[发明专利]用于包括采样和保持电路的电流感测放大器的系统和方法

说明书

本文中所描述的是减小包括反馈路径的放大器电路、例如电压感测放大器(VSA)电路或电流感测放大器(CSA)电路中的稳定时间的系统和方法。当反馈路径由开关中断时，CSA电路切换至开环。采样和保持电路保持放大器的输出电压，使得当负载连接至CSA电路时，允许在测量CSA输出电压之前经历短于闭环稳定时间的开环稳定时间，从而因此有利地防止存在于CSA输出处的任何潜在的干扰反馈至CSA输入。

A.技术领域

本披露总体上涉及电路。更具体地，本披露涉及通过使用电流感测放大器 (CSA)或电压感测放大器(VSA)来感测电路中的(例如电池单元堆叠件中的) 电压或电流的系统和方法。

B.背景技术

在许多高压电池应用中，CSA电路用作测量电池单元堆叠件的充电和放电电流的安全测量件的一部分。典型地，CSA电路使用分流电阻器来检测电压，然后从电压推导相应的充电或放电电流。图1展示了这种常规的电流感测放大器电路。电路100包括电池单元102、连接至模拟地120的感测电阻器104、以及具有反馈电容器110的放大器106。如图1中所描绘的，放大器106可以连接至ADC 108，该ADC表示放大器106的输出处的负载。放大器106通常使得能够在其输出处进行电压采样，而不会“看到”或考虑到负载(此处为ADC 108)。

本领域技术人员将理解，一旦放大器106的输入改变，其输出就将在一些时间延迟后改变。此延迟部分地由反馈电容器110的存在引起，该反馈电容器表示电路100中某些有意地包括在内的电容或固有(即，寄生)电容。感测电阻器104 馈入放大器106、并且通常为放大器106的输入提供相对小的电压信号，该放大器随后将该信号放大至可以被测量的某一实际水平。由于放大器106必须具有相对较大的增益以为小信号提供充足的放大，因此前端处的所不期望的噪声也将被放大。

旨在限制噪声放大的特定途径以限制放大器106的总体带宽为代价来运行，例如，通过有意地减缓处于更高的增益水平的电路100的运行、并且等待放大器 106的输出稳定之后测量输出电压。然而，放大器106的稳定时间至少是大于ADC 108需要对放大器106的输出电压进行采样的采样时间的某一量级。一旦例如通过负载开关(图1中未示出)将ADC 108(典型地是电容性负载)连接至电路100 的输出，来自电容性负载的电容性放电就传播至放大器106的输入、例如经由反馈电容器110。结果，流动穿过反馈路径的电荷引起信号扰动，该信号扰动贯穿电路100传播至放大器106的输入、并且迫使放大器106的输出必须在连接了 ADC 108之后的某些有限量的时间内重新稳定。

换言之，一旦连接了ADC 108，绕放大器106的反馈环路就使得放大器输出处的干扰能够反馈至放大器输入，因此，放大器106需要显著地长于ADC 108 执行电压测量所需要的时间的稳定时间。另外，如果ADC 108是双用途的或是在多个不同测量输入(图1中未示出)之间时分复用的多路复用ADC，即，如果 ADC 108不是专用ADC(通常情况就是如此)，则在相对较长的时间里可能无法对放大器106的输出进行采样。

相应地，需要克服现有途径的缺点的系统和方法。

发明内容

本申请的实施例提供了减小稳定时间的电流感测放大器系统和方法。在本申请的方面中，用于操作电流感测放大器的方法包括：在稳定阶段，操作包括反馈路径的CSA电路以允许经历闭环稳定时间来在输出节点处使输出电压稳定；在采样和保持阶段，(例如通过断开开关)使得该反馈路径断开并且以开环构型操作该CSA；使用采样和保持电路保持该输出电压；将负载耦合至该输出节点；并且允许经历开环稳定时间来减小对该CSA的输入的改变或输出的改变的敏感度，该开环稳定时间短于该闭合稳定时间。