一端连接第三阻抗模块113的第二分压节点，至少一个第二阻抗元件R_3n的两端分别通过至少一个第二开关连接电流源模块120的电流输出端121。

为说明校正原理，以第一阻抗模块130包括第一开关S11、S12和第一阻抗元件R_3p，第二阻抗模块140包括第二开关S21、S22和第二阻抗元件R_3n为例，对校正过程进行说明。具体地，如图11所示，图11示出了本实用新型还一个实施例提供的漂移电压校正电路。

本实施例中，第一阻抗元件R_3p的一端连接第一运算放大器111的输入端，另一端连接第三阻抗模块113的第一分压节点，第一阻抗元件R_3p的两端分别通过第一开关S11、S12连接电流源模块120的电流输出端121。

其中，第二阻抗元件R_3n的一端连接第二运算放大器112的输入端，另一端连接第三阻抗模块113的第二分压节点，第二阻抗元件R_3n的两端分别通过第二开关S21、S22连接电流源模块120的电流输出端121。

在一些实施方式中，第一开关S11通过第三开关S31连接第一电流输出端1211，第一开关S12通过第三开关S32连接第二电流输出端1212；第二开关S21 通过第四开关S41连接第一电流输出端1211，第二开关S22通过第四开关S42 连接第二电流输出端1212。由此，在输入漂移电压V_ip-V_in过大(例如大于指定值)时，控制第一开关S12导通，以使第一阻抗模块130接入第一连接节点与第一分压节点之间的阻值变小，并具体在如图11所示的漂移校正电压电路100 中，控制第一开关S12导通时，第一阻抗模块130的阻值为0，则公式(7)中的R₃为0，即可由公式(7)得到校正电流I_cn、I_cp，以校正漂移电压，此时校正原理与上述图8所示实施例类似，在此不再赘述。

本实施例提供的漂移校正电压电路100，通过第一阻抗模块130的阻值可变，第二阻抗模块140的阻值可变，使得在输入漂移电压过大时，可增大第一阻抗模块130、第二阻抗模块140的阻值来使得电流源模块120所需产生的校正电流不需要过大，避免造成电流源模块120过大的功耗及输出噪声；而在输入漂移电压过小时，又可通过减小第一阻抗模块130、第二阻抗模块140的阻值甚至使阻值为0，来使得电流源模块120所需产生的校正电流不会过小，以使电流源模块120的面积无需过大，从而针对不同幅度的输入漂移电压，采取不同的校正方案，在实现较大漂移电压范围校准的同时，相比于现有技术，还可以显著降低功耗、面积和噪声性能，以及提升系统的抗电源干扰能力。

另外，在一些实施例中，电阻R_1p、R_1n的阻值远小于电阻R_2p、R_2n的阻值 (即R₁远小于R₂)，第一阻抗模块130、第二阻抗模块140的阻值远大于电阻R_2p、 R_2n的阻值(即R₃远大于R₂)，因此，此时还可基于公式(7)，将R₁与R₂之和近似于R₂(即R₁+R₂≈R₂)，将R₂和R₃之和近似于R₃(即R₂R₃≈R₃)，由此，可将公式(7)变形得到公式(8)，如下：

通过将R₁和R₃之和近似于R₃(即R₁+R₃≈R₃)，可将公式(8)进一步简化得到公式(9)，如下：

由此，在一些实施例中，若输入漂移电压V_ip-V_in过大，可先基于公式(9) 利用R₃进行粗调，即利用第一阻抗模块130、第二阻抗模块140的阻值来校正输入漂移电压，之后，在输入漂移电压V_ip-V_in变小时，可通过开关的闭合将R_3p和 /或R_3n短路，令R₃＝0，即第一阻抗模块130、第二阻抗模块140的阻值为0，则基于公式(7)进行微调。从而不仅可提高校正效率，还可提高校正精度。

另外，为了优化电流源模块120的面积和噪声性能，在一些实施例中，电流源模块120可仅产生上拉电流或者仅产生下拉电流，从而实现单边校正。具体地，如图12所示，图12示出了本实用新型又另一个实施例提供的漂移电压校正电路。

其中，本实施例提供的漂移电压校正电路100还包括至少一个第三开关S3 和至少一个第四开关S4，此时电流源模块120的第一电流输出端1211可通过至少一个第三开关S3与第一连接节点连接，第二电流输出端1212可通过至少一个第四开关S4与第二连接节点连接。由此根据输入漂移电压的大小，通过第三开关、第四开关的切换导通，来实现对漂移电压的校正。

