KR20230139792A - Methods and apparatus to reduce error in operational amplifiers - Google Patents
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Abstract
예시적인 디바이스는 제1 상태에서 제어 신호에 기초하여, 제1 스위치 입력을 제1 스위치 출력에 그리고 제2 스위치 입력을 제2 스위치 출력에 접속하고; 제2 상태에서 제어 신호에 기초하여, 제1 스위치 입력을 제2 스위치 출력에 그리고 제2 스위치 입력을 제1 스위치 출력에 접속하도록 구성된 스위치 회로; 제어 신호에 응답하여, 이득 및 제1 상태에서의 접속들에 기초하여 제1 전압을 생성하고; 제어 신호에 응답하여, 이득 및 제2 상태에서의 접속들에 기초하여 제2 전압을 생성하도록 구성된 연산 증폭기는; 및 입력 전압과 이득의 곱셈에 기초하여 제1 전압 및 제2 전압을 디지털 값으로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함한다.The exemplary device couples the first switch input to the first switch output and the second switch input to the second switch output based on the control signal in the first state; a switch circuit configured to connect the first switch input to the second switch output and the second switch input to the first switch output based on the control signal in the second state; In response to the control signal, generate a first voltage based on the gain and connections in the first state; In response to the control signal, the operational amplifier is configured to generate a second voltage based on the gain and connections in the second state; and an analog-to-digital converter (ADC) configured to convert the first voltage and the second voltage to digital values based on multiplication of the input voltage and the gain.
Description
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본 특허 출원은 2022년 3월 28일자로 출원된 인도 가특허출원 제202241017794호(이 출원은 참고 문헌으로서 그 전체 내용이 본 명세서에 포함됨)의 이익 및 우선권을 주장한다. This patent application claims the benefit and priority of Indian Provisional Patent Application No. 202241017794, filed on March 28, 2022, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
기술 분야technology field
본 설명은 일반적으로 연산 증폭기(op 앰프)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 연산 증폭기에서 에러를 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. This description relates generally to operational amplifiers (op amps), and more specifically to methods and devices for reducing errors in operational amplifiers.
연산 증폭기들은 입력 전압에 비해 증폭된 출력 전압을 생성하기 위해 아날로그 회로에서 자주 사용된다. 일부 예들에서, 연산 증폭기의 출력 전압 대 연산 증폭기의 입력 전압의 비율은 연산 증폭기의 이득으로 지칭된다. 네거티브 피드백 루프와 같은 일부 구성들에서, 연산 증폭기의 이득은 외부 컴포넌트들에 의해 구성될 수 있다.Operational amplifiers are often used in analog circuits to generate an output voltage that is amplified relative to the input voltage. In some examples, the ratio of the output voltage of an operational amplifier to the input voltage of the operational amplifier is referred to as the gain of the operational amplifier. In some configurations, such as a negative feedback loop, the gain of the operational amplifier can be configured by external components.
연산 증폭기들에서 에러를 감소시키기 위한 방법들 및 장치들에 대해, 예시적인 디바이스는, 제1 상태에서 제어 신호에 기초하여, 제1 스위치 입력을 제1 스위치 출력에 그리고 제2 스위치 입력을 제2 스위치 출력에 접속하고; 제2 상태에서 제어 신호에 기초하여, 제1 스위치 입력을 제2 스위치 출력에 그리고 제2 스위치 입력을 제1 스위치 출력에 접속하도록 구성된 스위치 회로; 제어 신호에 응답하여, 이득 및 제1 상태에서의 접속들에 기초하여 제1 전압을 생성하고; 제어 신호에 응답하여, 이득 및 제2 상태에서의 접속들에 기초하여 제2 전압을 생성하도록 구성된 연산 증폭기; 및 입력 전압과 이득의 곱셈에 기초하여 제1 전압 및 제2 전압을 디지털 값으로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함한다.For methods and apparatuses for reducing error in operational amplifiers, an example device includes, in a first state, based on a control signal, a first switch input to a first switch output and a second switch input to a second switch input. Connect to the switch output; a switch circuit configured to connect the first switch input to the second switch output and the second switch input to the first switch output based on the control signal in the second state; In response to the control signal, generate a first voltage based on the gain and connections in the first state; an operational amplifier configured to generate a second voltage based on the gain and connections in the second state, in response to the control signal; and an analog-to-digital converter (ADC) configured to convert the first voltage and the second voltage to digital values based on multiplication of the input voltage and the gain.
도 1은 컴퓨터 시스템의 예시적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 오프셋 제어기 회로의 예시적인 블록도들을 도시한다.
도 3은 도 1의 스위치 회로 및 연산 증폭기의 예시적인 회로도이다.
도 4는 도 1의 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 회로의 예시적인 블록도이다.
도 5는 도 1의 연산 출력 신호, 촙 제어 신호(chop control signal), 및 ADC 출력 신호뿐만 아니라, 도 4의 ADC 변환 시작(SOC) 신호 및 샘플 출력 신호를 예시하는 타이밍도를 도시한다.
도 6은 도 1의 오프셋 제어기 회로의 에러를 설명하는 히스토그램들이다.
도면들에서 (기능적으로 및/또는 구조적으로) 동일한 또는 유사한 특징들을 지시하기 위해 동일한 참조 번호들 또는 다른 참조 지시자들이 사용된다.1 is an exemplary block diagram of a computer system.
Figure 2 shows example block diagrams of the example offset controller circuit of Figure 1;
FIG. 3 is an exemplary circuit diagram of the switch circuit and operational amplifier of FIG. 1.
FIG. 4 is an example block diagram of the analog-to-digital converter (ADC) circuit of FIG. 1.
Figure 5 shows a timing diagram illustrating the compute output signal, chop control signal, and ADC output signal of Figure 1, as well as the ADC start of conversion (SOC) signal and sample output signal of Figure 4.
FIG. 6 is histograms illustrating errors in the offset controller circuit of FIG. 1.
Identical reference numerals or different reference designators are used in the drawings to indicate identical or similar (functionally and/or structurally) features.
도면들은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니다. 일반적으로, 도면(들) 및 본 설명에서의 동일한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 부분들을 지칭한다. 도면들은 깨끗한 선들 및 경계들로 영역들을 도시하지만, 이러한 선들 및/또는 경계들의 일부 또는 전부가 이상화될 수 있다. 실제로, 경계들 및/또는 선들은 관찰가능하지 않고, 혼합되고 및/또는 불규칙적일 수 있다.The drawings are not necessarily drawn to scale. Generally, like reference numerals in the drawing(s) and this description refer to identical or similar parts. Although the drawings show areas with clean lines and boundaries, some or all of these lines and/or boundaries may be idealized. In practice, boundaries and/or lines may be non-observable, blended and/or irregular.
연산 증폭기들은 신호 처리, 감지, 제어 시스템들 등을 포함한 다양한 응용들에서 사용된다. 많은 응용에서, 연산 증폭기는 연산 증폭기의 출력을 사용하여 추가의 계산들을 수행하는 시스템에서의 초기 계산으로서 사용된다. 이러한 응용들에서, 연산 증폭기의 성능은 시스템 전체의 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 전자기기 제조자들은 연산 증폭기들의 성능과 정확도를 지속적으로 향상시키려고 시도할 수 있다.Operational amplifiers are used in a variety of applications including signal processing, sensing, and control systems. In many applications, an operational amplifier is used as the initial calculation in the system, using the output of the operational amplifier to perform further calculations. In these applications, the performance of the operational amplifier can have a significant impact on the performance of the overall system. Accordingly, electronics manufacturers can continuously attempt to improve the performance and accuracy of operational amplifiers.
연산 증폭기의 성능을 특성화하는 하나의 방식은 오프셋 전압이다. 오프셋 전압은 연산 증폭기에 의해 생성되는 전압이 예상 전압과 상이한 에러를 지칭한다. 예를 들어, 10의 이득을 갖는 연산 증폭기는 1 mV 신호에 응답하여 10.2 밀리볼트(mV)를 출력할 수 있고, 여기서 0.2 mV는 오프셋 전압에 기인한다. 오프셋 전압은 연산 증폭기 내의 트랜지스터들의 입력 스테이지에서 수신되는 전압들 사이의 차이로 인해 발생할 수 있다. 또한, 오프셋 전압의 크기는 연산 증폭기의 온도에 의해 영향을 받는다. 온도 변화에 응답하여 오프셋 전압이 얼마나 많이 변화하는지를 정량화하는 메트릭인 온도 드리프트는 또한 연산 증폭기의 성능을 특성화하기 위해 사용될 수 있다.One way to characterize the performance of an op amp is its offset voltage. Offset voltage refers to the error in which the voltage produced by an operational amplifier is different from the expected voltage. For example, an operational amplifier with a gain of 10 can output 10.2 millivolts (mV) in response to a 1 mV signal, where 0.2 mV is due to the offset voltage. Offset voltage can occur due to differences between the voltages received at the input stages of transistors within an operational amplifier. Additionally, the magnitude of the offset voltage is affected by the temperature of the operational amplifier. Temperature drift, a metric that quantifies how much the offset voltage changes in response to changes in temperature, can also be used to characterize the performance of an operational amplifier.
