CN101364796A

CN101364796A - 应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路

Info

Publication number: CN101364796A
Application number: CNA2007102012997A
Authority: CN
Inventors: 尹莉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-11

Abstract

本发明提供一种应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路。电路由前级细调和后级粗调两级组成，通过调整差分信号通路中串联电阻上的电压降的差值，用来补偿信号通路上本身存在的直流偏移量，达到直流偏移消除的目的。本发明可以有效消除接收机中可变增益放大器各增益级所产生的直流偏移。

Description

应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路

技术领域

本发明是一种应用于接收机中中低频段可变增益放大器中的直流偏移消除电路，具体涉及多级高增益范围的可变增益放大器中，直流偏移消除电路的设计。

背景技术

随着无线通信领域的迅猛发展，射频集成电路对宽动态范围的设计要求如同低电压、低功耗一样越来越受到关注。为了提高接收系统的动态范围，同时降低后级电路的设计难度，可变增益放大器在通讯接收机前端、磁盘驱动电路、电视调谐器等系统中得到了广泛的应用。但是由于器件的失配，本振泄漏的自混频以及干扰信号的自混频，使可变增益放大器的差分输出出现一定的直流偏移现象，特别是多级高增益范围的可变增益放大器中，直流偏移被不断的放大，在可变增益放大器的输出端，信号饱和，后级电路无法正常工作。因此，需要在直流偏移被可变增益放大器放大之前加以抑制，甚至消除。

一种传统的消除直流偏移的方法如图1所示，即采用交流耦合的方式，在信号的传输路径上串连无源RC高通滤波，且由偏置电压生成电路提供可变增益放大器的直流偏置，但是，对于低中频的接收系统，实现交流耦合的电容需要一个很大的容值，这就需要占据较大的版图面积，从而带来制造成本的提高，而且，高通滤波可能会对有用中低频信号造成一定的抑制。

另一种传统的消除直流偏移的方法如图2所示，直流偏移消除环路包括可变增益放大器、低通滤波器以及可变增益放大器之前的加法电路。可变增益放大器的增益值为A时，该环路的传输函数为：H(s)＝A/(1+ω₀*A/s)＝A*s/(s+ω₀*A)，因此，该环路的响应为高通响应，与交流耦合相同，都具有对直流偏移抑制的作用，但依然有可能对低中频信号造成一定的抑制，而且，该高通滤波响应的截止频率依赖于反馈环路中低通滤波器的时间常数以及可变增益放大器的增益值，因此该截止频率会随着可变增益放大器的增益变化而变化，除非在反馈环路中进行补偿以使ω₀*A为一常数。因此，这种消除直流偏移的方法比较复杂，难以在整个可变增益放大器的增益范围内获得一致的性能。

发明内容

针对如上传统技术中的不足，本发明的目的是：降低直流偏移消除电路的设计复杂性，并实现直流偏移消除电路的可编程性。

为了实现本发明的发明目的，发明人是通过采用如下技术方案实现的：如图3所示，为了消除多级高增益范围的可变增益放大器的直流偏移，在可变增益放大器链路的前后各设置一级直流偏移消除电路，后一级用于对直流偏移的初步调整，而前级则用于对直流偏移的较精确的调整，前后两级直流偏移消除电路具有相同的电路结构，不同点在于内部器件参数的调整。

具体直流偏移消除电路如图4所示，在信号通路上串连电阻，通过检测可变增益放大器输出端的直流偏移量，调整直流偏移消除电路中电流源输出电流的大小，从而调整信号链路上电阻上的压降，实现直流调整的目的。而且，流入串连电阻的电流最终以相同的电流量下拉到地，不会由于直流偏移消除电路的灌电流影响到可变增益放大器的偏置情况，因此，该直流偏移消除电路的引入对可变增益放大器的性能不会造成影响。

