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CN114401007A - 采样保持放大器 - Google Patents

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CN114401007A
CN114401007A CN202111608815.4A CN202111608815A CN114401007A CN 114401007 A CN114401007 A CN 114401007A CN 202111608815 A CN202111608815 A CN 202111608815A CN 114401007 A CN114401007 A CN 114401007A
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switch
transistor
operational amplifier
sample
terminal
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宋林
曲光阳
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Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
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Abstract

本发明公开了一种采样保持放大器，通过在两个工作阶段间对反馈路径的调整，使得采样保持放大器具有本征的失调电压消除能力，同时，由采样电容产生的额外的噪声，可以通过最大化采样电容来降低，且通过在采样电容处添加哑元器件，可以保证在采样电容很大的情况下，系统环路依然有较好的稳定性。

Description

采样保持放大器
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术，更具体地说，涉及一种采样保持放大器。
背景技术
众所周知，采样保持放大器的失调电压和低频噪声是影响采样保持放大器精度的关键因素，现有技术中，消除失调电压的方法主要有两种：
在自归零方法中，采样保持放大器的输入端串联连接有采样电容，输入端和输出端之间连接有开关。在“两相非交叠时钟”(2phase non-overlap clock)的时钟信号的控制下，采样保持放大器交替工作于采样相位和保持相位。在采样相位，该开关导通，采样保持放大器的输入端和输出端短接，在采样电容上存储采样保持放大器的直流失调电压和低频噪声。在保持相位，该开关断开，采样保持放大器处于正常的开环工作模式，采样保持放大器的直流失调电压和低频噪声就会在输入端进行抵消，进而达到动态消除直流失调电压和低频噪声的目的。但是，这种传统的自归零型的采样保持电路，主要有两个缺点，一是输入电流较大，这是因为采样电容要被输入端直接驱动；二是由于输入电流的限制，采样电容不能取太大，因而噪声较高。
在斩波方法中，采样保持放大器的输入端和输出端分别连接有第一开关和第二开关，第一开关和第二开关的控制信号的相位和频率相同，分别用于对输入电压信号和输出电压信号进行差分信号交叉反相。由于输入电压信号经过二次斩波调制产生直流信号，而采样保持放大器自身的直流失调电压经过一次斩波调制产生高频方波信号，因此，采用低通滤波器(LPF)可以滤除直流失调电压。斩波方案中的采样保持放大器需要在采样保持放大器的输出端连接额外的低频滤波器，因而限制了采样保持放大器的带宽。
因此，期望进一步改进抑制采样保持放大器的直流失调电压和低频噪声的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种采样保持放大器，以解决现有的采样保持放大器中失调电压和噪声较高的问题。
本发明提供一种采样保持放大器，其特征在于，所述采样保持放大器包括：
运算放大器；
采样电容，第一端耦接至所述运算放大器的反相输入端，第二端耦接至参考地；
切换电路，用于通过在第一阶段和第二阶段间切换所述采样保持放大器的反馈路径，使得所述运算放大器的失调电压至少部分被本征地抵消。
优选地，所述切换电路，用于在所述第一阶段，将所述运算放大器配置为单位增益模式，使得所述采样保持放大器的输入电压和所述失调电压被跟踪到所述采样电容上，在所述第二阶段，将所述运算放大器配置为反相保持模式，以将所述采样电容上的采样电压转移到所述运算放大器的输出端。
优选地，所述切换电路包括：
第一开关，第一端连接到所述采样保持放大器的输入电压，第二端连接到所述运算放大器的同相输入端；
第二开关，跨接在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间；
第三开关，跨接在所述运算放大器的同相输入端和输出端之间；
其中，在所述第一阶段，所述第一开关和所述第二开关导通，所述第三开关关断；在所述第二阶段，所述第一开关和所述第二开关关断，所述第三开关导通。
优选地，所述运算放大器的输出端在所述第一阶段和第二阶段位于所述运算放大器内部结构中不同的电路节点。
优选地，所述运算放大器包括：
电流镜电路，包括两个控制端以及第一功率端均分别连接在一起的第一晶体管以及第二晶体管；
信号输入电路，包括第三晶体管以及第四晶体管，其中，第三晶体管的控制端为所述运算放大器的同相输入端，第三晶体管的第一功率端耦接至所述第一晶体管的第二功率端；第四晶体管的控制端为所述运算放大器的反相输入端，第四晶体管的第一功率端耦接至所述第二晶体管的第二功率端；
电流源，其耦接于所述第三晶体管的第二功率端与所述第四晶体管的第二功率端的公共节点，以及接地端之间。
优选地，通过改变一开关电路中每个开关的通断状态，使得在所述第一阶段，所述运算放大器的输出端与所述第四晶体管的第一功率端耦接；在所述第二阶段，所述运算放大器的输出端与所述第三晶体管的第一功率端耦接。
优选地，所述开关电路包括：
第五开关，其第一端连接在所述第三晶体管的第一功率端与所述第一晶体管的第二功率端的公共节点，第二端连接在第一晶体管以及第二晶体管的控制端的公共节点，
第六开关，其第一端被配置为所述运算放大器的输出端，第二端连接在所述第四晶体管的第一功率端与所述第二晶体管的第二功率端的公共节点，
第七开关，其第一端连接在所述第五开关的第二端，第二端连接在所述第六开关的第二端，
第八开关，其第一端被配置为所述运算放大器的输出端，第二端与所述第五开关的第一端连接，
其中，所述第五开关和所述第六开关仅在所述第一阶段导通，所述第七开关和所述第八开关仅在所述第二阶段导通。
优选地，所述采样保持放大器还包括第九开关，所述第九开关用于和所述采样电容生成零点进而补所述第二开关和所述采样电容所产生的极点，从而提高系统的稳定性，所述第九开关与所述采样电容串联连接。
优选地，所述采样保持放大器还包括第一电阻，所述第一电阻用于和所述采样电容生成零点进而补所述第二开关和所述采样电容所产生的极点，从而提高系统的稳定性，所述第一电阻与所述采样电容串联连接。
优选地，所述第九开关被配置为保持常通。
优选地，所述第九开关的尺寸与所述第二开关的近似或一致，以使得所述第九开关的导通电阻和所述第二开关的导通电阻相同。
优选地，所述第一电阻的阻值和所述第二开关的导通电阻相同。
本发明的采样保持放大器，通过在两个工作阶段间对反馈路径的调整，使得采样保持放大器具有本征的失调电压和低频噪声的消除能力，同时，由于采样电容直接由运算放大器驱动，而不是由输入端驱动，所以本发明的采样保持放大器的输入电流能够较大程度地减小；而由输入采样电容引入产生的额外的采样噪声，也可以通过最大化采样电容来降低，且通过在采样电容处添加哑元器件，可以保证在采样电容较大的情况下，系统环路依然有较好的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为依据本发明的采样保持放大器在第一阶段的电路示意图；
图2为依据本发明的采样保持放大器在第二阶段的电路示意图；
图3为依据本发明的运算放大器的电路结构图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1为依据本发明的采样保持放大器在第一阶段的电路示意图；图2为依据本发明的采样保持放大器在第二阶段的电路示意图。参考图1，本实施例的采样保持放大器包括运算放大器AMP、采样电容C以及切换电路11。具体地，采样电容C的第一端耦接至运算放大器AMP的反相输入端，第二端耦接至参考地GND1，采样电容C用以存储采样保持放大器的失调电压Vos。切换电路11用于通过在第一阶段和第二阶段间切换采样保持放大器的反馈路径，使得运算放大器AMP的失调电压Vos被本征地抵消。
需要说明的是，这里，采样电容C可以是独立的电容器件，也可以是多个电容器件至少通过串联或并联两者连接方式中的一种构成的等效电容。
优选地，切换电路11，用于在第一阶段，将采样保持放大器的反馈路径配置为第一路径，且允许输入电压Vin接入运算放大器AMP的一端，以将运算放大器AMP配置为单位增益模式，在该单位增益模式下，使得采样保持放大器的输入电压Vin和失调电压Vos被采样到采样电容C上；并在第二阶段，将采样保持放大器的反馈路径配置为第二路径，且不允许输入电压Vin接入运算放大器AMP的任意一端，运算放大器AMP的输出被斩波，以将运算放大器AMP配置为反相保持模式，从而将采样电容C上的采样电压转移到运算放大器AMP的输出端。
优选地，切换电路11包括第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3。参考图1和图2，具体地，第一开关S1，第一端连接到采样保持放大器的输入电压Vin，第二端连接到运算放大器AMP的同相输入端；第二开关S2，跨接在运算放大器AMP的反相输入端和输出端之间；第三开关S3，跨接在运算放大器AMP的同相输入端和输出端之间。继续参考图1和图2，切换电路11中，在第一阶段，第一开关S1和第二开关S2导通，第三开关S3关断，以将运算放大器AMP配置为单位增益模式，使得采样保持放大器的输入电压Vin和失调电压Vos被采样到采样电容C上；在第二阶段，第一开关S1和第二开关S2关断，第三开关S3导通，运算放大器AMP的输出被斩波，以将运算放大器AMP配置为反相保持模式，从而将采样电容C上的采样电压转移到运算放大器AMP的输出端。
这里，切换电路11可以为任何合适的路径选择电路，其实现方式可以为任何已知的或者未知的实现方式，在此不再进行举例说明。
需要说明的是，由于采样保持放大器的反馈路径在第一阶段和第二阶段被配置为不同的路径，且为了实现闭合环路的负反馈，需要运算放大器AMP的输出端在第一阶段和第二阶段位于运算放大器AMP内部结构中不同的电路节点，也即，需要运算放大器AMP的输出端在第一阶段和第二阶段进行切换，使得在运算放大器AMP的输出端进行斩波，因此，这里以一个具体的运算放大器的电路结构图为例，说明上述不同电路节点的选取区别。
参考图3，为一个依据本发明的运算放大器的电路结构图，这里，运算放大器AMP包括电流镜电路31、信号输入电路32以及电流源Ic。
电流镜电路31，包括第一晶体管M1以及第二晶体管M2，其中，第一晶体管M1以及第二晶体管M2的控制端连接在一起，第一晶体管M1以及第二晶体管M2的第一功率端也连接在一起，且第一功率端还共同连接至供电电压VDD。
信号输入电路32，包括第三晶体管Q1以及第四晶体管Q2，其中，第三晶体管Q1的控制端为运算放大器AMP的同相输入端，第三晶体管Q1的第一功率端耦接至第一晶体管M1的第二功率端；第四晶体管Q2的控制端为运算放大器AMP的反相输入端，第四晶体管Q2的第一功率端耦接至第二晶体管M2的第二功率端。
电流源Ic，其耦接于第三晶体管Q1的第二功率端与第四晶体管Q2的第二功率端的公共节点，以及接地端GND2之间。
进一步地，在图1所示的第一阶段中，第一晶体管M1以及第二晶体管M2的控制端还连接至第三晶体管Q1的第一功率端与第一晶体管M1的第二功率端的公共节点，运算放大器AMP的输出端与第四晶体管Q2的第一功率端耦接；在图2所示的第二阶段中，第一晶体管M1以及第二晶体管M2的控制端还连接至第四晶体管Q2的第一功率端与第二晶体管M2的第二功率端的公共节点，运算放大器AMP的输出端与第三晶体管Q1的第一功率端耦接。
这里，运算放大器AMP的结构不限于此，其可以为任何已知的或者未知的实现方式，在此不再进行举例说明。
可选地，再本实施例中，第一晶体管M1以及第二晶体管M2均为P型场效应晶体管，第三晶体管Q1以及第四晶体管Q2均为N型场效应晶体管。当然，在其他实施例中，第一晶体管M和第二晶体管M2，以及第三晶体管Q1和第四晶体管Q2可以为P型场效应晶体管或者N型场效应晶体管，本申请实施例对此不做限定。
可选地，第一晶体管M和第二晶体管M2，以及第三晶体管Q1和第四晶体管Q2可以为结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor，JFET)，在其他实施例中，第一晶体管M和第二晶体管M2，以及第三晶体管Q1和第四晶体管Q2也可以为其他类型的场效应晶体管，本申请实施例对此不做限定。
更进一步地，在运算放大器AMP中，还包括开关电路33，通过改变开关电路33中每个开关的通断状态，使得在第一阶段，运算放大器AMP的输出端与第四晶体管Q2的第一功率端耦接；在第二阶段，运算放大器AMP的输出端与第三晶体管Q1的第一功率端耦接。
在一个优选实施方式中，开关电路33包括四个开关S5～S8。具体地，第五开关S5，其第一端连接在第三晶体管Q1的第一功率端与第一晶体管M1的第二功率端的公共节点，第二端连接在第一晶体管M1以及第二晶体管M2的控制端的公共节点；第六开关S6，其第一端被配置为运算放大器AMP的输出端，第二端连接在第四晶体管Q2的第一功率端与第二晶体管M2的第二功率端的公共节点；第七开关S7，其第一端连接在第五开关S5的第二端，第二端连接在第六开关S6的第二端；第八开关S8，其第一端被配置为运算放大器AMP的输出端，第二端与第五开关S5的第一端连接。
