CN112787604A - 放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放大器。放大器包括电流电压转换单元、选通单元、跨导单元和电压输入端；跨导单元包括至少两个跨导放大器，至少两个跨导放大器并联连接；跨导放大器包括跨导输入端、跨导输出端和使能端；跨导输入端与电压输入端连接；使能端与选通单元连接，跨导输出端与电流电压转换单元连接；选通单元用于选通并启动至少两个跨导放大器中的一个；电流电压转换单元用于将被选通的跨导放大器输出的电流信号转换为电压信号并输出；其中，跨导单元中的各跨导放大器的放大增益至少部分不相同。可以灵活调节放大器的放大增益，同时可以提高放大器放大增益的准确性和稳定性。

Description

放大器

技术领域

本发明实施例涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种放大器。

背景技术

放大器广泛应用于不同的技术领域。图1为现有技术提供的一种放大器的结构示意图。如图1所示，该放大器包括运算放大器101、输入电阻Rin和反馈电阻Rf，输入电阻Rin的第一端作为放大器的输入端VIN，输入电阻Rin的第二端与放大器的负相输入端连接，放大器的正相输入端与地端GND连接，放大器的输出端与反馈电阻Rf的第一端连接，并作为放大器的输出端VOUT，反馈电阻Rf的第二端与放大器的负相输入端连接。此时，放大器的增益为：

其中，G为放大器的增益，Rin为输入电阻Rin的阻值，Rf为反馈电阻Rf的阻值。由此可知，通过调节输入电阻Rin的阻值和反馈电阻Rf的阻值即可调节放大器的增益。

由于放大器包括运放放大器101，放大器的带宽受限于运算放大器101的增益带宽积的限制，导致放大器的带宽比较窄。另外，在调节输入电阻Rin和反馈电阻Rf的阻值时，一般会引入开关对输入电阻Rin和反馈电阻Rf的阻值进行切换，而开关本身具有等效电阻，开关的等效电阻会导致输入电阻Rin和反馈电阻Rf的等效阻值相对于输入电阻Rin和反馈电阻Rf的真实阻值偏大，使得放大器的增益产生变化，造成放大器的增益准确性比较低。而且，开关电阻的温漂特性会导致放大器的增益进一步变化，造成放大器的增益准确性进一步降低。同时，开关的非线性容易导致放大器的失真，开关的寄生电容也会降低放大器的带宽。

发明内容

本发明提供一种放大器，以实现放大器在增益可调的基础上具有宽带宽，提高了放大器的增益稳定性。

本发明实施例提供了一种放大器，包括电流电压转换单元、选通单元、跨导单元和电压输入端；

所述跨导单元包括至少两个跨导放大器，至少两个所述跨导放大器并联连接；所述跨导放大器包括跨导输入端、跨导输出端和使能端；所述跨导输入端与所述电压输入端连接；所述使能端与所述选通单元连接，所述跨导输出端与所述电流电压转换单元连接；

所述选通单元用于选通并启动所述至少两个跨导放大器中的一个；

所述电流电压转换单元用于将被选通的所述跨导放大器输出的电流信号转换为电压信号并输出；其中，所述跨导单元中的各所述跨导放大器的放大增益至少部分不相同。

可选地，所述跨导放大器包括放大单元和电流源；

所述放大单元的电压输入端作为所述跨导输入端，所述放大单元的电流输入端与所述电流源的第一端连接，所述放大单元的电流输出端作为所述跨导输出端；

所述电流源的控制端作为所述使能端，所述电流源的第二端与第一参考电压输入端连接；所述电流源用于在所述控制端的控制下为所述放大单元提供电流。

可选地，所述放大单元包括运算放大器和晶体管；

所述运算放大器的正相输入端作为所述放大单元的电压输入端，所述运算放大器的负相输入端与所述晶体管的第一极连接，所述运算放大器的输出端与所述晶体管的控制极连接，所述晶体管的第二极作为所述放大单元的电流输出端。

可选地，所述电流电压转换单元包括阻性模块，所述阻性模块的第一组端口与所述跨导输出端连接，所述阻性模块的第二组端口与第二参考电压输入端连接；所述阻性模块用于将所述跨导放大器输出的电流信号转换为电压信号。

可选地，放大器还包括开关单元和分压单元，所述电流电压转换单元包括至少两个阻性模块；

每一所述阻性模块的第一组端口通过所述开关单元与所述跨导输出端连接；所述分压单元串接于所述阻性模块之间，所述开关单元用于择一导通所述跨导输出端与所述阻性模块，所述分压模块用于对所述第二参考电压输入端和所述开关单元之间的电压进行分压。

可选地，所述跨导单元包括n个所述跨导放大器和(n-1)个所述分压单元，所述电流电压转换单元包括n个所述阻性模块，相邻所述阻性模块之间串接有所述分压单元；其中，n为大于或等于3的整数。

可选地，所述跨导输出端包括第一跨导输出端，所述阻性模块包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端作为所述阻性模块的第一组端口，所述第一电阻的第二端作为所述阻性模块的第二组端口。

可选地，放大器还包括开关单元和分压单元，所述电流电压转换单元包括至少两个阻性模块；所述开关单元包括第一开关，所述分压单元包括第二电阻；

每一所述第一电阻通过所述第一开关与所述跨导输出端连接，所述第二电阻串接于所述第一电阻之间，所述第一开关用于择一导通所述跨导输出端与所述第一电阻。

可选地，所述跨导输出端包括第一跨导输出端和第二跨导输出端；所述阻性模块包括第三电阻和第四电阻；所述第一组端口包括第一端口和第二端口，所述第二组端口包括第三端口和第四端口；

所述第三电阻的第一端作为所述阻性模块的第一端口，并与所述第一跨导输出端连接，所述第四电阻的第一端作为所述阻性模块的第二端口，并与所述第二跨导输出端连接，所述第三电阻的第二端作为所述阻性模块的第三端口，所述第四电阻的第二端作为所述阻性模块的第四端口，所述第三端口和所述第四端口与所述第二参考电压输入端连接。

可选地，放大器还包括开关单元和分压单元，所述电流电压转换单元包括至少两个阻性模块；

每一所述第三电阻的第一端通过所述开关单元与所述第一跨导输出端连接，每一所述第四电阻的第一端通过所述开关单元与所述第二跨导输出端连接；所述开关单元用于择一导通所述跨导放大器的第一跨导输出端与所述第三电阻，以及所述第二跨导输出端与所述第四电阻，所述分压单元包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻串接于所述第三电阻之间，所述第六电阻串接于所述第四电阻之间。

可选地，所述开关单元包括连动的第二开关和第三开关；

每一所述第三电阻的第一端通过所述第二开关与所述第一跨导输出端连接，每一所述第四电阻的第一端通过所述第三开关与所述第二跨导输出端连接。

本发明的技术方案，通过设置跨导单元包括至少两个跨导放大器，跨导单元中的各跨导放大器的放大增益至少部分不相同。选通单元选通并启动一个跨导放大器时，可以通过选通并启动不同的跨导放大器调节跨导单元的放大增益，从而实现放大器的放大增益的调节。而且，跨导单元可以根据需要设置具有不同放大增益的跨导放大器数量，因此可以灵活的调节跨导单元的跨导大小，进而可以灵活的调节放大器的增益。同时，跨导单元的跨导可以通过选通并启动不同的跨导放大器进行调节，无需额外引入开关等器件，可以提高放大器增益的准确性，同时避免引入寄生电容减小放大器的带宽，以及非线性因素导致的放大器失真，提高了放大器的增益稳定性。

附图说明

图1为现有技术提供的一种放大器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种放大器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种跨导放大器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种跨导放大器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种跨导放大器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种跨导放大器的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图2为本发明实施例提供的一种放大器的结构示意图。如图2所示，该放大器包括电流电压转换单元110、选通单元120、跨导单元130和电压输入端Vin；跨导单元130包括至少两个跨导放大器131，至少两个跨导放大器131并联连接；跨导放大器131包括跨导输入端IN、跨导输出端OUT和使能端EN；跨导输入端IN与电压输入端Vin连接；使能端EN与选通单元120连接，跨导输出端OUT与电流电压转换单元110连接；选通单元120用于选通并启动跨导单元130中的至少两个跨导放大器131中的一个；电流电压转换单元110用于将被选通的跨导放大器131输出的电流信号转换为电压信号并输出；其中，跨导单元130中的各跨导放大器131的放大增益至少部分不相同。

