BR112016023034B1 - CAPACITIVE PROGRAMMABLE GAIN AMPLIFIER - Google Patents
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Abstract
AMPLIFICADOR DE GANHO PROGRAMÁVEL CAPACITIVO . Um aparelho inclui um amplificador operacional e uma pluralidade de condensadores acoplados a um terminal de entrada do amplificador operacional e configurada para ser acoplada seletivamente para receber um de um sinal de tensão de entrada e um sinal de tensão de saída do amplificador operacional.CAPACITIVE PROGRAMMABLE GAIN AMPLIFIER. An apparatus includes an operational amplifier and a plurality of capacitors coupled to an input terminal of the operational amplifier and configured to be selectively coupled to receive one of an input voltage signal and an output voltage signal from the operational amplifier.
Description
[0001] O presente pedido reivindica prioridade a partir do Pedido de Patente não Provisório U.S. de propriedade comum No. 14/242.285 depositado em 1 de Abril de 2014, cujos conteúdos são aqui expressamente incorporados por referência na sua totalidade.[0001] The present application claims priority from the commonly owned U.S. Non-Provisional Patent Application No. 14/242,285 filed on April 1, 2014, the contents of which are expressly incorporated herein by reference in its entirety.
[0002] A presente invenção é geralmente relacionada com um amplificador de ganho programável capacitivo.[0002] The present invention generally relates to a capacitive programmable gain amplifier.
[0003] Os avanços na tecnologia resultaram em dispositivos de computação menores e mais potentes. Por exemplo, existe atualmente uma grande variedade de dispositivos de computação portáteis pessoais, incluindo dispositivos de computação sem fio, tais como telefones portáteis sem fio, assistentes pessoais digitais (PDAs), dispositivos de paging que são pequenos, leves e facilmente transportados por usuários. Mais especificamente, telefones sem fio portáteis, como telefones celulares e telefones de protocolo de Internet (IP), podem comunicar pacotes de voz e dados através de redes sem fio. Além disso, muitos desses telefones sem fio incluem outros tipos de dispositivos que são incorporados. Por exemplo, um telefone sem fio também pode incluir uma câmera digital estática, uma câmera de vídeo digital, um gravador digital, e um reprodutor de arquivos de áudio. Além disso, esses telefones sem fio podem processar instruções executáveis, inclusive software aplicativos, tais como um aplicativo de navegador de web, que podem ser usados para acessar a Internet. Como tal, estes telefones sem fio podem incluir capacidades de computação significativas.[0003] Advances in technology have resulted in smaller, more powerful computing devices. For example, there are currently a wide variety of portable personal computing devices, including wireless computing devices such as portable cordless phones, personal digital assistants (PDAs), paging devices that are small, light and easily carried by users. More specifically, portable wireless phones, such as cell phones and Internet Protocol (IP) phones, can communicate voice and data packets over wireless networks. Additionally, many of these cordless phones include other types of devices that are built-in. For example, a cordless telephone may also include a still digital camera, a digital video camera, a digital recorder, and an audio file player. Additionally, these wireless phones can process executable instructions, including application software, such as a web browser application, that can be used to access the Internet. As such, these cordless phones can include significant computing capabilities.
[0004] Telefones sem fio podem incluir microfones configurados para capturar sinais de áudio. Um amplificador de ganho programável capacitivo (PGA) pode ser utilizado para amplificar um sinal, tal como um sinal de microfone (por exemplo, um sinal de áudio). O PGA capacitivo pode incluir vários condensadores de entrada acoplados a uma entrada de modo comum de um amplificador operacional (por exemplo, terra virtual) e vários condensadores de retorno acoplados a uma saída do amplificador operacional e a terra virtual. Cada condensador de entrada pode ser seletivamente acoplado ou desacoplado da entrada de modo comum utilizando conjunto de circuitos de comutação correspondente para controlar o ganho do PGA capacitivo. De um modo semelhante, cada condensador de retorno pode ser seletivamente acoplado a ou desacoplado da entrada de modo comum utilizando conjunto de circuitos de comutação correspondente para controlar o ganho do PGA capacitivo. No entanto, a corrente de fuga a partir do circuito de comutação pode fluir para a entrada de modo comum (por exemplo, um nó de alta impedância), que pode reduzir linearidade e reduzir uma variação de tensão de entrada. Por exemplo, a corrente de fuga pode reduzir a altura livre do PGA capacitivo que é usada para oscilações de tensão na saída do amplificador operacional. A altura livre reduzida pode causar linearidade reduzida e variação de tensão de entrada. Além disso, condensadores de entrada e condensadores de retorno podem reduzir o desempenho de ruído. Por exemplo, condensadores inativos podem aumentar a quantidade de ruído do PGA capacitivo.[0004] Cordless telephones may include microphones configured to capture audio signals. A capacitive programmable gain amplifier (PGA) can be used to amplify a signal, such as a microphone signal (for example, an audio signal). The capacitive PGA may include multiple input capacitors coupled to a common mode input of an operational amplifier (e.g., virtual ground) and multiple return capacitors coupled to an output of the operational amplifier and virtual ground. Each input capacitor can be selectively coupled or decoupled from the common mode input using corresponding switching circuitry to control the gain of the capacitive PGA. In a similar manner, each feedback capacitor can be selectively coupled to or decoupled from the common mode input using corresponding switching circuitry to control the gain of the capacitive PGA. However, leakage current from the switching circuit can flow to the common mode input (e.g., a high impedance node), which can reduce linearity and reduce input voltage variation. For example, leakage current can reduce the headroom of the capacitive PGA that is used for voltage swings at the output of the op amp. Reduced headroom can cause reduced linearity and input voltage variation. Additionally, input capacitors and return capacitors can reduce noise performance. For example, inactive capacitors can increase the amount of noise from the capacitive PGA.
[0005] A figura 1 mostra um dispositivo sem fio que comunica com um sistema sem fio;[0005] Figure 1 shows a wireless device that communicates with a wireless system;
[0006] A figura 2 mostra um diagrama de blocos do dispositivo sem fio na figura 1;[0006] Figure 2 shows a block diagram of the wireless device in Figure 1;
[0007] A figura 3 é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um sistema que pode ser operado para reduzir a corrente de fuga e melhorar a razão de rejeição de fonte de alimentação (PSRR) de um amplificador de ganho capacitivo programável de única extremidade;[0007] Figure 3 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of a system that can be operated to reduce leakage current and improve the power supply rejection ratio (PSRR) of a single-ended programmable capacitive gain amplifier ;
[0008] A figura 4 é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um sistema que pode ser operado para reduzir a corrente de fuga e melhorar PSRR de um amplificador de ganho capacitivo programável de dupla extremidade;[0008] Figure 4 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of a system that can be operated to reduce leakage current and improve PSRR of a double-ended programmable capacitive gain amplifier;
[0009] A figura 5 é um diagrama de circuito de uma primeira pluralidade de condensadores e uma segunda pluralidade de condensadores no sistema da figura 4; e[0009] Figure 5 is a circuit diagram of a first plurality of capacitors and a second plurality of capacitors in the system of Figure 4; It is
[0010] A figura 6 é um fluxograma que ilustra uma modalidade exemplar de um método 600 de funcionamento de um amplificador de ganho programável capacitivo tendo corrente de fuga reduzida e PSRR melhorado.[0010] Figure 6 is a flowchart illustrating an exemplary embodiment of a method 600 of operating a capacitive programmable gain amplifier having reduced leakage current and improved PSRR.
[0011] A descrição detalhada que se segue destina-se como uma descrição de projetos exemplares da presente invenção e não se destina a representar os únicos modelos em que a presente divulgação pode ser praticada. O termo "exemplar" é aqui utilizado para significar "servir como um exemplo, caso ou ilustração”. Qualquer projeto aqui descrito como "exemplar" não deve necessariamente ser interpretado como preferido ou vantajoso em relação a outros projetos. A descrição detalhada inclui detalhes específicos para a finalidade de prover uma compreensão completa dos projetos exemplares da presente divulgação. Será evidente para os versados na técnica que os projetos exemplares aqui descritos podem ser praticados sem estes detalhes específicos. Em alguns casos, estruturas e dispositivos bem conhecidos são mostrados em forma de diagrama de blocos, a fim de evitar obscurecer a novidade dos projetos exemplares aqui apresentados.[0011] The following detailed description is intended as a description of exemplary designs of the present invention and is not intended to represent the only models in which the present disclosure can be practiced. The term "exemplary" is used herein to mean "to serve as an example, case, or illustration." Any design described herein as "exemplary" should not necessarily be construed as preferred or advantageous over other designs. The detailed description includes specific details for the purpose of providing a complete understanding of the exemplary designs of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that the exemplary designs described herein can be practiced without these specific details. In some cases, well-known structures and devices are shown in the form of block diagram in order to avoid obscuring the novelty of the exemplary designs presented here.
[0012] A figura 1 mostra um dispositivo sem fio 110 que se comunica com um sistema de comunicação sem fio 120. O sistema de comunicação sem fio 120 pode ser um sistema de Evolução de Longo Prazo (LTE), um sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA), um Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM), um sistema de rede local sem fio (WLAN), ou algum outro sistema sem fio. Um sistema CDMA pode implementar CDMA de Banda Larga (WCDMA), CDMA 1X, Dados de Evolução Otimizados (EVDO), CDMA Síncrono com Divisão de Tempo (TD-SCDMA), ou alguma outra versão do CDMA. Para simplicidade, a figura 1 mostra o sistema de comunicação sem fio 120 incluindo duas estações base 130 e 132 e um controlador de sistema 140. De uma maneira geral, um sistema sem fio pode incluir qualquer número de estações base e qualquer conjunto de entidades de rede.[0012] Figure 1 shows a wireless device 110 that communicates with a wireless communication system 120. The wireless communication system 120 may be a Long Term Evolution (LTE) system, a Multiple Access system by Code Division (CDMA), a Global System for Mobile Communications (GSM), a wireless local area network (WLAN) system, or some other wireless system. A CDMA system may implement Wideband CDMA (WCDMA), CDMA 1X, Evolution Data Optimized (EVDO), Time Division Synchronous CDMA (TD-SCDMA), or some other version of CDMA. For simplicity, Figure 1 shows wireless communication system 120 including two base stations 130 and 132 and a system controller 140. Generally speaking, a wireless system can include any number of base stations and any set of communication entities. network.
