專利名稱：用于為輸入電流放大器調(diào)節(jié)偏移輸出電流的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于為輸入電流放大器調(diào)節(jié)偏移輸出電流的電路和方法。
背景技術(shù)：
例如Tietze、Schenk所著的《Halbleiterschaltungstechnik (半導(dǎo)體電路技術(shù))》 (2002年，第12版，第563-565頁)中公開了一種電流放大器(CC-OPV)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對包含有電流放大器的電路進(jìn)行最大程度的改進(jìn)。具有獨立權(quán)利要求1所述特征的電路是達(dá)成這個目的的解決方案。本發(fā)明的有利 改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求和說明書給出。為此，本發(fā)明提供一種優(yōu)選單片集成在半導(dǎo)體芯片上的電路。所述電路具有電流放大器和調(diào)節(jié)電路。所述電流放大器具有電流輸入端，并在其 電流輸出端上輸出一個經(jīng)放大的輸入電流作為其輸出電流。用于放大較小輸入電流的電流 放大器也可稱作“輸入電流放大器”。所述調(diào)節(jié)電路用于對該電流放大器的輸出電流中的偏 移量進(jìn)行校正。所述調(diào)節(jié)電路具有受控電流源。該受控電流源提供一個與某一控制量(特別是控 制電壓)相關(guān)的輸出電流。如果該控制量恒定，則受控電流源的輸出電流也恒定。所述受控電流源的輸出端與所述電流放大器相連，以便將受控電流源的輸出電流 外加到電流放大器中。受控電流源優(yōu)選與電流放大器的輸出端相連。作為替代方案，受控 電流源也可與電流放大器的輸入端相連。受控電流源的輸入端通過調(diào)節(jié)電路的第一開關(guān)裝置與電流放大器的輸出端相連， 以形成調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)元件。該第一開關(guān)裝置例如是半導(dǎo)體開關(guān)，特別是傳輸門或場效應(yīng)
晶體管。受控電流源的輸入端還通過所述第一開關(guān)裝置與電流放大器的輸出端斷開連接， 以形成保持元件。也就是說，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置處于閉合操作位置時，受控電流源作為所述調(diào) 節(jié)回路的調(diào)節(jié)元件具有一項調(diào)節(jié)功能，這是其第一功能，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置處于斷開操作位 置時，受控電流源作為保持元件具有一項保持功能，這是其第二功能。其中，第一開關(guān)裝置 可以使所述調(diào)節(jié)回路閉合。通過斷開第一開關(guān)裝置可以將該調(diào)節(jié)回路斷開。當(dāng)調(diào)節(jié)回路處 于斷開狀態(tài)時，用作保持元件的受控電流源的輸出電流對于下一輸入信號的放大而言是基 本恒定的。在調(diào)節(jié)回路中起調(diào)節(jié)元件作用的受控電流源通過為所述輸出電流設(shè)定電流值來 將所述偏移量調(diào)節(jié)至一個最小值。一旦來自于電流放大器的輸出電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，即基 本恒定(理想情況下為零)，就達(dá)到了偏移量最小值。達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，受控電流源就完成了它的調(diào)節(jié)功能。接下來作為保持元件用于 保持所述輸出電流與偏移量最小值相對應(yīng)的電流值。在此過程中，起保持元件作用的受控電流源至少在電流放大器的輸入信號被放大期間使所述輸出電流保持基本恒定。本發(fā)明的另一目的是在電流放大器的偏移校正方面提供一種經(jīng)最大程度改進(jìn)的 方法。具有獨立權(quán)利要求17所述特征的方法是達(dá)成這個目的的解決方案。本發(fā)明的有 利改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求和說明書給出。為此，本發(fā)明提供一種對電路的電流放大器的輸出電流中的偏移量進(jìn)行校正的方 法。這種方法可由一控制裝置實施。實施所述方法時，通過第一開關(guān)裝置將受控電流源與電流放大器的輸出端連接， 以形成調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)元件。其中，所述調(diào)節(jié)回路用于調(diào)節(jié)出穩(wěn)定狀態(tài)。