JP2002530916A - 増幅器により発生するdcオフセット及びノイズを減少させる手段を有する回路 - Google Patents
増幅器により発生するdcオフセット及びノイズを減少させる手段を有する回路Info
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Abstract
Description
部に出力信号を送る出力部を有する増幅器と、この増幅器により発生するDCオ
フセット及びノイズを減少させる手段とを有する回路に関する。
。この公知の回路は、入力ノード5及び入力ノード6を有する差動入力部5,6
と出力ノード7及び出力ノード8を有する差動出力部7,8とを持つ増幅器AM
Pを有する。この回路は更に、回路の差動入力部1,2と増幅器AMPの差動出
力部5,6との間に縦続接続するように配される入力チョッパCHPi及びこの
入力チョッパCHPiと同期する出力チョッパCHPoを有し、この出力チョッ
パCHPoは、増幅器AMPの差動出力部7,8と回路の差動出力部3,4との
間に縦続接続するように配される。この公知の回路の動作は、以下のようである
。入力信号Vinが差動入力部1,2に供給される。この入力信号Vinに応答
して、出力信号Voutが差動出力部3,4へ送られる。入力チョッパCHPi は、第1フェーズPH1中には差動入力部1,2の入力端子1及び2をそれぞれ
差動入力部5,6の入力ノード5及び6と、又は第2フェーズPH2中には差動
入力部1,2の入力端子1及び2をそれぞれ差動入力部5,6の入力ノード6及
び5と交互に結合するように配される。出力チョッパCHPoは、第1フェーズ
PH1中には差動出力部7,8の出力ノード7及び8をそれぞれ差動出力部3,
4の出力端子3及び4と、又は第2フェーズPH2中には差動出力部7,8の出
力ノード7及び8をそれぞれ差動出力部3,4の出力端子4及び3と交互に結合
するように配される。入力信号Vinは、入力チョッパCHPi及び出力チョッ
パCHPoが存在しなかった場合とほぼ同じやり方で出力信号Voutに変換さ
れる。しかしながら、入力チョッパCHPi及び出力チョッパCHPoが存在す
ることによって、増幅器AMPにより発生するオフセットが除去される。このオ
フセットは図1においてVosで示される。増幅器AMPにより発生するノイズ
も入力チョッパCHPi及び出力チョッパCHPoにおけるスイッチのスイッチ
ング周波数よりも低い周波数にかなり減少される。増幅器AMPにより発生する
ノイズを減少させるために、上述のスイッチング周波数は、できる限り高くなけ
ればならない。
Pi及び出力チョッパCHPoのスイッチによって起きるいわゆる電荷注入(cha
rge injection)が出力信号VoutにおけるDCオフセットの原因となることで
ある。よって、公知の回路に関し、最適なDCオフセットのリダクションは、ス
イッチング周波数が低い場合にのみ達成される。この場合ノイズリダクションは
最適ではない。他方では、最適なノイズリダクションは、スイッチング周波数が
高い場合に達成される。しかしながら、この場合DCオフセットのリダクション
は最適ではない。よって、この公知の回路に関し、最適なDCオフセットのリダ
クション及び最適なノイズリダクションが同時に達成されることはない。
提供することである。
、この回路が増幅器により発生するDCオフセットを更に減少させる他の手段を
更に有することを特徴とする。
るので、他の手段がノイズのリダクションを処理する必要のないという識見に基
づいている。言い換えると、本発明の回路によって、DCオフセットのリダクシ
ョンの問題と増幅器のノイズリダクションの問題とが分けられる。
路の差動入力部と入力チョッパCHPiとの間に縦続接続されるように配された
他の入力チョッパ及び出力チョッパCHPoと回路の差動出力部との間に縦続接
続されるように配された他の出力チョッパを有する。この他の出力チョッパは、
この他の入力チョッパと同期する。これら他の入力チョッパ及び他の出力チョッ
パにおけるスイッチのスイッチング周波数は、入力チョッパ及び出力チョッパに
おけるスイッチのスイッチング周波数よりもかなり低い。
ズリダクションシステムにより形成されてもよい。それは例えば請求項6に記載
のやり方で形成されてもよい。
入力端子1及び2の間において使用可能である入力信号Vinを入力するための