[0013] O dispositivo sem fio 110 pode também ser referido como um equipamento de usuário (UE), uma estação móvel, um terminal, um terminal de acesso, uma unidade de assinante, uma estação, etc. O dispositivo sem fio 110 pode ser um telefone celular, um aparelho, um tablet, um modem sem fio, um assistente pessoal digital (PDA), um dispositivo portátil, um computador laptop, um smartbook, um netbook, um telefone sem fio, uma estação de loop local sem fio (WLL), um dispositivo Bluetooth, etc. O dispositivo sem fio 110 pode se comunicar com o sistema sem fio 120. O dispositivo sem fio 110 pode também receber sinais de estações de broadcast (por exemplo, uma estação de broadcast 134), sinais provenientes dos satélites (por exemplo, um satélite 150) em um ou mais sistemas de navegação global por satélite (GNSS), etc. o dispositivo sem fio 110 pode suportar uma ou mais tecnologias de rádio para comunicação sem fio, tais como LTE, WCDMA, CDMA 1X, EVDO, TD-SCDMA, GSM, 802.11, etc.[0013] The wireless device 110 may also be referred to as a user equipment (UE), a mobile station, a terminal, an access terminal, a subscriber unit, a station, etc. The wireless device 110 may be a cell phone, a handset, a tablet, a wireless modem, a personal digital assistant (PDA), a handheld device, a laptop computer, a smartbook, a netbook, a cordless telephone, a wireless local loop station (WLL), a Bluetooth device, etc. The wireless device 110 may communicate with the wireless system 120. The wireless device 110 may also receive signals from broadcast stations (e.g., a broadcast station 134), signals from satellites (e.g., a satellite 150 ) in one or more global navigation satellite systems (GNSS), etc. The wireless device 110 may support one or more radio technologies for wireless communication, such as LTE, WCDMA, CDMA 1X, EVDO, TD-SCDMA, GSM, 802.11, etc.
[0014] A figura 2 mostra um diagrama de blocos exemplar de um projeto do dispositivo sem fio 110 na figura 1. Neste projeto exemplar, o dispositivo sem fio 110 inclui um transceptor 220 acoplado a uma antena principal 210, um transceptor 222 acoplado a uma antena secundária 212, e um processador / controlador de dados 280. O transceptor 220 inclui múltiplos (K) receptores 230pa a 230pk e múltiplos (K) transmissores 250pa a 250pk para suportar múltiplas bandas de frequência, múltiplas tecnologias de rádio, agregação de portadora, etc. O transceptor 222 inclui múltiplos (L) receptores 230sa a 230SL e múltiplos (L) transmissores 250sa a 250sl para suportar múltiplas bandas de frequência, múltiplas tecnologias de rádio, agregação de portadora, diversidade de recepção, transmissão de múltipla entrada e múltipla saída (MIMO) proveniente de múltiplas antenas de transmissão a múltiplas antenas de recepção, etc.[0014] Figure 2 shows an exemplary block diagram of a design of the wireless device 110 in Figure 1. In this exemplary design, the wireless device 110 includes a transceiver 220 coupled to a main antenna 210, a transceiver 222 coupled to a secondary antenna 212, and a data processor/controller 280. The transceiver 220 includes multiple (K) 230pa to 230pk receivers and multiple (K) 250pa to 250pk transmitters to support multiple frequency bands, multiple radio technologies, carrier aggregation, etc. Transceiver 222 includes multiple (L) 230sa to 230SL receivers and multiple (L) 250sa to 250sl transmitters to support multiple frequency bands, multiple radio technologies, carrier aggregation, receive diversity, multiple-input multiple-output (MIMO) transmission ) from multiple transmitting antennas to multiple receiving antennas, etc.
[0015] No projeto exemplar mostrado na figura 2, cada receptor 230 inclui um LNA 240 e circuitos de recepção 242. Para recepção de dados, a antena 210 recebe sinais de estações base e/ou outras estações transmissoras e provê um sinal de RF recebido, que é roteado através de um circuito de interface de antena 224 e apresentado como um sinal de RF de entrada para um receptor selecionado. O circuito de interface de antena 224 pode incluir interruptores, duplexadores, filtros de transmissão, filtros de recepção, circuitos de correspondência, etc. A descrição a seguir pressupõe que o receptor 230pa é o receptor selecionado. Dentro do receptor 230pa, um LNA 240pa amplifica o sinal de RF de entrada e provê um sinal de RF de saída. Circuitos de recepção 242pa convertem descendentemente o sinal de RF de saída de RF para banda base, amplificam e filtram o sinal convertido descendentemente, e proveem um sinal de entrada analógico para o processador de dados 280. Circuitos de recepção 242pa podem incluir misturadores, filtros, amplificadores, circuitos correspondentes, um oscilador, um gerador oscilador local (LO), um loop travado por fase (PLL), etc. Cada receptor restante 230 em transceptores 220 e 222 podem operar de modo semelhante ao receptor 230pa.[0015] In the exemplary design shown in Figure 2, each receiver 230 includes an LNA 240 and reception circuitry 242. For data reception, the antenna 210 receives signals from base stations and/or other transmitting stations and provides a received RF signal , which is routed through an antenna interface circuit 224 and presented as an input RF signal to a selected receiver. The antenna interface circuit 224 may include switches, duplexers, transmit filters, receive filters, matching circuits, etc. The following description assumes that the 230pa receiver is the selected receiver. Inside the 230pa receiver, a 240pa LNA amplifies the input RF signal and provides an output RF signal. 242pa receive circuits downconvert the RF signal from RF output to baseband, amplify and filter the downconverted signal, and provide an analog input signal to the data processor 280. 242pa receive circuits may include mixers, filters, amplifiers, matching circuits, an oscillator, a local oscillator generator (LO), a phase-locked loop (PLL), etc. Each remaining receiver 230 in transceivers 220 and 222 may operate similarly to the receiver 230pa.
[0016] No projeto exemplar mostrado na figura 2, cada transmissor 250 inclui circuitos de transmissão 252 e um amplificador de potência (PA) 254. Para transmissão de dados, o processador de dados 280 processa (por exemplo, codifica e modula) os dados a serem transmitidos e provê um sinal de saída analógico para um transmissor selecionado. A descrição abaixo assume que o transmissor 250pa é o transmissor selecionado. Dentro do transmissor 250pa, circuitos de transmissão 252pa amplificam, filtram e convertem ascendentemente o sinal de saída analógico de banda base para RF e proveem um sinal RF modulado. Circuitos de transmissão 252pa podem incluir amplificadores, filtros, misturadores, circuitos correspondentes, um oscilador, um gerador de LO, um PLL, etc. Um PA 254pa recebe e amplifica o sinal de RF modulado e provê um sinal de transmissão de RF tendo o nível de potência de saída apropriada. O sinal de transmissão RF é encaminhado através da interface de circuito de antena 224 e transmitido através da antena 210. Cada transmissor restantes 250 em transceptores 220 e 222 pode operar de modo semelhante ao transmissor 250pa.[0016] In the exemplary design shown in Figure 2, each transmitter 250 includes transmission circuitry 252 and a power amplifier (PA) 254. For data transmission, the data processor 280 processes (e.g., encodes and modulates) the data to be transmitted and provides an analog output signal to a selected transmitter. The description below assumes that the 250pa transmitter is the selected transmitter. Inside the 250pa transmitter, 252pa transmission circuits amplify, filter and upconvert the baseband analog output signal to RF and provide a modulated RF signal. 252pa transmission circuits may include amplifiers, filters, mixers, matching circuits, an oscillator, an LO generator, a PLL, etc. A PA 254pa receives and amplifies the modulated RF signal and provides an RF transmit signal having the appropriate output power level. The RF transmission signal is routed through the antenna circuit interface 224 and transmitted through the antenna 210. Each remaining transmitter 250 in transceivers 220 and 222 can operate similarly to the transmitter 250pa.
[0017] A figura 2 mostra um projeto exemplar de receptor 230 e transmissor 250. Um receptor e um transmissor podem também incluir outros circuitos não mostrados na figura 2, como filtros, circuitos correspondentes, etc. todo ou uma parte de transceptores 220 e 222 pode ser implementado em um ou mais circuitos integrados analógicos (ICs), ICs RF (RFICs), ICs de sinal misto, etc. Por exemplo, LNA 240 e circuitos de recepção 242 podem ser implementados em um módulo, que pode ser um RFIC, etc. Os circuitos em transceptores 220 e 222 podem também ser implementados de outras formas.[0017] Figure 2 shows an exemplary design of receiver 230 and transmitter 250. A receiver and transmitter may also include other circuits not shown in Figure 2, such as filters, corresponding circuits, etc. All or a portion of transceivers 220 and 222 may be implemented on one or more analog integrated circuits (ICs), RF ICs (RFICs), mixed signal ICs, etc. For example, LNA 240 and receive circuitry 242 may be implemented in a module, which may be an RFIC, etc. The circuits in transceivers 220 and 222 may also be implemented in other ways.
[0018] O processador / controlador de dados 280 pode executar várias funções para o dispositivo sem fio 110. Por exemplo, o processador de dados 280 pode executar o processamento de dados sendo recebidos via receptores 230 e dados sendo transmitidos através de transmissores 250. Controlador 280 pode controlar o funcionamento dos diversos circuitos dentro transceptores 220 e 222. Uma memória 282 pode armazenar códigos de programa e dados no processador / controlador de dados 280. O processador / controlador de dados 280 pode ser implementado em um ou mais circuitos integrados de aplicação específica (ASIC) e/ou outros ICs.[0018] The data processor/controller 280 may perform various functions for the wireless device 110. For example, the data processor 280 may perform processing of data being received via receivers 230 and data being transmitted via transmitters 250. Controller 280 may control the operation of the various circuits within transceivers 220 and 222. A memory 282 may store program codes and data in the data processor/controller 280. The data processor/controller 280 may be implemented in one or more application integrated circuits specific (ASIC) and/or other ICs.
[0019] Um codificador / decodificador (CODEC) 260 pode ser acoplado ao processador de dados 280. O CODEC 260 pode incluir um amplificador de ganho programável capacitivo 261. O amplificador de ganho programável capacitivo 261 está integrado no CODEC 260 e é operável para ajustar uma magnitude de sinais de áudio (por exemplo, amplificar os sinais de áudio) ao dispositivo sem fio 110. Por exemplo, o amplificador de ganho programável capacitivo 261 pode amplificar os sinais de áudio de voz recebidos pelo dispositivo sem fio 110 através de um microfone 266. Em uma modalidade exemplar, os sinais de áudio capturados pelo microfone 266 podem ser filtrados por um filtro 264, e os sinais de áudio filtrados são amplificados pelo amplificador de ganho programável capacitivo 261.[0019] An encoder/decoder (CODEC) 260 may be coupled to the data processor 280. The CODEC 260 may include a capacitive programmable gain amplifier 261. The capacitive programmable gain amplifier 261 is integrated into the CODEC 260 and is operable to adjust a magnitude of audio signals (e.g., amplifying the audio signals) to the wireless device 110. For example, the capacitive programmable gain amplifier 261 may amplify voice audio signals received by the wireless device 110 through a microphone 266. In an exemplary embodiment, audio signals captured by microphone 266 may be filtered by a filter 264, and the filtered audio signals are amplified by capacitive programmable gain amplifier 261.
