CN113381704A - 可编程增益放大器及可编程增益放大电路 - Google Patents

可编程增益放大器及可编程增益放大电路 Download PDF

Info

Publication number
CN113381704A
CN113381704A CN202110533937.5A CN202110533937A CN113381704A CN 113381704 A CN113381704 A CN 113381704A CN 202110533937 A CN202110533937 A CN 202110533937A CN 113381704 A CN113381704 A CN 113381704A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mos transistor
resistor
current source
amplifier
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110533937.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113381704B (zh
Inventor
张钟宣
王浩宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Zhixinke Microelectronics Technology Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Zhixinke Microelectronics Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Zhixinke Microelectronics Technology Co ltd filed Critical Hangzhou Zhixinke Microelectronics Technology Co ltd
Priority to CN202110533937.5A priority Critical patent/CN113381704B/zh
Publication of CN113381704A publication Critical patent/CN113381704A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113381704B publication Critical patent/CN113381704B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3205—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in field-effect transistor amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45183—Long tailed pairs
    • H03F3/45188—Non-folded cascode stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/68—Combinations of amplifiers, e.g. multi-channel amplifiers for stereophonics
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本申请涉及一种可编程增益放大器及可编程增益放大电路，包括跨导放大器、运算放大器、电阻R1及电阻R2；跨导放大器的第一输入端及第二输入端用于接收输入电压，跨导放大器的第一输出端与运算放大器第三输入端连接，跨导放大器的第二输出端与运算放大器第四输入端连接；运算放大器的第三输出端及第四输出端用于输出电压；电阻R1的一端与运算放大器的第三输入端连接，电阻R1的另一端与运算放大器的第三输出端连接；电阻R2的一端与运算放大器的第四输入端连接，电阻R2的另一端与运算放大器的第四输出端连接；电阻R1的阻值与电阻R2的阻值相等；跨导放大器用于调节放大器的增益，运算放大器用于提高放大器的线性度。

Description

可编程增益放大器及可编程增益放大电路
技术领域
本申请涉及集成电路技术领域，具体地讲，涉及一种可编程增益放大器及可编程增益放大电路。
背景技术
可编程增益放大器在信号链通路中起着重要作用。为了使语音芯片在不同的输入信号强度下保持相对稳定的输出信号幅度，需要在语音芯片中设置具有增益调节功能的可编程增益放大器，当输入信号较强时，将可编程增益放大器的增益减小，而信号较弱时，则将可编程增益放大器的增益增大。
传统的可编程增益放大器通常采用多个放大器级联组成，需要多个放大器折中分配各级增益，且电路结构复杂。
发明内容
鉴于此，本申请提出一种可编程增益放大器及可编程增益放大电路，电路结构简单，跨导放大器能够调节放大器的增益，运算放大器能够提高放大器的线性度。
本申请提供一种可编程增益放大器，包括跨导放大器、运算放大器、电阻R1及电阻R2；
所述跨导放大器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端；所述运算放大器包括第三输入端、第四输入端、第三输出端及第四输出端；
