本發明專利技術所提出的自動調零放大器的實施例之一，包含有放大電路、開關及差值產生電路。放大電路會接收第一輸入信號以產生第一輸出信號，并且會接收第二輸入信號以產生第二輸出信號。開關耦接于放大電路及電容之間，當開關呈現短路狀態時，會使第一輸出信號將電容充電或放電至一電壓值，并且當開關呈現開路狀態時，會使電容保持該電壓值。差值產生電路耦接至放大電路及電容，以產生第一輸出信號與第二輸出信號的差值、差值的倍數、及/或差值的部分。本發明專利技術能夠降低自動調零放大器偏移電壓以及不同電容間所產生的誤差電壓，而能輸出更精確的放大信號，并且能夠降低電容的充電或放電時間，而加速自動調零放大器的反應速率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術有關于一種放大器，尤指一種可用于放大微小信號的自動調零放大器以及相關的比較電路。
技術介紹
在許多系統應用中，需要使用檢測器以偵測微小的信號，再將所偵測的信號放大以利于后續的信號處理。例如，用于偵測磁場強度的霍爾效應檢測器(Hall effectsensor),當其偵測到I高斯(Gauss)的磁場時，也只能產生微伏特(microvolt)等級的偵測信號。若使用一般的放大器放大這些微小的信號時，檢測器(例如，霍爾平板HallPlate)本身的偏移電壓(offset voltage)、放大器的組件所產生的偏移電壓、或是電路的噪聲(noise)常會遠大于這些微小的偵測信號，而會使經放大器放大后的偵測信號不夠準確。自動調零放大器(auto-zero amplifier)是常用于處理此類微小信號的放大器架構之一。在自動調零放大器中，藉由將放大后的微小信號與各種偏移電壓儲存于多個電容(例如，2個或4個)，再將各個電容所儲存的信號進行相加或相減后，即可抵銷部分的偏移電壓，而獲得較準確的放大信號。然而，自動調零放大器中的電容充電需要時間，若電容的個數較多或者電容值較大時，則需要較長的充電時間，自動調零放大器的反應速率將因此受限，而無法處理變動速率太快的輸入信號，造成輸入信號頻寬的限制。
技術實現思路
有鑒于此，如何簡化放大器的電路設計，并且能降低放大器的噪聲，以及提升其反應速度，實為業界有待解決的問題。本專利技術提供了一種自動調零放大器，包含有一放大電路，包含有一第一輸入端及一第二輸入端，用以于一第一時段接收一第一輸入信號，且于一第二時段接收一第二輸入信號；以及一第一輸出端，于該第一時段依據該第一輸入信號而產生一第一輸出信號，且于該第二時段依據該第二輸入信號而產生一第二輸出信號；一開關，I禹接于該第一輸出端及一電容間，當該開關呈現短路狀態時，會使該第一輸出信號將該電容充電或放電至一電壓值，并且當該開關呈現開路狀態時，會使該電容保持該電壓值；以及一差值產生電路，包含有耦接至該第一輸出端的一第三輸入端，及耦接至該電容的一第四輸入端，以于該第二時段依據該第二輸出信號及該電容的電壓值，而于一第二輸出端產生該第一輸出信號與該第二輸出信號的一差值、該差值的倍數、該差值的部分、及/或對應于該差值的數字輸出值。本專利技術另提供了一種檢測模塊，包含有一霍爾效應檢測器，包含有一第一端點、一第二端點、一第三端點及一第四端點，以于一第一時段由該第一端點及該第二端點輸出一第一偵測信號，并于一第二時段由該第三端點及該第四端點輸出一第二偵測信號；一放大電路，稱接于該霍爾效應檢測器，包含有一第一輸入端及一第二輸入端，用以于該第一時段接收該第一偵測信號，且于該第二時段接收該第二偵測信號；一第一輸出端，于該第一時段依據該第一偵測信號而產生一第一輸出信號，且于該第二時段依據該第二偵測信號而產生一第二輸出信號；一開關，耦接于該第一輸出端及一電容間，當該開關呈現短路狀態時，會使該第一輸出信號將該電容充電或放電至一電壓值，并且當該開關呈現開路狀態時，會使該電容保持該電壓值；以及一差值產生電路，包含有耦接至該第一輸出端的一第三輸入端，及耦接至該電容的一第四輸入端，以于該第二時段依據該第二輸出信號及該電容的電壓值，而于一第二輸出端產生該第一輸出信號與該第二輸出信號的一差值、該差值的倍數、該差值的部分、及/或對應于該差值的數字輸出值。本專利技術另提供了一種自動調零放大器，包含有一放大電路，用以依據一第一輸入信號而產生一第一輸出信號，且依據一第二輸入信號而產生一第二輸出信號；一開關，I禹接于該放大電路及一電容間，當該開關呈現短路狀態時，會使該第一輸出信號將該電容充電或放電至一電壓值，并且當該開關呈現開路狀態時，會使該電容保持該電壓值；以及一差值產生電路，耦接至該放大電路及該電容，以依據該第二輸出信號及該電容的電壓值，而產生該第一輸出信號與該第二輸出信號的一差值、該差值的倍數、該差值的部分、及/或對應于該差值的數字輸出值。本專利技術上述實施例的優點之一是能消除檢測器本身的偏移電壓及自動調零放大器中組件的偏移電壓與噪聲。上述實施例的另一優點是能將用于將電容充電或放電的時間降低，因而能提升自動調零放大器的反應速率。本專利技術的其它優點將藉由以下的說明和附圖進行更詳細的說明。附圖說明圖I為本專利技術的一實施例的檢測模塊簡化后的功能方框圖。圖2為圖I中的檢測模塊的控制信號的一實施例簡化后的時序圖。具體實施例方式以下將配合相關圖式來說明本專利技術的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的組件或流程步驟。圖I為本專利技術一實施例的檢測模塊100簡化后的功能方框圖，檢測模塊100包含有霍爾效應檢測器110及自動調零放大器150。圖2為應用于圖I的檢測模塊100的控制信號的一實施例簡化后的時序圖，以下將以圖I搭配圖2說明檢測模塊100的運作方式。霍爾效應檢測器110包含有霍爾平板121、開關131-138、以及輸出端點141和142。霍爾平板121包含有4個端點A、B、C及D。在圖I中，于端點A和D間以Voh模擬霍爾平板121的等效偏移電壓，以便于后續說明。當控制信號clk_a為高電平時，開關131-134為短路，并且當控制信號clk_a為低電平時，開關131-134為開路。當控制信號clk_b為高電平時，開關135-138為短路，并且當控制信號clk_b為低電平時，而開關135-138為開路。藉由開關131-138的短路或開路，霍爾平板121的4個端點會分別耦接至電平VI、電平V2、輸出端點141及輸出端點142，以于輸出端點141和142輸出偵測信號。電平Vl和V2可以耦接至電壓源或電流源，以于霍爾平板121上產生電流而偵測磁場。在本實施例中，Vl設置為一正電壓Vdd，而V2設置為接地端的電平，以簡化說明。在本實施例中，控制信號(11^_&和clk_b不會同時設置為高電平,但可以同時設置為低電平。因此，當控制信號clk_aS高電平，且clk_b為低電平時，霍爾效應檢測器110于輸出端點141和142所產生的輸出電壓為Vh+Voh，其中Vh為霍爾平板121偵測磁場所產生的偵測電壓，并且依據磁場的方向，Vh可以為正電壓或負電壓。當控制信號clk_bS高電平，且clk_a為低電平時，霍爾效應檢測器110于輸出端點141和142產生之輸出電壓為-Vh+Voh。本實施例采用4端點的霍爾平板121配合此種90度偏壓法(quadraturebiasing method)以輸出偵測信號，并配合自動調零放大器150消除霍爾平板121的偏移電壓 Voh。自動調零放大器150包含有放大電路161、電容181、移位信號產生電路182、參考電壓產生電路183、開關184和185、以及差值產生電路191。放大電路161可采用各種型態的放大電路架構，例如，一個或多個的儀表放大器或全差動放大器等所組成的電路架構，并且具有適當的增益值。此外，為簡化說明，放大電路161的偏移電壓于圖I中等效地繪示為Voa。霍爾效應檢測器110的輸出端點141和142間的電壓Vi，經由放大電路161的正、負輸入端(可分別稱之為第一輸入端及第二輸入端)通過放大電路161后，依據參考電壓產生電路183所提供的參考電壓Vcm,而于放大電路16本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種自動調零放大器，包含有：一放大電路，包含有：一第一輸入端及一第二輸入端，用以于一第一時段接收一第一輸入信號，且于一第二時段接收一第二輸入信號；以及一第一輸出端，于該第一時段依據該第一輸入信號而產生一第一輸出信號，且于該第二時段依據該第二輸入信號而產生一第二輸出信號；一第一開關，耦接于該第一輸出端及一電容間，且根據接收到的一個或多個控制信號，于該第一時段時呈短路狀態，以藉由該第一輸出端的該第一輸出信號對該電容充電或放電，而于該第二時段呈開路狀態，以保持該電容的電壓值；以及一差值產生電路，包含有耦接至該第一輸出端的一第三輸入端，及耦接至該電容的一第四輸入端，以于該第二時段依據該第二輸出信號及該電容的電壓值，而于一第二輸出端產生該第一輸出信號與該第二輸出信號的一差值、該差值的倍數、該差值的部分、及/或對應于該差值的數字輸出值。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：江學士，陳安東，汪若瑜，紀壬弘，
申請(專利權)人：立锜科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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