TWI794074B - 校準方法以及校準裝置 - Google Patents

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Abstract

一種校準方法適用於運算放大器。運算放大器具有第一輸入級、第二輸入級、第一輸出級以及第二輸出級,第一輸入級耦接至第二輸出級,第二輸入級耦接至第一輸出級。校準方法包括:關閉第二輸入級;在第二輸入級關閉且第一輸出級以及第二輸出級以第一方式串接時,量測第一輸入級之第一偏移電壓;將第一輸出級以及第二輸出級以與第一方式不同的第二方式串接;以及當第二輸入級關閉且第一輸出級以及第二輸出級以第二方式串接時,量測第一輸入級之第二偏移電壓。

Description

校準方法以及校準裝置
本發明係有關於一種校準方法以及校準裝置,特別係有關於一種量測運算放大器之偏移電壓之校準方法以及校準裝置。
在採用金屬氧化物半導體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)的運算放大器中,根據其理想操作,當輸入電晶體對的閘極電壓相等時,輸入電晶體對之汲極電流相等且穩定。然而,由於金屬氧化物半導體受製程變異的影響,使得運算放大器往往都具有些微的偏移電壓(offset voltage)。再加上運算放大器的增益非常高,任何些微的偏移電壓經運算放大器的增益放大,都匯兌輸出結果造成顯著的影響。因此,我們有必要針對運算放大器的偏移電壓進行量測,進而抑制運算放大器之偏移電壓。
本發明在此提出了運算放大器之校準方法,用以精準的量測運算放大器之偏移電壓,使得使用者能夠針對運算放大器的使用情境,而對運算放大器之偏移電壓更精細的調整。此外,本發明提出之校準方法亦可分別求得輸入級以及輸出級之個別偏移電壓。
有鑑於此,本發明提出一種校準方法,適用於一運算放大器,其中上述運算放大器具有一第一輸入級、一第二輸入級、一第一輸出級以及一第二輸出級,上述第一輸入級耦接至上述第二輸出級,上述第二輸入級耦接至上述第一輸出級。上述校準方法包括:關閉上述第二輸入級;在上述第二輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以一第一方式串接時,量測上述第一輸入級之一第一偏移電壓,其中上述第一偏移電壓係為上述第一輸入級之偏移電壓、一第一等效值以及一第二等效值之總和,其中上述第一等效值係為上述第一輸出級之偏移電壓於上述第一輸入級之等效值,上述第二等效值係為上述第二輸出級之偏移電壓於上述第一輸入級之等效值;將上述第一輸出級以及上述第二輸出級以一第二方式串接,其中上述第一方式以及上述第二方式係為不同;當上述第二輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,量測上述第一輸入級之一第二偏移電壓;關閉上述第一輸入級;在上述第一輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第一方式串接時,量測上述第二輸入級之一第三偏移電壓,其中上述第三偏移電壓係為上述第二輸入級之偏移電壓、上述第一等效值以及上述第二等效值之總和,其中上述第一等效值係為上述第一輸出級之偏移電壓於上述第二輸入級之等效值,上述第二等效值係為上述第二輸出級之偏移電壓於上述第二輸入級之等效值;將上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接;以及當上述第一輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,量測上述第二輸入級之一第四偏移電壓。
根據本發明之一實施例,上述第一輸出級包括一第一子輸出級以及一第二子輸出級,上述第二輸出級包括一第三子輸出級以及一第四子輸出級,其中當上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第一方式串接時,上述第一子輸出級以及上述第三子輸出級相互串接,上述第二子輸出級以及上述第四子輸出級相互串接,其中當上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,上述第一子輸出級以及上述第四子輸出級相互串接,上述第二子輸出級以及上述第三子輸出級相互串接。
根據本發明之一實施例,校準方法更包括:根據上述第一偏移電壓、上述第二偏移電壓、上述第三偏移電壓以及上述第四偏移電壓計算上述運算放大器之一電壓校準值。
根據本發明之一實施例,上述第二偏移電壓係為上述第一輸入級之偏移電壓減去上述第一等效值加上上述第二等效值。上述校準方法更包括:將上述第一偏移電壓以及上述第二偏移電壓進行數學運算,獲得一第一數值,其中上述第一數值係為上述第一輸入級之偏移電壓以及上述第二等效值之總和。