所述跨导放大器的第一输入端及第二输入端用于接收输入电压，所述跨导放大器的第一输出端与所述运算放大器第三输入端连接，所述跨导放大器的第二输出端与所述运算放大器第四输入端连接；所述运算放大器的第三输出端及第四输出端用于输出电压；
所述电阻R1的一端与所述运算放大器的第三输入端连接，所述电阻R1的另一端与所述运算放大器的第三输出端连接；
所述电阻R2的一端与所述运算放大器的第四输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器的第四输出端连接；
所述电阻R1的阻值与所述电阻R2的阻值相等；
所述跨导放大器用于调节放大器的增益，所述运算放大器用于提高放大器的线性度。
上述的可编程增益放大器，通过跨导放大器调节可编程增益放大器的增益，运算放大器提高可编程增益放大器的线性度，从而无需多个放大器级联就能够调节可编程增益放大器的增益和提高可编程增益放大器的线性度，电路结构简单。
在一种实施方式中，还包括数模转换器，所述数模转换器分别与所述跨导放大器的第一输入端及第二输入端连接，或所述数模转换器分别与所述跨导放大器的第一输出端及第二输出端连接，或所述数模转换器分别与所述运算放大器的第三输出端及第四输出端连接；
所述数模转换器用于接收数字控制信号，并将所述数字控制信号转换成模拟控制信号，所述数模转换器还用于将所述模拟控制信号传输至所述跨导放大器的第一输入端及第二输入端或所述跨导放大器的第一输出端及第二输出端或所述运算放大器的第三输出端及第四输出端，以校准直流失调电压。
在一种实施方式中，所述跨导放大器包括第一转移电路、第二转移电路及开关电阻阵列，所述第一转移电路与所述第二转移电路的电路结构对称；
所述第一转移电路包括第一电流输出端，所述第一电流输出端作为所述跨导放大器的第一输出端；
所述第二转移电路包括第二电流输出端，所述第二电流输出端作为所述跨导放大器的第二输出端；
所述开关电阻阵列包括第一电压输入端及第二电压输入端，所述第一电压输入端作为所述跨导放大器的第一输入端，所述第二电压输入端作为所述跨导放大器的第二输入端；
所述开关电阻阵列还分别通过连接端Z1、连接端Z2、连接端Z3及连接端Z4与所述第一转移电路及所述第二转移电路连接；
所述开关电阻阵列的电阻值可调节，以调节可编程增益放大器的增益；所述开关电阻阵列还用于将所述输入电压转换成电流；
所述第一转移电路及所述第二转移电路分别用于将所述电流转移至所述第一电流输出端及所述第二电流输出端。
在一种实施方式中，所述开关电阻阵列包括多个开关电阻电路，每个开关电阻电路包括MOS管Q4、MOS管Q5、开关K1、开关K2及电阻R3；每个MOS管Q4的栅极作为所述第一电压输入端，每个MOS管Q4的源极分别与对应的电阻R3的一端及对应的开关K1的一端连接，每个MOS管Q4的漏极连接至连接端Z2；每个开关K1的另一端连接至连接端Z1，每个电阻R3的另一端通过对应的开关K2连接至连接端Z3；每个MOS管Q5的栅极作为所述第二电压输入端，每个MOS管Q5的源极与对应的电阻R3的另一端连接，每个MOS管Q5的漏极连接至连接端Z4。
在一种实施方式中，所述MOS管Q4的面积及所述MOS管Q5的面积相等且大于或等于48平方微米。
在一种实施方式中，所述第一转移电路及所述第二转移电路均包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电流源I1、电流源I2及电流源I3；所述MOS管Q1的栅极分别与所述MOS管Q2的栅极、所述电流源I1的负极及所述MOS管Q3的源极连接，所述MOS管Q1的源极及所述电流源I1的正极分别与所述MOS管Q2的源极连接；所述第一转移电路的MOS管Q2的漏极连接至连接端Z1，所述第二转移电路的MOS管Q2的漏极连接至连接端Z3；所述MOS管Q1的漏极与所述电流源I2的正极连接；所述第一转移电路的MOS管Q1的漏极作为所述第一电流输出端，所述第二转移电路的MOS管Q1的漏极作为所述第二电流输出端；所述MOS管Q3的栅极与所述电流源I3的正极连接，所述第一转移电路的MOS管Q3的栅极还连接至连接端Z2，所述第二转移电路的MOS管Q3的栅极还连接至连接端Z4；所述MOS管Q3的漏极及所述电流源I2的负极分别与所述电流源I3的负极连接，所述第一转移电路的MOS管Q2的源极与所述第二转移电路的MOS管Q2的源极连接，所述第一转移电路的电流源I3的负极与所述第二转移电路的电流源I3的负极连接。
在一种实施方式中，所述MOS管Q1的面积与所述MOS管Q2的面积相等且大于或等于180平方微米，所述MOS管Q3的面积大于或等于18平方微米。
在一种实施方式中，所述运算放大器包括差分电路及反馈电路；所述差分电路分别与所述第一转移电路的第一电流输出端及所述第二转移电路的第二电流输出端连接，所述差分电路还与所述反馈电路连接；所述差分电路用于输出电压；所述反馈电路用于增大所述差分电路的共模增益带宽积及调节共模电压的稳定。
在一种实施方式中，所述差分电路包括MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、电流源I4、电流源I5及电流源I6；所述MOS管Q6的栅极与所述第二电流输出端连接，所述MOS管Q6的源极分别与所述MOS管Q7的源极及所述电流源I4的负极连接，所述MOS管Q6的漏极分别与所述MOS管Q8的栅极、所述MOS管Q9的漏极及所述反馈电路连接；所述MOS管Q7的栅极与所述第一电流输出端连接，所述MOS管Q7的漏极分别与所述MOS管Q10的漏极、所述MOS管Q11的栅极及所述反馈电路连接；所述MOS管Q8的漏极作为所述第三输出端，所述MOS管Q8的漏极还分别与所述电流源I5的负极及所述反馈电路连接，所述MOS管Q8的源极分别与所述MOS管Q9的源极、所述MOS管Q10的源极、所述MOS管Q11的源极及所述反馈电路连接；所述MOS管Q9的栅极及所述MOS管Q10的栅极还与所述反馈电路连接；所述MOS管Q11的漏极作为所述第四输出端，所述MOS管Q11的漏极还与所述电流源I6的负极及所述反馈电路连接；所述电流源I4的正极分别与所述电流源I5的正极及所述电流源I6的正极连接。
