直流漂移消除電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直流漂移消除電路。此直流漂移消除電路包括第一運(yùn)算放大器以及反饋增益電路。第一運(yùn)算放大器包括第一輸入跨導(dǎo)級、第二輸入跨導(dǎo)級以及輸出級。第一輸入跨導(dǎo)級的輸入端通過第一運(yùn)算放大器的第一輸入端接收第一運(yùn)算放大器的輸入信號，而輸出級的輸出端通過第一運(yùn)算放大器的輸出端輸出第一運(yùn)算放大器的輸出信號。反饋增益電路的輸入端耦接至第一運(yùn)算放大器的輸出端，反饋增益電路的輸出端通過第一運(yùn)算放大器的第二輸入端耦接至第二輸入跨導(dǎo)級的輸入端。
【專利說明】直流漂移消除電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種電子電路，且特別是有關(guān)于一種直流漂移消除電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在通信設(shè)備的運(yùn)算放大器電路中，當(dāng)前級輸入信號因?yàn)闇囟然蛘呤窃黄ヅ涞纫蛩囟a(chǎn)生直流漂移(DC offset)誤差時，此誤差值也會被運(yùn)算放大器的增益所放大，此現(xiàn)象可能會讓運(yùn)算放大器進(jìn)入飽和模式而無法發(fā)揮最佳的效果。目前常見的消除直流偏移的方法是將運(yùn)算放大器輸出端的信號通過反饋電路反饋至運(yùn)算放大器的輸入端，達(dá)到消除直流漂移的效果。但在上述消除直流漂移的方法中，由于反饋信號直接加回至運(yùn)算放大器電路的輸入信號，造成反饋電路中的噪聲也會一同傳遞至運(yùn)算放大器的輸入端，使得運(yùn)算放大器輸入端的噪聲系數(shù)(Noise Figure)大幅增加，進(jìn)而增加對信號的干擾程度。若要消除直流漂移并且同時抑制噪聲的增加，則需要利用一些其他的方式，舉例來說，例如減小輸入電阻或者是增加運(yùn)算放大器的輸入跨導(dǎo)(transconductance)。但是就另一方面而言,這些減少噪聲的方式也會進(jìn)一步的增加晶片的設(shè)計(jì)面積或功率消耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種直流漂移消除電路，可在消除運(yùn)算放大器電路中直流漂移現(xiàn)象的同時，有效的抑制反饋增益電路中的噪聲。
[0004]本發(fā)明的直流漂移消除電路包括第一運(yùn)算放大器以及反饋增益電路。第一運(yùn)算放大器包括第一輸入跨導(dǎo)級、第二輸入跨導(dǎo)級以及輸出級。第一輸入跨導(dǎo)級的輸入端通過第一運(yùn)算放大器的第一輸入端接收第一運(yùn)算放大器的輸入信號，而輸出級的輸出端通過第一運(yùn)算放大器的輸出端輸出第一運(yùn)算放大器的輸出信號。反饋增益電路的輸入端耦接至第一運(yùn)算放大器的輸出端，反饋增益電路的輸出端通過第一運(yùn)算放大器的第二輸入端耦接至第二輸入跨導(dǎo)級的輸入端。
[0005]基于上述，本發(fā)明實(shí)施例的直流漂移消除電路，其中第一運(yùn)算放大器輸出端的直流偏移通過反饋增益電路傳遞至第一運(yùn)算放大器的第二輸入跨導(dǎo)級中，并通過第二輸入跨導(dǎo)級減少反饋增益電路的噪聲。
[0006]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是一種直流漂移消除電路的電路方塊示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路的示意圖；
[0009]圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路的示意圖；
[0010]圖4是本發(fā)明實(shí)施例說明直流漂移消除電路中運(yùn)算放大器的電路示意圖；
[0011]圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例說明直流漂移消除電路中運(yùn)算放大器的電路示意圖；
[0012]圖6是本發(fā)明再一實(shí)施例說明直流漂移消除電路中運(yùn)算放大器的電路示意圖；
[0013]圖7是本發(fā)明的實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路中運(yùn)算放大器頻率響應(yīng)模擬的不意圖；
[0014]圖8是本發(fā)明的實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路中噪聲系數(shù)模擬的示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記說明:
[0016]100,200,300:直流漂移消除電路；
[0017]103、203、205、303、305、410、430、510、511、530、531:輸入跨導(dǎo)級；
[0018]105、207、307、490、550、551:輸出級；
[0019]110、210、231、310、331、400、500、600:運(yùn)算放大器；
[0020]130,230,330:反饋增益電路；
[0021]150、170、190、250、270、351、353、371、373:可變電阻；
[0022]233、333、335:電容；
[0023]235、337、339:電阻；
[0024]350,370:可變電阻陣列；
[0025]415、435:電流源；
[0026]450、470:阻抗；
[0027]510A、511A、H11 ?HN1、J5 ?J8、Q3、V5、V6、V9、VOUT、VOUTN、VOUTP:輸出端；
[0028]510B、511B、D1、D2、H12 ?HN2、J1 ?J4、J9 ?J12、Q1、Q2、V1 ?V4、V7 ?V8、W1 ?W4:輸入端；
