失調(diào)電流微調(diào)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及失調(diào)電流微調(diào)電路。所公開的裝置和方法涉及對放大器的輸入失調(diào)電流進行微調(diào)。一種此類裝置可以包括輔助雙極型晶體管，所述輔助雙極型晶體管與所述放大器的輸入級的對應(yīng)雙極型晶體管的基極并聯(lián)連接。所述輔助雙極型晶體管可被偏置，以使所述輔助雙極型晶體管的基極電流補償放大器的輸入級的雙極型晶體管的基極電流的失配。放大器的輸入端處的失調(diào)電流可以獨立于所述放大器的所述輸入端處的失調(diào)電壓被減小。
【專利說明】失調(diào)電流微調(diào)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所公開的技術(shù)涉及電子系統(tǒng)，并且更為具體地說，涉及被配置來減小失調(diào)電流的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電子系統(tǒng)可以包括被配置來比較兩個或更多個信號的放大器，如差分放大器。如過程變化的變化可以導(dǎo)致放大器的輸入級中的失調(diào)電壓和/或失調(diào)電流。這些失調(diào)可以確定放大器的精度，或者確定放大器所能測量的最小信號。
[0003]對放大器的失調(diào)電壓和失調(diào)電流進行微調(diào)以使這些失調(diào)接近于零可以是有利的?？梢酝ㄟ^各種電路減小失調(diào)電壓。即使失調(diào)電壓被微調(diào)成接近于零，但是在某些應(yīng)用中仍可能存在失調(diào)電流。然而，常規(guī)電路在對失調(diào)電壓和失調(diào)電流進行獨立微調(diào)的過程中已經(jīng)遇到困難。因此，存在對減小失調(diào)電流的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開的一個方面是一種包括失調(diào)電流微調(diào)電路的裝置。所述失調(diào)電流微調(diào)電路包括:第一雙極型晶體管；第二雙極型晶體管；第一輔助雙極型晶體管，其具有與所述第一雙極型晶體管的基極并聯(lián)電氣連接的基極；以及第二輔助雙極型晶體管，其具有與所述第二雙極型晶體管的基極并聯(lián)電氣連接的基極。所述失調(diào)電流微調(diào)電路還包括:第一輔助電流源，其被配置來偏置所述第一輔助雙極型晶體管；以及第二輔助電流源，其被配置來偏置所述第二輔助雙極型晶體管。所述第一輔助電流源和所述第二輔助電流源被配置來分別偏置所述第一輔助雙極型晶體管和所述第二輔助雙極型晶體管，以便補償在所述第一雙極型晶體管的所述基極處的電流與所述第二雙極型晶體管的所述基極處的電流之間的失配。
[0005]本公開的另一方面是一種包括第一雙極型晶體管、第二雙極型晶體管、第三雙極型晶體管以及第四雙極型晶體管的裝置。所述第一雙極型晶體管具有第一集電極、被配置來接收第一輸入信號的第一基極，以及第一發(fā)射極。所述第一雙極型晶體管具有第一基極電流。所述第二雙極型晶體管具有第二集電極、被配置來接收第二輸入信號的第二基極，以及第二發(fā)射極。所述第二雙極型晶體管具有第二基極電流。所述第三雙極型晶體管具有第三集電極、與所述第一基極并聯(lián)電氣連接的第三基極，以及第三發(fā)射極。所述第三雙極型晶體管具有第三基極電流。所述第四雙極型晶體管具有第四集電極、與所述第二基極并聯(lián)電氣連接的第四基極，以及第四發(fā)射極。所述第四雙極型晶體管具有第四基極電流。所述第一雙極型晶體管、所述第二雙極型晶體管、所述第三雙極型晶體管以及所述第四雙極型晶體管被配置來使得所述第三基極電流與所述第四基極電流之間的第一差值補償所述第一基極電流與所述第二基極電流之間的第二差值。
[0006]本公開的又一方面是一種失調(diào)電流微調(diào)方法。所述方法包括:首先測量第一晶體管的基極與第二晶體管的基極之間的失調(diào)電壓，并且將這種失調(diào)優(yōu)選微調(diào)為零。任何剩余失調(diào)則應(yīng)由于失調(diào)電流而產(chǎn)生。所述第一雙極型晶體管和所述第二雙極型晶體管是包括在放大器的輸入級中。另外，所述方法包括:獨立于所述第一晶體管的所述基極與所述第二晶體管的所述基極之間的失調(diào)電壓，補償所述第一雙極型晶體管的基極電流與所述第二雙極型晶體管的基極電流之間的失配。
[0007]為了對本公開進行概述，本文已描述本發(fā)明的某些方面、優(yōu)點以及新穎特征。應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的任何具體的實施方案未必可以實現(xiàn)所有此類優(yōu)點。因此，本發(fā)明可通過某種方式來實施或進行，這種方式實現(xiàn)或者優(yōu)化如本文所教導(dǎo)的一個優(yōu)點或一組優(yōu)點，而未必實現(xiàn)如本文所可能教導(dǎo)或提出的其它優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是示出根據(jù)一個實施方案的放大器的示意圖，所述放大器包括失調(diào)微調(diào)電路。
[0009]圖2是示出根據(jù)另一實施方案的放大器的示意圖，所述放大器包括失調(diào)微調(diào)電路。
