本實(shí)用新型涉及集成電路設(shè)計，具體涉及一種用于消除輸出直流失調(diào)的電路。

背景技術(shù)：

在集成電路設(shè)計中，對于差分輸入的放大器電路，一般要求輸入差分的兩個信號的共模點(diǎn)偏置在一個電位V_CM，如圖1所示，這樣可使放大器電路偏置在正常工作狀態(tài)。

然而前級電路有時并不能產(chǎn)生相同共模點(diǎn)的差分信號，而會存在輸出直流失調(diào)，比如差分跨阻放大器的輸出波形，如圖2所示，高頻應(yīng)用多用交流耦合的方式解決上述問題，即存在直流失調(diào)的兩個差分信號，通過耦合電容后，加上后級的偏置電路，形成共模點(diǎn)偏置在一個電位的差分信號。

但是在低頻應(yīng)用時，要達(dá)到較好的隔直通交效果，需要非常大的耦合電容，這在片上集成是不可能的，若采用片外電容，則不能實(shí)現(xiàn)單片集成，同時增加了成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于較低頻率下消除輸出直流失調(diào)的電路及方法，通過合理設(shè)置電阻的阻值，可以消除不同失調(diào)程度的差分信號的失調(diào)電壓。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種用于消除輸出直流失調(diào)的電路，包括依次連接的前級放大電路、幅度檢測電路、檢波電路、調(diào)整電流產(chǎn)生電路以及直流修正電路；所述前級放大電路與直流修正電路相連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型通過合理設(shè)置參數(shù)值，可以消除不同失調(diào)程度的差分信號的失調(diào)電壓；由于采用先檢測原信號的幅度，依據(jù)原信號的幅度來計算調(diào)整值，利用計算出的調(diào)整值來調(diào)整原信號，所以本實(shí)用新型在原信號幅度變化時也可實(shí)時調(diào)整，應(yīng)用靈活廣泛。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述幅度檢測電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4以及第一放大器OP1；

第一電阻R1一端接VBIAS，另一端分別與第二電阻R2的一端以及第一放大器OP1的正相輸入端連接；第二電阻R2的另一端與輸入信號VIP連接；第三電阻R3的一端與另一個輸入信號VIN連接，另一端與第一放大器OP1的反相輸入端連接，同時與第四電阻R4的一端連接，第四電阻R4的另一端與第一放大器OP1的輸出端連接。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，可將差分信號的最大擺幅檢測出來，并形成包含差分信號幅度值的單端信號，通過設(shè)置R1、R2、R3和R4比例，可以比例增大或減少所包含的差分信號幅度值。

進(jìn)一步，所述檢波電路包括第二放大器OP2、第一三極管Q1、第一PMOS管PM1以及第一電容C1；

第二放大器OP2的正相輸入端與第一放大器OP1的輸出端連接，反相輸入端分別與第一PMOS管PM1的源極、恒流源一端、調(diào)整電流產(chǎn)生電路的第五電阻R5的一端連接，輸出端與第一三極管Q1的基極連接；第一PMOS管PM1的漏極與地連接，柵極分別與第一三極管Q1的發(fā)射極以及第一電容C1的一端連接；第一電容C1的另一端與地連接；第一三極管Q1的集電極與電源連接。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，將幅度檢測電路輸出的帶有差分信號幅度值的單端信號的高電平檢波出來，此高電平將反映差分信號的幅度值。

進(jìn)一步，所述調(diào)整電流產(chǎn)生電路包括第五電阻R5、第三放大器OP3以及第二PMOS管PM2；

第五電阻R5的另一端分別與第三放大器OP3的反相輸入端以及第二PMOS管PM2的源極連接；第三放大器OP3的正相輸入端接V_BIAS，輸出端接第二PMOS管PM2的柵極；第二PMOS管PM2的漏極分別與直流點(diǎn)調(diào)整電路的第二三極管Q2的集電極、第三PMOS管PM3的柵極以及恒流源的一端連接。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，通過設(shè)置R5電阻，將檢波電路檢測輸出的反映差分信號幅度值的電平轉(zhuǎn)換為與幅度值成比例的電流信號。

