CN215682236U - 电子电路以及电压增益放大器 - Google Patents

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Abstract

本文公开了电子电路以及电压增益放大器。电子电路包括：放大器，具有接收输入信号的输入，并且放大器在输出处生成输出信号，其中输出信号包括期望的低频分量和不期望的高频分量；高通滤波器，接收输出信号并且被配置为滤除期望的低频分量并且传递不期望的高频分量；以及晶体管电路，被耦合在放大器的输入与接地之间，其中晶体管电路由通过高通滤波器传递的输出信号的不期望的高频分量驱动，使得晶体管电路从输入信号去除那些不期望的高频分量。利用本公开的实施例能够在由给定接收器链配置导致的混叠带中提供期望的衰减水平，同时避免增益峰值的问题。

Description

电子电路以及电压增益放大器
技术领域
本公开涉及在汽车雷达设备的接收器链中使用的电压增益放大器的领域，并且特别地涉及一种电压增益放大器的设计，该设计能够在由给定接收器链配置导致的混叠带中提供期望的衰减水平，同时避免增益峰值的问题。
背景技术
雷达系统现在经常用于汽车驾驶员辅助系统中，例如用于确定与利用雷达系统的车辆附近的其他车辆和物体的距离。作为一个例子，车辆的巡航控制系统可以利用雷达，使得当利用雷达系统的车辆前方缺少附近车辆时，由利用雷达系统的车辆保持设定的速度，但是当利用雷达系统的车辆前方存在附近车辆时，利用雷达系统的车辆减速，以保持其自身与附近车辆之间的设定距离。
这样的雷达系统包括传输链以及接收链，传输链传输无线电波，接收链接收已从附近车辆或物体反射并且的、返回到采用雷达系统的车辆的无线电波。通过分析接收到的无线电波，到附近车辆或物体的距离可以被确定。
参照图1，现在描述用于车载雷达系统的接收链10。接收链10包括混频器11，该混频器11从雷达波接收器接收输入射频信号RX_IN。该输入射频信号RX_IN表示从目标反射的、并且返回到接收链10的雷达波。
本地振荡器输出信号LO_IN由放大器12放大，并且混频器11将放大的本地振荡器输出信号LO_IN与输入射频信号RX_IN混合以产生基带信号。高通滤波器13滤波基带信号以衰减DC支线，并且以差分形式输出基带信号。高通滤波器13的输出是差分信号Vinp和Vinm，并且每个输出还携带输入共模电压Vicm。
本文公开的电压增益放大器(VGA)15在其非反相输入端子处接收差分输入信号Vicm+Vinp，并且在其反相输入端子处接收差分输入信号Vicm-Vinm。VGA 15生成输出差分信号Voutp和Voutm，该差分信号作为输入由提供进一步放大的第二电压增益放大器(VGA2)24接收。
注意，第二VGA 24可以是任何设计，并且在一些情况下不具有与VGA 15相同的结构和功能。第二VGA 24的输出由低通滤波器16接收和滤波以产生输出差分信号Vlpfp和Vlpfm，该差分信号然后由模数转换器(ADC)17转换至数字域。来自ADC 17的数字信号输出OUT可以被用于确定在集成有接收链10的车辆与附近车辆或物体之间的距离。
在该示例中，中频的带宽约为25MHz，并且由VGA 15驱动的ADC 17是具有采样频率为100MHz的12位ADC。25MHz中频带宽和100MHz采样频率的结果是在75MHz至100MHz处的混叠带。因此，期望在75MHz至100MHz处的衰减约为72dB，以避免无意中采样混叠带中的信号。
低通滤波器16被因此设计为用作抗混叠滤波器，并且被放置在第二VGA 24之后，因为如果低通滤波器16被放置在VGA 15之前，那么由低通滤波器16引入的噪声将被放大，这是不期望的。因此，在VGA 15的输入处存在75MHz至100MHz的混叠带中的信号，并且这些信号可以使VGA 15饱和，淹没中频带内的期望的信号。
因此，VGA 15的设计需要衰减混叠带中的信号。在衰减混叠带中信号的VGA的尝试创建已经被进行，但它们存在缺点。例如，在期望衰减的带宽中可能出现增益峰值，使得期望的衰减水平无法达到。
因此，进一步的发展是需要的。
实用新型内容
本公开的目的是提供电子电路以及电压增益放大器，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
本公开的一方面提供了一种电子电路，包括：放大器，具有接收输入信号的输入，并且放大器在输出处生成输出信号，其中输出信号包括期望的低频分量和不期望的高频分量；高通滤波器，接收输出信号并且被配置为滤除期望的低频分量并且传递不期望的高频分量；以及晶体管电路，被耦合在放大器的输入与接地之间，其中晶体管电路由通过高通滤波器传递的输出信号的不期望的高频分量驱动，使得晶体管电路从输入信号去除那些不期望的高频分量。
根据一个或多个实施例，其中输入信号是由第一差分输入信号和第二差分输入信号组成的差分输入信号；其中输出信号是由第一差分输出信号和第二差分输出信号组成的差分输出信号，第一差分输出信号和第二差分输出信号包括期望的低频分量和不期望的高频分量；其中放大器具有接收第一差分输入信号的第一输入以及接收第二差分输入信号的第二输入，并且放大器具有输出第一差分输出信号的第一输出以及输出第二差分输出信号的第二输出；其中晶体管电路包括差分放大器，差分放大器由第一晶体管和第二晶体管形成，第一晶体管和第二晶体管具有分别耦合到放大器的第一输出和第二输出的其第一传导端子，具有耦合到尾节点的其第二传导端子，并且具有控制端子；以及其中高通滤波器包括耦合在第一晶体管的控制端子与第二晶体管的控制端子之间的滤波电阻、耦合在第一晶体管的控制端子与放大器的第一输出之间的第一滤波电容，以及耦合在第二晶体管的控制端子与放大器的第二输出之间的第二滤波电容。
根据一个或多个实施例，其中差分放大器包括：第一NPN晶体管，具有耦合到放大器的第一输入的集电极、耦合到尾节点的发射极、以及通过第一滤波电容耦合到放大器的第一输出的基极；第二NPN晶体管，具有耦合到放大器的第二输入的集电极、耦合到尾节点的发射极、以及通过第二滤波电容耦合到放大器的第二输出的基极；以及其中滤波电阻耦合在第一NPN晶体管的基极与第二NPN晶体管的基极之间。
根据一个或多个实施例，其中差分放大器包括：第一n沟道晶体管，具有耦合到放大器的第一输入的漏极、耦合到尾节点的源极、以及通过第一滤波电容耦合到放大器的第一输出的栅极；第二n沟道晶体管，具有耦合到放大器的第二输入的漏极、耦合到尾节点的源极、以及通过第二滤波电容耦合到放大器的第二输出的栅极；以及其中，滤波电阻耦合在第一n沟道晶体管的栅极与第二n沟道晶体管的栅极之间。
根据一个或多个实施例，其中尾节点通过电流源耦合到接地。
根据一个或多个实施例，电路还包括：由第一输入晶体管和第二输入晶体管形成的输入差分放大器，第一输入晶体管和第二输入晶体管具有分别生成第一差分输入信号和第二差分输入信号的其第一传导端子，具有耦合到尾部的其第二传导端子，以及具有分别耦合以接收第一输入信号和第二输入信号的其控制端子。
根据一个或多个实施例，电路还包括：耦合在第一输入晶体管的控制端子与接地之间的第一可调谐RC电路，以及耦合在第二输入晶体管的控制端子与接地之间的第二可调谐RC电路。