【具體實施方式】
[0010]以下對某些實施方案的詳細描述呈現(xiàn)對特定實施方案的各種描述。然而，本文所述的創(chuàng)新可以通過如權(quán)利要求書所界定并涵蓋的眾多不同方式實施。在本描述中，參照附圖，其中類似參考數(shù)字指示相同或功能上相似的元件。
[0011]如上文所討論，電子系統(tǒng)可以包括放大器。如高共模電壓差放大器的一些放大器可以具有例如大致為I兆歐姆(ΜΩ)的高輸入阻抗。在某些實現(xiàn)方式中，輸入端處I毫微安培(nA)的失調(diào)電流可以在這個放大器的輸出端處導(dǎo)致大致為I毫伏(mV)的失調(diào)電壓。另外，在這些實現(xiàn)方式中的一些中，放大器可以具有相對大的噪聲增益，例如為60。這可以在放大器的輸出端處導(dǎo)致例如0.9mV的失調(diào)，這是由于輸入端處15微伏(uV)的失調(diào)電壓而產(chǎn)生。為了減小失調(diào)電壓，電路可以獨立于溫度來對失調(diào)電壓進行微調(diào)，獨立于失調(diào)漂移中的微調(diào)來對失調(diào)電壓進行微調(diào)，等等或其組合。即使在失調(diào)電壓被微調(diào)成接近于零時，輸入晶體管中的電流也可以是不同的。例如，雙極型晶體管的基極電流的差值可以導(dǎo)致失調(diào)電流。當(dāng)差分放大器具有低輸入阻抗和/或低噪聲增益時，在不對失調(diào)電流進行微調(diào)的情況下對失調(diào)電壓進行微調(diào)可能就夠了。然而，當(dāng)差分放大器具有大的輸入阻抗和大的噪聲增益時，由于失調(diào)電壓和失調(diào)電流而產(chǎn)生的誤差的量值可以在同一量級上。在這類放大器中獨立于失調(diào)電壓來對這種失調(diào)電流進行微調(diào)可以是有利的。
[0012]已大致描述，本公開的方面涉及對失調(diào)電流進行微調(diào)。根據(jù)本文所述的一個或多個特征，放大器的輸入端處的失調(diào)電流可以獨立于放大器的輸入端處的失調(diào)電壓被減小。輔助雙極型晶體管可與放大器的輸入級的輸入雙極型晶體管的基極并聯(lián)連接，所述輸入雙極型晶體管例如可為差分對。所述輔助雙極型晶體管可被偏置，以使所述輔助雙極型晶體管的基極電流補償放大器的輸入級的雙極型輸入晶體管的基極電流的失配。針對輔助雙極型晶體管的集電極電流偏置的量值可由所需要的失調(diào)電流微調(diào)的范圍確定。例如，當(dāng)放大器的輸入級中差分對的一個輸入晶體管的基極電流大于差分對的另一雙極型輸入晶體管的基極電流時，可對輔助雙極型晶體管的基極電流進行微調(diào)，以使輸入雙極型晶體管的組合基極電流與輔助晶體管的組合基極電流大致相等，其中該等輔助晶體管的基極與放大器的輸入級的對應(yīng)晶體管并聯(lián)聯(lián)接。輔助雙極型晶體管的集電極電流可以在介于放大器輸入端與放大器輸出端之間的信號路徑外。因此，輔助雙極型晶體管并未明顯促成放大器的電壓噪聲?？梢詫㈩愃频木w管用于輸入雙極型晶體管和輔助雙極型晶體管。因此，失調(diào)電流微調(diào)不會受到加工類型的影響。
[0013]當(dāng)失調(diào)電壓乘以噪聲增益可與失調(diào)電流乘以輸入阻抗相當(dāng)并且任一誤差大于最小的合適誤差時，可能希望對失調(diào)電壓和失調(diào)電流進行獨立微調(diào)。本文所述的原理和優(yōu)點可以在任何此類應(yīng)用中實現(xiàn)。例如，在某些實施方案中，本文所述的原理和優(yōu)點可以在具有大的噪聲增益(例如，50或更大)的放大器中實現(xiàn)，該放大器是由大的電源阻抗(例如，IMΩ或更大)來驅(qū)動的。將理解，失調(diào)電壓和失調(diào)電流對放大器輸出端的影響通常取決于增益的范圍和電源阻抗的量值。
[0014]參照圖1，將描述一種包括失調(diào)微調(diào)電路的示例性放大器10。盡管所示放大器10是差分放大器，但將理解，本文所述的原理和優(yōu)點可以適用于具有明顯的失調(diào)電流的任何合適放大器。放大器10可以包括輸入雙極型晶體管的差分對、失調(diào)微調(diào)電路、多個電阻器、多個電流源以及放大電路15。盡管所述差分對和失調(diào)微調(diào)電路包括NPN晶體管，但將理解，參照NPN晶體管所描述的特征的任何組合可以可選地或另外通過PNP晶體管、通過相應(yīng)反轉(zhuǎn)電流方向并且將正電壓調(diào)換成負(fù)電壓實現(xiàn)，反之亦然。盡管一些實施方案可以涉及晶體管的差分對，但將理解，任何特征的組合可以結(jié)合具有基極電流失配的任何合適晶體管對來實現(xiàn)，且減小所述基極電流失配將是有利的。例如，根據(jù)本文所述的一個或多個特征，可以在放大器的輸入級中減小基極電流失配。放大器10可以接收第一輸入電壓Vp和第二輸入電壓\?；谒邮盏碾妷?，放大器10可以產(chǎn)生輸出電壓VTOT。