在一种实施方式中，所述反馈电路包括MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q14、MOS管Q15、电阻R4、电阻R5、电流源I7、电流源I8及电流源I9；所述MOS管Q12的栅极分别与所述电阻R4的一端及所述电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述MOS管Q11的漏极连接，所述电阻R5的另一端与所述电流源I5的负极连接；所述MOS管Q12的源极分别与所述MOS管Q13的源极、所述MOS管Q14的源极及所述电流源I7的负极连接，所述电流源I7的正极与所述电流源I6的正极连接；所述MOS管Q12的漏极分别与所述MOS管Q15的漏极、所述MOS管Q15的栅极及所述MOS管Q9的栅极连接；所述MOS管Q13的栅极及所述MOS管Q14的栅极分别与电源Vcm连接；所述MOS管Q13的漏极分别与所述电流源I8的正极及所述MOS管Q8的栅极连接；所述MOS管Q14的漏极分别与所述电流源I9的正极及所述MOS管Q7的漏极连接；所述MOS管Q15的源极、所述电流源I8的负极及所述电流源I9的负极与所述MOS管Q10的源极连接。
本申请还提供一种可编程增益放大电路，包括上述的可编程增益放大器，所述可编程增益放大电路还包括模数转换器及控制器；所述模数转换器分别与所述运算放大器的第三输出端及第四输出端连接；所述控制器分别与所述数模转换器及所述模数转换器连接；所述模数转换器用于将所述输出电压转换成数字信号；所述控制器用于根据所述数字信号生成数字控制信号。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例中的可编程增益放大器的电路图；
图2为本申请一实施例中的第一转移电路及第二转移电路的电路图；
图3为本申请一实施例中的开关电阻阵列的电路图；
图4为本申请一实施例中的运算放大器的电路图；
图5为本申请一实施例中的可编程增益放大电路的电路图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
请参考图1，本申请实施例提供一种可编程增益放大器，可编程增益放大器包括跨导放大器U1、运算放大器U2、电阻R1及电阻R2。跨导放大器U1包括第一输入端Vin+、第二输入端Vin-、第一输出端及第二输出端。运算放大器U2包括第三输入端、第四输入端、第三输出端Vout+及第四输出端Vout-。跨导放大器U1的第一输入端Vin+及第二输入端Vin-用于接收输入电压，跨导放大器U1的第一输出端与运算放大器U2第三输入端连接，跨导放大器U1的第二输出端与运算放大器U2第四输入端连接。运算放大器U2的第三输出端Vout+及第四输出端Vout-用于输出电压。电阻R1的一端与运算放大器U2的第三输入端连接，电阻R1的另一端与运算放大器U2的第三输出端Vout+连接。电阻R2的一端与运算放大器U2的第四输入端连接，电阻R2的另一端与运算放大器U2的第四输出端Vout-连接。电阻R1的阻值与电阻R2的阻值相等。跨导放大器U1用于调节可编程增益放大器的增益，运算放大器U2用于提高可编程增益放大器的线性度。
可以理解的，跨导放大器U1将输入电压转换成电流输出，跨导放大器U1的增益可以用程序进行控制，即可编程。由于电阻R1的一端与运算放大器U2的第三输入端连接，电阻R1的另一端与运算放大器U2的第三输出端Vout+连接，电阻R2的一端与运算放大器U2的第四输入端连接，电阻R2的另一端与运算放大器U2的第四输出端Vout-连接，电阻R1的阻值与电阻R2的阻值相等，也就是说电阻R1和电阻R2对称地与运算放大器U2连接，因此，可编程增益放大器的增益取决于跨导放大器U1。
跨导放大器U1、运算放大器U2、电阻R1及电阻R2的配合使用可以使本申请的可编程增益放大器的增益达到20dB～40dB。
本申请实施例的可编程增益放大器，通过跨导放大器U1调节可编程增益放大器的增益，运算放大器U2提高可编程增益放大器的线性度，从而无需多个放大器级联就能够调节可编程增益放大器的增益和提高可编程增益放大器的线性度，电路结构简单。
在其中一个实施例中，可编程增益放大器还包括数模转换器U3，数模转换器U3分别与跨导放大器U1的第一输入端Vin+及第二输入端Vin-连接，或数模转换器U3分别与跨导放大器U1的第一输出端及第二输出端连接，或数模转换器U3分别与运算放大器U2的第三输出端Vout+及第四输出端Vout-连接。数模转换器U3用于接收数字控制信号，并将数字控制信号转换成模拟控制信号，数模转换器U3还用于将模拟控制信号传输至跨导放大器U1的第一输入端Vin+及第二输入端Vin-或跨导放大器U1的第一输出端及第二输出端或运算放大器U2的第三输出端Vout+及第四输出端Vout-，以校准直流失调电压。
需要说明的是，数模转换器U3可以从控制器接收数字控制信号。当数模转换器U3与可编程增益放大器的连接位置不同时，数模转换器U3具有不同的结构组成。