[0020] O dispositivo sem fio 110 pode suportar múltiplos grupos de banda, múltiplas tecnologias de rádio e/ou múltiplas antenas. O dispositivo sem fio 110 pode incluir um número de LNA para suportar a recepção através dos múltiplos grupos de banda, múltiplas tecnologias de rádio e/ou múltiplas antenas.[0020] The wireless device 110 may support multiple band groups, multiple radio technologies, and/or multiple antennas. The wireless device 110 may include a number of LNAs to support reception across multiple band groups, multiple radio technologies, and/or multiple antennas.
[0021] Com referência à figura 3, um diagrama de um sistema 300 que pode ser operável para reduzir a fuga de corrente e melhorar a razão de rejeição de fonte de alimentação (PSRR) de um amplificador de ganho programável capacitivo de única extremidade é mostrado. Em uma modalidade exemplar, o sistema 300 pode corresponder a um amplificador de ganho programável capacitivo. Por exemplo, o sistema 300 pode corresponder ao amplificador de ganho programável capacitivo 261 da figura 2. O sistema 300 é operável para amplificar os sinais de áudio capturados por um microfone, tal como o microfone 266 da figura 2. O sistema 300 inclui um amplificador operacional 302 e uma pluralidade de condensadores 304.[0021] Referring to Figure 3, a diagram of a system 300 that may be operable to reduce leakage current and improve the power supply rejection ratio (PSRR) of a single-ended capacitive programmable gain amplifier is shown. . In an exemplary embodiment, system 300 may correspond to a capacitive programmable gain amplifier. For example, system 300 may correspond to capacitive programmable gain amplifier 261 of Figure 2. System 300 is operable to amplify audio signals captured by a microphone, such as microphone 266 of Figure 2. System 300 includes an amplifier operational 302 and a plurality of capacitors 304.
[0022] Um condensador de entrada (CIN) pode ser acoplado em série a uma entrada de modo comum (por exemplo, um primeiro nó (N1)) do amplificador operacional 302. Em uma modalidade exemplar, o primeiro nó (N1) corresponde a uma terra virtual do sistema 300. Por exemplo, o primeiro nó (N1) é acoplado a uma primeira entrada do amplificador operacional 302. O condensador de entrada (CIN) pode ser incluído em um percurso de entrada que provê sinais de entrada para o amplificador operacional 302. Por exemplo, um sinal de tensão de entrada (VIN) (por exemplo, um sinal de áudio, tal como um sinal de microfone) pode ser provido a um primeiro terminal do condensador de entrada (CIN), e um segundo terminal do condensador de entrada (CIN) pode ser acoplado ao primeiro nó (N1). O condensador de entrada (CIN) pode carregar e descarregar com base em um nível de tensão do sinal de tensão de entrada (VIN). Por exemplo, o condensador de entrada (CIN) pode carregar quando o sinal de tensão de entrada (VIN) tem um alto nível de tensão de lógica, e o condensador de entrada (CIN) pode descarregar quando o sinal de tensão de entrada (VIN) tem um baixo nível tensão de lógica.[0022] An input capacitor (CIN) may be coupled in series to a common mode input (e.g., a first node (N1)) of operational amplifier 302. In an exemplary embodiment, the first node (N1) corresponds to a virtual ground of the system 300. For example, the first node (N1) is coupled to a first input of the operational amplifier 302. The input capacitor (CIN) may be included in an input path that provides input signals to the amplifier operational 302. For example, an input voltage signal (VIN) (e.g., an audio signal, such as a microphone signal) may be provided to a first terminal of the input capacitor (CIN), and a second terminal of the input capacitor (CIN) can be coupled to the first node (N1). The input capacitor (CIN) can charge and discharge based on a voltage level from the input voltage signal (VIN). For example, the input capacitor (CIN) can charge when the input voltage signal (VIN) has a high logic voltage level, and the input capacitor (CIN) can discharge when the input voltage signal (VIN) ) has a low level logic voltage.
[0023] Uma saída do amplificador operacional 302 inclui um percurso de retorno que inclui um condensador de retorno (CFB). Por exemplo, um primeiro terminal do condensador de retorno (CFB) pode ser acoplado à saída do amplificador operacional 302, e um segundo terminal do condensador de retorno (CFB) pode ser acoplado ao primeiro nó (N1). O amplificador operacional 302 pode ser configurado para amplificar o sinal de tensão de entrada (VIN) para gerar um sinal de tensão de saída (Vout). O sinal de tensão de saída (Vout) pode ser provido para o primeiro terminal do condensador de retorno (CFB), e o condensador de retorno (CFB) pode carregar e descarregar com base em um nível de tensão do sinal de tensão de saída (Vout). Por exemplo, o condensador de retorno (CFB) pode carregar quando o sinal de tensão de saída (Vout) tem um alto nível de tensão de lógica, e o condensador de retorno (CFB) pode descarregar quando o sinal de tensão de saída (Vout) tem um baixo nível de tensão de lógica. Em uma modalidade exemplar, um segundo percurso de retorno (não mostrado) acoplado ao primeiro nó (N1) e à saída do amplificador operacional 302 pode incluir um circuito de condensador de comutação (não mostrado) que pode ser configurado para gerar uma resistência relativamente grande para retorno de corrente contínua por meio de acoplamento e desacoplamento de um condensador (não mostrado) ao primeiro nó (N1) a uma taxa acelerada.[0023] An output of the operational amplifier 302 includes a return path that includes a feedback capacitor (CFB). For example, a first feedback capacitor terminal (CFB) may be coupled to the output of operational amplifier 302, and a second feedback capacitor terminal (CFB) may be coupled to the first node (N1). The operational amplifier 302 may be configured to amplify the input voltage signal (VIN) to generate an output voltage signal (Vout). The output voltage signal (Vout) can be provided to the first terminal of the feedback capacitor (CFB), and the feedback capacitor (CFB) can charge and discharge based on a voltage level of the output voltage signal ( Will T). For example, the feedback capacitor (CFB) can charge when the output voltage signal (Vout) has a high logic voltage level, and the feedback capacitor (CFB) can discharge when the output voltage signal (Vout) ) has a low logic voltage level. In an exemplary embodiment, a second return path (not shown) coupled to the first node (N1) and the output of operational amplifier 302 may include a switching capacitor circuit (not shown) that may be configured to generate a relatively large resistance. for returning direct current by coupling and uncoupling a capacitor (not shown) to the first node (N1) at an accelerated rate.
[0024] O ganho do amplificador de ganho programável capacitivo (por exemplo, o ganho do sistema 300) baseia-se em uma capacitância de entrada e uma capacitância de retorno. Por exemplo, o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo pode basear-se na capacitância do condensador de entrada (CIN) e o ganho do condensador de retorno (CFB). Em uma modalidade exemplar, o ganho é igual a (ou aproximadamente igual a) a capacitância de entrada dividida pela capacitância de retorno.[0024] The gain of the capacitive programmable gain amplifier (e.g., the gain of system 300) is based on an input capacitance and a return capacitance. For example, the gain of the capacitive programmable gain amplifier may be based on the input capacitor capacitance (CIN) and the feedback capacitor gain (CFB). In an exemplary embodiment, the gain is equal to (or approximately equal to) the input capacitance divided by the return capacitance.
[0025] O ganho do amplificador de ganho programável capacitivo pode ser ajustado seletivamente por acoplamento de condensadores em paralelo com o condensador de entrada (CIN) e/ou seletivamente acoplando condensadores em paralelo com o condensador de retorno (CFB). Por exemplo, o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo pode ser aumentado acoplando condensadores em paralelo com o condensador de entrada (CIN) (por exemplo, aumentando a capacitância de entrada), e o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo pode ser diminuído acoplando condensadores em paralelo com o condensador de retorno (CIN) (por exemplo, aumentando a capacitância de retorno).[0025] The gain of the capacitive programmable gain amplifier can be adjusted selectively by coupling capacitors in parallel with the input capacitor (CIN) and/or selectively coupling capacitors in parallel with the return capacitor (CFB). For example, the gain of the capacitive programmable gain amplifier can be increased by coupling capacitors in parallel with the input capacitor (CIN) (e.g., by increasing the input capacitance), and the gain of the capacitive programmable gain amplifier can be decreased by coupling capacitors in parallel with the return capacitor (CIN) (e.g. increasing the return capacitance).
[0026] A pluralidade de condensadores 304 inclui vários condensadores (C1-CN). Por exemplo, a pluralidade de condensadores 304 pode incluir um primeiro condensador (C1), um segundo condensador (C2), um terceiro condensador (C3), um quarto condensador (C4), um quinto condensador (C5), e um N-ésimo condensador (CN), em que N é qualquer número inteiro maior que um. Por exemplo, se N for igual a nove, a pluralidade de condensadores 304 inclui nove condensadores.[0026] The plurality of capacitors 304 includes several capacitors (C1-CN). For example, the plurality of capacitors 304 may include a first capacitor (C1), a second capacitor (C2), a third capacitor (C3), a fourth capacitor (C4), a fifth capacitor (C5), and an Nth capacitor (CN), where N is any integer greater than one. For example, if N equals nine, the plurality of capacitors 304 includes nine capacitors.
[0027] Em uma modalidade exemplar, cada condensador (C1-CN) na pluralidade de condensadores 304 pode ter capacitâncias incrementais uniformes. Por exemplo, a capacitância do segundo condensador (C2) pode ser duas vezes a capacitância do primeiro condensador (C1), a capacitância do terceiro condensador (C3) pode ser duas vezes a capacitância do segundo condensador (C2), etc. Como um exemplo não limitativo, o primeiro condensador (C1) podem ter uma capacitância de 625 femto-Farads (fF), e o segundo condensador (C2) pode ter uma capacitância de 1,25 Pico-Farads (pF) (por exemplo, 625 fF X 2). O terceiro condensador (C3) pode ter uma capacitância de 2,5 pF (por exemplo, 1,25 pF X 2), o quarto condensador (C4) podem ter uma capacitância de 5,0 pF (por exemplo, 2,5 pF X 2), o quinto condensador (C5) pode ter uma capacitância de 10,0 pF (por exemplo, 5,0 pF X 2), etc.[0027] In an exemplary embodiment, each capacitor (C1-CN) in the plurality of capacitors 304 may have uniform incremental capacitances. For example, the capacitance of the second capacitor (C2) may be twice the capacitance of the first capacitor (C1), the capacitance of the third capacitor (C3) may be twice the capacitance of the second capacitor (C2), etc. As a non-limiting example, the first capacitor (C1) may have a capacitance of 625 femto-Farads (fF), and the second capacitor (C2) may have a capacitance of 1.25 Pico-Farads (pF) (e.g. 625 fF X 2). The third capacitor (C3) may have a capacitance of 2.5 pF (e.g., 1.25 pF X 2), the fifth capacitor (C5) can have a capacitance of 10.0 pF (e.g. 5.0 pF X 2), etc.