根據本發明之一實施例,上述第四偏移電壓係為上述第二輸入級之偏移電壓加上上述第一等效值減去上述第二等效值,其中上述校準方法更包括:將上述第三偏移電壓以及上述第四偏移電壓進行數學運算,獲得一第二數值,其中上述第二數值係為上述第二輸入級之偏移電壓以及上述第一等效值之總和;以及根據上述第一數值以及上述第二數值,計算上述運算放大器之上述電壓校準值,其中上述電壓校準值係為上述第一數值以及上述第二數值之總和。
本發明更提出一種校準裝置,執行一校準方法以校準一運算放大器,其中上述運算放大器具有一第一輸入級、一第二輸入級、一第一輸出級以及一第二輸出級,上述第一輸入級耦接至上述第二輸出級,上述第二輸入級耦接至上述第一輸出級,其中上述校準方法包括:關閉上述第二輸入級;在上述第二輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以一第一方式串接時,量測上述第一輸入級之一第一偏移電壓,其中上述第一偏移電壓係為上述第一輸入級之偏移電壓、一第一等效值以及一第二等效值之總和,其中上述第一等效值係為上述第一輸出級之偏移電壓於上述第一輸入級之等效值,上述第二等效值係為上述第二輸出級之偏移電壓於上述第一輸入級之等效值;將上述第一輸出級以及上述第二輸出級以一第二方式串接,其中上述第一方式以及上述第二方式係為不同;當上述第二輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,量測上述第一輸入級之一第二偏移電壓;關閉上述第一輸入級;在上述第一輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第一方式串接時,量測上述第二輸入級之一第三偏移電壓,其中上述第三偏移電壓係為上述第二輸入級之偏移電壓、上述第一等效值以及上述第二等效值之總和,其中上述第一等效值係為上述第一輸出級之偏移電壓於上述第二輸入級之等效值,上述第二等效值係為上述第二輸出級之偏移電壓於上述第二輸入級之等效值;將上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接;以及當上述第一輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,量測上述第二輸入級之一第四偏移電壓。
根據本發明之一實施例,上述第一輸出級包括一第一子輸出級以及一第二子輸出級,上述第二輸出級包括一第三子輸出級以及一第四子輸出級,其中當上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第一方式串接時,上述第一子輸出級以及上述第三子輸出級相互串接,上述第二子輸出級以及上述第四子輸出級相互串接,其中當上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,上述第一子輸出級以及上述第四子輸出級相互串接,上述第二子輸出級以及上述第三子輸出級相互串接。
根據本發明之一實施例,上述校準方法更包括:根據上述第一偏移電壓、上述第二偏移電壓、上述第三偏移電壓以及上述第四偏移電壓計算上述運算放大器之一電壓校準值。
根據本發明之一實施例,上述第二偏移電壓係為上述第一輸入級之偏移電壓減去上述第一等效值加上上述第二等效值,其中上述校準方法更包括:將上述第一偏移電壓以及上述第二偏移電壓進行數學運算,獲得一第一數值,其中上述第一數值係為上述第一輸入級之偏移電壓以及上述第二等效值之總和。
根據本發明之一實施例,上述第四偏移電壓係為上述第二輸入級之偏移電壓加上上述第一等效值減去上述第二等效值,其中上述校準方法更包括:將上述第三偏移電壓以及上述第四偏移電壓進行數學運算,獲得一第二數值,其中上述第二數值係為上述第二輸入級之偏移電壓以及上述第一等效值之總和;以及根據上述第一數值以及上述第二數值,計算上述運算放大器之上述電壓校準值,其中上述電壓校準值係為上述第一數值以及上述第二數值之總和。
以下說明為本發明的實施例。其目的是要舉例說明本發明一般性的原則,不應視為本發明之限制,本發明之範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
能理解的是,雖然在此可使用用語「第一」、「第二」、「第三」等來敘述各種元件、組成成分、區域、層、及/或部分,這些元件、組成成分、區域、層、及/或部分不應被這些用語限定,且這些用語僅是用來區別不同的元件、組成成分、區域、層、及/或部分。因此,以下討論的一第一元件、組成成分、區域、層、及/或部分可在不偏離本揭露一些實施例之教示的情況下被稱為一第二元件、組成成分、區域、層、及/或部分。