通過為所述起調(diào)節(jié)元件作用的受控電流源的輸出電流設(shè)定電流值，將所述偏移量 調(diào)節(jié)至一個最小值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，這個電流值對應(yīng)于偏移量的最小值。在電流放大器的 輸入信號具有恒定值時實施這種調(diào)節(jié)。因此，電流放大器的輸入端上在調(diào)節(jié)期間僅存在直 流值，而沒有交流電。理想情況下，電流放大器輸入端上的輸入信號的直流值等于零。通過所述第一開關(guān)裝置解除受控電流源與電流放大器的輸出端之間的連接，以形 成保持元件，該保持元件用于保持受控電流源的輸出電流與所述最小值相對應(yīng)的電流值。 該電流值由受控電流源保持到電流放大器輸入端上的時變輸入信號在上述調(diào)節(jié)之后被放 大為止。下文將要予以說明的改進(jìn)方案與所述電路和所述調(diào)節(jié)方法兩者都有關(guān)。其中，所 述電路的功能特征包含在方法特征中。而方法特征可以從所述電路的功能中推導(dǎo)而得。根據(jù)一種優(yōu)選設(shè)計方案，所述電路的受控電流源具有電容。這個電容可由集成電 容器(例如MIM電容)或某一主動元件的電容(例如場效應(yīng)晶體管的柵源電容)構(gòu)成。所 述第一開關(guān)裝置優(yōu)選連接在該電容上。優(yōu)選可用第一開關(guān)裝置接通一個用于為該電容充電 的電流。 根據(jù)一種特別有利的設(shè)計方案，所述受控電流源可由控制電壓控制。其中，該控制 電壓可由受控電流源自身的元件產(chǎn)生。根據(jù)一種優(yōu)選改進(jìn)方案，所述受控電流源具有晶體管。該晶體管優(yōu)選為場效應(yīng)晶 體管。該晶體管通過其控制輸入端上的控制電壓對受控電流源的輸出電流進(jìn)行控制。根據(jù)另一種可加以結(jié)合應(yīng)用的改進(jìn)方案，所述受控電流源具有用于儲存所述控制 電壓的儲存構(gòu)件(尤指所述電容)。當(dāng)受控電流源發(fā)揮保持元件的功能時，借助所儲存的控 制電壓可以使受控電流源的輸出電流保持恒定。一種較為復(fù)雜的替代方案是儲存一個數(shù)字 值來控制受控電流源。根據(jù)一種有利改進(jìn)方案，起調(diào)節(jié)元件作用的所述受控電流源的電容可與所述輸入 電流放大器的輸出端相連。這一連接借助所述第一開關(guān)裝置而建立，系用于為電容充電，直 至達(dá)到一個可以實現(xiàn)偏移量最小值的穩(wěn)定狀態(tài)。在穩(wěn)定狀態(tài)下，流經(jīng)電容的充電電流下降
至最小值。根據(jù)另一有利改進(jìn)方案，所述調(diào)節(jié)電路具有恒流源，該恒流源與電流放大器相連， 以便外加恒定電流。該恒流源優(yōu)選與電流放大器的輸出端相連。作為替代方案，該恒流源 也可與電流放大器的輸入端相連。在此情況下，恒流源的恒定電流同樣會被電流放大器放 大。所述電流放大器輸出端上由該恒定電流引發(fā)的電流優(yōu)選大于該電流放大器的最大偏移量。舉例而言，可以通過模擬來測定這個最大偏移量。根據(jù)一種有利設(shè)計方案，所述受控電流源被外加到所述電流放大器中的輸出電流 在電流放大器輸出端上引發(fā)一電流，該電流與所述恒定電流的一電流方向相反。其中，所述 恒定電流和所述偏移量基本上可以通過受控電流源所引發(fā)的電流一并加以補(bǔ)償。受控電流 源的輸出電流優(yōu)選被外加到電流放大器的輸出端。所述恒流源的恒定電流和所述受控電流 源的輸出電流優(yōu)選都被外加到電流放大器的輸出端且電流方向相反。作為替代方案，恒流 源和受控電流源的這兩個電流中的一個或兩個都可外加到電流放大器放大路徑上的輸入 端，并根據(jù)放大情況在電流放大器的輸出端上以相反的電流方向產(chǎn)生相應(yīng)作用。根據(jù)一種有利設(shè)計方案，所述電流放大器具有用于電流放大的第一電流鏡和第二 電流鏡。這些電流鏡的輸出端與電流放大器的電流輸出端相連，因而也與所述電路的輸出 端相連。第一電流鏡優(yōu)選承擔(dān)放大電流放大器的電流輸入端上一個正信號電流的任務(wù)，第 二電流鏡優(yōu)選承擔(dān)放大電流放大器的電流輸入端上一個負(fù)信號電流的任務(wù)。所述恒流源和 /或所述受控電流源優(yōu)選連接在第一電流鏡和/或第二電流鏡上。所述電流放大器優(yōu)選具有一個與該電流放大器的輸出端相連的電流總和節(jié)點。優(yōu) 選有一第一電流和一第二電流在該電流總和節(jié)點上相加。所述第二電流是所述恒流源的恒 定電流或者基于所述恒流源的恒定電流。所述第二電流是所述受控電流源的輸出電流或者 基于所述受控電流源的輸出電流。所述恒流源優(yōu)選與所述電流放大器的輸出端直接相連或通過一元件(如場效應(yīng) 晶體管)與所述電流放大器的輸出端相連。所述受控電流源優(yōu)選與所述電流放大器的輸出 端直接相連或通過一元件(如場效應(yīng)晶體管)與所述電流放大器的輸出端相連。所述第一 電流或第二電流在相加時采用負(fù)號。