根据一个或多个实施例，电路还包括提供第一输入信号的第一放大器以及提供第二输入信号的第二放大器。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子电路，包括：放大器，具有接收输入信号的输入，并且放大器在输出处生成输出信号，其中输出信号包括不期望的高频分量；第一斩波器，被配置为接收输出信号并且处理输出信号，其中第一斩波器输出斩波器输出信号，在斩波器输出信号中不期望的高频分量被下变频到较低频以及被上变频到较高频；低通滤波器，被配置为在滤除被上变频到较高频的不期望的高频分量的同时，传递被下变频到较低频的不期望的高频分量；第二斩波器，被配置为将由第一斩波器下变频到较低频的不期望的高频分量上变频回其原始高频；以及晶体管电路，被耦合到第二斩波器，其中晶体管电路由通过低通滤波器传递的输出信号的经下变频的不期望的高频分量驱动，使得晶体管电路通过第二斩波器从输入信号去除那些经上变频的不需要的高频分量。
根据一个或多个实施例，其中输入信号是由第一差分输入信号和第二差分输入信号组成的差分输入信号；其中输出信号是由第一差分输出信号和第二差分输出信号组成的差分输出信号，第一差分输出信号和第二差分输出信号包括不期望的高频分量；其中放大器具有接收第一差分输入信号的第一输入以及接收第二差分输入信号的第二输入，并且放大器具有输出第一差分输出信号的第一输出以及输出第二差分输出信号的第二输出；其中晶体管电路包括差分放大器，差分放大器由第一晶体管和第二晶体管形成，第一晶体管和第二晶体管具有分别通过第二斩波器耦合到放大器的第一输入和第二输入的其第一传导端子，具有耦合到尾节点的其第二传导端子，并且具有控制端子；以及其中低通滤波器包括耦合在第一斩波器与第一晶体管的控制端子之间的第一滤波电阻，耦合在第一斩波器与第二晶体管的控制端子之间的第二滤波电阻，以及耦合在第一晶体管的控制端子与第二晶体管的控制端子之间的滤波电容。
根据一个或多个实施例，其中差分放大器包括：第一NPN晶体管，具有通过第二斩波器耦合到放大器的第一输入的集电极、耦合到尾节点的发射极、以及通过第一滤波电容耦合到第一斩波器的基极；第二NPN晶体管，具有通过第二斩波器耦合到放大器的第二输入的集电极、耦合到尾节点的发射极、以及通过第二滤波电容耦合到第一斩波器的基极；以及其中滤波电阻耦合在第一NPN晶体管的基极与第二NPN晶体管的基极之间。
根据一个或多个实施例，其中尾节点通过电流源耦合到接地。
根据一个或多个实施例，其中尾节点通过电流源耦合到电源电压。
根据本公开的一个或多个实施例，电子电路还包括：由第一输入晶体管和第二输入晶体管形成的输入差分放大器，第一输入晶体管和第二输入晶体管具有分别生成第一差分输入信号和第二差分输入信号的其第一传导端子，具有耦合到尾部的其第二传导端子，以及具有分别耦合以接收第一输入信号和第二输入信号的其控制端子。
根据一个或多个实施例，电路还包括：耦合在第一输入晶体管的控制端子与接地之间的第一可调谐RC电路，以及耦合在第二输入晶体管的控制端子与接地之间的第二可调谐RC电路。
根据一个或多个实施例，电路还包括提供第一输入信号的第一放大器以及提供第二输入信号的第二放大器。
根据一个或多个实施例，电路还包括：由第一输入晶体管和第二输入晶体管形成的输入差分放大器，第一输入晶体管和第二输入晶体管具有分别生成第一差分输入信号和第二差分输入信号的其第二传导端子，具有耦合到尾部的其第一传导端子，以及具有分别耦合以接收第一输入信号和第二输入信号的其控制端子。
根据一个或多个实施例，电路还包括：耦合在第一输入晶体管的控制端子与电源电压之间的第一可调谐RC电路，以及耦合在第二输入晶体管的控制端子与电源电压之间的第二可调谐RC电路。