[0015]所示放大器10的噪聲增益可以由第三電阻器R3和第四電阻器R4的阻抗來設(shè)定。作為一個實施例，第一電阻器Rl和第三電阻器R3的阻抗可以大致為1ΜΩ，并且第二電阻器R2和第四電阻器的阻抗可以大致為20kQ。這些阻抗可以導(dǎo)致放大器的噪聲增益略大于I。作為另一實施例，當(dāng)?shù)谝浑娮杵鱎l至第四電阻器R4各自具有約1ΜΩ的阻抗時，噪聲增益則將是2。在噪聲增益為2的情況下，第一晶體管Ql和第三晶體管Q3各自的基極與第二晶體管Q2和第四晶體管Q4各自的基極之間15uV的失調(diào)可以在輸出電壓Vott上導(dǎo)致30uV的失調(diào)。在此實例中，InA的失調(diào)電流可以在輸出電壓Vtot上產(chǎn)生ImV的失調(diào)，這說明失調(diào)電流對輸出電壓Vott的影響可以比失調(diào)電壓對輸出電壓Vtot的影響更大。在許多應(yīng)用中，第一晶體管Ql和第三晶體管Q3各自的基極與第二晶體管Q2和第四晶體管Q4各自的基極之間的失調(diào)電壓可能是不希望有的。可以通過任何合適方法減小失調(diào)電壓。然而，如上文所討論，在僅對輸入電壓失調(diào)進行微調(diào)時，失調(diào)電流仍可能存在。
[0016]當(dāng)?shù)谝浑娮杵鱎l和第三電阻器R3的阻抗為約1ΜΩ或更大時，放大器10可被稱作高輸入阻抗放大器。在具有相對低的噪聲增益的高輸入阻抗放大器中，失調(diào)電流可以支配失調(diào)電壓。類似地，在具有相對高的噪聲增益(例如，約50或更大)的低輸入阻抗放大器中，失調(diào)電壓可以支配失調(diào)電流。當(dāng)失調(diào)電壓支配失調(diào)電流時，可以通過在不對失調(diào)電流進行微調(diào)的情況下對失調(diào)電壓進行微調(diào)來實現(xiàn)合適性能。然而，在具有高噪聲增益的高輸入阻抗放大器中，失調(diào)電壓和失調(diào)電流在放大器輸出端處的影響可以在同一量級上。因此，在此類實現(xiàn)方式中，可能希望對失調(diào)電流進行微調(diào)。
[0017]放大器10的輸入級可以包括第一雙極型晶體管Ql和第二雙極型晶體管Q2。因此，第一雙極型晶體管Ql和第二雙極型晶體管Q2可被稱作輸入雙極型晶體管。如圖1所示，第一雙極型晶體管Ql和第二雙極型晶體管Q2可以是差分對。第一雙極型晶體管Ql與第二雙極型晶體管Q2可以匹配。
[0018]第一雙極型晶體管Ql可以具有集電極、基極以及發(fā)射極。第一雙極型晶體管Ql的集電極可以電氣連接到放大電路15的負(fù)輸入節(jié)點。第一雙極型晶體管Ql的集電極還可以電氣連接到第五電阻器R5的第一末端。第五電阻器R5的第二末端可以電氣連接到如Vcc的電源電壓。第一雙極型晶體管Ql的基極可以經(jīng)由第一電阻器Rl接收第一輸入電壓VP。第一電阻器Rl可以具有聯(lián)接到第一輸入電壓Vp的第一末端和聯(lián)接到第一雙極型晶體管Ql的基極的第二末端。第一電阻器Rl可以具有高阻抗。第一雙極型晶體管Ql的基極還可以聯(lián)接到第二電阻器R2的第一末端。第二電阻器R2的第二末端可以聯(lián)接到如接地的電壓基準(zhǔn)。第一雙極型晶體管Ql的發(fā)射極可以電氣連接到第一電流源II。
[0019]第二雙極型晶體管Q2可以具有集電極、基極以及發(fā)射極。第二雙極型晶體管Q2的集電極可以電氣連接到放大電路15的正輸入節(jié)點。第二雙極型晶體管Q2的集電極還可以電氣連接到第六電阻器R6的第一末端。第六電阻器R6的第二末端可以電氣連接到如Vrc的電源電壓上。第六電阻器R6的阻抗可以與第五電阻器R5的阻抗大致相同。第二雙極型晶體管Q2的基極可以經(jīng)由第三電阻器R3接收第二輸入電壓VN。第三電阻器R3可以具有高阻抗。在一些實現(xiàn)方式中，第三電阻器R3的阻抗可以大致等于第一電阻器Rl的阻抗。第三電阻器R3可以具有聯(lián)接到第二輸入電壓Vn的第一末端和聯(lián)接到第二雙極型晶體管Q2的基極的第二末端。第二雙極型晶體管Q2的基極還可以聯(lián)接到第四電阻器R4的第一末端。第四電阻器R4的第二末端可以聯(lián)接到放大電路15的輸出端。在一些實現(xiàn)方式中，第四電阻器R4的阻抗可以大致等于第二電阻器R2的阻抗。第二雙極型晶體管Q2的發(fā)射極可以電氣連接到第一電流源II。當(dāng)?shù)谝浑p極型晶體管Ql匹配第二雙極型晶體管Q2時，第五電阻器R5匹配第六電阻器R6并且放大電路15具有相對高的增益，當(dāng)反饋式連接放大器10時，來自第一電流源Il的電流的一半可以流經(jīng)這些晶體管中的每一個。根據(jù)某些實施方案，第二雙極型晶體管的發(fā)射極還可以電氣連接到第一雙極型晶體管Ql的發(fā)射極。
[0020]放大器10的輸入失調(diào)電流可以由第一雙極型晶體管Ql的基極電流與第二雙極型晶體管Q2的基極電流的失配導(dǎo)致。這種失配可以由例如第一雙極型晶體管Ql和第二雙極型晶體管Q2的制造中的過程變化導(dǎo)致。當(dāng)?shù)谝浑p極型晶體管Ql的基極電流大于第二雙極型晶體管Q2的基極電流時，輸入失調(diào)電流可以在輸出電壓Vott上導(dǎo)致失調(diào)電壓，這個失調(diào)電壓的值大致等于輸入失調(diào)電流乘以第二電阻器R2的阻抗。例如，當(dāng)輸入失調(diào)電流是InA并且第二電阻器R2具有1ΜΩ的阻抗時，這可以在輸出電壓Vqut上導(dǎo)致ImV的失調(diào)電壓，這種失調(diào)可能是嚴(yán)重的。為了減小Vott上的這個失調(diào)電壓，可以減小第一雙極型晶體管Ql的基極電流與第二雙極型晶體管的基極電流的失配。理想的是，第一雙極型晶體管Ql的基極電流與第二雙極型晶體管的基極電流的失配將是零。同時，可能希望在第一雙極型晶體管Ql和第二雙極型晶體管Q2中具有大致上相同的基極至發(fā)射極電壓。因此，在一些實施方案中，第一雙極型晶體管Ql和第二雙極型晶體管Q2的發(fā)射極可以被電氣連接，例如，直接電氣連接。
[0021]第一雙極型晶體管Ql的集電極和第二雙極型晶體管Q2的集電極可以驅(qū)動放大電路15。放大電路可為被配置來放大一個或多個輸入信號的任何合適電路。例如,如圖1所示，放大電路15可為具有反相(負(fù))輸入節(jié)點和非反相(正)輸入節(jié)點的運算放大器。
[0022]失調(diào)微調(diào)電路可以包括第三雙極型晶體管Q3、第四雙極型晶體管Q4、第二電流源12以及第三電流源13。第三雙極型晶體管Q3和第四雙極型晶體管Q4可被稱作輔助雙極型晶體管。輔助晶體管中的電流的大小可以經(jīng)過適當(dāng)設(shè)定以便補償差分對中的晶體管的基極電流的失配。實現(xiàn)輔助晶體管Q3、Q4以使它們具有彼此類似的電流增益可以促進獨立于加工類型來對失調(diào)電流進行微調(diào)。輔助晶體管的集電極可以在信號路徑外，所述信號路徑是從第一輸入電壓Vp和第二輸入電SVn到放大電路15的輸入端。因此，第二電流源12和第三電流源13并不促成放大器10的輸入失調(diào)電壓。例如，第二電流源12和第三電流源13并不導(dǎo)致第一雙極型晶體管Ql的基極至發(fā)射極電壓與第二雙極型晶體管Q2的基極至發(fā)射極電壓之間的差值。
[0023]第三雙極型晶體管Q3可以具有集電極、基極以及發(fā)射極。第三雙極型晶體管Q3可與第一雙極型晶體管Ql類似，以使這些晶體管具有類似特性。第三雙極型晶體管Q3的集電極可以電氣連接到如\c的電源電壓。第三雙極型晶體管Q3的基極可與第一雙極型晶體管Ql的基極并聯(lián)電氣連接。第三雙極型晶體管Q3的基極可以經(jīng)由第一電阻器Rl接收第一輸入電壓VP。如上文所討論，第一電阻器Rl可以具有高阻抗。第三雙極型晶體管Q3的基極還可以聯(lián)接到第二電阻器R2的第一末端。第三雙極型晶體管Q3的發(fā)射極可以電氣連接到第二電流源12。
[0024]第二電流源12可向第三雙極型晶體管Q3的發(fā)射極提供偏置電流。第二電流源12可為任何合適電流源。在一個實施方案中，第二電流源12是退化的晶體管電流源，并且在制造過程中可以通過對退化電阻器進行激光微調(diào)來調(diào)整第二電流源12所提供的電流。
[0025]第四雙極型晶體管Q4可以具有集電極、基極以及發(fā)射極。第四雙極型晶體管Q4可以與第二雙極型晶體管Q2類似，以使這些晶體管具有類似特性。第四雙極型晶體管Q4的集電極可以電氣連接到如\c的 電源電壓。第四雙極型晶體管Q4的基極可與第二雙極型晶體管Q2的基極并聯(lián)電氣連接。第四雙極型晶體管Q4的基極可以經(jīng)由第三電阻器R3接收第二輸入電壓VN。如上文所討論，第三電阻器R3可以具有高阻抗。第四雙極型晶體管Q4的基極還可以聯(lián)接到第四電阻器R4。第四雙極型晶體管Q4的發(fā)射極可以電氣連接到第三電流源13。
[0026]第三電流源13可向第四雙極型晶體管Q4的發(fā)射極提供偏置電流。在沒有激光微調(diào)的情況下，可以將第三電流源13制造成提供與第二電流源12大致相同的電流量。第三電流源13可以是匹配第二電流源12的任何合適電流源。在一些實施方案中，在制造過程中可以通過對第三電流源13中的電阻器進行激光微調(diào)來調(diào)整第三電流源13所提供的電流。
[0027]第三雙極型晶體管Q3和第四雙極型晶體管Q4可以由電流源12、13進行偏置，以使它們的基極電流失配補償輸入失調(diào)電流，這個輸入失調(diào)電流可以由第一雙極型晶體管Ql的基極電流與第二雙極型晶體管Q2的基極電流之間的失配導(dǎo)致。為了獲得大致為零的總失調(diào)電流，放大器10的輸入級和輔助晶體管Q3、Q4中的基極電流可以通過等式I表示:
[0028]IbQ1 + IbQ3_IbQ2 + IbQ4(等式 I)
[0029]在等式I中，Ibqi可以表示第一雙極型晶體管Ql的基極電流，Ibq2可以表示第二雙極型晶體管Q2的基極電流，Ibq3可以表示第三雙極型晶體管Q3的基極電流，并且Ibq4可以表示第四雙極型晶體管Q4的基極電流。如等式I中所示，輔助晶體管的基極電流可以補償?shù)谝浑p極型晶體管Ql與第二雙極型晶體管Q2的基極電流的失配。根據(jù)等式I來平衡基極電流可以補償放大器10中的輸入失調(diào)電流。
[0030]第一雙極型晶體管Ql與第二雙極型晶體管Q2之間的基極電流的失配可以在生產(chǎn)過程中觀察到。為了減小這種失配，可對第二電流源12中的電阻器和/或第三電流源13中的電阻器進行激光微調(diào)。這可以補償?shù)谝浑p極型晶體管Ql與第二雙極型晶體管Q2的基極電流的失配，以使總失調(diào)電流大致為零。例如，當(dāng)?shù)谝浑p極型晶體管Ql的基極電流大于第二雙極型晶體管Q2的基極電流時，可對第二電流源12中的電阻器進行微調(diào)，以便減小提供到第三雙極型晶體管Q3的發(fā)射極的電流。作為另一實施例，當(dāng)?shù)谝浑p極型晶體管Ql的基極電流小于第二雙極型晶體管Q2的基極電流時，可對第三電流源13中的電阻器進行微調(diào)，以便減小提供到第四雙極型晶體管Q4的發(fā)射極的電流。除了一個或多個被激光微調(diào)的電阻器外，在一個實施方案中，第二電流源12與第三電流源13可以大致上相同。在圖1所示的實施方案中，第二電流源12和第三電流源13各自可以提供足夠大的電流來補償?shù)谝痪w管Ql與第二晶體管Q2之間的整個失調(diào)電流范圍。
