專利名稱：電平移動電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模擬接口電路。進一步說，本發(fā)明涉及到一種有效應用于所述模擬接口電路中的技術，該接口電路被制造在半導體集成電路中。例如，一種在稱為調制器、語音編解碼器等通訊裝置中應用的技術。
背景技術：
例如，如圖3中所示，在日本已公開的專利申請第Hei-9-238078的第6頁中，傳統(tǒng)電平移動電路包括差分運算放大器和單相運算放大器，電流加法型數模轉換器的正相輸出端和負相輸出端分別與該差分運算放大器的兩個輸入端連接。并且，差分運算放大器的兩個輸入端之間的電勢差被單相運算放大器放大，然后被放大的電勢差被反饋給電流加法型數模轉換器，電流加法型數模轉換器的正相輸出端和負相輸出端的輸出電流被微調，差分運算放大器的第一輸出端和第二輸出端的偏移電壓被微調，從而減少了偏移誤差。
然而，傳統(tǒng)技術中所描述的電路布置中，并未提供差分運算放大器本身擁有的用于檢測和校正偏移誤差的裝置，這就增加了偏移誤差。本發(fā)明已經被用來解決上述問題，因此本發(fā)明的目標是提供一種可以校正整個系統(tǒng)的偏移誤差的電平移動電路(level shift circuit)，該偏移誤差也包括由運算放大器本身造成的偏移誤差。

發(fā)明內容
要解決這個問題，根據本發(fā)明，提供了一種電平移動電壓輸出裝置，包括具有兩個相等電阻值的電阻器，用于連續(xù)地檢測運算放大器的兩個差分信號輸出之間的中間點電壓；以及運算放大器，用于放大該中間點電壓和第三輸入電壓之間的電勢差，并且向運算放大器的輸入信號或正相輸入端反饋放大后的電勢差。


圖1是示出了通過現有技術實現的電平移動電路的布線圖。
圖2是示出了根據本發(fā)明實施例1的電平移動電路的布線圖。
圖3是示出了根據本發(fā)明實施例2的電平移動電路的布線圖。
圖4是示出了根據本發(fā)明實施例3的電平移動電路的布線圖。
圖5是示出了根據本發(fā)明實施例4的電平移動電路的布線圖。
具體實施例方式
圖1是示出了通過現有技術實現的電平移動電路的布線圖。圖1中所示電路具有電流加法型數模轉換器1a、第一運算放大器1e、第一電阻器1g、第二電阻器1i、第二運算放大器1l、以及第三運算放大器1n。電流加法型數/模轉換器1a由“n”個電流源1a(1)到1a(n)和多個開關組成，其中電流源通過每個比特分別被加權，多個開關中的任何一個響應于n比特數字輸入值1b而被接通，并且該電流加法型數/模轉換器1a具有正相輸出端1c和負相輸出端1d。第一運算放大器1e具有差分輸出端，并且其兩個輸入端連接到正相輸出端1c和負相輸出端1d。第一電阻器1g連接到第一運算放大器的第一輸出端1f和正相輸出端1c之間。第二電阻器1i連接到第一運算放大器1e的第二輸出端1h和負相輸出端1d之間。第二運算放大器1l放大正相輸出端1c和DC參考電壓1j之間的差值，并且把放大后的電勢差反饋給第一校正電流源1k。第三運算放大器1n放大負相輸出端1d和DC參考電壓1j之間的差值，并且把放大后的電勢差反饋給第二校正電流源1m。
在電流加法型數/模轉換(D/A)器1a中，因為獲得該D/A轉換器1a的輸出作為電流值，正相輸出端1c和負相輸出端1d之間的每個電壓可以取任意的電壓值。
使用反饋運算，第一運算放大器1e將第一輸出端1f的電壓改變成這樣的電壓，即該電壓是通過將正相輸出端1c的電壓減去經過第一電阻器1g所得到的電壓降而定義的。同樣，第一運算放大器1e將第二輸出端1h的電壓改變成這樣的電壓，即該電壓是通過將負相輸出端1d的電壓減去經過第二電阻器1i所得到的電壓降而定義的。進一步地，第二運算放大器1l控制第一校正電流源1k，使正相輸出端1c的電壓與DC參考電壓1j相等。第三運算放大器1n控制第二校正電流源1m，使負相輸出端1d的電壓與DC參考電壓1j相等。
