TWI777454B - 數位可程式設計的全微分誤差放大器及應用方法 - Google Patents

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Abstract

一種誤差放大器電路接收第一和第二輸入訊號，並提供表示第一和第二輸入訊號之間差值的誤差放大器輸出訊號。誤差放大器電路實現具有微分輸入訊號路徑的比例積分-微分器(PID)電路，並且包括一個比例放大器電路、一個積分-放大器電路和一個微分-放大器電路。微分放大器電路接收交流耦合輸入訊號。誤差放大器電路將來自比例放大器電路、積分放大器電路和微分放大器電路的輸出求和，以提供誤差放大器輸出訊號，其中誤差放大器輸出訊號參考到第一偏壓。

Description

數位可程式設計的全微分誤差放大器及應用方法
本創作涉及一種誤差放大器電路及其應用方法，尤其涉及一種全微分誤差放大器。
筆記型電腦等電子系統，通常含有電源管理積體電路，用於調節電子系統的功率使用。此外，引入積體電路的電子系統，通常採用電壓調製器將供電系統電源的主母線電壓轉換為一個或複數個驅動積體電路所必需的電壓。例如，提供給電子系統的5伏電源電壓可能需要降低到1.8伏，以驅動電子系統中的積體電路。嵌入式系統，例如物聯網(IoT)設備，包括處理器(或微控制器)和本機存放區器，耦合到組件上並執行嵌入式軟體來執行某些任務。實際上，處理器電源由電壓調製器提供，電壓調製器將電源的輸入電壓轉換為處理器指定的電壓值。
開關模式電源或開關調製器，也被稱為直流到直流轉換器，是一種通常用於在積體電路所選的電壓水準下，將輸入端電源電壓轉換成所需的輸出電壓的一種電壓調製器。在一個示例中，一個12伏或5伏的電源電壓可以降低至1伏，以便為嵌入式處理器供電。開關調製器藉此電容器、電感器和變 壓器等低損耗元件提供電源功能，接通或斷開電源開關，將能量以分離的封裝包形式從輸入端轉移到輸出端。回饋控制電路用於調製能量轉移，將穩定的輸出電壓保持在電路所需的負載極限內。
一些開關調製器採用脈衝寬度調製(PWM)來控制功率開關的工作週期。也就是說，藉此調節脈衝寬度，可以在給定的固定頻率或可變頻率下控制功率開關的導通時間。採用PWM控制的開關調製器包括PWM控制器或調製器，以驅動包括功率開關的功率塊、用於功率開關的驅動電路和LC濾波電路。在某些情況下，開關調製器是一個單相位轉換器，PWM控制器產生一個單相位PWM時脈訊號，驅動單相位功率模組。在其他情況下，開關調製器是一個多相位轉換器，多相位PWM控制器產生具有不同相移的時脈訊號，以驅動多相位功率模組，每個時脈訊號驅動相應的功率模組單元。當電壓調製器必須在寬範圍的負載條件下以高精度地傳輸調製後的輸出電壓時，多相位PWM控制器是十分必要的。
所有開關電源都需要一個放大器將輸出電壓或電流與目標參考值作比較。輸出電壓和目標參考值之間的任何差異，即誤差，用於將輸出電壓校正到所需的目標參考值。誤差放大器是開關電源控制回路的基礎。誤差放大器需要特定的頻域調諧，使用極點和零點來補償控制回路。補償通常是藉此一個離散的無源電阻和電容網路以各種方式纏繞在放大器週圍來實現的。一些補償集成在晶片上，並進行數位程式設計，以減少外部元件的數量和焊接的需要。
本發明公開了一種誤差放大器電路，用於接收第一和第二輸入訊號，並提供一個誤差放大輸出訊號，表示第一和第二輸入訊號之間的差值，該誤差放大器電路包括：一個第一分壓器，耦合在第一輸入訊號和第一地電壓之間，第一分壓器的第一輸出節點提供與第一輸入訊號相關並參考第一地電壓的第一輸出訊號；一個第二分壓器，耦合在第二輸入訊號和第二地電壓之間，第二分壓器的第二輸出節點提供與第二輸入訊號相關並參考第二地電壓的第二輸出訊號；以及一個比例-積分-微分器(PID)電路，具有微分輸入訊號路徑，以接收第一輸出訊號和第二輸出訊號，PID電路包括一個比例放大器電路，一個積分放大器電路和一個微分放大器電路，每個比例放大器電路和積分放大器電路接收第一和第二輸出訊號作為各自的輸入訊號，微分放大器電路接收第一輸出訊號和透過交流耦合接收第二輸出訊號作為輸入訊號，比例放大器電路、積分放大器電路和微分放大器電路具有共同連接到誤差放大器輸出節點的輸出端子，以提供誤差放大器輸出訊號，誤差放大器輸出訊號參考到第一偏壓。
其中，第一輸入訊號包括一個參考訊號，表示耦合驅動負載的調製後輸出電壓所需的電壓電平，第一輸出訊號包括一個與參考訊號有關的參考電壓，並且參考到第一地電壓；並且其中第二輸入訊號包括一個傳感電壓，表示負載處的調製輸出電壓，傳感電壓參考到第一地電壓，第二輸出訊號包括一個表示傳感電壓的回饋電壓，並且參考到第二地電壓。
其中，誤差放大器輸出訊號表示參考電壓和回饋電壓之間的差值。
其中，比例放大器電路包括： 一個第一跨導放大器，具有一個非反向輸入端子，耦合接收第一輸出訊號，以及一個反向輸入端子，耦合接收第二輸出訊號，第一跨導放大器具有一個輸出端子，提供第一輸出電流訊號，與第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差值成比例，輸出端子耦合到誤差放大器輸出節點上；以及一個第一電阻器，耦合在第一跨導放大器的輸出端子和第一偏壓之間。
其中，積分放大器電路包括：一個第二跨導放大器，具有一個非反向輸入端子，藉此耦合接收第一輸出訊號，以及一個反向輸入端子，藉此耦合接收第二輸出訊號，第二跨導放大器具有一個輸出端子，提供第二輸出電流訊號，與第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差值成比例；一個第一電容器具有一個第一端子，耦合到第二跨導放大器的輸出端子上，以及一個第二端子，耦合到第一偏壓上，第一電容器積分第二輸出電流訊號；以及一個第三跨導放大器，具有一個非反向輸入端子，耦合到第一電容器的第一端子上，以及一個反向輸入端子，耦合到第一偏壓上，第三跨導放大器具有一個輸出端子，提供一個第三輸出電流訊號，與第一電容器上的電壓和第一偏壓之間的差值成比例，第三跨導放大器的輸出端子耦合到誤差放大器的輸出節點上。
其中，微分放大器電路包括：一個第二電容器具有一個第一端子和一個第二端子，第一端子透過耦合接收第二輸出訊號；一個第四跨導放大器，具有一個非反向輸入端子，透過耦合接收第一輸出訊號，以及一個反向輸入端子， 耦合到第二電容器的第二端子上，以接收交流耦合的第二輸出訊號，一個第二電阻器耦合在第四跨導放大器的非反向輸入端子和反向輸入端子之間，第四跨導放大器具有一個輸出端子，藉此第四輸出電流訊號，與第一輸出訊號和交流耦合的第二輸出訊號之間的差值成比例，第四跨導放大器的輸出端子耦合到誤差放大器輸出節點上；以及一個第三電容器，耦合在第四跨導放大器的輸出端子和第一偏壓之間，其中第一、第三和第四跨導放大器的輸出端子耦合到誤差放大器輸出節點上，以提供誤差放大器輸出訊號，誤差放大器輸出訊號參考到第一偏壓上。
其中，第一分壓器包括一個第三電阻器和一個第四電阻器串聯在第一輸入訊號和第一地電壓之間，第一輸出節點在第三和第四電阻器之間提供第一輸出訊號；第二分壓器包括一個第五電阻器和一個第六電阻器串聯在第二輸入訊號和第二地電壓之間，第二輸出節點在第五和第六電阻器之間提供第二輸出訊號，其中第三和第五電阻器具有相同的電阻值，第四和第六電阻器具有相同的電阻值。
其中，還包括：一個電流傳感放大器，具有一個非反向輸入端子，透過耦合接收指示調製後的輸出電壓的第三輸入訊號，以及一個反相輸入端子，藉此耦合接收第二輸入訊號，第二輸入訊號包括在負載處表示調製後的輸出電壓的傳感電壓，電流傳感放大器在一對微分輸出端子上提供一對微分輸出電流，指示第三輸入訊號和第二輸入訊號之間的差值，該對微分輸出電流包括耦合到第一分壓器的輸出節點的第一微分輸出電流和耦合到第二分壓器的輸出節點的第二微分輸出電流。
其中，第一分壓器包括一個第三電阻器和一個第四電阻器，串聯在第一輸入訊號和第一地電壓之間，第一輸出節點提供在第三和第四電阻器之間的第一輸出訊號；第二分壓器包括一個第五電阻器和一個第六電阻器，串聯在第二輸入訊號和第二地電壓之間，第二輸出節點提供在第五和第六電阻器之間的第二輸出訊號。
其中，第三電阻器包括一個第七電阻器和一個第八電阻器，串聯在第一輸入訊號和第一輸出節點之間，第五電阻器包括一個第九電阻器和一個第十電阻器，串聯在第二輸入訊號和第二輸出節點之間，第一微分輸出電流耦合到第七和第八電阻器之間的一個節點上，第二微分輸出電流耦合到第九和第十電阻器的一個節點上。
其中，微分放大器電路接收第七和第八電阻器之間的節點處的第一輸出訊號，並且接收第九和第十電阻器之間的節點處藉此交流耦合的第二輸出訊號。
其中，第三和第五電阻器具有相同的電阻值，第七電阻器和第九電阻器具有相同的電阻值。
其中，每個第一、第二、第三和第四跨導放大器都包括一個運算跨導放大器。
其中，第一偏壓具有一個大於0V的正電壓值。
本發明還公開了一種誤差放大器的應用方法，用於接收第一和第二輸入訊號，並提供一個誤差放大器輸出訊號，表示第一和第二輸入訊號之間的差值，該應用方法包括：產生一個第一輸出訊號，表示第一輸入訊號並參考到第一地電壓；產生有第二輸出訊號，表示第二輸入訊號並參考到第二地電壓； 在輸出節點處產生一個比例電流輸出訊號，表示第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差值；在輸出節點處產生一個積分電流輸出訊號，表示第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差值的時間積分；在輸出節點處產生一個微分電流輸出訊號，表示第一輸出訊號和交流耦合的第二輸出訊號之間的差值；並且對輸出節點處的比例電流輸出訊號、積分電流輸出訊號和微分電流輸出訊號求和，以便提供誤差放大器輸出訊號，誤差放大器輸出訊號參考到第一偏壓。
其中，第一偏壓為大於0V的正電壓值。
其中，第一輸入訊號包括一個參考訊號，表示透過耦合驅動負載的調製後輸出電壓所需的電壓電平，第一輸出訊號包括一個與參考訊號有關的參考電壓，參考到第一地電壓；以及其中第二輸入訊號包括一個傳感電壓，表示負載處的調製輸出電壓，傳感電壓參考到第一地電壓，第二輸出訊號包括一個回饋電壓，表示傳感電壓並參考到第二地電壓。
其中，還包括：提供一對微分輸出電流，表示調製輸出電壓和傳感電壓之間的差值，傳感電壓表示負載處的調製輸出電壓；並且提供一對微分輸出電流，包括耦合到第一輸出訊號上的第一微分輸出電流，以及耦合到第二輸出訊號上的第二微分輸出電流。
其中，還包括：利用一個耦合在第一輸入訊號和第一地電壓之間的第一分壓器，產生第一輸出訊號，第一分壓器包括一個第一電阻器和一個串聯的第二電阻器；利用一個耦合在第二輸入訊號和第二地電壓之間的第二分壓器， 產生第二輸出訊號，第二分壓器包括一個第三電阻器和一個串聯的第四電阻器；在第一分壓器的第一電阻器和第二電阻器之間的節點處，提供第一輸出訊號，並且在一個節點處提供第一微分輸出電流，該節點具有的電阻值為第一電阻器阻值的一部分；並且在第二分壓器的第三電阻器和第四電阻器之間的節點處，提供第二輸出訊號，並且在一個節點處提供第二微分輸出電流，該節點具有的電阻值為第三電阻器阻值的一部分。
其中在輸出節點處產生一個微分電流輸出訊號，表示第一輸出訊號和交流耦合的第二輸出訊號之間的差值，包括：在輸出節點處產生一個微分電流輸出訊號，表示具有第一電阻器的部分阻值的節點處的訊號，與具有第三電阻器的部分阻值的節點處的訊號之間的差值。
10:電壓調製器
12:誤差放大器
14:單相調製器
15:控制電路
16:功率級
17:輸入節點
18:輸出節點
20:負載
21:數位控制電路
22:數模轉換器
24:微分求和放大器
25:單端誤差放大器
26:單端電流傳感放大器
30:單端電流傳感放大器輸出級
32:單端電流傳感放大器
34:A類輸出級
36:微分求和放大器
38:AB類輸出級
40:微分求和放大器
41:曲線
42:曲線
45:誤差放大器電路
50:比例-積分-微分器電路
51:微分放大器電路
52:比例放大器電路
53:積分放大器電路
55:節點
56:節點
57:節點
58:節點
60:節點
62:節點
64:節點
65:微分電流回饋電路
66:節點
67:節點
70:誤差放大器電路
71:微分放大器電路
72:比例放大器電路
73:積分放大器電路
74:積分放大器
75:節點
76:節點
77:緩衝器
78:節點
79:節點
80:目標電壓節點
81:節點
82:回饋電壓節點
83:節點
84:節點
90:節點
92:節點
95:偏置電壓節點
100:數位電路
102:類比轉換器
105:微分電流傳感放大器
110:調製器
112:節點
114:功率級
116:節點
118:輸出節點
120:負載
122:非反相輸入端子
200:應用方法
204:步驟
206:步驟
208:步驟
210:步驟
212:步驟
第1圖為本創作的其中一個實施例中，一種電壓調製器的示意圖。
第2圖為習知的一個實施例中，一種帶有補償網路的單端誤差放大器的電路圖。
第3圖為習知的一個實施例中，一種帶有補償網路的單端電流傳感放大器輸出級的電路圖。
第4圖包括第4(a)圖和第4(b)圖，為習知的一個實施例中，可以引入到求和放大器中的A類和AB類輸出級的示例。
第5圖為習知的其中一個實施例中，由於使用單端誤差放大器而導致的電壓調製器中不期望的輸出電壓行為的圖示。
第6圖為本創作的其中一個實施例中，全微分誤差放大器電路的電路圖。
第7圖為本創作的其中一個實施例中，全微分誤差放大器電路的電路圖。
第8圖包括第8(a)圖和第8(b)圖，為本創作的其中一個實施例中，第7圖所示的全微分誤差放大器電路的補償控制回路的頻率響應。
第9圖包括第9(a)圖，為本創作的可選實施例中，全微分誤差放大器電路的電路圖。
第10圖為本創作的其中一個實施例中，一種誤差放大器應用方法的流程圖。
依據本創作的實施例，誤差放大器電路接收第一和第二輸入訊號，並提供指示第一和第二輸入訊號之間的差的誤差放大器輸出訊號。誤差放大器電路實現具有微分輸入訊號路徑的比例積分-微分(PID)電路，並且包括比例放大器電路、積分-放大電路和微分-放大器電路。微分放大器電路接收交流耦合輸入訊號。誤差放大器電路將來自比例放大器電路、積分放大器電路和微分放大器電路的輸出相加，以提供誤差放大器輸出訊號，其中誤差放大器輸出訊號參考第一偏壓。
本創作所述的誤差放大器電路的一個顯著特徵是，採用全微分電壓和/或電流結構來實現誤差放大器電路，以便從每個輸入到輸出實現匹配的傳遞函數。全微分誤差放大器可以利用電流傳感放大器實現，不使用任何地面參考NMOS或NPN輸出級，這消除了任何的低共模操作問題。本創作所述的誤差放大 器電路與傳統誤差放大器相比，實現了許多優點。首先，誤差放大器電路排除了在負載點需要高精度的系統中微分到單端求和放大器的必要性。第二，這樣實現的誤差放大器電路在需要電流回饋的情況下，也消除了對雙向(推-拉)電流傳感放大器的需要，這將在下面更詳細地討論。最後，誤差放大電路允許簡單的回路補償，其中每個部分的補償波特圖是獨立的，可程式設計正交於其他，使回路補償更容易實現。
如第1圖表示在一些示例中，一種電壓調製器的示意圖。確切地說，第1圖所示的電壓調製器採用脈寬調製(PWM)來控制電源開關的工作週期。給定的脈衝寬度或給定的脈衝寬度可由開關控制。採用PWM控制的電壓調製器包括PWM控制器或PWM調製器以驅動包括功率開關的功率塊、用於功率開關的驅動電路和LC濾波電路。在第1圖所示的示例中，電壓調製器是一個單相轉換器，包括一個單相PWM調製器，它產生一個單相PWM時脈訊號來驅動單相電源塊。在其它示例中，電壓調製器可實施為多相轉換器且包括多相PWM調製器，其產生具有不同相移的時脈訊號，以驅動多相功率塊，每個時脈訊號驅動相應的功率塊單元。本創作所述的誤差放大器電路可併入單相轉換器或多相轉換器中，以實現回饋控制回路。單相調製器的使用僅用於解釋說明，並不用於限制。電壓調製器的具體配置對於本創作的誤差放大器電路的實現不是關鍵的。
參照第1圖，電壓調製器10包括耦合以驅動功率塊的單相調製器14，功率塊包括功率級16以及相關聯的輸出電感器L1和輸出電容器COUT。更具體地說，電壓調製器10在輸入節點17上接收輸入電壓VIN，並在輸出節點18上生成經調節的輸出電壓VOUT以向負載20供電。單相調製器14提供PWM訊號以驅動功率級16。功率級16包括一對串聯連接的功率開關，其由PWM訊號接通和斷開， 以便參照目標電壓調節輸出電壓VOUT。具體地，功率級16中的功率開關交替地接通和斷開，以便在開關輸出節點處產生開關輸出電壓。輸出電感器L1耦合到功率級16的開關輸出節點和輸出電容器COUT上。輸出電感器L1和輸出電容器COUT形成LC電路，用於在保持基本恒定的輸出電壓VOUT的同時向輸出節點18提供電流。輸出電壓VOUT可用於驅動負載20。
電壓調製器10實現回饋控制回路，以調節輸出電壓VOUT。為此，單相調製器14在輸出節點18或負載20處接收指示經調節的輸出電壓VOUT的回饋電壓VFB。在一些示例中，回饋電壓VFB是輸出電壓VOUT的降壓電壓。單相調製器14還接收指示調節輸出電壓所需的電壓值的目標電壓VTARG。在一些示例中，目標電壓調製器可由所述目標電壓訊號表示。例如，當應用於移動電壓定位時，單相調製器14可以接收電壓識別(VID)碼，該碼告訴調製器它應該提供什麼輸出電壓。每個VID碼都與一個電壓值相關聯。解碼器解碼代碼，以產生目標電壓。
單相調製器14包括實現電壓調製器的回饋控制回路，以產生PWM訊號驅動功率級16的電路。確切地說，單相調製器14包括耦合一個誤差放大器12，以將回饋電壓VFB與目標電壓VTARG進行比較，產生控制回路誤差訊號VCOMP。誤差訊號VCOMP可以是電壓訊號或電流訊號。例如，誤差放大器12產生輸出電流，該輸出電流可由耦合到誤差放大器12的輸出端的回路濾波器轉換為電壓訊號。誤差訊號VCOMP被提供給控制電路15，控制電路15可以至少包括調製比較器和鎖存電路，以產生PWM訊號。
電壓調製器中用於實現回饋控制回路的傳統誤差放大器通常是單端系統。通常來說，單端誤差放大器和相關的補償網路都是單端的。單端系統藉此回饋路徑具有不同的傳遞函數，在一定條件下會導致系統的動態性能較差。 第2圖表示在一些示例中帶有補償網路的單端誤差放大器的電路圖。參考第2圖，單端誤差放大器25接收單端輸入訊號-檢測電壓Vsen和目標電壓Vtarg-並提供單端輸出Vcomp。
在本示例中，目標電壓Vtarg由數位控制電路21提供的數位目標電壓代碼指示，該數位目標電壓代碼表示期望的調製器輸出電壓。使用數模轉換器(DAC)22將目標電壓代碼轉換為類比電壓訊號Vdac。使用微分求和放大器24將電壓訊號Vdac與地電位Rgnd求和，以產生目標電壓Vtarg，這將在下文更詳細地解釋。更確切地說，在單端誤差放大器25處，接收傳感電壓Vsen的反向輸入端，需要將傳感電壓Vsen和來自單端電流傳感放大器(CSA)26的回饋電流相加。同時，接收目標電壓Vtarg的單端誤差放大器25的非反向輸入端子需要將訊號Vdac和地電位Rgnd相加。
在本說明書中，傳感電壓Vsen是指在負載處測量的回饋電壓。確切地說，提供調製後的輸出電壓VOUT的電壓調製器通常遠離其提供電源的負載(例如CPU)。從負載(CPU)向電壓調製器提供回饋電壓。在本說明書中，該回饋電壓被稱為傳感電壓Vsen。對於高精度系統，回饋電壓是一個微分訊號，包括在測量點(即負載處)的感應電壓和接地電壓。也就是說，在負載(CPU)處測量傳感電壓Vsen。由於負載處的地電位(例如CPU的PC板)可能與電壓調製器處的地電位不同，因此負載處的地電位Rgnd也會回饋。在某些情況下，負載的地電位和電壓調製器的地電位之間可能存在幾毫伏的差異。在需要高精度電壓調節的情況下，需要根據負載的地電位來調整目標電壓Vtarg。也就是說，目標電壓Vtarg表示為：Vtarg=Vdac+Rgnd。例如，如果Vdac是1V，Rgnd是0.01V，則Vtarg是1.01V。因此，在常規配置中，微分求和放大器24用於將地電位Rgnd與訊 號Vdac求和，以獲得單端誤差放大器25的目標電壓Vtarg。
單端誤差放大器25的電路配置導致兩個訊號路徑，每個訊號路徑具有不同的傳遞函數。確切地說，用於傳感電壓Vsen的回饋訊號路徑(線路27)具有與用於目標電壓Vtarg的參考訊號路徑(線路28)不同的傳遞函數。兩個訊號路徑之間的不同傳遞函數在動態操作期間產生不期望的輸出回應，並且可能導致輸出訊號VCOMP的不良頻率回應。此外，當需要諸如微分求和放大器24之類的附加放大器來組合微分回饋訊號時，放大器通常必須工作到地電位，這是困難的並且可能需要負電壓軌，這在計算系統上不可用。在理想操作中，如果誤差放大器的輸入是平衡的，也就是說，兩個輸入是相同的並且沒有誤差，那麼輸出訊號VCOMP應該處於給定的電壓(不是零)。該條件可在單端誤差放大器25處得到滿足。但是，在微分求和放大器24處不能實現該條件。在微分求和放大器24處，如果訊號Vdac接地或接近接地，則電路需要將目標電壓Vtarg驅動到接地，這是很難做到的。
在傳統情況中，當需要電流回饋時，單端電流傳感放大器26用於提供電流回饋。單端電流傳感放大器26比較負載(Vsen)處傳感的電壓和電壓調製器處的輸出電壓(Vout+Iout*DCR)。單端電流傳感放大器26提供單端回饋電流輸出。第3圖表示在一些示例中，一種單端電流傳感放大器輸出級30的電路圖。參考第3圖，單端電流傳感放大器32通常包括單端輸出級。單端輸出級通常是利用PMOS和NMOS電晶體的“推拉”或AB類輸出級。在實踐中，PMOS和NMOS電晶體在三極管模式下偏置時工作不好(即過飽和)。
當誤差放大器是單端電壓回饋放大器時。對於需要微分遙感以獲得精度(例如用於傳感Intel CPU負載)的系統，都需要額外的微分放大器，例如 微分求和放大器24(如第2圖)。微分求和放大器24需要額外的晶片面積，並增大電流。在某些情況下，微分求和放大器24在低共模輸出時會出現增益或精度損失。如第4圖包括第4(a)圖和第4(b)圖，說明了在一些示例中可併入求和放大器的A類和AB類輸出級的示例。參考第4圖，微分求和放大器36，40將微分回饋轉換為單端輸出訊號。微分求和放大器36，40的輸出級可以是A類輸出級34(第4(a)圖)或AB類輸出級38(第4(b)圖)。一般來說，如果MOS元件處於飽和狀態，則放大器工作得很好。如果MOS元件在三極管區偏置，則增益變化很大，工作不穩定。在輸出電壓接近地面或地面時(例如備用電壓Vtarg為0V)，單端放大器的精度較差。
第5圖表示在習知的一些示例中，由於使用單端誤差放大器而導致的電壓調製器中不期望的輸出電壓行為的圖示。參考第5圖，目標電壓Vtarg(曲線41)由虛線表示，輸出電壓Vout(曲線42)由實線表示。目標電壓Vtarg從0V的初始狀態開始，隨著時間的推移增加到給定的期望輸出電壓值，然後隨後降低到另一期望輸出電壓值。
因為誤差放大器處的回饋訊號通路和參考訊號通路具有不對稱的頻率回應。結果是電壓調製器在低目標電壓下調節不良。因此，在目標電壓Vtarg的低值下，誤差放大器不穩定並且輸出電壓沒有被很好地調節。此外，不良的頻率回應導致輸出電壓Vout不能跟隨目標電壓Vtarg。如第5圖所示，輸出電壓Vout具有失調和不穩定恢復的週期。在初始環路恢復期間，輸出電壓可能具有過大的dV/dt，並且可能顯著地超過目標電壓。不對稱的頻率回應也導致較差的動態回轉和輸出電壓可以是非單調的。所有此些行為對電壓調製器來說都是不可取的。
在本創作的實施例中，使用全微分輸入訊號路徑來實現誤差放大器電路。本創作的誤差放大器電路克服了傳統單端誤差放大器電路的許多缺點，並且在併入電壓調製器時提供了更魯棒的整體解決方案。在一些實施例中，本創作的誤差放大器電路可以僅使用輸出級中的PMOS電晶體與電流傳感放大器協作。本創作所述的誤差放大器電路提供了單位面積的高精度。本創作的誤差放大器電路能夠實現遠端地電位與目標電壓的自然混合，並且不需要微分求和放大器來將遠端地電位與目標電壓求和。此外，本創作的誤差放大器電路具有可以工作到地電位的輸入，以實現全誤差放大器操作，同時提供遠離地電位的安全共模輸出電壓。確切地說，誤差放大器可以被偏置到公共偏置電壓(例如2V)，這確保放大器沒有任何輸出共模問題。在一些實施例中，使用簡化了總體設計和環路補償的運算跨導放大器電路來實現誤差放大器電路。例如，運算跨導放大器的箝位要比電壓模式運算放大器容易得多。
第6圖表示本創作實施例中的全微分誤差放大器電路的電路圖。參考第6圖，提供全微分誤差放大器電路45，以將回饋電壓與目標電壓進行比較，並生成指示回饋電壓與目標電壓之間的差的誤差放大器輸出訊號。在本創作的實施例中，回饋電壓測量電子系統中的感興趣電壓，並且目標電壓指示感興趣電壓的期望電壓電平。例如，感興趣的電壓可以是由電壓調製器產生並被應用於驅動負載(例如CPU)的調製後的輸出電壓(VOUT)。回饋電壓表示測量負載處的調節輸出電壓的傳感電壓。目標電壓表示調製輸出電壓所需的電壓電平。在一些實施例中，目標電壓由從數位目標電壓碼匯出的類比電壓訊號生成。