[0029]A1、A2、B1、B2、C1 ?CN, El ?EN:晶體管；
[0030]A11、A21、B11、B21、C11 ?CNUEll ?ENUKl:第一端；
[0031]A12、A22、B12、B22、C12 ?CN2、E12 ?EN2、K12 ?KN2:第二端；
[0032]A13、A23、B13、B23、C13 ?CN3、E13 ?EN3:控制端；
[0033]Fl ?FN、SI ?SN:開關(guān)；
[0034]FB1、FB2、FBN, FBP:反饋信號；
[0035]Gml ?Gmn:增益；
[0036]Hl?HN:跨導(dǎo)電路；
[0037]810、820:曲線；
[0038]頂、IN、10、IP:輸入信號；
[0039]K:切換裝置；
[0040]OUT、OUTN、OUTP:輸出信號。

【具體實(shí)施方式】
[0041]在本案說明書全文(包括權(quán)利要求)中所使用的「耦接」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則應(yīng)該被解釋成該第一裝置可以直接連接于該第二裝置，或者該第一裝置可以通過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在圖式及實(shí)施方式中使用相同標(biāo)號的元件/構(gòu)件/步驟代表相同或類似部分。不同實(shí)施例中使用相同標(biāo)號或使用相同用語的元件/構(gòu)件/步驟可以相互參照相關(guān)說明。
[0042]圖1是一種直流漂移消除電路的電路方塊示意圖，其中直流漂移消除電路100包括運(yùn)算放大器110、反饋增益電路130、第一可變電阻150、第二可變電阻170以及第三可變電阻190。請參考圖1，運(yùn)算放大器110中包括輸入跨導(dǎo)級103以及輸出級105。輸入跨導(dǎo)級103的第一輸入端耦接至運(yùn)算放大器110的第一輸入端Ql并耦接至第一可變電阻150。因此，輸入跨導(dǎo)級103的第一輸入端可以通過第一可變電阻150與第一輸入端Ql接收運(yùn)算放大器110的輸入信號IN。輸入跨導(dǎo)級103的第二輸入端耦接至運(yùn)算放大器110的第二輸入端Q2并耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。輸入跨導(dǎo)級103的輸出端Q3耦接至輸出級105的輸入端。另一方面，輸出級105的輸出端耦接至運(yùn)算放大器110的輸出端V0UT，用以輸出運(yùn)算放大器110的輸出信號OUT。第二可變電阻170的第一端與第二端則分別耦接至運(yùn)算放大器110的第一輸入端Ql與運(yùn)算放大器110的輸出端V0UT。
[0043]在圖1的實(shí)施例中，運(yùn)算放大器110的增益(Gain)可由第一可變電阻150與第二可變電阻170兩者之間的電阻值來決定。舉例來說，當(dāng)?shù)谝豢勺冸娮?50與第二可變電阻170的電阻值分別為RA以及RB時，運(yùn)算放大器110的增益可表示為RB/RA。當(dāng)運(yùn)算放大器110的輸入信號IN具有直流漂移(DCoffset)誤差時，此誤差值會被運(yùn)算放大器110的增益所放大，而此被放大的誤差量可能使運(yùn)算放大器110進(jìn)入飽和模式，也就是使運(yùn)算放大器110的輸出信號OUT發(fā)生飽和。為了消除運(yùn)算放大器110輸出端VOUT的直流漂移，在運(yùn)算放大器110的輸出端VOUT與運(yùn)算放大器110的第一輸入端Ql之間加上一個反饋增益電路130與第三可變電阻190。其中，反饋增益電路130的信號輸入端耦接至運(yùn)算放大器110的輸出端V0UT，而反饋增益電路130的信號輸出端通過第三可變電阻190耦接至運(yùn)算放大器110的第一輸入端Ql用以將反饋信號FBl輸出至運(yùn)算放大器110。但就另一方面而言，反饋增益電路130直接將反饋信號FBl傳輸至運(yùn)算放大器110的第一輸入端Q1，會使得反饋增益電路130中的噪聲也一并反饋至運(yùn)算放大器110的第一輸入端Ql中，容易增加運(yùn)算放大器110的噪聲系數(shù)(Noise Figure, NF)。
[0044]為了解決上述直流漂移消除電路100中，因反饋增益電路130內(nèi)部的噪聲對主要電路的影響，以下多個實(shí)施例將說明直流漂移消除電路來減少上述反饋增益電路的噪聲。
[0045]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路200的示意圖，其中直流漂移消除電路200包括第一運(yùn)算放大器210、反饋增益電路230、第一可變電阻250以及第二可變電阻270。第一運(yùn)算放大器210的第一輸入端Dl耦接至第一可變電阻250，以接收輸入信號IM。第二可變電阻270的第一端與第二端稱接至第一運(yùn)算放大器210的第一輸入端Dl與第一運(yùn)算放大器210的輸出端V0UT。其中第一運(yùn)算放大器210的增益可由第一可變電阻250與第二可變電阻270的電阻值來決定(可參考圖1中的相關(guān)說明，不在此贅述)。反饋增益電路230的輸入端耦接至第一運(yùn)算放大器210的輸出端V0UT。反饋增益電路230的輸出端耦接至第一運(yùn)算放大器210的第二輸入端D2。
[0046]第一運(yùn)算放大器210包括第一輸入跨導(dǎo)級203、第二輸入跨導(dǎo)級205以及輸出級207。第一輸入跨導(dǎo)級203具有第一增益，而第二輸入跨導(dǎo)級205具有第二增益。依照實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，所述第一增益與所述第二增益可以被設(shè)定為相同或不同。另外，第二輸入跨導(dǎo)級205的第二增益可以被固定。在一些實(shí)施例中，第二輸入跨導(dǎo)級205的第二增益可以是可變增益，也就是第二輸入跨導(dǎo)級205可以依照控制信號而動態(tài)決定所述第二增益。
[0047]第一輸入跨導(dǎo)級203包括第一輸入端V1、第二輸入端V2以及輸出端V5。第二輸入跨導(dǎo)級205包括第一輸入端V3、第二輸入端V4以及輸出端V6。第一輸入跨導(dǎo)級203的第一輸入端Vl與第二輸入跨導(dǎo)級205的第二輸入端V4耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。第一輸入跨導(dǎo)級203的第二輸入端V2耦接至第一運(yùn)算放大器210的第一輸入端Dl,并稱接至第一可變電阻250以接收第一運(yùn)算放大器210的輸入信號IM。第二輸入跨導(dǎo)級205的第一輸入端V3則耦接至第一運(yùn)算放大器210的第二輸入端D2用以接收反饋增益電路230所輸出的反饋信號FB2。第一輸入跨導(dǎo)級203的輸出端V5與第二輸入跨導(dǎo)級205的輸出端V6共同耦接至輸出級207的輸入端。輸出級207的輸出端耦接至第一運(yùn)算放大器210的輸出端VOUT用以輸出第一運(yùn)算放大器210的輸出信號OUT。
[0048]反饋增益電路230的輸入端耦接至第一運(yùn)算放大器210的輸出端V0UT，用以接收第一運(yùn)算放大器210的輸出信號OUT。另一方面，反饋增益電路230的輸出端通過第一運(yùn)算放大器210的第二輸入端D2耦接至第二輸入跨導(dǎo)級205的第一輸入端V3。反饋增益電路230接收第一運(yùn)算放大器210的輸出信號OUT后，將輸出信號OUT的直流漂移信息(即反饋信號FB2)傳送至第一運(yùn)算放大器210的第二輸入跨導(dǎo)級205中。由于反饋信號FB2具有關(guān)于第一運(yùn)算放大器210的直流漂移信息，因此第二輸入跨導(dǎo)級205可以產(chǎn)生響應(yīng)于直流漂移的對應(yīng)電流至輸出級207。第二輸入跨導(dǎo)級205可以通過所輸出的對應(yīng)電流來補(bǔ)償/消除第一輸入跨導(dǎo)級203輸出給輸出級207的偏壓電流中的直流漂移成份。因此，直流漂移消除電路200可以消除輸入信號IM的直流漂移。通過此電路的設(shè)計(jì)，本實(shí)施例可以有效運(yùn)用第二輸入跨導(dǎo)級205來抑制反饋增益電路230中的噪聲，因此直流漂移消除電路200可以在消除直流漂移的同時也能減少反饋增益電路230所伴隨產(chǎn)生的噪聲。為了使得直流漂移消除電路200的高通頻率在不同信號增益下可維持一致，本實(shí)施例中輸入跨導(dǎo)級205的跨導(dǎo)值可以隨著信號增益而改變。第一運(yùn)算放大器210的實(shí)施細(xì)節(jié)容后詳述。
[0049]在本發(fā)明一實(shí)施例中，第二運(yùn)算放大器231包括第一輸入端V7、第二輸入端V8以及輸出端V9。第二運(yùn)算放大器231的第一輸入端V7耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)，第二運(yùn)算放大器231的輸出端V9耦接至反饋增益電路230的輸出端，并耦接至第一運(yùn)算放大器210的第二輸入端D2，用以將反饋信號FB2輸出至第二輸入跨導(dǎo)級205的輸入端V3。電容233的第一端與第二端分別耦接至第二運(yùn)算放大器231的第二輸入端V8與輸出端V9。電阻235的第一端與第二端分別耦接至第二運(yùn)算放大器231的第二輸入端V8與第一運(yùn)算放大器210的輸出端V0UT。因此，反饋增益電路230具有積分器(integrator)功能。反饋增益電路230可以累積關(guān)于第一運(yùn)算放大器210的直流漂移信息，以便對應(yīng)輸出反饋信號FB2給第一運(yùn)算放大器210的第二輸入跨導(dǎo)級205。
[0050]接著比較圖1的運(yùn)算放大器110與圖2的第一運(yùn)算放大器210兩者的內(nèi)部構(gòu)件可得知，圖2的第一運(yùn)算放大器210比圖1的運(yùn)算放大器110多了一組輸入跨導(dǎo)級。再比較圖1與圖2中反饋增益電路130以及反饋增益電路230兩者輸出端的耦接位置，圖1中反饋增益電路130的反饋信號FBl直接傳送至運(yùn)算放大器110的第一輸入端Q1。反觀圖2所示實(shí)施例，反饋增益電路230的反饋信號FB2則通過第一運(yùn)算放大器210中的第二輸入端D2傳送至第二輸入跨導(dǎo)級205的第一輸入端V3，而不是傳送至第一輸入跨導(dǎo)級203的第二輸入端V2。有別于圖1中反饋增益電路130的反饋信號FBl直接傳送至運(yùn)算放大器110的輸入跨導(dǎo)級103，圖2所示實(shí)施例是將反饋信號FB2傳送至運(yùn)算放大器的第二輸入跨導(dǎo)級205中。通過此種電路設(shè)計(jì)，反饋增益電路230中的噪聲可被第二輸入跨導(dǎo)級205所有效抑制，而不會將此噪聲加進(jìn)第一運(yùn)算放大器210的輸入信號IM。因此，直流漂移消除電路200可以在消除直流漂移的同時也能減少反饋增益電路230所伴隨產(chǎn)生的噪聲。
[0051 ] 在圖2中，直流漂移消除電路200是由單端輸出的運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明并不局限于此。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，直流漂移消除電路也可利用差分放大器來實(shí)現(xiàn)。例如，圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路300的示意圖。圖3所示實(shí)施例可以參照圖2的相關(guān)說明而類推。請參照圖3，直流漂移消除電路300包括第一運(yùn)算放大器310、反饋增益電路330、第一可變電阻陣列350以及第二可變電阻陣列370。
[0052]第一運(yùn)算放大器310的第一非反相輸入端Wl耦接至第一可變電阻陣列350中的可變電阻351,以接收輸入信號IP。第一運(yùn)算放大器310的第一反相輸入端W2稱接至第一可變電阻陣列350中的可變電阻353,用以接收輸入信號10。輸入信號IP與輸入信號1為差分信號。第二可變電阻陣列370中可變電阻371的第一端與第二端分別耦接至第一運(yùn)算放大器310的第一反相輸入端W2與第一運(yùn)算放大器310的非反相輸出端V0UTP。第二可變電阻陣列370中可變電阻373的第一端與第二端分別耦接至第一運(yùn)算放大器310的第一非反相輸入端Wl與第一運(yùn)算放大器310的反相輸出端V0UTN。反饋增益電路330的反相輸出端與非反相輸出端分別耦接至第一運(yùn)算放大器310的第二反相輸入端W3與第二非反相輸入端W4。
[0053]第一運(yùn)算放大器310包括第一輸入跨導(dǎo)級303、第二輸入跨導(dǎo)級305以及輸出級307。第一輸入跨導(dǎo)級303包括第一輸入端J1、第二輸入端J2、第一信號輸出端J5以及第二信號輸出端J6。第二輸入跨導(dǎo)級305包括第一輸入端J3、第二輸入端J4、第一信號輸出端J7以及第二信號輸出端J8。第一輸入跨導(dǎo)級303的第一輸入端Jl耦接至第一運(yùn)算放大器310的第一非反相輸入端W1，并耦接至第一可變電阻陣列350中的可變電阻351，用以接收第一運(yùn)算放大器310的輸入信號IP。第一輸入跨導(dǎo)級303的第二輸入端J2稱接至第一運(yùn)算放大器310的第一反相輸入端W2，并耦接至第一可變電阻陣列350中的可變電阻353，用以接收第一運(yùn)算放大器310的輸入信號10。第二輸入跨導(dǎo)級305的第一輸入端J3耦接至第一運(yùn)算放大器310的第二反相輸入端W3，用以接收反饋增益電路330所輸出的反饋信號FBN。第二輸入跨導(dǎo)級305的第二輸入端J4耦接至第一運(yùn)算放大器310的第二非反相輸入端W4用以接收反饋增益電路330所輸出的反饋信號FBP。反饋信號FBP與反饋信號FBN為差分信號。
[0054]第一輸入跨導(dǎo)級303的第一信號輸出端J5與第二輸入跨導(dǎo)級305的第一信號輸出端J7共同I禹接至輸出級307的第一輸入端J9 ;第一輸入跨導(dǎo)級303的第二信號輸出端J6與第二輸入跨導(dǎo)級305的第二信號輸出端J8共同耦接至輸出級307的第二輸入端J10。輸出級307的第一輸出端與第二輸出端分別I禹接至第一運(yùn)算放大器310的非反相輸出端VOUTP以及反相輸出端V0UTN，分別用以輸出第一運(yùn)算放大器310的輸出信號OUTP與0UTN。輸出信號OUTP與輸出信號OUTN為差分信號。第一運(yùn)算放大器310的反相輸出端VOUTN與非反相輸出端VOUTP分別代表第一運(yùn)算放大器310的第一輸出端與第二輸出端。
[0055]反饋增益電路330的第一輸入端與第二輸入端分別耦接至第一運(yùn)算放大器310的反相輸出端VOUTN與非反相輸出端V0UTP，用以接收第一運(yùn)算放大器310的輸出信號OUTN與0UTP。另一方面，反饋增益電路330的第一輸出端與第二輸出端分別通過第一運(yùn)算放大器310的第二反相輸入端W3與第二非反相輸入端W4分別耦接至第二輸入跨導(dǎo)級305的第一輸入端J3與第二輸入端J4。反饋增益電路330接收第一運(yùn)算放大器310的輸出信號OUTN與輸出信號OUTP后，將輸出信號OUTN與輸出信號OUTP的直流漂移信息(即反饋信號FBN與反饋信號FBP)傳送至第一運(yùn)算放大器310的第二輸入跨導(dǎo)級305中。由于反饋信號FBN與FBP具有關(guān)于第一運(yùn)算放大器310的直流漂移信息，因此第二輸入跨導(dǎo)級305可以產(chǎn)生響應(yīng)于直流漂移的對應(yīng)電流至輸出級307。第二輸入跨導(dǎo)級305可以通過所輸出的對應(yīng)電流來補(bǔ)償/消除第一輸入跨導(dǎo)級303輸出給輸出級307的電流中的直流漂移成份。因此，直流漂移消除電路300可以消除輸入信號IP與輸入信號1的直流漂移。通過此電路設(shè)計(jì)，本實(shí)施例可以有效運(yùn)用第二輸入跨導(dǎo)級305來抑制反饋增益電路330中的噪聲。因此，直流漂移消除電路300可以在消除直流漂移的同時，也能減少反饋增益電路330所伴隨產(chǎn)生的噪聲。為了使得直流漂移消除電路300的高通頻率在不同信號增益下可維持一致，本實(shí)施例中輸入跨導(dǎo)級305的跨導(dǎo)值可以隨著信號增益而改變。第一運(yùn)算放大器310的實(shí)施細(xì)節(jié)容后詳述。
[0056]在本發(fā)明一實(shí)施例中，反饋增益電路330可由第二運(yùn)算放大器331、第一電容333、第二電容335、第一電阻337以及第二電阻339來實(shí)現(xiàn)。但本發(fā)明并不局限于此，任何可由信號輸入端接收第一運(yùn)算放大器310的輸出信號OUTN與輸出信號0UTP,并可由信號輸出端傳送反饋信號FBN與反饋信號FBP至第一運(yùn)算放大器310的第二輸入跨導(dǎo)級305中的電路都可用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的反饋增益電路330。
[0057]第二運(yùn)算放大器331包括第一輸入端J11、第二輸入端J12、第一輸出端以及第二輸出端，其中第一輸出端為反相輸出端，第二輸出端為非反相輸出端。第一電容333的第一端與第二端分別耦接至第二運(yùn)算放大器331的第一輸入端Jll與第二運(yùn)算放大器331的第一輸出端。第一電阻337的第一端與第二端分別稱接至第二運(yùn)算放大器331的第一輸入端Jll與第一運(yùn)算放大器310的反相輸出端V0UTN。第二電容335的第一端與第二端分別率禹接至第二運(yùn)算放大器331的第二輸入端J12與第二運(yùn)算放大器331的第二輸出端。第二電阻339的第一端與第二端分別耦接至第二運(yùn)算放大器331的第二輸入端J12與第一運(yùn)算放大器310的非反相輸出端V0UTP。因此，反饋增益電路330具有差分積分器功能。
[0058]在本發(fā)明圖3的實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝贿\(yùn)算放大器310的輸入信號IP與輸入信號1具有直流漂移誤差時，此誤差會被第一運(yùn)算放大器310的增益所放大并通過輸出信號OUTN與OUTP輸出。為了消除直流漂移，反饋增益電路330將包含直流漂移的輸出信號OUTN與OUTP進(jìn)行積分，以獲得其中的直流漂移信息，并將此直流漂移信息(即反饋信號FBN與FBP)反饋至第一運(yùn)算放大器310的第二輸出跨導(dǎo)級305中。第二輸入跨導(dǎo)級305可以依據(jù)反饋信號FBN與FBP而產(chǎn)生對應(yīng)電流給輸出級307，來補(bǔ)償/消除第一輸入跨導(dǎo)級303輸出給輸出級307的偏壓電流中的直流漂移成份。在消除直流漂移的同時，本實(shí)施例通過第二輸出跨導(dǎo)級305來抑制反饋增益電路330中的噪聲。
[0059]在本發(fā)明中，為了使得高通頻率在不同信號增益下可維持一致，第二輸入跨導(dǎo)級305的跨導(dǎo)可隨增益而改變。在不影響偏壓電流的情況下，運(yùn)算放大器310可采用相互耦合的方式來達(dá)成不同跨導(dǎo)的需求。例如，圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路中運(yùn)算放大器400的電路示意圖，其中運(yùn)算放大器400包括第一輸入跨導(dǎo)級410、第二輸入跨導(dǎo)級430、阻抗450、阻抗470以及輸出級490。阻抗450以及阻抗470可為晶體管、電阻元件或者其他阻抗元件。在一些實(shí)施例中，阻抗450以及阻抗470可以被包含在第一輸入跨導(dǎo)級410、第二輸入跨導(dǎo)級430或輸出級490中。
[0060]圖2所示第一輸入跨導(dǎo)級203與/或圖3所示第一輸入跨導(dǎo)級303的實(shí)現(xiàn)方式可以參照圖4中第一輸入跨導(dǎo)級410的相關(guān)說明而類推。圖2所示第二輸入跨導(dǎo)級205與/或圖3所示第二輸入跨導(dǎo)級305的實(shí)現(xiàn)方式可以參照圖4中第二輸入跨導(dǎo)級430的相關(guān)說明而類推。圖2所示輸出級207與/或圖3所示輸出級307可以參照圖4中輸出級490的相關(guān)說明而類推。
[0061 ] 例如，圖4中的第一輸入跨導(dǎo)級410可以視為圖3中第一輸入跨導(dǎo)級303的電路示意圖，而圖4中的第二輸入跨導(dǎo)級430可以視為圖3中第二輸入跨導(dǎo)級305的電路示意圖。請同時參考圖3與圖4，第一輸入跨導(dǎo)級410包括差分晶體管對以及電流源415，其中所述差分晶體管對包括第一晶體管Al與第二晶體管A2。第一晶體管Al的控制端A13與第二晶體管A2的控制端A23分別作為第一輸入跨導(dǎo)級303的第一輸入端Jl與第二輸入端J2,以分別接收輸入信號IP與輸入信號10。另一方面，第一晶體管Al的第一端All與第二晶體管A2的第一端A21分別作為第一輸入跨導(dǎo)級303的第一信號輸出端J5與第二信號輸出端J6。第一晶體管Al的第二端A12與第二晶體管A2的第二端A22共同耦接至電流源415。
[0062]第二輸入跨導(dǎo)級430中包括第一晶體管B1、第二晶體管B2、N個第四晶體管(例如圖4所示Cl、C2、…、CN)、N個第三晶體管(例如圖4所示El、E2、…、EN)、N個第二開關(guān)(例如圖4所示S1、S2、…、SN)、N個第一開關(guān)(例如圖4所示Fl、F2、…、FN)以及電流源435，其中N為正整數(shù)。第一晶體管BI的控制端B13與第二晶體管B2的控制端B23分別耦接至第二輸入跨導(dǎo)級305的第一輸入端J3與第二輸入跨導(dǎo)級305的第二輸入端J4。第一晶體管BI的第一端Bll與第二晶體管B2的第一端B21分別耦接至第二輸入跨導(dǎo)級305的第一信號輸出端J7與第二信號輸出端J8。第一晶體管BI的第二端B12與第二晶體管B2的第二端B22共同耦接至電流源435。另一方面，在第一輸入跨導(dǎo)級410中第一晶體管Al的第一端All與第二晶體管A2的第一端A21，耦接至第二輸入跨導(dǎo)級430中第一晶體管BI的第一端Bll與第二晶體管B2的第一端B21，并共同耦接至輸出級490的輸入端。如同圖3中，第一輸入跨導(dǎo)級303、第二輸入跨導(dǎo)級305以及輸出級307之間的耦接關(guān)系。
[0063]在第二輸入跨導(dǎo)級430中，第四晶體管Cl?CN的控制端C13、C23、…、CN3共同耦接至第二輸入跨導(dǎo)級305的第一輸入端J3。第三晶體管El?EN的控制端E13、E23、…、EN3共同耦接至第二輸入跨導(dǎo)級305的第二輸入端J4。第四晶體管Cl?CN的第二端C12、C22、…、CN2耦接至第二晶體管B2的第二端B22。第三晶體管El?EN的第二端E12、E22、…、EN2耦接至第一晶體管BI的第二端B12。除此之外，第二開關(guān)SI?SN的第二端分別耦接至第四晶體管Cl?CN的第一端C11、C21、…、CNl，第二開關(guān)SI?SN的第一端耦接至第二晶體管B2的第一端B21。第一開關(guān)Fl?FN的第二端分別耦接至第三晶體管El?EN的第一端ElI?ENl，第一開關(guān)Fl?FN的第一端共同耦接至第一晶體管BI的第一端 BI I。
[0064]在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二輸入跨導(dǎo)級430通過第一晶體管BI與第二晶體管B2互相搭配而產(chǎn)生跨導(dǎo)。通過控制第一開關(guān)Fl?FN的導(dǎo)通狀態(tài)，以及通過控制第二開關(guān)SI?SN的導(dǎo)通狀態(tài)，第三晶體管El?EN與第四晶體管Cl?CN可以提供不同的跨導(dǎo)。根據(jù)此實(shí)施方式，在不影響提供給輸出級490的偏壓電流的情況下，第二輸入跨導(dǎo)級430可采用相互耦合結(jié)構(gòu)(如圖4所示)來提供/調(diào)整不同跨導(dǎo)。因此，第二輸入跨導(dǎo)級430可依照不同的電路情況來調(diào)整對應(yīng)的跨導(dǎo)，滿足不同跨導(dǎo)的需求。
[0065]圖2所示第二輸入跨導(dǎo)級205與/或圖3所示第二輸入跨導(dǎo)級305的實(shí)現(xiàn)方式不應(yīng)受限于圖4所示實(shí)施例。例如,在其他實(shí)施例中，圖2所示第二輸入跨導(dǎo)級205與/或圖3所示第二輸入跨導(dǎo)級305的實(shí)現(xiàn)方式可以參照圖5或圖6的相關(guān)說明而類推。
[0066]圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例說明直流漂移消除電路中運(yùn)算放大器500的電路示意圖。圖5中的第一輸入跨導(dǎo)級510、第二輸入跨導(dǎo)級530以及輸出級550分別可代表圖2中運(yùn)算放大器210的第一輸入跨導(dǎo)級203、第二輸入跨導(dǎo)級205以及輸出級207。或者，圖5中的第一輸入跨導(dǎo)級510、第二輸入跨導(dǎo)級530以及輸出級550分別可代表圖3中運(yùn)算放大器310的第一輸入跨導(dǎo)級303、第二輸入跨導(dǎo)級305以及輸出級307。第二輸入跨導(dǎo)級530中包括多個跨導(dǎo)電路Hl、H2、…、HN以及切換裝置K。跨導(dǎo)電路Hl?HN的多個信號輸出端Η11、Η21、".、ΗΝ1共同耦接至第一輸入跨導(dǎo)級510的信號輸出端510Α，并共同耦接至輸出級550的信號輸入端?？鐚?dǎo)電路Hl?HN各自具有不同的增益值Gml、Gm2、...、Gmn。另一方面，第一輸入跨導(dǎo)級510的信號輸入端510B可以作為圖2中第一輸入跨導(dǎo)級203的信號輸入端或圖3中第一輸入跨導(dǎo)級303的信號輸入端。
[0067]本實(shí)施例并不限制第一輸入跨導(dǎo)級510與跨導(dǎo)電路Hl?HN的實(shí)現(xiàn)方式。例如，在一些實(shí)施例中，第一輸入跨導(dǎo)級510與跨導(dǎo)電路Hl?HN的實(shí)現(xiàn)方式可以參照圖4中第一輸入跨導(dǎo)級410或第二輸入跨導(dǎo)級430的相關(guān)說明。
[0068]在本發(fā)明的實(shí)施例中，切換裝置K可通過解多工器來實(shí)現(xiàn)。切換裝置K的第一端Kl可以作為圖2中第二輸入跨導(dǎo)級205的信號輸入端或圖3中第二輸入跨導(dǎo)級305的輸入端。此外，切換裝置K的多個第二端K12、K22、…、ΚΝ2以一對一方式分別耦接至多個跨導(dǎo)電路Hl?HN的多個信號輸入端Η12、Η22、…、ΗΝ2。其中，切換裝置K會選擇性地將切換裝置K的第一端Kl耦接至切換裝置K多個第二端Κ12?ΚΝ2中的至少一者。由此可知，通過切換裝置K的切換操作，可在多個跨導(dǎo)電路Hl?HN的不同的增益值Gml?Gmn中選擇其中一個增益值作為第二輸入跨導(dǎo)電路530的增益值。
[0069]圖6是本發(fā)明的再一實(shí)施例說明直流漂移消除電路中運(yùn)算放大器600的電路示意圖。圖6中的第一輸入跨導(dǎo)級511、第二輸入跨導(dǎo)級531以及輸出級551分別可代表圖2中運(yùn)算放大器210的第一輸入跨導(dǎo)級203、第二輸入跨導(dǎo)級205以及輸出級207?；蛘?，圖6中的第一輸入跨導(dǎo)級511、第二輸入跨導(dǎo)級531以及輸出級551分別可代表圖3中運(yùn)算放大器310的第一輸入跨導(dǎo)級303、第二輸入跨導(dǎo)級305以及輸出級307。
[0070]請參照圖6，第二輸入跨導(dǎo)級531包括多個跨導(dǎo)電路Η1、Η2、…、HN以及切換裝置K。本實(shí)施例并不限制第一輸入跨導(dǎo)級511與跨導(dǎo)電路Hl?HN的實(shí)現(xiàn)方式。例如，在一些實(shí)施例中，第一輸入跨導(dǎo)級511與跨導(dǎo)電路Hl?HN的實(shí)現(xiàn)方式可以參照圖4中第一輸入跨導(dǎo)級410或第二輸入跨導(dǎo)級430的相關(guān)說明。多個跨導(dǎo)電路Hl?HN的多個信號輸入端Η12、Η22、...、ΗΝ2共同耦接至第二輸入跨導(dǎo)級531的輸入端，其中多個跨導(dǎo)電路Hl?HN各自具有不同的增益值Gml、Gm2、…、Gmn。切換裝置K可由多工器來實(shí)現(xiàn)，切換裝置K的第一端Kl與第一輸入跨導(dǎo)級511的信號輸出端511A共同I禹接至輸出級551的信號輸入端。切換裝置K的多個第二端K12、K22、...、ΚΝ2以一對一方式分別耦接至跨導(dǎo)電路Hl?HN的多個信號輸出端Η11、Η21、…、HNl。切換裝置K可以選擇性地將切換裝置K的第一端Kl耦接至切換裝置K的多個第二端Κ12?ΚΝ2至少一者。此外，第一輸入跨導(dǎo)級511與輸出級551的操作方式可參考圖5中的相關(guān)說明。
[0071]除此之外，圖2所示第二輸入跨導(dǎo)級205與圖3所示第二輸入跨導(dǎo)級305的實(shí)現(xiàn)方式不應(yīng)受限于圖5與圖6的相關(guān)說明。例如，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，在圖5所示跨導(dǎo)電路Hl?HN具有使能/禁能控制功能的條件下，可將圖5中的切換裝置K省略，并使跨導(dǎo)電路Hl?HN的多個輸入端H12?HN2共同耦接至第二輸入跨導(dǎo)級530的輸入端。以此類推，在圖6所示跨導(dǎo)電路Hl?HN具有使能/禁能控制功能的條件下，可將圖6中的切換裝置K省略，并將多個跨導(dǎo)電路Hl?HN的多個信號輸出端Hll?HNl與第一輸入跨導(dǎo)級511的信號輸出端511A共同耦接至輸出級551的信號輸入端。跨導(dǎo)電路Hl?HN可以各自選擇性的被使能或被禁能，因此可由多個跨導(dǎo)電路Hl?HN中選擇適合的增益值。
[0072]圖7是本發(fā)明的實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路中運(yùn)算放大器頻率響應(yīng)模擬的示意圖。圖7所示頻率響應(yīng)模擬的橫軸代表運(yùn)算放大器的頻率，單位為赫茲(Hz)，而縱軸則代表信號強(qiáng)度，單位為分貝(dB)。圖7所示不同曲線分別代表了在不同信號增益下圖3所示直流漂移消除電路300的輸出頻率響應(yīng)特性。由圖7可以看出，通過依照不同信號增益而對應(yīng)調(diào)整第二輸入跨導(dǎo)級305的跨導(dǎo)值，使得直流漂移消除電路300的高通頻帶仍可維持穩(wěn)定。
[0073]圖8是本發(fā)明的實(shí)施例說明一種直流漂移消除電路中噪聲系數(shù)模擬的示意圖。圖8所示橫軸代表圖3所示直流漂移消除電路300的輸出頻率，單位為赫茲(Hz)，而縱軸則代表噪聲，單位為分貝(dB)。請參考圖8中曲線810以及曲線820，曲線810為圖1所示直流漂移消除電路100的噪聲系數(shù)(Noise Figure)曲線，曲線820為圖3所示直流漂移消除電路300的噪聲系數(shù)曲線。比較曲線810以及曲線820，在相同增益條件下，曲線820的噪聲系數(shù)明顯小于曲線810的噪聲系數(shù)。由圖8的模擬結(jié)果可證明，圖3所示直流漂移消除電路300可改善圖1所示直流漂移消除電路100中反饋路徑噪聲被放大的問題。
[0074]綜上所述，本發(fā)明所提供的直流漂移消除電路中的運(yùn)算放大器使用輸入跨導(dǎo)電路(例如圖2所示第一輸入跨導(dǎo)級203或是圖3所示第一輸入跨導(dǎo)級303)接收輸入信號，而將反饋增益電路所輸出的反饋信號傳輸至運(yùn)算放大器的另一個輸入跨導(dǎo)電路(例如圖2所示第二輸入跨導(dǎo)級205或是圖3所示第二輸入跨導(dǎo)級305)中。所述直流漂移消除電路在利用第二輸入跨導(dǎo)級來消除第一輸入跨導(dǎo)級的直流漂移誤差的同時，也利用第二輸入跨導(dǎo)級來抑制反饋增益電路中的噪聲。由于此直流漂移消除電路不會將反饋信號的噪聲加進(jìn)運(yùn)算放大器的輸入信號，因此反饋增益電路中的噪聲可被有效抑制。
[0075]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種直流漂移消除電路，其特征在于，包括: 第一運(yùn)算放大器，其包括第一輸入跨導(dǎo)級、第二輸入跨導(dǎo)級以及輸出級，其中該第一輸入跨導(dǎo)級的輸入端通過該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端接收該第一運(yùn)算放大器的輸入信號，而該輸出級的輸出端通過該第一運(yùn)算放大器的輸出端輸出該第一運(yùn)算放大器的輸出信號；以及 反饋增益電路，其中該反饋增益電路的一輸入端耦接至該第一運(yùn)算放大器的該輸出端，該反饋增益電路的輸出端通過所述第一運(yùn)算放大器的第二輸入端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該第一輸入跨導(dǎo)級的該輸入端包括第一輸入端與第二輸入端，而該第一輸入跨導(dǎo)級包括: 第一晶體管，該第一晶體管的一控制端耦接至該第一輸入跨導(dǎo)級的該第一輸入端，該第一晶體管的第一端耦接至該第一輸入跨導(dǎo)級的第一信號輸出端； 第二晶體管，該第二晶體管的控制端耦接至該第一輸入跨導(dǎo)級的該第二輸入端，該第二晶體管的第一端耦接至該第一輸入跨導(dǎo)級的第二信號輸出端；以及電流源，耦接至該第一晶體管的第二端與該第二晶體管的第二端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該第二輸入跨導(dǎo)級的該輸入端包括第一輸入端與第二輸入端，而該第二輸入跨導(dǎo)級包括: 電流源； 第一晶體管，該第一晶體管的控制端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該第一輸入端，該第一晶體管的第一端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的第一信號輸出端，該第一晶體管的第二端耦接至該電流源；以及 第二晶體管，該第二晶體管的控制端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該第二輸入端，該第二晶體管的第一端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的第二信號輸出端，該第二晶體管的第二端耦接至該電流源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該第二輸入跨導(dǎo)級還包括: 至少一第一開關(guān)，其第一端耦接至該第一晶體管的該第一端； 至少一第三晶體管，該第三晶體管的控制端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該第二輸入端，該第三晶體管的第一端耦接至該第一開關(guān)的第二端，該第三晶體管的第二端耦接至該第一晶體管的該第二端； 