值得注意的是,以下所揭露的內容可提供多個用以實踐本發明之不同特點的實施例或範例。以下所述之特殊的元件範例與安排僅用以簡單扼要地闡述本發明之精神,並非用以限定本發明之範圍。此外,以下說明書可能在多個範例中重複使用相同的元件符號或文字。然而,重複使用的目的僅為了提供簡化並清楚的說明,並非用以限定多個以下所討論之實施例以及/或配置之間的關係。此外,以下說明書所述之一個特徵連接至、耦接至以及/或形成於另一特徵之上等的描述,實際可包含多個不同的實施例,包括該等特徵直接接觸,或者包含其它額外的特徵形成於該等特徵之間等等,使得該等特徵並非直接接觸。
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之運算放大器之電路圖。如第1圖所示,運算放大器100包括第一輸入級110、第二輸入級120、第一輸出級130以及第二輸出級140。根據本發明之一實施例,運算放大器100係為一折疊式運算放大器。本發明在此僅以折疊式運算放大器作為說明解釋,並非把運算放大器限定於此。換句話說,本發明所提出之校準方法可適用於各種運算放大器。
如第1圖所示,第一輸入級110包括第一N型電晶體MN1以及第二N型電晶體MN2。第一N型電晶體MN1之閘極端耦接至運算放大器100之負輸入端INN,第一N型電晶體MN1之源極端係耦接至第一電流源IC1,第一N型電晶體MN1之汲極端係耦接至第二輸出級140。
第二N型電晶體MN2之閘極端係耦接至運算放大器之正輸入端INP,第二N型電晶體MN2之源極端係耦接至第一電流源IC1,第二N型電晶體MN2之汲極端係耦接至第二輸出級140。第一電流源IC1係用以產生自第一N型電晶體MN1之源極端以及第二N型電晶體MN2之源極端流至接地端之第一偏壓電流IB1,且第一電流源IC1之兩端具有第一跨壓VI1。
如第1圖所示,第二輸入級120包括第一P型電晶體MP1以及第二P型電晶體MP2。第一P型電晶體MP1之閘極端耦接至運算放大器100之負輸入端INN,第一P型電晶體MP1之源極端係耦接至第二電流源IC2,第一P型電晶體MP1之汲極端係耦接至第一輸出級130。
第二P型電晶體MP2之閘極端係耦接至運算放大器之正輸入端INP,第二P型電晶體MP2之源極端係耦接至第二電流源IC2,第二P型電晶體MP2之汲極端係耦接至第一輸出級130。第二電流源IC2係用以產生自供應電壓VDD流至第一P型電晶體MP1之源極端以及第二P型電晶體MN2之源極端之第二偏壓電流IB2,且第二電流源IC2之兩端具有第二跨壓VI2。
如第1圖所示,第一輸出級130包括第一子輸出級131以及第二子輸出級132。第一P型電晶體MP1之汲極端係耦接至第一子輸出級131,第二P型電晶體MP2之汲極端係耦接至第二子輸出級132。
第二輸出級140包括第三子輸出級141以及第四子輸出級142,第一N型電晶體MN1之汲極端係耦接至第三子輸出級141,第二N型電晶體MN2之汲極端係耦接至第四子輸出級142。如第1圖所示,第三子輸出級141以及第一子輸出級131係串接於供應電壓VDD以及接地端之間,第四子輸出級142以及第二子輸出級132係串接於供應電壓VDD以及接地端之間,其中運算放大器100之輸出端OUT係位於第四子輸出級142以及第二子輸出級132之間。
為了量測運算放大器110之偏移電壓,首先將第二輸入級120關閉,量測第一輸入級110之第一偏移電壓VOS1。第一偏移電壓VOS1係為第一輸入級110之第一輸入對偏移電壓VOSIN、第一輸出級130之偏移電壓於第一輸入級110之第一等效值VOSN以及第二輸出級140之偏移電壓於第一輸入級110之第二等效值VOSP。第一偏移電壓VOS1係如公式1所示:
Figure 02_image001
(公式1)
根據本揭露之一實施例,可透過調整負輸入端INN以及正輸入端INP之共模電壓VCM,而將第二輸入級120關閉。換句話說,選擇負輸入端INN以及正輸入端INP之共模電壓VCM大於供應電壓VDD減去第一P型電晶體MP1或第二P型電晶體MP2之臨限電壓VTH減去第二電流源IC2之第二跨壓VI2,使得第一P型電晶體MP1以及第二P型電晶體MP2之源極-閘極跨壓小於臨限電壓VTH而不導通。共模電壓VCM係如公式2所示:
Figure 02_image003
-VI2               (公式2)
根據本發明之另一實施例,可利用開關控制第二電流源IC2停止產生第二電流IB2,而將第二輸入級120關閉。當第二電流源IC2不導通時,第二輸入級120即為斷路而不動作。
同樣的,可將第一輸入級110關閉,量測第二輸入級120之第二偏移電壓VOS2。第二偏移電壓VOS2係為第二輸入級120之第二輸入對偏移電壓VOSIP、第一輸出級130之偏移電壓於第二輸入級120之第一等效值VOSN以及第二輸出級140之偏移電壓於第二輸入級120之第二等效值VOSP。第二偏移電壓VOS2係如公式3所示:
Figure 02_image005
(公式3)
根據本揭露之一實施例,可透過調整負輸入端INN以及正輸入端INP之共模電壓VCM,而將第一輸入級110關閉,其中共模電壓VCM係小於第一N型電晶體MN1以及第二N型電晶體MN2之臨限電壓。根據本發明之另一實施例,可利用開關控制第一電流源IC1停止產生第一電流IB1,而將第一輸入級110關閉。當第一電流源IC1不導通時,第一輸入級110即為斷路而不動作。
根據本發明之一實施例,在此係以第一輸出級130之偏移電壓於第一輸入級110之等效值等於第一輸出級130之偏移電壓於第二輸入級120之等效值,且第二輸出級140之偏移電壓於第一輸入級110之等效值等於第二輸出級140之偏移電壓於第二輸入級120之等效值為例進行說明解釋,以簡化本發明,但並非限定於此。當第一輸出級130以及第二輸出級140之偏移電壓分別於第一輸入級110以及第二輸入級120之等效值皆為不同時,亦須對應的修正第一等效值VOSN以及第二等效值VOSP。
根據本發明之一實施例,當運算放大器100同時使用第一輸入級110以及第二輸入級120作為輸入級時,適用於運算放大器100之電壓校準值VOST係為第一偏移電壓VOS1以及第二偏移電壓VOS2之和,其中電壓校準值VOST係如公式4所示:
Figure 02_image007
(公式4)
如公式4所示,當運算放大器100同時使用第一輸入級110以及第二輸入級120作為輸入級時,第一輸出級130之第一等效值VOSN以及第二輸出級140之第二等效值VOSP被重複計算。換句話說,公式1以及公式2的計算方式適用於運算放大器100僅使用第一輸入級110或第二輸入級120作為輸入級的情況,當運算放大器100同時使用第一輸入級110以及第二輸入級120作為輸入級時,需要其他的方法來獲得更為準確的電壓校準值VOST。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之校準方法之流程圖。以下針對校準方法200之敘述,將根據第1圖之運算放大器100,以利進行更詳細的說明。
如第2圖,首先將運算放大器100之第二輸入級120關閉(步驟S201)。並且,量測第一輸入級110之第一偏移電壓VOS1(步驟S202),其中第一偏移電壓VOS1係如公式5所示:
Figure 02_image001
(公式5)
根據本發明之一實施例,可透過調整負輸入端INN以及正輸入端INP之共模電壓VCM,而將第二輸入級120關閉。亦即,選擇負輸入端INN以及正輸入端INP之共模電壓VCM大於供應電壓VDD減去第一P型電晶體MP1以及第二P型電晶體MP2之臨限電壓減去第二電流源IC2之第二跨壓VI2,使得第一P型電晶體MP1以及第二P型電晶體MP2之源極-閘極跨壓小於臨限電壓而不導通。
根據本發明之另一實施例,可利用開關控制第二電流源IC2停止產生第二電流IB2,而將第二輸入級120關閉。當第二電流源IC2不導通時,第二輸入級120即為斷路而不動作。
接著,改變第一輸出級130以及第二輸出級140之串接方式(步驟S203)。在改變第一輸出級130以及第二輸出級140之串接方式後,量測第一輸入級110之第二偏移電壓VOS2。
第3圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之運算放大器之電路圖。將第3圖之運算放大器300與第1圖之運算放大器100相比,運算放大器300之第三子輸出級141以及第二子輸出級133係串接於供應電壓VDD以及接地端之間,第四子輸出級142以及第一子輸出級131係串接於供應電壓VDD以及接地端之間,並且輸出端OUT係位於第四子輸出級142以及第一子輸出級131之間。換句話說,運算放大器300之第一輸出級130以及第二輸出級140之串接方式,係與運算放大器100之串接方式相異。
當執行步驟S203時,係將運算放大器100之第一輸出級130以及第二輸出級140之串接方式改變為運算放大器300之第一輸出級130以及第二輸出級140之串接方式。並且,量測第3圖之運算放大器300之第一輸入級110之第二偏移電壓VOS2(步驟S204),其中第二偏移電壓VOS2係如公式6所示:
Figure 02_image009
(公式6)
接著,將第一偏移電壓VOS1(公式5)以及第二偏移電壓VOS2(公式6)相加後除以2,獲得第一數值V1(步驟S205),其中第一數值V1等於第一輸入級110之第一輸入對偏移電壓VOSIN以及第二輸出級140之偏移電壓於第一輸入級110之第二等效值VOSP之總和,如公式7所示:
Figure 02_image011
(公式7)