具体地，图2中示例性地示出了跨导单元130包括2个跨导放大器131，每个跨导放大器131的跨导输入端IN相连，作为跨到单元130的跨导输入端，其与放大器的电压输入端Vin连接，每个跨导放大器131的跨导输出端OUT相连，作为跨导单元130的跨导输出端，其与电流电压转换单元110连接，实现跨导单元130中的跨导放大器131并联。此时跨导单元130中不同的跨导放大器131输入相同的电压信号。由于跨导单元130中的跨导放大器131的放大增益存在不同，使得放大增益不同的跨导放大器131的跨导输出端OUT输出不同的电流信号。当选通单元120选通并启动不同的跨导放大器131时，跨导单元130为电流电压转换单元110提供不同的电流信号。当选通单元120选通并启动的跨导放大器131输出的电流信号为I时，跨导输入端IN输入的电压为vin时，跨导单元130的跨导g1为g1＝I/vin。电流电压转换单元110的输出端作为放大器的输出端Vout，电流电压转换单元110将跨导单元130输出的电流信号转换为电压信号并输出。电流电压转换单元110输出的电压为vout时，电流电压转换单元110的增益g2为g2＝vout/I。则放大器的增益g为g＝g1*g2。当选通单元120选通并启动的跨导放大器131的放大增益不同时，即跨导单元130的跨导g1不同，则可以调节放大器的增益g，实现放大器的增益调节。而且，跨导单元130可以根据需要设置具有不同放大增益的跨导放大器131数量，因此可以灵活的调节跨导单元130的跨导g1大小，进而可以灵活的调节放大器的增益。同时，跨导单元130的跨导g1可以通过选通并启动不同的跨导放大器131进行调节，无需额外引入开关等器件，可以提高放大器增益的准确性，同时避免引入寄生电容减小放大器的带宽，以及非线性因素导致的放大器失真，提高了放大器的增益稳定性。

需要说明的是，图2仅是示例性地示出了跨导单元130包括2个跨导放大器131，跨导单元130还可以包括多个跨导放大器131。当跨导单元130包括多个跨导放大器131时，可以根据需要设置具有不同放大增益的跨导放大器131数量，使得跨导单元130具有多个放大增益，从而使得放大器具有多个放大增益可调。示例性地，可以设置跨导单元130中每个跨导放大器131的放大增益不同，使得跨导单元130具有更多的放大增益档位，从而可以增加放大器的放大增益档位。

图3为本发明实施例提供的一种跨导放大器的结构示意图。如图3所示，该跨导放大器131包括放大单元Am和电流源I；放大单元Am的电压输入端作为跨导输入端IN，放大单元Am的电流输入端与电流源I的第一端连接，放大单元Am的电流输出端作为跨导输出端OUT，电流源I的控制端作为使能端EN，电流源I的第二端与第一参考电压输入端VREF1连接；电流源I用于在控制端的控制下为放大单元Am提供电流。

具体地，第一参考电压输入端VREF1提供固定的第一参考电压信号，例如，第一参考电压输入端VREF1可以为接地端，用于提供零电位的电压信号。放大单元Am可以将电压输入端输入的电压信号转换为电流信号，并通过电流输出端输出。在放大单元Am将电压信号转换为电流信号时，电流源I需要为放大单元Am提供电流，使放大单元Am能够正常工作。电流源I的内部电路包括镜像电路，用于形成镜像电流。在镜像电流所在支路中可以设置开关管，开关管的第一极和第二极串接在镜像电流所在支路，开关管的控制极作为电流源I的控制端。当选通单元120提供的信号输出至开关管的控制极控制开关管导通时，开关管所在支路存在镜像电流，使得电流源I能够提供电流至放大单元Am，放大单元Am能够将电压信号转换为电流信号，即选通单元120能够选通并启动跨导放大器131。当选通单元120提供的信号输出至开关管的控制极控制开关管关断时，开关管所在支路为断路，无法流过镜像电流，使得电流源I无法提供电流至放大单元Am，放大单元Am无法正常工作，即选通单元120没有选通跨导放大器131。在不同的实施例中，可以通过选通单元120控制跨导单元130中的一个跨导放大器131被选通并启动，实现跨导单元130的增益选择。

图4为本发明实施例提供的另一种跨导放大器的结构示意图。如图4所示，放大单元Am包括运算放大器和晶体管；运算放大器的正相输入端作为放大单元Am的电压输入端，运算放大器的负相输入端与晶体管的第一极连接，运算放大器的输出端与晶体管的控制极连接，晶体管的第二极作为放大单元Am的电流输出端。