通过数模转换器U3对可编程增益放大器的直流失调电压进行校准，从而使得可编程增益放大器输出准确的电压信号，提高可编程增益放大器输出的电压信号的质量。
请参考图2及图3，跨导放大器U1包括第一转移电路10、第二转移电路20及开关电阻阵列30，第一转移电路10与第二转移电路20的电路结构对称。第一转移电路10包括第一电流输出端Iout+，第一电流输出端Iout+作为跨导放大器U1的第一输出端。第二转移电路20包括第二电流输出端Iout-，第二电流输出端Iout-作为跨导放大器U1的第二输出端。开关电阻阵列30包括第一电压输入端及第二电压输入端，第一电压输入端作为跨导放大器U1的第一输入端Vin+，第二电压输入端作为跨导放大器U1的第二输入端Vin-。开关电阻阵列30还分别通过连接端Z1、连接端Z2、连接端Z3及连接端Z4与第一转移电路10及第二转移电路20连接。开关电阻阵列30的电阻值可调节，以调节可编程增益放大器的增益。开关电阻阵列30还用于将输入电压转换成电流。第一转移电路10及第二转移电路20分别用于将所述电流转移至第一电流输出端Iout+及第二电流输出端Iout-。
第一转移电路10与第二转移电路20的电路结构对称，即第一转移电路10与第二转移电路20具有相同型号、相同数量、相同参数及相同连接结构的元件。
开关电阻阵列30还用于将输入电压转换成电流，第一转移电路10及第二转移电路20分别用于将所述电流转移至第一电流输出端Iout+及第二电流输出端Iout-，从而实现了跨导放大器U1将输入电压转换成电流输出。控制器通过传输数字控制信号至数模转换器U3，数模转换器U3将数字控制信号转换成模拟控制信号，并将模拟控制信号传输至开关电阻阵列30，调节开关电阻阵列30的电阻值，从而调节可编程增益放大器的增益。
请再参考图3，开关电阻阵列30包括多个开关电阻电路31，每个开关电阻电路31包括MOS管Q4、MOS管Q5、开关K1、开关K2及电阻R3。每个MOS管Q4的栅极作为第一电压输入端，每个MOS管Q4的源极分别与对应的电阻R3的一端及对应的开关K1的一端连接，每个MOS管Q4的漏极连接至连接端Z2。每个开关K1的另一端连接至连接端Z1，每个电阻R3的另一端通过对应的开关K2连接至连接端Z3。每个MOS管Q5的栅极作为第二电压输入端，每个MOS管Q5的源极与对应的电阻R3的另一端连接，每个MOS管Q5的漏极连接至连接端Z4。
输入电压从第一电压输入端及第二电压输入端输入至开关电阻阵列30，通过MOS管Q4、MOS管Q5及电阻R3的作用转换成电流，开关K1及开关K2可以与控制器连接，控制器通过控制每个开关电阻电路31的开关K1及开关K2的开和关，进而控制开关电阻阵列30的总电阻，从而控制转换的电流的大小。
请再参考图2，第一转移电路10及第二转移电路20均包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电流源I1、电流源I2及电流源I3；MOS管Q1的栅极分别与MOS管Q2的栅极、电流源I1的负极及MOS管Q3的源极连接，MOS管Q1的源极及电流源I1的正极分别与MOS管Q2的源极连接；第一转移电路10的MOS管Q2的漏极连接至连接端Z1，第二转移电路20的MOS管Q2的漏极连接至连接端Z3；MOS管Q1的漏极与电流源I2的正极连接；第一转移电路10的MOS管Q1的漏极作为第一电流输出端，第二转移电路20的MOS管Q1的漏极作为第二电流输出端；MOS管Q3的栅极与电流源I3的正极连接，第一转移电路10的MOS管Q3的栅极还连接至连接端Z2，第二转移电路20的MOS管Q3的栅极还连接至连接端Z4；MOS管Q3的漏极及电流源I2的负极分别与电流源I3的负极连接，第一转移电路10的MOS管Q2的源极与第二转移电路20的MOS管Q2的源极连接，第一转移电路10的电流源I3的负极与第二转移电路20的电流源I3的负极连接。
MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4及MOS管Q5为PMOS管。
开关电阻阵列30通过连接端Z1、连接端Z2、连接端Z3及连接端Z4将电流输出至第一转移电路10及第二转移电路20，第一转移电路10及第二转移电路20将开关电阻阵列30输出的电流转移至第一电流输出端Iout+及第二电流输出端Iout-。
若开关电阻阵列30的总电阻为r1，电阻R1和电阻R2的阻值为r2，则可编程增益放大器的增益为r2/r1，因此，通过控制每个开关电阻电路31的开关K1及开关K2的开和关，进而控制每个开关电阻电路31的电阻R3是否与第一转移电路10及第二转移电路20连接，从而调节开关电阻阵列30的总电阻r1，实现对可编程增益放大器的增益的调节。
在其中一个实施例中，跨导放大器U1的MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4及MOS管Q5工作于亚阈区，使得MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4及MOS管Q5的工作电流较小，从而降低跨导放大器U1的功耗。
在其中一个实施例中，MOS管Q1的面积与MOS管Q2的面积相等且大于或等于180平方微米，MOS管Q3的面积大于或等于18平方微米，MOS管Q4的面积及MOS管Q5的面积相等且大于或等于48平方微米，电流源I1的面积大于或等于4.8平方微米，电流源I2的面积与电流源I3的面积相等且大于或等于92.1平方微米，可以使得跨导放大器U1的噪声较小。