基于上述運算，因為正相輸出端1c的電壓和負相輸出端1d的電壓都和DC參考電壓1j相等，第一輸出端1f的電壓和第二輸出端1h的電壓可能分別組成了差分輸出，而DC參考電壓1j被定義為最大電壓。
如上所述，在圖1所示電路中，電路組成部件“1e”到“1n”可以作為關于電流加法型D/A轉換器1a的正相輸出端1c和負相輸出端1d的電平移動電路。
然而，在上述電路的配置中，沒有用于檢測第一運算放大器1e自身所具有的偏移誤差、并校正所檢測的偏移誤差的裝置。因而，第一運算放大器1e自身所擁有的偏移誤差被施加到第一輸出端1f和第二輸出端1h上，使得不能高精度地制造該電平移動電路。
為了解決上述問題，需要一種裝置，用來檢測并校正第一輸出端1f和第二輸出端1h的偏移誤差。
圖2示出了如本發(fā)明的權利要求1中所述的電平移動電路的第一實施例。
圖2中的電路包括電流加法型數/模轉換器2a，第一運算放大器2e，第一電阻器2g，第二電阻器2i，第三電阻器2j，第四電阻器2k，和第二運算放大器2o。電流加法型數/模轉換器2a由“n”個電流源2a(1)到2a(n)和多個開關組成，其中電流源每個比特分別被加權，開關中的任何一個被接通以便響應n比特數字輸入值2b，并且該電流加法型數/模轉換器2a具有正相輸出端2c和負相輸出端2d。第一運算放大器2e具有差分輸出端，并且其兩個輸入端連接到正相輸出端2c和負相輸出端2d。第一電阻器2g連接在第一運算放大器2e的第一輸出端2f和正相輸出端2c之間。第二電阻器2i連接在第一運算放大器2e的第二輸出端2h和負相輸出端2d之間。第三電阻器2j和第四電阻器2k串聯在第一輸出端2f和第二輸出端2h之間，并且第三電阻器2j和第四電阻器2k的電阻值相等。第二運算放大器2o放大DC參考電壓2l與第一輸出端2f和第二輸出端2h之間的中間點的電壓之間的差值，第一輸出端2f和第二輸出端2h之間的中間點的電壓產生于第三電阻器2j和第四電阻器2k之間的連接點。然后，第二運算放大器2o把放大后的電勢差反饋給第一校正電流源1m和第二校正電流源1n。
在電流加法型數/模(D/A)轉換器2a中，由于獲得該D/A轉換器2a的輸出作為電流值，因此正相輸出端2c和負相輸出端2d的每個電壓可以取任意的電壓值。
使用反饋運算，第一運算放大器2e將第一輸出端2f的電壓改變成這樣的電壓，即該電壓通過將正相輸出端2c的電壓減去經過第一電阻器2g所得到的電壓降而定義。此外，第一運算放大器2e將第二輸出端2h的電壓改變成這樣的電壓，即該電壓通過從負相輸出端2d的電壓減去經過第二電阻器2i所得到的電壓降而定義。同樣，第一輸出端2f和第二輸出端2h之間的中間電壓通過電阻值彼此相同的第三電阻器2j和第四電阻器2k來產生。該中間電壓成為第一輸出端2f和第二輸出端2h之間的平均電壓，其等于一個差分信號。第二運算放大器2o通過使第一輸出端2f的平均電壓和第二輸出端2h的平均電壓與DC參考電壓2l相等，來控制第一校正電流源2m和第二校正電流源2n。
如上所述，在圖2所示的電路中，由“2e”到“2o”所指示的電路部件可以作為關于電流加法型D/A轉換器2a的正相輸出端2c和負相輸出端2d的電平移動電路。同樣，第一輸出端2f的平均電壓和第二輸出端2h的平均電壓均不依賴于第一運算放大器2e的偏移誤差，而是一直等于DC參考電壓2l。
如上所述，如果本發(fā)明如權利要求1所述的電平移動電路被實施，即使第一運算放大器2e有偏移誤差，也能夠實現具有高精度的電平移動電路，第一輸出端2f和第二輸出端2h中不出現偏移誤差。
圖3示出了本發(fā)明如權利要求2中所述的電平移動電路的第二實施例。
圖3中所示電路和圖2中所示電路相似。該電路與圖2中電路的不同之處在于電流加法型數/模轉換器3a的正相輸出端3c和負相輸出端3d不是直接與具有差分輸出端的第一運算放大器3e連接，而是經過第五電阻器3p和第六電阻器3q相互連接。此外，正相輸出端3c和負相輸出端3d通過第七電阻器3r和第八電阻器3s分別與地連接。
如果使用圖3中的電路配置，那么可以借助第五電阻器3p和第六電阻器3q，在第一運算放大器3e的兩個輸入電壓和電流加法型數/模轉換器3a的正相輸出端3c和負相輸出端3d之間設置任意的電勢差。
同樣，甚至當從第一輸出端3f和第二輸出端3h所得到的輸出電壓被持續(xù)地限定在超過電流加法型數/模轉換器3a的輸出動態(tài)范圍的電壓范圍時，也將正相輸出端3c和負相輸出端3d經由第七電阻器3r和第八電阻器3s連接到零電壓，使得正相輸出端3c的輸出和負相輸出端3d的輸出均可以被設定為有關輸出動態(tài)范圍的電壓范圍內的電壓。
由于能夠獲得上述效果，即使在電平移動運算執(zhí)行之后、來自第一輸出端3f和第二輸出端3h的輸出電壓持續(xù)地出現在超過電流加法型數/模轉換器3a的輸出動態(tài)范圍的電壓范圍內，該輸出電壓也可以從第一輸出端3f和第二輸出端3h得出，而沒有任何偏移誤差。
如上所述，在圖3所示的電路中，電路部件“3e”到“3s”可以作為電流加法型數/模轉換器3a的正相輸出端3c和負相輸出端3d的電平移動電路。同樣，第一輸出端3f的平均電壓和第二輸出端3h的平均電壓均不依賴于電流加法型數/模轉換器3a的輸出動態(tài)范圍和第一運算放大器2e的偏移誤差，而是一直等于DC參考電壓3l。
如上所述，如果使用本發(fā)明的權利要求2所述的電平移動電路，即使第一運算放大器3e有偏移誤差，該偏移誤差也不會出現在第一運算放大器3e的第一輸出端3f和第二輸出端3h中，更進一步說，可以實現高精度的電平移動電路，其不依賴于電流加法型數/模轉換器3a的輸出動態(tài)范圍。
圖4示出了如本發(fā)明權利要求3所述的電平移動電路的第三實施例。
圖4中的電路具有電流加法型數模轉換器4a，第一電阻器4e，第二電阻器4f，第一運算放大器4g，第三電阻器4h，第四電阻器4j，第二運算放大器4k，第五電阻器4l，第六電阻器4n，第七電阻器4o，第八電阻器4p，以及第三運算放大器4r。電流加法型數/模轉換器4a由“n”個電流源4a(1)到4a(n)和多個開關組成，其中電流源每個比特分別被加權，多個開關中的任何一個由n比特數字輸入值4b接通，以及還包括正相輸出端4c和負相輸出端4d。第一電阻器4e連接在正相輸出端4c與地電位之間。第二電阻器4f連接在負相輸出端4d與地電位之間。第三電阻器4h連接在正相輸出端4c和第一運算放大器4g的倒相輸入(inverting input)端之間。第四電阻器4j連接在第一輸出端4i和第一運算放大器4g的倒相輸入端之間。第六電阻器4n連接在第二輸出端4m和第二運算放大器4k的倒相輸入端之間。第七電阻器4o和第八電阻器4p有相同的電阻值，并且串聯在第一輸出端4i和第二輸出端4m之間。在第三運算放大器4r中，DC參考電壓4q連接到其正相輸入端；第七電阻器4o和第八電阻器4p之間的連接點連接到其倒相輸入端；同樣，其輸出公共連接在第一運算放大器4g的正相輸入端和第二運算放大器4k的正相輸入端。
電流加法型數/模轉換器4a經由第一電阻器4e和第二電阻器4f從正相輸出端4c和負相輸出端4d輸出差分電壓信號。并且，第一運算放大器4g、第三電阻器4h和第四電阻器4j組成了第一倒相放大電路，而第二運算放大器4j、第五電阻器4l和第六電阻器4m組成了第二倒相放大電路。第一倒相放大電路和第二倒相放大電路執(zhí)行倒相放大運算，而第三運算放大器4r的輸出電壓被用作公共參考電壓。
