一种高精度自动调零带系基准电路及方法与流程

本发明涉及航空、航海和航天等领域，尤其涉及一种高精度自动调零带系基准电路及方法。

背景技术：

参见图1，现有技术采用双差分输入运放a1与二阶补偿运放a2构成的二阶温度补偿结构，从而改善基准的温度特性，提高精度。采用二阶以上温度补偿可以很好的改善基准的温度特性，但是前提是双差分输入运放a1是理想运放，即没有输入失调。但在现实中，输入端存在失调致使基准电压的精度无法进一步提升。

技术实现要素：

本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种高精度自动调零带系基准电路及方法，在带系基准电路中引入自动调零功能，减小运放失调电压，改善带系基准的输出电压精度。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种高精度自动调零带系基准电路，包括双差分输入运放a1和偏置管p1，双差分输入运放a1的输入端包括4个输入端口，为两对正输入端和负输入端，双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1，其特殊之处在于：所述基准电路还包括5个放大开关s1、4个调零开关s2和两个接地存储电容，双差分输入运放a1的两对正输入端和负输入端之间各接一个调零开关s2，两个正输入端处，在正输入端和负输入端之间的调零开关s2之前，分别各自再接一个放大开关s1，双差分输入运放a1上增设一对辅助正输入端和辅助负输入端，辅助正输入端接一个接地存储电容，辅助负输入端接一个接地存储电容，辅助正输入端接双差分输入运放a1的输出端，双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1的通路与辅助正输入端接双差分输入运放a1的输出端的通路的接点为接点x，辅助负输入端接偏置管p1，双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1的通路与辅助负输入端接偏置管p1的通路的接点为接点y，靠近辅助正输入端和辅助负输入端之间接一个放大开关s1，辅助负输入端紧接辅助正输入端和辅助负输入端之间的放大开关s1之后再并联一个放大开关s1和一个调零开关s2，并联后接入接点y，辅助正输入端紧接辅助正输入端和辅助负输入端之间的放大开关s1之后接一个调零开关s2，然后接入接点x，接点x和接点y之间接有一个放大开关s1。

优选的，基准电路还包括有一个接地滤波电容，接地滤波电容接入接点x和接点y之间，接地滤波电容用于较小开关过程中的信号毛刺。

优选的，辅助正输入端的接地存储电容和辅助负输入端的接地存储电容具有相同容值。

一种实现上述的高精度自动调零带系基准电路的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)将4个调零开关s2全部导通，5个放大开关s1全部断开时，为调零失调采样阶段，将两对正输入端和负输入端的失调采样存储至辅助正输入端和辅助负输入端的接地存储电容；

2)将5个放大开关s1全部导通，4个调零开关s2全部断开时，为输出阶段，将采样的失调从辅助正输入端和辅助负输入端输入，补偿输出端，改善输出精度。

本发明提供的高精度自动调零带系基准电路及方法，在现有的二阶温度补偿结构中加入九个开关、在双差分输入运放a1上添加辅助输入端以及三个接地存储电容，其中九个开关分为两组由相位为180°的非交叠时钟控制，开关s1为放大功能时接通称为放大开关s1，开关s2为调零阶段开通称为调零开关s2，来实现自动调零，因此本发明具有以下优点：

1、本发明采用自动调零的方法，降低运放的失调电压，提高基准的输出精度，从而使基准电压的精度进一步提升。

2、本发明使用很少芯片面积就可以很大程度改善输入失调带来的带系基准精度问题。

附图说明

图1为现有的二阶温度补偿电压基准电路原理图；

图2为本发明的电路原理图；

图3为本发明开关s2导通原理图；

图4为本发明开关s1导通原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。

参见图2，本发明的具体实施例的结构包括双差分输入运放a1和偏置管p1，5个放大开关s1、4个调零开关s2和2个接地存储电容，1个接地滤波电容，双差分输入运放a1的输入端包括4个输入端口，为两对正输入端和负输入端，双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1，双差分输入运放a1的两对正输入端和负输入端之间各接一个调零开关s2，两个正输入端处，在正输入端和负输入端之间的调零开关s2之前，分别各自再接一个放大开关s1，双差分输入运放a1上增设一对辅助正输入端和辅助负输入端，辅助正输入端接一个接地存储电容，辅助负输入端接一个接地存储电容，辅助正输入端的接地存储电容和辅助负输入端的接地存储电容具有相同容值。辅助正输入端接双差分输入运放a1的输出端，双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1的通路与辅助正输入端接双差分输入运放a1的输出端的通路的接点为接点x，辅助负输入端接偏置管p1，双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1的通路与辅助负输入端接偏置管p1的通路的接点为接点y，靠近辅助正输入端和辅助负输入端之间接一个放大开关s1，辅助负输入端紧接辅助正输入端和辅助负输入端之间的放大开关s1之后再并联一个放大开关s1和一个调零开关s2，并联后接入接点y，辅助正输入端紧接辅助正输入端和辅助负输入端之间的放大开关s1之后接一个调零开关s2，然后接入接点x，接点x和接点y之间接有一个放大开关s1和一个接地滤波电容。

本发明还提供了一种实现高精度自动调零带系基准电路的方法，该方法包括以下步骤：

1)参见图3，将4个调零开关s2全部导通，5个放大开关s1全部断开时，为调零失调采样阶段，将两对正输入端和负输入端gm1、gm2的失调采样存储至一对辅助正输入端和辅助负输入端gm’的接地存储电容；

2)参见图4，将5个放大开关s1全部导通，4个调零开关s2全部断开时，为输出阶段，将采样的失调从一对辅助正输入端和辅助负输入端gm’输入，补偿输出端，改善输出精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种高精度自动调零带系基准电路，包括双差分输入运放a1和偏置管p1，所述双差分输入运放a1的输入端包括4个输入端口，为两对正输入端和负输入端，所述双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1，其特征在于：所述基准电路还包括5个放大开关s1、4个调零开关s2和两个接地存储电容，所述双差分输入运放a1的两对正输入端和负输入端之间各接一个调零开关s2，所述两个正输入端处，在正输入端和负输入端之间的调零开关s2之前，分别各自再接一个放大开关s1，所述双差分输入运放a1上增设一对辅助正输入端和辅助负输入端，所述辅助正输入端接一个接地存储电容，所述辅助负输入端接一个接地存储电容，所述辅助正输入端接双差分输入运放a1的输出端，所述双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1的通路与所述辅助正输入端接双差分输入运放a1的输出端的通路的接点为接点x，所述辅助负输入端接偏置管p1，所述双差分输入运放a1的输出端接偏置管p1的通路与所述辅助负输入端接偏置管p1的通路的接点为接点y，靠近辅助正输入端和辅助负输入端之间接一个放大开关s1，所述辅助负输入端紧接辅助正输入端和辅助负输入端之间的放大开关s1之后再并联一个放大开关s1和一个调零开关s2，并联后接入接点y，所述辅助正输入端紧接辅助正输入端和辅助负输入端之间的放大开关s1之后接一个调零开关s2，然后接入接点x，所述接点x和接点y之间接有一个放大开关s1。

2.根据权利要求1所述的高精度自动调零带系基准电路，其特征在于：所述基准电路还包括有一个接地滤波电容，所述接地滤波电容接入接点x和接点y之间。

3.根据权利要求1或2所述的高精度自动调零带系基准电路，其特征在于：所述辅助正输入端的接地存储电容和辅助负输入端的接地存储电容具有相同容值。

4.一种实现权利要求1所述的高精度自动调零带系基准电路的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)将4个调零开关s2全部导通，5个放大开关s1全部断开时，为调零失调采样阶段，将两对正输入端和负输入端的失调采样存储至辅助正输入端和辅助负输入端的接地存储电容；

2)将5个放大开关s1全部导通，4个调零开关s2全部断开时，为输出阶段，将采样的失调从辅助正输入端和辅助负输入端输入，补偿输出端，改善输出精度。

技术总结
本发明涉及一种高精度自动调零带系基准电路及方法。本发明包括双差分输入运放A1和偏置管P1，双差分输入运放A1的输入端包括4个输入端口，为两对正输入端和负输入端，双差分输入运放A1的输出端接偏置管P1，基准电路还包括5个放大开关S1、4个调零开关S2和两个接地存储电容。本发明在带系基准电路中引入自动调零功能，具有减小运放失调电压，改善带系基准的输出电压精度的优点。

技术研发人员：刘若曦;田泽;刘敏侠;邵刚;郎静;陈智;邓广真
受保护的技术使用者：西安翔腾微电子科技有限公司
技术研发日：2020.12.05
技术公布日：2021.04.30