其中，第五开关S5和第六开关S6在第一阶段导通，第七开关S7和第八开关S8在第一阶段关断；第五开关S5和第六开关S6在第一阶段关断，第七开关S7和第八开关S8在第二阶段导通，以使得运算放大器AMP分别与图1和图2中右边所示的矩形虚线框内的结构相对应。
综上，本发明的采样保持放大器在图1所示的采样阶段，第一开关S1和第二开关S2导通，将运算放大器AMP配置为单位增益模式,此时输入电压Vin和失调电压Vos被跟踪到采样电容C上，故采样电容C上的采样电压V＝Vin+Vos；
采样保持放大器在图2所示的在保持阶段，第三开关S3导通，运算放大器AMP的输出电压被斩波，然后将采样电容C上的采样电压V转移到输出，此时运算放大器AMP的输出电压Vout＝Vin+Vos-Vos＝Vin。由此可见，通过切换采样保持放大器的反馈路径，运算放大器AMP失调电压Vos被本征地抵消了。
至此可见，本发明的采样保持放大器，通过在两个工作阶段间对反馈路径的调整，使得采样保持放大器具有本征的失调电压消除能力，同时，采样电容产生的额外的噪声，可以通过最大化采样电容来降低。
继续参考图1或图2，在一种优选的实施方式中，为了最大限度地减少第二开关S2的开关过程中，采样电容C的电荷注入量，第二开关S2最好选用最小尺寸的开关，并且在采样电容C处添加哑元器件，这里为第九开关Sdmy。因此，采样保持放大器还包括第九开关Sdmy，第九开关Sdmy与采样电容C串联连接，用于和采样电容C产生零点进而补偿第二开关S2和采样电容C所产生的极点，从而提高系统的稳定性。
优选地，第九开关Sdmy保持常通，第九开关Sdmy的尺寸和第二开关S2的近似或一致，以使得它们的导通电阻大小相同。
为了最小化采样电容C中采样的额外噪声，采样电容C的电容值一般尽可能大，这将使非主极点(由第二开关S2导通电阻和采样电容C产生)将会降低，极点频率太低就会使系统稳定性变差，从而留下更少的相位裕度。因此需要第九开关Sdmy开关与采样电容C串联以产生零点来补偿非主极点。通过采用第九开关Sdmy产生零点来跟踪第二开关S2和采样电容C产生的极点，零点和极点互相可以抵消，从而保证即便是在采样电容C很大的情况下，系统环路依然有较好的稳定性。
在其他实施方式中，哑元器件，即上述的第九开关Sdmy可以替换为第一电阻，第一电阻用于和采样电容C生成零点进而补第二开关说和采样电容C所产生的极点，从而提高系统的稳定性。
至此可见，本发明的采样保持放大器，通过在两个工作阶段间对反馈路径的调整，使得采样保持放大器具有本征的失调电压和低频噪声的消除能力，同时，由于采样电容直接由运算放大器驱动，而不是由输入端驱动，所以本发明的采样保持放大器的输入电流能够较大程度地减小；而由输入采样电容引入产生的额外的采样噪声，也可以通过最大化采样电容来降低，且通过在采样电容处添加哑元器件，可以保证在采样电容较大的情况下，系统环路依然有较好的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种采样保持放大器，其特征在于，所述采样保持放大器包括：运算放大器；
采样电容，第一端耦接至所述运算放大器的反相输入端，第二端耦接至参考地；
切换电路，用于通过在第一阶段和第二阶段间切换所述采样保持放大器的反馈路径，使得所述运算放大器的失调电压至少部分被本征地抵消。
2.根据权利要求1所述的采样保持放大器，其特征在于，所述切换电路，用于在所述第一阶段，将所述运算放大器配置为单位增益模式，使得所述采样保持放大器的输入电压和所述失调电压被跟踪到所述采样电容上，在所述第二阶段，将所述运算放大器配置为反相保持模式，以将所述采样电容上的采样电压转移到所述运算放大器的输出端。
3.根据权利要求1所述的采样保持放大器，其特征在于，所述切换电路包括：
第一开关，第一端连接到所述采样保持放大器的输入电压，第二端连接到所述运算放大器的同相输入端；
第二开关，跨接在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间；
第三开关，跨接在所述运算放大器的同相输入端和输出端之间；其中，在所述第一阶段，所述第一开关和所述第二开关导通，所述第三开关关断；在所述第二阶段，所述第一开关和所述第二开关关断，所述第三开关导通。
4.根据权利要求1所述的采样保持放大器，其特征在于，所述运算放大器的输出端在所述第一阶段和第二阶段位于所述运算放大器内部结构中不同的电路节点。
5.根据权利要求1所述的采样保持放大器，其特征在于，所述运算放大器包括：
