JP6212922B2 - チョッパ増幅装置 - Google Patents
チョッパ増幅装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6212922B2 JP6212922B2 JP2013090371A JP2013090371A JP6212922B2 JP 6212922 B2 JP6212922 B2 JP 6212922B2 JP 2013090371 A JP2013090371 A JP 2013090371A JP 2013090371 A JP2013090371 A JP 2013090371A JP 6212922 B2 JP6212922 B2 JP 6212922B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- voltage
- chopper
- output
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/181—Low frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers
- H03F3/183—Low frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/185—Low frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
-
- 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
- H03F3/393—Dc amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
-
- 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
- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
- H03F3/45928—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit
- H03F3/45968—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit by offset reduction
- H03F3/45991—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit by offset reduction by using balancing means
- H03F3/45995—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit by offset reduction by using balancing means using switching means
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/271—Indexing scheme relating to amplifiers the DC-isolation amplifier, e.g. chopper amplifier, modulation/demodulation amplifier, uses capacitive isolation means, e.g. capacitors
-
- 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
Description
図6の(3a)は、変調器の出力、つまり図6の(2a)に図示された電圧波形がチョッパ変調器1により変調された信号を図示している。図6の(3b)は、チョッパ変調器1により周波数成分fsである信号S1がfchop±fs,3fchop±fs,…の周波数成分を持つ信号に変換されたところを示している。
Ving=Vdd(Cgs/(Cgs+C))である。クロックフィードスルーにより容量Cに注入された電荷は信号源とバイアス源方向に放電される。チャージされた電荷が放電される際の信号源S1とバイアス源B1の過渡反応を示したものが図8(2)である。信号源の出力抵抗R1よりもバイアス源の出力抵抗R2のほうが大きいので、バイアス源の出力電圧のセトリングが終了するまでの時間は信号源の出力電圧のそれに比べ長い。それにより、変調器のスイッチの状態が切り替わった直後にアンプの出力にスパイク状の波形が生じる(図8(4)を参照)。
このスパイク上の波形は復調器をほぼそのまま通過し、LPFに印加される(図8(5)を参照)。LPFは一定時間の波形の平均値を出力するので、入力されたスパイク状の波形に相当する電圧は、LPFの出力電圧にオフセットが加算される。図8(6)に増幅アンプの入力に印加されたスパイク状の波形がLPFの出力電圧に一定のオフセット(残差誤差)として現れる現象を示している。
前記差動変調信号に基づいた第1復調信号と前記第1復調信号を反転させた第2複調信号を生成するチョッパ復調手段と、
前記第1復調信号の周波数のうち、前記検出信号の周波数より低い第1周波数以下の周波数をカットオフして、前記第1周波数以上の周波数を通過させる第1ハイパスフィルタと、
前記第2復調信号の周波数のうち、前記検出信号の周波数より高い第2周波数以下の周波数成分をカットオフして、前記第2周波数以上の周波数を通過させる第2ハイパスフィルタと、
前記第1ハイパスフィルタが前記第1周波数以上の周波数を通過させることで得られた信号であって、前記検出信号の信号成分を含む第3復調信号と、前記第2ハイパスフィルタが前記第2周波数以上の周波数を通過させることで得られた信号であって、前記検出信号の信号成分を含まない第4復調信号との差分をとることで、前記検出信号の信号成分を取り出す第2差動増幅手段と、を備える。
図1にチョッパ増幅装置10の構成を示す。このチョッパ増幅装置10は、信号源11から出力され検出信号とバイアス源12から出力される所定の直流電圧であるバイアス電圧とをチョッパ変調するチョッパ変調器(チョッパ変調手段)20と、チョッパ変調器20から出力される出力電圧(チョッパ変調信号)を差動増幅する第1差動増幅器(第1差増増幅手段)30とを備えている。
[信号源]
信号源11は、例えば温度センサやイメージセンサなどであり、これらセンサから出力される検出信号は微小であり低周波信号である。
[チョッパ変調器]
チョッパ変調器20は、図1に示すように、4つのNMOSトランジスタQ1〜Q4から構成されている。また、チョッパ変調器20は、信号源11から出力される検出信号を入力する入力端子20aと、バイアス源12のバイアス電圧を入力する入力端子20bと、出力端子20c,20dとを有している。
NMOSトランジスタQ1,Q4のゲートには、図6の(1a)に示すゲート制御信号φ1が印加され、NMOSトランジスタQ2,Q3のゲートにゲート制御信号φ2が印加されるようになっている。
となる(図6参照)。
