[发明专利]输入偏移电压校正装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种校正输入偏移电压的装置，特别涉及一种用于调整运算放大器的输入偏移电压的校正装置。

背景技术

输入偏移电压是为了让静态直流输出电压等于零或是某个默认值，而必须加在输入端的直流电压。如果运算放大器的输入级完美对称，晶体管也完全匹配，则输入偏移电压等于零。但受到制造过程变异的影响，芯片上的几何结构和掺杂绝不可能丝毫不差，因此所有运算放大器都需要在反相和非反相输入端之间加上很小的电压，以便弥补它们之间的不匹配。

所以一般在应用比较器或运算放大器的特性时，输入偏移电压为需考虑的重要参数之一。输入偏移电压的大小将会影响直流放大的工作点，应用时的最大放大倍率，以及信号放大后的误差等。请参阅图1非反向放大电路的电路图。如图所示为利用运算放大器10做一放大器的应用电路，若其中第一电阻R1为1kΩ，第二电阻R2为99kΩ，则非反向放大电路的放大倍率为100倍。而运算放大器10的输出Vo等于输入电压Vin加上输入偏移电压Vio后乘上100(Vo＝(Vin+Vio)×100)。由上述的公式可发现，除了欲放大的输入电压Vin被放大100倍外，输入偏移电压Vio也被放大了100倍。所以在电路设计时需考虑输入偏移电压Vio的大小，尽量将输入偏移电压Vio设计或调整至最低，以免过高的输入偏移电压Vio造成运算放大器10的输出Vo误差过大，或造成运算放大器10饱和的现象。

请再参阅图2电流侦测电路的电路图。如图所示为利用运算放大器10做一比较器的应用电路，其中若该电路所侦测的电流I范围在0A～20A之间，并利用一模拟数字转换器21来将电流信号读入微控制单元31。因侦测电流I最高可到20A，为降低功率消耗，所使用的电流侦测电阻R3为10mΩ/5W。故电流侦测电阻R3上所形成的电压大小为0.2V，电流侦测电阻R3上所形成的电压经过1kΩ的第四电阻R4及24kΩ的第五电阻R5的匹配而放大25倍后，于运算放大器10的输出端输出0～5V的电压。然而，若运算放大器10的输入偏移电压Vio为±30mV时，微控制单元31经模拟数字转换器21所读到的电流值误差将高达±3A(30mV/10mΩ)，其误差率为15％。所以运算放大器10的输入偏移电压Vio的大小，会影响微控制单元31所读取电流值的精确度。

在一般微控制单元半导体制造过程，其中运算放大器的输入偏移电压约在±30mV左右，若要设计一低输入偏移比较器或放大器，一般均需使用测试调整方式(trim)，或是采用切换比较(chopper)的方式设计。然而利用测试调整方式校正输入偏移电压，其校正的结果只有在校正时的环境下才能保证性能，因为输入偏移电压会随工作电压、工作温度及输入电压不同而飘移。所以若采测试调整方式校正输入偏移电压，一旦工作环境不同，其运算放大器的特性就会变差，导致误差变大。而若采用切换比较(chopper)的方式，其电路将需额外的时钟电路及滤波器，所以将造成电路成本较高、工作频宽无法提升以及电路反应速度慢而无法适合高速比较器或放大器的应用等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明使用微控制单元设定缓存器，为此来控制激活相关开关电路，使运算放大器能把工作点的输入偏移电压校正到最低，并能根据工作环境变化随时校正，以维持最佳特性。

本发明提供一种输入偏移电压校正装置，用于调整一运算放大器的输入偏移电压，其特征在于装置包括一缓存器单元、一微控制单元、一开关单元及一偏移电压调整单元。而缓存器单元用于暂存一工作模式切换信号，且由微控制单元设定该工作模式切换信号。其运算放大器的输出端连接于微控制单元。开关单元设于一信号输入端与运算放大器间，根据工作模式切换信号切换输入偏移电压校正装置的工作模式。上述的工作模式包括一正常工作模式及一偏移电压校正模式，而偏移电压校正模式还包括一正端校正模式及一负端校正模式。其各工作模式由开关单元内各开关间的动作来决定，而开关单元内各开关间的动作根据缓存器单元内的工作模式切换信号来动作。最后偏移电压调整单元于输入偏移电压校正装置工作于偏移电压校正模式时，用于调整运算放大器的输入偏移电压。

而本发明的输入偏移电压校正装置可利用微控制单元随时校正输入偏移电压，可改善采测试调整方式校正输入偏移电压，而于工作环境不同，其运算放大器的特性就会变差，导致误差变大的缺失。并且由偏移电压调整单元的设计(增加调校的位数)，可更精确的调整输入偏移电压至最小的范围，有效提升运算放大器特性的应用。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。