本发明涉及一种电容式耦合截波仪表放大器，特别涉及一种于初始期间，通过调降增益以避免输出饱和的电容式耦合截波仪表放大器。本发明还涉及一种电容式耦合截波仪表放大器的控制方法。
背景技术：
1、图1显示一种现有技术电容式耦合截波仪表放大器的示意图。如图1所示，电容式耦合截波仪表放大器100包含输入截波单元chin、反馈截波单元chfb、电容反馈网络cnet1与全差动放大器amp1。其中，电容反馈网络cnet1包括电容c11、c12、c21与c22。一般而言，电容式耦合截波仪表放大器100应用于高精准度低噪声的信号感测放大器电路，在一般电路操作中，尤其是应用于超过20伏以上的高电压时，使用现有技术电容式耦合截波仪表放大器100，在操作的初始期间，需要等待较长时间来让相对较高的直流偏移回复到预设输出。例如应用于高压电池的电压感测电路，当电池电压刚接上电容式耦合截波仪表放大器电路100的初始期间，由于电池电压造成电路输入的直流偏移将会造成输出产生巨大的直流偏移，造成电容式耦合截波仪表放大器100的输出饱和并且需要等待长时间来让信号回复。
2、有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种电容式耦合截波仪表放大器及其控制方法，可以缩短初始期间中达到预设输出的时间，大幅提升电容式耦合截波放大器接收输入信号初期或切换接收信号的通道的初始期间的操作速度，适合应用在高精准高电压的电池电压信号感测系统。
技术实现思路
1、本发明提供了一种电容式耦合截波仪表放大器，包含：一输入截波单元，用以基于一时钟信号而将一差动输入信号截波以产生一差动输入截波信号；一反馈截波单元，用以基于该时钟信号而将一差动输出信号截波以产生一差动反馈截波信号；一电容反馈网络，包括一对差动输入电容与一对差动反馈电容，对应串联于该输入截波单元与该反馈截波单元之间，其中该输入截波单元、该反馈截波单元与该电容反馈网络用以将该差动反馈截波信号与该差动输入截波信号之间的差动差值以切换电容分压方式产生一差动反馈信号；以及一全差动放大器，用以将该差动反馈信号放大以产生该差动输出信号；其中该差动输出信号与该差动输入信号之间的一增益等于2倍的该差动输入电容的一差动输入电容值除以该差动反馈电容的一差动反馈电容值；其中于一正常操作期间，该增益为一预设增益，且该差动输入电容值为一预设差动输入电容值，且该差动反馈电容值为一预设差动反馈电容值；其中于该输入截波单元接收该差动输入信号的一初始期间，该电容式耦合截波仪表放大器通过调降该增益以避免该电容式耦合截波仪表放大器输出饱和。
2、本发明提供了一种电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，包含：基于一时钟信号而将一差动输入信号截波以产生一差动输入截波信号；基于该时钟信号而将一差动输出信号截波以产生一差动反馈截波信号；以切换电容分压方式，切换对应串联的一对差动输入电容与一对差动反馈电容，而将该差动反馈截波信号与该差动输入截波信号之间的差动差值分压而产生一差动反馈信号；将该差动反馈信号放大以产生该差动输出信号；以及于一初始期间，通过调降该差动输出信号与该差动输入信号之间的一增益以避免该电容式耦合截波仪表放大器输出饱和；其中该增益等于2倍的该差动输入电容的一差动输入电容值除以该差动反馈电容的一差动反馈电容值；其中于一正常操作期间，该增益为一预设增益，且该差动输入电容值为一预设差动输入电容值，且该差动反馈电容值为一预设差动反馈电容值。
3、在一种实施例中，该电容式耦合截波仪表放大器还包含一共模电路，与该电容反馈网络耦接，用以将该差动反馈信号的共模电压调节至一预设共模电压。
4、在一种实施例中，该电容式耦合截波仪表放大器通过调降该差动输入电容值及/或调高该差动反馈电容值以于该初始期间调降该增益。
5、在一种实施例中，该电容式耦合截波仪表放大器还包含：一开关电路，用以根据一时序控制信号而切换其中的多个开关，以于该初始期间切换每一该差动输入电容中的一第一输入电容与一第二输入电容于该输入截波单元与对应的该差动反馈电容之间的电连接关系，以调降该增益；以及一开关控制电路，用以产生该时序控制信号，而控制该开关电路。
6、在一种实施例中，该开关电路包括：一对第一开关，每一该第一开关耦接于该预设共模电压与对应的一共模输入端之间；一对第二开关，每一该第二开关耦接于对应的一差动反馈端与对应的一差动输出端之间；一对反相第二开关，每一该反相第二开关耦接于对应的该差动反馈端与对应的该共模输入端之间，其中该反相第二开关与该第二开关彼此反相操作；一对第三开关，每一该第三开关耦接于该预设共模电压与对应的该第一输入电容的相对于耦接该输入截波单元的一第一侧的一第二侧；以及一对第四开关，每一该第四开关耦接于对应的该第二侧与对应的该共模输入端之间。