如果恒流源和受控電流源與電流放大器的輸出端相 連，恒流源的恒定電流或受控電流源的輸出電流在相加時就采用負(fù)號。根據(jù)一種可加以結(jié)合應(yīng)用的改進(jìn)方案，所述調(diào)節(jié)電路具有第二開關(guān)裝置。該第二 開關(guān)裝置通過調(diào)節(jié)電路的輸入端與電流放大器的輸出端相連并連接在所述電路輸出端上。 通過第二開關(guān)裝置既可以解除所述電路的輸出端與電流放大器的輸出端之間的連接，又可 在這二者之間建立連接。該第二開關(guān)裝置例如是半導(dǎo)體開關(guān)，特別是傳輸門或場效應(yīng)晶體 管。根據(jù)一種優(yōu)選改進(jìn)方案，所述調(diào)節(jié)電路具有第三開關(guān)裝置。該第三開關(guān)裝置連接 在受控電流源的電容上，閉合狀態(tài)下可為該電容放電。根據(jù)一種特別有利的改進(jìn)方案，所述電路具有控制電路，該控制電路與所述調(diào)節(jié) 電路相連。所述控制電路優(yōu)選與第一開關(guān)裝置的第一控制接點相連，以便對第一開關(guān)裝置進(jìn) 行控制。所述控制電路優(yōu)選與第二開關(guān)裝置的第二控制接點相連，以便對第二開關(guān)裝置進(jìn) 行控制。所述控制電路優(yōu)選與第三開關(guān)裝置的第三控制接點相連，以便對第三開關(guān)裝置進(jìn) 行控制。所述控制電路優(yōu)選具有一定數(shù)量用于實現(xiàn)時變控制的延遲元件。所述控制電路優(yōu)選在第一步驟中通過斷開第二開關(guān)裝置來解除電流放大器的輸 出端與電路輸出端之間的連接。所述控制電路優(yōu)選在第二步驟中通過閉合第一開關(guān)裝置來 將受控電流源的電容與電流放大器的輸出端連接起來，完成第二步驟后用充電電流為電容 充電，通過為電容充電使受控電流源的輸出電流升高，直至達(dá)到所述穩(wěn)定狀態(tài)的電流值時該充電電流達(dá)到最小值。所述控制電路優(yōu)選在第三步驟中通過斷開第一開關(guān)裝置來解除受 控電流源的已充電電容與電流放大器的輸出端之間的連接。所述控制電路優(yōu)選在第四步驟中通過閉合第二開關(guān)裝置來將電流放大器的輸出 端與電路輸出端連接起來。根據(jù)一種設(shè)計方案，所述方法具有多個例如可由有限狀態(tài)機(jī)或計算單元中的程序 流實施的處理步驟。首先可以暫時閉合第三開關(guān)裝置，以便通過第三開關(guān)裝置來為電容放 電。隨后再度斷開第三開關(guān)裝置。接下來的處理步驟是通過閉合第一開關(guān)裝置將受控電流源的電容與電流放大器 的輸出端連接起來。此外，優(yōu)選通過斷開第二開關(guān)裝置來解除電流放大器的輸出端與電路 輸出端之間的連接，從而避免調(diào)節(jié)過程產(chǎn)生非期望的輸出信號。完成這個處理步驟后用充 電電流為電容充電。通過為電容充電使受控電流源的輸出電流升高，直至該充電電流達(dá)到
最小值。接下來的處理步驟是通過斷開第一開關(guān)裝置來解除受控電流源的已充電電容與 電流放大器的輸出端之間的連接。再接下來的處理步驟是通過閉合第二開關(guān)裝置將電流放 大器的輸出端與電路輸出端連接起來，以便將經(jīng)過電流放大器放大的信號作為輸出信號輸
出ο上述改進(jìn)方案既可單獨實施，也可結(jié)合應(yīng)用，二者都非常有利。其中的所有改進(jìn)方 案均可加以結(jié)合應(yīng)用。下文中的附圖描述以實施例的形式對幾種可行的改進(jìn)方案組合進(jìn)行 了說明。但本發(fā)明的改進(jìn)方案并不僅限于這幾種組合形式。下文將借助附圖以實施例形式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖Ia為輸入電流放大器的示意圖；圖Ib為一輸入電流放大器的示意圖，該輸入電流放大器包含有用于調(diào)節(jié)偏移輸 出電流的調(diào)節(jié)電路；圖加為第一實施例的電路圖；圖2b為一示意圖；以及圖3為另一實施例的電路圖。
具體實施例方式圖1為一低輸入阻抗電流放大器100的示意圖，該電流放大器在下文中亦稱“輸入 電流放大器”。電流放大器100具有電流輸入端和電流輸出端。從電流輸入端輸入的輸入 電流被放大該電流放大器的電流放大倍數(shù)后從輸出端輸出。其中，電路輸出端上的信號輸 出電流Io與輸出端上的一個非期望偏移量Ioff重疊。偏移量Ioff是制造輸入電流放大 器100的放大器晶體管時因過程不穩(wěn)定而產(chǎn)生，在圖Ia中顯示為電流源Ioff。其中，放大 器自有偏移量Ioff可視電路輸出端上的電流方向而定為正的或負(fù)的。為了校正電路輸出端上的這個偏移量Ioff，提供一種如圖Ib所示的調(diào)節(jié)電路 200，該調(diào)節(jié)電路至少可以基本上補(bǔ)償電路輸出端上的偏移量Ioff，理想情況下可以完全減 去放大器自有偏移量Ioff。
圖加以電路圖形式展示一個在其電流輸入端上具有低歐姆輸入阻抗的輸入電流 放大器100的示例。此外，圖加還展示了 一個調(diào)節(jié)電路200的實施例，該調(diào)節(jié)電路用于調(diào)節(jié) 輸入電流放大器100的偏移量Ioff。PMOS晶體管123和IM構(gòu)成輸入電流放大器100具 有第一轉(zhuǎn)換比的第一電流鏡。第一電流鏡123、124與供電電壓V+相連。NMOS晶體管125 和1 構(gòu)成輸入電流放大器100具有第二轉(zhuǎn)換比的第二電流鏡。第二電流鏡125、1沈接 地。在理想情況下，第一轉(zhuǎn)換比和第二轉(zhuǎn)換比完全一致。但是由于制造過程中的偏差，第一 轉(zhuǎn)換比和第二轉(zhuǎn)換比并非完全一致，從而導(dǎo)致電流放大器100的電流輸出端上產(chǎn)生偏移量 Ioff0 PMOS晶體管112和NMOS晶體管111連接在輸入電流放大器100的輸入端101上，其 作用是通過柵電壓Vn和Vp來調(diào)節(jié)輸入端101上的電壓。例如借助柵電壓Vn和Vp將輸入 端101上的電壓調(diào)節(jié)至一半的工作電壓ν+Λ。所述第一電流鏡的輸出晶體管IM通過PMOS晶體管131與電流總和節(jié)點105及輸 入電流放大器100的輸出端102相連。所述第二電流鏡的輸出晶體管1 通過NMOS晶體 管132與電流總和節(jié)點105及輸入電流放大器100的輸出端102相連。晶體管131和132 由柵電壓Vcp和Vcn控制，可以引起輸入電流放大器100的輸出電阻的增大(共柵-共陰 電流鏡)。圖加中還展示了調(diào)節(jié)電路200，其與輸入電流放大器100相連以便對偏移量IofT 進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正。調(diào)節(jié)電路200優(yōu)選設(shè)計用于將偏移量IofT調(diào)節(jié)至一個最小值，優(yōu)選將其 調(diào)節(jié)至零值。調(diào)節(jié)電路200具有兩個電流源，即受控電流源210和恒流源220，這兩個電流 源在圖加所示的實施例中與輸入電流放大器100的輸出端102相連。恒流源220產(chǎn)生恒定電流12。從數(shù)值上看，恒定電流12大于可能出現(xiàn)的最大偏 移量Ioff?？赡艹霈F(xiàn)的最大偏移量Ioff例如可以通過模擬過程偏差來加以測定。在圖加 所示的實施例中，恒流源220通過調(diào)節(jié)電路200的接點203和輸入電流放大器100的接點 103連接在所述第一電流鏡的PMOS輸出晶體管IM上。第一電流鏡的輸出晶體管124的輸 出電流與恒定電流12在連接節(jié)點上相加。也就是說，恒流源220通過PMOS晶體管131與 輸入電流放大器100的輸出端102相連。也可以將恒流源220直接連接在輸入放大器100 的輸出端102上。在圖加所示的實施例中，恒流源220具有電流源2 和由PMOS晶體管 225、226構(gòu)成的電流鏡，用以產(chǎn)生恒定電流12。受控電流源210產(chǎn)生一個受控電流Il作為輸出電流。在圖加所示的實施例中， 受控電流源210通過調(diào)節(jié)電路200的接點204和輸入電流放大器100的接點104連接在所 述第二電流鏡的NMOS輸出晶體管1 上。第二電流鏡的NMOS輸出晶體管126的輸出電流 與受控電流源210的輸出電流Il在連接節(jié)點上相加。也就是說，受控電流源210通過NMOS 晶體管132與輸入電流放大器100的輸出端102相連。也可以將受控電流源210直接連接 在輸入電流放大器100的輸出端102上。受控電流源210具有電容212。在電容212上發(fā)生下降的電壓Uc對受控電流源 210的輸出電流Il進(jìn)行控制。圖加所示的實施例采用NMOS晶體管213作為電壓-電流轉(zhuǎn) 換元件。在電容212上發(fā)生下降的電壓Uc作為柵源電壓存在于NMOS晶體管213上。如果 在電容212上發(fā)生下降的電壓Uc為零，NMOS晶體管213就阻斷。當(dāng)電壓Uc升高時，所述 柵源電壓升高并將NMOS晶體管213導(dǎo)通，從而使輸出電流Il同樣升高。輸出電流Il升高 到放大器自有偏移量Ioff、恒定電流12與受控電流源210的輸出電流Il的總和達(dá)到一個最小值為止。電容212不再充電，電壓Uc保持恒定。這樣可以迅速調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)，從而 將所述輸入電流放大器無法對輸入信號Isig進(jìn)行電流放大的時間縮至最短。其中，恒流源220和受控電流源210以某種方式與輸入電流放大器100的輸出端 102相連，使得恒定電流12與受控電流源210的輸出電流Il相加并且其中一個電流在相加 時采用負(fù)號。也就是說，恒定電流12在節(jié)點105和輸出端102上的有效電流方向與受控電 流源210的輸出電流Il在節(jié)點105和輸出端102上的有效電流方向相反。觀察圖加所示 的電流方向時可以發(fā)現(xiàn)，恒定電流12是流入總和節(jié)點105。