JP2008512968A - 電圧雑音と電流雑音を減少させる増幅器回路とその方法 - Google Patents
電圧雑音と電流雑音を減少させる増幅器回路とその方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008512968A JP2008512968A JP2007531417A JP2007531417A JP2008512968A JP 2008512968 A JP2008512968 A JP 2008512968A JP 2007531417 A JP2007531417 A JP 2007531417A JP 2007531417 A JP2007531417 A JP 2007531417A JP 2008512968 A JP2008512968 A JP 2008512968A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- amplifier
- amplifier circuit
- modulation
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 10
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/26—Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/38—DC amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/38—DC amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers
- H03F3/387—DC amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers with semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/333—A frequency modulator or demodulator being used in the amplifier circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/372—Noise reduction and elimination in amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45136—One differential amplifier in IC-block form being shown
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45166—Only one input of the dif amp being used for an input signal
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45576—Indexing scheme relating to differential amplifiers the IC comprising input impedance adapting or controlling means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
電流雑音を減少させる増幅回路は、信号源と増幅器の間に第1および第2可変インピーダンスデバイスを使用する。変調周波数発生器は、変調周波数で、第1および第2インピーダンス値が互いに位相をずらせて変わるように変調周波数を設定し、増幅器の入力の所で第1および第2インピーダンスの合計は比較的一定である。周波数fmodで変調することにより信号を変調周波数の周りのサイドバンドにシフトさせる。したがって増幅器からの出力は、着目バンド幅の外側のすべての周波数を除去するために変調周波数上に中心がくる帯域フィルタに通される。本来の信号は、変調信号から得られた同期信号を用いて帯域フィルタの出力を復調することによって再生される。
Description
本出願は、2004年9月10日に仮出願した「System to Reduce Current Noise in High Impedance Circuits and Sensors」という名称の米国特許仮出願第60/608,366号の利益を主張する。
本発明は、一般に能動電子デバイスの技術、特に電圧雑音と電流雑音を共に生ずる電子増幅器に関する。さらに詳しくは、本発明は増幅器入力の所で電流雑音の影響を減少させ、一方最も実用的な場合に電圧雑音も減少させる増幅器回路に関する。
測定および増幅システムは、増幅システムに接続される外部素子のインピーダンスに作用する内部電流雑音の影響によって制限されることがある。この電流雑音は、増幅器入力の所で素子のインピーダンスと乗算されることによって実効的な電圧雑音を与える。増幅器が非常に高いインピーダンスアンテナ、純キャパシタなどに接続される配置では、システム入力参照電圧雑音がアンテナインピーダンスに作用する電流雑音の影響によって決まる、その周波数より低い周波数であることになる。基本的に能動電子デバイス、および特に電子増幅器は、電圧雑音と電流雑音の両方を生じるので、これらのデバイスをさらに感度のよい状態にするにはいくつかの種類の雑音を減少させたシステムにしておくことが望ましい。
電圧雑音の影響を減少させる提案された一方法は、入力電圧信号をチョッピングするという周知の方法を用いることになっている。そのようなチョッパ安定化は、1950年頃に開発され、現在、低DCオフセット演算増幅器に使用されている標準技術である。図9を参照すると、チョッパ安定化アプローチを用いた全体回路図が図示されている。信号電圧源1015が増幅器1030に送られる信号VINを生成する。増幅器1030からの出力信号1032はAC利得増幅器1033につながる。AC利得増幅器1033からのAC出力は、最終的に出力1047の所で出力信号VOUTを生成する復調器1040に接続される。変調信号周波数発生器1050が、同期信号1055を復調器1040に送信するために設けられている。やはり、変調信号周波数発生器1050はスイッチ1062を制御し、一方接地が1072の所に設定される。結局、スイッチ1062が、変調信号周波数で電圧信号VINを増幅器1030の非反転端子1082か、増幅器1030の反転端子1083に送信する。増幅器入力に与えられる信号の符号を反転するために、その回路は増幅器1030の所で電圧信号VINを切り替える。DC入力電圧信号VINが、増幅されたAC信号Vampに移しかえられ、次いで、それは、さらにAC信号として増幅されることがある。復調器1040は、出力1047の所で信号を元のDC信号VOUTに同期して復調することを行う。
すべての増幅器にはDCオフセットまたはオフセットドリフトがある。この場合、DCオフセットまたはオフセットドリフトはVoffとして参照される。増幅器出力1032の所で、VIN+Voffと−VIN+Voffの間をスイングする矩形波信号である電圧Vampと共に、増幅器のオフセットドリフトによる任意の電圧は、基本的に雑音の一形態であるが、2VINによって与えられる矩形波のピーク・トゥ・ピーク振幅に影響しない。入力信号がDC信号でなく、なお相対的に低い周波数fsで交番する場合、チョッピングが、fmod±fsに生じる、チョッピング周波数fmodの周りのサイドバンドを生成する。一般に、ほとんどすべての増幅器の電圧雑音は入力信号の周波数の増加に伴って減少するので、信号を高い周波数に変換することは有効である。
電圧源1015を有する増幅器1030に対するチョッパ安定化を図示している、もう1つの簡単な回路が図10に図示されている。電圧源1015は、キャパシタ1020を介して1032の所で出力をもたらす増幅器1030に接続される。スイッチ1063は、キャパシタ1020と増幅器1030の非反転端子1082の間に設けられる。反転端子1083は接地1072に送られる。増幅器1030の容量Campが、接地1072するようになっていることも図示されている。最終的に電圧雑音源1080および電流雑音源1085が、図示されている。
チョッパ安定化技術は、十分確立されており、増幅器の電圧雑音を減少させるのに効果的であるが、増幅器の入力雑音が増幅器の電流雑音によって支配される状態では効果的でない。図10に図示された回路は、電流雑音INがデバイスの全体感度の中で限定要因であるように思われる状態を示している。入力信号VINは、インピーダンスが容量Csによって代表されるアンテナあるいは電圧源1015によって検出される。容量Csを有するキャパシタ1020が、入力容量Campで、利得が1の増幅器1030に接続されている。当然利得は1以外の他のある値であることがある。ともかくキャパシタ1020がスイッチ1063を介して接続されるので、やはり入力電流雑音INと電圧雑音VNがある。チョッパ安定化は、単に一定周波数fmodで開き、閉じるスイッチ1063によって、信号VINに対し増幅器1030をそれぞれ感度のよい状態、感度のわるい状態にすることで達成可能である。信号電圧から増幅器への回路伝達関数が、感度のよい状態でXsigと定義される場合、増幅器1030の出力1032の所で電圧は
で与えられ、感度のわるい状態では
によって与えられる。
このことを考慮して、増幅器1030の非反転端子1082の所で周波数fmodで、信号振幅が、0と1の間になる矩形波によって乗算される。電流は、周波数fmodで
このことを考慮して、増幅器1030の非反転端子1082の所で周波数fmodで、信号振幅が、0と1の間になる矩形波によって乗算される。電流は、周波数fmodで
および
の間になる矩形波によって乗算され、電圧雑音は一定である。電流雑音を表わす項が周波数fmodに変調されているという事実は、それが信号と同調して変換されていることを意味しており、したがって、除去されることも、減少させることもないことになる。
電子増幅器では、電圧雑音を減少させる、上で説明した提案された解決策にもかかわらず、これらの方法のどれも電流雑音を減少させることには成功しなかった。伝統的方法であるチョッパ安定化も、あるいは従来技術の容量変調も電流雑音を効果的に減少させるとは言われていない。したがって電圧雑音および電流雑音を共に減少させる増幅器回路を提供する技術にニーズがある。
本発明は、増幅器電流雑音の影響を減少させる回路を対象とする。この回路は、最も実用的な場合には実効的電圧雑音も減少させる。回路は、異なる周波数で信号を生成し結合したインピーダンスを有する信号源を含む。第1および第2可変インピーダンスデバイスが、第1信号源と増幅器の間に設けられる。変調周波数発生器は、変調周波数で、第1および第2インピーダンス値が互いに位相をずらせて変わるように変調周波数を設定し、たとえ第1および第2インピーダンス値は変えられても増幅器の入力の所で第1および第2インピーダンスの合計は、ほぼ一定である。その結果、周波数fmodで変調することにより信号を変調周波数の周りのサイドバンドにシフトさせる。変調周波数は、好ましくは、増幅器電圧雑音の結果に対し電流雑音の寄与が低くなる領域内にサイドバンドがあるように選択される。したがって増幅器からの出力は、着目バンド幅の外側のすべての周波数を除去するために変調周波数上に中心がくる帯域フィルタに通される。本来の信号は、変調信号から得られた同期信号を用いて帯域フィルタの出力を復調することによって再生される。最終的に、復調された電圧は低域フィルタに通されセンサ出力を生成する。
第1および第2可変インピーダンスデバイスは、トランジスタ、リレー、またはダイオードなど多くの形態をとり得るが、好ましくは、その容量の数量が矩形波パターンあるいは正弦波パターンに増加したり減少したりする可変キャパシタによって構成される。このシステムでは、たとえ可変キャパシタが10%まで異なる最大値を持つとしても、実効の電流雑音および電圧雑音を、なお実質的に減少させることができることに留意されたい。
様々な図の中で同様の参照番号が対応する部品を参照する図面と併せて為される、好ましい実施形態の以下の詳細な説明から本発明の追加的な目的、特徴および利点が、直ぐに一層明らかになるであろう。
図1を最初に参照すると、本発明に従って構成された雑音を減少させる増幅器回路10が図示されている。信号源15は、容量性素子20によってシステムの残りの部分に接続される出力信号VINを生成し、好ましくは、容量性素子は、出力信号のポテンシャルに導電接触せずに電位を測定する容量性センサまたは電極、あるいはアンテナによって構成される。容量性素子20は変調段25に接続され、高入力インピーダンス、低雑音、低入力容量増幅器30によってバッファリングされる。増幅器30の出力32は帯域フィルタ35に接続される。次いで信号は復調器40を通過し、低域フィルタ45さらに最後に出力47にいたる。変調信号周波数発生器50は、変調信号を変調段25と位相シフト機構55の両方に送信することを行う。入力信号VINは周波数fmodで変調され、それは変調周波数fmodの周りのサイドバンド中に信号をシフトさせる。変調周波数は、そのサイドバンドが、増幅器30の電圧雑音が低くなる領域内にあるように選択される。次いで増幅器30の出力Vampは、着目バンド幅の外側のすべての周波数を除去するために変調周波数上に中心がくる帯域フィルタ35に通される。信号は、変調信号から得られた同期信号を用いて帯域フィルタ35の出力を復調することによって再生される。図面に図示されたように、変調周波数信号発生器50は、復調器40を制御するために位相シフト機構55を通過し信号の再生を可能にする。最終的に復調された電圧信号は、低域フィルタ45によってフィルタリングされ、センサ出力VLPoutを47の所に生成する。
次に図2を見ると、図1の変調段25の詳細が描かれている。この場合、入力信号VINは容量性素子20、Csとして図示された容量性アンテナ15によって検出される。純容量で図示されているが、本発明を好ましくは高インピーダンスを有するアンテナに適用する但し書きに関係して、アンテナは抵抗性結合を有することもあり得る。容量性素子20は、第1可変インピーダンスデバイスまたはスイッチ60を介して増幅器30に接続される。第2可変インピーダンスデバイスまたはスイッチ65は、スイッチ60と増幅器30の間の線路をキャパシタ70に接続し、接地72させることを行う。スイッチ60および65は、トランジスタ、リレーまたはダイオードでよい。キャパシタ70はバランス容量を表わす容量値Cbalを有する。図1の変調周波数信号発生器によって生成される変調周波数に従って、スイッチ65はスイッチ60と位相をずらせて動作させる。
図2にやはり図示されたように、増幅器30は、やはり接地72に接続されるキャパシタ75によって設定される結合容量Campを有する。さらに増幅器30は、電圧雑音源80によって代表される入力電圧雑音VNと電流雑音源85によって代表される入力電流雑音INを有する。
バランス容量Cbalが、前述したように切り替えられる場合、増幅器電圧は
および
の間をスイングする。この場合には、電流雑音に印加された矩形波は、感度のよい状態の
と感度のわるい状態の
の間になる。したがって周波数fnの雑音による増幅器出力32の成分は、IN=IN0・sin(2πfnt)に対して
で与えられる。
この表現では、信号は、第2項またはそれ以降の項によって説明される。低周波ミキシングの量は増幅器の入力の所でのインピーダンスの変化に比例している。CsとCbalの値を一致させることによって低周波電流雑音のミキシングをかなりの程度取り除けるようになる。
この表現では、信号は、第2項またはそれ以降の項によって説明される。低周波ミキシングの量は増幅器の入力の所でのインピーダンスの変化に比例している。CsとCbalの値を一致させることによって低周波電流雑音のミキシングをかなりの程度取り除けるようになる。
電子回路におけるチョッパ安定化は、通常トランジスタなどの半導体スイッチを使用して実装される。しかし、これらのスイッチは、インモードとオフモードのリークおよびスイッチ切り替え時の注入電荷のために感度が厳しい本発明の応用例として余り適していない。リークと注入電荷は、システムの全体的な雑音を受入れがたい程度まで増加させることがある。抵抗性または接点スイッチが、好ましくは微小電気機械システム(MEMS)を用いて達成される。そのようなスイッチは現時点で107サイクル程度の寿命を示している。寿命としては、通常、信号の適切な変換を必要とされるスイッチング周波数の所で不適切であると見なされることがある。
本発明の好ましい実施形態では、入力容量変調が使用される。基本的には図2のスイッチ60と65が、図3に図示された可変キャパシタ160と165に置き換えられる。この場合には、増幅器30は、変調キャパシタ160によって二者択一的にVINに対し感度のよい状態にするか、感度のわるい状態にする。スイッチの場合のように、キャパシタ165は、容量値C2を有し、容量値C1を有するキャパシタ160と180°位相をずらして変調される。増幅器の入力インピーダンスをVIN一定とするために、キャパシタ160および165は、低雑音増幅器付用途として設計され、好ましくはMEMS技術を用いて製造される。
Cs=Cbal=C0とおき、次いで、C1=Cmaxであり、C2=Cminである場合、これは信号に対し感度のよい増幅器に相当するが、このXsigは
になる。ここで、Ctot=C0Cmax/(C0+Cmax)+C0Cmin/(C0+Cmin)+Campは入力回路の全容量である。増幅器が入力信号に対し感度のわるい場合、C1=Cminであり、C2=Cmax、したがって、Vamp,insensは
になる。入力回路の全容量は不変に残され、したがって、キャパシタ160および165が変調されながら、入力回路を通して流れる電流雑音によって生じる電圧は、やはり不変のままである。
次に図4を見ると、増幅器30のDCバイアス電流に対し接地への経路を与える抵抗RINを追加した図3の概略回路図が図示されている。増幅器30は、やはりキャパシタ75に入力容量Campおよび入力抵抗Rampを有する。参照により本発明に組み込まれる米国特許第6,686,800号に教示されるバイアス電流安定化方式によって、抵抗RINが置き換えられてよいことを理解されるであろう。2つの異なるセンサを用いて測定を行い、かつ、それらの出力の差をとることが望ましい実用的な多くの場合があることを理解されたい。このために、図4に図示された回路は、第1容量性素子20に注意深く一致させた第2キャパシタセンサ素子(図示されてない)とバランスキャパシタ70を置き換えることによって別個のセンサ上で電位を測定するのに使用されてよい。
図5Aと5Bは、2種類の変調に対するプロットが描かれている。図5Aは容量値C1およびC2の矩形波変調を表し、図5Bは容量C1およびC2の正弦波変調を表す。以下のパラメータ、Cs=1pF、Cbal=1pF、0.1から2pFの間のC1変調、0.1から2pFの間のC2変調、および変調周波数fmod=1024Hzに関し、それぞれのプロットが、Ctot、
および
に対する曲線を与える。矩形波変調の場合では、Ctotは不変のままである。しかし正弦波の場合では、Ctotは2×fmodに変調され、それは電流雑音を変調周波数の2倍に変換させる。この追加的雑音は復調前にフィルタリングによって対処される。CsourceおよびCballastの両方に関し非線形の動きも留意され、これはCsourceおよびCballastの両方に関して分母中に正弦成分があるためである。しかしこれらの非線形は、設定された回路パラメータを介して補正される。
図6および7は、本発明に従って構成された非常に高いインピーダンスの電圧測定回路中で信号変調ありと信号変調なしで全実効入力雑音を比較している。特に図6は、完全矩形波変調に対し入力参照雑音中に減少が見られ、一方図7は同様の場合を、純正弦波変調に対して図示している。図8は、変調周波数が120Hzであり、可変キャパシタC1およびC2が、製造内変動により10%まで最大値で異なる場合を示している。本発明の方法は、内部パラメータの不完全さに対し比較的ロバストであることが分かる。
以上のことから、第1および第2可変インピーダンスデバイスに結合されたインピーダンス値の合計が増幅器の入力の所でほぼ一定にしたまま第1および第2可変インピーダンスデバイスが、互いに設定された変調周波数で位相がずれた状態に維持されていることが容易に理解されるであろう。変調は、増幅器の出力が変調周波数上に中心がくる帯域フィルタに通される場合、基本的に着目バンド幅の外側のすべての周波数が除去されるように着目信号を変調周波数の周りのサイドバンドにシフトさせる。帯域フィルタの出力の復調は、変調信号に基づき得られた同期信号を用いて再生が為される。このようにして、本発明の増幅器回路は、効果的に第1段増幅器の電流雑音を減少させる。バランス素子を包含することで、微調整され効果的に電流雑音を減少させることができる。増幅器の電圧雑音がやはり周波数と共に変化する実用的な場合では、説明されたような変調が用いられ低い電圧雑音の領域に信号を変換することができ、したがって増幅器の電圧雑音を効果的に減少させることができる。
本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、その趣旨を逸脱せずに様々な変更および/または修正が本発明に対して為され得ることを容易に理解されるであろう。例えば、第1および第2可変インピーダンスデバイスは、様々な抵抗器によって構成されてよい。全般的に本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されると意図されている。
Claims (20)
- 異なる周波数での信号生成に対し結合したインピーダンスを有する信号源と、
前記信号源に接続された第1インピーダンス値を有する第1可変インピ−ダンスデバイスと、
前記第1可変インピーダンスデバイスと接地の間に接続された第2インピ−ダンス値を有する第2可変インピ−ダンスデバイスと、
前記第1および第2可変インピーダンスデバイスに接続された増幅器と、
変調信号を発生し、変調形態を設定する変調周波数発生器とを含み、前記第1および第2インピーダンス値が互いに位相がずれており、前記増幅器の所で前記第1および第2インピーダンス値の合計が一定であるような前記変調周波数で前記第1および第2インピーダンス値は電流雑音の影響を減少させるように変えられる増幅器回路。 - 前記変調形態がサイドバンド周波数を有し、前記第1および第2可変インピーダンスデバイスが、前記信号を前記サイドバンド周波数にシフトさせる請求項1に記載の増幅器回路。
- 前記信号源が、電位と導電接触せずに前記電位を測定する容量性センサを含む請求項1に記載の増幅器回路。
- 前記信号源の前記インピーダンスが、前記信号周波数で実際にほぼ容量性である請求項3に記載の増幅器回路。
- 前記第1および第2可変インピーダンスデバイスが、スイッチを構成する請求項1に記載の増幅器回路。
- 前記スイッチが、トランジスタ、リレーおよびダイオードからなる群から選択される請求項5に記載の増幅器回路。
- 前記第1および第2可変インピーダンスデバイスが、可変キャパシタを構成する請求項1に記載の増幅器回路。
- 前記可変キャパシタが、微小電気機械システム技術を使用して構成される請求項7に記載の増幅器回路。
- 前記変調形態が、周期的である請求項1に記載の増幅器回路。
- 前記変調形態が、矩形波である請求項9に記載の増幅器回路。
- 前記変調形態が、正弦波である請求項9に記載の増幅器回路。
- 前記第2可変インピーダンスデバイスが、バランス素子を含む請求項1に記載の増幅器回路。
- 前記信号を再生する前記増幅器の下流に位置する復調器を、さらに含む請求項1に記載の増幅器回路。
- 前記増幅器と前記復調器の間に配置された、着目バンド幅の外側の周波数を除去する帯域フィルタを、さらに含む請求項13に記載の増幅器回路。
- センサ出力信号をもたらす、前記復調器の下流に位置する低域フィルタを、さらに含む請求項14に記載の増幅器回路。
- 増幅器回路内で電流雑音を減少させる方法であって、
容量性素子を用いて信号を検出するステップと、
増幅器の入力に前記信号を送信するステップと、
前記容量性素子と前記増幅器の前記入力の間で、時間にわたって第1インピーダンスを変更するステップと、
接地と前記増幅器の前記入力の間で、時間にわたって第2インピーダンスを変更するステップと、
前記増幅器の前記入力の所で認められる純インピーダンスが、ほぼ時間にわたって一定に保たれるように前記第1および第2インピーダンスの前記変更ステップを制御するステップを含む方法。 - 時間にわたって前記第1および第2インピーダンスを変更するステップが、前記信号を変調するために一定の変調周波数で為され、それによってサイドバンド周波数にトランスファされる被変調信号を生成するステップである請求項16に記載の方法。
- 前記変調された信号を増幅し、増幅し変調された信号を生成するステップと、
着目した変調周波数上に中心がくる帯域フィルタを用いて前記増幅し変調された信号をフィルタリングし、フィルタリングされた信号が、前記着目した変調周波数の外側のすべての周波数をほぼ除去されたものとなるように設定するステップと、
同期信号を用いて前記フィルタリングされた信号を復調し、復調された信号を生成するステップを、さらに含む請求項17に記載の方法。 - センサ出力信号を生成するために前記復調された信号をフィルタリングするステップを、さらに含む請求項18に記載の方法。
- 前記信号が、電位と導電接触せずに前記電位を測定する容量性センサを用いて検出される請求項16に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US60836604P | 2004-09-10 | 2004-09-10 | |
PCT/US2005/032358 WO2006031704A2 (en) | 2004-09-10 | 2005-09-09 | Amplifier circuit and method for reducing voltage and current noise |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008512968A true JP2008512968A (ja) | 2008-04-24 |
Family
ID=36060590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007531417A Pending JP2008512968A (ja) | 2004-09-10 | 2005-09-09 | 電圧雑音と電流雑音を減少させる増幅器回路とその方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7518443B2 (ja) |
JP (1) | JP2008512968A (ja) |
DE (1) | DE112005002091T5 (ja) |
GB (1) | GB2432983B (ja) |
WO (1) | WO2006031704A2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014165759A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Seiko Instruments Inc | 演算増幅回路 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0605717D0 (en) * | 2006-03-21 | 2006-05-03 | Univ Sussex | Electric potential sensor |
TWI447625B (zh) * | 2009-09-14 | 2014-08-01 | Au Optronics Corp | 電容式觸控偵測系統及其偵測訊號接收及波形整形模組 |
US9272882B2 (en) * | 2009-12-18 | 2016-03-01 | Otis Elevator Company | Detection of people relative to a passenger conveyor with a capacitive sensor |
JP5537342B2 (ja) * | 2010-09-01 | 2014-07-02 | オリンパス株式会社 | チョッパスタビライズドアンプ |
TW201246038A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-16 | yu-xiang Zheng | Position determination device and method using optical communication in in-cell touch control |
AU2012273451B2 (en) | 2011-06-21 | 2015-10-08 | Groundmetrics, Inc. | System and method to measure or generate an electrical field downhole |