チョッパ変調器20は、ゲート制御信号φ1がHレベルのとき、出力端子20cから信号源11の検出信号を出力し、出力端子20dからバイアス源12のバイアス電圧を出力する。また、ゲート制御信号φ2がHレベルのとき、出力端子20cからバイアス源12のバイアス電圧を出力し、出力端子20dから信号源11の検出電圧を出力する。すなわち、チョッパ変調器20は、出力端子20c,20dから第1,第2チョッパ変調信号を出力する。
[第1差動増幅器]
第1差動増幅器30は、全差動形式の増幅器であり、二つの入力端子30a,30bと二つの出力端子30c,30dとを有している。
第1差動増幅器30は、入力端子30bの電圧から入力端子30aの電圧を差し引いた電圧(第1減算変調電圧)を出力端子30cから出力し、入力端子30aの電圧から入力端子30bの電圧を差し引いた電圧(第2減算変調電圧)を出力端子30dから出力するようになっている。
[チョッパ復調器]
チョッパ復調器40は、4つのNMOSトランジスタQ5〜Q8から構成され、第1差動増幅器30の出力端子30c,30dに接続された入力端子40a,40bと、出力端子40c,40dとを有している。
NMOSトランジスタQ5,Q8のゲートには、図1Aに示すゲート制御信号φ1が印加され、NMOSトランジスタQ6,Q7のゲートにゲート制御信号φ2が印加されるようになっている。
[第1ハイパスフィルタ]
第1ハイパスフィルタ50は、信号源11の検出信号の周波数Finより低い周波数(第1周波数)Fc1をカットオフ周波数とするもので、カットオフ周波数Fc1以下の周波数をカットし、それ以上の周波数を通過させるフィルタである。第1ハイパスフィルタ50はチョッパ復調器40の出力端子40dに接続されている。
[第2ハイパスフィルタ]
第2ハイパスフィルタ51は、信号源11の検出信号の周波数Finより高い周波数(第2周波数)Fc2をカットオフ周波数とするもので、このカットオフ周波数Fc2以下の周波数をカットし、それ以上の周波数を通過させるフィルタである。なお、カットオフ周波数Fc2は、Fc2 <<Fchopに設定されている。Fchopは、ゲート制御信号φ1,φ2の周波数である。
[差動増幅器]
差動増幅器60は、全差動形式の増幅器であり、二つの入力端子60a,60bと二つの出力端子60c,60dとを有している。入力端子60aは第2ハイパスフィルタ51に接続され、入力端子60bは第1ハイパスフィルタ50に接続されている。
差動増幅器60は、入力端子60bの電圧から入力端子60aの電圧を差し引いた電圧(第1復調信号)を出力端子60cから出力し、入力端子60aの電圧から入力端子60bの電圧を差し引いた電圧(第2復調信号)を出力端子60dから出力する。
[第2差動増幅器]
第2差動増幅器70は、入力端子70a,70bが抵抗R1,R1を介して差動増幅器6
0の出力端子60c,60dに接続されている。
すなわち、入力端子70aに入力される電圧Vkaから入力端子70bに入力される電圧Vkbを差し引き、この差し引いた電圧にV1を加算した電圧が出力電圧Vgとして出力されることになる。
[動 作]
次に、上記のように構成されるチョッパ増幅装置10の動作について説明する。
この復調電圧Vfbが第1,第2ハイパスフィルタ50,51に入力する。
復調差電圧Vkaは、復調電圧Vfcから復調電圧Vfdを差し引くことにより、Fchop付近の周波数帯のノイズと、周波数帯が直流成分,Fchop,3Fchop…であるスパイク状の波形とが除去された検出信号G1成分だけとなる。同様に、復調差電圧Vkbは、復調電圧Vfdから復調電圧Vfcを差し引くことにより、Fchop付近のノイズと、周波数帯が直流成分,Fchop,3Fchop…であるスパイク状の波形(スパイク雑音)とが除去された検出信号G1成分だけとなる。
[第2実施例]
図4に第1,第2ハイパスフィルタ100,101の第2実施例の構成を示し。この第2実施例の第1,第2ハイパスフィルタ100,101は、コンデンサC1,C2とMOSトランジスタTr1,Tr2とから構成したものである。
そこで、省面積かつ低いカットオフ周波数をもつハイパスフィルタを構成するために、MOSトランジスタTr1のVgsをスレッシュ電圧以下に設定することにより非常に大きな抵抗素子を形成することが考えられる。NMOSトランジスタTr1はVgsの値を小さくすれば小さくするほど、等価的により大きな抵抗値をもつからである。
20 チョッパ変調器(チョッパ変調手段)
30 第1差動増幅器(第1差動増幅手段)
40 チョッパ復調回路(チョッパ復調手段)
50 第1ハイパスフィルタ(フィルタ手段)
51 第2ハイパスフィルタ(フィルタ手段)
60 差動増幅器
70 第2差動増幅器(第2差動増幅手段)
Claims (2)
- 所定の検出信号とバイアス電圧とを所定の制御信号により変調されたチョッパ変調信号を差動増幅し、差動変調信号を生成する第1差動増幅手段と、
前記差動変調信号に基づいた第1復調信号と前記第1復調信号を反転させた第2複調信号を生成するチョッパ復調手段と、
前記第1復調信号の周波数のうち、前記検出信号の周波数より低い第1周波数以下の周波数をカットオフして、前記第1周波数以上の周波数を通過させる第1ハイパスフィルタと、
前記第2復調信号の周波数のうち、前記検出信号の周波数より高い第2周波数以下の周波数成分をカットオフして、前記第2周波数以上の周波数を通過させる第2ハイパスフィルタと、
前記第1ハイパスフィルタが前記第1周波数以上の周波数を通過させることで得られた信号であって、前記検出信号の信号成分を含む第3復調信号と、前記第2ハイパスフィルタが前記第2周波数以上の周波数を通過させることで得られた信号であって、前記検出信号の信号成分を含まない第4復調信号との差分をとることで、前記検出信号の信号成分を取り出す第2差動増幅手段と、を備えるチョッパ増幅装置。 - 前記第1周波数をfc1、前記第2周波数をfc2、前記検出信号の周波数をfin、前記制御信号の周波数をfchopとすると、fc1<fin<fc2<<fchopの関係を有することを特徴とする請求項1記載のチョッパ増幅装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013090371A JP6212922B2 (ja) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | チョッパ増幅装置 |
US14/248,452 US9246446B2 (en) | 2013-04-23 | 2014-04-09 | Chopper amplifier |
EP14164784.2A EP2797230B1 (en) | 2013-04-23 | 2014-04-15 | Chopper amplifier |
CN201410312521.0A CN104124935B (zh) | 2013-04-23 | 2014-04-23 | 斩波放大器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013090371A JP6212922B2 (ja) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | チョッパ増幅装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014216705A JP2014216705A (ja) | 2014-11-17 |
