[发明专利]仪器放大器校准方法、系统及设备

说明书

相关专利申请案

本申请案主张2010年1月26日由詹姆斯·B·诺兰(James B.Nolan)及库门·布莱克(Kumen Blake)申请的第61/298,371号名为“仪器放大器校准方法、系统及设备(Instrumentation Amplifier Calibration Method，System and Apparatus)”的共同拥有美国临时专利申请案的优先权及2009年9月15日由詹姆斯·B·诺兰(James B.Nolan)及库门·布莱克(Kumen Blake)申请的第12/559,579号名为“混合信号集成电路装置中的模拟电路的自行自动校准(Self Auto-Calibration of Analog Circuits in a Mixed Signal Integrated Circuit Device)”的美国专利申请案的优先权；其中为了所有目的，所述两个申请案以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及集成电路仪器放大器，且更特定而言，涉及集成电路仪器放大器的校准。

背景技术

集成电路正变得越来越复杂，但其价格却在下降。集成电路裸片上制造或多芯片封装(MCP)中封装的模拟及数字功能两者的组合正变得更普遍且进一步增加有用性及降低消费者及工业产品的成本。集成电路裸片上或MCP中的微控制器与模拟及数字电路功能的组合也已经扩展应用的有用范围。消费者及商业产品(例如，举例来说(但不限于)电器、电信装置、汽车、安全系统、全家即热式热水器、恒温器及类似物)是受控于集成电路微控制器。用于接收传感器信息的模拟输入及用于控制功能的模拟输出是这些微控制器的应用所必需的。迄今为止，使用分离及离散的模/数接口及数/模接口来将数字微控制器连接到外部的模拟世界。

连同分离的运算放大器(op-amp)一起使用模拟输入装置(例如模/数转换器(ADC))以将时变模拟信号转换为其数字表示以用于耦合到数字输入及由微控制器使用所述数字表示。当某一模拟值在比较器的输入上出现时，还由改变数字输出状态的离散集成电路电压比较器来检测电压电平及电流电平。

运算放大器(及比较器)通常为差动输入(反相输入及同相输入)模拟装置，且运算放大器的电路具有固有直流(DC)输入偏移电压，所述固有直流(DC)输入偏移电压造成在差动输入之间零输入电压(举例来说，输入连接在一起)的情况下运算放大器的输出非零。许多应用要求具有非常小的输入偏移电压的运算放大器。为了达到小的输入偏移电压，在生产运算放大器中通常需要校准步骤。此校准步骤在制造/测试运算放大器期间需花费时间，且因此执行时一般较昂贵。通常在一个操作点(举例来说，温度、共模电压等)下执行校准，使得在运算放大器的制造/测试中不补偿操作环境(举例来说，温度、电压等等)的变化。现在技术已发展到可在其上还制造数字微控制器及数字微控制器的支持逻辑及存储器的同一集成电路裸片上制造模拟输入及输出装置的程度。这造成用于测试数字微控制器功能的设备不能有效地执行模拟功能的在线校准的额外问题。因此，在制造时需要额外测试设备及测试步骤。同样，测试模式逻辑及介接/多路复用电路变得更复杂，在集成电路封装的引脚数(外部连接)在数量上较少时尤为如此。

仪器放大器具有包含偏移误差、增益误差及限制其性能的电路寄生效应的误差来源。仪器放大器的校准期望减少这些误差而使仪器放大器适于更广范围的应用。

发明内容