而受控電流源210的輸出電流 Il則是自總和節(jié)點105流出，即相加時采用負(fù)號。作為圖加所示實施例的替代方案，恒流源220和/或受控電流源210可與電流放 大器100的電流輸入端101相連。如果恒流源220與輸入端101相連，恒定電流12就會被 電流放大器100放大。如果受控電流源210與輸入端101相連，其輸出電流Il就會被電流 放大器100放大。如果恒流源220和受控電流源210都與電流輸入端101相連，恒定電流 12與受控電流源210的輸出電流Il之間的差分電流(11-12)就會被電流放大器100相應(yīng) 放大。這三種設(shè)計方案都可將偏移量Ioff調(diào)節(jié)至最小值，因而在放大輸入電流信號Isig 的過程中，不會有偏移量Ioff干擾電路的輸出信號Io，或者只會有可以忽略不計的偏移量 Ioff會干擾電路的輸出信號Ιο。圖加所示用于調(diào)節(jié)偏移量Ioff的調(diào)節(jié)電路200為輸入電流放大器100的輸出端 102外加了一個在數(shù)值上超過該偏移量Ioff的恒定電流12。電流放大器100的輸出端102 上還被外加了受控電流源210所提供的與12方向相反的輸出電流II。除此之外，調(diào)節(jié)電路 200還具有第一開關(guān)裝置Sl和第二開關(guān)裝置S2。其中，第一開關(guān)裝置Sl連接在調(diào)節(jié)電路 200的輸出端102和受控電流源210的輸入端219上。在閉合狀態(tài)下，第一開關(guān)裝置Sl將 調(diào)節(jié)電路200的輸出端102與受控電流源210的輸入端219連接起來，由此形成一調(diào)節(jié)回 路，其中，受控電流源210在這個調(diào)節(jié)回路中起調(diào)節(jié)元件的作用。這個調(diào)節(jié)回路中的實際變 量是流經(jīng)接點102且同樣用于為電容212充電的電流Ic。電流Ic與流經(jīng)電流放大器100 的電流輸出端102的電流大小相等，因而與通過調(diào)節(jié)而被最小化的合成偏移量Ioff大小相 等。將所述實際變量與標(biāo)定量零相比，這個標(biāo)定量的產(chǎn)生不需要使用任何組件。所述調(diào)節(jié) 回路的操縱變量是受控電流源210的輸出電流II。進(jìn)行調(diào)節(jié)時，第二開關(guān)裝置S2斷開，從而解除電路輸出端202與調(diào)節(jié)電路200的 輸出端102之間的連接。其中，輸入信號電流Isig為零。在此情況下，從輸入電流放大器 的輸出端102流出的合成電流是第一電流鏡123、124的輸出電流、第二電流鏡125、126的 輸出電流與恒定電流12相加的結(jié)果。受控電流源210的輸出電流Il由于電容212最初仍 處于放電狀態(tài)而等于零。通過用充電電流Ic為電容212充電來對NMOS晶體管213的柵極進(jìn)行控制，使得 受控電流源210作為調(diào)節(jié)元件為受控電流源210的輸出電流Il設(shè)定電流值，從而將流經(jīng)輸 出端102的電流調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)，其中，受控電流源210的輸出電流Il正好再次減去恒定 電流12和放大器自有偏移量Ioff的總和。在此情況下，輸出端102上的有效偏移量IofT 被調(diào)節(jié)至最小值，即一個恒定值，理想情況下為零。在穩(wěn)定狀態(tài)下，受控電流源210的輸出 電流Il的電流值也是恒定的。所述放大器自有偏移量Ioff可以是正的或負(fù)的。電容212和NMOS晶體管213 —起構(gòu)成所述調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)元件。在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出電流Il等于恒定電流12與放大器自 有偏移量Ioff的總和(帶符號)。因此在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸入電流放大器100的輸出端102 不再有恒定電流流出，這使得充電電流Ic也為零。圖2b展示的是調(diào)節(jié)電路200的開關(guān)裝置S1、S2和S3的控制信號示意圖。在時間 點tl與t4之間，第二開關(guān)裝置S2斷開，從而解除電路輸出端202與輸入電流放大器100 的輸出端102之間的連接。在第二開關(guān)裝置S2斷開之前、斷開期間或斷開之后，第三開關(guān) 裝置S3閉合，該第三開關(guān)裝置閉合時將電容212短接，也就是說，電容212在時間點t2與 t3之間通過第三開關(guān)裝置S3進(jìn)行放電。在時間點t5上，第二開關(guān)裝置S2和第三開關(guān)裝置S3均處于斷開“0”這一操作位 置。而第一開關(guān)裝置Sl則在時間點t5與t6之間受控進(jìn)入閉合“1”這一操作位置。