[发明专利]放大器

说明书

本公开涉及放大器。仪表放大器包括一对输入放大器，每个输入放大器包括输入晶体管和被配置为放大和反馈来自输入晶体管的误差电流的反馈电流放大器。该布置可以实现电流有效的解决方案，其中放大器可以在接近或可能低于地的非常低的输入信号下操作，而不需要负电源极电压。

要求优先权

本申请要求Michael J.Guidry于2018年9月10日提交的、题为“放 大器”的美国临时申请序列号62/729,187的优先权，其全部内容通过引用 结合于此。

背景技术

除了用于监控应用的许多分计量设备之外，每年还在全球部署数百万 公用电表用于计算用于计费的房屋的能耗。这些设备通常在部署之前在工 厂进行校准，然后在其部署寿命期间连续测量电力消耗，而不会中断测量 行为。每年移除这些仪表的一定百分比，在实验室中重新测试其准确性， 估计现场较大人口的准确度分布，以确定是否需要完全移除人口，但每个 单独的仪表的准确度更大未知，每年更换数百万个完全精确的仪表，而在实际情况下，不准确的仪表可以在现场运行。

公用仪表精度监测系统可以实施为公用设施仪表的一部分，以帮助确 定和监测仪表的精度。这些系统通常包括许多不同的电子电路/模块，包括 一个或多个仪表放大器，用于在测量信号之前放大信号。

发明内容

本公开涉及一种仪器反馈放大器。仪器反馈放大器包括一对输入放大 器，均包括输入晶体管和被配置为放大和反馈来自输入晶体管的误差电流 的反馈电流放大器。该布置可以实现电流有效的解决方案，其中放大器可 以在接近或可能低于地的非常低的输入信号下操作，而不需要负电源极电 压。

虽然在公用事业仪表精度监测的背景下描述了仪表反馈放大器，但是 应当理解，这仅仅是仪表反馈放大器的一个示例用途。它可以替代地用于 需要放大的任何其他环境或系统中。

在本公开的第一方面，提供仪表放大器，包括第一级，被配置为基于 差分输入生成放大的差分输出，所述第一级包括：第一放大器，包括：第 一MOS晶体管，其中所述第一MOS晶体管的栅极耦合到所述差分输入的 第一输入，和第一电流放大器，将所述第一MOS晶体管的漏极耦合到所 述差分输出的第一输出；第二放大器，包括：第二MOS晶体管，其中所述第二MOS晶体管的栅极耦合到所述差分输入的第二输入，和第二电流 放大器，将所述第二MOS晶体管的漏极耦合到所述差分输出的第二输出； 和电阻网络，包括：第一反馈电阻器，将第一输出耦合到所述第一MOS 晶体管的源极；和第二反馈电阻器，将第二输出耦合到所述第二MOS晶 体管的源极。

所述电阻网络还可包括连接电阻器，将所述第一MOS晶体管的源极 耦合到所述第二MOS晶体管的源极。

所述第一放大器还可包括第一电压移位装置，被配置为将所述第一 MOS晶体管的体电压升高到所述第一MOS晶体管的源极电压以上；和所 述第二放大器还可包括第二电压移位装置，被配置为将所述第二MOS晶 体管的体电压升高到所述第二MOS晶体管的源极电压以上。

所述第一电压移位装置可包括第一二极管，并且所述第二电压移位装 置可包括第二二极管

所述第一放大器还可包括耦合在所述第一MOS晶体管的漏极和所述 第一电流放大器的输入之间的第一共源共栅器件，并且所述第二放大器还 可包括耦合在所述第二MOS晶体管的漏极和所述第二电流放大器的输入 之间的第二共源共栅器件。

第一共源共栅器件可包括栅极耦合到所述第一输入的MOS晶体管， 并且所述第二共源共栅器件可包括栅极耦合到所述第二输入的其他MOS 晶体管。

第一MOS晶体管可以是PMOS晶体管，并且所述第二MOS晶体管 可以是PMOS晶体管。允许输入电压范围的下端可低于仪表放大器第一级 的最低电压。

第一MOS晶体管可以是NMOS晶体管，并且所述第二MOS晶体管 可以是NMOS晶体管。允许输入电压范围的顶端可高于仪表放大器第一级 的最高电压。