附图说明

图1为传统的采用交流耦合消除直流偏移的线路框图；

图2为传统的采用反馈低通滤波器的方法消除直流偏移的线路框图；

图3为本发明直流偏移消除电路应用的可变增益放大器的线路框图；

图4为本发明直流偏移消除电路的具体线路图；

图5为本发明直流偏移消除电路的具体工作流程图；

图6为本发明直流偏移消除电路的电流偏置的线路图。

具体实施方法

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述如下：

图3给出了本发明直流偏移消除电路在多级高增益范围的可变增益放大器中的应用方式，即，整体直流偏移消除电路由两级组成，后级实现对直流偏移的初步调整，即图4中直流偏移消除电路中的电流偏置调整的步长较大，而前级则在后级调整的基础上，实现对直流偏移的精确调整，其电流偏置调整的步长较小。

在正常工作情况下，直流偏移消除电路处于关断状态。由于多级可变增益放大器的逐级放大作用，使电路的输出端出现较显著的直流偏移的情况下，直流偏移消除电路打开，直流偏移消除电路的打开与关断动作均由控制字来决定。本发明直流偏移消除电路的具体工作流程如图5所示，首先检测可变增益放大器输出端的直流偏移，调整后级直流偏移消除电路的电流偏置控制字，以改变流过信号通路上电阻R的电流，这里I1＝I2，I3＝I4，但他们之间不相等，从而得到电阻R上的电压降的差值，用来补偿信号通路上本身存在的直流偏移。在使用后级直流偏移消除电路对可变增益放大器的直流偏移进行粗调之后，再根据输出端直流偏移情况，调整前级直流偏移消除电路，由于前级的电流偏置的步长较小，因此能够实现直流偏移的精确调整。

举例来讲，当信号通路的P端直流电平大于N端直流电平时，首先通过改变后级直流偏移消除电路的控制字，使N端电流偏置，即(I3＝I4)大于P端的电流偏置(I1＝I2)，此时，N端电阻R上的电压降将大于P端电阻上的电压降，也就是说，N端电阻的右端直流电平将得到一定的抬高，从而补偿一部分直流偏移。由于后级直流偏置的步长较大，因此不能精确消除直流偏移，这时，再根据可变增益放大器的输出的直流偏移情况，精确调整前级直流偏移消除电路，重复如后级直流偏移消除电路的调整动作，最终实现可变增益放大器输出端直流偏移的消除。

图6为本发明直流偏移消除电路前级的电流偏置具体线路图，由图6可见，电流I1、I2和I3、I4分别由一组控制字控制，使流入信号通路上电阻R的电流完全流入GND，因此不会改变可变增益放大器的偏置情况。两组控制字分别为d1_<2:0>和d2_<2:0>，实现的电流步长为1uA，当信号通路上电阻R的阻值为1K欧姆时，可实现1mV的直流电平调整步长。直流偏移消除电路的后级具有与图6相同的线路结构，它们的不同点在于其电流调整的步长较大，用于直流偏移的初步调整。

综上所述，通过如上技术方案的实施，达到了该发明的目的，即降低了直流偏移消除电路实现的复杂性，并且实现了直流偏移消除电路的可编程性。

Claims

【权利要求1】一种应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路，其特征在于：由前级细调和后级粗调两级组成，每级结构类似，由串联在信号通路的电阻R和电流偏置电路组成。
【权利要求2】如权利要求1所述的应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路，其特征在于：降低了直流偏移消除电路的设计复杂性，实现了直流偏移消除电路的可编程性。
【权利要求3】如权利要求1所述的应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路，其特征在于：后级实现可变增益放大器直流偏移的初步调整，其调整的步长较大。前级实现可变增益放大器直流偏移的精确调整，其调整的步长较小。
【权利要求4】如权利要求3所述的应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路，其特征在于：通过调整差分信号通路中串联电阻R上的电压降，来补偿可变增益放大器信号通路上存在的直流偏移。
【权利要求5】如权利要求4所述的应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路，其特征在于：通过改变两组控制字，来改变流过差分信号通路中串联电阻R上的电流，进而改变它们的电压降。
【权利要求6】如权利要求5所述的应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路，其特征在于：电流I1、I2和I3、I4分别由一组控制字控制，使流入信号通路上电阻R的电流完全流入GND，因此不会改变可变增益放大器的偏置情况。