[0028] Em uma outra modalidade exemplar, cada condensador (C1-CN) na pluralidade de condensadores 304 pode ter capacitâncias incrementais não uniformes. Como um exemplo não limitativo, o primeiro condensador (C1) pode ter uma capacitância de 0,168 pF, o segundo condensador (C2) pode ter uma capacitância de 0,197 pF, o terceiro condensador (C3) pode ter uma capacitância de 0,231 pF, etc. Para reduzir um erro de ganho associado com as capacitâncias incrementais não uniformes, cada condensador (C1-CN) pode ter um comprimento de dedo comum em um arranjo de condensador de metal-óxido metálico (MOM) e larguras diferentes no layout de condensador MOM. Por exemplo, cada condensador (C1-CN) pode ser construído usando várias linhas (por exemplo, dedos) e condensadores em série podem dividir dedos para reduzir a capacitância parasita.[0028] In another exemplary embodiment, each capacitor (C1-CN) in the plurality of capacitors 304 may have non-uniform incremental capacitances. As a non-limiting example, the first capacitor (C1) may have a capacitance of 0.168 pF, the second capacitor (C2) may have a capacitance of 0.197 pF, the third capacitor (C3) may have a capacitance of 0.231 pF, etc. To reduce a gain error associated with non-uniform incremental capacitances, each capacitor (C1-CN) can have a common finger length in a metal-oxide-metal (MOM) capacitor arrangement and different widths in the MOM capacitor layout. For example, each capacitor (C1-CN) can be constructed using multiple lines (e.g. fingers) and series capacitors can split fingers to reduce parasitic capacitance.
[0029] Cada condensador (C1-CN) pode ser seletivamente acoplado em paralelo com o condensador de entrada (CIN) (por exemplo, acoplado ao primeiro nó (N1) e o sinal de tensão de entrada (VIN)) ou seletivamente acoplado em paralelo ao condensador de retorno (CFB) (por exemplo, acoplado ao primeiro nó (N1) e ao sinal de tensão de saída (Vout).[0029] Each capacitor (C1-CN) can be selectively coupled in parallel with the input capacitor (CIN) (e.g., coupled to the first node (N1) and the input voltage signal (VIN)) or selectively coupled in parallel to the feedback capacitor (CFB) (e.g. coupled to the first node (N1) and the output voltage signal (Vout).
[0030] Por exemplo, uma pluralidade de interruptores (S1-SN) pode ser acoplada à pluralidade de condensadores 304. Cada interruptor (S1-SN) pode ser configurado para acoplar um condensador correspondente (C1- CN) para receber o sinal de tensão de entrada (VIN) ou para receber o sinal de tensão de saída (Vout). Por exemplo, o primeiro interruptor (S1) é acoplado a um primeiro terminal do primeiro condensador (C1) e pode ser seletivamente acoplado a um terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) ou a um terminal associado com o sinal de tensão de saída (VOUT). O segundo interruptor (S2) é acoplado a um primeiro terminal do segundo condensador (C2), e pode ser seletivamente acoplado a um terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) ou a um terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout). O terceiro interruptor (S3) é acoplado a um primeiro terminal do terceiro condensador (C3) e pode ser seletivamente acoplado a um terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) ou a um terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout). O quarto interruptor (S4) é acoplado a um primeiro terminal do quarto condensador (C4) e pode ser seletivamente acoplado a um terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) ou a um terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout). O quinto interruptor (S5) é acoplado a um primeiro terminal do quinto condensador (C5) e pode ser seletivamente acoplado a um terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) ou a um terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout). O N-ésimo interruptor (SN) é acoplado a um primeiro terminal da N-ésimo condensador (CN) e pode ser seletivamente acoplado a um terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) ou a um terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout).[0030] For example, a plurality of switches (S1-SN) may be coupled to the plurality of capacitors 304. Each switch (S1-SN) may be configured to couple a corresponding capacitor (C1-CN) to receive the voltage signal input voltage (VIN) or to receive the output voltage signal (Vout). For example, the first switch (S1) is coupled to a first terminal of the first capacitor (C1) and may be selectively coupled to a terminal associated with the input voltage signal (VIN) or to a terminal associated with the voltage signal output (VOUT). The second switch (S2) is coupled to a first terminal of the second capacitor (C2), and may be selectively coupled to a terminal associated with the input voltage signal (VIN) or to a terminal associated with the output voltage signal. (Will T). The third switch (S3) is coupled to a first terminal of the third capacitor (C3) and may be selectively coupled to a terminal associated with the input voltage signal (VIN) or to a terminal associated with the output voltage signal (VIN) Will T). The fourth switch (S4) is coupled to a first terminal of the fourth capacitor (C4) and may be selectively coupled to a terminal associated with the input voltage signal (VIN) or to a terminal associated with the output voltage signal (VIN) Will T). The fifth switch (S5) is coupled to a first terminal of the fifth capacitor (C5) and may be selectively coupled to a terminal associated with the input voltage signal (VIN) or to a terminal associated with the output voltage signal (VIN) Will T). The Nth switch (SN) is coupled to a first terminal of the Nth capacitor (CN) and may be selectively coupled to a terminal associated with the input voltage signal (VIN) or to a terminal associated with the voltage signal. output voltage (Vout).
[0031] Cada um condensador (C1-CN) é acoplado à terra virtual (por exemplo, a entrada do amplificador operacional 302). Por exemplo, um segundo terminal do primeiro condensador (C1) é acoplado ao primeiro nó (N1), um segundo terminal do segundo condensador (C2) é acoplado ao primeiro nó (N1), e um segundo terminal do terceiro condensador (C3) é acoplado ao primeiro nó (N1). De um modo semelhante, um segundo terminal do quarto condensador (C4) é acoplado ao primeiro nó (N1), um segundo terminal do quinto condensador (C5) é acoplado ao primeiro nó (N1), e um segundo terminal do N-ésimo condensador (CN) é acoplado ao primeiro nó (N1).[0031] Each capacitor (C1-CN) is coupled to virtual ground (e.g., the input of operational amplifier 302). For example, a second terminal of the first capacitor (C1) is coupled to the first node (N1), a second terminal of the second capacitor (C2) is coupled to the first node (N1), and a second terminal of the third capacitor (C3) is coupled to the first node (N1). In a similar way, a second terminal of the fourth capacitor (C4) is coupled to the first node (N1), a second terminal of the fifth capacitor (C5) is coupled to the first node (N1), and a second terminal of the Nth capacitor (CN) is coupled to the first node (N1).
[0032] O ganho do amplificador de ganho programável capacitivo pode ser ajustado através dos interruptores (S1-SN). Por exemplo, o ganho pode ser aumentado desacoplando um interruptor do terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout) e acoplando o interruptor ao terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN). Tal como ilustrado na figura 3, o segundo interruptor (S2) está acoplado ao terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout). Assim, o segundo condensador (C2) é acoplado em paralelo com o condensador de retorno (CFB). Para aumentar o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo, o segundo interruptor (S2) pode desacoplar do terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout) e acoplar ao terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) (por exemplo, acoplando o segundo condensador (C2) em paralelo com o condensador de entrada (CIN)). Como resultado, a capacitância de entrada pode aumentar pela capacitância do segundo condensador (C2), e a capacitância de retorno pode diminuir pela capacitância do segundo condensador (C2). Aumentar a capacitância de entrada e diminuir a capacidade de retorno produz um ganho maior. O quinto interruptor (S5) pode operar de uma maneira substancialmente semelhante para aumentar o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo.[0032] The gain of the capacitive programmable gain amplifier can be adjusted via the switches (S1-SN). For example, gain can be increased by decoupling a switch from the terminal associated with the output voltage signal (Vout) and coupling the switch to the terminal associated with the input voltage signal (VIN). As illustrated in figure 3, the second switch (S2) is coupled to the terminal associated with the output voltage signal (Vout). Thus, the second capacitor (C2) is coupled in parallel with the return capacitor (CFB). To increase the gain of the capacitive programmable gain amplifier, the second switch (S2) may decouple from the terminal associated with the output voltage signal (Vout) and couple to the terminal associated with the input voltage signal (VIN) (e.g. , coupling the second capacitor (C2) in parallel with the input capacitor (CIN)). As a result, the input capacitance may increase by the capacitance of the second capacitor (C2), and the return capacitance may decrease by the capacitance of the second capacitor (C2). Increasing the input capacitance and decreasing the return capacitance produces a greater gain. The fifth switch (S5) may operate in a substantially similar manner to increase the gain of the capacitive programmable gain amplifier.
[0033] O ganho pode ser diminuído desacoplando o interruptor do terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) e acoplando o interruptor ao terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout). Tal como ilustrado na figura 3, o primeiro interruptor (S1) é acoplado ao terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN). Assim, o primeiro condensador (C1) é acoplado em paralelo com o condensador de entrada (CIN). Para diminuir o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo, o primeiro interruptor (S1) pode desacoplar do terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) e acoplar ao terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout) (por exemplo, acoplando o primeiro condensador (C1) em paralelo com condensador de retorno (CFB)). Como resultado, a capacitância de entrada pode diminuir pela capacitância do primeiro condensador (C1), e a capacitância de retorno pode aumentar pela capacitância do primeiro condensador (C1). O aumento da capacidade de retorno e diminuição da capacitância de entrada produz um ganho inferior. Os terceiro, quarto, e N-ésimo interruptores (S3, S4, SN) podem operar de uma maneira substancialmente semelhante para diminuir o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo.[0033] The gain can be decreased by decoupling the switch from the terminal associated with the input voltage signal (VIN) and coupling the switch to the terminal associated with the output voltage signal (Vout). As illustrated in figure 3, the first switch (S1) is coupled to the terminal associated with the input voltage signal (VIN). Thus, the first capacitor (C1) is coupled in parallel with the input capacitor (CIN). To decrease the gain of the capacitive programmable gain amplifier, the first switch (S1) may decouple from the terminal associated with the input voltage signal (VIN) and couple to the terminal associated with the output voltage signal (Vout) (e.g. , coupling the first capacitor (C1) in parallel with the return capacitor (CFB)). As a result, the input capacitance can decrease by the capacitance of the first capacitor (C1), and the return capacitance can increase by the capacitance of the first capacitor (C1). Increasing the feedback capacity and decreasing the input capacitance produces a lower gain. The third, fourth, and Nth switches (S3, S4, SN) can operate in a substantially similar manner to decrease the gain of the capacitive programmable gain amplifier.
[0034] O sistema 300 da figura 3 pode reduzir deslocamentos de modo comuns em terra virtual (por exemplo, a entrada do amplificador operacional 302) para aumentar a variação de tensão de entrada e para aumentar a linearidade com base na altura livre melhorada (por exemplo, aumentada). Por exemplo, a entrada do sistema 300 (por exemplo, o nó acoplado para receber o sinal de tensão de entrada (VIN)) e a saída do sistema 300 (por exemplo, o nó acoplado para receber o sinal de tensão de saída (Vout)) são nós da baixa impedância, e o primeiro nó (N1) é um nó de alta impedância. Os interruptores (S1-SN) podem ser acoplados aos terminais associados com o sinal de tensão de saída (Vout) (por exemplo, a saída do sistema 300) e/ou os terminais acoplados aos terminais associados com o sinal de tensão de entrada (VIN) (por exemplo, a entrada do sistema 300) ao invés de acoplados ao primeiro nó (N1) (por exemplo, terra virtual). Como um resultado, as correntes de fuga geradas a partir dos interruptores (S1-SN) podem propagar-se para os nós de baixa impedância, em oposição a um nó de alta impedância (por exemplo, o primeiro nó (N1)). Prevenir correntes de fuga a partir de propagação para os nós de alta impedância pode aumentar a variação de tensão de entrada e aumentar a linearidade do amplificador de ganho programável capacitivo. Além disso, porque as correntes de fuga associadas com os interruptores (S1-SN) propagam-se para os nós de baixa impedância (em oposição à terra virtual), PSRR é aumentada.[0034] System 300 of Figure 3 can reduce common mode offsets in virtual ground (e.g., the input of operational amplifier 302) to increase input voltage variation and to increase linearity based on improved headroom (e.g. example, increased). For example, the input of system 300 (e.g., the node coupled to receive the input voltage signal (VIN)) and the output of system 300 (e.g., the node coupled to receive the output voltage signal (Vout) )) are low impedance nodes, and the first node (N1) is a high impedance node. The switches (S1-SN) may be coupled to the terminals associated with the output voltage signal (Vout) (e.g., the output of system 300) and/or the terminals coupled to the terminals associated with the input voltage signal (Vout). VIN) (e.g., system input 300) rather than coupled to the first node (N1) (e.g., virtual ground). As a result, leakage currents generated from the switches (S1-SN) can propagate to the low-impedance nodes, as opposed to a high-impedance node (e.g., the first node (N1)). Preventing leakage currents from propagating to high impedance nodes can increase the input voltage variation and increase the linearity of the capacitive programmable gain amplifier. Furthermore, because the leakage currents associated with the switches (S1-SN) propagate to the low impedance nodes (as opposed to virtual ground), PSRR is increased.
[0035] Será também apreciado que cada condensador (C1-CN) na pluralidade de condensadores 304 é utilizado quer como um condensador de entrada (por exemplo, acoplado a em paralelo ao condensador de entrada (CIN)) ou um condensador de retorno (por exemplo, acoplado em paralelo ao condensador de retorno (CFB)). Uma vez que cada condensador (C1-CN) na pluralidade de condensadores 304 é utilizado quer como um condensador de entrada ou um condensador de retorno, o amplificador de ganho programável capacitivo pode conseguir um melhor desempenho de ruído (por exemplo, redução do ruído) em modos de ganho elevado (por exemplo, capacitância de entrada relativamente grande) com melhor monotonicidade.[0035] It will also be appreciated that each capacitor (C1-CN) in the plurality of capacitors 304 is used either as an input capacitor (e.g., coupled in parallel to the input capacitor (CIN)) or a return capacitor (e.g. example, coupled in parallel to the return capacitor (CFB)). Since each capacitor (C1-CN) in the plurality of capacitors 304 is used as either an input capacitor or a feedback capacitor, the capacitive programmable gain amplifier can achieve better noise performance (e.g., noise reduction). in high gain modes (e.g. relatively large input capacitance) with better monotonicity.
[0036] Com referência à figura 4, um diagrama de um sistema 400 que pode ser operado para reduzir a corrente de fuga e melhorar a razão de rejeição de fonte de alimentação (PSRR) de um amplificador de ganho programável capacitivo de dupla extremidade é mostrado. Em uma modalidade exemplar, o sistema 400 pode corresponder a um amplificador de ganho programável capacitivo. Por exemplo, o sistema 400 pode corresponder ao amplificador de ganho programável capacitivo 261 da figura 2. O sistema 400 é operável para amplificar os sinais de áudio capturados por um microfone, tal como o microfone 266 da figura 2. O sistema 400 inclui um amplificador operacional diferencial 402, uma primeira pluralidade de condensadores 404, e uma segunda pluralidade de condensadores 406.[0036] With reference to Figure 4, a diagram of a system 400 that can be operated to reduce leakage current and improve the power supply rejection ratio (PSRR) of a double-ended capacitive programmable gain amplifier is shown. . In an exemplary embodiment, system 400 may correspond to a capacitive programmable gain amplifier. For example, system 400 may correspond to capacitive programmable gain amplifier 261 of Figure 2. System 400 is operable to amplify audio signals captured by a microphone, such as microphone 266 of Figure 2. System 400 includes an amplifier operating differential 402, a first plurality of capacitors 404, and a second plurality of capacitors 406.
[0037] Um primeiro condensador de entrada (CIN1) pode ser acoplado em série a uma entrada de modo comum (por exemplo, um primeiro nó (N1)) do amplificador operacional diferencial 402, e um segundo condensador de entrada (CIN2), pode ser acoplado em série a uma segunda entrada de modo comum (por exemplo, um segundo nó (N2)) do amplificador operacional diferencial 402. Em uma modalidade exemplar, o primeiro nó (N1) e o segundo nó (N2) correspondem a uma terra virtual do sistema 400. Por exemplo, o primeiro nó (N1) é acoplado a uma primeira entrada do amplificador operacional diferencial 402, e o segundo nó (N2) é acoplado a uma segunda entrada do amplificador operacional diferencial 402.[0037] A first input capacitor (CIN1) may be coupled in series to a common mode input (e.g., a first node (N1)) of the differential operational amplifier 402, and a second input capacitor (CIN2), may be coupled in series to a second common mode input (e.g., a second node (N2)) of the differential operational amplifier 402. In an exemplary embodiment, the first node (N1) and the second node (N2) correspond to a ground virtual system 400. For example, the first node (N1) is coupled to a first input of the differential operational amplifier 402, and the second node (N2) is coupled to a second input of the differential operational amplifier 402.
[0038] O primeiro condensador de entrada (CIN1) pode ser incluído em um primeiro percurso de entrada que provê um primeiro sinal de entrada diferencial para o amplificador operacional 402, e o segundo condensador de entrada diferencial (CIN2) pode ser incluído em um segundo percurso de entrada que provê um segundo sinal de entrada diferencial para o amplificador operacional diferencial 402. Por exemplo, um primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1) pode ser provido a um primeiro terminal do primeiro condensador de entrada (CIN1), e um segundo sinal de tensão de entrada (VIN2) pode ser provido a um primeiro terminal do segundo condensador de entrada (CIN2). Em uma modalidade exemplar, o primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1) e o segundo sinal de tensão de entrada (VIN2) são sinais diferenciais. Um segundo terminal do primeiro condensador de entrada (CIN1) é acoplado ao primeiro nó (N1), e um segundo terminal do segundo condensador de entrada (CIN2) é acoplado ao segundo nó (N2).[0038] The first input capacitor (CIN1) may be included in a first input path that provides a first differential input signal to the operational amplifier 402, and the second differential input capacitor (CIN2) may be included in a second input path that provides a second differential input signal to the differential operational amplifier 402. For example, a first input voltage signal (VIN1) may be provided to a first terminal of the first input capacitor (CIN1), and a second input voltage signal (VIN2) can be provided to a first terminal of the second input capacitor (CIN2). In an exemplary embodiment, the first input voltage signal (VIN1) and the second input voltage signal (VIN2) are differential signals. A second terminal of the first input capacitor (CIN1) is coupled to the first node (N1), and a second terminal of the second input capacitor (CIN2) is coupled to the second node (N2).
[0039] Uma primeira saída do amplificador operacional diferencial 402 inclui um primeiro percurso de retorno que inclui um primeiro condensador de retorno (CFB1), e uma segunda saída do amplificador operacional diferencial 402 inclui um segundo percurso de retorno que inclui um segundo condensador de retorno (CFB2). Por exemplo, um primeiro terminal do primeiro condensador de retorno (CFB1) pode ser acoplado à primeira saída do amplificador operacional diferencial 402, e um segundo terminal do primeiro condensador de retorno (CFB1) pode ser acoplado ao primeiro nó (N1). De um modo semelhante, um primeiro terminal do segundo condensador de retorno (CFB2) pode ser acoplado à segunda saída do amplificador operacional diferencial 402, e um segundo terminal do segundo condensador de retorno (CFB2) pode ser acoplado ao segundo nó (N2).[0039] A first output of the differential operational amplifier 402 includes a first return path that includes a first feedback capacitor (CFB1), and a second output of the differential operational amplifier 402 includes a second return path that includes a second feedback capacitor (CFB2). For example, a first terminal of the first feedback capacitor (CFB1) may be coupled to the first output of the differential operational amplifier 402, and a second terminal of the first feedback capacitor (CFB1) may be coupled to the first node (N1). In a similar manner, a first terminal of the second feedback capacitor (CFB2) may be coupled to the second output of the differential operational amplifier 402, and a second terminal of the second feedback capacitor (CFB2) may be coupled to the second node (N2).