在本創作的實施例中，誤差放大器電路45被實現為具有全微分輸入訊號路徑的比例-積分-微分器(PID)電路50。PID電路50包括比例放大器電路 52、積分放大器電路53和微分放大器電路51。指示目標電壓碼的訊號Vdac(節點56)被提供給由電阻器R11形成的分壓器並被偏置到遠程地電位Rgnd(節點64)，以產生目標電壓Vtarg(節點60)。因此，目標電壓Vtarg(節點60)參考遠端地電位Rgnd(節點64)。指示在負載處測量的感興趣的電壓的回饋電壓的傳感電壓Vsen(節點58)被提供給由電阻器R11形成的分壓器並被偏置到局部地電位(節點67)以產生回饋電壓VFB(節點62)。目標電壓Vtarg和回饋電壓VFB被提供給PID電路50。誤差放大器電路45的PID電路50對來自比例放大器電路52、積分放大器電路53和微分放大器電路51的輸出求和，以提供誤差放大器輸出訊號VCOMP(節點55)。在本創作的實施例中，誤差放大器輸出訊號VCOMP參考具有大於0V的正電壓值的第一偏壓。在這種情況下，誤差放大器電路的輸出共模被安全地偏置遠離地電位。在本創作的實施例中，微分放大器電路51藉此交流耦合接收傳感電壓訊號Vsen，這將在下文進行更詳細地解釋。
在一些實施例中，誤差放大器電路45包括微分電流回饋電路65。微分電流回饋電路65將感興趣的電壓(節點57)(例如電壓調製器的輸出電壓VOUT)與作為在負載處測量的感興趣的電壓的回饋電壓的傳感電壓Vsen(節點58)進行比較。微分電流回饋電路65提供微分電流I_diffp和I_diffn(節點66)作為輸出訊號。微分電流I_diffp和I_diffn被提供給全微分PID電路50。微分電流回饋電路65是可選的，並且當需要電流回饋時可以包括微分電流回饋電路65。在一些實施例中，可以省略微分電流回饋電路65。
第7圖表示在本創作實施例中，一種全微分誤差放大器電路的電路圖。參考第7圖，誤差放大器電路70包括由電阻器R11形成的第一分壓器，用於接收電壓訊號Vdac(節點76)和生成目標電壓Vtarg(目標電壓節點80)，參考 遠程地電位Rgnd(節點84))。誤差放大器電路70還包括由電阻器R11形成的第二分壓器，該第二分壓器用於接收傳感電壓訊號Vsen(節點78)並生成參考本地地電位的目標回饋VFB(回饋電壓節點82)(節點87)。在一些示例中，傳感電壓指示在負載處測量的感興趣電壓的回饋電壓，並且電壓訊號Vdac指示感興趣電壓的期望電壓電平。第一和第二分壓器形成微分分壓器。如上所述，遠端地電位Rgnd是負載處的地電位。
誤差放大器電路70包括由具有gm_p增益的運算跨導放大器(OTA)形成的比例放大器電路72。比例放大器電路72具有耦合以接收目標電壓Vtarg的非反相輸入端子，藉此耦合以接收回饋電壓VFB的反相輸入端子。比例放大器電路72在節點75上提供一個輸出電流訊號，表示目標電壓Vtarg和回饋電壓VFB之間的差值。
誤差放大器電路70包括由積分放大器74和緩衝器77形成的積分放大器電路73。積分放大器74是具有gm_i增益的運算跨導放大器(OTA)，積分放大器74接收與比例放大器電路72相同的輸入訊號。確切地說，積分放大器74具有耦合以接收目標電壓Vtarg的非反相輸入端子，藉此耦合以接收回饋電壓VFB的反相輸入端子。積分放大器74在節點92上提供一個輸出電流訊號，指示目標電壓Vtarg和回饋電壓VFB之間的差值。節點92上的輸出電流訊號與電容器Ci積分，耦合在節點92和偏置到偏置電壓Vbias的偏置電壓節點95之間。節點92上的積分訊號耦合到緩衝器77的非反相輸入端子。緩衝器77的反相輸入端子耦合到偏置電壓節點95。緩衝器77在節點75上提供一個輸出電流訊號，指示積分訊號(節點92)和偏置電壓Vbias(偏置電壓節點95)之間的差值。
誤差放大器電路70包括由具有gm_d增益的運算跨導放大器 (OTA)形成的微分放大器電路71。微分放大器電路71藉此交流耦合，具有耦合以接收目標電壓Vtarg的非反相輸入端子和耦合以接收回饋電壓VFB的反相輸入端子。確切地說，回饋電壓VFB耦合到電容器Cd1的第一板。電容器Cd1(節點90)的第二板耦合到微分放大器電路71的反相輸入端子。電阻器Rd耦合在非反相和反相輸入端子(目標電壓節點80和節點90)之間。微分放大器電路71在節點75上提供一個輸出電流訊號，指示目標電壓Vtarg和交流耦合回饋電壓VFB之間的差值。在操作中，微分放大器電路71接收交流耦合的傳感電壓訊號Vsen。因此，微分放大器電路71在直流處不提供訊號並且在高頻處提供輸出訊號。也就是說，當傳感電壓Vsen快速變化時，微分放大器電路71將回應，以提供一個輸出訊號。
來自比例放大器電路72、積分放大器電路73和微分放大器電路71的輸出電流訊號在節點75處求和。電阻器Rp和電容器Cd2並聯連接在求和節點75和偏置電壓節點95之間。結果，求和的電流訊號被轉換為作為誤差放大器輸出訊號VCOMP的電壓訊號。特別地，誤差放大器輸出訊號Vcomp參考偏置電壓Vbias。在一些實施例中，偏置電壓Vbias是大於0V的正電壓，誤差放大器輸出訊號VCOMP參考偏置電壓Vbias，以便即使在由誤差放大器輸出測量的誤差為零時，也保持由訊號VCOMP驅動的元件處於飽和偏置狀態。例如，當回饋電壓VFB等於目標電壓Vtarg時，因為沒有誤差，則PID電路沒有電流輸出。在這種情況下，誤差放大器輸出電壓VCOMP保持在偏置電壓Vbias處，使得由誤差放大器輸出訊號驅動的所有電晶體在飽和狀態下良好地偏置。
在本創作的實施例中，分壓器具有相同的電阻值，由電阻器R11表示。在這種情況下，回饋訊號路徑(Vsen)和參考訊號路徑(Vdac)具有相同的電阻值，使得兩個訊號路徑很好地匹配。在本實施例中，使用具有相同電阻值 的電阻器R11形成分壓器。在另一實施例中，可以使用電阻器R11與電阻器R12(未顯示)串聯形成分壓器，電阻器R11和R12具有不同的電阻值。在這種情況下，將使用電阻器R11和R12形成兩個分壓器，以確保匹配的訊號路徑。