JP6212922B2 true JP6212922B2 (ja) | 2017-10-18 |
Family
ID=50478788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013090371A Expired - Fee Related JP6212922B2 (ja) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | チョッパ増幅装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9246446B2 (ja) |
EP (1) | EP2797230B1 (ja) |
JP (1) | JP6212922B2 (ja) |
CN (1) | CN104124935B (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9356568B2 (en) * | 2007-06-05 | 2016-05-31 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and methods for chopper amplifiers |
US10720919B2 (en) | 2011-11-16 | 2020-07-21 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and methods for reducing charge injection mismatch in electronic circuits |
JP6318599B2 (ja) | 2013-12-17 | 2018-05-09 | 株式会社リコー | 半導体集積回路 |
JP6519972B2 (ja) | 2014-02-07 | 2019-05-29 | 株式会社リコー | ハイパスフィルタ回路及びバンドパスフィルタ回路 |
US9685933B2 (en) * | 2014-08-25 | 2017-06-20 | Linear Technology Corporation | Notch filter for ripple reduction |
JP6610013B2 (ja) * | 2015-06-10 | 2019-11-27 | セイコーエプソン株式会社 | 回路装置及び電子機器 |
JP6796953B2 (ja) | 2016-06-02 | 2020-12-09 | エイブリック株式会社 | 増幅回路、及びマルチパスネステッドミラー増幅回路 |
CN107294501B (zh) * | 2017-05-11 | 2020-11-24 | 华南理工大学 | 一种斩波放大电路装置及其实现方法 |
CN107241069A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-10-10 | 绵阳市维博电子有限责任公司 | 一种串并联斩波型变压器耦合隔离放大器 |
JP7200476B2 (ja) * | 2017-12-28 | 2023-01-10 | セイコーエプソン株式会社 | 回路装置、振動デバイス、電子機器及び移動体 |
US10432158B1 (en) * | 2018-08-01 | 2019-10-01 | Micron Technology, Inc. | Apparatuses and methods for a chopper instrumentation amplifier |
US10797033B2 (en) | 2018-09-04 | 2020-10-06 | Micron Technology, Inc. | Apparatuses and methods for high sensitivity TSV resistance measurement circuit |
US11255902B2 (en) | 2018-09-21 | 2022-02-22 | Micron Technology, Inc. | Apparatuses for selective TSV block testing |
JP7450362B2 (ja) | 2019-10-23 | 2024-03-15 | エイブリック株式会社 | 増幅器 |
DE102020133668B8 (de) | 2020-12-16 | 2022-08-04 | Infineon Technologies Ag | Chopper-verstärkerschaltungen und verfahren zum betreiben von chopper-verstärkerschaltungen |
DE102021108214B3 (de) | 2021-03-31 | 2022-08-04 | Infineon Technologies Ag | Verstärkerschaltungen und Verfahren zum Betreiben von Verstärkerschaltungen |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2615519B2 (ja) | 1990-11-30 | 1997-05-28 | 松下電器産業株式会社 | 超音波ドプラ血流計 |
JPH0575619U (ja) * | 1992-03-17 | 1993-10-15 | 横河電機株式会社 | 渦流量計 |
US5930374A (en) * | 1996-10-17 | 1999-07-27 | Aphex Systems, Ltd. | Phase coherent crossover |
US6268766B1 (en) * | 1999-12-17 | 2001-07-31 | Acoustic Technologies, Inc. | Band pass filter from two notch filters |
JP2006153492A (ja) | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Asahi Kasei Corp | 信号処理回路 |
JP2006279377A (ja) | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Handotai Rikougaku Kenkyu Center:Kk | チョッパ増幅回路 |
JP2007214613A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Seiko Instruments Inc | 増幅回路 |