[0040] O amplificador operacional diferencial 402 pode ser configurado para amplificar os sinais de tensão de entrada (VIN1, V1N2) para gerar um primeiro sinal de saída de tensão (VOUT1) e um segundo sinal de tensão de saída (VOUT2). Em uma modalidade exemplar, o primeiro sinal de tensão de saída (VOUT1) e o segundo sinal de tensão de saída (VOUT2) são sinais diferenciais. O primeiro sinal de tensão de saída (VOUT1) pode ser provido para o primeiro terminal do primeiro condensador de retorno (CFB1), e o primeiro condensador de retorno (CFB1) pode carregar e descarregar com base em um nível de tensão do primeiro sinal de tensão de saída (VOUT1). De um modo semelhante, o segundo sinal de tensão de saída (VOUT2) pode ser provido para o primeiro terminal do segundo condensador de retorno (CFB2), e o segundo condensador de retorno (CFB2) pode carregar e descarregar com base em um nível de tensão do segundo sinal de tensão de saída (VOUT2).[0040] Differential operational amplifier 402 can be configured to amplify input voltage signals (VIN1, V1N2) to generate a first voltage output signal (VOUT1) and a second output voltage signal (VOUT2). In an exemplary embodiment, the first output voltage signal (VOUT1) and the second output voltage signal (VOUT2) are differential signals. The first output voltage signal (VOUT1) may be provided to the first terminal of the first feedback capacitor (CFB1), and the first feedback capacitor (CFB1) may charge and discharge based on a voltage level of the first feedback signal. output voltage (VOUT1). In a similar way, the second output voltage signal (VOUT2) can be provided to the first terminal of the second feedback capacitor (CFB2), and the second feedback capacitor (CFB2) can charge and discharge based on a voltage level. voltage of the second output voltage signal (VOUT2).
[0041] O ganho do amplificador de ganho programável capacitivo pode ser ajustado seletivamente acoplando condensadores em paralelo com os condensadores de entrada (CIN1, CIN2) e/ou seletivamente acoplando condensadores em paralelo com os condensadores de retorno (CFB1, CFB2). Por exemplo, o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo pode ser aumentado acoplando condensadores em paralelo com os condensadores de entrada (CIN1, CIN2) (por exemplo, aumentando a capacitância de entrada), e o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo pode ser diminuído acoplando condensadores em paralelo com os condensadores de retorno (CFB1, CFB2) (por exemplo, aumentando a capacidade de retorno).[0041] The gain of the capacitive programmable gain amplifier can be adjusted selectively by coupling capacitors in parallel with the input capacitors (CIN1, CIN2) and/or selectively coupling capacitors in parallel with the return capacitors (CFB1, CFB2). For example, the gain of the capacitive programmable gain amplifier can be increased by coupling capacitors in parallel with the input capacitors (CIN1, CIN2) (e.g., increasing the input capacitance), and the gain of the capacitive programmable gain amplifier can be decreased by coupling capacitors in parallel with the return capacitors (CFB1, CFB2) (for example, increasing the return capacity).
[0042] Tal como ilustrado na figura 5, a primeira pluralidade de condensadores 404 inclui vários condensadores (C1-CK). Por exemplo, a primeira pluralidade de condensadores 404 pode incluir um primeiro condensador (C1-1), um segundo condensador (C1-2), um terceiro condensador (C1-3), um quarto condensador (C1-4), um quinto condensador (C1-5), e um K-ésimo condensador (C), onde K é qualquer número inteiro maior que zero. Por exemplo, se K é igual a doze, a primeira pluralidade de condensadores 404 inclui doze condensadores. A segunda pluralidade de condensadores 406 inclui vários condensadores (Cl-CM). Por exemplo, a segunda pluralidade de condensadores 404 pode incluir um primeiro condensador (C2-1), um segundo condensador (C2-2), um terceiro condensador (C2-3), um quarto condensador (C2-4), um quinto condensador (C2-5), e um M- ésimo condensador (CM), em que M é qualquer número inteiro maior que um. Em uma modalidade exemplar, a primeira pluralidade de condensadores 404 e a segunda pluralidade de condensadores 406 incluem um número igual de condensadores (por exemplo, K - M).[0042] As illustrated in figure 5, the first plurality of capacitors 404 includes several capacitors (C1-CK). For example, the first plurality of capacitors 404 may include a first capacitor (C1-1), a second capacitor (C1-2), a third capacitor (C1-3), a fourth capacitor (C1-4), a fifth capacitor (C1-5), and a Kth capacitor (C), where K is any integer greater than zero. For example, if K is equal to twelve, the first plurality of capacitors 404 includes twelve capacitors. The second plurality of capacitors 406 includes a plurality of capacitors (Cl-CM). For example, the second plurality of capacitors 404 may include a first capacitor (C2-1), a second capacitor (C2-2), a third capacitor (C2-3), a fourth capacitor (C2-4), a fifth capacitor (C2-5), and an M-th capacitor (CM), where M is any integer greater than one. In an exemplary embodiment, the first plurality of capacitors 404 and the second plurality of capacitors 406 include an equal number of capacitors (e.g., K - M).
[0043] As primeira e segunda pluralidades de condensadores 404-406 podem operar de uma maneira substancialmente semelhante à pluralidade de condensadores 304 na figura 3. Por exemplo, o primeiro terminal de cada condensador (C1-1-C1-k) na primeira pluralidade de condensadores 404 pode ser acoplado a um interruptor correspondente (S1-1-S1-k), e cada interruptor (S1-1-S1-k) pode ser configurado para acoplar o condensador correspondente (C1-1-Cl-k) ao primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1) ou ao primeiro sinal de tensão de saída (VOUT1). Assim, cada condensador (C1-1-C1-k) pode ser seletivamente acoplado em paralelo com o primeiro condensador de entrada (CIN1) (por exemplo, acoplado ao primeiro nó (N1) e receber o primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1)) ou seletivamente acoplado em paralelo ao primeiro condensador de retorno (CFB1) (por exemplo, acoplado ao primeiro nó (N1) e receber o sinal de tensão de saída do primeiro (VOUT1)).[0043] The first and second plurality of capacitors 404-406 may operate in a manner substantially similar to the plurality of capacitors 304 in figure 3. For example, the first terminal of each capacitor (C1-1-C1-k) in the first plurality of capacitors 404 can be coupled to a corresponding switch (S1-1-S1-k), and each switch (S1-1-S1-k) can be configured to couple the corresponding capacitor (C1-1-Cl-k) to the first input voltage signal (VIN1) or the first output voltage signal (VOUT1). Thus, each capacitor (C1-1-C1-k) can be selectively coupled in parallel with the first input capacitor (CIN1) (e.g., coupled to the first node (N1) and receive the first input voltage signal (VIN1 )) or selectively coupled in parallel to the first feedback capacitor (CFB1) (e.g. coupled to the first node (N1) and receiving the output voltage signal from the first (VOUT1)).
[0044] De um modo semelhante, o primeiro terminal de cada condensador (C2-1-C2-M) na segunda pluralidade de condensadores 406 pode ser acoplado a um interruptor correspondente (S2-1-S2-M), e cada interruptor (S2-1-S2-M) pode ser configurado para acoplar o condensador correspondente (C2-1-C2-M) para receber o segundo sinal de tensão de entrada (VIN2) ou para receber o segundo sinal de tensão de saída (VOUT2). Assim, cada condensador (C2-1-C2-M) pode ser seletivamente acoplado em paralelo ao segundo condensador de entrada (CIN2) (por exemplo, acoplado ao segundo nó (N2) e receber o segundo sinal de tensão de entrada (VIN2)) ou seletivamente acoplado em paralelo ao segundo condensador de retorno (CFB2) (por exemplo, acoplado ao segundo nó (N2) e receber o segundo sinal de tensão de saída (VOUT2)).[0044] In a similar manner, the first terminal of each capacitor (C2-1-C2-M) in the second plurality of capacitors 406 may be coupled to a corresponding switch (S2-1-S2-M), and each switch ( S2-1-S2-M) can be configured to couple the corresponding capacitor (C2-1-C2-M) to receive the second input voltage signal (VIN2) or to receive the second output voltage signal (VOUT2) . Thus, each capacitor (C2-1-C2-M) can be selectively coupled in parallel to the second input capacitor (CIN2) (e.g., coupled to the second node (N2) and receive the second input voltage signal (VIN2) ) or selectively coupled in parallel to the second feedback capacitor (CFB2) (e.g. coupled to the second node (N2) and receiving the second output voltage signal (VOUT2)).
[0045] O ganho do amplificador de ganho programável capacitivo na figura 4 pode ser ajustado através do interruptor (S1-1-S1-k, S2-1-S2-K). Por exemplo, o ganho pode ser aumentado desacoplando interruptores dos terminais associados com os primeiro e segundo sinais de tensão de saída (VOUT1, VOUT2) e acoplando os interruptores aos terminais associados com os primeiro e segundo sinais de tensão de entrada (VIN1, VIN2). Tal como ilustrado na figura 5, o segundo interruptor (S1-2) é acoplado ao terminal associado com o primeiro sinal de tensão de saída (VOUT1), e o segundo interruptor (S2-2) é acoplado ao terminal associado com o segundo sinal de tensão de saída (VOUT2). Assim, o segundo condensador (C1-2) na primeira pluralidade de condensadores 404 é acoplado em paralelo com o primeiro condensador de retorno (CFB1), e o segundo condensador (C2-2) na segunda pluralidade de condensadores 406 é acoplado em paralelo ao segundo condensador de retorno (CFB2). Para aumentar o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo, o segundo interruptor (S1-2) pode desacoplar do terminal associado com o primeiro sinal de tensão de saída (VOUT1) e acoplar ao terminal associado com o primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1) (por exemplo, o acoplamento do segundo condensador (C1-2) em paralelo com o primeiro condensador de entrada (CIN1)). De um modo semelhante, o segundo interruptor (S2-2) pode desacoplar do terminal associado com o segundo sinal de tensão de saída (VOUT2) e acoplar ao terminal associado com o segundo sinal de tensão de entrada (VIN2) (por exemplo, acoplando o segundo condensador (C2-2) em paralelo com o segundo condensador de entrada (CIN2)).[0045] The gain of the capacitive programmable gain amplifier in figure 4 can be adjusted via the switch (S1-1-S1-k, S2-1-S2-K). For example, the gain can be increased by decoupling switches from the terminals associated with the first and second output voltage signals (VOUT1, VOUT2) and coupling the switches to the terminals associated with the first and second input voltage signals (VIN1, VIN2). . As illustrated in Figure 5, the second switch (S1-2) is coupled to the terminal associated with the first output voltage signal (VOUT1), and the second switch (S2-2) is coupled to the terminal associated with the second signal. output voltage (VOUT2). Thus, the second capacitor (C1-2) in the first plurality of capacitors 404 is coupled in parallel with the first feedback capacitor (CFB1), and the second capacitor (C2-2) in the second plurality of capacitors 406 is coupled in parallel to the second return capacitor (CFB2). To increase the gain of the capacitive programmable gain amplifier, the second switch (S1-2) can decouple from the terminal associated with the first output voltage signal (VOUT1) and couple to the terminal associated with the first input voltage signal (VIN1 ) (for example, coupling the second capacitor (C1-2) in parallel with the first input capacitor (CIN1)). In a similar manner, the second switch (S2-2) may decouple from the terminal associated with the second output voltage signal (VOUT2) and couple to the terminal associated with the second input voltage signal (VIN2) (e.g., coupling the second capacitor (C2-2) in parallel with the second input capacitor (CIN2)).