일부 예들에서, 전자기기 제조자들은 초핑 기술(chopping technique)을 사용하여 오프셋 전압을 완화할 수 있다. 초핑 기술을 사용할 때, 연산 증폭기의 출력은 G x (입력 전압 + 오프셋 전압)의 최대치와 G x (입력 전압 - 오프셋 전압)의 최소치 사이에서 교대하는 구형파로서 특성화될 수 있고, 여기서 G는 연산 증폭기의 이득을 지칭한다. 초핑 기술을 이용하는 이전의 솔루션들은 최대 및 최소 전압들을 평균화하여 오프셋 전압 스윙을 제거하기 위해 주파수 필터를 구현함으로써 오프셋 전압을 완화할 수 있다. 그러나, 초핑을 이용하는 이전의 솔루션들은 연산 증폭기와 주파수 필터 양쪽 모두를 구현하기 위해 집적 회로에서 추가 공간을 요구하여, 제조 비용을 증가시킬 수 있다.In some examples, electronics manufacturers may use chopping techniques to mitigate offset voltage. When using the chopping technique, the output of the operational amplifier can be characterized as a square wave alternating between the maximum of G x (input voltage + offset voltage) and the minimum of G x (input voltage - offset voltage), where G is the operational amplifier refers to the benefits of Previous solutions using chopping techniques can mitigate the offset voltage by averaging the maximum and minimum voltages and implementing a frequency filter to eliminate offset voltage swings. However, previous solutions using chopping may require additional space in the integrated circuit to implement both the operational amplifier and frequency filter, increasing manufacturing costs.
본 명세서에 설명된 예시적인 방법들, 시스템들, 및 장치들은 예시적인 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함하는 (마이크로프로세서와 같은) 집적 회로 상에 구현된 예시적인 연산 증폭기를 설명한다. 유리하게는, 초핑 기술을 사용하는 것으로부터 발생하는 오프셋 스윙은 예시적인 ADC가 연산 증폭기의 출력을 샘플링할 때 제거된다. 그 결과, 본 명세서에서의 예들은 주파수 필터와 같은 마이크로프로세서 외부의 회로의 사용 없이 오프셋 전압을 제거하기 위한 기술들을 설명한다. 부가적으로, 예시적인 연산 증폭기는 예시적인 ADC에 의해 결정된 레이트로 G x (입력 전압 + 오프셋 전압)과 G x (입력 전압 - 오프셋 전압) 사이에서 교대한다. 그 결과, 예시적인 연산 증폭기는 이전의 솔루션들보다 더 낮은 오프셋 전압 및 더 낮은 온도 드리프트를 나타낼 수 있다.Example methods, systems, and devices described herein describe an example operational amplifier implemented on an integrated circuit (such as a microprocessor) that includes an example analog-to-digital converter (ADC). Advantageously, offset swings resulting from using chopping techniques are eliminated when the exemplary ADC samples the output of the operational amplifier. As a result, examples herein illustrate techniques for removing offset voltage without the use of circuitry external to the microprocessor, such as a frequency filter. Additionally, the exemplary operational amplifier alternates between G x (input voltage plus offset voltage) and G x (input voltage minus offset voltage) at a rate determined by the example ADC. As a result, the example operational amplifier may exhibit lower offset voltage and lower temperature drift than previous solutions.
도 1은 예시적인 컴퓨터 시스템(100)의 예시적인 블록도이다. 예시적인 컴퓨터 시스템(100)은 예시적인 전압 소스(102), 예시적인 입력 전압(104), 예시적인 오프셋 제어기 회로(105), 예시적인 ADC 출력 신호(120), 예시적인 메모리(122), 및 예시적인 프로세서 회로(124)를 포함한다. 예시적인 오프셋 제어기 회로(105)는 예시적인 스위치 회로(106A), 예시적인 오프셋 전압(108), 예시적인 연산 증폭기(110), 예시적인 op 앰프 출력 신호(OPAOUT)(112), 예시적인 전압 분할기(114), 예시적인 ADC(116), 및 예시적인 촙 제어 신호(118)를 포함한다. 1 is an example block diagram of an
예시적인 전압 소스(102)는 입력 전압(104)을 생성한다. 예시적인 전압 소스(102)는 임의의 유형의 디바이스로서 구현될 수 있고, 임의의 목적을 위해 입력 전압(104)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압 소스(102)는 측정을 수행하기 위해 입력 전압(104)을 생성하는 센서 회로일 수 있다. 다른 예에서, 전압 소스(102)는 전송 매체(예를 들어, 셀 네트워크, 케이블 등)를 통해 데이터를 수신하는 것에 응답하여 입력 전압(104)을 생성하는 트랜시버 회로일 수 있다. 일부 예들에서, 입력 전압(104)은 시간에 따라 변할 수 있다.
예시적인 오프셋 제어기 회로(105)는 전압 소스(102)로부터 입력 전압(104)을 수신하고 입력 전압을 나타내는 디지털 값들(즉, '0' 및 '1' 비트들)을 생성한다. 디지털 값들은 예시적인 ADC 출력 신호(120)라고 지칭될 수 있다. 예시적인 오프셋 제어기 회로(105) 내의 컴포넌트들은 집적 회로 상에 함께 구현될 수 있다. 일부 예들에서, 예시적인 전압 소스(102), 예시적인 메모리(122), 및 예시적인 프로세서 회로(124) 중 하나 이상은 예시적인 오프셋 제어기 회로(105)와 동일한 집적 회로 상에 구현될 수 있다. 다른 예들에서, 예시적인 전압 소스(102), 예시적인 메모리(122), 및 예시적인 프로세서 회로(124) 중 하나 이상은 예시적인 오프셋 제어기 회로(105)와 별개로 구현될 수 있다.The exemplary
예시적인 오프셋 제어기 회로(105) 내에서, 예시적인 스위치 회로(106A)는 복수의 스위치를 포함한다. 예시적인 스위치 회로(106A)는 2개의 입력 및 2개의 출력을 갖는다. 예시적인 스위치 회로(106A)는 촙 제어 신호(118)에 기초하여 제1 상태와 제2 상태 사이에서 전이한다. 제1 상태에서, 예시적인 스위치 회로(106A) 각각에서 제1 입력은 제1 출력에 접속되고 제2 입력은 제2 출력에 접속된다. 제2 상태에서, 예시적인 스위치 회로(106A)에서 제1 입력은 제2 출력에 접속되고 제2 입력은 제1 출력에 접속된다. 예시적인 스위치 회로(106A)는 도 2와 관련하여 더 논의된다.Within example
예시적인 오프셋 제어기 회로(105) 내에서, 예시적인 오프셋 전압(108)은 연산 증폭기(110)에서의 내부 에러의 표현이다. 도 1의 예시적인 예에서, 예시적인 오프셋 전압(108)은 에러를 시각적으로 표시할 뿐만 아니라, 연산 증폭기(110)가 이상적인 op 앰프로서 기능적으로 설명될 수 있게 하기 위해 연산 증폭기(110)로부터 외적으로 표현된다. 이상적인 op 앰프는 무한 입력 임피던스를 갖고, 출력 임피던스를 갖지 않고, 에러를 생성하지 않는 연산 증폭기의 가상 모델이다. 예시적인 오프셋 전압(108)은 임의의 값일 수 있다. 일부 예들에서, 예시적인 오프셋 전압(108)은 주변 온도의 변화로 인해 시간에 따라 변화할 수 있다.Within the example
예시적인 오프셋 제어기 회로(105) 내에서, 예시적인 연산 증폭기(110)는 스위치 회로(106A)로부터 2개의 입력 전압의 형태로 차동 입력을 수신한다. 예시적인 연산 증폭기(110)는 입력들의 차동 쌍 사이의 입력 전압에 대해 증폭되는 출력 전압인 op 앰프 출력 신호(112)를 생성한다. 연산 증폭기(110)의 이득은 임의의 값일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 예들에서, 연산 증폭기(110)의 이득은 변수 G로서 일반화될 수 있다. 예시적인 연산 증폭기(110)는 도 1에서 이상적인 op 앰프로서 표현된다. 예시적인 연산 증폭기(110)의 실제 구현은 도 3과 관련하여 더 논의된다.Within the example
예시적인 오프셋 제어기 회로(105) 내에서, 예시적인 전압 분할기(114)는 제1 노드에서 op 앰프 출력 신호(112)에 결합되고 제2 노드에서 접지에 결합되는 직렬인 2개 이상의 저항기에 의해 구현된다. 예시적인 전압 분할기(114)는 또한 직렬로 접속되는 저항기들 사이에 하나 이상의 중간 노드들을 포함한다. 각각의 중간 노드는 op 앰프 출력 신호(112)보다 더 작지만 접지(예를 들어, 0 볼트(V))보다 더 큰 중간 전압을 나타낸다. 전압 분할기(114) 내의 임의의 중간 노드의 전압은 로서 설명될 수 있고, 여기서 는 op 앰프 출력 신호(112)로부터의 전압이고, 은 중간 노드와 제1 노드 사이의 총 저항이고, 는 중간 노드와 접지 사이의 총 저항이다. 도 1에서, 제조자는 중간 노드들 중 하나가 의 전압을 갖도록 예시적인 전압 분할기(114) 내의 저항기들의 값들을 미리 결정할 수 있다. 이 노드는 스위치 회로(106A)의 제2 입력에 접속된다. 전압 분할기(114) 값들에 사용되는 저항기들의 값들은 제조자에 의해 미리 결정될 수 있고 이득 G에 기초할 수 있다.Within the example offset
예시적인 오프셋 제어기 회로(105) 내에서, 예시적인 ADC(116)는 아날로그 전압인 op 앰프 출력 신호(112)를 디지털 비트들로 변환한다. 예시적인 ADC(116)는 논리 '1' 비트에 대한 높은 공급 전압 및 논리 '0' 비트에 대한 낮은 공급 전압을 포함하는 ADC 출력 신호(120)를 생성한다. 예시적인 ADC(116)는 또한 촙 제어 신호(118)를 생성한다. 예시적인 촙 제어 신호(118)는 도 2 및 도 4와 관련하여 더 논의된다.Within the exemplary offset
예시적인 메모리(122)는 ADC 출력 신호(120)에 인코딩된 디지털 비트들을 저장한다. 예시적인 메모리(122)는 임의의 유형의 메모리로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 메모리(122)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리는 동기식 동적 랜덤 액세스 메모리(SDRAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), RAMBUS® 동적 랜덤 액세스 메모리(RDRAM®), 및/또는 임의의 다른 유형의 RAM 디바이스에 의해 구현될 수 있다. 비휘발성 메모리는 플래시 메모리 및/또는 임의의 다른 원하는 유형의 메모리 디바이스에 의해 구현될 수 있다.