在該電路中，第三運算放大器4r的輸出電壓構成了對應于第一倒相放大電路的輸出的第一輸出端4i和對應于第二倒相放大電路的輸出的第二輸出端4m之間的中間電壓。也就是，通過放大每個差分輸出信號電壓的平均電壓和DC參考電壓4g之間的差值所得到的電壓。第三運算放大器4r的輸出、第一倒相放大電路以及第二倒相放大電路組成了反饋環(huán)。該反饋環(huán)沿相同方向增加和減小第一輸出端4i的每個輸出電壓和第二輸出端4m的每個輸出電壓。因此，該反饋環(huán)以使第一輸出端4i和第二輸出端4m之間的中間點的電壓，即每個差分輸出信號的平均電壓與DC參考電壓4g相等的方式來執(zhí)行反饋操作。
如上所述，在圖4所示的電路中，電路部件“4e”到“4s”可以作為關于電流加法型數/模轉換器4a的正相輸出端4c和負相輸出端4d的電平移動電路。同樣，第一輸出端4i的平均電壓和第二輸出端4m的平均電壓均一直等于DC參考電壓4q，而不依賴于電流加法型數/模轉換器4a的輸出動態(tài)范圍、第一運算放大器4q的偏移誤差以及第二運算放大器4k的偏移誤差。
如上所述，如果使用本發(fā)明的權利要求3所述的電平移動電路，甚至當第一運算放大器4q和第二運算放大器4k中有偏移誤差時，該偏移誤差也不會出現在第一運算放大器4q以及第二運算放大器4k的第一輸出端4i和第二輸出端4m中，更進一步說，可以實現具有高精度的高性能電平移動電路，其不依賴于電流加法型數/模轉換器4a的輸出動態(tài)范圍。
圖5示出了如本發(fā)明權利要求2所述的電平移動電路的第四實施例。
圖5中所示電路和圖4中所示電路相似。該電路與圖4中電路的不同之處在于第一電容器5s與第四電阻器5j并聯，第二電容器5t與第六電阻器5n并聯。
在圖5所示的電路中，第一運算放大器5g、第三電阻器5h和第四電阻器5j組成了第一倒相放大電路，而第二運算放大器5j、第五電阻器51和第六電阻器5m組成了第二倒相放大電路。結果，通過增加電容器，可以關于第一倒相放大電路和第二倒相放大電路的部分附加地提供濾波功能。在本實施例的情況中，由于另外使用了第一電容器5s和第二電容器5t，因此第一倒相放大電路和第二倒相放大電路都具有初級有效LPF(低通濾波器)的功能。同樣，由于這樣的濾波功能可以很容易地被增加，很明顯可以預見，可以通過進一步組合高階LPF和HPF(高通濾波器)來布置復雜的濾波器電路。
如上所述，如果使用如本發(fā)明權利要求4所述的電平移動電路，甚至當第一運算放大器5g和第二運算放大器5k中有偏移誤差時，這些偏移誤差也不會出現在第一運算放大器5g和第二運算放大器5k的第一輸出端5i和第二輸出端5m中，另外，除了濾波功能外，可以實現高精度的高性能電平移動電路，其不依賴于電流加法型數/模轉換器5a的輸出動態(tài)范圍。
根據本發(fā)明，由于提供了具有相同阻值的兩個電阻以及運算放大器，以執(zhí)行公共模式電壓反饋以及用于輸出差分信號的運算放大器，可以通過小規(guī)模的電路配置來實現可以自己糾正用于輸出差分信號的運算放大器本身具有的偏移誤差的電平移動電路。此外，如果使用本發(fā)明的電平移動電路，那么該電平移動電路可以通過增加濾波功能等等，能夠被容易地、高性能地制造，從而可以高精度地實現小規(guī)模、高性能的模擬接口電路。
權利要求
1.一種具有電平移動功能的電平移動電路，其中由于電平移動電路連接到電流加法型數/模轉換器，任意電壓被加到該電流加法型數/模轉換器的模擬輸出電壓上以被輸出，該電流加法型數/模轉換器由多個通過比特加權的恒定電流源組成，并具有諸如正相輸出端和負相輸出端的兩個差分輸出端，該電平移動電路包括第一運算放大器；第二運算放大器；第一電阻器，連接在電流加法型數/模轉換器的正相輸出端和所述第一運算放大器的倒相輸入端之間；第二電阻器，連接在所述第一運算放大器的倒相輸入端和其正相輸出端之間；第三電阻器，連接在電流加法型數/模轉換器的負相輸出端和該第一運算放大器的正相輸入端之間；第四電阻器，連接在第一運算放大器的正相輸入端和其倒相輸出端之間；第五電阻器，連接在第一運算放大器的正相輸出端和第二運算放大器的正相輸入端之間；第六電阻器，與第五電阻器的阻值相同，連接在第一運算放大器的倒相輸出端和所述第二運算放大器的正相輸入端之間；第一電壓控制電流源，連接到電流加法型數/模轉換器的正相輸出端；和第二電壓控制電流源，連接到電流加法型數/模轉換器的負相輸出端；其中第二運算放大器的倒相輸入端連接到第三輸入端，第二運算放大器的輸出端連接到第一電壓控制電流源和第二電壓控制電流源。
2.一種具有電平移動功能的電平電路，其中由于該電平電路連接到電流加法型數/模轉換器，任意電壓被加到所述電流加法型數/模轉換器的模擬輸出電壓上以被輸出，所述電流加法型數/模轉換器由多個通過比特加權的恒定電流源組成，并具有諸如正相輸出端和負相輸出端的兩個差分輸出端，該電平移動電路包括第一運算放大器；第二運算放大器；第一電阻器，連接在電流加法型數/模轉換器的正相輸出端和第一運算放大器的倒相輸入端之間；第二電阻器，連接在第一運算放大器的倒相輸入端和其正相輸出端之間；第三電阻器，連接在電流加法型數/模轉換器的負相輸出端和第一運算放大器的正相輸入端之間；第四電阻器，連接在第一運算放大器的正相輸入端和其倒相輸出端之間；第五電阻器，連接在第一運算放大器的正相輸出端和第二運算放大器的正相輸入端；第六電阻器，具有和第五電阻器相同的阻值，連接在所述第一運算放大器的倒相輸出端和第二運算放大器的正相輸入端之間；第一電壓控制電流源，連接到電流加法型數/模轉換器的正相輸出端；和第二電壓控制電流源，連接到電流加法型數/模轉換器的負相輸出端；其中第二運算放大器的倒相輸入端連接到第三輸入端；并且第二運算放大器的輸出端連接到第一電壓控制電流源和第二電壓控制電流源。
3.一種具有電平移動功能的電平電路，其中由于該電平電路連接到電流加法型數/模轉換器，任意電壓被加到所述電流加法型數/模轉換器的模擬輸出電壓上以被輸出，所述電流加法型數/模轉換器由多個通過比特加權的恒定電流源組成，并具有諸如正相輸出端和負相輸出端的兩個差分輸出端，該電平移動電路包括第一運算放大器；第二運算放大器；第三運算放大器；第一電阻器，連接在電流加法型數/模轉換器的正相輸出端和第一運算放大器的倒相輸入端之間；第二電阻器，連接在第一運算放大器的倒相輸入端和其第一輸出端之間；第三電阻器，連接在電流加法型數/模轉換器的負相輸出端和第二運算放大器的倒相輸入端之間；第四電阻器，連接在第二運算放大器的倒相輸入端和第二輸出端之間；第五電阻器，連接在第三運算放大器的倒相輸入端和第一輸出端之間；以及第六電阻器，具有和第五電阻器相同的阻值，連接在第三運算放大器的倒相輸入端和第二輸出端之間；其中第三運算放大器的正相輸入端連接到第三輸入端；并且所述第三運算放大器的輸出端連接到第一運算放大器的正相輸入端和第二運算放大器的正相輸入端。
4.如權利要求2或3所述的電平移動電路，其中第一電容器并聯于第二電阻器；以及第二電容器并聯于第四電阻器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高精度和高性能的電平移動電路，運算放大器所具有的偏移誤差以及信號源的數/模轉換器的輸出動態(tài)范圍不會對其產生不利影響。由于連接在差分輸出端之間的兩組電阻器4o和4p有相同的電阻值，并且提供了運算放大器4r用于執(zhí)行電平移動控制，以下述方式執(zhí)行反饋運算，即使差分輸出4i和4m的每一個的平均電壓持續(xù)等于DC參考電壓4q，而與輸出目的運算放大器的偏移誤差無關，并實現具有小誤差的電平移動功能。同時，由于電阻器4h和另一個電阻器4l串聯在數/模轉換器4a的一個差分輸出端和電平移動電路之間，電壓可以在數/模轉換器4a的輸出動態(tài)范圍之外輸出。
文檔編號H03M1/70GK1574646SQ20041007142
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權日2003年5月20日
發(fā)明者望月浩二 申請人:松下電器產業(yè)株式會社