CN105897205A - 一种低通滤波的可变增益仪表放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低通滤波的可变增益仪表放大器，包括一对差分放大器与电阻电容组成的第一级伪差分低通滤波可变增益放大器，以及一个由全差分运算放大器与电阻电容组成的第二级全差分低通滤波可变增益放大器。本发明的一种低通滤波的可变增益仪表放大器，在传统可变增益放大器的基础上，通过增加跨接电容对，来达到在功耗维持不变的情况下，实现低通滤波功能，从而省去级联的低通滤波器，降低了芯片整体功耗且提高了芯片的集成度。
Description
技术领域
本发明涉及仪表放大器技术领域，具体是一种低通滤波的可变增益仪表放大器。
背景技术
随着社会的发展和进步，无线传输技术得到了越来越广泛的应用，射频接收机是无线传输技术的核心，也是近年来的研究热点。在射频接收机链路中，可变增益放大器电路和低通滤波器电路都是重要的组成部分，可变增益放大器电路的功能就是根据输入信号幅度大小的不同，改变接收机链路的增益，从而避免接收机输出信号幅度过小或者饱和。而低通滤波器电路的功能就是在保留信号的同时滤除高频噪声，从而优化接收机通路的信噪比。
传统的可变增益放大器电路如图1所示，其增益与电阻比例有关，通过改变可变电阻的阻值，来改变电阻的比例，从而调节了可变增益放大器的增益。为了优化接收机通路的信噪比，这种传统的可变增益放大器往往会与低通滤波器电路级联配合使用，这样无论功耗还是面积，都会相对比较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低通滤波的可变增益仪表放大器，以克服现有技术中存在的缺陷。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种低通滤波的可变增益仪表放大器，它包括第一差分放大器A1、第二差分放大器A2、第三差分放大器A3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，其中：
可变增益仪表放大器的正输入信号为VINP，负输入信号为VINN；正输出信号为VOUTP,负输出信号为VOUTN。其中可变增益仪表放大器正输入信号VINP与第一差分放大器A1的正输入端相连，可变增益仪表放大器负输入信号VINN与第二差分放大器A2的正输入端相连，可变增益仪表放大器正输出信号VOUTP与第三差分放大器A3的正输出端相连，可变增益仪表放大器负输出信号VOUTN与第三差分放大器A3的负输出端相连。
第一电阻R1的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第一差分放大器A1的输出端相连，第二电阻R2的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的负输入端与第二放大器A2的输出端相连；第三电阻R3的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的输出端与第三差分放大器A3的负输入端相连，第四电阻R4的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的输出端与第三差分放大器A3的正输入端相连；第五电阻R5的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的负输入端与第三差分放大器A3的正输出端相连，第六电阻R6的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的正输入端与第三差分放大器A3的负输出端相连；第七电阻R7的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第二差分放大器A2的负输入端相连。
第一电容C1的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第一差分放大器A1的输出端相连，第二电容C2的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的负输入端与第二放大器A2的输出端相连；第三电容C3的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的负输入端与第三差分放大器A3的正输出端相连，第四电容C4的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的正输入端与第三差分放大器A3的负输出端相连。
本发明的有益效果：
(1)本发明的一种低通滤波的可变增益仪表放大器，在功耗维持不变的情况下，实现低通滤波功能，从而省去级联的低通滤波器，降低了芯片的整体功耗。
(2)本发明的一种低通滤波的可变增益仪表放大器，在功耗维持不变的情况下，实现低通滤波功能，从而省去级联的低通滤波器，提高了芯片集成度。
附图说明
图1是传统可变增益仪表放大器的电路图。
图2是本技术方案的可变增益仪表放大器电路图。
图3是本技术方案可变增益仪表放大器的输出波特图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述。
本发明的一种低通滤波的可变增益仪表放大器，包括一对差分放大器与电阻电容组成的第一级伪差分低通滤波可变增益放大器，以及一个由全差分运算放大器与电阻电容组成的第二级全差分低通滤波可变增益放大器。
具体的实施例中，结合图2，它包括第一差分放大器A1、第二差分放大器A2、第三差分放大器A3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，其中：
可变增益仪表放大器的正输入信号为VINP，负输入信号为VINN；正输出信号为VOUTP,负输出信号为VOUTN。其中可变增益仪表放大器正输入信号VINP与第一差分放大器A1的正输入端相连，可变增益仪表放大器负输入信号VINN与第二差分放大器A2的正输入端相连，可变增益仪表放大器正输出信号VOUTP与第三差分放大器A3的正输出端相连，可变增益仪表放大器负输出信号VOUTN与第三差分放大器A3的负输出端相连。
第一电阻R1的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第一差分放大器A1的输出端相连，第二电阻R2的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的负输入端与第二放大器A2的输出端相连；第三电阻R3的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的输出端与第三差分放大器A3的负输入端相连，第四电阻R4的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的输出端与第三差分放大器A3的正输入端相连；第五电阻R5的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的负输入端与第三差分放大器A3的正输出端相连，第六电阻R6的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的正输入端与第三差分放大器A3的负输出端相连；第七电阻R7的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第二差分放大器A2的负输入端相连。
第一电容C1的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第一差分放大器A1的输出端相连，第二电容C2的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的负输入端与第二放大器A2的输出端相连；第三电容C3的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的负输入端与第三差分放大器A3的正输出端相连，第四电容C4的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的正输入端与第三差分放大器A3的负输出端相连。
第一电容C1与第一电阻R1、第七电阻R7形成一个零极点对，第二电容C2与第二电阻R2、第七电阻R7也形成一个相同的零极点对，并且零点频率高于极点频率，假设本发明的低通滤波的可变增益仪表放大器的第一级，即伪差分低通滤波可变增益放大器的增益为G1dB，则高频滤波最大值也为G1dB，因此，设计可变增益放大器时，为了使上述零极点对有产生足够的抑制，设定伪差分低通滤波可变增益放大器的最低增益为6dB。第二级全差分低通滤波可变增益放大器中，第三电容C3与第五电阻R5、第四电容C4与第六电阻R6形成极点，形成一阶滤波特性。所以总的滤波特性为第一级伪差分低通滤波可变增益放大器的滤波特性与第二级全差分低通滤波可变增益放大器的滤波特性的叠加。
对于增益的切换，传统的可变增益放大器电路通过改变第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5和第六电阻R6来实现增益的变换，但本发明的一种低通滤波的可变增益仪表放大器，由于第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5和第六电阻R6都决定了滤波极点的频率，因此转而通过改变第三电阻R3、第四电阻R4和第七电阻R7来实现增益的切换。
本发明的一种低通滤波的可变增益仪表放大器的输出波特图如图3所示，从图中可以看出，此可变增益仪表放大器的增益在频率低于极点频率的地方维持不变，在上述第一级伪差分低通滤波可变增益放大器的一对零极点对频率之间，增益滚降大于20dB/dec；在频率高于零点频率的地方，增益滚降等于20dB/dec，形成低通滤波特性，并且近端滤波特性优于普通一阶滤波器。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (1)
1.一种低通滤波的可变增益仪表放大器，其特征在于它包括第一差分放大器A1、第二差分放大器A2、第三差分放大器A3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，其中：
可变增益仪表放大器的正输入信号为VINP，负输入信号为VINN；正输出信号为VOUTP,负输出信号为VOUTN；其中可变增益仪表放大器正输入信号VINP与第一差分放大器A1的正输入端相连，可变增益仪表放大器负输入信号VINN与第二差分放大器A2的正输入端相连，可变增益仪表放大器正输出信号VOUTP与第三差分放大器A3的正输出端相连，可变增益仪表放大器负输出信号VOUTN与第三差分放大器A3的负输出端相连；
第一电阻R1的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第一差分放大器A1的输出端相连，第二电阻R2的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的负输入端与第二放大器A2的输出端相连；第三电阻R3的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的输出端与第三差分放大器A3的负输入端相连，第四电阻R4的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的输出端与第三差分放大器A3的正输入端相连；第五电阻R5的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的负输入端与第三差分放大器A3的正输出端相连，第六电阻R6的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的正输入端与第三差分放大器A3的负输出端相连；第七电阻R7的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第二差分放大器A2的负输入端相连；
第一电容C1的正输入端与负输入端分别与第一差分放大器A1的负输入端与第一差分放大器A1的输出端相连，第二电容C2的正输入端与负输入端分别与第二差分放大器A2的负输入端与第二放大器A2的输出端相连；第三电容C3的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的负输入端与第三差分放大器A3的正输出端相连，第四电容C4的正输入端与负输入端分别与第三差分放大器A3的正输入端与第三差分放大器A3的负输出端相连。
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