于本实施例中，电流源模块120可仅包括上拉电流源或下拉电流源，在一些实施方式中，电流源模块120可以是多位的下拉电流源，例如，可如图13所示，电流源模块120可包括放大器A_c、阻抗元件R_c、晶体管M₂、M₃、M₅和M₆，其中，晶体管M₂、M₃、M₅和M₆可由脉冲信号控制来驱动，从而通过晶体管的切换导通，可产生多位的下拉电流，电流源模块120从仪表放大器110抽出Vb/Rc 的电流I_c。在另一些实施方式中，电流源模块120也可以是多位的上拉电流源，例如，可如图14所示，电流源模块120可包括放大器A_c、阻抗元件R_c、晶体管 M₂和M₃，其中，晶体管M₁、M₂和M₃可由脉冲信号控制来驱动，从而通过晶体管的切换导通，可产生多位的上拉电流，电流源模块120向仪表放大器110注入 Vb/Rc的电流I_c。则相比电流源模块120同时包括上拉电流源和下拉电流源所实现的双边校正，本实施例可以采用只包括一种电流源(上拉电流源或下拉电流源) 的电流源模块120来实现对漂移电压的单边校正，从而可减小电流源模块120 的面积，提升噪声性能。

在一些实施方式中，电流源模块120可仅产生上拉电流而不产生下拉电流，则此时电流源模块120仅产生一路校正电流，且为上拉电流，即公式(7)中校正电流I_cn与I_cp中，一个为0，另一个为上拉电流。并具体地，在第三开关S3导通时，即产生校正电流I_cp，I_cn＝0，在第四开关S4导通时，即产生校正电流I_cn， I_cp＝0。则由于此时电流源模块120仅可产生上拉电流，因此，要让公式(7) 中I_cn-I_cp仅保留是上拉电流的一个校正电流，导通是上拉电流的一侧开关，并由电流源模块120输出符合公式(7)的校正电流，即可实现校正。例如，若校正电流I_cn为上拉电流，导通第四开关S4，否则导通第三开关S3。

在另一些实施方式中，电流源模块120可仅产生下拉电流而不产生上拉电流，则此时电流源模块120仅产生一路校正电流，且为下拉电流，即公式(7) 中校正电流I_cn与I_cp中，一个为0，另一个为下拉电流。并具体地，在第三开关 S3导通时，即产生校正电流I_cp，I_cn＝0，在第四开关S4导通时，即产生校正电流I_cn，I_cp＝0。则由于此时电流源模块120仅可产生下拉电流，因此，要让公式(7)中I_cn、I_cp仅保留是下拉电流的一个校正电流，导通是下拉电流的一侧开关，并由电流源模块120输出符合公式(7)的校正电流，即可实现校正。例如，若校正电流I_cn为下拉电流，导通第四开关S4，否则导通第三开关S3。

另外，在一些可能的实施方式中，电流源模块120也可以既包括上拉电流源，又包括下拉电流源，但只产生上拉电流或下拉电流，并根据与前述原理类似的方法实现校正，在此不作赘述。

在一些实施例中，第一阻抗模块130、第二阻抗模块140可采用如图9所示的电路结构，则此时漂移电压校正电路100可如图15所示，电流输出端121 通过第三开关与至少一个第一开关连接；电流输出端121通过第四开关与至少一个第二开关连接；其中，第三开关与第四开关不同时导通，则可根据前述校正原理实现校正，并可针对不同幅度的输入漂移电压，可控制第一阻抗模块130、第二阻抗模块140的阻值变化，来实现校正。可以理解的是，图15仅为一种示例，在其他示例中，第一开关、第一阻抗元件以及第二开关、第二阻抗元件的数量比图15所示更多。

本实施例提供的漂移电压校正电路，可以采用只包括一种电流源(上拉电流源或下拉电流源)的电流源模块120来实现对漂移电压的单边校正，从而相比电流源模块120同时包括上拉电流源和下拉电流源所实现的双边校正，可有效减小电流源模块120的面积，提升噪声性能。

需要说明的是，前述实施例中的第一阻抗模块130、第二阻抗模块140均可采用如图11所示的电路结构，并具有相应的有益效果，在此不再赘述。

本实用新型实施例还提供一种集成电路，该集成电路设有上述任一实施例所述的漂移电压校准电路，并具有相应的实施例所述的有益效果，在此不再赘述。

在一些实施方式中，集成电路可与不同类型的传感器连接，以通过漂移电压校正电路，针对传感器漂移电压和仪表放大器自身的等效输入漂移电压均可进行校准。

本实用新型实施例还提供一种电子设备，该电子设备内设有上述集成电路，并集成电路可包括上述任一实施例所述的漂移电压校正电路。其中，该电子设备可以是体重秤、体脂称等电子秤，或者是手环、手表、智能内衣等智能穿戴产品，或者是冰箱、扫地机器人、空调、电视、智能马桶等家用电器，或者是手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、上位机等终端设备，或者是物联网设备，或者是耳机、电子烟、移动电源等，本实施例对电子设备的类型不作限定。

在一些实施例中，电子设备还可设置有各种不同类型的传感器，与漂移电压校正电路连接，则基于集成电路中的漂移电压校正电路，可实现不同的检测功能，如手机边框按压检测、环境温度检测、空气湿度检测等。