예시적인 프로세서 회로(124)는 메모리(122)로부터 디지털 비트들을 획득하고 디지털 비트들에 기초하여 동작들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 디지털 비트들은 센서 판독들을 나타낼 수 있고, 프로세서 회로(124)는 디스플레이 상에서 사용자에게 판독들을 제시함으로써 동작들을 수행할 수 있다. 다른 예에서, 디지털 비트들은 외부 디바이스로부터의 메시지를 나타내고, 프로세서 회로(124)는 응답 메시지를 외부 디바이스에 전송함으로써 동작들을 수행할 수 있다. 예시적인 프로세서 회로(124)는 임의의 유형의 프로세서 디바이스에 의해 구현될 수 있다. 프로세서 디바이스들의 예들은 프로그램가능 마이크로프로세서들, 명령어들을 인스턴스화할 수 있는 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA)들, 중앙 프로세서 유닛(CPU)들, 그래픽 프로세서 유닛(GPU)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 또는 마이크로컨트롤러들, 및 주문형 집적 회로(ASIC)들과 같은 집적 회로들을 포함한다.
유리하게도, 예시적인 오프셋 제어기 회로(105)의 컴포넌트들은 마이크로프로세서와 같은 단일 집적 회로 상에 함께 구현될 수 있다. ADC들이 다양한 응용들에서 사용되는 공통 컴포넌트들이기 때문에, 제조자는 디폴트로 ADC를 포함하도록 마이크로프로세서를 설계할 수 있다. 이에 따라, op 앰프 출력 신호(112)에서 생성된 오프셋 전압을 정정하기 위해 예시적인 ADC(116)를 사용하는 것은 이전의 솔루션들의 주파수 필터와 같이 집적 회로 상의 부가의 다이 공간을 필요로 하지 않는다. Advantageously, the components of the example offset
예시적인 스위치 회로(106A)는 촙 제어 신호(118)에 기초하여 제1 상태와 제2 상태 사이에서 변경된다. 그렇게 함으로써, 예시적인 컴퓨터 시스템(100)은 op 앰프 출력 신호(112)가 와 사이에서 교대하는 초핑 기술을 구현한다. 위에서 그리고 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 는 예시적인 입력 전압(104)을 지칭하고, 은 예시적인 오프셋 전압(108)을 지칭한다. 유리하게는, 오프셋 전압을 정정할 뿐만 아니라, 촙 제어 신호(118)를 통해 op 앰프 출력 신호(112)가 값들을 변경하는 때를 결정하기 위한 예시적인 ADC(116)의 사용은 이전 솔루션들보다 더 작은 크기의 오프셋 전압 및 온도 드리프트를 초래한다.The
도 2는 도 1의 예시적인 오프셋 제어기 회로(105)의 예시적인 블록도들을 도시한다. 도 2는 예시적인 구성들(202, 204)을 포함한다. 예시적인 구성들(202, 204)은 2개의 상이한 상태에 있는 예시적인 스위치 회로(106A)를 도시한다. 도 2에서, 오프셋 전압(108)은 예시적인 연산 증폭기(110) 외부에 예시되어 있고, 예시적인 연산 증폭기(110)는 이상적인 op 앰프로서 표현된다.FIG. 2 shows example block diagrams of the example offset
스위치 회로(106A)는 2개의 입력을 포함한다. 예시적인 스위치 회로(106A)에서, 제1 입력은 입력 전압(104)에 접속되고, 제2 입력은 전압 분할기(114)의 중간 노드에 접속된다. 스위치 회로(106A)는 2개의 출력을 추가로 포함한다. 예시적인 구성들(202, 204)에서, 스위치 회로(106A)는 4개의 단극 단투형(single pole single throw)(SPST) 스위치에 의해 구현될 수 있고, 이는 결국 트랜지스터들 또는 다른 적합한 스위칭 회로 요소들을 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 예들에서, 스위치 회로(106A) 내에서, 제1 SPST 스위치는 제1 입력을 제1 출력에 접속하고, 제2 SPST 스위치는 제1 입력을 제2 출력에 접속하고, 제3 SPST 스위치는 제2 입력을 제1 출력에 접속하고, 제4 SPST 스위치는 제2 입력을 제2 출력에 접속한다. 다른 예들에서, 스위치 회로(106A)를 구현하기 위해 상이한 수의 상이한 스위치들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 2개의 단극 쌍투형(SPDT) 스위치가 구현될 수 있으며, 여기서 주어진 SPDT 스위치는 입력들 중 하나를 제1 및 제2 출력들 둘 다에 접속한다.
예시적인 구성(202)은 제1 상태에 있는 예시적인 스위치 회로(106A)를 도시하고 있다. 제1 상태에서, 스위치 회로(106A)는 입력 전압(104)을 제1 출력에 그리고 op 앰프 출력 신호(112)를 제2 출력에 접속한다. 스위치 회로(106A)의 제1 출력은 이어서 오프셋 전압(108)의 외부 표현에 직렬로 접속된다. 따라서, 예시적인 구성(202)에서의 예시적인 연산 증폭기(110)의 양의 입력 단자에 의해 경험되는 전압은 이다. 게다가, 이상적인 op 앰프들의 특성은, 입력 단자들 사이의 전압 차이가 0V일 때까지, 출력 전압이 증가하고, 따라서 피드백 입력을 증가시키는 것이다. 이에 따라, 정상 상태에 있는 예시적인 구성(202)에서의 예시적인 연산 증폭기(110)의 음의 입력 단자에 의해 경험되는 전압도 이다. 이 전압들은 이어서 예시적인 연산 증폭기(110) 내에서 G에 의해 증폭된다. 따라서, 스위치 회로(106A)가 제1 상태에 있을 때 op 앰프 출력 신호(112)는 이다.
예시적인 구성(204)은 제2 상태에 있는 예시적인 스위치 회로(106A)를 도시한다. 제2 상태에서, 스위치 회로(106A)는 제2 출력을 통해 입력 전압(104)을 연산 증폭기(110)의 음의 단자에 직접 접속한다. 또한, 예시적인 연산 증폭기(110)가 이상적인 op 앰프로서 표현되기 때문에, 예시적인 연산 증폭기(110)의 양 단자들은 입력 전압(104)을 경험해야 한다. 그러나, 연산 증폭기(110)의 양의 입력 단자는 여전히 오프셋 전압(108)과 직렬로 접속된다. 이에 따라, 양의 입력 단자에 의해 경험되는 전압은 오프셋 전압(108)과 스위치 회로(106A)의 제1 출력에서의 전압의 합이다. 따라서, 연산 증폭기(110)의 양의 단자가 입력 전압(104)을 경험하기 위해, 스위치 회로(106A)의 제1 출력에서의 전압은 이어야 한다. 예시적인 구성(204)에서, 스위치 회로(106A)의 제1 출력은 스위치 회로(106A)의 제2 입력에 직렬로 접속되고, 제2 입력은 결국 예시적인 전압 분할기(114)의 출력에 직렬로 접속된다. 예시적인 전압 분할기(114)는 예시적인 op 앰프 출력 신호(112)보다 작은 진폭을 갖는 전압을 출력하도록 설계된다. 구체적으로, 예시적인 전압 분할기(114)의 출력은 예시적인 op 앰프 출력 신호(112)에 비해 G배만큼 감소되는 진폭을 갖는다. 따라서, 스위치 회로(106A)의 제1 출력에서의 전압이 인 경우, 예시적인 op 앰프 출력 신호(112)는 스위치 회로(106A)가 제2 상태에 있을 때 이다.
도 2는 예시적인 스위치 회로(106A)가 예시적인 오프셋 제어기 회로(105) 내에서 op 앰프 출력 신호(112)의 값을 교대하기 위해 어떻게 사용되는지를 예시한다. 예를 들어, 촙 제어 신호(118)가 스위치 회로(106A)가 제1 상태에 있어야 한다는 것을 나타낼 때, 예시적인 오프셋 제어기 회로(105)는 이도록 예시적인 구성(202)에서 동작한다. 부가하여, 촙 제어 신호(118)가 스위치 회로(106A)가 제2 상태에 있어야 한다는 것을 나타낼 때, 예시적인 오프셋 제어기 회로(105)는 이도록 예시적인 구성(204)에서 동작한다. 유리하게도, 예시적인 촙 제어 신호(118)는 예시적인 ADC(116)에 의해 생성된다. 그 결과, 촙 제어 신호(118)가 op 앰프 출력 신호(112)의 2개의 값 사이에서 전이하는 주파수는 예시적인 ADC(116)가 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하기 위해 op 앰프 출력 신호(112)를 샘플링하는 레이트와 동기적이다. 예시적인 ADC(116)를 통한 예시적인 촙 제어 신호(118)의 동기 구현은 이전의 솔루션들과 비교할 때 예시적인 연산 증폭기(110)의 오프셋 전압 및 온도 드리프트의 크기를 감소시킬 수 있다.2 illustrates how
도 3은 도 1의 스위치 회로(106A) 및 예시적인 연산 증폭기(110)의 회로도이다. 도 3은 스위치 회로(106A), 예시적인 연산 증폭기(110), 및 예시적인 전압 분할기(114)를 포함한다. 예시적인 연산 증폭기(110)는 예시적인 PMOS(Positive Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터들(302, 304, 306, 308, 310, 312, 314), 예시적인 NMOS(Negative Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터들(316, 318, 320, 322), 및 예시적인 스위치 회로(106B, 106C)를 포함한다.FIG. 3 is a circuit diagram of
예시적인 PMOS 트랜지스터들(302, 304, 306)은 연산 증폭기의 입력 스테이지를 형성하도록 구성된다. 입력 스테이지에서, PMOS 트랜지스터들(302, 304)의 드레인 게이트를 통해 흐르는 전류는 입력 전압(104) 및 전압 분할기(114)에 의해 제공되는 전압에 비례한다. 스위치 회로(106A)에 의해 제공되는 2개의 전압은 이상적으로 크기가 동일하지만, 실제로는 상이할 수 있다. 302 및 304에서 측정되는 전압들의 크기의 차이는 오프셋 전압(108)이다.
예시적인 PMOS 트랜지스터들(308, 310, 312, 314) 및 예시적인 NMOS 트랜지스터들(316, 318, 320, 322)은 집합적으로 폴디드 캐스코드 증폭기(folded cascode amplifier)를 형성한다. NMOS 트랜지스터들(318, 322) 사이의 전압의 증폭의 측정인 연산 증폭기(110)의 이득은 폴디드 캐스코드 증폭기 내의 트랜지스터들의 트랜스컨덕턴스에 기초한다.
실제로, 예시적인 연산 증폭기(110)는 도 3에 설명된 바와 같은 3개의 예시적인 스위치 회로(106A, 106B, 106C) 구현들을 포함할 수 있다. 예시적인 스위치 회로(106B, 106C)는 이전에 설명된 예시적인 스위치 회로(106A)와 유사한 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 예시적인 스위치 회로(106B, 106C)는 각각 2개의 입력 및 2개의 출력을 갖는다. 예시적인 스위치 회로(106B, 106C)는 각각 촙 제어 신호(118)에 기초하여 제1 상태와 제2 상태 사이에서 전이한다. 또한, 예시적인 스위치 회로(106A, 106B, 106C)는, 임의의 시점에서, 3개의 스위치 회로(106A, 106B, 106C)가 모두 제1 상태에 또는 모두 제2 상태에 있도록 구성될 수 있다. 예시적인 스위치 회로(106B, 106C)는 각각 4개의 SPST 스위치에 의해 구현될 수 있고, 이는 결국 트랜지스터들 또는 다른 적절한 스위칭 회로 요소들을 사용하여 구현될 수 있다. 예시적인 스위치 회로(106B, 106C)는 예시적인 연산 증폭기(110)를 이상적인 op 앰프로서 설명하기 위해 도 1-2에서 요구되지 않지만, 실제로, 예시적인 연산 증폭기(110)는 예시적인 촙 제어 신호(118)에 기초하여 제1 상태에서 을 출력하고 제2 상태에서 을 출력하기 위해 예시적인 스위치 회로(106A, 106B, 106C) 각각을 포함할 수 있다.In fact, the example
예시적인 스위치 회로(106B)는 2개의 입력 및 2개의 출력을 갖는다. 예시적인 스위치 회로(106B)의 2개의 입력은 예시적인 PMOS 트랜지스터들(308, 310)의 드레인 게이트들에 결합된다. 예시적인 스위치 회로(106B)의 2개의 출력은 예시적인 PMOS 트랜지스터들(312, 314)의 소스 게이트들에 결합된다. 예시적인 스위치 회로(106B)가 제1 상태에 있을 때, 예시적인 PMOS 트랜지스터(308)의 드레인 게이트는 예시적인 PMOS 트랜지스터(312)의 소스 게이트에 결합되고, 예시적인 PMOS 트랜지스터(310)의 드레인 게이트는 예시적인 PMOS 트랜지스터(314)의 소스 게이트에 결합된다. 예시적인 스위치 회로(106B)가 제2 상태에 있을 때, 예시적인 PMOS 트랜지스터(308)의 드레인 게이트는 예시적인 PMOS 트랜지스터(314)의 소스 게이트에 결합되고, 예시적인 PMOS 트랜지스터(310)의 드레인 게이트는 예시적인 PMOS 트랜지스터(312)의 소스 게이트에 결합된다.The
예시적인 스위치 회로(106C)는 2개의 입력 및 2개의 출력을 갖는다. 예시적인 스위치 회로(106C)의 2개의 입력은 예시적인 NMOS 트랜지스터들(316, 318)의 소스 게이트들에 결합된다. 예시적인 스위치 회로(106C)의 2개의 출력은 예시적인 NMOS 트랜지스터들(320, 322)의 드레인 게이트들에 결합된다. 예시적인 스위치 회로(106C)가 제1 상태에 있을 때, 예시적인 NMOS 트랜지스터(316)의 소스 게이트는 예시적인 NMOS 트랜지스터(320)의 드레인 게이트에 결합되고, 예시적인 NMOS 트랜지스터(318)의 소스 게이트는 예시적인 NMOS 트랜지스터(322)의 소스 게이트에 결합된다. 예시적인 스위치 회로(106C)가 제2 상태에 있을 때, 예시적인 NMOS 트랜지스터(316)의 소스 게이트는 예시적인 NMOS 트랜지스터(322)의 드레인 게이트에 결합되고, 예시적인 NMOS 트랜지스터(318)의 소스 게이트는 예시적인 NMOS 트랜지스터(320)의 소스 게이트에 결합된다.The
도 3은 입력 전압(104)을 증폭하고 초핑 기술을 구현하기 위해 연산 증폭기(110)가 트랜지스터 레벨에서 어떻게 설계될 수 있는지를 예시한다. 유리하게는, 연산 증폭기(110)는 촙 제어 신호(118)를 통해 예시적인 ADC(116)에 의해 제어되는 스위치 회로(106B 및 106C)를 포함한다. 그 결과, 예시적인 ADC(116)는 오프셋 전압(108)을 나타내지 않는 디지털 비트들을 생성할 수 있어, 주파수 필터와 같은 회로로 오프셋 전압을 제거하기 위한 추가적인 다이 공간에 대한 필요성을 제거한다. 또한, 촙 제어 신호(118)가 연산 증폭기의 출력이 샘플링되고 평균화될 수 있게 하여 오프셋을 제거하기 때문에, 오프셋 전압(108)을 제거하기 위한 예시적인 ADC(116)의 사용은 오프셋 전압의 크기를 감소시킨다. 또한, 예시적인 ADC(116)가 다수의 온도에서 초핑 기술을 수행할 수 있기 때문에, 예시적인 연산 증폭기(110)의 온도 드리프트는 이전의 솔루션들보다 낮을 수 있다.3 illustrates how an
도 4는 도 1의 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 회로의 예시적인 블록도이다. 예시적인 ADC(116)는 예시적인 촙 제어기 회로(402), 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404), 예시적인 평균기 회로(406), 및 예시적인 컨버터 회로(408)를 포함한다. 도 4는 또한 예시적인 op 앰프 출력 신호(112), 예시적인 촙 제어 신호(118), 예시적인 ADC 출력 신호(120), 예시적인 ADC SOC 신호(410), 및 예시적인 샘플 출력 신호(412)를 포함한다. FIG. 4 is an example block diagram of the analog-to-digital converter (ADC) circuit of FIG. 1. The
예시적인 촙 제어기 회로(402)는 본 개시의 교시에 따라 초핑 기술을 구현한다. 예를 들어, 예시적인 촙 제어기 회로(402)는 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)로부터 예시적인 ADC SOC 신호(410)를 수신하고, 예시적인 촙 제어 신호(118)를 동기적으로 생성한다. 예시적인 촙 제어기 회로(402)는 또한, 도 2에서 이전에 설명된 바와 같이, 스위치들이 제1 상태에 있어야 할 때 및 스위치들이 제2 상태에 있어야 할 때를 나타내기 위해 촙 제어 신호(118)를 예시적인 스위치 회로(106A, 106B, 106C)에 전송한다. 예시적인 촙 제어 신호(118) 및 예시적인 ADC SOC 신호(410)는 도 5와 관련하여 더 논의된다. 예시적인 촙 제어기 회로(402)는 평균 전압이 계산되어야 할 때를 나타내기 위해 예시적인 평균기 회로(406)에 명령어들을 추가로 제공한다.Exemplary
예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)는 예시적인 연산 증폭기(110)에 의해 생성된 op 앰프 출력 신호(112)를 수신한다. 클록 회로를 사용하여, 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)는 op 앰프 출력 신호(112)로부터 전압을 기록하고 기록된 전압을 일정 양의 시간 동안 출력한다. 일부 예들에서, 기록된 전압은 샘플 또는 변환이라고 지칭될 수 있다. 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)는 새로운 변환이 시작된 때를 나타내기 위해 ADC SOC 신호(410)를 전송한다. 유사하게, 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)가 주어진 기록된 전압을 출력하는 시간의 양은 홀드 시간이라고 지칭될 수 있다. 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)는 기록된 전압인 샘플 출력 신호(412)를 예시적인 평균기 회로(406)에 제공한다. 예시적인 op 앰프 출력 신호(112)는 도 5와 관련하여 더 논의된다.The exemplary sample and hold
예시적인 평균기 회로(406)는 시간에 걸쳐 예시적인 샘플 출력 신호(412) 내에서 다수의 전압들을 수신한다. 예를 들어, 예시적인 평균기 회로(406)는 제1 홀드 시간 동안 제1 기록된 전압을 수신하고, 이어서 제2 홀드 시간 동안 제2 기록된 전압을 수신하고, 기타 등등일 수 있다. 예시적인 촙 제어기 회로(402)로부터 명령어들을 수신하면, 예시적인 평균기 회로(406)는 예시적인 샘플 출력 신호(412) 내에서 이전의 2개의 기록된 전압들의 평균을 계산한다. 예시적인 평균기 회로(406)는 계산된 평균 전압을 컨버터 회로(408)에 제공한다.The
예시적인 컨버터 회로(408)는 계산된 평균 전압을 디지털 값으로 변환한다. 디지털 값은 임의의 수의 비트들을 포함할 수 있다. 예시적인 컨버터 회로(408)는 임의의 아날로그-디지털 변환 기술을 사용하여 디지털 값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 컨버터 회로(408)는 값들의 범위 내의 임의의 계산된 평균 전압에 대해, 어떤 대응하는 디지털 비트들이 생성되어야 하는지를 설명하는 룩업 테이블을 구현할 수 있다. 그러한 예들에서, 룩업 테이블은 컨버터 회로(408) 내에 사전 프로그래밍될 수 있거나 프로세서 회로(124)에 의해 예시적인 컨버터 회로(408)에 제공될 수 있다. 예시적인 컨버터 회로(408)에 의해 생성된 디지털 값들은 예시적인 ADC 출력 신호(120)라고 지칭된다.
유리하게도, 예시적인 ADC(116)는 촙 제어 신호(118), ADC SOC 신호(410), 및 평균기 회로(406)가 평균을 계산할 때를 동기화하기 위한 예시적인 촙 제어기 회로(402)를 포함한다. 예시적인 촙 제어기 회로(402)는 평균기 회로(406)에 대한 입력으로서 사용되는 전압들 중 하나가 과 동일하고, 평균기 회로(406)에 대한 입력으로서 사용되는 다른 전압이 과 동일한 것을 보장함으로써 ADC(116)가 오프셋을 제거할 수 있게 한다. 그 결과, 컨버터 회로(408)에 의해 생성되는 디지털 비트들은 의 계산된 평균 전압에 기초한다. 또한, 오프셋을 제거하기 위한 예시적인 ADC 회로(116)의 사용은 동일한 것을 달성하기 위해 외부 필터를 필요로 하는 이전의 솔루션들에 비해 구현 영역을 감소시킨다.Advantageously, the
도 5는 예시적인 op 앰프 출력 신호(112), 예시적인 촙 제어 신호(118), 예시적인 ADC SOC 신호(410), 예시적인 샘플 출력 신호(412), 및 예시적인 ADC 출력 신호(120)를 예시하는 타이밍도(502)를 도시한다. 5 shows an example op
예시적인 타이밍도(502)는 op 앰프 출력 신호(112)가 시간에 따라 어떻게 변하는지를 보여준다. 이상적으로, op 앰프 출력 신호(112)는 주위에서 발진하는 구형파로서 표현될 수 있다. 예시적인 스위치 회로(106A, 106B, 106C)가 제1 상태에 있을 때, 예시적인 op 앰프 출력 신호(112)는 도 5에서 로서 설명된 전압, 즉 보다 큰 볼트에 있다. 유사하게, 예시적인 스위치 회로(106A, 106B, 106C)가 제2 상태에 있을 때, 예시적인 op 앰프 출력 신호(112)는 도 5에서 로서 설명된 전압, 즉 보다 작은 볼트에 있다. The example timing diagram 502 shows how the op
이상적인 구형파는 전압들 사이의 순간 전이들을 포함한다. 실제로, 예시적인 연산 증폭기(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 과 사이에서 전이하기 위해 일정 양의 시간을 요구할 수 있다. 일부 예들에서, 예시적인 연산 증폭기(110)는 추가적으로 또는 대안적으로 타겟 전압( 또는 )을 오버슈트(overshoot) 또는 언더슈트(undershoot)할 수 있고, 타겟 전압으로 리턴하기 위해 일정 양의 시간을 요구할 수 있다. 일부 예들에서, 전이가 발생한 후에 예시적인 연산 증폭기(110)가 타겟 전압으로 리턴하기 위해 요구되는 시간의 양은 안정 시간(settle time)으로서 지칭된다.An ideal square wave contains instantaneous transitions between voltages. In fact, the example
예시적인 타이밍도(502)는 초핑 주파수의 2.5 주기에 걸쳐 전술한 신호를 나타내고 있다. 초핑 주파수의 하나의 주기 동안, op 앰프 출력 신호(112)는 와 사이에서 한 번 전이한다. 게다가, 초핑 주파수의 하나의 주기 동안, 예시적인 ADC(116)는 하나의 디지털 값을 생성한다. The exemplary timing diagram 502 shows the above-described signal over 2.5 cycles of the chopping frequency. During one cycle of the chopping frequency, the op
예시적인 촙 제어 신호(118)는 높은 공급 전압 및 낮은 공급 전압을 포함한다. 예시적인 촙 제어 신호(118)가 낮은 공급 전압을 나타낼 때, 예시적인 스위치 회로(106A, 106B, 106C)는 전술한 바와 같이 제1 상태에 있다. 유사하게, 예시적인 촙 제어 신호가 높은 공급 전압을 나타낼 때, 예시적인 스위치 회로(106A, 106B, 106C)는 전술한 바와 같이 제2 상태에 있다.Exemplary chop control signals 118 include high and low supply voltages. When the example
예시적인 ADC SOC 신호(410)는 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)가 op 앰프 출력 신호(112)를 샘플링할 때를 설명한다. 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)는 ADC SOC 신호(410)가 낮은 공급 전압으로부터 높은 공급 전압으로 전이할 때 예시적인 op 앰프 출력 신호(112)의 샘플을 시작한다. 유사하게, 예시적인 샘플 및 홀드 회로(404)는 ADC SOC 신호(410)가 높은 공급 전압으로부터 낮은 공급 전압으로 전이할 때 샘플을 종료한다. 예시적인 ADC SOC 신호(410)는 예시적인 촙 제어기 회로(402)에 의해 생성된다. Example
예시적인 샘플 출력 신호(412)는 각각의 샘플 동안 ADC가 기록하는 전압들을 나타낸다. 예시적인 입력 전압(104)은 시간에 따라 변할 수 있지만, 예시적인 촙 제어 신호(118)는, 임의의 ADC 샘플 주기 동안 기록된 전압이 2개의 값 중 하나에 의해 표현될 수 있도록, 예시적인 촙 제어 신호(118)와 예시적인 ADC SOC 신호(410)를 동기화한다. 구체적으로, 로 라벨링된 샘플들은 전압 을 지칭하고, 로 라벨링된 샘플들은 전압 을 지칭한다. 초핑 주파수의 하나의 주기 동안, 예시적인 샘플 출력 신호(412)는 로 라벨링된 하나의 샘플 및 로 라벨링된 하나의 샘플을 포함한다. 오프셋 전압을 필터링하기 위해, 예시적인 컨버터 회로(408)는 초핑 주파수의 하나의 주기 동안 기록된 전압들(즉, 2개의 연속적인 샘플로부터의 전압들)의 평균에 기초하여 디지털 비트들을 생성한다. 구체적으로는,Example
이고, 여기서 는 평균기 회로(406)에 의해 생성되어 컨버터 회로(408)에 제공되는 아날로그 전압이다. and here is the analog voltage generated by the
예시적인 ADC 출력 신호 출력들(120)은 초핑 주파수의 각각의 주기에 대한 하나의 새로운 디지털 값을 포함한다. 도 5의 예시적인 타이밍도에서, 예시적인 ADC 출력 신호(120)는 컨버터 회로(408)가 의 제1 값에 기초하여 생성한 예시적인 디지털 값(504)을 포함한다. 예시적인 op 앰프 출력 신호(112)의 2개의 추가적인 샘플 후에, 예시적인 컨버터 회로(408)는 의 제2 값에 기초하여 예시적인 디지털 값(506)을 생성한다. 예시적인 디지털 값들(504, 506)은 임의의 양의 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 디지털 값들(504, 506)은 데이터의 하나 이상의 비트, 바이트, 워드 등을 포함할 수 있다.Exemplary ADC
유리하게도, (op 앰프 출력 신호(112)의 값을 지시하는) 촙 제어 신호(118)는 샘플 및 홀드 회로(404)로부터 예시적인 촙 제어기 회로(402)로 전송되는 ADC SOC 신호(410)에 기초한다. 따라서, 예시적인 ADC(116)는, 촙 제어 신호(118)에서의 전이가 발생한 후에, op 앰프 출력 신호(112)의 후속 샘플이 op 앰프 출력 신호(112)가 안정되기에 충분한 시간을 가질 때까지 시작하지 않는다는 의미에서 동기적으로 촙 제어 신호(118) 및 ADC SOC 신호(410)를 생성한다. 구체적으로, op 앰프 출력 신호(112)는 op 앰프 출력 신호(112)의 순시 전압과 원하는 타겟 전압( 또는 ) 사이의 차이가 에러 임계치 이하일 때 안정된 것으로 간주될 수 있다. 그렇게 함으로써, 예시적인 샘플 출력 신호(412)의 코드 1 및 코드 2는 예시적인 연산 증폭기(110)가 안정 시간 동안 생성하는 오버슈트 전압 또는 언더슈트 전압이 아니라 op 앰프 출력 신호(112)의 원하는 타겟 전압에 기초한다.Advantageously, the chop control signal 118 (indicating the value of the op amp output signal 112) is connected to the
도 6은 도 1의 연산 증폭기의 에러를 설명하는 히스토그램들을 포함한다. 도 6은 예시적인 히스토그램들(602, 604)을 포함한다.FIG. 6 includes histograms illustrating the error of the operational amplifier of FIG. 1. Figure 6 includes
예시적인 히스토그램(602)은 예시적인 컴퓨터 시스템(100) 동작의 다수의 시뮬레이션들에 걸친 예시적인 연산 증폭기(110)의 오프셋을 도시한다. 일부 예들에서, 예시적인 연산 증폭기(110)의 오프셋은 연산 증폭기(110)의 예상 출력 전압과 op 앰프 출력 신호(112)의 측정된 전압 사이의 차이로서 계산될 수 있다. 다른 예들에서, 예시적인 연산 증폭기(110)의 오프셋은 ADC 출력 신호(120)의 측정된 전압과 ADC(116)의 예상 출력 전압 사이의 차이로서 계산될 수 있다.
예시적인 히스토그램(602)의 x축은 볼트 단위의 오프셋을 나타내고, 예시적인 히스토그램(602)의 y축은 2개의 특정 전압들 사이에서 오프셋이 계산된 시뮬레이션들의 수(즉, 히스토그램의 특정 빈(bin)에 속하는 시뮬레이션들의 수)를 나타낸다. 예시적인 히스토그램(602)은, 모든 예시적인 시뮬레이션들에 걸쳐, 예시적인 연산 증폭기(110)가 202 마이크로볼트(μV) 이하의 크기를 갖는 오프셋을 나타냈음을 도시한다.The x-axis of the
예시적인 히스토그램(602)은 예시적인 컴퓨터 시스템(100) 동작의 다수의 시뮬레이션들에 걸친 예시적인 연산 증폭기(110)의 온도 드리프트를 도시한다. 단일 온도 드리프트 값을 계산하기 위해, 예시적인 컴퓨터 시스템(100)은 다수의 주변 온도들에서 동작하도록 여러 번 시뮬레이션되고, 오프셋은 각각의 고유 온도 시뮬레이션에 대해 계산된다. 온도 드리프트는 그 후 로서 설명될 수 있고, 여기서 는 온도 드리프트이고, 는 최고의 기록된 오프셋 전압이고, 은 최저의 기록된 오프셋 전압이고, 는 최고 동작 온도이고, 은 최저 동작 온도이다.
예시적인 히스토그램(604)의 x축은 섭씨 1도당 마이크로볼트(μV/°C) 단위의 온도 드리프트를 나타내고, 예시적인 히스토그램(604)의 y축은 2개의 특정 값들 사이에서 온도 드리프트가 계산된 시뮬레이션들의 수(즉, 히스토그램의 특정 빈에 속하는 시뮬레이션들의 수)를 나타낸다. 예시적인 히스토그램(604)은, 모든 예시적인 시뮬레이션들에 걸쳐, 예시적인 연산 증폭기(110)가 1.18μV/°C 이하의 크기를 갖는 온도 드리프트를 나타냈음을 도시한다.The x-axis of the
본 설명에서, "및/또는"이라는 용어는 (A, B 및/또는 C와 같은 형태로 사용될 때) (a) A 단독; (b) B 단독; (c) C 단독; (d) A와 B; (e) A와 C; (f) B와 C; 및 (g) A와 B와 C와 같은 A, B, C의 임의의 조합 또는 서브세트를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "A 또는 B 중 적어도 하나"(또는 "A 및 B 중 적어도 하나")라는 문구는 (a) 적어도 하나의 A; (b) 적어도 하나의 B; 및 (c) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 중 임의의 것을 포함하는 구현들을 지칭한다.In this description, the term “and/or” (when used in conjunction with A, B and/or C) refers to (a) A alone; (b) B alone; (c) C alone; (d) A and B; (e) A and C; (f) B and C; and (g) any combination or subset of A, B, C, such as A, B, and C. Additionally, as used herein, the phrase “at least one of A or B” (or “at least one of A and B”) refers to (a) at least one of A; (b) at least one B; and (c) at least one A and at least one B.
본 명세서에서 설명되는 예시적인 방법들, 장치들 및 제조 물품들은 연산 증폭기의 성능을 개선하고, 연산 증폭기로부터 에러를 제거하는 데 필요한 다이 공간의 양을 줄인다. 예시적인 연산 증폭기(110)의 출력은 오프셋을 제거하기 위해 예시적인 ADC(116)에 직접 제공된다. 예시적인 연산 증폭기(110) 및 예시적인 ADC(116) 양자는 동일한 집적 회로 상에 구현되어, 오프셋을 제거하기 위해 개별 회로 상의 추가적인 다이 공간을 사용할 필요성을 제거한다. 또한, 예시적인 ADC(116)는 연산 증폭기의 출력이 변경될 때와 연산 증폭기의 출력이 디지털 값을 형성하기 위해 샘플링될 때 양자를 제어한다. 결과적으로, 예시적인 연산 증폭기(110)의 오프셋 및 온도 드리프트는 이전 솔루션들보다 크기가 낮을 수 있다.Exemplary methods, devices, and articles of manufacture described herein improve the performance of operational amplifiers and reduce the amount of die space required to remove errors from the operational amplifier. The output of exemplary
"결합(couple)"이라는 용어가 명세서 전반에 걸쳐 사용된다. 이러한 용어는 본 설명과 일관된 기능적 관계를 가능하게 하는 접속들, 통신들, 또는 신호 경로들을 커버할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 A가 제어 디바이스 B에 신호를 제공하여 액션을 수행하면, 제1 예에서는 디바이스 A가 디바이스 B에 결합되거나, 제2 예에서는 개재 컴포넌트 C가 디바이스 A와 디바이스 B 사이의 기능적 관계를 실질적으로 변경하지 않으면 디바이스 A가 개재 컴포넌트 C를 통해 디바이스 B에 결합되어 디바이스 A에 의해 제공되는 제어 신호를 통해 디바이스 A에 의해 디바이스 B가 제어된다.The term “couple” is used throughout the specification. This term may cover connections, communications, or signal paths that enable functional relationships consistent with this description. For example, if device A provides a signal to control device B to perform an action, in a first example device A is coupled to device B, or in a second example intervening component C establishes a functional relationship between device A and device B. Without substantially changing, device A is coupled to device B through intervening component C, and device B is controlled by device A through control signals provided by device A.
태스크 또는 기능을 수행하도록 "구성되는" 디바이스는 기능을 수행하도록 제조자에 의해 제조 시에 구성(예를 들어, 프로그래밍 및/또는 하드와이어링)될 수 있고/있거나, 기능 및/또는 다른 추가적인 또는 대안적인 기능들을 수행하도록 제조 후에 사용자에 의해 구성가능(또는 재구성가능)할 수 있다. 구성하는 것은 디바이스의 펌웨어 및/또는 소프트웨어 프로그래밍을 통해, 디바이스의 하드웨어 컴포넌트들 및 상호접속들의 구성 및/또는 레이아웃을 통해, 또는 이들의 조합을 통해 이루어질 수 있다.A device that is “configured” to perform a task or function may be configured (e.g., programmed and/or hardwired) at the time of manufacture by the manufacturer to perform the function and/or may be configured to perform the function and/or other additional or alternative functions. It may be configurable (or reconfigurable) by the user after manufacturing to perform various functions. Configuration may be accomplished through firmware and/or software programming of the device, configuration and/or layout of the device's hardware components and interconnections, or a combination thereof.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "단자(terminal)", "노드(node)", "상호접속(interconnection)", "핀(pin)" 및 "리드(lead)"라는 용어들은 상호교환가능하게 사용된다. 구체적으로 반대로 언급되지 않는 한, 이러한 용어들은 일반적으로 디바이스 요소, 회로 요소, 집적 회로, 디바이스 또는 다른 전자기기 또는 반도체 컴포넌트 사이의 상호접속 또는 이들의 종점을 의미하는 데 사용된다.As used herein, the terms “terminal,” “node,” “interconnection,” “pin,” and “lead” are used interchangeably. It is used. Unless specifically stated to the contrary, these terms are generally used to mean an interconnection or termination point between device elements, circuit elements, integrated circuits, devices or other electronic or semiconductor components.
특정 컴포넌트들을 포함하는 것으로서 본 명세서에서 설명되는 회로 또는 디바이스는 그 대신에 설명된 회로 또는 디바이스를 형성하기 위해 그러한 컴포넌트들에 결합되도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 반도체 요소(예컨대, 트랜지스터), 하나 이상의 수동 요소(예컨대, 저항기, 커패시터, 및/또는 인덕터), 및/또는 하나 이상의 소스(예컨대, 전압 및/또는 전류 소스)를 포함하는 것으로서 설명된 구조는 그 대신에 단일 물리적 디바이스(예를 들어, 반도체 다이 및/또는 집적 회로(IC) 패키지) 내의 반도체 요소들만을 포함할 수 있고, 예를 들어 최종 사용자 및/또는 제3자에 의해 제조시에 또는 제조시 이후에 설명된 구조를 형성하기 위해 수동 요소들 및/또는 소스들 중 적어도 일부에 결합되도록 적응될 수 있다.A circuit or device described herein as including certain components may instead be adapted to be combined with such components to form the described circuit or device. For example, one or more semiconductor elements (e.g., transistors), one or more passive elements (e.g., resistors, capacitors, and/or inductors), and/or one or more sources (e.g., voltage and/or current sources). A structure described as a device may instead include only semiconductor elements within a single physical device (e.g., a semiconductor die and/or integrated circuit (IC) package) and may not be accessible to, for example, end users and/or third parties. It can be adapted to be coupled to at least some of the passive elements and/or sources to form the described structure at the time of manufacture or after manufacture.
특정 트랜지스터들의 사용이 본 명세서에 설명되지만, 다른 트랜지스터들(또는 등가 디바이스들)이 대신 사용될 수 있다. 예를 들어, p형 금속-산화물-실리콘 FET("MOSFET")는 회로에 대한 변경들이 거의 또는 전혀 없이 n형 MOSFET 대신 사용될 수 있다. 또한, 다른 유형들의 트랜지스터들(예를 들어, 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)들)이 사용될 수 있다.Although the use of specific transistors is described herein, other transistors (or equivalent devices) may be used instead. For example, a p-type metal-oxide-silicon FET (“MOSFET”) can be used in place of an n-type MOSFET with little or no changes to the circuit. Additionally, other types of transistors (eg, bipolar junction transistors (BJTs)) may be used.
본 명세서에 설명된 회로들은 컴포넌트 교체 전에 이용 가능한 기능과 적어도 부분적으로 유사한 기능을 제공하기 위해 교체된 컴포넌트들을 포함하도록 재구성 가능하다. 저항기들로서 도시된 컴포넌트들은, 달리 언급되지 않는 한, 도시된 저항기에 의해 표현되는 임피던스의 양을 제공하기 위해 직렬 및/또는 병렬로 결합된 임의의 하나 이상의 요소를 일반적으로 나타낸다. 예를 들어, 단일 컴포넌트로서 본 명세서에 도시되고 설명된 저항기 또는 커패시터는 대신에, 각각 동일한 노드들 사이에 병렬로 결합된 다수의 저항기 또는 커패시터일 수 있다. 예를 들어, 단일 컴포넌트로서 본 명세서에 도시되고 설명된 저항기 또는 커패시터는 대신에, 각각 단일 저항기 또는 커패시터와 동일한 2개의 노드 사이에 직렬로 결합된 다수의 저항기 또는 커패시터일 수 있다.Circuits described herein are reconfigurable to include replaced components to provide functionality that is at least partially similar to functionality available prior to component replacement. Components shown as resistors, unless otherwise noted, generally represent any one or more elements combined in series and/or parallel to provide the amount of impedance represented by the resistor shown. For example, a resistor or capacitor shown and described herein as a single component may instead be multiple resistors or capacitors each coupled in parallel between identical nodes. For example, a resistor or capacitor shown and described herein as a single component may instead be multiple resistors or capacitors coupled in series between the same two nodes, each as a single resistor or capacitor.
전술한 설명에서 "접지"라는 문구의 사용은 섀시 접지(chassis ground), 지구 접지(Earth ground), 플로팅 접지(floating ground), 가상 접지(virtual ground), 디지털 접지(digital ground), 공통 접지(common ground), 및/또는 본 설명의 교시에 적용가능하거나 그에 적합한 임의의 다른 형태의 접지 접속을 포함한다. 달리 언급되지 않는 한, 값에 선행하는 "약", "대략", 또는 "실질적으로"는 언급된 값의 +/-10 퍼센트를 의미한다. The use of the phrase "ground" in the foregoing description refers to chassis ground, earth ground, floating ground, virtual ground, digital ground, common ground ( common ground), and/or any other type of ground connection applicable or suitable to the teachings of this description. Unless otherwise stated, “about,” “approximately,” or “substantially” preceding a value means +/-10 percent of the stated value.
청구항들의 범위 내에서, 설명된 실시예들에서의 수정들이 가능하고, 다른 실시예들이 가능하다.Modifications to the described embodiments are possible, and other embodiments are possible, within the scope of the claims.
Claims (20)
스위치 회로 - 상기 스위치 회로는,
입력 전압에 결합된 제1 스위치 입력;
연산 증폭기의 양의 입력 단자에 결합된 제1 스위치 출력;
상기 연산 증폭기의 출력에 결합된 제2 스위치 입력; 및
상기 연산 증폭기의 음의 입력 단자에 결합된 제2 스위치 출력을 갖고; 상기 스위치 회로는,
제1 상태에서 제어 신호에 기초하여, 상기 제1 스위치 입력을 상기 제1 스위치 출력에 그리고 상기 제2 스위치 입력을 상기 제2 스위치 출력에 접속하고;
제2 상태에서 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 제1 스위치 입력을 상기 제2 스위치 출력에 그리고 상기 제2 스위치 입력을 상기 제1 스위치 출력에 접속하도록 구성되며; 상기 연산 증폭기는,
상기 제어 신호에 응답하여, 이득 및 상기 제1 상태에서의 상기 스위치 회로에 기초하여 제1 전압을 생성하고;
상기 제어 신호에 응답하여, 상기 이득 및 상기 제2 상태에서의 상기 스위치 회로에 기초하여 제2 전압을 생성하도록 구성됨 -; 및
상기 입력 전압과 상기 이득의 곱셈에 기초하여 상기 제1 전압 및 제2 전압을 디지털 값으로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함하는, 디바이스.As a device,
Switch circuit - The switch circuit is,
a first switch input coupled to an input voltage;
a first switch output coupled to the positive input terminal of the operational amplifier;
a second switch input coupled to the output of the operational amplifier; and
a second switch output coupled to a negative input terminal of the operational amplifier; The switch circuit is,
Based on a control signal in a first state, connect the first switch input to the first switch output and the second switch input to the second switch output;
configured to connect the first switch input to the second switch output and the second switch input to the first switch output based on the control signal in a second state; The operational amplifier is,
In response to the control signal, generate a first voltage based on a gain and the switch circuit in the first state;
configured to, in response to the control signal, generate a second voltage based on the gain and the switch circuit in the second state; and
A device comprising an analog-to-digital converter (ADC) configured to convert the first and second voltages to digital values based on the multiplication of the input voltage and the gain.
상기 제어 신호는 주어진 시간에 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태 중 하나에 대응하고,
상기 스위치 회로는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태에서 입력들을 출력들에 접속할 것인지를 결정하도록 추가로 구성되는, 디바이스.According to paragraph 1,
the control signal corresponds to either the first state or the second state at a given time,
wherein the switch circuit is further configured to determine whether to connect inputs to outputs in the first state or the second state based on the control signal.
상기 제어 신호가 상기 제1 상태에 대응한다는 결정에 응답하여 상기 제1 전압을 생성하고;
상기 제어 신호가 상기 제2 상태에 대응한다는 결정에 응답하여 상기 제2 전압을 생성하도록 추가로 구성되는, 디바이스.The method of claim 2, wherein the operational amplifier is:
generate the first voltage in response to determining that the control signal corresponds to the first state;
The device further configured to generate the second voltage in response to determining that the control signal corresponds to the second state.
상기 제1 전압은 제1 연산 증폭기 전압이고,
상기 제2 전압은 제2 연산 증폭기 전압이고,
상기 ADC는 추가로,
시간량 동안 상기 제1 상태에 대응하여 상기 제어 신호를 제공하고;
상기 시간량 동안 상기 연산 증폭기의 출력의 제1 기록된 전압을 생성하고 - 상기 제1 기록된 전압과 상기 제1 연산 증폭기 전압 사이의 차이는 임계치를 만족시킴 -;
상기 시간량 이후에 상기 제2 상태에 대응하여 촙 제어 신호를 제공하고;
상기 연산 증폭기의 출력과 상기 제2 연산 증폭기 전압 사이의 차이가 상기 임계치를 만족시킬 때까지 대기하고;
대기 후에, 상기 연산 증폭기의 상기 출력의 제2 기록된 전압을 생성하는, 디바이스.According to paragraph 4,
The first voltage is the first operational amplifier voltage,
The second voltage is the second operational amplifier voltage,
The ADC additionally,
providing the control signal in response to the first state for an amount of time;
generate a first written voltage of the output of the operational amplifier during the amount of time, wherein the difference between the first written voltage and the first operational amplifier voltage satisfies a threshold;
providing a chop control signal in response to the second state after the amount of time;
wait until the difference between the output of the operational amplifier and the second operational amplifier voltage satisfies the threshold;
After waiting, the device generates a second written voltage of the output of the operational amplifier.
상기 스위치 회로는 제1 스위치 회로이고;
상기 연산 증폭기는 제2 스위치 회로를 추가로 포함하고;
상기 제2 스위치 회로는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제1 상태에서 제1 접속들을 형성하고;
상기 제2 스위치 회로는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제2 상태에서 제2 접속을 형성하는, 디바이스.According to paragraph 1,
The switch circuit is a first switch circuit;
The operational amplifier further includes a second switch circuit;
the second switch circuit forms first connections in the first state based on the control signal;
and the second switch circuit forms a second connection in the second state based on the control signal.
스위치 회로 - 상기 스위치 회로는,
입력 전압에 결합된 제1 스위치 입력;
연산 증폭기의 양의 입력 단자에 결합된 제1 스위치 출력;
상기 연산 증폭기의 출력에 결합된 제2 스위치 입력; 및
상기 연산 증폭기의 음의 입력 단자에 결합된 제2 스위치 출력을 갖고; 상기 스위치 회로는,
제1 상태에서 제어 신호에 기초하여, 상기 제1 스위치 입력을 상기 제1 스위치 출력에 그리고 상기 제2 스위치 입력을 상기 제2 스위치 출력에 접속하고;
제2 상태에서 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 제1 스위치 입력을 상기 제2 스위치 출력에 그리고 상기 제2 스위치 입력을 상기 제1 스위치 출력에 접속하도록 구성되며;
상기 연산 증폭기는,
상기 제어 신호에 응답하여, 이득 및 상기 제1 상태에서의 상기 스위치 회로에 기초하여 제1 전압을 생성하고;
상기 제어 신호에 응답하여, 상기 이득 및 상기 제2 상태에서의 상기 스위치 회로에 기초하여 제2 전압을 생성하도록 구성됨 -;
상기 연산 증폭기에 결합된 입력을 갖고 메모리에 결합된 출력을 갖는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) - 상기 ADC는,
상기 입력 전압과 상기 이득의 곱셈에 기초하여 상기 제1 전압 및 제2 전압을 디지털 값으로 변환하고;
상기 디지털 값을 상기 메모리에 저장하도록 구성됨 -; 및
상기 메모리에 결합된 입력을 갖는 프로세서 회로를 포함하고, 상기 프로세서 회로는 상기 디지털 값에 기초하여 액션을 수행하도록 구성되는, 디바이스.As a device,
Switch circuit - The switch circuit is,
a first switch input coupled to an input voltage;
a first switch output coupled to the positive input terminal of the operational amplifier;
a second switch input coupled to the output of the operational amplifier; and
a second switch output coupled to a negative input terminal of the operational amplifier; The switch circuit is,
Based on a control signal in a first state, connect the first switch input to the first switch output and the second switch input to the second switch output;
configured to connect the first switch input to the second switch output and the second switch input to the first switch output based on the control signal in a second state;
The operational amplifier is,
In response to the control signal, generate a first voltage based on a gain and the switch circuit in the first state;
configured to, in response to the control signal, generate a second voltage based on the gain and the switch circuit in the second state;
An analog-to-digital converter (ADC) having an input coupled to the operational amplifier and an output coupled to a memory, the ADC comprising:
convert the first voltage and the second voltage into digital values based on the multiplication of the input voltage and the gain;
configured to store the digital value in the memory; and
A device comprising a processor circuit having an input coupled to the memory, the processor circuit configured to perform an action based on the digital value.
상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 디지털 값으로의 변환은 제1 변환이고;
상기 ADC는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 다수의 디지털 값들로의 다수의 변환들을 수행하도록 추가로 구성되고;
상기 ADC가 상기 제1 대응관계와 상기 제2 대응관계 사이에서 교대하는 레이트는 상기 연산 증폭기의 출력의 변환의 레이트에 기초하는, 디바이스.According to clause 9,
The conversion of the first voltage and the second voltage into a digital value is a first conversion;
the ADC is further configured to perform multiple conversions of the first voltage and the second voltage into multiple digital values;
The device of claim 1, wherein the rate at which the ADC alternates between the first correspondence and the second correspondence is based on the rate of conversion of the output of the operational amplifier.
상기 제1 전압은 제1 연산 증폭기 전압이고,
상기 제2 전압은 제2 연산 증폭기 전압이고,
상기 ADC는 추가로,
시간량 동안 상기 제1 상태에 대응하여 상기 제어 신호를 제공하고;
상기 시간량 동안 상기 연산 증폭기의 출력의 제1 기록된 전압을 생성하고 - 상기 제1 기록된 전압과 상기 제1 연산 증폭기 전압 사이의 차이는 임계치를 만족시킴 -;
상기 시간량 이후에 상기 제2 상태에 대응하여 상기 제어 신호를 제공하고;
상기 연산 증폭기의 출력과 상기 제2 연산 증폭기 전압 사이의 차이가 상기 임계치를 만족시킬 때까지 대기하고;
대기 후에, 상기 연산 증폭기의 출력의 제2 기록된 전압을 생성하는, 디바이스.According to clause 8,
The first voltage is the first operational amplifier voltage,
The second voltage is the second operational amplifier voltage,
The ADC additionally,
providing the control signal in response to the first state for an amount of time;
generate a first written voltage of the output of the operational amplifier during the amount of time, wherein the difference between the first written voltage and the first operational amplifier voltage satisfies a threshold;
provide the control signal in response to the second state after the amount of time;
wait until the difference between the output of the operational amplifier and the second operational amplifier voltage satisfies the threshold;
After waiting, the device generates a second written voltage of the output of the operational amplifier.
상기 연산 증폭기가 상기 제1 전압을 생성하는 제1 기간 동안 상기 연산 증폭기의 출력을 샘플링하고;
상기 연산 증폭기가 상기 제2 전압을 생성하는 제2 기간 동안 상기 연산 증폭기의 출력을 샘플링하고;
상기 제1 기간으로부터의 샘플과 상기 제2 기간으로부터의 샘플의 평균에 기초하여 상기 디지털 값을 계산하도록 추가로 구성되는, 디바이스.The method of claim 8, wherein to convert the first voltage and the second voltage into digital values, the ADC,
sample the output of the operational amplifier during a first period during which the operational amplifier generates the first voltage;
sample the output of the operational amplifier during a second period during which the operational amplifier generates the second voltage;
The device further configured to calculate the digital value based on an average of the samples from the first period and the samples from the second period.
제1 스위치 입력을 입력 전압에 결합하는 단계;
제1 스위치 출력을 연산 증폭기의 양의 입력 단자에 결합하는 단계;
제2 스위치 입력을 상기 연산 증폭기의 출력에 결합시키는 단계;
제2 스위치 출력을 상기 연산 증폭기의 음의 입력 단자에 결합하는 단계;
제1 상태에서 제어 신호에 기초하여 스위치 회로로, 상기 제1 스위치 입력을 상기 제1 스위치 출력에 그리고 상기 제2 스위치 입력을 상기 제2 스위치 출력에 접속하는 단계;
제2 상태에서 상기 제어 신호에 기초하여 상기 스위치 회로로, 상기 제1 스위치 입력을 상기 제2 스위치 출력에 그리고 상기 제2 스위치 입력을 상기 제1 스위치 출력에 접속하는 단계;
연산 증폭기로, 촙 제어 신호에 응답하여, 이득 및 상기 제1 상태에서의 상기 접속들에 기초하여 제1 전압을 생성하는 단계;
상기 연산 증폭기로, 상기 촙 제어 신호에 응답하여, 상기 이득 및 상기 제2 상태에서의 상기 접속들에 기초하여 제2 전압을 생성하는 단계; 및
아날로그-디지털 컨버터(ADC)로, 상기 입력 전압과 상기 이득의 곱셈에 기초하여 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 디지털 값으로 변환하는 단계를 포함하는, 방법.As a method,
coupling the first switch input to an input voltage;
coupling the first switch output to a positive input terminal of an operational amplifier;
coupling a second switch input to the output of the operational amplifier;
coupling a second switch output to a negative input terminal of the operational amplifier;
connecting the first switch input to the first switch output and the second switch input to the second switch output with a switch circuit based on a control signal in a first state;
connecting, with the switch circuit, the first switch input to the second switch output and the second switch input to the first switch output in a second state based on the control signal;
generating, with an operational amplifier, in response to a chop control signal, a first voltage based on the gain and the connections in the first state;
generating, with the operational amplifier, in response to the chop control signal, a second voltage based on the gain and the connections in the second state; and
Converting, with an analog-to-digital converter (ADC), the first voltage and the second voltage to digital values based on the multiplication of the input voltage and the gain.
상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 디지털 값으로의 변환은 제1 변환이고;
상기 방법은 상기 ADC로, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 다수의 디지털 값들로의 다수의 변환들을 수행하는 단계를 추가로 포함하고;
상기 ADC가 상기 제1 대응관계와 상기 제2 대응관계 사이에서 교대하는 레이트는 상기 연산 증폭기의 출력의 변환의 레이트에 기초하는, 방법.According to clause 15,
The conversion of the first voltage and the second voltage into a digital value is a first conversion;
The method further includes performing, with the ADC, multiple conversions of the first voltage and the second voltage to multiple digital values;
The rate at which the ADC alternates between the first correspondence and the second correspondence is based on the rate of conversion of the output of the operational amplifier.
상기 제1 전압은 제1 연산 증폭기 전압이고,
상기 제2 전압은 제2 연산 증폭기 전압이고,
상기 방법은,
상기 ADC로, 시간량 동안 상기 제1 상태에 대응하여 상기 촙 제어 신호를 제공하는 단계;
상기 ADC로, 상기 시간량 동안 상기 연산 증폭기의 출력의 제1 기록된 전압을 생성하는 단계 - 상기 제1 기록된 전압과 상기 제1 연산 증폭기 전압 사이의 차이는 임계치를 만족시킴 -;
상기 ADC로, 상기 시간량 후에 대응하여 상기 촙 제어 신호를 제공하는 단계;
상기 연산 증폭기의 출력과 상기 제2 연산 증폭기 전압 사이의 차이가 상기 임계치를 만족시킬 때까지 대기하는 단계; 및
대기 후에, 상기 ADC로, 상기 연산 증폭기의 출력의 제2 기록된 전압을 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.According to clause 14,
The first voltage is the first operational amplifier voltage,
The second voltage is the second operational amplifier voltage,
The above method is,
providing, with the ADC, the chop control signal corresponding to the first state for an amount of time;
generating, with the ADC, a first written voltage of the output of the operational amplifier for the amount of time, wherein a difference between the first written voltage and the first operational amplifier voltage satisfies a threshold;
providing, with the ADC, the chop control signal correspondingly after the amount of time;
waiting until the difference between the output of the operational amplifier and the voltage of the second operational amplifier satisfies the threshold; and
After waiting, the method further comprising generating, with the ADC, a second written voltage of the output of the operational amplifier.
상기 ADC로, 상기 연산 증폭기가 상기 제1 전압을 생성하는 제1 기간 동안 상기 연산 증폭기의 출력을 샘플링하는 단계;
상기 연산 증폭기가 상기 제2 전압을 생성하는 제2 기간 동안 상기 연산 증폭기의 출력을 샘플링하는 단계; 및
상기 제1 기간으로부터의 샘플과 상기 제2 기간으로부터의 샘플의 평균에 기초하여 상기 디지털 값을 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.The method of claim 14, wherein converting the first voltage and the second voltage into digital values comprises:
sampling, with the ADC, the output of the operational amplifier during a first period during which the operational amplifier generates the first voltage;
sampling the output of the operational amplifier during a second period during which the operational amplifier generates the second voltage; and
The method further comprising calculating the digital value based on an average of the samples from the first period and the samples from the second period.
상기 스위치 회로는 제1 스위치 회로이고;
상기 방법은,
상기 연산 증폭기 내에 제2 스위치 회로를 구현하는 단계;
상기 제어 신호에 기초하여 상기 제1 상태에서 제2 스위치 회로 입력들을 제2 스위치 회로 출력들에 접속하는 단계; 및
상기 제어 신호에 기초하여 상기 제2 상태에서 제2 스위치 회로 입력들을 제2 스위치 회로 출력들에 접속하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.According to clause 14,
The switch circuit is a first switch circuit;
The above method is,
implementing a second switch circuit within the operational amplifier;
connecting second switch circuit inputs to second switch circuit outputs in the first state based on the control signal; and
The method further comprising connecting second switch circuit inputs to second switch circuit outputs in the second state based on the control signal.
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