入力ノード5及び6と、この回路の出力端子3及び4に出力信号Voutを送る
ための出力ノード7及び8とを持つ増幅器AMPを有する。増幅器AMPによっ
て発生するDCオフセット及びノイズを減少させるために、この回路は、入力チ
ョッパCHPi、他の入力チョッパCHPfi、出力チョッパCHPo及び他の
出力チョッパCHPfoを更に具備する。これら入力チョッパCHPi及び他の
入力チョッパCHPfiは、入力端子1及び2と入力ノード5及び6との間に縦
続接続され、他の入力チョッパCHPfiは、入力端子1及び2と入力チョッパ
CHPiとの間に縦続接続されている。出力チョッパCHPo及び他の出力チョ
ッパCHPfoは、出力ノード7及び8と出力端子3及び4との間に縦続接続さ
れ、他のチョッパCHPfoは、出力チョッパCHPoと出力端子3及び4との
間に縦続接続されている。
ッパCHPoは、第1クロック端子CLKHと基準端子GNDとの間において使
用可能である高周波クロック信号を入力する。そうすることにより、増幅器AM
Pにより発生するDCオフセット及びノイズがかなり減少する。最適なノイズリ
ダクションを得るために、高周波クロック信号の周波数はできる限り高くする。
原理的に、増幅器AMPにより発生するDCオフセットは、実質的にキャンセル
される。しかしながら、入力チョッパCHPi及び出力チョッパCHPoにおけ
るスイッチより引き起こされるいわゆる電荷注入が、出力チョッパCHPoの出
力部でのDCオフセットの原因となる。出力チョッパCHPoの出力部において
DCオフセットを取り除くために、これら他の入力チョッパCHPfi及び他の
出力チョッパCHPfoは、第2クロック端子CLKLと基準端子GNDとの間
において使用可能である低周波数クロック信号を入力する。これら他の入力チョ
ッパCHPfi及び他の出力チョッパCHPfoが比較的低い周波数で動作する
ので、他の入力チョッパCHPfi及び他の出力チョッパCHPfoは、DCオ
フセットを生じさせない。他の入力チョッパCHPfi及び他の出力チョッパC
HPfoのノイズリダクションは最適ではない。しかしながらこれは、増幅器A
MPにより発生するノイズが入力チョッパCHPi及び出力チョッパCHPoに
よって既にキャンセルされているので何ら問題は起きない。よって、入力チョッ
パCHPi、他の入力チョッパCHPfi、出力チョッパCHPo及び他の出力
チョッパCHPfoの組合せは、最適なDCオフセットのリダクション及び増幅
器AMPの最適なノイズリダクションも保証する。低周波数クロック信号の周波
数が比較的低くならなければならないのだが、この回路の最大の伝達周波数が実
際にはこの低周波数信号の値の半分に制限されるので、不必要に低いのを選択す
べきではないことを述べておく。
大きな差は、この回路は他の入力チョッパCHPfi及び他の出力チョッパCH
Pfoを有さないことである。出力チョッパCHPoの出力部でのDCオフセッ
トのキャンセルが、別のやり方で実施される。これは、回路の最大の伝送周波数
がかなり高くなるという有利な効果を持つ。この回路は入力端子1及び2の間に
接続されるスイッチSWを具備する。このスイッチSWの制御電極は、制御端子
STUPに接続されている。この回路は更に、出力端子3に接続される入力部と
出力部とを備えるアナログ/ディジタル変換器ADC、このアナログ/ディジタ
ル変換器ADCの出力部に接続される入力部と出力部とを備えるディジタル処理
回路及びこのディジタル処理回路DPCの出力部に接続される入力部と増幅器A
MPに結合される出力部とを備えるディジタル/アナログ変換器DACを有する
。
力部は、制御端子STUPと基準端子GNDとの間において使用可能である始動
信号VSTの制御下で短絡される。出力チョッパCHPoの出力部におけるDC
オフセットが測定され、増幅器AMPのDCオフセットを適応させるために、こ
の増幅器AMPにフィードバックされる。この測定は実際に回路の始動中に出力
チョッパCHPoの出力部において前記信号をサンプリングすることにより達成
される。このサンプリングがアナログ領域(analog domain)で行われる場合、不
要なサンプリングキャパシタの漏れがあるという問題を避けるために、このサン
プリングはディジタル領域(digital domain)で行われる。このために、アナログ
/ディジタル変換器ADCは、アナログ出力信号Voutをこのアナログ出力V out のディジタル表現に変換する。このディジタルサンプリングは、ディジタ