本实用新型实施例提供的电子设备，可通过漂移电压校正电路，针对传感器漂移电压和仪表放大器自身的等效输入漂移电压均可进行校准，使得电子设备可以更准确地采集输入信号，以实现准确响应。

并且，通过采用不同实施例提供的漂移电压校正电路，可实现较大漂移电压范围校准的同时，相比于现有方案，还可显著降低仪表放大器的功耗、面积和噪声性能，以及提升系统的抗电源干扰能力。

综上所述，本实用新型实施例中的漂移电压校正电路、集成电路和电子设备，漂移电压校正电路包括仪表放大器、电流源模块、第一阻抗模块和第二阻抗模块，其中，仪表放大器包括第一、第二运算放大器和连接在第一及第二运算放大器之间的第三阻抗模块，具体地，第一阻抗模块的两端分别连接第一运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第一分压节点，第二阻抗模块的两端分别连接第二运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第二分压节点，并且电流源模块具有电流输出端，电流输出端与第一和第二连接节点中的至少一个连接，第一连接节点为第一运算放大器的输入端与第一阻抗模块之间的连接节点，第二连接节点为第二运算放大器的输入端与第二阻抗模块之间的连接节点。由此，本实用新型实施例通过分别在第一运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第一分压节点之间设置第一阻抗模块，在第二运算放大器的输入端和第三阻抗模块的第二分压节点之间设置第二阻抗模块，并在需要校正漂移电压时，经电流源模块对仪表放大器的第一、第二阻抗模块注入或抽出电流，对传感器漂移电压和仪表放大器自身的输入漂移电压均可实现校准，降低因漂移电压存在而导致的仪表放大器输出动态范围减小的影响，从而有效扩展仪表放大器输入电压信号的检测范围。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种漂移电压校正电路，其特征在于，包括：仪表放大器、电流源模块、第一阻抗模块和第二阻抗模块；

所述仪表放大器包括第一运算放大器、第二运算放大器和连接在所述第一运算放大器及所述第二运算放大器之间的第三阻抗模块；

所述第一阻抗模块的两端分别连接所述第一运算放大器的输入端和所述第三阻抗模块的第一分压节点，所述第二阻抗模块的两端分别连接所述第二运算放大器的输入端和所述第三阻抗模块的第二分压节点；

所述电流源模块具有电流输出端，所述电流输出端与第一连接节点和第二连接节点中的至少一个连接，所述第一连接节点为所述第一运算放大器的输入端与所述第一阻抗模块之间的连接节点，所述第二连接节点为所述第二运算放大器的输入端与所述第二阻抗模块之间的连接节点。

2.根据权利要求1所述的漂移电压校正电路，其特征在于，所述第一阻抗模块的阻值可变，所述第二阻抗模块的阻值可变。

3.根据权利要求2所述的漂移电压校正电路，其特征在于，所述第一阻抗模块包括多个第一开关和至少一个第一阻抗元件，所述至少一个第一阻抗元件的一端连接所述第一运算放大器的输入端，另一端连接所述第三阻抗模块的第一分压节点，所述至少一个第一阻抗元件的两端分别通过至少一个第一开关连接所述电流源模块的电流输出端；

所述第二阻抗模块包括多个第二开关和至少一个第二阻抗元件，所述至少一个第二阻抗元件的一端连接所述第二运算放大器的输入端，另一端连接所述第三阻抗模块的第二分压节点，所述至少一个第二阻抗元件的两端分别通过至少一个第二开关连接所述电流源模块的电流输出端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的漂移电压校正电路，其特征在于，所述电流输出端包括第一电流输出端和第二电流输出端；

所述第一电流输出端与所述第一连接节点连接，所述第二电流输出端与所述第二连接节点连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的漂移电压校正电路，其特征在于，所述漂移电压校正电路还包括至少一个第三开关和至少一个第四开关；

所述电流输出端通过所述第三开关与所述第一连接节点连接，所述电流输出端通过所述第四开关与所述第二连接节点连接。

6.根据权利要求5所述的漂移电压校正电路，其特征在于，所述电流源模块包括上拉电流源和下拉电流源，所述电流输出端包括与所述上拉电流源连接的第一电流输出端以及与所述下拉电流源连接的第二电流输出端；

所述第一电流输出端和所述第二电流输出端分别通过至少一个所述第三开关与所述第一连接节点连接，所述第一电流输出端和所述第二电流输出端还分别通过至少一个所述第四开关与所述第二连接节点连接。

7.根据权利要求5所述的漂移电压校正电路，其特征在于，所述电流输出端通过所述第三开关与至少一个第一开关连接；

所述电流输出端通过所述第四开关与至少一个第二开关连接；

其中，所述第三开关与所述第四开关不同时导通。

8.根据权利要求1所述的漂移电压校正电路，其特征在于，所述电流源模块包括电流数模转换器，所述电流数模转换器通过所述电流输出端与所述仪表放大器连接。

9.一种集成电路，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项权利要求所述的漂移电压校正电路。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的集成电路。

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