优选的，MOS管Q1的面积与MOS管Q2的面积相等且等于180平方微米，MOS管Q3的面积等于18平方微米，MOS管Q4的面积及MOS管Q5的面积相等且等于48平方微米，电流源I1的面积等于4.8平方微米，电流源I2的面积与电流源I3的面积相等且等于92.1平方微米，可以同时兼顾跨导放大器U1的噪声和尺寸，降低跨导放大器U1的噪声。
请再参考图4，运算放大器U2包括差分电路40及反馈电路50。差分电路40分别与第一转移电路10的第一电流输出端Iout+及第二转移电路20的第二电流输出端Iout-连接，差分电路40还与反馈电路50连接。差分电路40用于输出电压。反馈电路50用于增大差分电路40的共模增益带宽积及调节共模电压的稳定。
差分电路40包括MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、电流源I4、电流源I5及电流源I6。MOS管Q6的栅极与第二电流输出端Iout-连接，MOS管Q6的源极分别与MOS管Q7的源极及电流源I4的负极连接，MOS管Q6的漏极分别与MOS管Q8的栅极、MOS管Q9的漏极及反馈电路50连接。MOS管Q7的栅极与第一电流输出端Iout+连接，MOS管Q7的漏极分别与MOS管Q10的漏极、MOS管Q11的栅极及反馈电路50连接。MOS管Q8的漏极作为第三输出端Vout+，MOS管Q8的漏极还分别与电流源I5的负极及反馈电路50连接。MOS管Q8的源极分别与MOS管Q9的源极、MOS管Q10的源极、MOS管Q11的源极及反馈电路50连接。MOS管Q9的栅极及MOS管Q10的栅极还与反馈电路50连接。MOS管Q11的漏极作为第四输出端Vout-，MOS管Q11的漏极还与电流源I6的负极及反馈电路50连接。电流源I4的正极分别与电流源I5的正极及电流源I6的正极连接。
MOS管Q6及MOS管Q7为PMOS管。MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10及MOS管Q11为NMOS管。
反馈电路50包括MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q14、MOS管Q15、电阻R4、电阻R5、电流源I7、电流源I8及电流源I9。MOS管Q12的栅极分别与电阻R4的一端及电阻R5的一端连接，电阻R4的另一端与MOS管Q11的漏极连接，电阻R5的另一端与电流源I5的负极连接。MOS管Q12的源极分别与MOS管Q13的源极、MOS管Q14的源极及电流源I7的负极连接，电流源I7的正极与电流源I6的正极连接。MOS管Q12的漏极分别与MOS管Q15的漏极、MOS管Q15的栅极及MOS管Q9的栅极连接。MOS管Q13的栅极及MOS管Q14的栅极分别与电源Vcm连接。MOS管Q13的漏极分别与电流源I8的正极及MOS管Q8的栅极连接。MOS管Q14的漏极分别与电流源I9的正极及MOS管Q7的漏极连接。MOS管Q15的源极、电流源I8的负极及电流源I9的负极与MOS管Q10的源极连接。
MOS管Q12、MOS管Q13及MOS管Q14为PMOS管，MOS管Q15为NMOS管。
由于电阻R1和电阻R2的作用，因此，MOS管Q6的栅极Vin1+和MOS管Q7的栅极Vin1-的输入为电压。MOS管Q13的漏极与MOS管Q8的栅极连接以及MOS管Q14的漏极MOS管Q7的漏极连接，使得差分电路40的共模增益带宽积在反馈信号的作用下增大。反馈电路50还可以调节输入差分电路40的共模电压，使得输入差分电路40的共模电压稳定。
请再参考图5，本申请实施例还提供一种可编程增益放大电路，包括上述的可编程增益放大器。可编程增益放大电路还包括模数转换器U4及控制器U5。模数转换器U4分别与运算放大器U2的第三输出端Vout+及运算放大器U2的第四输出端Vout-连接。控制器分别与数模转换器U3及模数转换器U4连接。模数转换器U4用于将输出电压转换成数字信号。控制器U5用于根据数字信号生成数字控制信号。具体的，控制器U5根据从模数转换器U4接收到的数字信号，判断直流失调电压的比例，从而根据直流失调电压的比例生成数字控制信号，通过数模转换器U3将数字控制信号转换成模拟控制信号，从而校准可编程增益放大器的直流失调电压。控制器U5还可以根据输入电压的幅度传输开关控制信号至开关电阻阵列30的开关K1和开关K2，从而控制开关电阻阵列30的总电阻。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种可编程增益放大器，其特征在于，包括跨导放大器、运算放大器、电阻R1及电阻R2；
所述跨导放大器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端；所述运算放大器包括第三输入端、第四输入端、第三输出端及第四输出端；
所述跨导放大器的第一输入端及第二输入端用于接收输入电压，所述跨导放大器的第一输出端与所述运算放大器第三输入端连接，所述跨导放大器的第二输出端与所述运算放大器第四输入端连接；所述运算放大器的第三输出端及第四输出端用于输出电压；
所述电阻R1的一端与所述运算放大器的第三输入端连接，所述电阻R1的另一端与所述运算放大器的第三输出端连接；
所述电阻R2的一端与所述运算放大器的第四输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器的第四输出端连接；
所述电阻R1的阻值与所述电阻R2的阻值相等；
所述跨导放大器用于调节放大器的增益，所述运算放大器用于提高放大器的线性度。
2.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其特征在于，还包括数模转换器，所述数模转换器分别与所述跨导放大器的第一输入端及第二输入端连接，或所述数模转换器分别与所述跨导放大器的第一输出端及第二输出端连接，或所述数模转换器分别与所述运算放大器的第三输出端及第四输出端连接；
所述数模转换器用于接收数字控制信号，并将所述数字控制信号转换成模拟控制信号，所述数模转换器还用于将所述模拟控制信号传输至所述跨导放大器的第一输入端及第二输入端或所述跨导放大器的第一输出端及第二输出端或所述运算放大器的第三输出端及第四输出端，以校准直流失调电压。
3.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述跨导放大器包括第一转移电路、第二转移电路及开关电阻阵列，所述第一转移电路与所述第二转移电路的电路结构对称；
所述第一转移电路包括第一电流输出端，所述第一电流输出端作为所述跨导放大器的第一输出端；
所述第二转移电路包括第二电流输出端，所述第二电流输出端作为所述跨导放大器的第二输出端；
所述开关电阻阵列包括第一电压输入端及第二电压输入端，所述第一电压输入端作为所述跨导放大器的第一输入端，所述第二电压输入端作为所述跨导放大器的第二输入端；
所述开关电阻阵列还分别通过连接端Z1、连接端Z2、连接端Z3及连接端Z4与所述第一转移电路及所述第二转移电路连接；
所述开关电阻阵列的电阻值可调节，以调节可编程增益放大器的增益；所述开关电阻阵列还用于将所述输入电压转换成电流；
所述第一转移电路及所述第二转移电路分别用于将所述电流转移至所述第一电流输出端及所述第二电流输出端。
4.根据权利要求3所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述开关电阻阵列包括多个开关电阻电路，每个开关电阻电路包括MOS管Q4、MOS管Q5、开关K1、开关K2及电阻R3；每个MOS管Q4的栅极作为所述第一电压输入端，每个MOS管Q4的源极分别与对应的电阻R3的一端及对应的开关K1的一端连接，每个MOS管Q4的漏极连接至连接端Z2；每个开关K1的另一端连接至连接端Z1，每个电阻R3的另一端通过对应的开关K2连接至连接端Z3；每个MOS管Q5的栅极作为所述第二电压输入端，每个MOS管Q5的源极与对应的电阻R3的另一端连接，每个MOS管Q5的漏极连接至连接端Z4。
5.根据权利要求4所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述MOS管Q4的面积及所述MOS管Q5的面积相等且大于或等于48平方微米。
6.根据权利要求3所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述第一转移电路及所述第二转移电路均包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电流源I1、电流源I2及电流源I3；所述MOS管Q1的栅极分别与所述MOS管Q2的栅极、所述电流源I1的负极及所述MOS管Q3的源极连接，所述MOS管Q1的源极及所述电流源I1的正极分别与所述MOS管Q2的源极连接；所述第一转移电路的MOS管Q2的漏极连接至连接端Z1，所述第二转移电路的MOS管Q2的漏极连接至连接端Z3；所述MOS管Q1的漏极与所述电流源I2的正极连接；所述第一转移电路的MOS管Q1的漏极作为所述第一电流输出端，所述第二转移电路的MOS管Q1的漏极作为所述第二电流输出端；所述MOS管Q3的栅极与所述电流源I3的正极连接，所述第一转移电路的MOS管Q3的栅极还连接至连接端Z2，所述第二转移电路的MOS管Q3的栅极还连接至连接端Z4；所述MOS管Q3的漏极及所述电流源I2的负极分别与所述电流源I3的负极连接，所述第一转移电路的MOS管Q2的源极与所述第二转移电路的MOS管Q2的源极连接，所述第一转移电路的电流源I3的负极与所述第二转移电路的电流源I3的负极连接。
7.根据权利要求6所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述MOS管Q1的面积与所述MOS管Q2的面积相等且大于或等于180平方微米，所述MOS管Q3的面积大于或等于18平方微米。
8.根据权利要求3所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述运算放大器包括差分电路及反馈电路；所述差分电路分别与所述第一转移电路的第一电流输出端及所述第二转移电路的第二电流输出端连接，所述差分电路还与所述反馈电路连接；所述差分电路用于输出电压；所述反馈电路用于增大所述差分电路的共模增益带宽积及调节共模电压的稳定。
9.根据权利要求8所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述差分电路包括MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、电流源I4、电流源I5及电流源I6；所述MOS管Q6的栅极与所述第二电流输出端连接，所述MOS管Q6的源极分别与所述MOS管Q7的源极及所述电流源I4的负极连接，所述MOS管Q6的漏极分别与所述MOS管Q8的栅极、所述MOS管Q9的漏极及所述反馈电路连接；所述MOS管Q7的栅极与所述第一电流输出端连接，所述MOS管Q7的漏极分别与所述MOS管Q10的漏极、所述MOS管Q11的栅极及所述反馈电路连接；所述MOS管Q8的漏极作为所述第三输出端，所述MOS管Q8的漏极还分别与所述电流源I5的负极及所述反馈电路连接，所述MOS管Q8的源极分别与所述MOS管Q9的源极、所述MOS管Q10的源极、所述MOS管Q11的源极及所述反馈电路连接；所述MOS管Q9的栅极及所述MOS管Q10的栅极还与所述反馈电路连接；所述MOS管Q11的漏极作为所述第四输出端，所述MOS管Q11的漏极还与所述电流源I6的负极及所述反馈电路连接；所述电流源I4的正极分别与所述电流源I5的正极及所述电流源I6的正极连接。
10.根据权利要求9所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述反馈电路包括MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q14、MOS管Q15、电阻R4、电阻R5、电流源I7、电流源I8及电流源I9；所述MOS管Q12的栅极分别与所述电阻R4的一端及所述电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述MOS管Q11的漏极连接，所述电阻R5的另一端与所述电流源I5的负极连接；所述MOS管Q12的源极分别与所述MOS管Q13的源极、所述MOS管Q14的源极及所述电流源I7的负极连接，所述电流源I7的正极与所述电流源I6的正极连接；所述MOS管Q12的漏极分别与所述MOS管Q15的漏极、所述MOS管Q15的栅极及所述MOS管Q9的栅极连接；所述MOS管Q13的栅极及所述MOS管Q14的栅极分别与电源Vcm连接；所述MOS管Q13的漏极分别与所述电流源I8的正极及所述MOS管Q8的栅极连接；所述MOS管Q14的漏极分别与所述电流源I9的正极及所述MOS管Q7的漏极连接；所述MOS管Q15的源极、所述电流源I8的负极及所述电流源I9的负极与所述MOS管Q10的源极连接。
11.一种可编程增益放大电路，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的可编程增益放大器，所述可编程增益放大电路还包括模数转换器及控制器；所述模数转换器分别与所述运算放大器的第三输出端及第四输出端连接；所述控制器分别与所述数模转换器及所述模数转换器连接；所述模数转换器用于将所述输出电压转换成数字信号；所述控制器用于根据所述数字信号生成数字控制信号。
CN202110533937.5A 2021-05-17 2021-05-17 可编程增益放大器及可编程增益放大电路 Active CN113381704B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110533937.5A CN113381704B (zh) 2021-05-17 2021-05-17 可编程增益放大器及可编程增益放大电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110533937.5A CN113381704B (zh) 2021-05-17 2021-05-17 可编程增益放大器及可编程增益放大电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113381704A true CN113381704A (zh) 2021-09-10
CN113381704B CN113381704B (zh) 2023-06-16

Family

ID=77571111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110533937.5A Active CN113381704B (zh) 2021-05-17 2021-05-17 可编程增益放大器及可编程增益放大电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113381704B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373980A (zh) * 2007-08-24 2009-02-25 锐迪科创微电子（北京）有限公司 无线接收机及直流失调电压的消除方法
CN102394580A (zh) * 2011-09-16 2012-03-28 复旦大学 一种带有启动电路的部分共模反馈全差分运算放大器
CN102707137A (zh) * 2012-07-03 2012-10-03 复旦大学 一种射频功率检测电路
CN103354443A (zh) * 2013-06-20 2013-10-16 华侨大学 应用于高速全差分运算放大器的连续时间共模反馈电路
CN104104345A (zh) * 2013-04-02 2014-10-15 安凯(广州)微电子技术有限公司 一种低噪声的麦克风输入放大器
CN110289820A (zh) * 2019-07-25 2019-09-27 唐太平 一种运算放大器电路
CN112511110A (zh) * 2021-01-14 2021-03-16 苏州大学 一种高线性度可编程增益放大器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373980A (zh) * 2007-08-24 2009-02-25 锐迪科创微电子（北京）有限公司 无线接收机及直流失调电压的消除方法
CN102394580A (zh) * 2011-09-16 2012-03-28 复旦大学 一种带有启动电路的部分共模反馈全差分运算放大器
CN102707137A (zh) * 2012-07-03 2012-10-03 复旦大学 一种射频功率检测电路
CN104104345A (zh) * 2013-04-02 2014-10-15 安凯(广州)微电子技术有限公司 一种低噪声的麦克风输入放大器
CN103354443A (zh) * 2013-06-20 2013-10-16 华侨大学 应用于高速全差分运算放大器的连续时间共模反馈电路
CN110289820A (zh) * 2019-07-25 2019-09-27 唐太平 一种运算放大器电路
CN112511110A (zh) * 2021-01-14 2021-03-16 苏州大学 一种高线性度可编程增益放大器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHENG-CHUNG HSU: "A Highly Linear 125-MHz CMOS Switched-Resistor Programmable-Gain Amplifier", 《IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS》 *
姚红燕: "数字辅助直流失调消除的自动增益控制电路设计", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)信息科技辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113381704B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI239715B (en) Programmable gain current amplifier
US7202738B1 (en) Accurate voltage to current converters for rail-sensing current-feedback instrumentation amplifiers
US5285169A (en) Monolithic integrated differential amplifier with digital gain setting
US7701289B2 (en) Variable gain amplifier including series-coupled cascode amplifiers
CN109347454B (zh) 一种连续可变增益放大器
US6064262A (en) CMOS differential amplifier having offset voltage cancellation and common-mode voltage control
US20050057304A1 (en) Single-ended input, differential output low noise amplifier
US8963612B1 (en) Multiple mode RF circuit
KR20060129531A (ko) 고도의 선형 가변이득 증폭기
CN108540102B (zh) 可编程增益放大装置
US7777575B2 (en) Circuit with single-ended input and differential output
Yoshioka et al. A 0.8 V 10b 8OMS/s 6.5 mW Pipelined ADC with Regulated Overdrive Voltage Biasing
JP2011229073A (ja) 利得変動補償装置
JP4708604B2 (ja) 可変利得増幅器
US6791415B2 (en) Integrated circuit arrangement with a transconductance amplifier
CN108206680B (zh) 可变增益放大器
CN113381704B (zh) 可编程增益放大器及可编程增益放大电路
TWI430598B (zh) 電流模式傳輸線驅動器
US7956784B2 (en) DA converter including conversion amplifier having output voltage with improved linearity
JP3759117B2 (ja) Ｉ／ｖ変換回路およびｄａコンバータ
US10122337B2 (en) Programmable gain amplifier
WO2019092887A1 (ja) Ａｂ級アンプおよびオペアンプ
US20030076163A1 (en) Differential amplifying method and apparatus capable of responding to a wide input voltage range
JP5694035B2 (ja) 電力増幅器および通信装置
TW201041323A (en) Receiver

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant