JP5283983B2 - 自動ゼロ化電流フィードバックインスツルメンテーションアンプ - Google Patents
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Description
一般的に言えば、実施例は電流フィードバックインスツルメンテーションアンプにおける入力オフセットを減少させる技術を提供している。該技術は入力ステージのオフセットをヌル即ちゼロ化するための自動ゼロ化回路を使用することが関与する。1実施例においては、このことは自動ゼロ化回路を周期的にスイッチインさせることにより達成される。その結果、実施例は非常に低い入力参照オフセット、低入力電流、及び出力における低レベル偶発的スイッチング信号を達成することが可能である。付加的に、高周波数フィードフォアワード経路を付加することにより偶発的な信号を更に減少させることが可能である。
図3は本発明の種々の実施例に基づく電流フィードバック増幅器300のブロック図を例示している。増幅器300は入力ステージ320、出力ステージ310、フィードバックステージ330、及びフィードバックネットワーク350を包含している。該フィードバックネットワークは出力電圧Vout及び基準電圧Vrefからフィードバック電圧Vfbを発生すべく動作可能であり、従って該増幅器の利得を定義する。増幅器300は、又、有益的には、入力ステージ320、出力ステージ310、及びフィードバックステージ330へ結合されている自動ゼロ回路340を包含している。自動ゼロ回路340は、増幅フェーズに対応する増幅形態と自動ゼロ化フェーズに対応する自動ゼロ化形態との間で増幅器300をスイッチさせるべく動作可能である。増幅フェーズ期間中に、増幅器300は通常の増幅動作を実施すべく動作可能である。自動ゼロ化フェーズ期間中において、自動ゼロ回路340は入力ステージ320及びフィードバックステージ330によって発生されるオフセット電流をヌル即ちゼロ化すべく動作可能である。
以下の説明は、電流フィードバックインスツルメンテーションアンプにおけるオフセットの効果を減少させるための本技術の動作を詳細に説明する。図13−17を参照すると、フローチャート1300,1350A,1410A,1600,1625Aの各々は、電流フィードバックインスツルメンテーションアンプにおけるオフセットの効果を減少させるための本技術の種々の実施例によって使用される動作例を例示している。フローチャート1300,1350A,1410A,1600,1625Aは、種々の実施例において、集積回路における回路によって実施されるプロセスを包含している。特定の動作をフローチャート1300,1350A,1410A,1600,1625Aにおいて説明するが、このような動作は例示的なものである。即ち、実施例はフローチャート1300,1350A,1410A,1600,1625Aにおいて示されている動作の変形例及びその他の種々の動作を実施するためにも適切である。理解されるように、フローチャート1300,1350A,1410A,1600,1625Aにおける動作は、ここに定義されているのとは異なった順番で実施することが可能であり、且つフローチャート1300,1350A,1410A,1600,1625Aにおける動作の全てが実施されるものではない場合がある。
Claims (18)
- インスツルメンテーションアンプにおいて、
出力電圧を発生する出力ステージ、
前記出力ステージと結合されている低周波数経路であって、
差動入力を検知し且つそれに基づいて第一中間電流を発生する第一入力ステージ、
前記第一入力ステージ及び前記出力ステージと結合されており、前記出力電圧に基づいて第一フィードバック電流を発生する第一フィードバックステージ、
前記第一入力ステージと、前記第一フィードバックステージと、前記出力ステージとに結合されており、前記第一入力ステージ及び前記第一フィードバックステージにおける入力オフセットから発生する前記第一中間電流及び前記第一フィードバック電流におけるエラーを補償するゼロ化電流を発生する自動ゼロ化回路、を有している低周波数経路、
入力側が前記第一入力ステージと、前記第一フィードバックステージと、前記自動ゼロ化回路と、に結合されており且つ出力側が前記出力ステージに結合されており、前記第一中間電流、前記第一フィードバック電流、前記ゼロ化電流のうちの少なくとも1つをバッファする電流バッファステージ、
前記出力ステージと結合されており、特定の周波数より高い周波数において前記低周波数経路を支配する高周波数経路、
を有しており、前記特定の周波数より低い周波数において前記低周波数経路が前記高周波数経路を支配する、インスツルメンテーションアンプ。 - 請求項1において、前記電流バッファステージが前記出力ステージの入力において観察される入力インピーダンスを増加させるインスツルメンテーションアンプ。
- 請求項1において、前記高周波数経路が、
前記出力ステージと結合されており、前記差動入力を検知し且つそれに基づいて第二中間電流を発生する第二入力ステージ、
前記出力ステージと結合されており、前記出力電圧に基づいて第二フィードバック電流を発生する第二フィードバックステージ、
を有しているインスツルメンテーションアンプ。 - 請求項1において、前記自動ゼロ化回路が、前記入力ステージの入力オフセットに対応するオフセット電流を検知すべく動作可能であり、且つ前記自動ゼロ化回路が前記検知されたオフセット電流に基づいてゼロ化電流を発生するインスツルメンテーションアンプ。
- 請求項4において、前記自動ゼロ化回路が、
前記第一入力ステージ及び前記第一フィードバックステージへ結合されており、前記オフセット電流を検知すべく動作可能な積分器、
前記積分器と結合されており、前記ゼロ化電流を発生するトランスコンダクタンス増幅器、
を有しているインスツルメンテーションアンプ。 - 請求項1において、前記自動ゼロ化回路が、
前記第一入力ステージ及び前記第一フィードバックステージと結合されている複数個のスイッチ、
を有しており、前記複数個のスイッチが前記第一入力ステージの入力を入力コモンモード電圧へ短絡させるべく動作可能であり、且つ更に、前記複数個のスイッチが前記第一フィードバックステージの入力をフィードバックコモンモード電圧へ短絡させるべく動作可能である、インスツルメンテーションアンプ。 - 請求項6において、前記複数個のスイッチが、前記ゼロ化電流がキャリブレーションされている間、前記出力ステージから前記第一入力ステージ及び前記第一フィードバックステージを一時的に切断させるべく動作可能であるインスツルメンテーションアンプ。
- 請求項1において、更に、
前記第一入力ステージと結合されているプレチャージ回路、
を有しており、前記プレチャージ回路は前記第一入力ステージの入力をプレチャージ電圧へ充電させるべく動作可能であり、前記プレチャージ電圧は前記差動入力に基づいている、インスツルメンテーションアンプ。 - 請求項8において、前記プレチャージ回路は、前記差動入力をロードすることなしに、前記第一入力ステージの前記入力を前記プレチャージ電圧へ充電させるべく動作可能であるインスツルメンテーションアンプ。
- 請求項8において、前記プレチャージ回路がバッファを有しているインスツルメンテーションアンプ。
- インスツルメンテーションアンプにおいて、
出力電圧を発生する出力ステージ、
前記出力ステージと結合されている低周波数経路であって、
差動入力を検知し且つそれに基づいて中間電流を発生する入力ステージと、
前記入力ステージ及び前記出力ステージと結合されており、前記出力電圧に基づいてフィードバック電流を発生するフィードバックステージと、
前記入力ステージ及び前記フィードバックステージと結合されており、前記インスツルメンテーションアンプを増幅形態と自動ゼロ化形態との間でスイッチさせ、前記自動ゼロ化形態において前記入力ステージ及び前記フィードバックステージの入力オフセットに対応するオフセット電流を検知すべく動作可能であり、且つ更に、前記増幅形態において前記検知したオフセット電流に基づいてゼロ化電流を発生すべく動作可能である自動ゼロ化回路と、
を有している低周波数経路、
入力側が前記入力ステージと、前記フィードバックステージと、前記自動ゼロ化回路とに結合されており、出力側が前記出力ステージと結合されており、前記中間電流、前記フィードバック電流、前記ゼロ化電流のうちの少なくとも1つをバッファする電流バッファステージ、
前記出力ステージと結合されており、特定の周波数より高い周波数において前記低周波数経路を支配する高周波数経路、
を有しており、更に、前記低周波数経路は前記特定の周波数より低い周波数において前記高周波数経路を支配する、インスツルメンテーションアンプ。 - 請求項11において、前記自動ゼロ化形態において、前記自動ゼロ化回路が前記出力ステージを前記入力ステージ及び前記フィードバックステージから離脱させ、前記入力ステージ及び前記フィードバックステージを自動ゼロループと結合させ、前記入力ステージをコモンモード入力電圧と結合させ、且つ前記フィードバックステージをコモンモードフィードバック電圧と結合させるべく動作可能であるインスツルメンテーションアンプ。
- 請求項11において、更に、
前記入力ステージと結合されており、前記入力ステージの入力を前記差動入力に基づいているプレチャージ電圧へ充電すべく動作可能であるプレチャージ回路、
を有しているインスツルメンテーションアンプ。 - 電流フィードバックインスツルメンテーションアンプにおけるオフセットの効果を減少させる方法において、
前記電流フィードバックインスツルメンテーションアンプの入力電圧に基づいて中間電流を発生し、
出力ステージの出力電圧に基づいてフィードバック電流を発生し、尚前記中間電流及び前記フィードバック電流は入力ステージ及びフィードバックステージの夫々の入力オフセットに対応するオフセット成分を有しており、
前記オフセット成分に基づいてゼロ化電流を発生し、尚前記ゼロ化電流は前記オフセット成分を補償するものであり、
前記中間電流、前記フィードバック電流、前記ゼロ化電流を前記出力ステージへ供給する前に電流バッファによってバッファし、
特定の周波数より高い周波数において前記出力電圧を発生させるために高周波数経路を使用する、
ことを包含している方法。 - 請求項14において、更に、
コモンモード入力電圧を前記入力ステージへ印加し、
コモンモードフィードバック電圧を前記フィードバックステージへ印加し、
前記コモンモード入力電圧及び前記コモンモードフィードバック電圧が前記入力ステージ及び前記フィードバックステージへ印加されている間に前記オフセット成分を測定する、
ことを包含している方法。 - 請求項14において、前記ゼロ化電流を発生させる場合に、
前記インスツルメンテーションアンプを増幅形態から自動ゼロ形態へスイッチさせ、
前記オフセット成分を測定し、
前記オフセット成分の測定に基づいて前記ゼロ化電流を発生する、
ことを包含している方法。 - 請求項16において、前記スイッチングを行う場合に、
前記出力ステージを前記入力ステージ及び前記フィードバックステージから離脱させ、
前記入力ステージをコモンモード入力電圧へ結合させ、
前記フィードバックステージをコモンモードフィードバック電圧へ結合させる、
ことを包含している方法。 - 請求項14において、更に、
前記入力ステージへ前記入力電圧を印加する前に前記入力電圧のバッファしたバージョンで前記入力ステージをプレチャージする、
ことを包含している方法。
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