电流镜电路，包括两个控制端以及第一功率端均分别连接在一起的第一晶体管以及第二晶体管；
信号输入电路，包括第三晶体管以及第四晶体管，其中，第三晶体管的控制端为所述运算放大器的同相输入端，第三晶体管的第一功率端耦接至所述第一晶体管的第二功率端；第四晶体管的控制端为所述运算放大器的反相输入端，第四晶体管的第一功率端耦接至所述第二晶体管的第二功率端；
电流源，其耦接于所述第三晶体管的第二功率端与所述第四晶体管的第二功率端的公共节点，以及接地端之间。
6.根据权利要求5所述的采样保持放大器，其特征在于，通过改变一开关电路中每个开关的通断状态，使得在所述第一阶段，所述运算放大器的输出端与所述第四晶体管的第一功率端耦接；在所述第二阶段，所述运算放大器的输出端与所述第三晶体管的第一功率端耦接。
7.根据权利要求6所述的采样保持放大器，其特征在于，所述开关电路包括：
第五开关，其第一端连接在所述第三晶体管的第一功率端与所述第一晶体管的第二功率端的公共节点，第二端连接在第一晶体管以及第二晶体管的控制端的公共节点，
第六开关，其第一端被配置为所述运算放大器的输出端，第二端连接在所述第四晶体管的第一功率端与所述第二晶体管的第二功率端的公共节点，
第七开关，其第一端连接在所述第五开关的第二端，第二端连接在所述第六开关的第二端，
第八开关，其第一端被配置为所述运算放大器的输出端，第二端与所述第五开关的第一端连接，
其中，所述第五开关和所述第六开关仅在所述第一阶段导通，所述第七开关和所述第八开关仅在所述第二阶段导通。
8.根据权利要求3所述的采样保持放大器，其特征在于，所述采样保持放大器还包括第九开关，所述第九开关用于和所述采样电容生成零点进而补所述第二开关和所述采样电容所产生的极点，从而提高系统的稳定性，所述第九开关与所述采样电容串联连接。
9.根据权利要求3所述的采样保持放大器，其特征在于，所述采样保持放大器还包括第一电阻，所述第一电阻用于和所述采样电容生成零点进而补所述第二开关和所述采样电容所产生的极点，从而提高系统的稳定性，所述第一电阻与所述采样电容串联连接。
10.根据权利要求8所述的采样保持放大器，其特征在于，所述第九开关被配置为保持常通。
11.根据权利要求8所述的采样保持放大器，其特征在于，所述第九开关的尺寸与所述第二开关的近似或一致，以使得所述第九开关的导通电阻和所述第二开关的导通电阻相同。
12.根据权利要求9所述的采样保持放大器，其特征在于，所述第一电阻的阻值和所述第二开关的导通电阻相同。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070222506A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Sunplus Technology Co., Ltd. Op driver with the function of canceling Op offset
US20080157874A1 (en) * 2007-01-02 2008-07-03 Mstar Semiconductor, Inc. Dynamic bandwidth compensating method and associated apparatus
EP2779444A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-17 Linear Technology Corporation Leakage Compensation For Switched Capacitor Integrators
US20170077802A1 (en) * 2014-05-16 2017-03-16 Sanechips Technology Co., Ltd. Compensation network, switching power supply circuit and circuit compensation method
CN110808714A (zh) * 2018-08-06 2020-02-18 锐迪科创微电子（北京）有限公司 一种实现多频段切换和抗饱和的射频功率放大器
CN113381617A (zh) * 2021-06-29 2021-09-10 昂宝电子（上海）有限公司 恒压开关电源及其控制芯片和方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4439693A (en) * 1981-10-30 1984-03-27 Hughes Aircraft Co. Sample and hold circuit with improved offset compensation