在本創作的實施例中，可以使用傳統的運算跨導放大器架構和標準匹配技術來實現誤差放大器電路70。微分分壓器可以利用過程匹配來實現高匹配電阻值。最後，誤差放大器的電路結構在很大程度上與過程無關，並且電路性能不會隨過程的變化而變化很大。
第8圖包括第8(a)圖和第8(b)圖，表示在一些實施例中，第7圖所示的誤差放大器電路的補償控制回路的頻率響應。確切地說，第8圖表示可作為第7圖的誤差放大器電路的電路佈置的結果來實現的類型III補償調諧。參考第8圖，來自比例-積分-微分放大器電路的輸出電流相加，使得低通濾波器(積分器)、平坦增益(比例)和高通濾波器(微分器)(第8(a)圖)產生第8(b)圖中所示的III型補償頻率回應。
更具體地說，積分放大器電路提供一個低通濾波器頻率響應EA_i，比例放大器電路提供平坦增益頻率響應EA_p，微分放大器電路提供高通濾波器頻率響應EA_d。當輸出電流被求和時，第8(b)圖中的頻率響應(曲線98)產生結果。誤差放大器輸出訊號的頻率回應(曲線98)有3個極點(fp1、fp2和fp3)和2個零點(fz1和fz2)。
在一些實施例中，頻率回應中極點和零點的位置表示如下： f p1=1/(2π．ro．Ci)；f z1=gm_i/(2 π．gm_p．Ci)
Figure 110109330-A0305-02-0022-14
f p2=1/(2 π．Rd．Cd1)
f p3=1/(2 π．Rp．Cd2)
中頻增益為gm_p1.Rp，高頻增益為gm_d.Rp。
如這樣構造的，本創作的誤差放大器電路在傳感電壓Vsen和目標電壓Vtarg之間具有頻率響應，該頻率響應是良好平衡的，使得感興趣的電壓(例如電壓調製器的調製後的輸出電壓VOUT)可以跟隨目標電壓。
第9圖包括第9(a)圖，表示在本創作的可選實施例中的全微分誤差放大器電路的電路圖。第9圖表示第7圖所示的誤差放大器電路的擴展。為了簡化討論，第7圖和第9圖中的類似元素被給出了類似的參考號。參考第9圖，誤差放大器電路70以與第7圖所示相同的方式構造，並且包括比例放大器電路72、積分放大器電路73和微分放大器電路71。訊號Vdac由數位電路100提供的數位目標電壓代碼生成。數位目標電壓代碼被提供給數位到類比轉換器(DAC)102，以被轉換為訊號Vdac(節點76)。
在本實施例中，誤差放大器電路70被實現為包括微分電流回饋。為此，微分電流傳感放大器105用於比較指示感興趣的電壓的訊號(非反相輸入端子122)和測量負載處的感興趣的電壓的傳感電壓Vsen(反相輸入端子，節點79)。微分電流傳感放大器105提供微分電流I_diffp和I_diffn作為輸出訊號。在一些實施例中，微分電流I_diffp和I_diffn分別耦合到目標電壓節點80和回饋電壓節點82。在本實施例中，分壓器的第一電阻器R11被分壓，並且微分回饋電流被提供給電阻器R11的電阻值的一部分。
確切地說，節點76(Vdac)和節點84(Rgnd)之間的第一分壓器包括一個連接在節點76(Vdac)和目標電壓節點80(Vtarg)之間的第一電阻器R11。第一電阻器R11被分為兩個串聯的電阻器K×R11和(1-K)×R11，其中K是介於0和1之間的數位，使得兩個電阻器的總電阻與第一電阻器R11相同。同時，節點79(Vsen)和節點87(地)之間的第二分壓器包括一個連接在節點79(Vsen)和回饋電壓節點82(VFB)之間的第二電阻器R11。第二電阻器R11被分為兩個串聯的電阻器K×R11和(1-K)×R11，其中K是介於0和1之間的數位，使得兩個電阻器的總電阻與第二電阻器R11相同。
在本創作的實施例中，將微分電流I_diffp和I_diffn注入分割電阻器。也就是說，微分電流I_diffp耦合到第一分壓器中的電阻器K×R11和(1-K)*R11之間的節點81，並且微分電流I_diffn耦合到第二分壓器中的電阻器K×R11和(1-K)*R11之間的節點83。換言之，電流傳感放大器105將微分電流I_diffp吸收到訊號Vdac中，並且將微分電流I_diffn源於傳感電壓Vsen。此外，當比例放大器電路72和積分放大器電路73接收目標電壓Vtarg(目標電壓節點80)和回饋電壓VFB(回饋電壓節點82)時，微分放大器電路71接收來自分離電阻器的輸入訊號。也就是說，微分放大器電路71具有耦合到第一分壓器中的分割電阻器K×R11和(1-K)*R11之間的節點81的非反相輸入端子。微分放大器電路71還具有藉此電容器Cd1耦合到第二分壓器中的分割電阻器K×R11和(1-K)*R11之間的節點83的反相輸入端子。在這種情況下，微分電流回饋被提供給誤差放大器電路70。回饋提供給誤差放大器電路的訊號Vdac的電流，補償了電路中的偏移。
在第9圖所示的實施例中，誤差放大器電路70應用於產生調製後的輸出電壓VOUT的電壓調製器的回饋控制回路中。電壓調製器電路的典型實施 例如第9(a)圖所示。
參考第9(a)圖，電壓調製器配置為接收輸入電壓VIN並產生調製後的輸出電壓VOUT。誤差放大器輸出訊號VCOMP(節點75)耦合到調製器110，調製器110生成用於驅動包括一對功率開關的功率級114的PWM訊號(節點112)。功率級114耦合在輸入電壓VIN和地電位之間。功率級114產生開關輸出電壓(節點116)，其耦合到由電感器L1和輸出電容器COUT形成的輸出濾波電路。在輸出節點118處提供的調製後的輸出電壓VOUT被耦合，以驅動負載120。負載120的位置可以遠離電壓調製器。
在本實施例中，透過電感器L1的直流電阻(DCR)來測量流過電感器L1的電流。注意，電阻器DCR是電感器L1的寄生電阻，顯示在虛線框內，表示電阻器不是實際的電阻器。傳感電阻器Rsen和電容器Csen在電感器L1上串聯連接。在傳感電阻器Rsen和電容器Csen之間的反相輸入端子122的節點處的訊號指示透過電感器L1的直流電阻測量的調製後的輸出電壓VOUT和輸出電流IOUT。也就是說，在耦合到微分電流傳感放大器105的非反相輸入端子122的節點處，提供訊號VOUT+IOUT*DCR。同時，在節點處測量傳感電壓Vsen，並且將傳感電壓Vsen(節點79)以及負載處的遠端地電位Rgnd(節點84)回饋給誤差放大器70。傳感電壓Vsen(節點79)耦合到第二分壓器並且還耦合到微分電流傳感放大器105的反相輸入端子。遠端地電位Rgnd(節點84)被提供給第一分壓器，以產生參考遠端地電位Rgnd的目標電壓Vtarg。
