[发明专利]用于可编程电压范围的电压放大器

说明书

本发明涉及一种电压放大器(100，300)，其以放大器电路(130)的一个或多个操作点相对于输入电压信号(10)将输入电压信号(10)的限定的范围(12，14)表达成不同的比率。如果输入电压信号(10)的范围(12，14)被足够分裂，线性放大每个范围(12，14)是可能的。以所述方式线性放大的输出信号(191、192、193、194)然后例如能够通过多个模数转换器(510)来转换成数字信号(531)。

技术领域

本发明涉及用于可编程电压范围的电压放大器以及用于可编程电压范围的放大电压的关联方法。

背景技术

输入信号的放大受到最大供应电压的限制。输入信号只能被放大到可以线性放大的程度。在流水线模数转换器(ADC)中，该问题通过信号的反馈来解决。该信号随后由一个或多个比较器进行评估，并且从比较器的输入信号中减去该值，使得然后仅放大差，所谓的残留误差。流水线ADC必须进行费力的校准，以便防止由于操作点的移位而引起的残留误差的不受控制的变化。因此，流水线ADC不能突然开关，因为这会导致操作点的移位。

美国专利申请号2014/0232577A1公开了一种模数转换器，其包括第一和第二模数转换单元以及控制单元。控制单元配置成当指定模式的信号显示第一模式时生成控制信号，该控制信号生成相对于相同电压范围的第一和第二输入范围以及在不同相位的第一和第二定时要素。控制单元还配置成当指定模式的信号显示第二模式时生成另一控制信号，该另一控制信号相对于连续的电压范围生成第一和第二输入范围以及在相同相位的第一和第二定时要素。

国际专利申请WO2004/051858 A2公开了用于将输入电压转换成数字输出信号的方法、设备和系统。与一个或多个(闪存型)模数转换器中的参考电压的比较生成表示输入电压的数字输出信号。如果使用多于一个模数转换器，则模数转换器是线性的。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于可编程电压范围的电压放大器。

根据本发明的第一方面，提出一种用于可编程电压范围的电压放大器。电压放大器至少具有相对于输入电压信号的第一操作点和第二操作点。电压放大器配置成通过第一操作点将输入电压信号的第一范围线性变换成第一输出信号。电压放大器还配置成通过第二操作点将输入电压信号的第二范围线性变换成第二输出信号。在该上下文中，电压放大器的操作点应始终与输入电压信号有关。例如，采用以下这样的方式使输入电压信号的不同范围移位：能够线性放大-5V和+5V之间的输入电压的放大器也能够线性放大落在该电压范围之外的输入电压信号的那些范围。这些范围以限定的方式移位到可以线性放大的范围内。为此目的，电压放大器可以具有例如可变的操作点，使得除了第一操作点和第二操作点之外，还可以相对于输入电压信号设置另外的操作点。电压输入信号可以例如通过可变电阻或参考电势连续地或离散地移位。以这种方式，周期信号的各种范围可以被连续地线性放大。

在备选实施例中，电压放大器可以配置成同时提供第一操作点和第二操作点。因此，特别是在非周期信号的情况下，例如使用两个放大器将可以线性放大例如在-10V和+10V之间波动的明显波动的信号，由此放大器仅在-5V和+5V之间的输入电压进行放大。这里，在-10V和0V之间的该输入电压信号的第一范围移位到这一个放大器的范围内，在其中这一个放大器进行线性放大。这里，在0V和10V之间的该输入电压信号的第二范围移位到另一放大器的范围内，在其中该另一放大器进行线性放大。在该上下文中，第一操作点和第二操作点优选采用以下这样的方式来设置：输入电压信号的第一范围和输入电压信号的第二范围具有至少一个共享值。在该上下文中，第一范围和第二范围优选至少部分地不同。然而，第一范围和第二范围可能重叠。在备选实施例中，输入电压信号的第一范围和第二范围彼此相邻。该实施例将具有以下优点：输入电压信号可以通过尽可能少的组件来线性放大。备选地，范围的重叠可具有以下优点：冗余允许或简化误差检测和补偿。