單到差分轉(zhuǎn)換電路以及模擬前端電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在此描述的實(shí)施例涉及單到差分轉(zhuǎn)換電路以及模擬前端電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在過(guò)去，已經(jīng)提出了接收差分電流并輸出差分電流的差分電流鏡電路。下面說(shuō)明該差分電流鏡電路的基本原理。該電路具有兩個(gè)輸入端子接收差分電流。輸入到每一個(gè)輸入端子的電流被劃分成偏置電流和信號(hào)電流，以?xún)H僅提取信號(hào)電流。之后，將所提取的信號(hào)電流的極性反轉(zhuǎn)(將正電流轉(zhuǎn)換為負(fù)的，以及將負(fù)的轉(zhuǎn)換為正的)。對(duì)輸入的兩個(gè)電流中的每一個(gè)執(zhí)行該操作。(兩個(gè))反轉(zhuǎn)的信號(hào)電流從兩個(gè)輸出端子輸出，從而產(chǎn)生差分電流。輸出電流具有疊加在其上的偏置電流(輸出偏置電流)，并且該輸出偏置電流不同于輸入的偏置電流。常規(guī)技術(shù)中的該電路具有兩個(gè)輸入端子，其中的一個(gè)可以被固定到等于輸入偏置電流的電流值以從單相信號(hào)電流產(chǎn)生差分信號(hào)電流。
[0003]上面說(shuō)明的常規(guī)技術(shù)的電路大致具有兩個(gè)問(wèn)題。
[0004]第一，電流消耗高。原因是，源自用于產(chǎn)生輸出電流的處理過(guò)程。常規(guī)技術(shù)的電路從信號(hào)電流提取偏置電流，并使所提取的信號(hào)經(jīng)受反轉(zhuǎn)操作。之后，將反信號(hào)疊加在輸出偏置電流上，從而獲得輸出信號(hào)。為了執(zhí)行這樣的操作，需要七個(gè)電流路徑以用于產(chǎn)生差分電流。電流路徑的數(shù)目直接導(dǎo)致消耗電流的增加。
[0005]其次，輸入端子處的電阻可能取決于電路中的晶體管的器件性質(zhì)(跨導(dǎo))。這原因是因?yàn)榇?lián)連接的晶體管的電阻被看作其處于輸入端子處。在實(shí)際情形中，晶體管的電阻是幾十Ω至幾百Ω，取決于器件尺寸。這可能對(duì)某些應(yīng)用施加電壓變化相對(duì)于電流變化的影響，這可能導(dǎo)致問(wèn)題。
[0006]以這樣的方式，常規(guī)技術(shù)的差分電流鏡電路具有消耗電流增加以及輸入電阻變得相對(duì)較高的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種單到差分轉(zhuǎn)換電路，包括:劃分器電路，用于接收包含DC分量和AC分量的輸入電流，以及將所述輸入電流劃分以產(chǎn)生第一電流和第二電流；第一偏置電流發(fā)生器，用于產(chǎn)生第一偏置電流；第一輸出端子，用于根據(jù)所述第一電流和所述第一偏置電流之間的差輸出第一輸出電流；電流產(chǎn)生電路，用于基于所述第二電流產(chǎn)生第三電流，所述第三電流具有與所述第二電流相反的符號(hào)；第二偏置電流發(fā)生器，用于產(chǎn)生第二偏置電流；以及第二輸出端子，用于根據(jù)所述第三電流和所述第二偏置電流之間的差輸出第二輸出電流。
[0008]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種模擬前端電路，包括:如前所述的單到差分轉(zhuǎn)換電路；積分電路，包括第一電容性元件和第二電容性元件，用于累積從所述單到差分轉(zhuǎn)換電路的所述第一輸出端子和第二輸出端子輸出的所述第一輸出電流和所述第二輸出電流；開(kāi)關(guān)，電連接在所述第一輸出端子和所述第二輸出端子之間；以及控制電路，用于控制所述開(kāi)關(guān)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的單到差分轉(zhuǎn)換電路的框圖；
[0010]圖2是示出圖1中的電路的具體示例的圖；
[0011]圖3是示出了圖2中的電路中的每一個(gè)元件或路徑中的示例性電流的圖；
[0012]圖4的⑷和圖4的⑶是示出了電流源的示例性配置的圖；
[0013]圖5是根據(jù)第二實(shí)施例的單到差分轉(zhuǎn)換電路的框圖；
[0014]圖6是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的單到差分轉(zhuǎn)換電路的具體示例的圖；
[0015]圖7是示出了圖6中的電路中的每一個(gè)元件或路徑中的示例性電流的圖；
[0016]圖8是根據(jù)第二實(shí)施例的單到差分轉(zhuǎn)換電路的另一示例性電路圖；
[0017]圖9是示出了偏置電流調(diào)節(jié)器的具體示例的圖；
[0018]圖10是根據(jù)第三實(shí)施例的單到差分轉(zhuǎn)換電路的框圖；
[0019]圖11是示出了輸入電阻的圖；
[0020]圖12是示出了根據(jù)第三實(shí)施例的單到差分轉(zhuǎn)換電路的具體示例的圖；
