[发明专利]具有偏移和收集电荷减小电路系统的电子积分电路和相关方法

说明书

具有偏移评估电路和收集电荷减小电路系统的积分器以及使用该积分器的方法。该积分器包括：放大器，用于放大输入信号；积分电容器，用于收集指示输入信号的电平的电荷；以及偏移电容器。偏移评估电路用于用对应于放大器的偏移电压的电荷对偏移电容器进行充电，且收集电荷减小电路系统用于收集由于偏移评估电路的断开而产生的电荷，从而减少电荷和输入到放大器的相关噪声的量。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年6月6日提交的第63/197,429号美国临时专利申请和于2021年6月6日提交的第63/197,430号美国临时专利申请的优先权，这两个临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及一种电子积分器，且更具体地，涉及一种具有偏移减小电路系统和收集电荷减小电路系统的电子积分器及相关方法。

背景技术

大量的电子应用，特别是测量，涉及使用放大器来增加施加到其输入端的信号的幅度，在其输出端产生成比例的较大幅度的信号。例如，可以使用跨阻放大器来将电流输入放大为电压输出。放大器和包括放大器的集成电路可以具有与特定应用及其所需规范有关的一些缺点或挑战。在放大器的输出处出现偏移电压(offset voltage)，这导致整个系统误差。在一些应用中，偏移电压会引起附加的复杂性和挑战。例如，在光电二极管放大器中，由于出现在光电二极管上的偏移电压引起暗电流增加，所以放大器会产生附加误差。暗电流会进一步增加系统偏移误差。因此，降低偏移电压的影响可以显著改善包括放大器的电路的输出。

传统的偏移消除解决方案的问题是复杂。例如，普通的偏移消除解决方案会包括大型电容器，然而，这种偏移消除解决方案在需要有限尺寸的应用中可能是不可行的。其它偏移消除解决方案会向电路引入额外的噪声、串扰或其它不平衡条件。因此，非常需要改进的偏移减小和校正电路系统。

发明内容

在各种实施例中，提供了积分器，包括：放大器，用于放大输入信号；积分电容器，用于收集指示输入信号的电平的电荷；偏移电容器；偏移评估电路，用于利用与放大器的偏移电压相对应的电荷对偏移电容器进行充电；以及收集电荷减小电路系统，用于收集由于偏移评估电路的断开而导致的电荷。

在各种实施例中，提供了一种方法，包括：连接偏移评估电路，以利用对应于放大器的偏移电压的第一电荷对偏移电容器进行充电；在放大器的输出端和放大器的第一输入端之间连接收集电荷减小电路系统；断开偏移评估电路；通过收集电荷减小电路系统，收集由于偏移评估电路的断开而引起的第二电荷；以及通过积分电容器，收集指示输入到放大器的输入信号的电平的第三电荷，从而减少输入到放大器的电荷和相关噪声的量。

在一些实施例中，输入信号由包括至少一个光电二极管的源部提供，其用于响应于入射到至少一个光电二极管上的光而产生电荷。

在一些实施例中，输入信号被耦接到放大器的第一输入端，并且其中参考信号被提供到放大器的第二输入端。

在一些实施例中，偏移电容器耦接在第一输入端和参考电压源之间。

在一些实施例中，积分电容器耦接在放大器的输出端与经由偏移电容器到放大器的第一输入端之间。

在一些实施例中，偏移评估电路耦接在放大器的输出端和放大器的第一输入端之间，并且用于选择性地将偏移电容器的第一端子耦接到放大器的输出端，同时偏移电容器的第二端子耦接到参考电压源。

在一些实施例中，收集电荷减小电路系统耦接在放大器的输出端和放大器的第一输入端之间。

在一些实施例中，收集电荷减小电路系统包括至少一个电容器。

在一些实施例中，收集电荷减小电路系统经由开关连接到积分器。

在一些实施例中，积分电容器连接在开关和放大器的第一输入端之间，并且其中，偏移电容器连接在开关和专用参考信号之间。