[0046] O ganho pode ser diminuído através do desacoplamento de interruptores dos terminais associados com os primeiro e segundo sinais de tensão de entrada (VIN1, V1N2) e o acoplamento dos interruptores aos terminais associados com os primeiro e segundo sinais de saída de tensão (VOUT1, VOUT2). Tal como ilustrado na figura 5, o primeiro interruptor (S1-1) é acoplado ao terminal associado com o primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1), e o primeiro interruptor (S2-1) é acoplado ao terminal associado com o segundo sinal de tensão de entrada (VIN2). Assim, o primeiro condensador (C1-1) na primeira pluralidade de condensadores 404 é acoplado em paralelo com o primeiro condensador de entrada (CIN1), e o primeiro condensador (C21) na segunda pluralidade de condensadores 406 é acoplado em paralelo com o segundo condensador de entrada (CIN2). Para diminuir o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo, o primeiro interruptor (S1-1) pode desacoplar do terminal associado com o primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1) e acoplar ao terminal associado com o primeiro sinal de tensão de saída (VOUT1) (por exemplo, acoplando o primeiro condensador (C1-1) em paralelo com o primeiro condensador de retorno (CFB1)). De um modo semelhante, o primeiro interruptor (S2-1) pode desacoplar do terminal associado com o segundo sinal de tensão de entrada (VIN2) e acoplar ao terminal associado com o segundo sinal de tensão de saída (VOUT2) (por exemplo, acoplando o primeiro condensador (C2-1) em paralelo com o segundo condensador de retorno (CFB2)).[0046] The gain can be decreased by decoupling switches from the terminals associated with the first and second input voltage signals (VIN1, V1N2) and coupling the switches to the terminals associated with the first and second voltage output signals ( VOUT1, VOUT2). As illustrated in Figure 5, the first switch (S1-1) is coupled to the terminal associated with the first input voltage signal (VIN1), and the first switch (S2-1) is coupled to the terminal associated with the second signal. input voltage (VIN2). Thus, the first capacitor (C1-1) in the first plurality of capacitors 404 is coupled in parallel with the first input capacitor (CIN1), and the first capacitor (C21) in the second plurality of capacitors 406 is coupled in parallel with the second input capacitor (CIN2). To decrease the gain of the capacitive programmable gain amplifier, the first switch (S1-1) may decouple from the terminal associated with the first input voltage signal (VIN1) and couple to the terminal associated with the first output voltage signal (VOUT1 ) (for example, coupling the first capacitor (C1-1) in parallel with the first return capacitor (CFB1)). In a similar manner, the first switch (S2-1) may decouple from the terminal associated with the second input voltage signal (VIN2) and couple to the terminal associated with the second output voltage signal (VOUT2) (e.g., coupling the first capacitor (C2-1) in parallel with the second return capacitor (CFB2)).
[0047] O sistema 400 da figura 4 pode reduzir deslocamentos de modo comum na terra virtual (por exemplo, as entradas do amplificador operacional diferencial 402) para aumentar uma variação de tensão de entrada e aumentar a linearidade com base na altura livre melhoria (por exemplo, aumentada). Por exemplo, as entradas do sistema 400 (por exemplo, os nós acoplados para receber os sinais de tensão de entrada (VIN1, V1N2)) e as saídas do sistema 400 (por exemplo, os nós acoplados para receber os sinais de tensão de saída (VOUT1, VOUT2)) são os nós de baixa impedância, e o primeiro nó (N1) e o segundo nó (N2) são nó de alta impedância. Os interruptores (S1-1-S1-k, S2-1-S1-M) podem ser acoplados aos terminais associados com os sinais de tensão de saída (VOUT1, VOUT2) (por exemplo, as saídas do sistema 400) e/ou os terminais acoplados a terminais associados com os sinais de tensão de entrada (VIN1, V1N2) (por exemplo, as entradas do sistema 400) em vez de acoplados aos nós de terra virtual (N1, N2). Como um resultado, as correntes de fuga geradas a partir dos interruptores (S1-1-S1-k, S2-1 S1-M) podem se propagar para os nós de baixa impedância, em oposição a um nó de alta impedância. Prevenir correntes de fuga a partir de propagação para os nós de alta impedância pode aumentar a variação de tensão de entrada e aumentar a linearidade do amplificador de ganho programável capacitivo. Além disso, porque as correntes de fuga associadas com os interruptores (S1-1-S1-k, S2-1-S1-M) propagam-se para os nós de baixa impedância (em oposição à terra virtual), PSRR é aumentada.[0047] The system 400 of Figure 4 can reduce common mode shifts in virtual ground (e.g., the inputs of the differential operational amplifier 402) to increase an input voltage variation and increase linearity based on headroom improvement (e.g. example, increased). For example, the inputs of the system 400 (e.g., the nodes coupled to receive the input voltage signals (VIN1, V1N2)) and the outputs of the system 400 (e.g., the nodes coupled to receive the output voltage signals (VOUT1, VOUT2)) are the low impedance nodes, and the first node (N1) and the second node (N2) are high impedance node. The switches (S1-1-S1-k, S2-1-S1-M) may be coupled to the terminals associated with the output voltage signals (VOUT1, VOUT2) (e.g., the system outputs 400) and/or the terminals coupled to terminals associated with input voltage signals (VIN1, V1N2) (e.g., system inputs 400) rather than coupled to virtual ground nodes (N1, N2). As a result, leakage currents generated from the switches (S1-1-S1-k, S2-1 S1-M) can propagate to low impedance nodes as opposed to a high impedance node. Preventing leakage currents from propagating to high impedance nodes can increase the input voltage variation and increase the linearity of the capacitive programmable gain amplifier. Furthermore, because the leakage currents associated with the switches (S1-1-S1-k, S2-1-S1-M) propagate to the low impedance nodes (as opposed to virtual ground), PSRR is increased.
[0048] Será também apreciado que cada condensador (C1-1-C1-k, C2-1-C2-M) na pluralidade de condensadores 404, 406 é utilizado quer como um condensador de entrada (por exemplo, acoplado em paralelo para com os condensadores de entrada (CIN1, CIN2)) ou um condensador de retorno (por exemplo, acoplado em paralelo com os condensadores de retorno (CFB1, CFB2)). Uma vez que cada condensador (C1-1-C1-k, C2-1-C2-M) na pluralidade de condensadores 404, 406 é utilizado quer como um condensador de entrada ou um condensador de retorno, o amplificador de ganho programável capacitivo pode conseguir um melhor desempenho de ruído (por exemplo, redução de ruído) em modos de ganho elevado (por exemplo, capacitância de entrada relativamente grande) com melhor monotonicidade.[0048] It will also be appreciated that each capacitor (C1-1-C1-k, C2-1-C2-M) in the plurality of capacitors 404, 406 is used either as an input capacitor (e.g., coupled in parallel to the input capacitors (CIN1, CIN2)) or a return capacitor (e.g. coupled in parallel with the return capacitors (CFB1, CFB2)). Since each capacitor (C1-1-C1-k, C2-1-C2-M) in the plurality of capacitors 404, 406 is used as either an input capacitor or a feedback capacitor, the capacitive programmable gain amplifier can achieve better noise performance (e.g. noise reduction) in high gain modes (e.g. relatively large input capacitance) with better monotonicity.
[0049] Com referência à figura 6, um fluxograma que ilustra uma modalidade exemplar de um método 600 de funcionamento de um amplificador de ganho programável capacitivo tendo vazamento de corrente de fuga reduzido e melhor PSRR é mostrado. Em uma modalidade ilustrativa, o método 600 pode ser realizado utilizando o amplificador de ganho programável capacitivo 261 do dispositivo sem fio 110 da figura 1-2, o sistema 300 da figura 3, o sistema 400 da figura 4, os interruptores da figura 5, ou qualquer combinação dos mesmos.[0049] Referring to Figure 6, a flowchart illustrating an exemplary embodiment of a method 600 of operating a capacitive programmable gain amplifier having reduced leakage current leakage and improved PSRR is shown. In an illustrative embodiment, the method 600 may be performed using the capacitive programmable gain amplifier 261 of the wireless device 110 of Figure 1-2, the system 300 of Figure 3, the system 400 of Figure 4, the switches of Figure 5, or any combination thereof.
[0050] O método 600 inclui acoplar seletivamente um primeiro condensador de uma pluralidade de condensadores para receber um sinal de tensão de entrada de um amplificador de ganho programável capacitivo tendo um amplificador operacional para aumentar o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo, em 602. Por exemplo, referindo-se à figura 3, o primeiro interruptor (S1) é acoplado ao terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN). Quando o primeiro interruptor (S1) é acoplado ao terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN), o primeiro condensador (C1) é acoplado para receber o sinal de tensão de entrada (VIN). Por exemplo, o primeiro condensador (C1) é acoplado em paralelo com o condensador de entrada (CIN) para aumentar a capacitância de entrada do amplificador de ganho programável capacitivo. Aumentar a capacitância de entrada do amplificador de ganho programável capacitivo aumenta o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo.[0050] Method 600 includes selectively coupling a first capacitor of a plurality of capacitors to receive an input voltage signal from a capacitive programmable gain amplifier having an operational amplifier for increasing the gain of the capacitive programmable gain amplifier, at 602. For example, referring to figure 3, the first switch (S1) is coupled to the terminal associated with the input voltage signal (VIN). When the first switch (S1) is coupled to the terminal associated with the input voltage signal (VIN), the first capacitor (C1) is coupled to receive the input voltage signal (VIN). For example, the first capacitor (C1) is coupled in parallel with the input capacitor (CIN) to increase the input capacitance of the capacitive programmable gain amplifier. Increasing the input capacitance of the capacitive programmable gain amplifier increases the gain of the capacitive programmable gain amplifier.