[0021]圖13是示出了根據(jù)第四實(shí)施例的模擬前端電路的圖；
[0022]圖14是示出了電流輸入積分電路的具體示例的圖；
[0023]圖15是示出了根據(jù)第四實(shí)施例的模擬前端電路的具體示例的圖；
[0024]圖16是示出了根據(jù)第四實(shí)施例的模擬前端電路的另一具體示例的圖；
[0025]圖17是示出了輸入信號(hào)和控制信號(hào)的操作時(shí)序的圖；
[0026]圖18是示出了根據(jù)第四實(shí)施例的模擬前端電路的又一具體示例的圖；以及
[0027]圖19是示出了根據(jù)第五實(shí)施例的模擬前端電路的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種單到差分轉(zhuǎn)換電路，包括:劃分器電路、第一偏置電流發(fā)生器、第一輸出端子、電流產(chǎn)生電路、第二偏置電流發(fā)生器以及第二輸出端子。
[0029]劃分器電路接收包括DC分量和AC分量的輸入電流，并劃分該輸入電流以產(chǎn)生第一電流和第二電流。
[0030]第一偏置電流發(fā)生器產(chǎn)生第一偏置電流。
[0031]第一輸出端子輸出取決于第一電流和第一偏置電流之間的差的第一輸出電流。
[0032]電流產(chǎn)生電路基于第二電流產(chǎn)生第三電流，第三電流具有與第二電流相反的符號(hào)。
[0033]第二偏置電流發(fā)生器產(chǎn)生第二偏置電流。
[0034]第二輸出端子輸出取決于第三電流和第二偏置電流之間的差的第二輸出電流。
[0035]下面，參考附圖給出本發(fā)明的實(shí)施例的說(shuō)明。
[0036](第一實(shí)施例)
[0037]圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的單到差分轉(zhuǎn)換電路的框圖。
[0038]圖1中的單到差分轉(zhuǎn)換電路包括:劃分器電路101，偏置電流發(fā)生器1，偏置電流發(fā)生器2，電流產(chǎn)生電路(電流鏡電路)102。
[0039]該單到差分轉(zhuǎn)換電路使用外部電路產(chǎn)生的電流作為輸入。所述外部電路例如是這樣的電路，其基于從感測(cè)設(shè)備讀出的值產(chǎn)生電流。該電流是這樣的電流，其具有其上疊加了作為AC分量的信號(hào)電流的作為DC分量的基電流。該電流是單相的，所述單到差分轉(zhuǎn)換電路是將相關(guān)的單相輸入電流轉(zhuǎn)換成差分電流的電路。
[0040]劃分器電路101經(jīng)由輸入端子Tl從外部電路接收單相輸入電流。劃分器電路101劃分從外部電路接收的輸入電流以產(chǎn)生第一電流和第二電流。劃分器電路101從不同輸出端子分別輸出第一和第二電流。第一電流從一個(gè)輸出端子輸出，第二電流從另一個(gè)輸出端子輸出。
[0041]從一個(gè)輸出端子輸出的第一電流被提供到輸出端子T2，從另一個(gè)輸出端子輸出的第二電流被輸入到電流產(chǎn)生電路(電流鏡電路)102的輸入端子。
[0042]偏置電流發(fā)生器I產(chǎn)生第一偏置電流以用于移除所述第一電流中包含的DC分量。
[0043]第一輸出端子T2與劃分器電路101的輸出端子中的一個(gè)以及偏置電流發(fā)生器I的源電壓側(cè)上的端子連接。第一輸出端子T2輸出劃分器電路101所產(chǎn)生的第一電流和偏置電流發(fā)生器I所產(chǎn)生的第一偏置電流之間的差作為第一輸出電流。具體地，通過(guò)從輸入電流(第一電流)減去第一偏置電流取出正側(cè)上的信號(hào)電流(第一輸出電流)。換而言之，正側(cè)信號(hào)電流被直接從第一電流取出。
[0044]注意，在該實(shí)施例中，正側(cè)表示電流相對(duì)于輸出側(cè)負(fù)載(例如，稍后說(shuō)明的圖13中所示的電流輸入積分電路)流動(dòng)的方向，而負(fù)側(cè)表示電流被抽取的方向。然而，正和負(fù)側(cè)可以被定義為與上述相反的方向。
[0045]電流鏡電路102的輸入端子接收從劃分器電路101輸入的第二電流。電流鏡電路102是根據(jù)從劃分器電路101輸入的第二電流產(chǎn)生極性與第二電流相反的電流(第三電流)的電流產(chǎn)生電路。所述第二電流被以地用作參考地電流鏡像，以便允許獲得所述電流(第三電流)，其中該電流方向變?yōu)槌槿》较?。電流鏡電路102例如以預(yù)定的倍率復(fù)制從劃分器電路101輸入的第二電流。
[0046]偏置電流發(fā)生器2產(chǎn)生第二偏置電流以用于移除電流鏡電路102復(fù)制的電流中包含的DC分量。
[0047]第二輸出端子T4與偏置電流發(fā)生器2的地側(cè)上的端子以及電流鏡電路102的輸出端子連接，并輸出作為電流鏡電路102復(fù)制的電流和第二偏置電流之間的差的第二輸出電流。
[0048]以這樣的方式，從劃分器電路101劃分的第二電流被復(fù)制，并且其符號(hào)被在電流鏡電路102中轉(zhuǎn)換，相關(guān)的電流與偏置電流發(fā)生