在時 間點t5與t6之間，電容212通過第一開關(guān)裝置Sl與輸入電流放大器100的輸出端102相 連。因而如上所述，電容212在時間點t5與t6之間一直充電到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)為止。在時間點t6上，第一開關(guān)裝置Sl斷開，從而再度解除電容212與輸入電流放大器 100的輸出端102之間的連接。在此情況下，只會有一個極小的漏電流流經(jīng)電容212、晶體 管213的柵極和第一及第三開關(guān)裝置Si、S3，這使得電容212基本可以保持較長時間的充 電狀態(tài)。電荷儲存在作為儲存構(gòu)件的電容212上，從而使得受控電流源210的輸出電流Il 的電流值基本保持恒定。在時間點t6之后的時間點t7上，第二開關(guān)裝置S2閉合，從而將 輸入電流放大器100的輸出端與電路輸出端202連接起來。因此，時間點t6與t7之間設(shè) 有一個時間差。開關(guān)裝置Sl和S2優(yōu)選不同時閉合。開關(guān)裝置Si、S2和S3優(yōu)選是例如場 效應(yīng)晶體管或傳輸門形式的半導(dǎo)體開關(guān)。在時間點偽與t9之間，電壓信號Vsig被發(fā)送到觸摸屏(英文為touch screen) 的電容Cm上。該觸摸屏受到觸摸時，電容Cm發(fā)生變化并產(chǎn)生信號電流Isig，該信號電流作 為輸入電流通過輸入端101流入輸入電流放大器100/流出輸入電流放大器100，并被輸入 電流放大器100放大?？梢栽诿總€信號或一組信號之前借助信號電壓Vsig對受控電流源 210的輸出電流Il進(jìn)行再次調(diào)節(jié)。優(yōu)選以例如500 μ m的時間間隔對受控電流源210的輸 出電流Il進(jìn)行調(diào)節(jié)。舉例而言，可以周期性地對受控電流源210的輸出電流Il進(jìn)行調(diào)節(jié)。 這個時間間隔或周期可有利地加以調(diào)節(jié)。圖3以電路圖的形式對觸摸屏應(yīng)用的另一實施例進(jìn)行了圖示。圖3所示的實施例 同樣具有一個低歐姆輸入阻抗的輸入電流放大器100。輸入電流放大器100具有兩個電流 鏡121和122以及四個與圖加所示相似的晶體管111、112、131、132。包含有電流源223、 NMOS晶體管221和222且用于輸出恒定電流12的恒流源220采用與圖加所示恒流源220 相應(yīng)互補(bǔ)的設(shè)計。因此，恒定電流12按照相應(yīng)的電流方向流入恒流源220。包含有電容212 和PMOS晶體管211的受控電流源210同樣采用與圖加所示受控電流源210互補(bǔ)的設(shè)計。 開關(guān)裝置Sl利S3以相應(yīng)方式進(jìn)行連接。調(diào)節(jié)電路200的工作方式與圖加所示調(diào)節(jié)電路 的工作方式基本相符。當(dāng)調(diào)節(jié)回路在包含有PMOS晶體管211和電容212的受控電流源210 的調(diào)節(jié)元件作用下通過第一開關(guān)裝置Sl的閉合被激活時，用于為電容212充電的電流Ic 流入輸入電流放大器100的輸出端102，且這個過程一直持續(xù)到受控電流源210的輸出電流 Il在穩(wěn)定狀態(tài)下等于恒定電流12與偏移量IofT的總和(帶符號)為止。此外，圖3中還展示了一個控制電路300，該控制電路具有一個用于連接計算單元400(例如微處理器)的接口 310?？刂齐娐?00設(shè)計用于對上述處理過程進(jìn)行控制?？刂?電路300在第一步驟中通過斷開第二開關(guān)裝置S2來解除輸入電流放大器100的輸出端102 與電路輸出端202之間的連接。為此，控制電路300需要通過輸出端301(例如)按照圖2b 所示向第二開關(guān)裝置S2發(fā)送控制信號?？刂齐娐?00在第一步驟中使第三開關(guān)裝置S3閉合，從而通過第三開關(guān)裝置S3 來為電容212放電。為此，控制電路300需要通過輸出端303(例如)按照圖2b所示向第 三開關(guān)裝置S3發(fā)送控制信號。這個步驟為可選步驟，亦即，開始實施調(diào)節(jié)時電容212也可 以處于部分充電狀態(tài)。控制電路300在第二步驟中通過閉合第一開關(guān)裝置Sl來將受控電流源210的電 容212與輸入電流放大器100的輸出端102連接起來。為此，控制電路300需要通過輸出 端302(例如)按照圖2b所示向第一開關(guān)裝置Sl發(fā)送控制信號。完成第二步驟后，用充電 電流Ic為電容212充電。通過為電容212充電使受控電流源210的輸出電流Il升高，直 至充電電流Ic達(dá)到最小值。控制電路300在第三步驟中通過斷開第一開關(guān)裝置Sl來解除受控電流源210的 已充電電容212與輸入電流放大器100的輸出端102之間的連接。控制電路300在第四步 驟中通過閉合第二開關(guān)裝置S2來將輸入電流放大器100的輸出端102與電路輸出端202 連接起來。為了產(chǎn)生上述信號以及控制其時間順序，控制電路300具有一邏輯電路和一定數(shù) 量(例如至少三個)的延遲元件(圖3中未繪示)。計算單元400通過接口 310觸發(fā)這些 延遲元件產(chǎn)生信號Vsig。本發(fā)明并不僅限于圖1至圖3所示的實施方案。例如，可以設(shè)置其他類型的輸入 電流放大器。所述受控電流源也可以用其他類型的電壓-電流轉(zhuǎn)換裝置代替晶體管213、 211。圖加所示的開關(guān)回路從功能上來說特別適用于觸摸屏(英文為touch screen)。
權(quán)利要求
1.一種電路，其包括一電流放大器(100)和一調(diào)節(jié)電路(200)，所述調(diào)節(jié)電路用于對所 述電流放大器(100)的一輸出電流(Io)的一偏移量(Ioff)進(jìn)行校正，其中，所述調(diào)節(jié)電路(200)具有一受控電流源(210)，所述受控電流源(210)的一輸出端(203)與所述電流放大器(100)相連，以便將所述 受控電流源(210)的一輸出電流(Il)外加到所述電流放大器(100)中，所述受控電流源(210)的一輸入端(219)通過所述調(diào)節(jié)電路(200)的一第一開關(guān)裝置 (Si)與所述電流放大器(100)的一輸出端(102)相連以形成一調(diào)節(jié)回路的一調(diào)節(jié)元件，以 及通過所述第一開關(guān)裝置(Si)與所述電流放大器(100)的輸出端(102)斷開連接以形成 一保持元件，在所述調(diào)節(jié)回路中起調(diào)節(jié)元件作用的所述受控電流源(210)用于通過為所述輸出電 流(Il)設(shè)定一電流值來將所述偏移量(Ioff)調(diào)節(jié)至一最小值，以及起保持元件作用的所述受控電流源(210)用于保持所述輸出電流(Il)與所述最小值 相對應(yīng)的電流值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述受控電流源(210)具有一電容(212)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述受控電流源(210)可由一控制電壓(Uth， Uc)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述受控電流源(210)具有一晶體管(211， 213)，所述晶體管通過所述晶體管(211，213)的控制輸入端上的控制電壓(Uth，Uc)對所述 受控電流源(210)的輸出電流(Il)進(jìn)行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述受控電流源(210)具有一用于儲存所述控制 電壓(Uc)的儲存構(gòu)件(212)，尤指所述電容(212)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，起調(diào)節(jié)元件作用的所述受控電流源(210)的電 容(212)可以通過所述第一開關(guān)裝置(Si)與所述電流放大器(100)的輸出端(102)相連， 以便為所述電容(212)充電，直至達(dá)到一個可以實現(xiàn)所述偏移量(Ioff)的最小值的穩(wěn)定狀 態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電流放大器(100)具有用于電流放大的一第 一電流鏡(121)和一第二電流鏡(122)，所述電流鏡的輸出端與所述電流放大器(100)的輸 出端(102)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述調(diào)節(jié)電路(200)具有一恒流源(220)，所述 恒流源與所述電流放大器(100)相連，以便外加-恒定電流(12)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其中，所述電流放大器(100)具有一與所述輸入電流放 大器(100)的輸出端(102)相連的電流總和節(jié)點(105)，其中，至少一個第一電流(Il)和一第二電流(12)在所述電流總和節(jié)點(105)上相加，所述第一電流(Il)是所述受控電流源(210)的輸出電流(Il)或者基于所述受控電流 源(210)的輸出電流(II)，所述第二電流(12)是所述恒流源(220)的恒定電流(12)或者基于所述恒流源(220) 的恒定電流(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其中，所述第一電流(Il)或所述第二電流(12)在相 加時采用負(fù)號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述調(diào)節(jié)電路(200)具有一第二開關(guān)裝置(52)，所述第二開關(guān)裝置通過所述調(diào)節(jié)電路(200)的輸入端(201)與所述電流放大器(100) 的輸出端(102)相連并連接在所述電路輸出端(202)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述調(diào)節(jié)電路(200)具有一第三開關(guān)裝置(53)，所述第三開關(guān)裝置連接在所述電容(212)上，閉合狀態(tài)下可為所述電容(212)放電。