[发明专利]用于在过载条件期间降低斩波放大器中的输入泄漏的电路和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及斩波稳定放大器，更具体地涉及在输出过载条件期间具有非常低的输入泄漏电流的斩波稳定放大器和方法。

背景技术

参考图1，传统的斩波稳定INA（仪表放大器）1A包括运算放大器3，运算放大器的（+）输入端通过导体5耦合输入斩波器2的一个输出。放大器3的（-）输入通过导体7耦合输入斩波器电路2的另一个示出。输入斩波器2的一个输入通过导体4耦合，用于接收输入电压V_IN⁺。输入斩波器2的另一个输入通过导体8和电阻为R2的反馈电阻器9耦合放大器3的输出6。标示为Cp的不同寄生电容分别耦合导体5和导体7。相似地，INA1A还包括运算放大器11，运算放大器11的（+）输入通过导体15耦合输入斩波器10的一个输出。放大器11的（-）输入通过导体13耦合输入斩波器10的另一个输出。输入斩波器10的一个输入通过导体12耦合，用于接收输入电压V_IN⁺。输入斩波器10的另一个输入通过导体18和电阻为R2的反馈电阻器16耦合放大器11的输出14。注意到，在图1A中的输入斩波器2和10可以与在随后描述的图1B中的输入斩波器相似。电阻R1的电阻器17耦合在导体8和18之间。不同的寄生电容Cp分别耦合导体15和13。输入斩波器2和10由斩波器时钟信号CHOP_CLK时钟控制。施加在导体4和12之间的差分输入电压ΔV_IN等于V_IN⁺-V_IN^-。

注意到，放大器3和11都包括传统的输出斩波器电路，该输出斩波器电路可以与在随后描述的图1B中的输出斩波器27相似。放大器3的输出导体6传导仪表放大器输出电压V_OUT⁺，和放大器11的输出导体14传导仪表放大器输出电压V_OUT^-，因此由斩波稳定INA1A产生的差分输入电压ΔV_OUT等于V_OUT⁺-V_OUT^-。在每个放大器3和11中的输出斩波器电路27由斩波器时钟信号CHOP_CLK时钟控制。

图1B是如图2A中所示的2007年11月6日提交的Burt等人的标题为“用于斩波稳定放大器内波纹降低的陷波滤波器（Notch Filter for Ripple Reduction in Chopper Stabilized Amplifiers）”的共同拥有的专利7,292,095的传统斩波放大器的示意图。在图1B中的输入斩波器2包括（+）输入端，该（+）输入端接收输入电压V_INPUT⁺并连接开关41A和44A的一个端子。输入斩波器2还包括（-）输入端，该（-）输入端接收输入电压V_INPUT^-和连接开关42A和43A的一个端子。开关43A和44A都由内部斩波时钟信号Φ控制和开关41A和42A都由内部斩波时钟补偿信号/Φ控制。注意到，在图1B中的Φ可以与在图1A中的相同或从图1A中的CHOP_CLK获取。

合适的放大器的（+）输入，例如跨导放大器3，连接每个开关43A和41A的第二端子，和跨导放大器3的（-）输入连接每个开关42A和44A的第二端子。跨导放大器3的（+）输出通过导体56耦合输出斩波器电路27的每个开关42B和43B的第一端子，而跨导放大器3的（+）输出通过导体56耦合输出斩波器电路27的开关42B和43B的第一端子。在图1B中所示的斩波稳定放大器的输出导体58连接每个开关43B和41B的第二端子，并且传导输出电压V_OUTPUT⁺，斩波稳定放大器的另一个输出导体59连接开关42B和44B的第二端子，并且传导输出电压V_OUTPUT^-。在输入斩波器2和输出斩波器27中的开关可以通过不同方式实施，例如通过CMOS传输门电路。（注意到，输出斩波器27的操作不会明显影响斩波稳定放大器的输入泄漏电流。）