7、在一种实施例中，该初始期间包括：一第一阶段，该输入截波单元与该反馈截波单元都保持顺向导通，且该开关控制电路通过该时序控制信号控制该对第一开关导通、该对第二开关导通、该对第三开关导通且该对第四开关关断，以将该差动输入信号取样并储存至该对差动输入电容中，并重置该差动反馈电容值；一第二阶段，该输入截波单元切换为交叉导通，该反馈截波单元保持顺向导通，且该开关控制电路通过该时序控制信号控制该对第一开关关断、该对第二开关关断、该对第三开关保持导通且该对第四开关保持关断，以将该增益调整为2倍的该第二输入电容的一第二输入电容值除以该差动反馈电容值；以及一第三阶段，该输入截波单元保持交叉导通，该反馈截波单元保持顺向导通，且该开关控制电路通过该时序控制信号控制该对第一开关保持关断、该对第二开关保持关断、该对第三开关切换为关断且在该对第三开关切换为关断之后将该对第四开关切换为导通，以将该第一输入电容与该第二输入电容并联为该差动输入电容并结束该初始期间，以开始该正常操作期间；其中于该初始期间调整后的该增益低于该预设增益，以避免该电容式耦合截波仪表放大器输出饱和。
8、在一种实施例中，该第一阶段结束后，于该第二阶段的开始期间，即该输入截波单元在顺向导通结束后，切换为交叉导通之前，具有一停滞时间(dead time)。
9、在一种实施例中，该开关控制电路于该第三阶段中，于该电容式耦合截波仪表放大器操作于一稳定状态(steady state)后，结束该初始期间，以开始该正常操作期间。
10、在一种实施例中，于该初始期间，该电容式耦合截波仪表放大器将该增益调降为该预设增益的一半。
11、在一种实施例中，该电容式耦合截波仪表放大器还包括：一开关电路，用以根据一时序控制信号而切换其中的多个开关，以于该初始期间切换每一该差动反馈电容中的一第一反馈电容与一第二反馈电容于该反馈截波单元与对应的该差动输入电容之间的电连接关系，以调降该增益；以及一开关控制电路，用以产生该时序控制信号，而控制该开关电路。
12、在一种实施例中，该开关电路包括：一对第一开关，每一该第一开关耦接于该预设共模电压与对应的一共模输入端之间；一对第二开关，每一该第二开关耦接于对应的一差动反馈端与对应的一差动输出端之间；一对反相第二开关，每一该反相第二开关耦接于对应的该差动反馈端与对应的该共模输入端之间，其中该反相第二开关与该第二开关彼此反相操作；一对第三开关，每一该第三开关耦接于该预设共模电压与对应的该第一反馈电容的相对于耦接该差动反馈端的一第一侧的一第二侧；以及一对第四开关，每一该第四开关耦接于对应的该第二侧与该反馈截波单元之间。
13、在一种实施例中，该初始期间包括：一第一阶段，该输入截波单元与该反馈截波单元都保持顺向导通，且该开关控制电路通过该时序控制信号控制该对第一开关导通、该对第二开关导通、该对第三开关导通且该对第四开关导通，以将该差动输入信号取样并储存至该对差动输入电容中，并重置该差动反馈电容值；一第二阶段，该输入截波单元切换为交叉导通，该反馈截波单元保持顺向导通，且该开关控制电路通过该时序控制信号控制该对第一开关关断、该对第二开关关断、该对第三开关保持导通且该对第四开关切换为导通，以将该第二反馈电容与该第一反馈电容并联，且该增益调整为2倍的该差动输入电容值除以该第二反馈电容与该第一反馈电容并联后的该差动反馈电容值；以及一第三阶段，该输入截波单元保持交叉导通，该反馈截波单元保持顺向导通，且该开关控制电路通过该时序控制信号控制该对第一开关保持关断、该对第二开关保持关断、该对第三开关切换为关断且该对第四开关切换为关断，以结束该第二反馈电容与该第一反馈电容的并联关系，并结束该初始期间，以开始该正常操作期间；其中于该初始期间调整后的该增益低于该预设增益，以避免该电容式耦合截波仪表放大器输出饱和。
14、在一种实施例中，该第一阶段结束后，于该第二阶段的开始期间，即该输入截波单元在顺向导通结束后，切换为交叉导通之前，具有一停滞时间(dead time)。
15、在一种实施例中，该开关控制电路于该第三阶段中，该电容式耦合截波仪表放大器操作于一稳定状态(steady state)后，结束该初始期间，以开始该正常操作期间。
16、在一种实施例中，于该初始期间调整后的该增益为该预设增益的一半。
17、以下将通过具体实施例详加说明，以更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。
1.一种电容式耦合截波仪表放大器，包含：
2.如权利要求1所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，还包含一共模电路，与该电容反馈网络耦接，用以将该差动反馈信号的共模电压调节至一预设共模电压。
3.如权利要求2所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该电容式耦合截波仪表放大器通过调降该差动输入电容值及/或调高该差动反馈电容值以于该初始期间调降该增益。
4.如权利要求3所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，还包含：
5.如权利要求4所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该多个开关包括：
6.如权利要求5所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该初始期间包括：
7.如权利要求6所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该第一阶段结束后，于该第二阶段的开始期间，即该输入截波单元在顺向导通结束后，切换为交叉导通之前，具有一停滞时间。