本公开的又一方面公开了一种电压增益放大器，包括：第一差分放大器，包括：第一NPN晶体管，具有耦合到第一输出节点的集电极、耦合到第一尾电流源的发射极、以及基极；第二NPN晶体管，具有耦合到第二输出节点的集电极、耦合到第二尾电流源的发射极、以及基极；电阻，耦合在第一NPN晶体管的发射极与第二NPN晶体管的发射极之间；第一输入放大器，具有耦合到第一差分输入电压的非反相输入、耦合到接地的反相输入，以及耦合到第一NPN晶体管的基极的输出；第一电阻器和第一电容器，串联耦合在第一NPN晶体管的基极与接地之间；第二输入放大器，具有耦合到第二差分输入电压的非反相输入、耦合到接地的反相输入、以及耦合到第二NPN晶体管的基极的输出；第二电阻器和第二电容器，串联耦合在第二NPN晶体管的基极与接地之间；双端差分放大器，具有耦合到第一输出节点的非反相输入、耦合到第二输出节点的反相输入、通过第一反馈电阻器耦合到反相输入的非反相输出、以及通过第二反馈电阻器耦合到非反相输入的反相输出；以及低通滤波回路，分别耦合在双端差分放大器的非反相输出和反相输出与双端差分放大器的反相输出和非反相输出之间；其中第一电阻器的电阻与耦合在第一NPN晶体管的发射极和第二NPN晶体管的发射极之间的电阻基本相等，并且其中第一电容器的电容与第一差分放大器的输入电容基本相等；其中第二电阻器的电阻与耦合在第一NPN晶体管的发射极和第二NPN晶体管的发射极之间的电阻基本相等，并且其中第二电容器的电容与第一差分放大器的输入电容基本相等；以及其中第一差分输入电压和第二差分输入电压表示具有中频的输入信号，并且其中低通滤波回路用于在不变更电压增益放大器的传递函数的极点和零点的情况下，从第一输出节点和第二输出节点滤除与中频相关的混叠带宽。
根据一个或多个实施例，其中低通滤波回路包括：高通滤波器，被配置为传递通过由双端差分放大器输出的、在混叠带宽内的信号分量，并且阻止由双端差分放大器输出的、在中频带宽内的分量；以及第二差分放大器，被配置为接收高通滤波器的输出作为输入，使得第二差分放大器从第一输出节点和第二输出节点去除由高通滤波器传递的信号分量。
根据一个或多个实施例，其中第二差分放大器包括：第三NPN晶体管，具有耦合到第一输出节点的集电极、耦合到尾电流源的发射极、以及通过第一滤波电容耦合到双端差分放大器的非反相输出的基极；第四NPN晶体管，具有耦合到第二输出节点的集电极、耦合到尾电流源的发射极、以及通过第二滤波电容耦合到双端差分放大器的反相输出的基极；以及滤波电阻，耦合在第三NPN晶体管的基极与第四NPN晶体管的基极之间。
根据一个或多个实施例，其中第一差分放大器包括耦合在电源电压与第一输出节点以及第二输出节点之间的有源负载，其中有源负载由耦合在电源电压与第一输出节点之间的第一电流源和耦合在电源电压与第二输出节点之间的第二电流源组成；其中，第一尾电流源和第二尾电流源各自吸收第一电流；其中第二差分放大器的尾电流源吸收第二电流；以及其中第一电流源提供等于第二电流的一半与第一电流的总和的第三电流，并且第二电流源提供第三电流。
根据一个或多个实施例，电压增益放大器还包括：第一斩波器，被配置为将由双端差分放大器输出的、在混叠带宽内的信号分量下变频到较低频带宽；低通滤波器，被配置为将由第一斩波器输出的低频分量传递到第二差分放大器的输入，第二差分放大器被配置为吸收包含由第一斩波器输出的低频分量的电流；以及第二斩波器，被配置为上变频由第二差分放大器吸收的电流中的低频分量，以使从第一输出节点和第二输出节点去除由双端差分放大器输出的、在混叠带宽内的信号分量。
根据一个或多个实施例，其中第二差分放大器包括：第三NPN晶体管，具有耦合到第一输出节点的集电极、耦合到尾电流源的发射极、以及通过第一滤波电阻耦合到双端差分放大器的非反相输出的基极；第四NPN晶体管，具有耦合到第二输出节点的集电极、耦合到尾电流源的发射极、以及通过第二滤波电阻耦合到双端差分放大器的反相输出的基极；以及电容电阻，被耦合在第三NPN晶体管的基极与第四NPN晶体管的基极之间。
根据一个或多个实施例，其中第一差分放大器包括耦合在电源电压与第一输出节点以及第二输出节点之间的有源负载，其中有源负载由耦合在电源电压与第一输出节点之间的第一电流源和耦合在电源电压与第二输出节点之间的第二电流源组成；其中，第一尾电流源和第二尾电流源各自吸收第一电流；其中第二差分放大器的尾电流源吸收第二电流；以及其中第一电流源提供等于第二电流的一半与第一电流的总和的第三电流，并且第二电流源提供第三电流。