ル処理回路DPCによって行われる。このディジタル処理回路DPCによって送
られたディジタル出力信号は、増幅器AMPのDCオフセットを適応させるため
のディジタル/アナログ変換器DACによってアナログ信号に変換される。これ
らアナログ/ディジタル変換器ADC、ディジタル処理回路DPC及びディジタ
ル/アナログ変換器DACによって作られる帰還ループは、この回路の出力部3
及び4におけるDCオフセットが事実上零になるまで活動している。このとき、
始動信号VSTは、スイッチSWをオフにし、回路は入力信号Vinを出力信号
Voutに転送する準備をする。増幅器AMPのDCオフセットの適応は、例え
ば、この増幅器AMP内の差動入力ペアの一方のトランジスタの電流を制御する
ことで達成される。例として、出力チョッパCHPoからの差動信号は、他の増
幅器AMPfによってシングルエンド出力信号(single-ended output signal)V out に転送される。
域で行われる各サンプリングの後に、例えばリキャリブレーション(re-calibrat
ion)を行うことで時々繰り返されることが可能である。これは、始動が完了した
後に温度変化による電位のDCオフセットが回避されるという利点を有する。
表示される。本発明は、シングルエンド信号でも実行可能である。そして、例え
ば図2において、入力端子2及び/又は出力端子4が基準端子GNDに接続され
ることも可能である。本発明の回路は、個別部品と集積回路とで実施される。全
てのタイプのトランジスタを使用することも可能である。
路の回路図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 回路の入力部から入力信号を入力するための入力部及び前記
回路の出力部に出力信号を送る出力部を有する増幅器と、前記増幅器により発生
するDCオフセット及びノイズを減少させる手段とを有する回路において、前記
回路は、前記増幅器により発生する前記DCオフセットを更に減少させる他の手
段を更に有することを特徴とする回路。 - 【請求項2】 請求項1に記載の回路において、前記増幅器により発生する
前記DCオフセット及び前記ノイズを減少させる前記手段は、前記回路の前記入
力部と前記増幅器の前記入力部との間に縦続接続されるように配される入力チョ
ッパ及び前記入力チョッパと同期する出力チョッパを有し、前記出力チョッパは
、前記増幅器の前記出力部と前記回路の前記出力部との間に縦続接続されるよう
に配されることを特徴とする回路。 - 【請求項3】 請求項2に記載の回路において、前記増幅器により発生する
前記DCオフセットを更に減少させる前記他の手段は、前記回路の前記入力部と
前記入力チョッパとの間に縦続接続をするように配される他の入力チョッパ及び
前記他の入力チョッパと同期する他の出力チョッパを有し、前記他の出力チョッ
パは、前記出力チョッパと前記回路の前記出力部との間に縦続接続をするように
配されることを特徴とする回路。 - 【請求項4】 請求項3に記載の回路において、前記入力チョッパ及び前記
出力チョッパは、高周波チョッパとして動作可能であり、前記他の入力チョッパ
及び前記他の出力チョッパは、低周波チョッパとして配されることを特徴とする
回路。 - 【請求項5】 請求項1又は2に記載の回路において、前記増幅器により発
生する前記DCオフセットを更に減少させる前記他の手段は、始動信号の制御下
で前記入力信号を短絡させるスイッチング手段と、前記増幅器の前記DCオフセ
ットを適応させるために前記増幅器にサンプリングされた出力信号をフィードバ
ックする手段とを有することを特徴とする回路。 - 【請求項6】 請求項5に記載の回路において、前記サンプリングされた出
力信号をフィードバックする手段は、前記回路の前記出力部に結合された入力部
及び出力部を備えるアナログ/ディジタル変換器と、前記アナログ/ディジタル
変換器の前記出力部に結合された入力部及び出力部を備えるディジタル処理回路
と、前記増幅器の前記DCオフセットを適応させるために前記増幅器に結合され
た出力部及び前記ディジタル処理回路の前記出力部に結合された入力部を備える
ディジタル/アナログ変換器とを有することを特徴とする回路。
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