進(jìn)一步，所述直流修正電路包括第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第二三極管Q2、第三三極管Q3、第四三極管Q4、第五三極管Q5、第六三極管Q6、第七三極管Q7、第八三極管Q8以及第九三極管Q9；

第二三極管Q2的發(fā)射極與第六電阻R6的一端連接，基極分別與第三三極管Q3的發(fā)射極、恒流源的一端、第七三極管Q7的基極以及第八三極管Q8的基極連接，第六電阻R6的另一端接地；第三PMOS管PM3的漏極接地，源極分別與恒流源的一端以及第三三極管Q3的基極連接；第三三極管Q3的集電極接電源；第四三極管Q4的發(fā)射極與第六電阻R7的一端連接，集電極分別與恒流源的一端以及第四PMOS管PM4的柵極連接，基極分別與第五三極管Q5的發(fā)射極、恒流源的一端、第六三極管Q6的基極以及第九三極管Q9的基極連接；第七電阻R7的另一端接地，第四PMOS管PM4的漏極接地，源極分別與恒流源的一端以及第五三極管Q5的基極連接；第五三極管Q5的集電極接電源；第六三極管Q6的發(fā)射極與第八電阻R8的一端連接，集電極分別與第十二電阻R12的一端以及輸入信號V_IP連接；第七三極管Q7的發(fā)射極與第九電阻R9的一端連接，集電極分別與第十二電阻R12的另一端以及輸出端V_ON連接；第八三極管Q8的發(fā)射極與第十電阻R10的一端連接，集電極分別與第十三電阻R12的一端以及另一個輸入信號V_IN連接；第九三極管Q9的發(fā)射極與第十一電阻R11的一端連接，集電極分別與第十三電阻R13的另一端以及輸出端V_OP連接；第八電阻R8另一端接地，第九電阻R9另一端接地，第十電阻R10另一端接地，第十一電阻R11另一端接地。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，通過設(shè)置R6、R7、R8、R9、R10、R11的阻值可以進(jìn)一步更改調(diào)整電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流信號，通過設(shè)置R12和R13的阻值，可以更改用于修正差分失調(diào)的電壓值。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型差分放大器理想的輸入信號；

圖2為本實(shí)用新型差分跨阻放大器的差分輸出波形；

圖3為本實(shí)用新型消除輸出直流失調(diào)的電路框圖；

圖4為本實(shí)用新型消除輸出直流失調(diào)的電路原理圖；

圖5為本實(shí)用新型消除輸出直流失調(diào)方法流程圖；

圖6為本實(shí)用新型消除輸出直流失調(diào)每個步驟輸出的波形圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

本實(shí)用新型旨在提供一種應(yīng)用于較低頻率下，消除輸出直流失調(diào)的方法，并給出電路實(shí)現(xiàn)。

如圖3所示，一種用于消除輸出直流失調(diào)的電路，包括依次連接的前級放大電路、幅度檢測電路、檢波電路、調(diào)整電流產(chǎn)生電路以及直流修正電路；前級放大電路與直流修正電路相連接；

前級放大電路，用于輸出帶失調(diào)的差分信號，并傳輸給幅度檢測電路以及直流修正電路；

幅度檢測電路，用于將帶失調(diào)的差分信號的最大擺幅檢測出來，形成包含差分信號幅度值的單端信號,并傳輸給檢波電路；

檢波電路，用于將幅度檢測電路的輸出進(jìn)行檢波，將其所包含的差分信號幅度值轉(zhuǎn)化為直流電壓,并傳輸給調(diào)整電流產(chǎn)生電路；

調(diào)整電流產(chǎn)生電路，用于將檢波電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榕c差分信號幅度值成正比的電流信號，并傳輸給直流修正電路；

直流修正電路依據(jù)與差分信號幅度值成正比的電流信號將帶失調(diào)的差分信號修正為無失調(diào)的輸出差分信號。

如圖4所示，本實(shí)用新型中，幅度檢測電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4以及第一放大器OP1；

第一電阻R1一端接V_BIAS，另一端分別與第二電阻R2的一端以及第一放大器OP1的正相輸入端連接；第二電阻R2的另一端與輸入信號V_IP連接；第三電阻R3的一端與另一個輸入信號V_IN連接，另一端與第一放大器OP1的反相輸入端連接，同時與第四電阻R4的一端連接，第四電阻R4的另一端與第一放大器OP1的輸出端連接。

幅度檢測電路可將差分信號的最大擺幅檢測出來，并形成包含差分信號幅度值的單端信號，通過設(shè)置R1、R2、R3和R4比例，可以比例增大或減少所包含的差分信號幅度值。

本實(shí)用新型中，檢波電路包括第二放大器OP2、第一三極管Q1、第一PMOS管PM1以及第一電容C1；

第二放大器OP2的正相輸入端與第一放大器OP1的輸出端連接，反相輸入端分別與第一PMOS管PM1的源極、恒流源一端、調(diào)整電流產(chǎn)生電路的第五電阻R5的一端連接，輸出端與第一三極管Q1的基極連接；第一PMOS管PM1的漏極與地連接，柵極分別與第一三極管Q1的發(fā)射極以及第一電容C1的一端連接；第一電容C1的另一端與地連接；第一三極管Q1的集電極與電源連接。

檢波電路將幅度檢測電路輸出的帶有差分信號幅度值的單端信號的高電平檢波出來，此高電平將反映差分信號的幅度值。

本實(shí)用新型中，調(diào)整電流產(chǎn)生電路包括第五電阻R5、第三放大器OP3以及第二PMOS管PM2；

第五電阻R5的另一端分別與第三放大器OP3的反相輸入端以及第二PMOS管PM2的源極連接；第三放大器OP3的正相輸入端接V_BIAS，輸出端接第二PMOS管PM2的柵極；第二PMOS管PM2的漏極分別與直流點(diǎn)調(diào)整電路的第二三極管Q2的集電極、第三PMOS管PM3的柵極以及恒流源的一端連接。

調(diào)整電流產(chǎn)生電路中通過設(shè)置R5電阻，將檢波電路檢測輸出的反映差分信號幅度值的電平轉(zhuǎn)換為與幅度值成比例的電流信號。

本實(shí)用新型中，直流修正電路包括第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第二三極管Q2、第三三極管Q3、第四三極管Q4、第五三極管Q5、第六三極管Q6、第七三極管Q7、第八三極管Q8以及第九三極管Q9；

第二三極管Q2的發(fā)射極與第六電阻R6的一端連接，基極分別與第三三極管Q3的發(fā)射極、恒流源的一端、第七三極管Q7的基極以及第八三極管Q8的基極連接，第六電阻R6的另一端接地；第三PMOS管PM3的漏極接地，源極分別與恒流源的一端以及第三三極管Q3的基極連接；第三三極管Q3的集電極接電源；第四三極管Q4的發(fā)射極與第六電阻R7的一端連接，集電極分別與恒流源的一端以及第四PMOS管PM4的柵極連接，基極分別與第五三極管Q5的發(fā)射極、恒流源的一端、第六三極管Q6的基極以及第九三極管Q9的基極連接；第七電阻R7的另一端接地，第四PMOS管PM4的漏極接地，源極分別與恒流源的一端以及第五三極管Q5的基極連接；第五三極管Q5的集電極接電源；第六三極管Q6的發(fā)射極與第八電阻R8的一端連接，集電極分別與第十二電阻R12的一端以及輸入信號V_IP連接；第七三極管Q7的發(fā)射極與第九電阻R9的一端連接，集電極分別與第十二電阻R12的另一端以及輸出端V_ON連接；第八三極管Q8的發(fā)射極與第十電阻R10的一端連接，集電極分別與第十三電阻R12的一端以及另一個輸入信號V_IN連接；第九三極管Q9的發(fā)射極與第十一電阻R11的一端連接，集電極分別與第十三電阻R13的另一端以及輸出端V_OP連接；第八電阻R8另一端接地，第九電阻R9另一端接地，第十電阻R10另一端接地，第十一電阻R11另一端接地。

直流修正電路中通過設(shè)置R6、R7、R8、R9、R10、R11的阻值可以進(jìn)一步更改調(diào)整電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流信號，通過設(shè)置R12和R13的阻值，可以更改用于修正差分失調(diào)的電壓值。

本電路原理圖的工作過程為：

當(dāng)帶失調(diào)的差分信號分別輸入到幅度檢測電路的V_IP端和V_IN端，設(shè)置R1＝R2＝R3＝R4＝R時，其輸出V_O1＝V_BIAS+V_IP-V_IN，

V_O1輸出到檢波電路，當(dāng)OP2的正端電壓大于負(fù)端電壓，由于三極管Q1充電能力很強(qiáng)，可以迅速將OP2的負(fù)端調(diào)整至與正端相等，當(dāng)OP2的正端電壓小于負(fù)端電壓，A點(diǎn)將保持原來的值，V_O2也將保持原來的值，假定V_IP-V_IN的最大擺幅為2V，即V_O2＝V_BIAS+2V；

V_O2輸出到調(diào)整電流產(chǎn)生電路，由于OP3的正端和負(fù)端值相等，那么經(jīng)過PM2的電流I1由R5和其兩端壓降決定，設(shè)置R5＝2R，即為：

I₁＝(V_BIAS+2V-V_BIAS)/2R＝V/R，

I₁輸出到直流修正電路34的Q2，通過PM3和Q3轉(zhuǎn)換為基極電壓偏置到Q7、Q8，導(dǎo)致流過R12的電流I2比流過R13的電流I₃大I₁，即I₂-I₃＝I₁＝V/R，設(shè)置R12＝R13＝R,那么V_IN將比V_IP多下拉V的電位，從而將V_IN和V_IP調(diào)整為無失調(diào)的輸出差分信號V_ON和V_OP，

通過設(shè)置R1、R2、R3、R4電阻的比例，可以放大或縮小原失調(diào)差分信號的最大擺幅，通過設(shè)置R5的阻值可以改變調(diào)整電流I₁、通過設(shè)置R6、R7與R8、R9、R10、R11的電阻比例，可以改變調(diào)整電流I₂、通過設(shè)置R12、R13的電阻值，可以改變調(diào)整電壓的大小。通過以上電阻的合理設(shè)置，可以消除不同失調(diào)程度的差分信號的失調(diào)電壓。

如圖5所示，為本實(shí)用新型消除輸出直流失調(diào)方法，包括步驟，

(1)前級放大電路輸出帶失調(diào)的差分信號，并傳輸給幅度檢測電路以及直流修正電路；

(2)幅度檢測電路將帶失調(diào)的差分信號的最大擺幅檢測出來，形成包含差分信號幅度值的單端信號,并傳輸給檢波電路；

(3)檢波電路將幅度檢測電路的輸出進(jìn)行檢波，將其所包含的差分信號幅度值轉(zhuǎn)化為直流電壓,并傳輸給調(diào)整電流產(chǎn)生電路；

(4)調(diào)整電流產(chǎn)生電路將檢波電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榕c差分信號幅度值成正比的電流信號，并傳輸給直流修正電路；

(5)直流修正電路依據(jù)與差分信號幅度值成正比的電流信號將帶失調(diào)的差分信號修正為無失調(diào)的輸出差分信號。

如圖6所示，為本實(shí)用新型消除輸出直流失調(diào)每個步驟輸出的波形圖，前級放大電路的輸出為帶失調(diào)的差分信號，如圖6(a),幅度檢測電路將帶失調(diào)的差分信號的最大擺幅檢測出來，形成包含差分信號幅度值的單端信號，如圖6(b),檢波電路將幅度檢測電路輸出所包含的差分信號幅度值轉(zhuǎn)化為直流電壓，如圖6(c),調(diào)整電流產(chǎn)生電路將反映差分信號幅度值的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榕c差分信號幅度值成正比的電流信號，如圖6(d)，直流修正電路依據(jù)與差分信號幅度值成正比的電流信號將帶失調(diào)的差分信號修正為無失調(diào)的輸出差分信號，如圖6(e)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。