根据一个或多个实施例，其中第一电容器和第二电容器由配置为晶体管的MOSFET形成。
根据一个或多个实施例，其中第一差分放大器包括耦合在电源电压与第一输出节点以及第二输出节点之间的有源负载。
利用本公开的实施例能够在由给定接收器链配置导致的混叠带中提供期望的衰减水平，同时避免增益峰值的问题。
附图说明
图1是包括电压增益放大器的已知的车载雷达系统的接收链的框图。
图2是本文公开的电压增益放大器的示意图，例如可以与图1的车载雷达系统一起使用。
图3是本文公开的电压增益放大器的另一实施例的示意图，例如可以与图1的车载雷达系统一起使用。
图4是在频率上比较了图2至图3的电压增益放大器的响应与已知现有技术电压增益放大器的响应的图表。
图5是类似于图2的电压增益放大器的实施例的示意图，但是用场效应晶体管代替双极结晶体管。
图6是类似于图3的电压增益放大器的实施例的示意图，但是用PNP晶体管代替NPN晶体管。
具体实施方式
以下公开使得本领域技术人员能够制作和使用本文公开的主题。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文所描述的一般原理可以应用于除上文详述的那些以外的实施例和应用。本公开不打算局限于所示出的实施例，而是被赋予与本文公开或建议的原理和特征一致的最宽范围。注意，举例来说，示出为可调节电阻器的任何电阻器可以是可选择电阻器的组，或者可以通过任何其它合适的方式来调节。
现在首先参考图2来描述可以在图1的接收链1中使用的电压增益放大器(VGA)15的结构和操作。特别地，首先描述结构，并且然后将描述操作。
VGA 15由一差分对的NPN双极结晶体管NP1和NP2组成。第一放大器23在其非反相输入处接收差分输入信号Vinp+Vicm，具有其反相输入耦合到晶体管NP1的发射极，并且将其输出提供到晶体管NP1的基极。类似地，第二放大器26在其非反相输入处接收差分输入信号Vinm+Vicm，具有其反相输入耦合到晶体管NP2的发射极，并且将其输出提供到晶体管NP2的基极。两个可调电阻器Rs被串联在晶体管NP1与NP2的发射极之间，其中在电阻器Rs之间的中心抽头处形成输入共模电压Vicm。VGA 15的DC增益是Rd/Rs，因此VGA15的增益可以通过变化Rs而变化。
电流源22耦合到晶体管NP1的发射极并且从中吸收电流I1。被配置作为电容器Cz的可调节电阻器Rz和NMOS晶体管串联耦合在晶体管NP1的基极与接地之间，电容器Cl耦合在晶体管NP1的基极与接地之间。电容器Cs(表示差分放大器的输入电容)例示性地耦合在放大器23的反相端子与接地之间。电流源21耦合在晶体管NP1的集电极与电源电压Vdd之间，并且提供电流I1+I2/2。电容器Cl被利用以便放大器23的稳定。
类似地，电流源25耦合到晶体管NP2的发射极，并且还从中吸收电流I1。配置为电容器Cz的可调电阻器Rz和NMOS晶体管串联耦合在晶体管NP2的基极与接地之间，电容器Cl耦合在晶体管NP1的基极与接地之间。电容器Cs(表示差分放大器的输入电容)例示性地耦合在放大器26的反相端子与接地之间。电流源24耦合在晶体管NP2的集电极与电源电压Vdd之间，并且提供电流I1+I2/2。电容器C1被利用以便放大器26的稳定。
VGA 15还包括第二差分对的NPN双极结晶体管NP3和NP4。晶体管NP3和NP4的发射极耦合到尾电流源28，尾电流源28从中吸收电流I2。晶体管NP3的集电极耦合到晶体管NP1的集电极以及放大器27的非反相端子。晶体管NP3的基极通过电容器C1耦合到放大器27的非反相输出。晶体管NP4的集电极耦合到晶体管NP2的集电极以及到放大器27的反相端子以接收输出电压Voutp。晶体管NP3的基极通过电容器C1耦合到放大器27的反相输出以接收输出电压Voutn。电阻器R1串联地耦合在晶体管NP3与NP4的基极之间，其中在电阻器R1的中心抽头处形成输出共模电压Vocm。电阻器R1和电容器C1形成高通滤波器。可调节电阻器Rd耦合在放大器27的反相输入与非反相输出之间，并且另一可调节电阻器Rd耦合在放大器27的非反相输入与反相输出之间。
