專利名稱：斬波放大器電路及半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及斬波放大器電路以及具有該斬波放大器電路的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
圖2為示出了傳統(tǒng)斬波放大器電路的方框圖。在傳統(tǒng)斬波放大器電路20中，分別在放大器電路1的前端和后端提供乘法器11和12。使用頻率為fc的方波調(diào)制信號(hào)CLK控制乘法器11和12。該斬波放大器電路20的輸出連接到低通濾波器22(見(jiàn)P.Allen and D.R.Holberg，CMOSAnalog Circuit Design，P490-494，Saunders College Publishing，1987)。
圖3A至3F示出了傳統(tǒng)斬波放大器電路各個(gè)部分中輸入信號(hào)的頻率特性。假設(shè)輸入信號(hào)在斬波放大器電路20的輸入端5具有如圖3A所示的頻率特性。另外，假設(shè)放大器電路1具有如圖3C所示頻率特性的輸入轉(zhuǎn)換噪聲和偏移電壓Vn。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)乘法器11之后，輸入信號(hào)被調(diào)制成為調(diào)制信號(hào)CLK頻率fc奇數(shù)倍的頻率。圖3B示出了此時(shí)的輸入信號(hào)頻率特性。在提供了放大器電路1的輸入轉(zhuǎn)換噪聲和偏移電壓Vn之后，該調(diào)制輸入信號(hào)被放大和輸出。圖3D示出了該輸入信號(hào)在放大器電路1輸出處的頻率特性。從放大器電路1輸出的該輸入信號(hào)通過(guò)乘法器12被調(diào)制成原始頻帶(即，包括DC的低頻區(qū))。另一方面，放大器電路1輸入處的噪聲分量和偏移電壓Vn被調(diào)制為調(diào)制信號(hào)CLK頻率fc的奇數(shù)倍頻率。圖3E示出了輸入信號(hào)在乘法器12輸出處的頻率特性。另外，從乘法器12輸出的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器22，由此除去調(diào)制信號(hào)CLK的高頻分量。因此，如圖3F所示，可以只放大輸入信號(hào)分量而不放大放大器電路1的噪聲和偏移電壓。
另外，在另一個(gè)傳統(tǒng)斬波放大器電路中，使用具有兩個(gè)不同頻率的調(diào)制信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行雙重?cái)夭ㄕ{(diào)制，由此進(jìn)一步減小斬波放大器電路中使用的放大器電路的噪聲和偏移電壓(見(jiàn)US 6,262,626，Bakker等，2001年7月17日)。
然而，傳統(tǒng)斬波放大器電路具有下述問(wèn)題。當(dāng)使用傳統(tǒng)斬波放大器電路時(shí)，例如用于放大使用壓電晶體管的傳感器橋的輸出電壓時(shí)，由于該壓電晶體管的不完全匹配而無(wú)法消除傳感器橋的偏移電壓。因此，傳感器橋的偏移電壓被放大輸出。
另外，使用壓電晶體管的傳感器橋的偏移電壓具有溫度特性，且偏移電壓的該溫度特性出現(xiàn)在斬波放大器電路的輸出電壓中。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的配置中提供了用于產(chǎn)生和傳感器橋偏移電壓相等的電壓的電路，即，提供了偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路，且該偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路的輸出電壓被放大器斬波調(diào)制，由此從斬波調(diào)制信號(hào)中減去該傳感器橋的輸出信號(hào)。
另外，本發(fā)明的配置中，提供了用于產(chǎn)生具有和傳感器橋偏移電壓相同溫度特性的電壓的電路，即，提供了偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路，且該電路的輸出電壓被斬波調(diào)制，并從經(jīng)過(guò)斬波調(diào)制的傳感器橋輸出信號(hào)中減去該輸出電壓。
在具有前述配置的斬波放大器電路中，傳感器橋的偏移電壓和偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路的輸出電壓相互抵消，由此消除傳感器橋的偏移電壓。
另外，該傳感器橋的偏移電壓的溫度特性和偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路的輸出電壓的溫度特性相互抵消，由此消除該傳感器橋偏移電壓的溫度特性。


在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的斬波放大器電路的方框圖；圖2為傳統(tǒng)斬波放大器電路的方框圖；圖3為傳統(tǒng)斬波放大器電路的波形圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的斬波放大器電路的電路圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的斬波放大器電路的方框圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的斬波放大器電路的電路圖；以及圖7示出了傳感器橋偏移電壓的溫度特性的示例。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的斬波放大器電路的方框圖。
斬波放大器40在輸入端5接收來(lái)自傳感器橋21的傳感器信號(hào)，從輸出端6輸出放大信號(hào)。輸入到輸入端5的傳感器信號(hào)在乘法器11中被調(diào)制信號(hào)CLK斬波調(diào)制，且隨后在放大器電路1中被放大。偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路31產(chǎn)生一偏移調(diào)整電壓，該偏移調(diào)整電壓的幅值與傳感器橋21的偏移電壓的幅值相同但極性相反。偏移調(diào)整電壓在乘法器13中被調(diào)制信號(hào)CLK斬波調(diào)制，并在放大電路3中被放大。加法器25和26將上述傳感器信號(hào)加到偏移調(diào)整電壓，由此消除傳感器信號(hào)中傳感器橋21的偏移電壓。另外，該傳感器信號(hào)在放大電路2中被放大，并在乘法器12中被調(diào)制信號(hào)CLK斬波調(diào)制而調(diào)整成原始頻帶(即，包括DC的低頻區(qū))。
在此使用兩個(gè)加法器25和26的原因是處理放大電路1和3的差分輸出。
根據(jù)上述消除傳感器橋偏移電壓的方法，使用了偏移調(diào)整電壓，該偏移調(diào)整電壓的幅值等于由偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路31產(chǎn)生的傳感器橋21的偏移電壓的幅值但極性相反。然而，可允許該偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路31所產(chǎn)生的偏移調(diào)整電壓的幅值和極性都等于傳感器橋21的偏移電壓的幅值和極性，并在乘法器13中使用將調(diào)制信號(hào)CLK的相位移動(dòng)180°而得到的信號(hào)對(duì)該偏移調(diào)制電壓進(jìn)行斬波調(diào)制。
為了允許偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路31產(chǎn)生幅值等于傳感器橋21輸出的偏移電壓的電壓，通過(guò)將低通濾波器連接到輸出端6而除去高頻分量，并可調(diào)整偏移電壓調(diào)整電路31的輸出使得低通濾波器輸出的電勢(shì)變?yōu)?。
圖4示出了本發(fā)明斬波放大器電路的電路圖。乘法器11、12及13分別包括四個(gè)開(kāi)關(guān)?？捎蒒溝道MOS晶體管或CMOS晶體管(其中并行地連接了N溝道MOS晶體管和P溝道MOS晶體管)實(shí)現(xiàn)這些開(kāi)關(guān)。放大器1和3具有測(cè)量放大器配置，由此將輸入阻抗設(shè)置為非常高。因此，不會(huì)影響使用壓電晶體管的傳感器橋。
圖1所示加法器25和26與放大電路2集成，從而作為加法放大器電路10的一部分。加法放大器電路10包括多個(gè)電阻器和運(yùn)算放大器。
在偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路31的配置中，作為例子，使用了固定電阻器和可變電阻器。電阻器61代表固定電阻器，電阻器62代表可變電阻器。通過(guò)改變電阻器62，可以通過(guò)改變電阻器62而改變偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路31的輸出電壓，從而消除傳感器橋的偏移電壓。
圖4所示電路為通過(guò)實(shí)現(xiàn)圖1所示電路配置而獲得的示例，但本發(fā)明并不限于圖4所示電路配置。
第二實(shí)施例圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的斬波放大器電路的方框圖。
通常，傳感器橋的偏移電壓具有溫度特性。在此作為示例，假設(shè)傳感器橋的偏移電壓具有如圖7所示的溫度特性。
在第二實(shí)施例中，除了第一實(shí)施例的斬波放大器電路之外，還提供偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路32。偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路32輸出偏移溫度特性調(diào)整電壓，該偏移溫度特性調(diào)整電壓的特性等同于該傳感器橋的偏移電壓的溫度特性。偏移溫度特性調(diào)整電壓被乘法器14斬波調(diào)制并被放大電路4放大，接著被加法器25或26加到斬波調(diào)制的傳感器輸出信號(hào)。此時(shí)，傳感器橋的偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路32的輸出也被加到由加法器25和26通過(guò)乘法器13和放大電路3而斬波調(diào)制的傳感器輸出信號(hào)。因此，可以消除傳感器橋的偏移電壓以及該偏移電壓的溫度特性。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的斬波放大器電路的電路圖。
