CN115865003A - 跨阻运算放大电路、射频链路、集成电路、器件和设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种跨阻运算放大电路、射频链路、集成电路、器件和设备，包括：运算放大器以及低通滤波器，运算放大器用于将电流信号转换为电压信号，低通滤波器设置于运算放大器的输出端和输入端之间，用于抑制运算放大器的输入端的干扰信号，从而在运算放大器的输入端便可以将干扰信号滤除，减少运算放大器受到干扰的风险。而且，在运算放大器的输出端和输入端之间设置的低通滤波器能够起到高通滤波器的效果，实现放大与滤波的结合，避免运算放大器发生饱和或抑制干扰信号等目的。同时利用低通滤波器省掉原来的高通滤波器，使得电路结构更加紧凑。

Description

跨阻运算放大电路、射频链路、集成电路、器件和设备

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种跨阻运算放大电路、射频链路、集成电路、器件和设备。

背景技术

跨阻运算放大器是用于将输入电流转换为输出电压的电流结构，常用于通信和传感器等无线电器件领域中。

通常，为了避免跨阻运算放大器发生饱和或抑制干扰信号等目的，在跨阻运算放大器的输出端接入高通滤波器，用于对干扰信号进行滤除。

但是，高通滤波器只能滤除跨阻运算放大器输出的信号，无法对输入跨阻运算放大器的信号进行滤除，使得跨阻运算放大器仍然有受到干扰的风险。

发明内容

本申请提供一种跨阻运算放大电路、射频链路、集成电路、器件和设备，用以对输入运算放大器的信号进行滤除，减小运算放大器受到干扰的风险。

第一方面，本申请提供一种跨阻运算放大电路，包括：

运算放大器，用于将电流信号转换为电压信号；

以及低通滤波器，设置在所述运算放大器的输出端与输入端之间；

其中，所述低通滤波器用于抑制所述运算放大器的输入端的干扰信号。

在本申请实施例中，在运算放大器的输出端和输入端之间设置有低通滤波器，低通滤波器能够抑制输入运算放大器的干扰信号，从而在运算放大器的输入端便可以将干扰信号滤除，减少运算放大器受到干扰的风险。

可选的，跨阻运算放大电路还可包括：

反馈电阻，设置在所述运算放大器的输出端与输入端之间；

其中，所述反馈电阻与所述运算放大器形成跨阻运算放大结构。

可选的，所述反馈电阻与所述低通滤波器并联。

可选的，所述电流信号为中频电流信号或低频电流信号。

可选的，所述低通滤波器为RC滤波器。

可选的，所述RC滤波器包括滤波电阻、滤波放大器和滤波电容；

其中，所述运算放大器的输出端经所述滤波电阻与所述滤波放大器的输入端连接，所述滤波放大器的输出端与所述运算放大器的输入端连接，所述滤波放大器的输入端还经所述滤波电容接地。

可选的，所述滤波放大器为增益可调的放大器。

第二方面，本申请提供一种射频链路，包括：

至少一个运算放大单元，各运算放大单元用于将输入电流信号转换为输出电压信号；

其中，所述运算放大单元包括第一方面及第一方面任一种可能的设计中的跨阻运算放大电路。

可选的，射频链路还可包括：混频器，用于对所述射频链路中的高频信号进行下降频处理；

其中，所述混频器的输出端连接至所述运算放大器的输入端，用于向所述运算放大器提供电流信号。

可选的，射频链路还可包括：

低噪声放大器，用于对所述射频链路中的高频信号进行放大后输入至所述混频器的输入端。

第三方面，本申请提供一种集成电路，包括：

第二方面及第二方面任一种可能的设计中的射频链路，用于将接收电流信号转换为中频电压信号；

以及信号处理模块，用于对所述中频电压信号进行处理，以进行目标检测和/或通信。可选的，所述集成电路为毫米波雷达芯片。

在实施例中，通过采用第一方面的跨阻运算放大电路，不仅能够有效避免放大输入端被片外电磁波干扰，又不会对噪声等性能造成恶化；同时，由于电路结构比较简单，便于在芯片内进行设计集成。

可选的，所述集成电路为AiP芯片。

第四方面，本申请提供一种无线电器件，包括：

承载体；

第三方面及第三方面任一种可能的设计中的集成电路，设置在所述承载体上；

天线，设置在所述承载体上，或者集成于所述集成电路的封装体中；

其中，所述集成电路与所述天线连接，用于发收无线电信号。

第五方面，本申请提供一种设备，包括：

设备本体；以及

设置于所述设备本体上的第四方面的无线电器件；

其中，所述无线电器件用于目标检测和/或通信，用于为所述设备本体的运行提供参考信息。

本申请提供的跨阻运算放大电路，在运算放大器的输出端和输入端之间设置低通滤波器，即在反馈回路中引入的低通滤波器能够有效抑制输入运算放大器的干扰信号，从而在运算放大器的输入端便可以将干扰信号滤除，减少运算放大器受到干扰的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为一种跨阻运算放大电路的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的一种跨阻运算放大电路的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的一种跨阻运算放大电路的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的一种射频链路的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在通信和传感器(如雷达)等无线电器件领域中，通常将跨阻运算放大器置于混频器之后，用于将混频器输出的电流信号转换为电压信号供后续处理。而且，为了避免跨阻运算放大器发生饱和/或抑制干扰信号等目的，参考图1所示，会在跨阻运算放大器10的输出端接入高通滤波器20，用于对干扰信号进行滤波。即先利用跨阻运算放大器10进行放大后利用高通滤波器20进行滤波。

但是先进行放大再进行滤波只能滤除经跨阻运算放大器10输出的信号，无法对输入至跨阻运算放大器10的信号进行滤除，即此时跨阻运算放大器10仍存在受到干扰的风险。

针对上述问题，本申请提供一种跨阻运算放大电路，包括：运算放大器以及低通滤波器，运算放大器用于将电流信号转换为电压信号，低通滤波器设置于运算放大器的输出端和输入端之间，即将低通滤波器设置在运算放大器的反馈回路上，用于抑制运算放大器的输入端的干扰信号，从而在运算放大器的输入端便可以将干扰信号滤除，减少运算放大器受到干扰的风险。而且，在运算放大器的输出端和输入端之间设置的低通滤波器，还能够起到高通滤波器的效果，实现放大与滤波的结合，避免运算放大器发生饱和/或抑制干扰信号等目的。同时利用低通滤波器省掉原来的高通滤波器，使得电路结构更加紧凑，便于在一些诸如集成电路(如芯片)空间较小的区域中进行设计及集成。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

参考图2所示，本申请一实施例提供一种跨阻运算放大电路，可包括运算放大器101和低通滤波器102等器件，该运算放大器101可用于将接收的电流信号转换为电压信号进行输出，而低通滤波器102则可设置在运算放大器101的反馈回路中，以用于抑制运算放大器101的输入端的干扰信号，同时还能实现传统所设置的高通滤波器的效果。

运算放大器101可以是一个内含多级放大电路的电子集成电路。例如，运算放大器101的输入级可以是差分放大电路，具有高输入电阻和抑制零点漂移能力；运算放大器101的中间级则可对电压进行放大，且其具有的高电压放大倍数，一般可由共射级放大电路构成；运算放大器101输出级则可与负载相连，具有带载能力强、低输出电阻等特点。

运算放大器101用于将电流信号转换为电压信号，包括两个输入端和一个输出端，两个输入端分别称为同相输入端和反向输入端，则低通滤波器102可以设置在运算放大器101的输出端和反向输入端之间，运算放大器101的同向输入端接地。

低通滤波器102用于抑制运算放大器101的输入端的干扰信号，低通滤波器102可以理解为设定一个频率点，当信号频率高于频率点时不能通过，信号频率低于频率点时可以通过。

跨阻运算放大电路还包括反馈电阻(RF)103，该反馈电阻103可设置在运算放大器101的输出端与输入端之间，参考图1所示，反馈电阻103可以与低通滤波器102并联的方式，设置在运算放大器101的输出端与反向输入端之间。运算放大器101输出端和输入端之间的反馈电阻103可利用欧姆定律V＝I×RF将输入电流I转换为输出电压V，以便于后续进行信号处理操作。

反馈电阻103与运算放大器101形成跨阻运算放大结构，同时低通滤波器102置于反馈回路中，利用低通滤波器102对运算放大器101的输出进行低通滤波后反馈至该运算放大器101的输入端，进而实现对运算放大器101所传输信号进行高通滤波的效果，即实现放大与滤波的结合的同时，还能对运算放大器101的输入端口就对干扰信号进行抑制，以有效减少外部干扰引入跨阻运算放大电路的噪声，提升跨阻运算放大电路的性能。

跨阻运算放大结构输出端和输入端之间的反馈电阻103与低通滤波器102并联。具体的，反馈电阻103的第一端与低通滤波器102的第一端相连，反馈电阻103的第二端与低通滤波器102的第二端相连，而且反馈电阻103的第一端以及低通滤波器102的第一端与运算放大器101的反向输入端相连，反馈电阻103的第二端以及低通滤波器102的第二端与运算放大器101的输出端相连。

作为一种实现方式，电流信号可以为中频电流信号或低频电流信号。为了使得运算放大器101能够稳定工作和进一步减小干扰，可以利用接收机将高频电流信号转换为中频电流信号或低频电流信号.

需要说明的是，在本申请实施例中，中频电流信号的频率要远小于高频电流信号的频率，而低频电流信号的频率又小于中频电流信号的频率。例如，高频电流信号的频率范围可以GHz频段(如30GHz～300GHz)，中频电流信号的频率范围可以为KHz频段(如1KHz～100KHz)，而低频电流信号的频率范围可以为KHz频段或Hz频段(如100Hz～10KHz)。

作为一种实现方式，低通滤波器102可以为RC(Resistor-Capacitance)滤波器、LC滤波器等。例如，RC滤波器可包括电阻和电容，即将一个电阻与信号路径串联，并将一个电容与负载并联，进而可以产生RC低通响应。当输入信号的频率较低时，电容的阻抗相对电阻的阻抗高，大部分输入电压在电容上下降，当输入信号的频率较高时，电容的阻抗相对于电阻的阻抗较低，电阻上的电压降低，并且较少的电压传输到负载，因此，低频信号通过，高频信号被阻挡。

如图3所示，RC滤波器可包括滤波电阻121、滤波放大器122和滤波电容123。其中，运算放大器101的输出端经滤波电阻121与滤波放大器122的输入端连接，滤波放大器122的输出端与运算放大器101的输入端连接，滤波放大器122的输入端经滤波电容123接地。滤波电阻121可以与反馈电阻103为相同的电阻，滤波放大器122为增益可调的放大器，以便对噪声性能进行调节。

作为另一种实现方式，低通滤波器102为LC滤波器时，该低通滤波器102可包括滤波电容、滤波电阻和滤波电感，可滤除一次或多次谐波。由于电容的容抗X_C＝1/2πfc会随信号频率升高而变小，电感的感抗X_L＝2πfL会随信号频率升高而增大，将电容、电感进行串联、并联或混联应用，它们组合的阻抗也会随信号频率不同而发生很多变化，从而达到筛选某种频率信号或滤除某种频率信号的作用。

需要说明的是，本申请提供的跨阻运算放大电路可以用于任意电路或系统中，作为该电路或系统的一个运算放大单元，以对中低频信号进行处理，即跨阻运算放大电路可以与该电路或系统并联或串联，具体的连接关系可以根据需要确定。

以上对本申请提供的一种跨阻运算放大电路进行了详细的说明，包括：运算放大器以及低通滤波器，运算放大器用于将电流信号转换为电压信号，低通滤波器设置于运算放大器的输出端和输入端之间，用于抑制运算放大器的输入端的干扰信号，从而在运算放大器的输入端便可以将干扰信号滤除，减少运算放大器受到干扰的风险。

而且，在运算放大器的输出端和输入端之间设置的低通滤波器能够起到高通滤波器的效果，实现放大与滤波的结合，避免运算放大器发生饱和或抑制干扰信号等目的。

同时利用低通滤波器省掉原来的高通滤波器，使得电路结构更加紧凑，便于应用于芯片等空间较小的集成电路器件中，进而有效避免外部(如片外)信号的干扰。

本申请实施例还提供了一种射频链路，可包括至少一个运算放大单元(例如一个运算放大单元或至少两个运算放大单元)，且各运算放大单元可包括本申请实施例中的跨阻运算放大电路，以用于将输入电流信号转换为输出电压信号时，有效抑制输入端的干扰。

射频链路包括一个或多个运算放大单元，每一个运算放大单元用于将输入电流信号转换为输出电压信号，每一个运算放大单元包括一个或多个跨阻运算放大电路。

参考图3和图4所示，跨阻运算放大电路包括运算放大器101、低通滤波器102以及反馈电阻103。运算放大器101用于将电路信号转换为电压信号。低通滤波器102位于运算放大器101的输出端与输入端之间，用于抑制运算放大器101的输入端的干扰信号。反馈电阻103位于运算放大器101的输出端与输入端之间，且与低通滤波器102并联，使得低通滤波器102置于反馈回路中，利用反馈的特性低通滤波器102使得反馈电阻103与运算放大器101形成的跨阻运算放大结构呈现高通的特性，实现放大与滤波的结合，并在跨阻运算放大结构的输入端口对干扰信号进行抑制，同时减少引入跨阻运算放大电路的噪声，避免影响跨阻运算放大电路的性能。

射频链路还包括接收信号电路，接收信号电路用于接收无线电信号，并对接收的无线电信号进行下降频处理，将高频信号转换为低频信号或中频信号。接收信号电路可以为混频器104，混频器104的输出端与运算放大器101的输入端连接，用于输入至射频链路中的高频信号进行下降频处理，并向运算放大器101提供电流信号。可以理解的是，此处的高频信号为高频电流信号，中频信号为中频电流信号，低频信号为低频电流信号。

射频链路还包括低噪声放大器105，低噪声放大器105的输出端可以与混频器104连接，则低噪声放大器105对射频链路中的高频信号进行放大后输入至混频器104的输入端。低噪声放大器105的输入端还可以与接收天线连接，以接收天线接收雷达发射的信号被目标物反射所形成的回波信号。

以毫米波雷达系统中的信号接收电路为例，参考图4所示，低噪声放大器105的输入端与接收天线连接，输出端与混频器104的一端连接，接收天线接收雷达发射的信号被目标物反射所形成的回波信号，经低噪声放大器105放大之后，经过混频器104对回波信号进行下降频处理，使得回波信号转换为频率较低的中频电流信号，干扰信号的强度越高中频电流信号的幅度越大，对接收信号的阻塞越明显。混频器104的另一端与运算放大器101的输入端连接，使得中频电流信号输入至跨阻运算放大电路，经过跨阻运算放大电路将中频电流信号转换为中频电压信号。在本实施例中，基于运算放大器101、滤波放大器122和滤波电容123构成的低通滤波器，利用对反馈信号进行低通滤波来实现对运算放大器101的输入端进行干扰抑制。

本申请提供的射频链路，包括至少一个运算放大单元，各运算放大单元包括跨阻运算放大电路，跨阻运算放大电路中引入低通滤波器，从而在跨阻运算放大电路中的运算放大器的输入端实现高通滤波的效果，在滤除干扰信号的同时不影响有用信号的正常工作。而且由于芯片高度集成的信号处理和控制能力，高通滤波的截止频率是可调的，能够实时地对宽频率范围的干扰信号进行抑制。

本申请实施例还提供一种集成电路，包括：

上述射频链路，用于将接收电流信号转换为中频电压信号；

以及信号处理模块，用于对中频电压信号进行处理，以进行目标检测和/或通信。

射频链路可以包括一个或多个运算放大单元，每个运算放大单元可以包括一个或多个跨阻运算放大电路，跨阻运算放大电路将接收的电流信号转换为中频电压信号。射频链路将电流信号转为电压信号后，将中频电压信号输入至信号处理模块，信号处理模块对中频电压信号进行处理，以进行目标检测和/通信等。

集成电路可以为毫米波雷达芯片(Chip)，毫米波雷达芯片的发射电磁波波长为毫米范围。集成电路还可以为AiP(Antenna-in-Package，封装天线)芯片。

在一个实施例中，本申请还提供一种无线电器件，可包括承载体、天线以及如上述任一实施例所述的集成电路，所述集成电路可固定设置在承载体上；天线也可设置在承载体上，或者该天线也可集成于集成电路的封装体中(即此时封装体可为AiP或AoC(Antenna-on-Package)结构)；集成电路与天线连接，以用于收发无线电信号。其中，上述的承载体可以为印刷电路板PCB。

在一个实施例中，本申请还提供一种设备，可包括设备本体以及设置于设备本体上的如上述实施例的无线电器件；其中，无线电器件可用于目标检测和/或通信，用于为设备本体的运行提供参考信息。

具体地，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，无线电器件可以设置在设备本体的外部，在本申请的另一个实施例中，无线电器件还可以设置在设备本体的内部，在本申请的其他实施例中，无线电器件还可以一部分设置在设备本体的内部，一部分设置在设备本体的外部。本申请对此不作限定，具体视情况而定。

需要说明的是，无线电器件可通过发射及接收信号实现诸如目标检测及无线通信等功能。

在一个可选的实施例中，上述设备本体可为应用于诸如智能住宅、交通、智能家居、消费电子、监控、工业自动化、舱内检测及卫生保健等领域的部件及产品。例如，该设备本体可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、液位/流速检测设备、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如扫地机器人、电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电脑等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械臂(或机器人)等，也可为用于检测生命特征参数的各种仪器以及搭载该仪器的各种设备，例如汽车舱内检测、室内人员监控、智能医疗设备(或机器人)等。当上述的设备本体应用于先进驾驶辅助系统(即ADAS)时，作为车载传感器的无线电器件(如毫米波雷达)则可为ADAS系统提供诸如自动刹车辅助(即AEB)、盲点检测预警(即BSD)、辅助变道预警(即LCA)、倒车辅助预警(即RCTA)、自动泊车等各种功能安全提供保障。无线电器件则可为本申请任一实施例中所阐述的无线电器件，无线电器件的结构和工作原理在上述实施例中已经进行了详细说明，此处不在一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种跨阻运算放大电路，其特征在于，包括：

运算放大器，用于将电流信号转换为电压信号；以及

低通滤波器，设置在所述运算放大器的输出端与输入端之间；

其中，所述低通滤波器用于抑制所述运算放大器的输入端的干扰信号。

2.根据权利要求1所述的跨阻运算放大电路，其特征在于，还包括：

反馈电阻，设置在所述运算放大器的输出端与输入端之间；

其中，所述反馈电阻与所述运算放大器形成跨阻运算放大结构。

3.根据权利要求2所述的跨阻运算放大电路，其特征在于，所述反馈电阻与所述低通滤波器并联。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的跨阻运算放大电路，其特征在于，所述电流信号为中频电流信号或低频电流信号。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的跨阻运算放大电路，其特征在于，所述低通滤波器为RC滤波器。

6.根据权利要求5所述的跨阻运算放大电路，其特征在于，所述RC滤波器包括滤波电阻、滤波放大器和滤波电容；

其中，所述运算放大器的输出端经所述滤波电阻与所述滤波放大器的输入端连接，所述滤波放大器的输出端与所述运算放大器的输入端连接，所述滤波放大器的输入端还经所述滤波电容接地。

7.根据权利要求6所述的跨阻运算放大电路，其特征在于，所述滤波放大器为增益可调的放大器。

8.一种射频链路，其特征在于，包括：

至少一个运算放大单元，各运算放大单元用于将输入电流信号转换为输出电压信号；

其中，所述运算放大单元包括如权利要求1-7中任意一项所述的跨阻运算放大电路。

9.根据权利要求8所述的射频链路，其特征在于，还包括：

混频器，用于对所述射频链路中的高频信号进行下降频处理；

其中，所述混频器的输出端连接至所述运算放大器的输入端，用于向所述运算放大器提供输入电流信号。

10.根据权利要求9所述的射频链路，其特征在于，还包括：

低噪声放大器，用于对所述射频链路中的高频信号进行放大后输入至所述混频器的输入端。

11.一种集成电路，其特征在于，包括：

如权利要求8-10中任一项所述的射频链路，用于将接收电流信号转换为中频电压信号；

以及信号处理模块，用于对所述中频电压信号进行处理，以进行目标检测和/或通信。

12.根据权利要求11所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路为毫米波雷达芯片。

13.根据权利要求11所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路为AiP芯片。

14.一种无线电器件，其特征在于，包括：

承载体；

如权利要求11-13中任一项所述的集成电路，设置在所述承载体上；

天线，设置在所述承载体上，或者集成于所述集成电路的封装体中；

其中，所述集成电路与所述天线连接，用于发收无线电信号。

15.一种设备，其特征在于，包括：

设备本体；以及

设置于所述设备本体上的如权利要求14所述的无线电器件；

其中，所述无线电器件用于目标检测和/或通信，用于为所述设备本体的运行提供参考信息。

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