[0031]參照圖2，將描述一種包括失調(diào)微調(diào)電路的另一示例性放大器20。圖2的放大器20可與圖1的放大器10大致上相同，不同之處在于，放大器可以可選地或另外包括下文所討論的一個或多個特征。
[0032]如圖2所示，第一雙極型晶體管Q1、第二雙極型晶體管Q2、第三雙極型晶體管Q3以及第四雙極型晶體管Q4各自可以是超β晶體管，如對應(yīng)的晶體管旁邊的“SB”所指示。超β晶體管可以具有大約5，000至10，000的β。在具有超β輸入級的雙極型放大器中，基極電流可以是相對低的。盡管基極電流可取決于對超β雙極型晶體管進行偏置的電流的量級，但是在某些實現(xiàn)方式中，超β晶體管的基極電流可為大約幾十微微安培(PA)。與沒有超β晶體管的雙極型放大器相比，在具有超β晶體管的情況下，第一雙極型晶體管Ql的基極電流與第二雙極型晶體管Q2的基極電流之間的失配可以較小。因此，失調(diào)電流可以是約為較小量級的。
[0033]放大器20還可以包括第五雙極型晶體管Q5至第八雙極型晶體管Q8。如所例示，放大器20可以包括疊接拓?fù)?cascode topology),以便驅(qū)動放大電路15的正輸入節(jié)點和負(fù)輸入節(jié)點。更確切地說，第一雙極型晶體管Ql和第五雙極型晶體管Q5可被稱作疊接。類似地，第二雙極型晶體管Q2和第六雙極型晶體管Q6可被稱作疊接。出于匹配目的，還可以在疊接中包括輔助晶體管Q3、Q4。第一雙極型晶體管Ql可以經(jīng)由第五雙極型晶體管Q5電氣連接到放大電路15的負(fù)端子。第一雙極型晶體管Ql的集電極可以聯(lián)接到第五雙極型晶體管Q5的發(fā)射極。第五雙極型晶體管Q5的集電極可以聯(lián)接到放大電路15的負(fù)端子。第五雙極型晶體管Q5的基極可以聯(lián)接到電壓源Vb的正端子。電壓源Vb的負(fù)端子可以聯(lián)接到第一雙極型晶體管Ql的發(fā)射極。
[0034]第二雙極型晶體管Q2可以經(jīng)由第六雙極型晶體管Q6電氣連接到放大電路15的正端子。第二雙極型晶體管Q2的集電極可以聯(lián)接到第六雙極型晶體管Q6的發(fā)射極。第六雙極型晶體管Q6的集電極可以聯(lián)接到放大電路15的正端子。第六雙極型晶體管Q6的基極可以聯(lián)接到電壓源Vb的正端子和/或第五雙極型晶體管Q5的基極。電壓源Vb的負(fù)端子可以聯(lián)接到第二雙極型晶體管Q2的發(fā)射極。
[0035]第七雙極型晶體管Q7可以具有集電極、基極以及發(fā)射極。第七雙極型晶體管Q7的集電極可以電氣連接到如\c的電源電壓。第七雙極型晶體管Q7的基極可與第五雙極型晶體管Q5的基極并聯(lián)電氣連接。第七雙極型晶體管Q7的發(fā)射極可以電氣連接到第三雙極型晶體管Q3的集電極。
[0036]第八雙極型晶體管Q8可以具有集電極、基極以及發(fā)射極。第八雙極型晶體管Q8的集電極可以電氣連接到如\c的電源電壓。第八雙極型晶體管Q8的基極可與第六雙極型晶體管Q6的基極并聯(lián)電氣連接。第八雙極型晶體管Q8的發(fā)射極可以電氣連接到第四雙極型晶體管Q4的集電極。
[0037]如圖2所示，放大器20可以包括第七電阻器R7，所述第七電阻器具有電氣連接到接地電位的第一末端以及電氣連接到第三電阻器R3的第二末端和第四電阻器R4的第一末端的第二末端。第四電阻器R4的阻抗和第七電阻器R7的阻抗可以共同設(shè)定放大器20的增益。第七電阻器R7可以提供通向如接地的參考電位的路徑。
[0038]可以實現(xiàn)放大器10和/或放大器20的一個或多個特征來執(zhí)行失調(diào)電流補償方法。例如，一種此類方法可以包括測量第一晶體管Ql的基極與第二晶體管Q2的基極之間的偏置電壓并且將所述偏置電壓微調(diào)成大致為零，并且隨后分別對第二電流源12和/或第三電流源13進行微調(diào)，直到放大器10的輸出端具有大致為零的失調(diào)電流。第一雙極型晶體管和第二雙極型晶體管可以包括在放大器的輸入級中。例如，第一雙極型晶體管和第二雙極型晶體管可以是差分對?？梢元毩⒂诜糯笃鬏斎攵酥g的失調(diào)電壓(如第一晶體管Ql的基極電壓和第二晶體管Q2的基極電壓之間的差值)來補償?shù)谝浑p極型晶體管的基極電流與第二雙極型晶體管的基極電流之間的失配。
[0039]可以獨立于加工類型來補償?shù)谝浑p極型晶體管的基極電流與第二雙極型晶體管的基極電流之間的失配。可選地或另外，補償?shù)谝浑p極型晶體管的基極電流與第二雙極型晶體管的基極電流之間的失配可以包括:用第一輔助電流對第三雙極型晶體管進行偏置，所述第三雙極型晶體管具有電氣連接到第一雙極型晶體管的基極的基極；以及用第二輔助電流對第四雙極型晶體管進行偏置，所述第四雙極型晶體管具有電氣連接到第二雙極型晶體管的基極的基極。例如，可以通過第二電流源12對第三雙極型晶體管進行偏置，并且可以通過第三電流源13對第四雙極型晶體管進行偏置。在一個實施例中，第一雙極型晶體管的基極電流與第二雙極型晶體管的基極電流之間的電流失配的量值可以大致等于第三雙極型晶體管的基極電流與第四雙極型晶體管的基極電流之間的差值的量值，其中第三雙極型晶體管的基極電流至少部分基于第二電流，第四雙極型晶體管的基極電流至少部分基于第三電流。在這些實現(xiàn)方式中的一些實現(xiàn)方式中，第三雙極型晶體管的集電極電流是在第一信號路徑外，所述第一信號路徑是從第一輸入電壓到放大電路的第一輸入端，所述第一輸入端至少部分由所述第一雙極型晶體管的集電極來驅(qū)動，并且第四雙極型晶體管的集電極電流是在第二信號路徑外，所述第二信號路徑是從第二輸入電壓到放大電路的第二輸入端，所述第二輸入端至少部分由所述第二雙極型晶體管的集電極來驅(qū)動。
