專利名稱：一種斬波放大器及降低其失調電壓的方法
技術領域：
本發明屬于模擬電路設計領域，特別涉及一種降低斬波放大器失調電壓的方法。
背景技術：
為了避免放大器的失調電壓和低頻噪聲對待放大的微弱信號的影響，可以使用斬波的方法處理信號。如圖1所示，斬波放大器包括第一級斬波開關100、第一級放大電路200、第二級斬波開關300、以及第二級放大電路400，輸入信號vin經過第一次斬波被調制到高頻，其輸出和失調電壓及低頻噪聲從頻域上分離，第一級斬波開關100的輸出Vswl經過第一級放大器放大后輸出Vampl，有用的信號再經過第二次斬波后輸出Vsw2回到低頻，而第一級放大電路的干擾信號則被調制到高頻。然后有用的信號再經過第二級放大電路的放大，得到輸出信號VOUt。這一信號處理的過程在頻域上的變化如圖2所示，圖中各圖標含義為:V:輸入信號；Vol:第一級放大電路的等效輸入失調電壓和低頻噪聲；V1:斬波到高頻的輸入信號；Vol ;第一級放大電路的等效輸出失調電壓和低頻噪聲:V1 '經過第一級放大電路放大后的信號；V2:第二次斬波后回到低頻的信號；Vo2第二級放大電路的等效輸入失調電壓和低頻噪聲；Vol'丨:第二次斬波后變頻到高頻的第一級放大器的失調電壓和噪聲；fch:斬波頻率。由圖2可知，當輸入信號經過兩次斬波再次回到低頻后，它在頻域上和同樣位于低頻的第二級放大電路的等效輸入失調電壓及噪聲重疊，即第二級放大電路的失調電壓和噪聲將對有用信號產生干擾。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提出一種斬波放大器及降低其失調電壓的方法，通過對第二級放大電路增加失調校正電路，減小其失調電壓對其輸入端有用信號的干擾，從而降低整個斬波放大器的失調電壓。本發明的技術問題通過以下技術手段予以解決:
一種斬波放大器，包括第一級斬波開關、第一級放大電路、第二級斬波開關、以及第二級放大電路，還包括隔離電路和失調校正電路；
所述隔離電路串聯在所述第二級斬波開關與所述第二級放大電路之間，用于控制所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關之間的通斷；
所述失調校正電路的輸入端與所述斬波放大器的輸出端連接、輸出端與所述隔離電路連接，用于對與所述第二斬波開關斷開后的所述第二級放大電路進行失調校正。優選地:還包括能夠與所述第二級放大電路級聯以構成一靜態比較器的增益放大電路；所述失調校正電路用于對所述靜態比較器進行失調校正。—種降低如前述的斬波放大器的失調電壓的方法，包括以下步驟:
SlOl:在斬波放大器工作之前，控制隔離電路斷開所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關的連接； S102:利用失調校正電路對所述第二級放大電路進行失調校正，校正完成后，控制隔離電路恢復所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關之間的連接，斬波放大器開始正常工作。一種降低如前述的斬波放大器的失調電壓的方法，其特征在于，包括以下步驟:
5201:在斬波放大器工作之前，控制隔離電路斷開所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關的連接；
5202:將所述第二級放大電路與增益放大電路級聯以形成一靜態比較器；
S203:利用失調校正電路對所述靜態比較器進行失調校正，校正完成后將所述第二級放大電路與所述增益放大電路斷開，并接回到所述斬波放大器中，斬波放大器開始正常工作。采用本發明的技術方案，如果差分輸入的第二級放大電路如果有較高的增益，在開環下能將輸入信號放大到電源或者地，那么它自身相當于一個靜態比較器。在斬波放大器工作之前，先斷開第二級放大電路和前級電路的連接，并對該靜態比較器進行失調校正，使其失調電壓降為最小，然后再將校正后的第二級放大電路連接回斬波放大器中，這樣當有用信號達到第二級放大電路輸入端時，該電路的失調電壓對有用信號的干擾將減小。如果斬波放大器中的第二級電路沒有足夠高的增益，那么它可以作為比較器中的預放大電路，額外增加高增益放大器和它級聯，從而形成一個靜態比較器，然后對該比較器進行失調校正，從而降低斬波放大器中第二級電路的失調電壓。因此，與現有技術相比，本發明的有益效果是通過對第二級放大電路的失調校正，降低了該失調電壓對有用信號的干擾。


圖1是現有斬波放大器的原理框 圖2是現有斬波放大器輸入信號vin在斬波放大器放大過程中頻譜的變化 圖3是本發明具體實施例對斬波放大器第二級放大電路進行失調校正的原理框圖。
具體實施例方式下面對照附圖并結合優選的實施方式對本發明作進一步說明。本實施例的斬波放大器的原理圖如圖3所示，其包括第一級斬波開關100、第一級放大電路200、第二級斬波開關300、以及第二級放大電路400，還包括隔離電路和失調校正電路，以及可選擇的能夠與所述第二級放大電路級聯以構成一靜態比較器的增益放大電路；隔離電路串聯在第二級斬波開關300與第二級放大電路400之間，用于控制所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關之間的通斷；所述失調校正電路的輸入端與斬波放大器的輸出端連接、輸出端與隔離電路連接，用于對與所述第二斬波開關斷開后的所述第二級放大電路(或第二放大電路與增益放大電路構成的靜態比較器)進行失調校正。本實施例的斬波放大器的工作原理和降低失調電壓的方法如下:
如果斬波放大器原有的第二級放大電路具有足夠高的增益，可以自己作為開環比較器使用，那么圖中的高增益放大電路可以省略；否則第二級放大電路和高增益放大電路級聯，構成一個新的靜態比較器。在斬波放大器正常工作之前，先通過隔離電路將其中的第二級放大電路和前面的電路斷開，然后使用失調校正電路對第二級放大電路(或包含高增益放大電路)構成的靜態比較器進行失調校正，使得第二級放大電路的失調電壓達到最小。失調校正完成后，再將第二級放大電路和高增益放大電路斷開，并接回到原斬波放大器中。之后斬波放大器可以正常工作，當有用信號輸入到第二級放大電路輸入端的時候，該電路的失調電壓對有用信號干擾將變小。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種斬波放大器，包括第一級斬波開關、第一級放大電路、第二級斬波開關、以及第二級放大電路，其特征在于:還包括隔離電路和失調校正電路； 所述隔離電路串聯在所述第二級斬波開關與所述第二級放大電路之間，用于控制所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關之間的通斷； 所述失調校正電路的輸入端與所述斬波放大器的輸出端連接、輸出端與所述隔離電路連接，用于對與所述第二斬波開關斷開后的所述第二級放大電路進行失調校正。
2.根據權利要求1所述的斬波放大器，其特征在于:還包括能夠與所述第二級放大電路級聯以構成一靜態比較器的增益放大電路；所述失調校正電路用于對所述靜態比較器進行失調校正。
3.一種降低如權利要求1所述的斬波放大器的失調電壓的方法，其特征在于，包括以下步驟: 5101:在斬波放大器工作之前，控制隔離電路斷開所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關的連接； 5102:利用失調校正電路對所述第二級放大電路進行失調校正，校正完成后，控制隔離電路恢復所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關之間的連接，斬波放大器開始正常工作。
4.一種降低如權利要求2所述的斬波放大器的失調電壓的方法，其特征在于，包括以下步驟: 5201:在斬波放大器工作之前，控制隔離電路斷開所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關的連接； 5202:將所述第二級放大電路與增益放大電路級聯以形成一靜態比較器； 5203:利用失調校正電路對所述靜態比較器進行失調校正，校正完成后將所述第二級放大電路與所述增益放大電路斷開，并接回到所述斬波放大器中，斬波放大器開始正常工作。
全文摘要
本發明公開了一種斬波放大器及降低其失調電壓的方法，包括第一級斬波開關、第一級放大電路、第二級斬波開關、以及第二級放大電路，還包括隔離電路和失調校正電路；隔離電路串聯在第二級斬波開關與第二級放大電路之間，用于控制所述第二級放大電路與所述第二級斬波開關之間的通斷；所述失調校正電路的輸入端與斬波放大器的輸出端連接、輸出端與隔離電路連接，用于對與所述第二斬波開關斷開后的所述第二級放大電路進行失調校正。與現有技術相比，本發明的有益效果是通過對第二級放大電路的失調校正，降低了該失調電壓對有用信號的干擾。
文檔編號H03F1/30GK103117713SQ20121057392
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者姜琿, 王自強, 張春, 麥宋平, 陳虹, 王志華 申請人:清華大學深圳研究生院