US7456684B2 (en) * | 2007-02-09 | 2008-11-25 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Dual-chopper amplifier and its usage as readout circuit for capacitive sensors |
JP2011015230A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Toshiba Corp | フィルタ回路およびバイアス回路 |
WO2011011479A1 (en) | 2009-07-22 | 2011-01-27 | Allegro Microsystems, Inc. | Circuits and methods for generating a diagnostic mode of operation in a magnetic field sensor |
US8072262B1 (en) * | 2010-06-28 | 2011-12-06 | Texas Instruments Incorporated | Low input bias current chopping switch circuit and method |
CN102347738B (zh) * | 2010-08-04 | 2014-04-02 | 中国科学院微电子研究所 | 一种两级全差分低噪声低失调斩波运算放大器 |
JP5628729B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2014-11-19 | テイ・エス テック株式会社 | モータ制御装置及び車両用シート装置 |
JP6010936B2 (ja) | 2012-03-13 | 2016-10-19 | 株式会社リコー | 赤外線センサ装置 |
US9595922B2 (en) * | 2012-11-19 | 2017-03-14 | Infineon Technologies Ag | Chopper amplifier |
-
2013
- 2013-04-23 JP JP2013090371A patent/JP6212922B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-04-09 US US14/248,452 patent/US9246446B2/en active Active
- 2014-04-15 EP EP14164784.2A patent/EP2797230B1/en active Active
- 2014-04-23 CN CN201410312521.0A patent/CN104124935B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140312967A1 (en) | 2014-10-23 |
CN104124935B (zh) | 2017-04-19 |
CN104124935A (zh) | 2014-10-29 |
EP2797230A2 (en) | 2014-10-29 |
EP2797230B1 (en) | 2019-03-20 |
JP2014216705A (ja) | 2014-11-17 |
US9246446B2 (en) | 2016-01-26 |
EP2797230A3 (en) | 2015-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6212922B2 (ja) | チョッパ増幅装置 | |
US8324968B2 (en) | Amplifier circuit, signal processor circuit, and semiconductor integrated circuit device | |
US9564859B2 (en) | Chopped operational-amplifier (OP-AMP) system | |
JP2007187509A (ja) | 容量式物理量センサ | |
JP4744325B2 (ja) | 信号増幅器 | |
US9621157B2 (en) | Sampling circuit and sampling method | |
US10972059B2 (en) | MEMS sensor | |
US10212006B2 (en) | Feed-forward filtering device and associated method | |
JP3613232B2 (ja) | 増幅回路 | |
US8248158B2 (en) | Chopper stabilized amplifier | |
US10771044B2 (en) | On-chip emulation of large resistors for integrating low frequency filters | |
JP2007208924A (ja) | スイッチドキャパシタアンプ及びスイッチドキャパシタアンプの動作方法 | |
JP7001468B2 (ja) | オペアンプ | |
JP2010278733A (ja) | 演算増幅回路 | |
JP2006332805A (ja) | 電圧電流変換回路 | |
JP2011015230A (ja) | フィルタ回路およびバイアス回路 | |
JP5629738B2 (ja) | シングルエンド−差動変換器 | |
JP6241989B2 (ja) | オフセットキャンセル回路及びこの回路を用いた信号検出回路 | |
JP5195145B2 (ja) | 差動増幅器 | |
JP2017220691A (ja) | 増幅回路、及びマルチパスネステッドミラー増幅回路 | |
JP2004228625A (ja) | ヒステリシスコンパレータ | |
JP6572008B2 (ja) | Fm復調回路 | |
WO2018180111A1 (ja) | ノイズ除去回路 | |
JP3876145B2 (ja) | 減算回路 | |
JP4763367B2 (ja) | 映像信号入力回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160404 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170530 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170731 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170822 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170904 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6212922 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |