[发明专利]一种适用于纹波消除环路的积分器

说明书

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种适用于纹波消除环路的积分器。本发明采用三个状态的积分器，在自归零(AZ)状态和信号传输(TS)状态之间加入一个预充电(PC)状态；在自归零(AZ)状态结束后，通过对运放Gm3输出端电容进行预充电，使其电压提前充电至与积分电容Cint1_a和Cint2_a上电压一致，使得在自归零(AZ)状态结束切换至信号传输(TS)状态时不会有较大的充放电过程，这样当积分器从预充电(PC)状态切换至信号传输(TS)状态时，运放输出端不会经历电压跳变，也就不会形成残余尖峰，从而提高了信号质量。

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种适用于纹波消除环路的积分器。

背景技术

随着几年来物联网的飞速发展，越来越多的现实应用需要低频信号测量装置，如脑电图(EEG)，心电图(ECG)和肌电图(EMG)等生物信号，都需要通过传感器将这些生物信号转化为电信号进行检测。这些生物信号都十分微弱，小到几十微伏到几十毫伏的数量级，并且提供的频率范围只从直流到几百Hz，在如此低的频率下，通常会受到闪烁噪声和失调电压等非理想因素的影响，这种非理想因素已证明对信号的采集是相当不利的，因此有必要采取相对应的技术来消除这些非理想因素同时又能处理该微弱的生物信号，仪表放大器作为一种精密放大器，被广泛的应用于放大微小的差分信号。相较于传统的运算放大器，高精密仪表放大器呈现出高输入阻抗，低噪声，低失调电压和高共模抑制比等优点，而且实现低噪声、低纹波性能的高精度仪表放大器对于处理这些微弱信号来说尤为重要。

降低系统失调和噪声所采用的动态失调消除技术，通常有自调零技术和斩波技术，但是自调零技术会引入过采样宽带噪声，同时开关电荷的注入会带来残余失调，所以自调零技术不适合于低噪声领域，所以通常采用斩波技术来消除失调和噪声。由于传统斩波稳定结构存在残余失调与残余纹波幅度的折中，为解决该问题，引入纹波消除环路(Ripplereductionloop)来实现较低的残余失调的性能同时还能降低输出纹波幅度。

如图1，是一种常见的纹波抑制环路结构示意图，其原理为将输出的纹波，经过电容采样，积分器101积分，并最终通过跨导放大器转化为反馈电流补偿失调，从而抑制了纹波。然而积分器101的失调电压会通过检测电容Cs1、Cs2在输出形成较大的残余纹波，故而必须消除。为了消除残余纹波，一种方法是对积分器101加上输入失调存储(如图2)，可是这又带来了新的问题：积分器101在整个工作中一直在自归零(AZ)状态和信号传输(TS)状态之间转换，当其处于自归零(AZ)状态时(如图3)，积分器101输出为其失调电压，当其处于信号传输(TS)状态时(如图4)，积分器101输出为正常纹波补偿时的电压，约为几百毫伏，这种转换会在输出形成新的残余尖峰，影响信号质量，必须被消除。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有纹波抑制环路结构中积分器输入失调存储过程中引入残余尖峰的问题，本发明提供了一种适用于纹波消除环路的积分器，包含三个状态，在自归零(AZ)状态和信号传输(TS)状态之间加入一个预充电(PC)状态，使得在自归零(AZ)状态结束切换至信号传输(TS)状态时不会有较大的充放电过程，因此极大幅度的抑制甚至消除了尖峰。

为实现上述目的，本发明技术方案为：

一种适用于纹波消除环路的积分器(如图5)，包括运放Gm3、积分电容Cint1_a、Cint1_b、Cint2_a、Cint1_b、自归零电容Caz1、Caz2、斩波器CH2、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10、第十一开关S11、第十二开关S12、第十三开关S13、第十四开关S14、第十五开关S15、第十六开关S16。