[发明专利]用于多个通道的低噪声放大器

说明书

优先权声明

本专利申请要求在2011年12月16日提交的、“LOW NOISE AMPLIFIER FOR MULTIPLE CHANNELS”且发明人为Howard R.Samuels的美国临时专利申请No.61/576,521的优先权，该专利申请通过提及方式全文并入本文。

相关申请

本专利申请涉及2011年12月16日提交的、题目为“SYSTEM AND METHOD OF REDUCING NOISE IN A MEMS DEVICE”且发明人为Srinivasan Venkatraman的美国专利申请No.13/328,177，该专利申请通过提及方式全文并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及电子信号放大，并且更特别地，本发明涉及低噪声放大。

背景技术

微机电系统(“MEMS”)被用于越来越多的应用中。例如，MEMS当前被实现为用于汽车中的稳定控制系统的陀螺仪、声学系统中的传声器，以及用于在汽车内选择性地展开安全气囊的加速度计。简而言之，这样的MEMS器件典型地具有悬挂于基板之上的结构，以及用于感测悬挂结构的运动并将所感测的运动数据(或位置数据)传递给一个或更多个外部器件(例如，外部计算机)的相关电子器件。外部器件处理所感测的数据以计算出被测量的性质(例如，俯仰角、入射声信号或加速度)。

在许多应用中，悬挂的可移动质块可以形成具有固定电极的可变电容器。例如加速度计的质心运动由电容器响应于实际加速度而产生的可变的电容信号表示。在多维加速度计中，这能够产生两个或三个单独的电容信号——直到沿笛卡尔坐标系的每个维度都有一个。

现有技术的加速度计使用时分复用技术将那些多个可变的电容信号发送到MEMS输出。但是，时分复用会产生混叠噪声(aliasing noise)，从而不合意地降低了信噪比。本领域技术人员已经对这个问题作出了响应：使用可产生足够大的信号的MEMS器件来克服由这种复用技术所产生的噪声。这典型地需要较大的MEMS器件，这样的MEMS器件通常也更加昂贵，需要更多的电功率，并且占用更大的用地面积(real estate)。

除MEMS器件外的器件能够受到类似的问题影响。因而，关于MEMS器件的讨论是示例性的。

发明内容

根据本发明的一种实施例，放大器系统具有用于放大来自多个不同通道的多个输入信号的放大器，以及各自可在操作上与用于接收来自放大器的放大输入信号的放大器耦接的多个解调器。每个解调器被配置用于解调来自该多个不同通道的单个通道的单个放大的输入通道信号。另外，每个解调器产生与除单个通道外的至少一个通道(即，其他通道)相关的噪声。例如，在解调期间，X通道解调器接收X通道、Y通道及Z通道的放大信号。X通道解调器产生基带X通道信号以及与Y通道和Z通道的接收信号相关的噪声。该噪声的频率比基带X通道信号的频率更高。因而，该系统还具有与每个解调器耦接的、用于减轻噪声的多个滤波器。

在解调器上的噪声可以包含高频噪声，例如，时钟频率噪声(即，频率与时钟相关的、但不是基带的噪声)。因此，滤波器可以包括配置有截止值(cutoff)的以减轻高频噪声的低通滤波器。而且，输入信号可以具有正交的且具有基本上相同的频率的时钟。以类似的方式，输入信号的同步化时钟可以具有一致边缘以及成2倍或0.5倍的关系的频率。

在其他类型当中，放大器可以包含积分器。另外，该多个信号可以包括惯性信号。

根据另一种实施例，一种系统具有：1)在第一通道中产生第一信号并且在第二通道中产生第二信号的MEMS器件，以及2)用于接收第一及第二信号并产生第一及第二输出信号的放大器。第一及第二输出信号处于不同的通道中。

在说明性的实施例中，放大器通过不对输入信号(和放大器噪声)采样来避免混叠放大器噪声。通过在一极或另一极连续地读取信号并连续地解调，只有转换为调制频率以及在调制频率附近的放大器噪声(但不是它的谐频)的输入信号出现于解调器输出。说明性的实施例允许在例如没有引入放大器噪声的谐频的情况下对正交的两个输入信号(它们的时钟)的解调。两个信号都被采样。每个信号都在另一个信号的解调器的输出处呈现为时钟频率噪声。低通滤波器消除了零平均时钟频率噪声。