回到第2圖,在步驟S205之後,將運算放大器100之第一輸入級110關閉(步驟S206)。接著,量測第二輸入級120之第三偏移電壓VOS3(步驟S207),其中第三偏移電壓VOS3係如公式8所示:
Figure 02_image013
(公式8)
根據本揭露之一實施例,可透過調整負輸入端INN以及正輸入端INP之共模電壓VCM,而將第一輸入級110關閉,其中共模電壓VCM係小於第一N型電晶體MN1以及第二N型電晶體MN2之臨限電壓。根據本發明之另一實施例,可利用開關控制第一電流源IC1停止產生第一電流IB1,而將第一輸入級110關閉。當第一電流源IC1不導通時,第一輸入級110即為斷路而不動作。
接著,改變第一輸出級130以及第二輸出級140之連接方式(步驟S208)。在改變第一輸出級130以及第二輸出級140之串接方式後,量測第二輸入級120之第四偏移電壓VOS4(步驟S209)。
換句話說,在執行步驟S208時,係將運算放大器100之第一輸出級130以及第二輸出級140之串接方式改變為運算放大器300之第一輸出級130以及第二輸出級140之串接方式。接著,在步驟S209中,量測第3圖之運算放大器300之第二輸入級120之第四偏移電壓VOS4,其中第四偏移電壓VOS4係如公式9所示:
Figure 02_image015
(公式9)
隨後,將第三偏移電壓VOS3(公式8)以及第四偏移電壓VOS4(公式9)相加後除以2,獲得第二數值V2(步驟S210),其中第二數值V2等於第二輸入級110之第二輸入對偏移電壓VOSIP以及第一輸出級130之偏移電壓於第二輸入級120之第一等效值VOSN之總和,如公式10所示:
Figure 02_image017
(公式10)
根據第一數值V1以及第二數值V2,計算可適用於運算放大器100之電壓校準值VOST(步驟S211),其中電壓校準值VOST等於第一數值V1以及第二數值V2之總和,如公式11所示:
Figure 02_image019
(公式11)
將公式10與公式4相比,使用第2圖之校準方法200不但能夠獲得運算放大器100僅使用第一輸入級110或第二輸入級120之偏移電壓,也能夠準確地獲得運算放大器100同時使用第一輸入級110以及第二輸入級120之電壓校準值VOST。因此,使用者能夠根據運算放大器100負輸入端INN以及正輸入端INP之共模電壓VCM而對運算放大器100進行校準,進而提升運算放大器100之效能。
根據本發明之一實施例,當電壓校準值VOST係為負值時,可增加第二N型電晶體MN2及/或第二P型電晶體MP2之寬度,以增加正輸入端INP的轉導。根據本發明之另一實施例,當電壓校準值VOST係為負值時,可於第一N型電晶體MN1之汲極端增加一電流至地以減少流經第一N型電晶體MN1之電流,進而降低負輸入端INN的轉導。
根據本發明之其他實施例,當電壓校準值VOST係為正值時,可增加第一N型電晶體MN1及/或第一P型電晶體MP1之寬度,以增加負輸入端INN的轉導。同樣的,也可於第二N型電晶體MN2之汲極端增加一電流至地以減少流經第二N型電晶體MN2之電流,進而降低正輸入端INP的轉導。
根據本發明之其他實施例,可透過公式5至公式10相互加減,而得到第一輸入對偏移電壓VOSIN、第二輸入對偏移電壓VOSIP、第一等效值VOSN以及第二等效值VOSP。舉例來說,可利用VOS1(公式5)減去V1(公式7)而得第一等效值VOSN,利用VOS3(公式8)減去V2(公式10)而得第二等效值VOSP。第二數值V2以及第一等效值VOSN之間的差係為第二輸入對偏移電壓VOSIP,第一數值V1以及第二等效值VOSP之間的差係為第一輸入對偏移電壓VOSIN。
根據本發明之其他實施例,校準方法200之步驟S201至步驟S205以及步驟S206至步驟S210之順序可調換。換句話說,可先關閉第一輸入級110而量測第二輸入級120之偏移電壓,再關閉第二輸入級120而量測第一輸入級110之偏移電壓。
第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之校準裝置之方塊圖。如第4圖所示,校準裝置400包括儲存裝置410以及控制器420,其中儲存裝置410用以儲存機器可讀程式碼。當控制器420存取儲存裝置410所儲存之程式碼時,控制器420執行第2圖之校準方法200以量測運算放大器100之偏移電壓。
本發明在此提出了運算放大器之校準方法,用以精準的量測運算放大器之偏移電壓,使得使用者能夠針對運算放大器的使用情境,而對運算放大器之偏移電壓更精細的調整。此外,本發明提出之校準方法亦可分別求得輸入級以及輸出級之個別偏移電壓。
雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上,但應該瞭解的是,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本揭露之精神和範圍內,當可作更動、替代與潤飾。此外,本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟,任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露一些實施例之揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟,只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露一些實施例使用。因此,本揭露之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外,每一申請專利範圍構成個別的實施例,且本揭露之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。
100,300:運算放大器 110:第一輸入級 120:第二輸入級 130:第一輸出級 131:第一子輸出級 132:第二子輸出級 140:第二輸出級 141:第三子輸出級 142:第四子輸出級 MN1:第一N型電晶體 MN2:第二N型電晶體 MP1:第一P型電晶體 MP2:第二P型電晶體 INN:負輸入端 INP:正輸入端 IC1:第一電流源 IC2:第二電流源 IB1:第一偏壓電流 IB2:第二電流 VI1:第一跨壓 VI2:第二跨壓 VDD:供應電壓 VCM:共模電壓 OUT:輸出端 S201~S211:步驟流程
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之運算放大器之電路圖; 第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之校準方法之流程圖; 第3圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之運算放大器之電路圖;以及 第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之校準裝置之方塊圖。
S201~S211:步驟流程

Claims (10)

  1. 一種校準方法,適用於一運算放大器,其中上述運算放大器具有一第一輸入級、一第二輸入級、一第一輸出級以及一第二輸出級,上述第一輸入級耦接至上述第二輸出級,上述第二輸入級耦接至上述第一輸出級,其中上述校準方法包括: 關閉上述第二輸入級; 在上述第二輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以一第一方式串接時,量測上述第一輸入級之一第一偏移電壓,其中上述第一偏移電壓係為上述第一輸入級之偏移電壓、一第一等效值以及一第二等效值之總和,其中上述第一等效值係為上述第一輸出級之偏移電壓於上述第一輸入級之等效值,上述第二等效值係為上述第二輸出級之偏移電壓於上述第一輸入級之等效值; 將上述第一輸出級以及上述第二輸出級以一第二方式串接,其中上述第一方式以及上述第二方式係為不同; 當上述第二輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,量測上述第一輸入級之一第二偏移電壓; 關閉上述第一輸入級; 在上述第一輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第一方式串接時,量測上述第二輸入級之一第三偏移電壓,其中上述第三偏移電壓係為上述第二輸入級之偏移電壓、上述第一等效值以及上述第二等效值之總和,其中上述第一等效值係為上述第一輸出級之偏移電壓於上述第二輸入級之等效值,上述第二等效值係為上述第二輸出級之偏移電壓於上述第二輸入級之等效值; 將上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接;以及 當上述第一輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,量測上述第二輸入級之一第四偏移電壓。
  2. 如請求項1之校準方法,其中上述第一輸出級包括一第一子輸出級以及一第二子輸出級,上述第二輸出級包括一第三子輸出級以及一第四子輸出級,其中當上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第一方式串接時,上述第一子輸出級以及上述第三子輸出級相互串接,上述第二子輸出級以及上述第四子輸出級相互串接,其中當上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,上述第一子輸出級以及上述第四子輸出級相互串接,上述第二子輸出級以及上述第三子輸出級相互串接。