在操作中，放大器23和26提高晶体管NP1和NP2的跨导。电阻器Rz和电容器Cz在传递函数中形成极点(输入网络中的零点)，而电容器Cs和Rs在传递函数中形成零点。晶体管NP1和NP2由于电阻器Rs生成的差分电流流过电阻器Rd，产出以下增益：
Figure BDA0003117500660000111
注意，在上文的等式中，Cd表示在VGA 15的输出处的负载电容。Rz和Rs的电阻值在PVT变化上相互跟踪，这是因为它们以相同的技术形成(使用相同的技术集成到相同的衬底中)。类似地，Cz一般会跟踪晶体管NP1和NP2的栅源电容。该跟踪消除了增益峰值的问题，因为极点
Figure BDA0003117500660000112
项抵消了零点(1+sCs*Rs)。
如果期望通过减少Rs以增加增益，则根据校准函数相应地减少Rz，以保持极点至零点的抵消和相应的增益峰值抵消。类似地，如果希望通过增加Rd以增加增益，则在设置Rs的值之后，增加Rz以将输入网络中的零点移近到中频，以移除由于Rd*Cd引起的增益下垂效应。
为了提供期望的72dB衰减，电容器C1的电容值和电阻器R1的电阻值的选择取决于预期混叠带的位置(并且可以为了精度进行微调)，因此在所示出的示例中，C1和R1被选择以使从由晶体管NP3和NP4形成的差分放大器的输入滤波高于75MHz的频率。因此，如果由Voutp和Voutn表示的差分信号具有频率为75MHz或更高的分量，则该分量将由晶体管NP3和NP4形成的差分放大器从放大器27的输入中移除，并且最终从由Voutp和Voutn表示的差分信号中移除。换言之，出于仅由Voutp和Voutn表示的输出信号的高频分量驱动由晶体管NP3和NP4形成的差分放大器的栅极的目的，电阻器R1和电容器C1形成高通滤波器，使得差分放大器实际上作为低通滤波器，从由Voutp和Voutn表示的输出信号中去除大于设置的高通滤波器频率(这里，作为示例，75MHz)的信号分量。
使用此反馈回路执行低通滤波的原因是，与将电容器与电阻器Rd并联放置相比，如果将电容器与电阻器Rd并联放置以执行期望的滤波，则所产生的极点将随着Rd的变化而变化，从而改变VGA 15的增益。
因此，VGA的该设计不仅消除了现有技术的增益峰值问题，还在75MHz至100MHz的混叠带中实现了72dB的衰减。
这里应当理解的是，由晶体管NP3和NP4形成的放大器的带宽是75MHz至100MHz(因此，等于混叠带的带宽)。
现在参考图3描述的是VGA 15’的变型，不仅消除了高频增益峰值，还提供了在75MHz处输出信号Voutp和Voutn的期望衰减。VGA 15’具有与图2的VGA 15相同的结构，除了与晶体管NP3和NP4的连接以外。这里，100MHz斩波器31(斩波器32的频率是100MHz以匹配ADC 17的频率)耦合在晶体管NP3的集电极与晶体管NP1的集电极之间，并且耦合在晶体管NP4的集电极与晶体管NP3的集电极之间。
此外，这里，在放大器27的输出与由晶体管NP3和NP4形成的差分放大器的输入之间的滤波器与在VGA 15中的滤波器不同，这是因为它是低通滤波器。的确，电容器C3耦合在晶体管NP3与NP4的基极之间。电阻器R3耦合在晶体管NP4的基极与100MHz斩波器32之间(斩波器32的频率是100MHz以匹配ADC 17的频率)，并且另一电阻器R3耦合到晶体管NP3的基极与斩波器32之间。斩波器32耦合到电阻器R3与放大器27的反相输出之间，以及电阻器R3与放大器27的非反相输出之间。