CN103207029A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-17 | 江苏物联网研究发展中心 | 一种热电堆读出电路 |
RU2599531C2 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-10-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов и устройство его реализации |
GB2555980B (en) | 2015-05-27 | 2021-05-12 | Quantum Applied Science & Res Inc | Underwater measurement of bioelectric signals |
EP3790191B1 (en) | 2016-04-22 | 2022-05-04 | Goodix Technology (HK) Company Limited | Amplifiers |
CN107332521A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-11-07 | 苏州真感微电子科技有限公司 | 高精度、低漂移、低失调、低噪声的斩波放大器 |
CN111786687A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-10-16 | 成都康特电子科技股份有限公司 | 一种信号产生电路与系统 |
CN113765490B (zh) * | 2021-08-17 | 2023-11-10 | 上海卫星装备研究所 | 用于感应同步器输出端的前置放大电路及感应同步器 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02123831A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-05-11 | Hitachi Ltd | ディジタルオーディオ伝送方式とそこに用いるオーディオ装置 |
JPH05175787A (ja) * | 1991-06-06 | 1993-07-13 | Crystal Semiconductor Corp | チョッパ安定化をサンプリングレートで行なうスイッチトキャパシタ積分器 |
JPH1188774A (ja) * | 1997-09-05 | 1999-03-30 | Sharp Corp | 相関ダブルサンプリング回路 |
JP2001004444A (ja) * | 1999-05-07 | 2001-01-12 | Leco Corp | スイッチング式ndirシステム |
US6242974B1 (en) * | 1998-03-25 | 2001-06-05 | Micrel,Inc | Self-calibrating operational amplifier |
JP2002323469A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-11-08 | Leco Corp | 熱伝導度セルのための制御回路 |
JP2004112810A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Agilent Technol Inc | 入力信号を負荷に結合するインタフェース回路および方法 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1537606B2 (de) | 1966-07-27 | 1971-07-15 | Honeywell Inc., Minneapolis, Minn (V.St.A.) | Gleichstromverstaerker mit schaltung zur driftkompensation |
JPS5838066B2 (ja) | 1977-05-11 | 1983-08-20 | 株式会社日立製作所 | トランジスタチヨツパ制御装置 |
US4577160A (en) | 1983-01-03 | 1986-03-18 | Robert H. Rines | Method of and apparatus for low noise current amplification |
US5959498A (en) | 1997-03-03 | 1999-09-28 | National Semiconductor Corporation | Chopper-stabilized operational amplifier including low-noise chopper switch |
US6208888B1 (en) | 1999-02-03 | 2001-03-27 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Voltage sensing system with input impedance balancing for electrocardiogram (ECG) sensing applications |
US6433632B1 (en) | 1999-06-11 | 2002-08-13 | Analog Devices, Inc. | Correlated double sampling circuit with op amp |
US6366099B1 (en) | 1999-12-21 | 2002-04-02 | Conrad Technologies, Inc. | Differential capacitance sampler |
