專利名稱：SoC芯片及其運放失調電壓的補償方法和補償裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及SoC (System on Chip)芯片,特別涉及SoC芯片中運算放大器失調電壓的補償方法和補償裝置，并涉及采用這種補償裝置的SoC芯片。
背景技術：
工業控制電路中經常會使用運算放大器(AMP)把小信號放大，然后將放大的信號進行模擬/數字轉換(ADC)，把轉換后的數字信號送微處理器(MCU)運算使用，通常還會把這些器件集成到一個芯片中，加上控制軟件形成SoC芯片，如圖1所示為一種典型的SoC芯片。在實際制造中，因為成本的原因，運算放大器的輸入總是存在一個失調電壓，這個電壓疊加在輸入信號上，就給整個電路運算帶來了誤差。例如:假設運算放大器的放大倍數為K，輸入信號的電壓為Vin，理論計算經過運算放大后的輸出電壓值應該為KXVin，但是，當運算放大器存在輸入失調電壓Vos，該輸入失調電壓會疊加到輸入信號上，這時運算放大器的實際輸出電壓值Vout為:Vout=KX (Vin+Vos)=KXVin + KXVos，也就是信號被放大后多出了一個誤差值，該誤差值的大小為KXVos = Vout- KXVin。為減小因運算放大器的輸入失調電壓引起的誤差，通常的做法是:在制造中盡量改進生廣，提聞精度，以減少運算放大器的輸入失調電壓，但是隨著精度的提聞芯片的成本會升高，考慮到成本壓力，實際的做法是在可容忍的誤差和成本范圍中進行權衡，大部分的產品都遺留了一些誤差。
發明內容
本發明旨在提供一種SoC芯片中運算放大器失調電壓的補償方法，以較低的成本消除因SoC芯片中運算放大器的輸入失調電壓引起的誤差。本發明SoC芯片中運算放大器失調電壓的補償方法，包括:
獲取SoC芯片中運算放大器的失調電壓誤差；
將所述失調電壓誤差預置于所述SoC芯片中；以及 用所述失調電壓誤差修正所述運算放大器放大后的信號。優選地，所述失調電壓誤差為數字失調電壓誤差，對應地，實現所述修正的方法為減法運算。優選地，所述數字失調電壓誤差的獲取方法包括:
設定所述運算放大器的放大倍數并接入輸入信號，測量該運算放大器此時的實際輸出電壓值，并計算理論輸出電壓值；
計算所述實際輸出電壓值和所述理論輸出電壓值的差值D ；以及通過公式ADos=2nX (D/b)得到數字失調電壓誤差，其中，ADos表示數字失調電壓誤差，η和b分別為SoC芯片中連接在MCU和所述運算放大器之間的模數轉換器的轉換精度和參考電壓。
優選地，所述修正由所述SoC芯片自身的MCU完成。本發明還提供了一種SoC芯片中運算放大器失調電壓的補償裝置，該補償裝置包括設置于該SoC芯片中的
存儲單元，用于預置所述運算放大器的失調電壓誤差；
用所述失調電壓誤差實現修正運算的修正單元；以及
處理單元，用于采樣所述運算放大器放大后的信號和調用所述修正單元修正采樣值。優選地，所述處理單元為所述SoC芯片自身的MCU。優選地，所述存儲單元為所述MCU的內部存儲單元。優選地，所述修正單元設置于所述MCU內。優選地，所述失調電壓誤差為數字失調電壓誤差，對應地，所述修正運算為減法運
笪
ο本發明還提供了一種SoC芯片，該SoC芯片包括運算放大器，其特征在于:該SoC芯片還包括上述任意一種補償裝置。與現有技術相比，本發明補償方法和補償裝置，用預置的失調電壓誤差和修正運算消除因SoC芯片中運算放大器的輸入失調`電壓引起的誤差，能夠有效提高SoC芯片的處理精度，而且不會導致SoC芯片的制造成本有較大升高。
圖1為一種典型的SoC芯片的原理框圖。圖2為本發明一些實施例中的SoC芯片的原理框圖。圖3為本發明一些實施例中構造的獲取失調電壓誤差的電路。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。如圖2示出了本發明一些實施例中的SoC芯片的原理框圖。如圖2所示，本SoC芯片包括MCU1、運算放大器2和連接于MCUl和運算放大器2之間的模數轉換器3，輸入信號經過運算放大器2放大后，再經過模數轉換器3轉換成數字信號，MCUl對該數字信號采樣，然后進行相應的處理。本SoC芯片還包括運算放大器2失調電壓的補償裝置，該補償裝置包括設置于該SoC芯片中的存儲單元4、修正單元5和處理單元。存儲單元4為MCUl的內部存儲單元，存儲單元4內預置了運算放大器2的失調電壓誤差。可以理解地，存儲單元4也可以設置在MCUl的外部，并與MCUl連接，以供MCUl讀取其內的失調電壓誤差。修正單元5設置于MCUl內，該修正單元5能夠用預置在存儲單元4內的失調電壓誤差實現修正運算。可以理解地，修正單元5可以用相應的程序存儲于ROM、EEPROM等存儲器中實現，這些存儲器可以是MCUl的內部存儲器或外部存儲器，即，修正單元5也可以設置在MCUl的外部；此外，修正單元5也可以用硬件電路實現。處理單元采用MCU1，該處理單元能夠實現以下功能:采樣運算放大器2放大后的信號，調用修正單元5修正采樣值。可以理解地，處理單元也可以是一個獨立于MCUl的處
理單元。
因為，MCUl對運算放大器2放大后的信號的采樣，是在經過模數轉換器3處理以后才進行的，采樣的是數字信號。因此，為簡化修正算法，優選在存儲單元4內預置數字失調電壓誤差，這樣修正運算可以通過簡單的減法運算(采樣值減去該數字失調電壓誤差)完成。但并不限于此，可以理解地，也可以將模擬失調電壓誤差預置于存儲單元4內，在進行修正運算時，先通過模數轉換算法將該模擬失調電壓誤差轉換成數字失調電壓誤差，再通過減法運算進行修正。本發明一些實施例還提供了 SoC芯片中運算放大器失調電壓的補償方法，該方法包括:獲取SoC芯片中運算放大器2的失調電壓誤差；將該失調電壓誤差預置于SoC芯片中的存儲單元4 ;用存儲單元4內的失調電壓誤差修正運算放大器2放大后的信號。當存儲單元4內預置的失調電壓誤差為數字失調電壓誤差時，可以通過減法運算方便地實現所述修正。圖3示出了本發明一些實施例中構造的獲取失調電壓誤差的電路。下面結合該電路說明失調電壓誤差的獲取方法:如圖3所示，根據SoC芯片具體應用中需要的放大倍數，選擇電阻Rf和Ri，構造電路以設定運算放大器2的放大倍數K，然后接入輸入信號Vin，測量運算放大器2此時的實際輸出電壓值Vout，再根據運算放大器定則K=Rf/Ri和Vout=KX Vin，計算出輸入信號Vin經運算放大器2放大后的理論輸出電壓值Vout-1，用實際輸出電壓值Vout減去理論輸出電壓值Vout-1得到差值D，該差值D即為運算放大器2的模擬失調電壓誤差。由于運算放大器2輸出的電壓要經過模擬/數字轉換后，才被MCUl采樣進而進行處理，為了方便調用，簡化修正運算，通過公式(I)將模擬失調電壓誤差(即所述差值D)轉換成數字失調電壓誤差，
ADos=2nX (D/b).....................(I)