注意，由晶体管NP3和NP4形成的差分放大器具有大于75MHz的带宽，这是因为驱动其输入的信号将具有至少75MHz的频率。斩波器31和32用于减少该带宽。在75MHz处的Voutp和Voutn的高频分量因此由斩波器32斩波到25MHz和125MHz。由电阻器R3和电容器C3形成的低通滤波器以125MHz滤波信号分量，因此晶体管NP3和NP4的基极仅接收25MHz的信号分量。斩波器31将由晶体管NP3和NP4接收的信号的频率转换回75MHz到100MHz，这是混叠带的带宽。
因此，在图3的实施例中，由图3的实施例中的晶体管NP3和NP4形成的差分放大器的带宽为0MHz至25MHz，而不是由图3的实施例中的晶体管NP3和NP4形成的差分放大器的75MHz至100MHz带宽。
在图4的图表中可以看到VGA 15’和VGA 15的稳健性能，其中可以看到消除了现有技术的增益峰值，并且实现了(并且实际上超过了)在混叠带中72dB的期望衰减，这是因为混叠带中的衰减是78dB。从图4的图表中可以注意到的是增益仍然相对平坦，并且变化小于0.5dB。
在上文描述中，以25MHz的中频带宽为例，以100MHz的采样频率为例。通过对中频带宽和采样频率的选择，得到了75MHz至100MHz的混叠带和72dB的期望衰减。类似地，斩波器的频率来自于混叠带的频率。应当理解的是，这些值是为了示例，并且可以使用任何中频带宽和采样频率，并且可以根据中频带宽和采样频率相应地调整期望衰减的电平和斩波器的频率。
应当理解的是，尽管上面图示和描述的示例性电压增益放大器已经利用了双极结晶体管，可以替代地使用场效应晶体管。例如，将图5的VGA 15”与图2的VGA 15进行比较。这里，可以看出，配置为电容器Cz’的晶体管是n通道晶体管，其中用n通道晶体管MN1和MN2代替NPN晶体管NP1和NP2，以及其中用n通道晶体管MN3和MN4代替NPN晶体管NP3和NP4。VGA15”的工作原理与上述VGA 15的工作原理仍然相同。
类似地，应当理解的是，尽管图示和描述的示例性电压增益放大器已经利用了NPN双极结晶体管，它们可以相反利用PNP双极结晶体管。例如，将图6的VGA 15”’与图3的VGA15’进行比较，这里，可以看出用PNP晶体管PN1和PN2代替NPN晶体管NP1和NP2，用PNP晶体管PN3和PN4代替NPN晶体管NP3和NP3。另外，注意电容器Cs耦合到放大器23的反相端子与Vdd之间，电容器Cl耦合到放大器23的输出端子与Vdd之间，以及串联的可调节电阻器Rz和被配置为电容器Cz的晶体管串联地耦合到放大器23的输出端子与Vdd之间。另外，注意，来自电流源22的电流I1被提供至PNP晶体管PN1的发射极，并且来自电流源21的电流I1+I2/2从PNP晶体管PN1的集电极被吸收到接地。类似地，要注意的是电容器Cs耦合到放大器26的反相端子与Vdd之间，电容器Cl耦合到放大器26的输出端子与Vdd之间，以及串联的可调节电阻器Rz和被配置为电容器Cz的晶体管串联地耦合到放大器26的输出端子与Vdd之间。另外，要注意的是，来自电流源25的电流I1被提供至PNP晶体管PN2的发射极，并且来自电流源24的电流I1+I2/2从PNP晶体管PN2的集电极被吸收到接地。VGA 15”’的工作原理与上述VGA 15’的工作原理仍然相同。
本文公开了一种电路(例如，电压增益放大器)，包括：放大器，具有接收输入信号的输入，并且在输出处生成输出信号，其中输出信号包括期望的低频分量和不期望的高频分量；高通滤波器，接收输出信号并且配置为滤除期望的低频分量并且传递不期望的高频分量；以及晶体管电路，耦合在放大器的输入与接地之间，其中晶体管电路由通过高通滤波器传递的输出信号的不期望的高频分量驱动，使得晶体管电路从输入信号中移除那些不期望的高频分量。
