CN1369963A - 应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路 - Google Patents

应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路,其结合一跨导放大器及至少一内部电容作为一滤波器的功能。该跨导放大器的输入端电连接至该可变增益放大器的输出端,且该跨导放大器的输出端电连接至该可变增益放大器的输入端而形成一反馈回路。为配合该直流偏移消除的功能,该可变增益放大器在输入端另加入一辅助差动对以作为一电流开关。

Description

应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路
本发明关于一种应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路(DCoffset cancelling circuit)，特别是关于一种使用完成滤波器功能的IC内部电容(MOS电容)的直流偏移消除电路。
可变增益放大器(Variable Gain Amplifier；VGA)必须运用于通过电路线传输的家用网络收发器中，该可变增益放大器可在解调过程中将输入信号放大至系统所需的电平。但该可变增益放大器在应用时有一固有偏移(intrinsic offset)存在于内部的运算放大器的差动对输入端，且该固有偏移的电平可由数毫伏(mV)变化至数十毫伏。对一有线或无线传输而言，该可变增益放大器的最大增益甚至可达到数十dB，因此该固有偏移经增益放大后势必会影响传输信号的还原能力，且影响到操作时的动态范围及信噪比等参数的特性。一种消除固有偏移电路如图1(a)所示，在A.Parssinen etd的文章“用于WCDMA的2GHz宽带直接转换接收器(A 2-GHz Wide-Band Direct ConversionReceiver for WCDMA Application)”中进行了说明，其刊登于1999年12月IEEE刊物《晶体管电路》(IEEE J.Solid-State Circuits)第34卷1893～1903页上。在图1中，通过一运算放大器、电阻和电容的组合电路构成一闭环反馈回路(closed loop feed-back path)11以消除该固有偏移。由于该已知的闭环反馈回路11执行一低通主动RC滤波器(low-pass active-RC filter)的功能，因此内含的电容器Cext13势必很大且需置于芯片的外部。对芯片设计而言，即需提供更多的输入、输出脚以连接该外部电容Cext13，不仅设计上较复杂，且成本也较高。
另一种消除固有偏移电路如图1(b)所示，公开于C.Dennis Hull等人的文章“用于900MHz(ISM波段)的扩频数字无绳电话的直接转换接收器(A Direct Conversion Receiver for 900MHz(ISM Band)Spread-Spectrum Digital Cordless Telephone)”，其发表于1996年12月的IEEE刊物《晶体管电路》(IEEE J.Solid-State Ciruits)第31卷，第12期，1995～1963页。该结构也是通过一运算放大器、电阻和电容的组合电路构成一闭环反馈回路12以消除该固有偏移。如前所述，该反馈回路所内含的电容器Cext13势必很大且需置于芯片的外部。对芯片设计而言，即需提供更多的输入、输出脚以连接该外部电容，不仅设计上较复杂，且成本亦较高。
本发明的第一目的是消除可变增益放大器的固有偏移。
本发明的第二目的是提供一具有较少I/O脚的直流偏移消除电路。
本发明的第三目的是提供一设计较简单且成本较低的直流偏移消除电路。
为了达到上述目的，本发明提出一种应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路，其结合一跨导放大器(transconductanceamplifier)及至少一内部电容用作一滤波器的功能。该跨导放大器的输入端电连接至该可变增益放大器的输出端，且该跨导放大器和该至少一内部电容的输出端电连接至该可变增益放大器的输入端而形成一反馈回路，为配合该直流偏移消除的功能，该可变增益放大器在输入端另加入一辅助差动对。
本发明的应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路包含一跨导放大器、至少一内部电容及一辅助差动对。该跨导放大器电连接至该可变增益放大器的输出端，用于将电压依一放大率转换为电流。该至少一内部电容电耦合至该跨导放大器的输出，用于与该跨导放大器连接而具有一滤波器的功能。该辅助差动对位于该可变增益放大器的输入端，电连接至该跨导放大器的输出，且作为一电流开关。此外，该可变增益放大器至少包含一作为输入级的第一放大器，且该辅助差动对内嵌于该第一放大器的输入端。该跨导放大器及该至少一内部电容内嵌于一芯片之内。
本发明将依照附图来说明，其中：
图1(a)及(b)是已知的可变增益放大器的直流偏移消除电路；
图2为本发明的应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路的示意图；
图3是本发明的包含辅助差动对的第一放大器的电路图；及
图4是本发明的可变增益放大器的频率响应图。
图2为本发明的应用于可变增益放大器25的直流偏移消除电路26的示意图。该可变增益放大器25包含一第一放大器21、一第二放大器22、多个切换开关201～208及多个电阻。该直流偏移消除电路26包含一跨导放大器23及至少一内部电容24。该切换开关201～204用于调整该第一放大器21的可变增益。例如若该切换开关201导通则增益加大，若该切换开关202导通则增益减小。该切开关换205～208用于调整该第二放大器22的可变增益。例如若该切换开关205导通则增益加大，若该切换开关207导通则增益减小。该跨导放大器23按照一放大率将该第二放大器22的电压输出转换成电流输出。该跨导放大器23的输出与至少一内部电容24耦合，且反馈至该第一放大器21的输入端，用以消除该可变增益放大器的直流偏移。该跨导放大器23与该内部电容24耦合以作为一Gm-C滤波器，且该内部电容24仅须使用约10pF的电容量即可。因为该内部电容量很小，因此可容易地制作于IC内部，且不占据任何输出、输入脚的个数。
图3为本发明的包含辅助差动对的第一放大器21的电路图。该电路为一已知的放大器电路32加上一辅助差动对接至该跨导放大器23的输出端。
图4为本发明的可变增益放大器的频率响应图，其中第一曲线41为该可变增益放大器的频率响应，且第二曲线42为该第一放大器21的频率响应，由图4中可发现本发明仅使用该跨导放大器23和该内部电容24即可产生一具有10MHz频宽的特性。
本发明的技术内容及技术特点已如上所述，然而本专业技术人员仍可能基于本发明的示例和说明而作种种不背离本发明精神的替换及修改；因此，本发明的保护范围应不限于实施例所说明的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修改，并为以下的权利要求范围所涵盖。

Claims (4)

1.一种应用于可变增益放大器的直流偏移消除电路，包含：
一跨导放大器，电连接至该可变增益放大器的输出端。用于将电压按照一放大率转换为电流；
至少一内部电容，电连接至该跨导放大器的输出，用于与该跨导放大器耦合而产生一滤波器的功能；及
一辅助差动对，位于该可变增益放大器的输入端，电连接至该跨导放大器的输出。
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，其中该可变增益放大器至少包含一作为输入级的第一放大器，且该辅助差动对内嵌于该第一放大器的输入端。
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，其中该跨导放大器及该至少一内部电容内嵌于一芯片之内。
4.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，其中该至少一内部电容仅须10pF以下的电容量。
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