[0051] Como outro exemplo, em referência à figura 5, o primeiro interruptor (S1-1) é acoplado ao terminal associado com o primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1), e o primeiro interruptor (S2-1) é acoplado ao terminal associado com o segundo sinal de tensão de entrada (VIN2). Quando os primeiros interruptores (S1-1, S2-1) são acoplados aos terminais associados com os sinais de tensão de entrada (VIN1, V1N2), os primeiros condensadores (C1-1, C2-1) são acoplados para receber os sinais de tensão de entrada (VIN1, V1N2), respectivamente. Por exemplo, o primeiro condensador (C1-1) na primeira pluralidade de condensadores 404 é acoplado em paralelo com o primeiro condensador de entrada (CIN1), e o primeiro condensador (C2-1) na segunda pluralidade de condensadores 406 é acoplado em paralelo com o segundo condensador de entrada (CIN2).[0051] As another example, with reference to Figure 5, the first switch (S1-1) is coupled to the terminal associated with the first input voltage signal (VIN1), and the first switch (S2-1) is coupled to the terminal associated with the second input voltage signal (VIN2). When the first switches (S1-1, S2-1) are coupled to the terminals associated with the input voltage signals (VIN1, V1N2), the first capacitors (C1-1, C2-1) are coupled to receive the input voltage signals. input voltage (VIN1, V1N2), respectively. For example, the first capacitor (C1-1) in the first plurality of capacitors 404 is coupled in parallel with the first input capacitor (CIN1), and the first capacitor (C2-1) in the second plurality of capacitors 406 is coupled in parallel with the second input capacitor (CIN2).
[0052] O primeiro condensador da pluralidade de condensadores pode ser seletivamente acoplado para receber um sinal de tensão de saída do amplificador operacional para diminuir o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo, em 604. Por exemplo, com referência à figura 3, o primeiro interruptor (S1) pode desacoplar do terminal associado com o sinal de tensão de entrada (VIN) e acoplar ao terminal associado com o sinal de tensão de saída (Vout) (por exemplo, acoplando o primeiro condensador (C1) em paralelo com condensador de retorno (CFB)) para diminuir o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo. Como resultado, a entrada de capacitância pode diminuir pela capacitância do primeiro condensador (C1), e a capacitância de retorno pode aumentar pela capacitância do primeiro condensador (C1). Aumentar a capacidade de retorno e diminuir a capacitância de entrada produz um ganho inferior.[0052] The first capacitor of the plurality of capacitors may be selectively coupled to receive an output voltage signal from the operational amplifier to decrease the gain of the capacitive programmable gain amplifier, at 604. For example, with reference to Figure 3, the first switch (S1) can decouple from the terminal associated with the input voltage signal (VIN) and couple to the terminal associated with the output voltage signal (Vout) (for example, coupling the first capacitor (C1) in parallel with the feedback (CFB)) to decrease the gain of the capacitive programmable gain amplifier. As a result, the input capacitance may decrease by the capacitance of the first capacitor (C1), and the return capacitance may increase by the capacitance of the first capacitor (C1). Increasing the feedback capacity and decreasing the input capacitance produces a lower gain.
[0053] Como outro exemplo, em referência à figura 5, o primeiro interruptor (S1-1) pode desacoplar do terminal associado com o primeiro sinal de tensão de entrada (VIN1) e acoplar ao terminal associado com o primeiro sinal de tensão de saída (VOUT1) (por exemplo, o acoplamento do primeiro condensador (C1-1) em paralelo com o primeiro condensador de retorno (CFB1)) para diminuir o ganho do amplificador de ganho programável capacitivo na figura 4. De um modo semelhante, o primeiro interruptor (S2-1) pode desacoplar do terminal associado com o segundo sinal de tensão de entrada (VIN2) e acoplar ao terminal associado com o segundo sinal de tensão de saída (VOUT2) (por exemplo, o acoplamento do primeiro condensador (C2-1) em paralelo com o segundo condensador de retorno (CFB2)).[0053] As another example, with reference to Figure 5, the first switch (S1-1) may decouple from the terminal associated with the first input voltage signal (VIN1) and couple to the terminal associated with the first output voltage signal (VOUT1) (e.g., coupling the first capacitor (C1-1) in parallel with the first feedback capacitor (CFB1)) to decrease the gain of the capacitive programmable gain amplifier in Figure 4. In a similar way, the first switch (S2-1) can decouple from the terminal associated with the second input voltage signal (VIN2) and couple to the terminal associated with the second output voltage signal (VOUT2) (for example, coupling the first capacitor (C2- 1) in parallel with the second return capacitor (CFB2)).
[0054] O método 600 da figura 6 alcança melhor desempenho de ruído (por exemplo, redução do ruído) em modos de ganho elevado (por exemplo, relativamente grande capacitância de entrada) com melhor monotonicidade. Por exemplo, cada condensador na pluralidade de condensadores 304, 404, 406 é utilizado quer como um condensador de entrada ou um condensador de retorno. Porque cada condensador na pluralidade de condensadores 304, 404, 406 é utilizado quer como um condensador de entrada ou um condensador de retorno, o amplificador de ganho programável capacitivo pode conseguir um melhor desempenho de ruído (por exemplo, redução do ruído) em modos de alto ganho (por exemplo, capacitância de entrada relativamente grande) com a melhoria da monotonicidade.[0054] Method 600 of Figure 6 achieves better noise performance (e.g., noise reduction) in high gain modes (e.g., relatively large input capacitance) with better monotonicity. For example, each capacitor in the plurality of capacitors 304, 404, 406 is used as either an input capacitor or a return capacitor. Because each capacitor in the plurality of capacitors 304, 404, 406 is used as either an input capacitor or a return capacitor, the capacitive programmable gain amplifier can achieve better noise performance (e.g., noise reduction) in high gain (e.g. relatively large input capacitance) with improving monotonicity.
[0055] Em conjunto com as modalidades descritas, um aparelho compreende primeiros meios para seletivamente acoplar um primeiro condensador de pluralidade de condensadores para receber um sinal de tensão de entrada de um amplificador de ganho programável ou para receber um sinal de tensão de saída de um amplificador operacional do amplificador de ganho programável. Por exemplo, os primeiros meios de comutação podem incluir o primeiro interruptor (S1) da figura 3, o segundo interruptor (S2) da figura 3, o terceiro interruptor (S3) da figura 3, o quarto interruptor (S4) da figura 3, o quinto interruptor (S5) da figura 3, o N-ésimo interruptor (SN) da figura 3, o primeiro interruptor (S1-1) da figura 5, o segundo interruptor (S1-2) da figura 5, o terceiro interruptor (S1-3) da figura 5, o quarto interruptor (S1-4) da figura 5, o quinto interruptor (Si-5) da figura 5, o K-ésimo interruptor (S1-K) da figura 5, o primeiro interruptor (S2-1) da figura 5, o segundo interruptor (S2-2) da figura 5, o terceiro interruptor (S2-3) da figura 5, o quarto interruptor (S2-4) da figura 5, o quinto interruptor (S2-5) da figura 5, o M- ésimo interruptor (S2-K) da figura 5, um ou mais outros dispositivos, circuitos, módulos, ou qualquer combinação dos mesmos.[0055] In conjunction with the described embodiments, an apparatus comprises first means for selectively coupling a first capacitor of the plurality of capacitors to receive an input voltage signal from a programmable gain amplifier or to receive an output voltage signal from a programmable gain amplifier operational amplifier. For example, the first switching means may include the first switch (S1) of Figure 3, the second switch (S2) of Figure 3, the third switch (S3) of Figure 3, the fourth switch (S4) of Figure 3, the fifth switch (S5) of figure 3, the Nth switch (SN) of figure 3, the first switch (S1-1) of figure 5, the second switch (S1-2) of figure 5, the third switch ( S1-3) of figure 5, the fourth switch (S1-4) of figure 5, the fifth switch (Si-5) of figure 5, the Kth switch (S1-K) of figure 5, the first switch ( S2-1) of figure 5, the second switch (S2-2) of figure 5, the third switch (S2-3) of figure 5, the fourth switch (S2-4) of figure 5, the fifth switch (S2- 5) of figure 5, the M-th switch (S2-K) of figure 5, one or more other devices, circuits, modules, or any combination thereof.
[0056] O aparelho também inclui segundos meios para seletivamente acoplar um segundo condensador da pluralidade de condensadores para receber o sinal de tensão de entrada ou para receber o sinal de tensão de saída. Por exemplo, os segundos meios podem incluir o primeiro interruptor (S1) da figura 3, o segundo interruptor (S2) da figura 3, o terceiro interruptor (S3) da figura 3, o quarto interruptor (S4) da figura 3, o quinto interruptor (S5) da figura 3, o N-ésimo interruptor (SN) da figura 3, o primeiro interruptor (S1-1) da figura 5, o segundo interruptor (S1-2) da figura 5, o terceiro interruptor (S1-3) da figura 5, o quarto interruptor (S1-4) da figura 5, o quinto interruptor (S1-5) da figura 5, o K-ésimo interruptor (S1-K) da figura 5, o primeiro interruptor (S2-1) da figura 5, o segundo interruptor (S2-2) da figura 5, o terceiro interruptor (S2-3) da figura 5, o quarto interruptor (S2-4) da figura 5, o quinto interruptor (S2-5) da figura 5, o M- ésimo interruptor (S2-M) da figura 5, um ou mais outros dispositivos, circuitos, módulos, ou qualquer combinação dos mesmos.[0056] The apparatus also includes second means for selectively coupling a second capacitor of the plurality of capacitors to receive the input voltage signal or to receive the output voltage signal. For example, the second means may include the first switch (S1) of Figure 3, the second switch (S2) of Figure 3, the third switch (S3) of Figure 3, the fourth switch (S4) of Figure 3, the fifth switch (S5) of figure 3, the Nth switch (SN) of figure 3, the first switch (S1-1) of figure 5, the second switch (S1-2) of figure 5, the third switch (S1- 3) of figure 5, the fourth switch (S1-4) of figure 5, the fifth switch (S1-5) of figure 5, the Kth switch (S1-K) of figure 5, the first switch (S2- 1) of figure 5, the second switch (S2-2) of figure 5, the third switch (S2-3) of figure 5, the fourth switch (S2-4) of figure 5, the fifth switch (S2-5) of figure 5, the M-th switch (S2-M) of figure 5, one or more other devices, circuits, modules, or any combination thereof.
[0057] A descrição anterior das modalidades divulgadas é provida para permitir que um versado na técnica possa fazer ou utilizar as modalidades divulgadas. Várias modificações a estas modalidades serão prontamente aparentes para aqueles versados na técnica, e os princípios aqui definidos podem ser aplicados a outras modalidades sem nos afastar do âmbito da divulgação. Assim, a presente invenção não se destina a ser limitada às modalidades aqui apresentadas, mas deve estar de acordo com o escopo mais amplo possível, consistente com os princípios e características inovadoras, tal como definido pelas reivindicações seguintes.[0057] The foregoing description of the disclosed embodiments is provided to allow one skilled in the art to make or use the disclosed embodiments. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments set forth herein, but is intended to conform to the broadest possible scope, consistent with the innovative principles and features as defined by the following claims.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/242,285 | 2014-04-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112016023034B1 true BR112016023034B1 (en) | 2023-08-01 |
Family
ID=
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