[发明专利]高线性输入和输出轨到轨放大器

权利要求书

1.一种用于在由放大器的输入跨导器接收的输入信号的电压摆幅上保持恒定偏置电流的方法，包括：

生成作为输入信号电压的函数的电源侧电流镜栅极电压，以及

使用所述栅极电压控制到所述输入跨导器的偏置电流源，其中所述输入跨导器的偏置电流在所述放大器的求和节点处在所述输入信号的电压摆幅上被保持为恒定，

其中，所述输入跨导器包括第一一个或多个跨导器和第二一个或多个跨导器。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

其中，当所述输入信号电压为低电平时，所述栅极电压关断到所述输入跨导器的所述偏置电流源和所述输入跨导器的尾电流源；并且

其中，当所述输入信号电压不是低电平时，所述栅极电压导通到所述输入跨导器的所述偏置电流源和所述输入跨导器的尾电流源。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

其中，集成电路包括所述放大器，其中所述集成电路包括用于连接到所述集成电路外部的传感器的输入引脚，其中所述集成电路包括连接在所述输入引脚和所述放大器的输入器件的栅极端子之间的开关，其中所述输入器件包括所述输入跨导器；

将所述输入引脚上的电压与所述集成电路内部生成的参考电压进行比较；以及

基于比较控制所述开关，以响应于检测到所述输入引脚处的短路状况而将所述输入跨导器与所述输入引脚断开连接。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

其中，跨阻放大器TIA包括所述放大器和跨阻增益元件，其中所述TIA接收来自传感器的电流，并基于所述跨阻增益元件的值输出与所述传感器电流成比例的电压；

将来自外部DC电流源的外部直流DC电流施加到所述TIA的非反相输入；

使用所述TIA内的至少两个模数转换器ADC测量所述跨阻增益元件上的电压；

通过使用测量出的电压和所述外部DC电流来确定所述跨阻增益元件的值；以及

使用所述TIA内的数字校准回路，以使用所述数字校准回路的输出来确定所述跨阻增益元件的经校准的值。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

平均化所述输入跨导器中的至少两个跨导器的源极电压，以提供平均源极电压；

将所述平均源极电压施加到所述至少两个跨导器的输入器件的阱，以减少反向偏置效应；并且

其中，所述输入器件布置在相同阱中并具有公共质心以消除工艺不匹配。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

其中，所述第一一个或多个跨导器在所述输入信号电压为高电平时处理所述输入信号，并且所述第二一个或多个跨导器在所述输入信号电压为低电平时处理所述输入信号；

使用第一电流数模转换器I-DAC来修整所述第一一个或多个跨导器的偏移；

使用第二I-DAC来修整所述第二一个或多个跨导器的偏移；并且

其中，所述使用所述第一I-DAC和所述第二I-DAC在所述放大器的轨到轨输入共模范围内实现低偏移。

7.一种高线性输入和输出轨到轨装置，包括：

放大器，所述放大器包括：

输入跨导器，其包括第一一个或多个跨导器和第二一个或多个跨导器，所述输入跨导器接收输入信号，所述输入信号具有电压摆幅；

电源侧电流镜，所述电源侧电流镜生成作为输入信号电压的函数的栅极电压；以及

偏置电流源，所述偏置电流源提供作为所述栅极电压的函数的所述输入跨导器的偏置电流，以在所述放大器的求和节点处在所述输入信号的电压摆幅上保持恒定的偏置电流。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括：

其中，当所述输入信号电压为低电平时，所述栅极电压关断到所述输入跨导器的所述偏置电流源和所述输入跨导器的尾电流源；并且

其中，当所述输入信号电压不是低电平时，所述栅极电压导通到所述输入跨导器的所述偏置电流源和所述输入跨导器的尾电流源。