[0040]可將本文所述的裝置和方法應(yīng)用于輸入電阻器乘以失調(diào)電流所得到的失調(diào)電壓大于所需值的任何電路。例如，在一些實施方案中，可將本文所述的裝置和方法應(yīng)用于高輸入阻抗放大器，如示例性放大器，其中第一雙極型晶體管的基極是經(jīng)由具有約1ΜΩ阻抗的一個或多個電路元件來驅(qū)動的，并且第二雙極型晶體管的基極是經(jīng)由具有約1ΜΩ阻抗的一個或多個電路元件來驅(qū)動的。[0041]在上述實施方案中，已經(jīng)結(jié)合具體實施方案來描述具有失調(diào)微調(diào)電路的裝置和方法。然而，將理解，所述實施方案的原理和優(yōu)點可以用于需要補償一對雙極型晶體管的基極電流的失配的任何其它系統(tǒng)、裝置或方法。例如，盡管圖1和圖2所示的實施方案是差分放大器，但是本文所述的一個或多個特征可以在各種其它放大器中實現(xiàn)，如儀器放大器或在輸入端中具有失調(diào)電流的任何其它合適的雙極型放大器。作為另一實施例，失調(diào)電流會導(dǎo)致誤差的任何電路都可以實現(xiàn)本文所述的一個或多個特征來補償失調(diào)電流。作為另一實施例，與補償失調(diào)電流有關(guān)的一個或多個特征可結(jié)合被配置來對失調(diào)電壓進行微調(diào)的電路來實現(xiàn)。另外，本文所討論的雙極型晶體管可通過任何合適加工形成，如Si加工、BiCMOS加工、GaAs加工等等。
[0042]此類方法、系統(tǒng)和/或裝置可以實現(xiàn)為各種電子設(shè)備。電子設(shè)備的實例可以包括但不限于消費型電子產(chǎn)品、消費型電子產(chǎn)品零件、電子測試設(shè)備等等。消費型電子產(chǎn)品零件的實例可以包括放大器、整流器、可編程濾波器、衰減器、可變頻率電路等等。電子設(shè)備的實例還可包括存儲芯片、存儲模塊、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)或其它通信網(wǎng)絡(luò)的電路，以及磁盤驅(qū)動器電路。消費型電子產(chǎn)品可以包括但不限于無線設(shè)備、移動電話(例如，智能電話)、蜂窩基站、電話、電視、計算機監(jiān)視器、計算機、手持式計算機、平板計算機、個人數(shù)字助理(PDA)、微波爐、冰箱、立體聲系統(tǒng)、盒式錄音機或播放器、DVD播放器、⑶播放器、數(shù)字錄像機(DVR)、VCR、MP3播放器、收音機、攝錄像機、相機、數(shù)字相機、便攜式存儲芯片、洗衣機、烘干機、洗衣機/烘干機、復(fù)印機、傳真機、掃描儀、多功能外圍設(shè)備、腕表、時鐘等等。另外，電子設(shè)備可以包括未完成的廣品。
[0043]除非上下文中另有明確要求，否則在描述和權(quán)利要求書全文中，單詞“包括(comprise) ”、“包括(include) ”以及類似單詞應(yīng)被理解為包括意義，而不是排他或詳盡意義；也就是說，被理解為“包括但不限于”。本文一般所用的單詞“聯(lián)接”或者“連接”是指兩個或更多個元件可以直接連接或者通過一個或多個中間元件連接。另外，單詞“本文中”、“以上”、“以下”以及意義相似的單詞在用于本申請案中時，應(yīng)當(dāng)是指本申請案的整體，而不是指本申請案的任何具體部分。在上下文允許的情況下，詳述中使用單數(shù)或復(fù)數(shù)的單詞也可以分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。與兩個或更多個項目的列表有關(guān)的單詞“或”意圖涵蓋對所述單詞的所有以下理解:列表中的項目中的任一個、列表中的所有項目，以及列表中的項目的任何組合。
[0044]另外，除非另外明確陳述或如所使用的那樣在上下文中另外理解，否則本文所使用的如“可以(can、could、might、may) ”、“例如(e.g.>for example) ”、“如”以及類似者的條件性語言一般意圖表達如下意思:某些實施方案可以包括某些特征、元件和/或狀態(tài)，而某些其它實施方案不包括某些特征、元件和/或狀態(tài)。因此，此種條件性語言一般并非意圖暗示如下意思:特征、元件和/或狀態(tài)無論如何都是一個或多個實施方案要求的，或一個或多個實施方案無論有或沒有作者輸入或提示都一定包括用于決定在任何具體實施方案中是否包括或?qū)⒁獔?zhí)行這些特征、元件和/或狀態(tài)的邏輯。
[0045]本文所提供的本發(fā)明的教導(dǎo)可適用于其它系統(tǒng)，而未必是上述系統(tǒng)。可以組合上述各種實施方案的元件和動作來提供另外的實施方案。
[0046]盡管已經(jīng)描述本發(fā)明的某些實施方案，但是這些實施方案僅僅通過實例呈現(xiàn)，且并非意圖限制本公開的范圍。實際上，本文所述的新穎方法和系統(tǒng)可通過各種其它形式來實施。另外，在不背離本公開的精神的情況下，可對本文所述的方法和系統(tǒng)的形式做出各種省略、替代以及改變。所附權(quán)利要求書和其等效物意圖涵蓋將會落在本公開的范圍和精神內(nèi)的此類形式或修改。因此，僅僅參照所附權(quán)利要求書來界定本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種包括失調(diào)電流微調(diào)電路的裝置，所述失調(diào)電流微調(diào)電路包括: 第一雙極型晶體管； 第二雙極型晶體管； 第一輔助雙極型晶體管，其具有與所述第一雙極型晶體管的基極并聯(lián)電氣連接的基極； 第一輔助電流源，其被配置來對所述第一輔助雙極型晶體管進行偏置； 第二輔助雙極型晶體管，其具有與所述第二雙極型晶體管的基極并聯(lián)電氣連接的基極；以及 第二輔助電流源，其被配置來對所述第二輔助雙極型晶體管進行偏置； 其中所述第一輔助電流源和所述第二輔助電流源被配置來分別對所述第一輔助雙極型晶體管和所述第二輔助雙極型晶體管進行偏置，以便補償所述第一雙極型晶體管的所述基極處的電流與所述第二雙極型晶體管的所述基極處的電流之間的失配。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一輔助電流源和所述第二輔助電流源被配置成獨立于加工類型來補償所述失配。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一雙極型晶體管與所述第二雙極型晶體管是差分對。
4.如權(quán)利要求1所述 的裝置，其進一步包括放大電路，所述放大電路具有由所述第一雙極型晶體管的集電極驅(qū)動的第一輸入端和由所述第二雙極型晶體管的集電極驅(qū)動的第二輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述第一輔助電流源不包括在信號路徑中，所述信號路徑介于在所述第一雙極型晶體管的所述基極處接收的信號與在所述放大電路的所述第一輸入端處接收的信號之間。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一輔助電流源包括電阻器，所述電阻器與所述第二輔助電流源中所包括的對應(yīng)電阻器具有不同的電阻以使所述第一雙極型晶體管的所述基極處的電流與所述第二雙極型晶體管的所述基極處的電流之間的第一差值大致上等于所述第二輔助雙極型晶體管的所述基極處的電流與所述第二輔助雙極型晶體管的所述基極處的電流之間的第二差值。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一雙極型晶體、所述第二雙極型晶體管、所述第一輔助晶體管以及所述第二輔助晶體管是超β雙極型晶體管。
8.一種裝置，其包括: 第一雙極型晶體管，其具有第一集電極、被配置來接收第一輸入信號的第一基極，以及第一發(fā)射極，所述第一雙極型晶體管具有第一基極電流； 第二雙極型晶體管，其具有第二集電極、被配置來接收第二輸入信號的第二基極，以及第二發(fā)射極，所述第二雙極型晶體管具有第二基極電流； 第三雙極型晶體管，其具有第三集電極、與所述第一基極并聯(lián)電氣連接的第三基極，以及第三發(fā)射極，所述第三雙極型晶體管具有第三基極電流；以及 第四雙極型晶體管，其具有第四集電極、與所述第二基極并聯(lián)電氣連接的第四基極，以及第四發(fā)射極，所述第四雙極型晶體管具有第四基極電流； 其中所述第一雙極型晶體管、所述第二雙極型晶體管、所述第三雙極型晶體管以及所述第四雙極型晶體管被配置成使得所述第三基極電流與所述第四基極電流之間的第一差值補償所述第一基極電流與所述第二基極電流之間的第二差值。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一差值的量值大致上等于所述第二差值的量值。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一雙極型晶體管、所述第二雙極型晶體管、所述第三雙極型晶體管以及所述第四雙極型晶體管被配置成獨立于第一輸入節(jié)點與第二輸入節(jié)點之間的電壓的差值來減小提供到放大電路的所述第一輸入節(jié)點和所述放大電路的所述第二輸入節(jié)點的電流的差值。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其進一步包括第一輸入電阻器，所述第一輸入電阻器具有聯(lián)接到所述第一輸入信號的第一末端和聯(lián)接到所述第一雙極型晶體管的所述基極的第二末端，所述第一輸入電阻器具有至少約0.5ΜΩ的電阻。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中從所述第一輸入信號到所述放大電路的輸出端的噪聲增益至少為約50。
13.如權(quán)利要求8所述的裝置，其進一步包括: 第一電流源，其被配置來將第一電流提供到所述第一發(fā)射極和所述第二發(fā)射極； 第二電流源，其被配置來將第二電流提供到所述第三發(fā)射極；以及 第三電流源，其被配置來將第三電流提供到所述第四發(fā)射極，所述第三電流與所述第二電流是不同的。
14.如 權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述第二電流源包括經(jīng)微調(diào)的電阻器，所述經(jīng)微調(diào)的電阻器與所述第三電流源中的對應(yīng)電阻器具有不同的值。
15.如權(quán)利要求8所述的裝置，其進一步包括: 第五雙極型晶體管，其具有電氣連接到放大電路的第一輸入節(jié)點的第五集電極、第五基極以及電氣連接到所述第一集電極的第五發(fā)射極，以使包括所述第一雙極型晶體管和所述第五雙極型晶體管的第一疊接驅(qū)動所述放大電路的所述第一輸入節(jié)點； 第六雙極型晶體管，其具有電氣連接到所述放大電路的所述第二輸入節(jié)點的第六集電極、第六基極以及電氣連接到所述第二集電極的第六發(fā)射極，以使包括所述第二雙極型晶體管和所述第六雙極型晶體管的第二疊接驅(qū)動放大電路的第二輸入節(jié)點； 第七雙極型晶體管，其具有第七集電極、電氣連接到所述第五基極的第七基極以及電氣連接到所述第三集電極的第七發(fā)射極；以及 第八雙極型晶體管，其具有第八集電極、電氣連接到所述第六基極的第八基極以及電氣連接到所述第四集電極的第八發(fā)射極。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其進一步包括電壓源，所述電壓源被配置來在所述電壓源的第一末端與所述電壓源的第二末端之間產(chǎn)生電位差值，所述第一末端聯(lián)接到所述第一發(fā)射極和所述第二發(fā)射極，并且所述第二末端聯(lián)接到所述第五基極、所述第六基極、所述第七基極以及所述第八基極。
17.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一雙極型晶體管、所述第二雙極型晶體管、所述第三雙極型晶體管以及所述第四雙極型晶體管是超β雙極型晶體管。
18.如權(quán)利要求8所述的裝置，其進一步包括運算放大器，所述運算放大器具有電氣連接到所述第一集電極的第一輸入端子和電氣連接到所述第二集電極的第二輸入端子。
19.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一發(fā)射極電氣連接到所述第二發(fā)射極。
20.一種失調(diào)電流微調(diào)方法，所述方法包括: 將第一雙極型晶體管的基極與第二雙極型晶體管的基極之間的失調(diào)電壓微調(diào)成大致為零，所述第一雙極型晶體管和所述第二雙極型晶體管是包括在放大器的輸入級中；以及 獨立于所述失調(diào)電壓來補償所述第一雙極型晶體管的基極電流與所述第二雙極型晶體管的基極電流之間的失配。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中補償包括調(diào)整以下至少一者的基極電流:第三雙極型晶體管，其具有電氣連接到所述第一雙極型晶體管的所述基極的基極；或第四雙極型晶體管，其具有電氣連接到所述第二雙極型晶體管的所述基極的基極。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中補償是獨立于加工類型的。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第一雙極型晶體管的所述基極是經(jīng)由具有至少約1ΜΩ的阻抗的電路元件來驅(qū)動的。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其中補償包括: 用第一輔助電流對第三雙極型晶體管進行偏置，所述第三雙極型晶體管具有電氣連接到所述第一雙極型晶體管的所述基極的基極； 用第二輔助電流對第四雙極型晶體管進行偏置，所述第四雙極型晶體管具有電氣連接到所述第二雙極型晶體管的所述基極的基極；以及 調(diào)整所述第一輔助電流對所·述第二輔助電流的相對量，以使所述第一雙極型晶體管的基極電流與所述第二雙極型晶體管的基極電流之間的電流失配的量值大致等于所述第三雙極型晶體管的基極電流與所述第四雙極型晶體管的基極電流之間的差值的量值，其中所述第三雙極型晶體管的所述基極電流至少部分基于所述第一輔助電流，所述第四雙極型晶體管的所述基極電流至少部分基于所述第二輔助電流。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述第三雙極型晶體管的集電極電流在第一信號路徑外，所述第一信號路徑是從所述第一輸入電壓到放大電路的第一輸入端，所述第一輸入端至少部分由所述第一雙極型晶體管的集電極驅(qū)動，并且其中所述第四雙極型晶體管的集電極電流在第二信號路徑外，所述第二信號路徑是從所述第二輸入電壓到所述放大電路的第二輸入端，所述第二輸入端至少部分由所述第二雙極型晶體管的集電極驅(qū)動。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述第三雙極型晶體管是由具有第一退化電阻器的第一晶體管電流源進行偏置，并且所述第四雙極型晶體管是由具有第二退化電阻器的第二晶體管電流源進行偏置，并且其中對所述第一退化電阻器或所述第二退化電阻器中的至少一個進行微調(diào)，以使所述第四雙極型晶體管的所述基極電流與所述第三雙極型晶體管的所述基極電流之間的所述失配補償所述第一雙極型晶體管的所述基極電流與所述第二雙極型晶體管的所述基極電流之間的所述失配。
【文檔編號】H03F3/45GK103715999SQ201310463643
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月4日
【發(fā)明者】M·格斯滕哈伯, R·詹森 申請人:美國亞德諾半導(dǎo)體公司