  3. 如請求項1之校準方法,更包括: 根據上述第一偏移電壓、上述第二偏移電壓、上述第三偏移電壓以及上述第四偏移電壓計算上述運算放大器之一電壓校準值。
  4. 如請求項3之校準方法,其中上述第二偏移電壓係為上述第一輸入級之偏移電壓減去上述第一等效值加上上述第二等效值,其中上述校準方法更包括: 將上述第一偏移電壓以及上述第二偏移電壓進行數學運算,獲得一第一數值,其中上述第一數值係為上述第一輸入級之偏移電壓以及上述第二等效值之總和。
  5. 如請求項4之校準方法,其中上述第四偏移電壓係為上述第二輸入級之偏移電壓加上上述第一等效值減去上述第二等效值,其中上述校準方法更包括: 將上述第三偏移電壓以及上述第四偏移電壓進行數學運算,獲得一第二數值,其中上述第二數值係為上述第二輸入級之偏移電壓以及上述第一等效值之總和;以及 根據上述第一數值以及上述第二數值,計算上述運算放大器之上述電壓校準值,其中上述電壓校準值係為上述第一數值以及上述第二數值之總和。
  6. 一種校準裝置,執行一校準方法以校準一運算放大器,其中上述運算放大器具有一第一輸入級、一第二輸入級、一第一輸出級以及一第二輸出級,上述第一輸入級耦接至上述第二輸出級,上述第二輸入級耦接至上述第一輸出級,其中上述校準方法包括: 關閉上述第二輸入級; 在上述第二輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以一第一方式串接時,量測上述第一輸入級之一第一偏移電壓,其中上述第一偏移電壓係為上述第一輸入級之偏移電壓、一第一等效值以及一第二等效值之總和,其中上述第一等效值係為上述第一輸出級之偏移電壓於上述第一輸入級之等效值,上述第二等效值係為上述第二輸出級之偏移電壓於上述第一輸入級之等效值; 將上述第一輸出級以及上述第二輸出級以一第二方式串接,其中上述第一方式以及上述第二方式係為不同; 當上述第二輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,量測上述第一輸入級之一第二偏移電壓; 關閉上述第一輸入級; 在上述第一輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第一方式串接時,量測上述第二輸入級之一第三偏移電壓,其中上述第三偏移電壓係為上述第二輸入級之偏移電壓、上述第一等效值以及上述第二等效值之總和,其中上述第一等效值係為上述第一輸出級之偏移電壓於上述第二輸入級之等效值,上述第二等效值係為上述第二輸出級之偏移電壓於上述第二輸入級之等效值; 將上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接;以及 當上述第一輸入級關閉且上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,量測上述第二輸入級之一第四偏移電壓。
  7. 如請求項6之校準裝置,其中上述第一輸出級包括一第一子輸出級以及一第二子輸出級,上述第二輸出級包括一第三子輸出級以及一第四子輸出級,其中當上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第一方式串接時,上述第一子輸出級以及上述第三子輸出級相互串接,上述第二子輸出級以及上述第四子輸出級相互串接,其中當上述第一輸出級以及上述第二輸出級以上述第二方式串接時,上述第一子輸出級以及上述第四子輸出級相互串接,上述第二子輸出級以及上述第三子輸出級相互串接。
  8. 如請求項6之校準裝置,其中上述校準方法更包括: 根據上述第一偏移電壓、上述第二偏移電壓、上述第三偏移電壓以及上述第四偏移電壓計算上述運算放大器之一電壓校準值。
  9. 如請求項8之校準裝置,其中上述第二偏移電壓係為上述第一輸入級之偏移電壓減去上述第一等效值加上上述第二等效值,其中上述校準方法更包括: 將上述第一偏移電壓以及上述第二偏移電壓進行數學運算,獲得一第一數值,其中上述第一數值係為上述第一輸入級之偏移電壓以及上述第二等效值之總和。
  10. 如請求項9之校準裝置,其中上述第四偏移電壓係為上述第二輸入級之偏移電壓加上上述第一等效值減去上述第二等效值,其中上述校準方法更包括: 將上述第三偏移電壓以及上述第四偏移電壓進行數學運算,獲得一第二數值,其中上述第二數值係為上述第二輸入級之偏移電壓以及上述第一等效值之總和;以及 根據上述第一數值以及上述第二數值,計算上述運算放大器之上述電壓校準值,其中上述電壓校準值係為上述第一數值以及上述第二數值之總和。
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