JP3208299B2 (ja) * 1995-02-20 2001-09-10 シャープ株式会社 アクティブマトリクス方式液晶駆動回路
US8558852B2 (en) * 2006-11-30 2013-10-15 Seiko Epson Corporation Source driver, electro-optical device, and electronic instrument
US9018855B2 (en) 2010-12-30 2015-04-28 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd. Controlling circuit for an LED driver and controlling method thereof
CN102243505B (zh) 2011-07-07 2013-08-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种低失调、快速响应的电压控制电流源、控制方法以及应用其的电源电路
CN102315698B (zh) 2011-08-30 2013-06-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种磁场耦合式非接触电能传输装置
CN102570837B (zh) 2012-02-28 2014-09-03 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种恒压恒流控制电路及其控制方法
CN102638169B (zh) 2012-05-08 2014-11-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种反激式变换器的控制电路、控制方法以及应用其的交流-直流功率变换电路
CN102882377B (zh) 2012-09-20 2014-11-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种同步整流控制方法及其同步整流控制电路
CN104836446B (zh) 2015-05-08 2017-06-16 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 隔离式变换器的控制方法、控制电路及开关电源
CN109245569B (zh) 2018-09-18 2020-04-24 西安矽力杰半导体技术有限公司 反激式变换器及其控制电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070222506A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Sunplus Technology Co., Ltd. Op driver with the function of canceling Op offset
US20080157874A1 (en) * 2007-01-02 2008-07-03 Mstar Semiconductor, Inc. Dynamic bandwidth compensating method and associated apparatus
EP2779444A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-17 Linear Technology Corporation Leakage Compensation For Switched Capacitor Integrators
US20170077802A1 (en) * 2014-05-16 2017-03-16 Sanechips Technology Co., Ltd. Compensation network, switching power supply circuit and circuit compensation method
CN110808714A (zh) * 2018-08-06 2020-02-18 锐迪科创微电子（北京）有限公司 一种实现多频段切换和抗饱和的射频功率放大器
CN113381617A (zh) * 2021-06-29 2021-09-10 昂宝电子（上海）有限公司 恒压开关电源及其控制芯片和方法

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