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，且其包括一控制電路(300)，其中，所述控制電路 (300)與所述第一開關(guān)裝置(Si)的一第一控制接點相連，以便對所述第一開關(guān)裝置(Si)進(jìn) 行控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路，且其包括一控制電路(300)，其中，所述控制電路 (300)與所述第二開關(guān)裝置(S2)的一第二控制接點相連，以便對所述第二開關(guān)裝置(S2)進(jìn) 行控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路，且其包括一控制電路(300)，其中，所述控制電路 (300)與所述第三開關(guān)裝置(S3)的一第三控制接點相連，以便對所述第三開關(guān)裝置(S3)進(jìn) 行控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，且其包括一控制電路(300)，其中，所述控制電路 (300)用于在一第一步驟中通過斷開一第二開關(guān)裝置(S2)來解除所述電流放大器(100)的輸出 端(102)與所述電路輸出端(202)之間的連接，在一第二步驟中通過閉合所述第一開關(guān)裝置(Si)來將所述受控電流源(210)的一電 容(212)與所述電流放大器(100)的輸出端(102)連接起來，完成所述第二步驟后用一充 電電流(Ic)為所述電容(212)充電，通過為所述電容(212)充電使所述受控電流源(210) 的一輸出電流(Il)升高，直至所述充電電流(Ic)達(dá)到一最小值，在一第三步驟中通過斷開所述第一開關(guān)裝置(Si)來解除所述受控電流源(210)的已 充電電容(212)與所述電流放大器(100)的輸出端(102)之間的連接，以及在一第四步驟中通過閉合所述第二開關(guān)裝置(S2)來將所述電流放大器(100)的輸出 端(102)與所述電路輸出端(202)連接起來。
17.—種對一電路的一電流放大器(100)的一輸出電流(Io)的一偏移量(Ioff)進(jìn)行 校正的方法，其中，通過一第一開關(guān)裝置(Si)將一受控電流源(210)與所述電流放大器(100)的一輸出 端(102)連接，以形成一調(diào)節(jié)回路的一調(diào)節(jié)元件，當(dāng)所述電流放大器(100)的一輸入信號(Isig)具有一恒定值時，通過為所述起調(diào)節(jié)元 件作用的受控電流源(210)的輸出電流(Il)設(shè)定一電流值，將所述偏移量(Ioff)調(diào)節(jié)至 一最小值，以及通過所述第一開關(guān)裝置(Si)解除所述受控電流源(210)與所述電流放大器(100)的 輸出端(102)之間的連接，以形成一保持元件，所述保持元件用于保持所述輸出電流(Il) 與所述最小值相對應(yīng)的電流值。
全文摘要
一種用于校正一偏移量(Ioff)的電路和方法，所述電路包括一電流放大器(100)和一調(diào)節(jié)電路(200)，所述調(diào)節(jié)電路用于對所述電流放大器(100)的一輸出電流(Io)的一偏移量(Ioff)進(jìn)行校正，其中，所述調(diào)節(jié)電路(200)具有一受控電流源(210)，所述受控電流源(210)的一輸出端(203)與所述電流放大器(100)相連，以便將所述受控電流源(210)的一輸出電流(I1)外加到所述電流放大器(100)中，所述受控電流源(210)的一輸入端(219)通過所述調(diào)節(jié)電路(200)的一第一開關(guān)裝置(S1)與所述電流放大器(100)的一輸出端(102)相連以形成一調(diào)節(jié)回路的一調(diào)節(jié)元件，以及通過所述第一開關(guān)裝置(S1)與所述電流放大器(100)的輸出端(102)斷開連接以形成一保持元件，在所述調(diào)節(jié)回路中起調(diào)節(jié)元件作用的所述受控電流源(210)用于通過為所述輸出電流(I1)設(shè)定一電流值來將所述偏移量(Ioff)調(diào)節(jié)至一最小值，以及起保持元件作用的所述受控電流源(210)用于保持所述輸出電流(I1)與所述最小值相對應(yīng)的電流值。
文檔編號G05F1/56GK102122188SQ201010606149
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者泰耶·塞特, 阿明·普羅哈斯卡, 霍爾格·福格爾曼 申請人:愛特梅爾汽車股份有限公司