DE10032530C2 (de) | 2000-07-05 | 2002-10-24 | Infineon Technologies Ag | Verstärkerschaltung mit Offsetkompensation |
US20030036691A1 (en) | 2000-08-10 | 2003-02-20 | Stanaland Thomas G. | Capacitively coupled electrode system with variable capacitance for sensing potentials at the surface of tissue |
US6538502B2 (en) * | 2000-12-27 | 2003-03-25 | Intel Corporation | High bandwidth switched capacitor input receiver |
US6686800B2 (en) | 2001-02-13 | 2004-02-03 | Quantum Applied Science And Research, Inc. | Low noise, electric field sensor |
EP1257053A1 (en) | 2001-05-11 | 2002-11-13 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Differential signal transfer circuit |
US6617910B2 (en) | 2001-08-10 | 2003-09-09 | Ronald Quan | Low noise analog multiplier utilizing nonlinear local feedback elements |
DE60233818D1 (de) | 2001-10-25 | 2009-11-05 | Nxp Bv | Operationsverstärker mit getaktetem eingangstransistorpaar |
US6611168B1 (en) | 2001-12-19 | 2003-08-26 | Analog Devices, Inc. | Differential parametric amplifier with physically-coupled electrically-isolated micromachined structures |
JP3621385B2 (ja) | 2002-02-20 | 2005-02-16 | シャープ株式会社 | スイッチトキャパシタ増幅器、および、それを用いた電荷結合素子用アナログインターフェース回路 |
US6734723B2 (en) | 2002-04-05 | 2004-05-11 | Maxim Integrated Products, Inc. | Chopper chopper-stabilized operational amplifiers and methods |
US6661283B1 (en) | 2002-10-03 | 2003-12-09 | National Semiconductor Corporation | Wide gain range and fine gain step programmable gain amplifier with single stage switched capacitor circuit |
US6750703B1 (en) | 2002-12-24 | 2004-06-15 | Silicon Integrated Systems Corp. | DC offset canceling circuit applied in a variable gain amplifier |
-
2005
- 2005-09-09 JP JP2007531417A patent/JP2008512968A/ja active Pending
- 2005-09-09 US US11/662,381 patent/US7518443B2/en active Active
- 2005-09-09 GB GB0705226A patent/GB2432983B/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-09 WO PCT/US2005/032358 patent/WO2006031704A2/en active Application Filing
- 2005-09-09 DE DE112005002091T patent/DE112005002091T5/de not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02123831A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-05-11 | Hitachi Ltd | ディジタルオーディオ伝送方式とそこに用いるオーディオ装置 |
JPH05175787A (ja) * | 1991-06-06 | 1993-07-13 | Crystal Semiconductor Corp | チョッパ安定化をサンプリングレートで行なうスイッチトキャパシタ積分器 |
JPH1188774A (ja) * | 1997-09-05 | 1999-03-30 | Sharp Corp | 相関ダブルサンプリング回路 |
US6242974B1 (en) * | 1998-03-25 | 2001-06-05 | Micrel,Inc | Self-calibrating operational amplifier |