至少一第二開關(guān)，其第一端耦接至該第二晶體管的該第一端；以及至少一第四晶體管，該第四晶體管的控制端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該第一輸入端，該第四晶體管的第一端耦接至該第二開關(guān)的第二端，該第四晶體管的第二端耦接至該第二晶體管的該第二端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該第二輸入跨導(dǎo)級包括: 多個跨導(dǎo)電路，該些跨導(dǎo)電路的多個信號輸出端與所述第一輸入跨導(dǎo)級的信號輸出端共同耦接至該輸出級的信號輸入端，其中該些跨導(dǎo)電路各自具有不同的增益值；以及 切換裝置，其第一端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該輸入端，該切換裝置的多個第二端以一對一方式分別耦接至該些跨導(dǎo)電路的多個信號輸入端，其中該切換裝置選擇性地將該切換裝置的該第一端耦接至該切換裝置的該些第二端中至少一者。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該切換裝置包括: 解多工器，其輸入端耦接至該切換裝置的該第一端，其多個輸出端以一對一方式分別耦接至該切換裝置的該些第二端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該第二輸入跨導(dǎo)級包括: 多個跨導(dǎo)電路，該些跨導(dǎo)電路的多個信號輸入端共同耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該輸入端，其中該些跨導(dǎo)電路各自具有不同的增益值；以及 切換裝置，其第一端耦接至該輸出級的信號輸入端，該切換裝置的多個第二端以一對一方式分別耦接至該些跨導(dǎo)電路的多個信號輸出端，其中該切換裝置選擇性地將該切換裝置的該第一端耦接至該切換裝置的該些第二端中至少一者。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該切換裝置包括: 多工器，其輸出端I禹接至該切換裝置的該第一端，該多工器的多個輸入端以一對一方式分別耦接至該切換裝置的該些第二端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該第二輸入跨導(dǎo)級包括: 多個跨導(dǎo)電路，該些跨導(dǎo)電路的多個輸入端共同耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該輸入端，該些跨導(dǎo)電路的多個信號輸出端與所述第一輸入跨導(dǎo)級的信號輸出端共同耦接至該輸出級的信號輸入端，其中該些跨導(dǎo)電路各自具有不同的增益值，且該些跨導(dǎo)電路各自選擇性地被使能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，所述第一輸入跨導(dǎo)級的信號輸出端與所述第二輸入跨導(dǎo)級的信號輸出端共同耦接于該輸出級的信號輸入端。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，還包括: 第一電阻，I禹接于該第一運(yùn)算放大器的該第一輸入端以提供該輸入信號；以及第二電阻，其第一端與第二端分別耦接至該第一運(yùn)算放大器的該第一輸入端與該第一運(yùn)算放大器的該輸出端。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該反饋增益電路包括: 第二運(yùn)算放大器，其輸出端通過所述第一運(yùn)算放大器的該第二輸入端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該輸入端，而該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端耦接至參考電壓； 電容，其第一端與第二端分別耦接至該第二運(yùn)算放大器的第二輸入端與該第二運(yùn)算放大器的該輸出端；以及 電阻，其第一端與第二端分別耦接至該第二運(yùn)算放大器的該第二輸入端與該第一運(yùn)算放大器的該輸出端。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該第二輸入跨導(dǎo)級的該輸入端包括第一輸入端與第二輸入端，該第一運(yùn)算放大器的該輸出端包括第一輸出端與第二輸出端，而該反饋增益電路包括: 第二運(yùn)算放大器，其第一輸出端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該第一輸入端，而該第二運(yùn)算放大器的第二輸出端耦接至該第二輸入跨導(dǎo)級的該第二輸入端； 第一電容，其第一端與第二端分別耦接至該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端與該第二運(yùn)算放大器的該第一輸出端； 第一電阻，其第一端與第二端分別耦接至該第二運(yùn)算放大器的該第一輸入端與該第一運(yùn)算放大器的該第一輸出端； 第二電容，其第一端與第二端分別耦接至該第二運(yùn)算放大器的第二輸入端與該第二運(yùn)算放大器的該第二輸出端；以及 第二電阻，其第一端與第二端分別耦接至該第二運(yùn)算放大器的該第二輸入端與該第一運(yùn)算放大器的該第二輸出端。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流漂移消除電路，其特征在于，該第一輸入跨導(dǎo)級具有第一增益，該第二輸入跨導(dǎo)級具有第二增益，該第二增益為可變增益。
【文檔編號】H03F1/34GK104348429SQ201310320895
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】高小文 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司