乘法器11、12、13和14分別包括四個(gè)開(kāi)關(guān)?？捎蒒溝道MOS晶體管或CMOS晶體管(其中并行地連接了N溝道MOS晶體管和P溝道MOS晶體管)實(shí)現(xiàn)這些開(kāi)關(guān)。放大電路1、3和4具有測(cè)量放大器配置，由此將輸入阻抗設(shè)置為非常高。因此，不會(huì)影響使用壓電晶體管的傳感器橋?？墒褂秒娮杵骱瓦\(yùn)算放大器配置加法放大器電路10。作為偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路32的配置的示例，示出了使用具有不同電阻溫度系數(shù)的兩種電阻器63和64的電路。對(duì)于使用多晶硅制備電阻器的情形，多晶硅內(nèi)包含的雜質(zhì)濃度不僅會(huì)引起電阻變化還會(huì)引起電阻溫度系數(shù)變化。因此，通過(guò)允許多晶硅電阻器63和電阻器64具有不同的雜質(zhì)濃度，其可具有不同的電阻溫度系數(shù)。
在圖6中，將乘法器14的調(diào)制時(shí)鐘的相位偏移180°，所獲得的效果與通過(guò)將偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路32中產(chǎn)生的偏移電壓溫度特性的傾角反轉(zhuǎn)而得到的效果相同。因此，通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇乘法器14調(diào)制時(shí)鐘的相位，可以獲得相同的效果，而不管該傳感器橋的偏移電壓溫度特性的傾角為正或負(fù)。
圖6所示電路為通過(guò)實(shí)現(xiàn)圖5中電路配置而獲得的示例，本發(fā)明不限于圖6所示的電路配置。
符號(hào)描述1、2、3、4放大電路10加法器/乘法器電路11、12、13乘法器25、26加法器31偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路32偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路。
權(quán)利要求
1.一種用于放大傳感器橋輸出信號(hào)的斬波放大器電路，包括偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路，其中該傳感器橋的偏移電壓被偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路產(chǎn)生的偏移調(diào)整電壓所抵消。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的斬波放大器電路，其中該偏移調(diào)整電壓的幅值等于該傳感器橋的偏移電壓的幅值，但極性與該偏移電壓的極性相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的斬波放大器電路，其中該偏移調(diào)整電壓的幅值等于該傳感器橋的偏移電壓，且極性與該偏移電壓的極性相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的斬波放大器電路，其中該傳感器橋的偏移電壓的溫度特性被該偏移溫度特性調(diào)整電壓抵消。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的斬波放大器電路，其中該偏移溫度特性調(diào)整電壓的幅值等于該偏移電壓的幅值，且其溫度特性的傾角等于該偏移電壓的溫度特性的傾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的斬波放大器電路，其中該偏移溫度特性調(diào)整電壓的幅值等于該偏移電壓的幅值，且其溫度特性的傾角相對(duì)于該偏移電壓的溫度特性的傾角被反轉(zhuǎn)。
7.一種斬波放大器電路，包括用于輸入從傳感器橋輸出的傳感器信號(hào)的輸入端；連接到該輸入端的第一乘法器；連接到該第一乘法器的第一放大電路；偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路；連接到該偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路的第三乘法器；連接到該第三乘法器的第三放大電路；用于將該第一放大電路的輸出和第三放大電路的輸出相加的加法器；連接到該加法器的第二放大電路；以及連接到該第二放大電路的第二乘法器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的斬波放大器電路，進(jìn)一步包括偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路；連接到該偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路的第四乘法器；以及連接到該第四乘法器的第四放大電路，其中在該加法器內(nèi)對(duì)該第四放大電路的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種斬波放大器電路，其能夠減小傳感器橋的偏移電壓以及該偏移電壓的溫度特性。提供了偏移調(diào)整電壓發(fā)生電路，用于產(chǎn)生和傳感器橋的偏移電壓相等的電壓，并提供了偏移溫度特性調(diào)整電壓發(fā)生電路，用于產(chǎn)生與該偏移電壓具有相同溫度特性的電壓。這些輸出電壓被斬波調(diào)制，并從該傳感器橋的斬波調(diào)制輸出信號(hào)中減去這些輸出電壓。
文檔編號(hào)H03F3/187GK1929296SQ200610114838
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者吉澤浩和, 安齋亮一, 內(nèi)田俊之, 有山稔, 五十嵐敦史, 武田晃 申請(qǐng)人:精工電子有限公司, 學(xué)校法人智香寺學(xué)園