具体地，图4中示例性地示出了放大单元Am包括两个运算放大器和两个晶体管，由此构成差分运算放大器，两个运算放大器分别为第一运算放大器OA1和第二运算放大器OA2，两个晶体管分别为第一晶体管Q1和第二晶体管Q2，放大单元Am还包括跨导电阻RF，电流源I对应包括第一电流源I1和第二电流源I2。第一电流源I1串接于第一晶体管Q1的第一极和第一参考电压输入端VREF1之间，用于为第一晶体管Q1提供正常的工作点。第二电流源I2串接于第二晶体管Q2的第一极和第一参考电压输入端VREF1之间，用于为第二晶体管Q2提供正常的工作点。当选通单元120提供的信号控制第一电流源I1和第二电流源I2无法提供电流时，跨导放大器131无法正常工作，即选通单元120没有选通跨导放大器131。第一运算放大器OA1的正相输入端作为跨导放大器131的第一跨导输入端IN1，第二运算放大器OA2的正相输入端作为跨导放大器131的第二跨导输入端IN2，第一运算放大器OA1的负相输入端与第一晶体管Q1的第一极连接，第一运算放大器OA1的输出端与第一晶体管Q1的控制极连接，第一晶体管Q1的第二极作为跨导放大器131的第一跨导输出端OUT1。第二运算放大器OA2的输出端与第二晶体管Q2的控制极连接，第二运算放大器OA2的负相输入端与第二晶体管Q2的第一极连接，第二晶体管Q2的第二极作为跨导放大器131的第二跨导输出端OUT2。跨导电阻RF串接于第一晶体管Q1的第一极和第二晶体管Q2的第一极之间。第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的连接方式为射随连接，可以为跨导电阻RF提供比较大的电流。并且第一晶体管Q1和第二晶体管Q2可以将跨导电阻RF两端的电压信号转换为电流信号，从而可以实现跨导放大器131将电压信号转换为电流信号。其中，跨导电阻RF的阻值倒数即为跨导放大器131的跨导，即为跨导放大器131的放大增益。不同的跨导放大器131中，跨导电阻RF的阻值不完全相同，使得跨导单元130通过选通并开启不同的跨导放大器131具有不同的放大增益。另外，第一运算放大器OA1和第二运算放大器OA2可以提供跨导放大器131的输入阻抗，且第一运算放大器OA1和第二运算放大器OA2为闭环连接，可以提高跨导电阻RF亮度电压的平衡性。同时可以提高跨导放大器131的带宽。

需要说明的是，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的类型不做限定，例如可以为三极管，也可以为MOS管。图4中示例性地示出了放大单元Am包括两个电压输入端和两个电流输出端，对应的跨导放大器131包括两个跨导输入端IN和两个跨导输出端OUT。在其他实施例中，跨导放大器131还可以包括单端输入的电路结构。图5为本发明实施例提供的另一种跨导放大器的结构示意图。如图5所示，第一运算放大器OA1的正相输入端作为跨导放大器131的跨导输入端IN，第一晶体管Q1的第二极作为跨导放大器131的跨导输出端OUT。第二运算放大器OA2的正相输入端输入一个参考电压信号vref，第二晶体管Q2的第二极输入一个固定电压vc，例如为电源电压。在跨导放大器工作的过程中，当第一运算放大器OA1的正相输入端输入的电压信号等于参考电压信号时，跨导电阻RF的两端压差为0，没有电流流过跨导电阻RF，此时跨导放大器131输出的电流信号等于第一电流源I1提供的电流信号。当第一运算放大器OA1的正相输入端输入的电压信号不等于参考电压信号时，跨导电阻RF的两端压差为第一运算放大器OA1的正相输入端输入的电压信号减去参考电压信号，流过跨导电阻RF的电流信号为输入的电压信号减去参考电压信号后与跨导电阻的比值，此时跨导放大器131输出的电流信号等于第一电流源I1提供的电流信号与流过跨导电阻RF的电流信号之和。当第一运算放大器OA1的正相输入端输入的电压信号小于参考电压信号时，跨导电阻RF的两端压差为负值，跨导放大器131输出的电流信号小于第一电流源I1提供的电流信号。当第一运算放大器OA1的正相输入端输入的电压信号大于参考电压信号时，跨导电阻RF的两端压差为正值，跨导放大器131输出的电流信号大于第一电流源I1提供的电流信号。同理，图5所示的跨导放大器也可以通过控制第一电流源I1和第二电流源I2不提供电流信号，同时控制第一运算放大器OA1和第二运算放大器OA2关断，实现跨导放大器的选通或关断。另外，跨导放大器131还可以包括单端输出的电路结构。图6为本发明实施例提供的另一种跨导放大器的结构示意图。如图6所示，第一运算放大器OA1的正相输入端作为跨导放大器131的第一跨导输入端IN1，第二运算放大器OA2的正相输入端作为跨导放大器131的第二跨导输入端IN2，第一晶体管Q1的第二极作为跨导放大器131的跨导输出端OUT，第二晶体管Q2的第二极接入固定电位的电压信号vc。图6所示的跨导放大器也可以通过选通单元120提供的信号控制控制第一电流源I1和第二电流源I2是否提供电流，从而实现选通单元120选通并启动跨导放大器131。

图7为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图。如图7所示，电流电压转换单元110包括阻性模块111，阻性模块111的第一组端口与跨导输出端OUT连接，阻性模块110的第二组端口与第二参考电压输入端VREF2连接；阻性模块111用于将跨导放大器131输出的电流信号转换为电压信号。

具体地，阻性模块111可以等效为电阻。第二参考电压输入端VREF2用于提供固定电位的参考电压信号，例如，第二参考电压输入端VREF2可以为电源电压输入端，用于输入电源电压。当阻性模块111串接于跨导放大器131的跨导输出端OUT与第二参考电压输入端VREF2之间时，可以通过阻性模块111的等效电阻将跨导放大器131输出的电流信号转换为电压信号并根据阻性模块111的等效电阻进行放大输出。其中，跨导输出端OUT与阻性模块111连接后作为放大器的输出端。阻性模块111的等效电阻即为电流电压转换单元110的增益g2，因此可以根据放大器的放大增益需求设置阻性模块111的等效电阻。

示例性地，继续参考图7，跨导输出端OUT包括第一跨导输出端OUT1，阻性模块111包括第一电阻R1；第一电阻R1的第一端作为阻性模块111的第一组端口，第一电阻R1的第二端作为阻性模块111的第二组端口。

具体地，第一电阻R1串接在跨导输出端OUT与第二参考电压输入端VREF2之间，可以将跨导输出端OUT输出的电流信号转换为电压信号，并根据第一电阻R1的阻值进行放大输出，此时放大器的输出端为跨导输出端OUT。其中，第一电阻R1的阻值即为电流电压转换单元110的放大增益。另外，跨导单元130中的至少两个跨导放大器131的跨导输出端OUT可以均与第一电阻R1的第一端连接，通过第一电阻R1对所有跨导放大器131输出的电流信号进行电压转换，此时放大器的放大增益通过选通并启动不同的跨导放大器131进行调整。

图8为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图。如图8所示，放大器还包括开关单元140和分压单元150，电流电压转换单元110包括至少两个阻性模块111；每一阻性模块111的第一组端口通过开关单元140与跨导输出端OUT连接；分压单元150串接于阻性模块111之间，开关单元140用于择一导通跨导输出端OUT与阻性模块111，分压模块150用于对第二参考电压输入端VREF2和开关单元140之间的电压进行分压。

具体地，阻性模块111可以包括多个，阻性模块111的数量可以与跨导放大器131的数量相同。开关单元140也可以包括多个，每个阻性模块111通过一个开关单元140与所有的跨导输出端OUT连接。图8中示例性地示出了跨导放大器131为2个，阻性模块111为2个，开关单元140为2个，分压单元150为1个。不同的开关单元140导通时，可以控制跨导输出端OUT与不同的阻性模块111之间的导通或关断。不同的阻性模块111可以具有相同的等效电阻，使得跨导输出端OUT与不同的阻性模块111连接时，阻性模块111转换的电压信号的变化量只与跨导输出端OUT输出的电流信号相关。分压单元150串接于阻性模块111之间，用于对导通的开关单元140和第二参考电压输入端VREF2之间的电压进行分压。当不同的阻性模块111与跨导输出端OUT连接时，不同的分压单元150连接至电路，使得分压单元150与阻性模块111的等效阻抗不等，可以实现对接入电路中的不同阻性模块111进行多级分压，可以增加放大器的放大增益的可调步进数，进一步调节放大器输出的电压信号，从而可以实现在调节跨导单元130的放大增益的基础上进一步调节电流电压转换单元110的放大增益，从而可以增加放大器的放大增益调节范围。

示例性地，图9为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图。如图9所示，当跨导输出端OUT包括第一跨导输出端OUT1，放大器还包括开关单元140和分压单元150，电流电压转换单元110包括至少两个阻性模块111；开关单元140包括第一开关K1，分压单元150包括第二电阻R2；每一第一电阻R1通过第一开关K1与跨导输出端OUT连接，第二电阻R2串接于第一电阻R1之间，第一开关K1用于择一导通跨导输出端OUT与第一电阻R1。