其中ADos表示數字失調電壓誤差，η和b分別為模數轉換器3的轉換精度和參考電壓。假設:模數轉換器3的轉換精度為10位的，其參考電壓為5V，則具體的轉換公式為:ADos=210X (D/5)。本發明中的修正運算可以由SoC芯片自身的MCU完成，也可以由一個獨立的處理單兀完成。本發明補償裝置和補償方法可以應用于所有包括運算放大器的SoC芯片，例如，可用于電磁感應加熱SoC芯片。本發明通過在SoC芯片內設置補償裝置，可以在SoC芯片生產出廠檢驗測試時，將SoC芯片內部的運算放大器在制造中遺留的失調電壓誤差測試出來，并把該失調電壓誤差存入SoC芯片中，SoC芯片在以后的實際工作中，通過內置的補償裝置自動用該失調電壓誤差進行誤差修正運算，從而能夠提高SoC芯片的處理精度，更好地滿足工業控制需要。一些實施例中，其處理單元采用SoC芯片自身的MCU，存儲單元采用SoC芯片自身的存儲單元，修正單元采用程序實現，基本上不需為修正失調電壓誤差而額外增加成本。以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種SoC芯片中運算放大器失調電壓的補償方法，其特征在于，包括: 獲取SoC芯片中運算放大器的失調電壓誤差； 將所述失調電壓誤差預置于所述SoC芯片中；以及 用所述失調電壓誤差修正所述運算放大器放大后的信號。
2.根據權利要求1所述的補償方法，其特征在于:所述失調電壓誤差為數字失調電壓誤差，對應地，實現所述修正的方法為減法運算。
3.根據權利要求2所述的補償方法，其特征在于，所述數字失調電壓誤差的獲取方法包括: 設定所述運算放大器的放大倍數并接入輸入信號，測量該運算放大器此時的實際輸出電壓值，并計算理論輸出電壓值； 計算所述實際輸出電壓值和所述理論輸出電壓值的差值D ；以及通過公式ADos=2nX (D/b)得到數字失調電壓誤差，其中，ADos表示數字失調電壓誤差，η和b分別為SoC芯片中連接在MCU和所述運算放大器之間的模數轉換器的轉換精度和參考電壓。
4.根據權利要求1所述的補償方法，其特征在于:所述修正由所述SoC芯片自身的MCU完成。
5.一種SoC芯片中運算放大器失調電壓的補償裝置，其特征在于:包括設置于該SoC芯片中的 存儲單元，用于預置所述運算放大器的失調電壓誤差； 用所述失調電壓誤差實現修正運算的修正單元；以及 處理單元，用于采樣所述運算放大器放大后的信號和調用所述修正單元修正采樣值。
6.根據權利要求5所述的補償裝置，其特征在于:所述處理單元為所述SoC芯片自身的 MCU。
7.根據權利要求6所述的補償裝置，其特征在于:所述存儲單元為所述MCU的內部存儲單元。
8.根據權利要求6所述的補償裝置，其特征在于:所述修正單元設置于所述MCU內。
9.根據權利要求5所述的補償裝置，其特征在于:所述失調電壓誤差為數字失調電壓誤差，對應地，所述修正運算為減法運算。
10.一種SoC芯片，包括運算放大器，其特征在于:該SoC芯片還包括權利要求5-9任一項所述的補償裝置。
全文摘要
本發明涉及SoC芯片及其運放失調電壓的補償方法和補償裝置，該補償方法包括獲取SoC芯片中運算放大器的失調電壓誤差；將所述失調電壓誤差預置于所述SoC芯片中；以及用所述失調電壓誤差修正所述運算放大器放大后的信號。該補償裝置包括設置于該SoC芯片中的存儲單元，用于預置所述運算放大器的失調電壓誤差；用所述失調電壓誤差實現修正運算的修正單元；以及處理單元，用于采樣所述運算放大器放大后的信號和調用所述修正單元修正采樣值。該SoC芯片包括上述補償裝置。本發明補償方法和補償裝置能夠以較低的成本消除因SoC芯片中運算放大器的輸入失調電壓引起的誤差。
文檔編號G05F1/56GK103163924SQ201110418748
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者丘守慶, 許申生, 李鵬, 李龍杰, 戚龍 申請人:深圳市鑫匯科電子有限公司