8.如权利要求6所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该开关控制电路于该第三阶段中，于该电容式耦合截波仪表放大器操作于一稳定状态后，结束该初始期间，以开始该正常操作期间。
9.如权利要求6所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，于该初始期间，该电容式耦合截波仪表放大器将该增益调降为该预设增益的一半。
10.如权利要求3所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，还包含：
11.如权利要求10所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该多个开关包括：
12.如权利要求11所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该初始期间包括：
13.如权利要求12所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该第一阶段结束后，于该第二阶段的开始期间，即该输入截波单元在顺向导通结束后，切换为交叉导通之前，具有一停滞时间。
14.如权利要求12所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，该开关控制电路于该第三阶段中，该电容式耦合截波仪表放大器操作于一稳定状态后，结束该初始期间，以开始该正常操作期间。
15.如权利要求12所述的电容式耦合截波仪表放大器，其中，于该初始期间调整后的该增益为该预设增益的一半。
16.一种电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，包含：
17.如权利要求16所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，还包含：将该差动反馈信号的共模电压调节至一预设共模电压。
18.如权利要求17所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，该于一初始期间，通过调降该差动输出信号与该差动输入信号之间的一增益以避免该电容式耦合截波仪表放大器输出饱和的步骤包括：通过调降该差动输入电容值及/或调高该差动反馈电容值以调降该增益。
19.如权利要求18所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，还包含：
20.如权利要求19所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，该多个开关包括：
21.如权利要求20所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，该于一初始期间，通过调降该差动输出信号与该差动输入信号之间的一增益以避免该电容式耦合截波仪表放大器输出饱和的步骤包括：
22.如权利要求21所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，该第一阶段结束后，于该第二阶段的开始期间，即该输入截波单元在顺向导通结束后，切换为交叉导通之前，具有一停滞时间。
23.如权利要求21所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，于该第三阶段中，于该电容式耦合截波仪表放大器操作于一稳定状态后，结束该初始期间，以开始该正常操作期间。
24.如权利要求21所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，于该初始期间，该增益调降为于该正常操作期间一预设增益的一半。
25.如权利要求18所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，还包含：
26.如权利要求25所述的电电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，该多个开关包括：
27.如权利要求26所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，该于一初始期间，通过调降该差动输出信号与该差动输入信号之间的一增益以避免该电容式耦合截波仪表放大器输出饱和的步骤包括：
28.如权利要求27所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，该第一阶段结束后，于该第二阶段的开始期间，即该输入截波单元在顺向导通结束后，切换为交叉导通之前，具有一停滞时间。
29.如权利要求27所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，该第三阶段中，该电容式耦合截波仪表放大器操作于一稳定状态后，结束该初始期间，以开始该正常操作期间。
30.如权利要求27所述的电容式耦合截波仪表放大器的控制方法，其中，于该初始期间调整后的该增益为该预设增益的一半。
