[发明专利]放大器电路装置和用于校准其的方法

说明书

本发明涉及放大器电路装置和用于校准其的方法。放大器电路装置包括包含放大器（101）的差分信号路径。用于校准偏移的反馈路径包括比较器（201）和由比较器（201）的输出控制的至少一个计数器（202、203）。用于控制漂移误差的另一反馈路径包括连接到放大器（101）的下游的模数转换器（103）的输出的平均滤波器（301）。

技术领域

本公开涉及放大器电路装置。具体地，本公开涉及一种放大器电路装置，其包括差分放大器和模数转换器以及用于校准有用信号路径的电路。本公开还涉及用于校准该放大器电路装置的方法。

背景技术

差分放大器广泛用于音频信号处理，以刷新或增大被建立为一对正和负信号部分的差的有用信号的振幅。音频信号放大器的一个示例性应用是在麦克风的领域中，其中从微机电系统（MEMS）音频传感器获得的信号被放大并从模拟域转换到数字域，使得其可以用数字信号处理器进一步处理。音频放大器可以固有地具有其输出信号的时不变的偏移和时变的漂移，其向有用信号路径引入非期望的误差。

偏移是时不变的DC电压误差，其主要由制造变化引起。例如，差分放大器的差分处理路径中的组件的不匹配可能导致输出信号中的偏移。在当前的CMOS制造技术中，放大器的输入级处的偏移可以为约5mV至50mV。以放大器的放大因数放大的输入偏移导致放大器的差分输出信号中的相当大的偏移。

漂移是由通常随温度或时间改变的误差源而引起的时变电压误差。一个主要的误差源是由CMOS制造技术中制造的晶体管的栅极氧化物和硅衬底之间的界面中的缺陷引起的闪变噪声。其他漂移误差源也是可能的，诸如来自电源电压的噪声或偏置电流的温度依赖性。漂移误差通常是在0Hz直到约20Hz范围内的低频误差，使得漂移导致差分放大器的输出处的低频时变电压变化。漂移具有非零平均DC电压。

差分放大器的共模输出电压通常设置为电源电压（VDD）的一半，即VDD/2。由于偏移和漂移，差分放大器的共模输出电压可能与VDD/2不同，使得它更接近接地或电源电压VDD。这减小了要处理的信号的动态范围，并且差分放大器的输出处的有用信号可能达到饱和，使得在差分放大器的输出处提供大信号振幅时，它削波到或紧跟接地电位或电源电压。在这种情况下，信号信息丢失。

因此，需要校准差分放大器以补偿偏移和漂移，使得放大器的共模输出电压接近期望值VDD/2。常规的校准方法涉及通过在制造过程期间测量和修整放大器电路来校准放大器。这通常不会考虑任何时变漂移影响。

本公开的目的是提供一种其共模输出电压更接近期望水平的差分放大器电路装置。

本公开的另一目的是提供一种可以针对时不变偏移误差和时变漂移误差进行校准的差分放大器电路装置。

本公开的又一目的是提供一种用于校准其共模输出电压更接近期望水平的差分放大器电路装置的方法。

本公开的又一目的是提供一种用于针对时不变偏移误差和时变漂移误差校准差分放大器电路装置的方法。

发明内容

通过根据本权利要求1的特征的放大器电路装置解决了上述目的中的一个或多个。

在实施例中，本公开的放大器电路装置包括有用信号路径，其包括用于差分模拟信号的差分放大器和连接在差分放大器下游的模数转换器（ADC）。差分放大器处理对应的正信号线和负信号线上的正信号部分和负信号部分，其中有用信号包括在正信号和负信号的差中。差分放大器可以具有固定增益或可变增益。有用信号路径中的ADC通常是sigma-delta调制器或sigma-delta转换器，其从经放大的差分模拟信号生成数字比特流。耦合到放大器的输出的抗混叠（AAS）滤波器限制模拟信号带宽，以避免由ADC转换引起的频谱混叠。这样的放大器装置通常用于音频信号的处理中。音频信号可以由诸如MEMS麦克风之类的麦克风递送。