[发明专利]用于采样与保持电路的零输入偏置电流、自动调零缓冲器

说明书

技术领域

本发明涉及可置于采样与保持电路之前的缓冲器电路。

背景技术

和采样与保持电路一起工作的缓冲器有时包括可能是自动的调零功能。自动调零(auto-zeroing)移除了与所感兴趣的信号一起产生的DC直流偏移。在一些现有技术的调零方法中，输入信号可以绑定到采样电容上并从其获取电流。在一些感应电流的应用中，从采样电容获取电流可能引发不能接受的误差。

在运算放大器(operational amplifier)可为缓冲器的一部分且其具具有可大大影响感兴趣的信号的偏移电压的情况下自动调零特别有用。运算放大器中的偏移电压可以是任意极性，且如果运算放大器电路配置有增益，偏移电压通常与输入信号一起放大。

消除或调零偏移电压有益地允许电路在没有任何来自偏移电压变化的反作用的情况下运行，偏移电压变化例如随着温度或共模电压的变化。

发明内容

本发明的缓冲器包括可置于输入信号和采样与保持模块之间的输入运算放大器。运算放大器为输入信号提供高阻抗且不从输入获取可观的电流。可以在输入和运算放大器之间使用附加放大器。运算放大器包括被调零的固有偏移电压，以便只把输入信号提供给采样与保持模块。本发明实际上包括任意普通采样与保持模块。

通常采样与保持电路包括两阶段操作，其中先采样输入信号，然后为操作保持该信号。例如，ADC(模数转换器)可使用保持时间将该被保持的模拟信号转换为数字值。在保持与转换后，输入信号被再次采样。

说明性的，当采样与保持模块保持输入信号时，缓冲器可自动调零输入信号以移除缓冲器的运算放大器偏移电压。配置了一个电容用于只累积缓冲器的偏移电压，并为采样操作保持该偏移电压。然后，当采样与保持模块采样输入信号时，缓冲器电路被配置以将电容上保持的偏移电压加入以抵消(cancel)运算放大器的偏移电压。以此方法，缓冲器的运算放大器输出仅包括输入信号，而不带任何偏移电压。

有益地，自动调零缓冲器无需加载输入信号便移除偏移电压，且输入信号并未连接到采样与保持模块中的采样电容，输入信号可从采样与保持模块中获取掺杂了信号的电流。由此，本发明提供了一种缓冲器输出信号，缓冲器输出信号基本没有与缓冲器相关联的偏移，也基本未获取输入偏置电流。

本领域普通技术人员将了解，虽然下面的详细说明将参考图示实施例、附图和使用方法进行，但本发明并不仅限于这些实施例和使用方法。而是，本发明的范围是广泛的，且意在仅通过后附的权利要求限定本发明的范围。

附图说明

下面的本发明说明书参考了附图，其中：

图1是本发明的差分实施例的示意图；

图2是图示本发明实施例的操作的时序图；以及

图3A和3B是图示偏移电压操作的示意图和方程式。

具体实施方式

图1是本发明的全差分电路实施例。注意到本发明应用于单端配置，例如仅应用于BUFA和单输入采样与保持模块(未示出)。采样与保持模块2具有差分输入，其中一个从BUFA输入，且另一个从BUFB输入。BUFA和BUFB是分别缓冲Vin1和Vin2的相同的电路。

如图所示，图1包括单位增益放大器22和23，Vin1和Vin2分别连接至它们的输入，且这些单位增益放大器输出V’in1和V’in2。这些单位增益放大器应该呈现50mV或更少的偏移电压以使输入偏置电流保持较小。

如图1所显示Vin1和Vin2分别为差分放大器4和6提供相同信息，其中放大器4和6的相当数量的偏移被补偿了。

P1和P2是开关，通常是MOSFET晶体管，它们分别将Vin1和Vin2耦接至电容C和运算放大器4和6。这里″耦接″和″连接″可替换地使用且均包括其间的部件，这些部件毫不影响功能。

Vin1是到输出V’in1的单位增益放大器22的输入。V’in1通过P1开关耦接至C1的一端，并耦接至运算放大器4的+(非反向)输入。Vin1也通过P2开关耦接至C1的另一端，且然后通过P1开关耦接至运算放大器4的-(反向)输入。Vin2同样通过单位增益放大器23连接得到V’in2，且然后通过P1和P2开关连接至C2和运算放大器6的+和-输入。

将BUFA和BUFB的输出输入到差分采样与保持模块2，该差分采样与保持模块2的差分输出通常将连接至用于将保持信号转换为数字(digital number)的ADC(模数转换器)。