透過這樣的配置，誤差放大器電路70在PID電路中引入電流回饋，以提供具有更高精度的誤差放大器輸出訊號。
在第9圖所示的實施例中，電阻器R11被顯示為分成兩個電阻器 K*R11和(1-K)*R11，其中K是介於0和1之間的數位。在一些實施例中，電阻器R11可以被構造為電位計，以在電阻值的中間提供抽頭，以使回饋電流吸收或流出。可改變值K以調整提供給微分放大器電路71的回饋電流的增益。
第10圖表示在本創作的實施例中，一種誤差放大器中應用方法的流程圖。參考第10圖，誤差放大器中的應用方法200接收第一和第二輸入訊號並提供一種誤差放大器輸出訊號，指示第一和第二輸入訊號之間的差值。應用方法200首先生成指示第一輸入訊號並參考第一地電位的第一輸出訊號(步驟202)。然後，應用方法200生成指示第二輸入訊號並參考第二地電位的第二輸出訊號(步驟204)。應用方法200在指示第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差的輸出節點處生成比例電流輸出訊號(步驟206)。應用方法200還在輸出節點處生成積分器電流輸出訊號，該積分器電流輸出訊號指示隨時間積分的第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差(步驟208)。應用方法200還包括在輸出節點處生成微分器電流輸出訊號(步驟210)，表示第一輸出訊號和被交流耦合的第二輸出訊號之間的差值。應用方法200在輸出節點處對比例電流輸出訊號、積分器電流輸出訊號和微分器電流輸出訊號求和，以提供誤差放大器輸出訊號，誤差放大器輸出訊號參考第一偏壓。
本創作可以多種方式實現，包括作為一個工藝；一種設備；一個系統；一種物質的組成；一個體現在電腦可讀存儲介質上的電腦程式產品；和/或一個處理器，例如硬體處理器或處理器設備，一個配置為執行存儲在處理器上和/或由耦合到處理器的記憶體提供的指令。在本說明書中，此些實現或本創作可能採取的任何其他形式可被稱為技術。一般來說，所公開過程步驟的順序可以在本創作的範圍內改變。除非另有說明，例如處理器或記憶體之類的被配置為執 行任務的元件可以被實現為臨時配置為在給定時間執行任務的萬用群組件，或者被製造來執行任務的特定組件。如本文所用，術語“處理器”是指配置成處理資料(例如電腦程式指令)的一個或複數個設備、電路和/或處理核心。
上文提供了對本創作的一個或複數個實施例的詳細描述以及說明本創作原理的附圖。結合此些實施例描述本創作，但是本創作不限於任何實施例。本創作的範圍僅受申請專利範圍的限制，本創作包括許多替代品、修改和等效物。為了提供對本創作的透徹理解，在說明書中闡述了許多具體細節。提供此些細節是為了示例的目的，並且可以根據申請專利範圍實施本創作，而不需要此些特定細節中的一些或全部。為了清楚起見，在與本創作相關的技術領域中已知的技術材料沒有被詳細描述，以免對本創作產生不必要的混淆。
提供上述詳細描述是為了說明本創作的具體實施例，而不是為了限制。本創作範圍內的許多修改和變化都是可能的。本創作由所附申請專利範圍限定。
10:電壓調製器
12:誤差放大器
14:單相調製器
15:控制電路
16:功率級
18:輸出節點
20:負載

Claims (20)

  1. 一種誤差放大器電路，用於接收第一和第二輸入訊號，並提供一個誤差放大輸出訊號，表示第一和第二輸入訊號之間的差值，該誤差放大器電路包括： 一個第一分壓器，耦合在第一輸入訊號和第一地電壓之間，第一分壓器的第一輸出節點提供與第一輸入訊號相關並參考第一地電壓的第一輸出訊號； 一個第二分壓器，耦合在第二輸入訊號和第二地電壓之間，第二分壓器的第二輸出節點提供與第二輸入訊號相關並參考第二地電壓的第二輸出訊號；以及 一個比例-積分-微分器（PID）電路，具有微分輸入訊號路徑，以接收第一輸出訊號和第二輸出訊號，PID電路包括一個比例放大器電路，一個積分放大器電路和一個微分放大器電路，每個比例放大器電路和積分放大器電路接收第一和第二輸出訊號作為各自的輸入訊號，微分放大器電路接收第一輸出訊號和透過交流耦合接收第二輸出訊號作為輸入訊號，比例放大器電路、積分放大器電路和微分放大器電路具有共同連接到誤差放大器輸出節點的輸出端子，以提供誤差放大器輸出訊號，誤差放大器輸出訊號參考到第一偏壓。
  2. 如請求項1所述之誤差放大器電路，其中第一輸入訊號包括一個參考訊號，表示耦合驅動負載的調製後輸出電壓所需的電壓電平，第一輸出訊號包括一個與參考訊號有關的參考電壓，並且參考到第一地電壓；並且其中第二輸入訊號包括一個傳感電壓，表示負載處的調製輸出電壓，傳感電壓參考到第一地電壓，第二輸出訊號包括一個表示傳感電壓的回饋電壓，並且參考到第二地電壓。
  3. 如請求項2所述之誤差放大器電路，其中誤差放大器輸出訊號表示參考電壓和回饋電壓之間的差值。
  4. 如請求項1所述之誤差放大器電路，其中比例放大器電路包括： 一個第一跨導放大器，具有一個非反向輸入端子，耦合接收第一輸出訊號，以及一個反向輸入端子，耦合接收第二輸出訊號，第一跨導放大器具有一個輸出端子，提供第一輸出電流訊號，與第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差值成比例，輸出端子耦合到誤差放大器輸出節點上；以及 一個第一電阻器，耦合在第一跨導放大器的輸出端子和第一偏壓之間。
  5. 如請求項4所述之誤差放大器電路，其中積分放大器電路包括： 一個第二跨導放大器，具有一個非反向輸入端子，藉此耦合接收第一輸出訊號，以及一個反向輸入端子，藉此耦合接收第二輸出訊號，第二跨導放大器具有一個輸出端子，提供第二輸出電流訊號，與第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差值成比例； 一個第一電容器具有一個第一端子，耦合到第二跨導放大器的輸出端子上，以及一個第二端子，耦合到第一偏壓上，第一電容器積分第二輸出電流訊號；以及 一個第三跨導放大器，具有一個非反向輸入端子，耦合到第一電容器的第一端子上，以及一個反向輸入端子，耦合到第一偏壓上，第三跨導放大器具有一個輸出端子，提供一個第三輸出電流訊號，與第一電容器上的電壓和第一偏壓之間的差值成比例，第三跨導放大器的輸出端子耦合到誤差放大器的輸出節點上。
  6. 如請求項5所述之誤差放大器電路，其中微分放大器電路包括： 一個第二電容器具有一個第一端子和一個第二端子，第一端子透過耦合接收第二輸出訊號； 一個第四跨導放大器，具有一個非反向輸入端子，透過耦合接收第一輸出訊號，以及一個反向輸入端子， 耦合到第二電容器的第二端子上，以接收交流耦合的第二輸出訊號，一個第二電阻器耦合在第四跨導放大器的非反向輸入端子和反向輸入端子之間，第四跨導放大器具有一個輸出端子，藉此第四輸出電流訊號，與第一輸出訊號和交流耦合的第二輸出訊號之間的差值成比例，第四跨導放大器的輸出端子耦合到誤差放大器輸出節點上；以及 一個第三電容器，耦合在第四跨導放大器的輸出端子和第一偏壓之間， 其中第一、第三和第四跨導放大器的輸出端子耦合到誤差放大器輸出節點上，以提供誤差放大器輸出訊號，誤差放大器輸出訊號參考到第一偏壓上。
  7. 如請求項1所述之誤差放大器電路，其中第一分壓器包括一個第三電阻器和一個第四電阻器串聯在第一輸入訊號和第一地電壓之間，第一輸出節點在第三和第四電阻器之間提供第一輸出訊號；第二分壓器包括一個第五電阻器和一個第六電阻器串聯在第二輸入訊號和第二地電壓之間，第二輸出節點在第五和第六電阻器之間提供第二輸出訊號，其中第三和第五電阻器具有相同的電阻值，第四和第六電阻器具有相同的電阻值。
  8. 如請求項2所述之誤差放大器電路，還包括： 一個電流傳感放大器，具有一個非反向輸入端子，透過耦合接收指示調製後的輸出電壓的第三輸入訊號，以及一個反相輸入端子，藉此耦合接收第二輸入訊號，第二輸入訊號包括在負載處表示調製後的輸出電壓的傳感電壓，電流傳感放大器在一對微分輸出端子上提供一對微分輸出電流，指示第三輸入訊號和第二輸入訊號之間的差值，該對微分輸出電流包括耦合到第一分壓器的輸出節點的第一微分輸出電流和耦合到第二分壓器的輸出節點的第二微分輸出電流。
  9. 如請求項8所述之誤差放大器電路，其中第一分壓器包括一個第三電阻器和一個第四電阻器，串聯在第一輸入訊號和第一地電壓之間，第一輸出節點提供在第三和第四電阻器之間的第一輸出訊號；第二分壓器包括一個第五電阻器和一個第六電阻器，串聯在第二輸入訊號和第二地電壓之間，第二輸出節點提供在第五和第六電阻器之間的第二輸出訊號。
  10. 如請求項9所述之誤差放大器電路，其中第三電阻器包括一個第七電阻器和一個第八電阻器，串聯在第一輸入訊號和第一輸出節點之間，第五電阻器包括一個第九電阻器和一個第十電阻器，串聯在第二輸入訊號和第二輸出節點之間，第一微分輸出電流耦合到第七和第八電阻器之間的一個節點上，第二微分輸出電流耦合到第九和第十電阻器的一個節點上。
  11. 如請求項10所述之誤差放大器電路，其中微分放大器電路接收第七和第八電阻器之間的節點處的第一輸出訊號，並且接收第九和第十電阻器之間的節點處藉此交流耦合的第二輸出訊號。
  12. 如請求項10所述之誤差放大器電路，其中第三和第五電阻器具有相同的電阻值，第七電阻器和第九電阻器具有相同的電阻值。
  13. 如請求項6所述之誤差放大器電路，其中每個第一、第二、第三和第四跨導放大器都包括一個運算跨導放大器。
  14. 如請求項1所述之誤差放大器電路，其中第一偏壓具有一個大於0V的正電壓值。
  15. 一種誤差放大器的應用方法，用於接收第一和第二輸入訊號，並提供一個誤差放大器輸出訊號，表示第一和第二輸入訊號之間的差值，該應用方法包括： 產生一個第一輸出訊號，表示第一輸入訊號並參考到第一地電壓； 產生有第二輸出訊號，表示第二輸入訊號並參考到第二地電壓； 在輸出節點處產生一個比例電流輸出訊號，表示第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差值； 在輸出節點處產生一個積分電流輸出訊號，表示第一輸出訊號和第二輸出訊號之間的差值的時間積分； 在輸出節點處產生一個微分電流輸出訊號，表示第一輸出訊號和交流耦合的第二輸出訊號之間的差值；並且 對輸出節點處的比例電流輸出訊號、積分電流輸出訊號和微分電流輸出訊號求和，以便提供誤差放大器輸出訊號，誤差放大器輸出訊號參考到第一偏壓。
  16. 如請求項15所述之應用方法，其中所述第一偏壓為大於0V的正電壓值。
  17. 如請求項15所述之應用方法，其中第一輸入訊號包括一個參考訊號，表示透過耦合驅動負載的調製後輸出電壓所需的電壓電平，第一輸出訊號包括一個與參考訊號有關的參考電壓，參考到第一地電壓；以及其中第二輸入訊號包括一個傳感電壓，表示負載處的調製輸出電壓，傳感電壓參考到第一地電壓，第二輸出訊號包括一個回饋電壓，表示傳感電壓並參考到第二地電壓。
  18. 如請求項17所述之應用方法，還包括： 提供一對微分輸出電流，表示調製輸出電壓和傳感電壓之間的差值，傳感電壓表示負載處的調製輸出電壓；並且 提供一對微分輸出電流，包括耦合到第一輸出訊號上的第一微分輸出電流，以及耦合到第二輸出訊號上的第二微分輸出電流。
  19. 如請求項18所述之應用方法，還包括： 利用一個耦合在第一輸入訊號和第一地電壓之間的第一分壓器，產生第一輸出訊號，第一分壓器包括一個第一電阻器和一個串聯的第二電阻器； 利用一個耦合在第二輸入訊號和第二地電壓之間的第二分壓器，產生第二輸出訊號，第二分壓器包括一個第三電阻器和一個串聯的第四電阻器； 在第一分壓器的第一電阻器和第二電阻器之間的節點處，提供第一輸出訊號，並且在一個節點處提供第一微分輸出電流，該節點具有的電阻值為第一電阻器阻值的一部分；並且 在第二分壓器的第三電阻器和第四電阻器之間的節點處，提供第二輸出訊號，並且在一個節點處提供第二微分輸出電流，該節點具有的電阻值為第三電阻器阻值的一部分。
  20. 如請求項19所述之應用方法，其中在輸出節點處產生一個微分電流輸出訊號，表示第一輸出訊號和交流耦合的第二輸出訊號之間的差值，包括：在輸出節點處產生一個微分電流輸出訊號，表示具有第一電阻器的部分阻值的節點處的訊號，與具有第三電阻器的部分阻值的節點處的訊號之間的差值。
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