具体地，图9中示例性地示出了跨导单元130包括三个跨导放大器、三个开关单元140和2个分压单元150，每个开关单元140包括第一开关K1，每个第一开关K1分别串接于所有的第一跨导输出端OUT1与不同的第一电阻R1之间。每个分压单元150包括第二电阻R2，每个第二电阻R2串接于相邻第一电阻R1之间。沿跨导放大器131的排列方向，当第一个跨导放大器131的跨导输出端OUT对应的第一个第一开关K1(记为K11)导通时，两个第二电阻R2同时接入电路，第一个第一电阻R1(记为R11)两端的电压同时被第二个第一电阻R1(记为R12)、第三个第一电阻R1(记为R13)、第一个第二电阻R2(记为R21)和第二个第二电阻R2(记为R22)分压并输出，此时电流电压转换单元110的放大增益为第一个第一电阻R1(记为R11)与第一个第二电阻R2(记为R21)串接后，与第二个第一电阻R1(记为R12)并联，再与第二个第二电阻R2(记为R22)串接后，再与第三个第一电阻R1(记为R13)并联后的等效电阻。当第二个跨导放大器131的跨导输出端OUT对应的第二个第一开关K1(记为K12)导通时，第二个第一电阻R1(记为R12)两端的电压同时被第三个第一电阻R1(记为R13)和第二个第二电阻R2(记为R22)分压并输出，此时电流电压转换单元110的放大增益为第二个第一电阻R1(记为R12)与第二个第二电阻R2(记为R22)串接后，再与第三个第一电阻R1(记为R13)并联后的等效电阻。当第三个跨导放大器131的跨导输出端OUT对应的第三个第一开关K1(记为K13)导通时，第三个第一电阻R1(记为R13)靠近第一开关K1一端的电压直接输出，此时电流电压转换单元110的放大增益为第三第一电阻R1的阻值。由此可知，通过设置不同的第一开关K1导通，可以实现不同的分压单元150对阻性模块111两端的电压进行分压后输出，从而可以增加放大器的放大增益的可调步进数，调节电流电压转换单元110的放大增益，进而可以在跨导单元130调节放大器的放大增益的基础上，进一步地调节放大器的放大增益，增加放大器的放大增益调节范围。

需要说明的是，图9中仅是示例性地示出了跨导单元130包括3个跨导放大器131，对应的放大器包括3个开关单元140和2个分压单元150。在其他实施例中，跨导单元130可以包括多个跨导放大器131，对应的放大器可以包括多个开关单元140和多个分压单元150。示例性地，图10为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图。如图10所示，跨导单元包括n个跨导放大器131和(n-1)个分压单元150，电流电压转换单元110包括n个阻性模块111，相邻阻性模块111之间串接有分压单元150；其中，n为大于或等于3的整数。

具体地，图10示例性地示出了跨导单元130包括n个跨导放大器131，当n个跨导放大器131的放大增益均不同时，跨导单元130可以实现n档放大增益可调。同时电流电压转换单元110包括n个阻性模块111，每个阻性模块111通过一个开关单元140与跨导放大器131的跨导输出端OUT连接，且相邻阻性模块111之间通过一个分压单元150串接。当不同的开关单元140导通时，可以实现跨导输出端OUT输出的电流信号通过不同的分压等级进行分压，从而使得电流电压转换单元110具有不同的放大增益，在调节跨导单元的放大增益的基础上可以进一步调节电流天涯转换单元110的放大增益，从而可以成倍增加放大器的放大增益的调节档位，增加放大器的放大增益调节范围。

在其他实施例中，跨导放大器131还可以包括多个跨导输出端OUT。例如，如图4所示的跨导放大器。示例性地，图11为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图。如图11所示，跨导输出端OUT包括第一跨导输出端OUT1和第二跨导输出端OUT2；阻性模块111包括第三电阻R3和第四电阻R4；第一组端口包括第一端口T1和第二端口T2，第二组端口包括第三端口T3和第四端口T4；第三电阻R3的第一端作为阻性模块111的第一端口T1，并与第一跨导输出端OUT1连接，第四电阻R4的第一端作为阻性模块111的第二端口T2，并与第二跨导输出端OUT2连接，第三电阻R3的第二端作为阻性模块111的第三端口T3，第四电阻R4的第二端作为阻性模块111的第四端口T4，第三端口T3和第四端口T4与第二参考电压输入端VREF2连接。

具体地，跨导放大器131可以为差分跨导放大器。此时跨导放大器131的跨导输入端IN包括两个，分别为第一跨导输入端IN1和第二跨导输入端IN2，跨导输出端OUT也可以包括两个，分别为第一跨导输出端OUT1和第二跨导输出端OUT2。此时第一跨导输出端OUT1与第三电阻R3连接，第一跨导输出端OUT1输出的电流信号通过第三电阻R3转换为电压信号。第二跨导输出端OUT2与第四电阻R4连接，第二跨导输出端OUT2输出的电流信号通过第四电阻R4转换为电压信号，并将第三电阻R3转换的电压信号与第四电阻R4转换的电压信号作差并输出，作为放大器输出的电压信号。第三电阻R3的阻值为第一跨导输出端OUT1输出的电流信号转换为电压信号的增益，第四电阻R4的阻值为第二跨导输出端OUT2输出的电流信号转换为电压信号的增益。可以设置第三电阻R3和第四电阻R4的阻值相等，并作为电流电压转换单元110的增益g2，可以简化电流电压转换单元110的增益设置。

另外，第三电阻R3的阻值和第四电阻R4的阻值可以相等，使得第一跨导输出端OUT1输出的电流信号和第二跨导输出端OUT1输出的电流信号通过相等的阻值进行电压转换，简化放大器的放大增益的计算过程。

图12为本发明实施例提供的另一种放大器的结构示意图。如图12所示，放大器还包括开关单元140和分压单元150，电流电压转换单元110包括至少两个阻性模块111；每一第三电阻R3的第一端通过开关单元140与第一跨导输出端OUT1连接，每一第四电阻R4的第一端通过开关单元140与第二跨导输出端OUT2连接；开关单元140用于择一导通跨导放大器131的第一跨导输出端OUT1与第三电阻R3，以及第二跨导输出端OUT2与第四电阻R2，分压单元150包括第五电阻R5和第六电阻R6，第五电阻R5串接于第三电阻R3之间，第六电阻R6串接于第四电阻R4之间。

具体地，图12示例性地示出了电流电压转换单元110包括3个阻性模块111，即包括三个第三电阻R3和三个第四电阻R4。阻性模块111的数量可以与跨导单元130中的跨导放大器131的数量相同。开关单元140也可以包括多个，每个第三电阻R3通过一个开关单元140与所有跨导放大器131的第一跨导输出端OUT1连接，每个第四电阻R4通过一个开关单元140与所有跨导放大器131的第二跨导输出端OUT2连接。另外，分压单元150可以包括多个，每个分压单元150中的第五电阻R5串接于相邻的第三电阻R3之间，每个分压单元150中的第六电阻R6串接于相邻的第四电阻R4之间。沿跨导放大器131的排列方向，当第一个开关单元140导通时，两个第五电阻R5和两个第六电阻R6同时接入电路，第一个第三电阻R3(记为R31)两端的电压同时被第二个第三电阻R3(记为R32)、第一个第五电阻R5(记为R51)、第三个第三电阻R3(记为R33)和第二个第五电阻R5(记为R52)分压并输出，同时第一个第四电阻R4(记为R41)两端的电压同时被第二个第四电阻R4(记为R42)、第一个第六电阻R6(记为R61)、第三个第四电阻R4(记为R43)和第二个第六电阻R6(记为R62)分压并输出。当第二个开关单元140导通时，第二个第三电阻R3(记为R32)两端的电压同时被第三个第三电阻R3(记为R33)和第二个第五电阻R5(记为R52)分压并输出，同时第二个第四电阻R4(记为R42)两端的电压同时被第三个第四电阻R4(记为R43)和第二个第六电阻R6(记为R62)分压并输出。当第三个开关单元140导通时，第三个第三电阻R3(记为R33)靠近开关单元140一端的电压直接输出，第三个第四电阻R4(记为R43)靠近开关单元140一端的电压直接输出。由此可知，通过设置不同的开关单元140导通，可以实现不同的分压单元150对阻性模块111两端的电压进行分压，并将阻性模块111和分压单元150转换后的电压信号作差并输出，作为放大器输出的电压信号，从而可以调节电流电压转换单元110的放大增益，增加放大器的放大增益的可调步进数，进而可以在跨导单元130调节放大器的放大增益的基础上，进一步地调节放大器的放大增益，增加放大器的放大增益调节范围。

需要说明的是，图12中示例性地示出了电流电压转换单元110包括3个阻性模块111。在其他实施例中，跨导单元130可以包括多个跨导放大器131，电流电压转换单元110可以包括多个阻性模块111，对应的放大器可以包括多个开关单元140和多个分压单元150，其具体工作过程与上述过程类似，此处不再赘述。

继续参考图12，开关单元140包括连动的第二开关K2和第三开关K3；每一第三电阻R3的第一端通过第二开关K2与第一跨导输出端OUT1连接，每一第四电阻R4的第一端通过第三开关K3与第二跨导输出端OUT2连接。

具体地，由于第二开关K2和第三开关K3连动，因此可以通过一控制信号同时控制同一开关单元140中的第二开关K2和第三开关K3同时导通或关断。使得同一开关单元140中的第二开关K2和第三开关K3同时选通一个阻性模块111包括的第三电阻R3和第四电阻R4，使得第一跨导输出端OUT1输出的电流信号和第二跨导输出端OUT2输出的电流信号经过分压单元150中的同一分压等级进行分压，保证分压单元150输出的两路电压信号的差值与跨导放大器131输出的电流信号和分压单元150的增益相关，有利于放大器的放大增益的计算。

需要说明的是，第二开关K2和第三开关K3可以由外部的控制单元进行控制，还可以通过选通单元120进行控制，避免额外设置控制单元。另外，第二开关K2和第三开关K3还可以通过人工控制。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种放大器，其特征在于，包括电流电压转换单元、选通单元、跨导单元和电压输入端；

所述跨导单元包括至少两个跨导放大器，至少两个所述跨导放大器并联连接；所述跨导放大器包括跨导输入端、跨导输出端和使能端；所述跨导输入端与所述电压输入端连接；所述使能端与所述选通单元连接，所述跨导输出端与所述电流电压转换单元连接；

所述选通单元用于选通并启动所述至少两个跨导放大器中的一个；

所述电流电压转换单元用于将被选通的所述跨导放大器输出的电流信号转换为电压信号并输出；其中，所述跨导单元中的各所述跨导放大器的放大增益至少部分不相同。

2.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述跨导放大器包括放大单元和电流源；

所述放大单元的电压输入端作为所述跨导输入端，所述放大单元的电流输入端与所述电流源的第一端连接，所述放大单元的电流输出端作为所述跨导输出端；

所述电流源的控制端作为所述使能端，所述电流源的第二端与第一参考电压输入端连接；所述电流源用于在所述控制端的控制下为所述放大单元提供电流。

3.根据权利要求2所述的放大器，其特征在于，所述放大单元包括运算放大器和晶体管；

所述运算放大器的正相输入端作为所述放大单元的电压输入端，所述运算放大器的负相输入端与所述晶体管的第一极连接，所述运算放大器的输出端与所述晶体管的控制极连接，所述晶体管的第二极作为所述放大单元的电流输出端。

4.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述电流电压转换单元包括阻性模块，所述阻性模块的第一组端口与所述跨导输出端连接，所述阻性模块的第二组端口与第二参考电压输入端连接；所述阻性模块用于将所述跨导放大器输出的电流信号转换为电压信号。

5.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于，所述放大器还包括开关单元和分压单元，所述电流电压转换单元包括至少两个阻性模块；

每一所述阻性模块的第一组端口通过所述开关单元与所述跨导输出端连接；所述分压单元串接于所述阻性模块之间，所述开关单元用于择一导通所述跨导输出端与所述阻性模块，所述分压模块用于对所述第二参考电压输入端和所述开关单元之间的电压进行分压。

6.根据权利要求5所述的放大器，其特征在于，所述跨导单元包括n个所述跨导放大器和(n-1)个所述分压单元，所述电流电压转换单元包括n个所述阻性模块，相邻所述阻性模块之间串接有所述分压单元；其中，n为大于或等于3的整数。

7.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于，所述跨导输出端包括第一跨导输出端，所述阻性模块包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端作为所述阻性模块的第一组端口，所述第一电阻的第二端作为所述阻性模块的第二组端口。

8.根据权利要求7所述的放大器，其特征在于，还包括开关单元和分压单元，所述电流电压转换单元包括至少两个阻性模块；所述开关单元包括第一开关，所述分压单元包括第二电阻；

每一所述第一电阻通过所述第一开关与所述跨导输出端连接，所述第二电阻串接于所述第一电阻之间，所述第一开关用于择一导通所述跨导输出端与所述第一电阻。

9.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于，所述跨导输出端包括第一跨导输出端和第二跨导输出端；所述阻性模块包括第三电阻和第四电阻；所述第一组端口包括第一端口和第二端口，所述第二组端口包括第三端口和第四端口；

所述第三电阻的第一端作为所述阻性模块的第一端口，并与所述第一跨导输出端连接，所述第四电阻的第一端作为所述阻性模块的第二端口，并与所述第二跨导输出端连接，所述第三电阻的第二端作为所述阻性模块的第三端口，所述第四电阻的第二端作为所述阻性模块的第四端口，所述第三端口和所述第四端口与所述第二参考电压输入端连接。

10.根据权利要求9所述的放大器，其特征在于，还包括开关单元和分压单元，所述电流电压转换单元包括至少两个阻性模块；

每一所述第三电阻的第一端通过所述开关单元与所述第一跨导输出端连接，每一所述第四电阻的第一端通过所述开关单元与所述第二跨导输出端连接；所述开关单元用于择一导通所述跨导放大器的第一跨导输出端与所述第三电阻，以及所述第二跨导输出端与所述第四电阻，所述分压单元包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻串接于所述第三电阻之间，所述第六电阻串接于所述第四电阻之间。

11.根据权利要求10所述的放大器，其特征在于，所述开关单元包括连动的第二开关和第三开关；

每一所述第三电阻的第一端通过所述第二开关与所述第一跨导输出端连接，每一所述第四电阻的第一端通过所述第三开关与所述第二跨导输出端连接。

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