JP2001004444A (ja) * | 1999-05-07 | 2001-01-12 | Leco Corp | スイッチング式ndirシステム |
JP2002323469A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-11-08 | Leco Corp | 熱伝導度セルのための制御回路 |
JP2004112810A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Agilent Technol Inc | 入力信号を負荷に結合するインタフェース回路および方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014165759A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Seiko Instruments Inc | 演算増幅回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2432983B (en) | 2009-02-18 |
GB2432983A (en) | 2007-06-06 |
US7518443B2 (en) | 2009-04-14 |
DE112005002091T5 (de) | 2007-07-19 |
WO2006031704A2 (en) | 2006-03-23 |
GB0705226D0 (en) | 2007-04-25 |
WO2006031704A3 (en) | 2006-12-21 |
US20080111621A1 (en) | 2008-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008512968A (ja) | 電圧雑音と電流雑音を減少させる増幅器回路とその方法 | |
JP4352562B2 (ja) | 信号処理装置 | |
US20090267687A1 (en) | Chopper-stabilized amplifier and magnetic field sensor | |
US7456684B2 (en) | Dual-chopper amplifier and its usage as readout circuit for capacitive sensors | |
JP4796605B2 (ja) | 距離区間測定回路 | |
US7724001B2 (en) | Capacitance sensing circuit | |
US7779687B2 (en) | Detection device, gyrosensor, and electronic instrument | |
US7995679B2 (en) | Method and system for charge sensing with variable gain, offset compensation, and demodulation | |
US7348838B2 (en) | Method and system for DC offset cancellation from a modulated signal | |
US8925383B2 (en) | Angular speed sensor | |
WO2016158469A1 (ja) | 容量検出型センサの信号検出方法、memsセンサ、およびシステム | |
US10080082B2 (en) | Microphone system having high acoustical overload point | |
JP2008275634A5 (ja) | ||
US7477100B2 (en) | Method and system for single ended to differential ended demodulation | |
EP1335185A1 (en) | Differential charge amplifier with built-in testing for rotation rate sensor | |
JP2005504286A5 (ja) | ||
US7466119B2 (en) | Sensor circuit for detection of an abnormal offset voltage | |
EP2799891A1 (en) | Sensor circuit arrangement | |
JP2002090401A (ja) | 静電容量センサ回路 | |
US11119138B1 (en) | Capacitive sensor including compensation for phase shift | |
JPH02503252A (ja) | 高電圧増幅器 | |
JP2006087112A (ja) | ディセーブル機能を有する演算増幅器を含む信号復調回路 | |
Aaltonen et al. | Upconverting capacitance-to-voltage converter for readout of a micromechanical gyroscope | |
JPS58213568A (ja) | ビデオ・クランプ補正回路 | |
JP4520706B2 (ja) | 電磁流量計の励磁回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080801 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100824 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100826 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110202 |