本文还公开了一种电路，包括：放大器，具有接收输入信号的输入，并且在输出处生成输出信号，其中输出信号包括不期望的高频分量；第一斩波器，被配置为接收输出信号并且处理输出信号，其中第一斩波器输出斩波器输出信号，其中不期望的高频分量被下变频到较低频以及被上变频到较高频；低通滤波器，被配置为在滤除上变频到较高频的不期望的高频分量的同时，传递下变频到较低频的不期望的高频分量；第二斩波器，被配置为将由第一斩波器下变频到较低频的不期望的高频分量上变频回其原始高频；以及晶体管电路，耦合在第二斩波器与接地之间，其中晶体管电路由通过低通滤波器传递的输出信号的下变频的不期望的高频分量驱动，使得晶体管电路通过第二斩波器，从输入信号中移除那些上变频的不需要的高频分量。
虽然本公开已经针对有限数量的实施例进行了描述，但是本领域技术人员将理解，受益于本公开，可以设想其他实施例，这些实施例不偏离本文所公开的本公开的范围。因此，本公开的范围仅受所附权利要求的限制。

Claims (27)

1.一种电子电路，其特征在于，包括：
放大器，具有接收输入信号的输入，并且所述放大器在输出处生成输出信号，其中所述输出信号包括期望的低频分量和不期望的高频分量；
高通滤波器，接收所述输出信号并且被配置为滤除所述期望的低频分量并且传递所述不期望的高频分量；以及
晶体管电路，被耦合在所述放大器的所述输入与接地之间，其中所述晶体管电路由通过所述高通滤波器传递的所述输出信号的所述不期望的高频分量驱动，使得所述晶体管电路从所述输入信号去除那些不期望的高频分量。
2.根据权利要求1所述的电子电路，其特征在于，
其中所述输入信号是由第一差分输入信号和第二差分输入信号组成的差分输入信号；
其中所述输出信号是由第一差分输出信号和第二差分输出信号组成的差分输出信号，所述第一差分输出信号和所述第二差分输出信号包括所述期望的低频分量和所述不期望的高频分量；
其中所述放大器具有接收所述第一差分输入信号的第一输入以及接收所述第二差分输入信号的第二输入，并且所述放大器具有输出所述第一差分输出信号的第一输出以及输出所述第二差分输出信号的第二输出；
其中所述晶体管电路包括差分放大器，所述差分放大器由第一晶体管和第二晶体管形成，所述第一晶体管和所述第二晶体管具有分别耦合到所述放大器的所述第一输出和所述第二输出的其第一传导端子，具有耦合到尾节点的其第二传导端子，并且具有控制端子；以及
其中所述高通滤波器包括耦合在所述第一晶体管的控制端子与所述第二晶体管的控制端子之间的滤波电阻、耦合在所述第一晶体管的控制端子与所述放大器的所述第一输出之间的第一滤波电容，以及耦合在所述第二晶体管的控制端子与所述放大器的所述第二输出之间的第二滤波电容。
3.根据权利要求2所述的电子电路，其特征在于，所述差分放大器包括：
第一NPN晶体管，具有耦合到所述放大器的所述第一输入的集电极、耦合到所述尾节点的发射极、以及通过所述第一滤波电容耦合到所述放大器的所述第一输出的基极；
第二NPN晶体管，具有耦合到所述放大器的所述第二输入的集电极、耦合到所述尾节点的发射极、以及通过所述第二滤波电容耦合到所述放大器的所述第二输出的基极；以及
其中所述滤波电阻耦合在所述第一NPN晶体管的基极与所述第二NPN晶体管的基极之间。
4.根据权利要求2所述的电子电路，其特征在于，所述差分放大器包括：
第一n沟道晶体管，具有耦合到所述放大器的所述第一输入的漏极、耦合到所述尾节点的源极、以及通过所述第一滤波电容耦合到所述放大器的所述第一输出的栅极；
第二n沟道晶体管，具有耦合到所述放大器的所述第二输入的漏极、耦合到所述尾节点的源极、以及通过所述第二滤波电容耦合到所述放大器的所述第二输出的栅极；以及
其中，所述滤波电阻耦合在所述第一n沟道晶体管的栅极与所述第二n沟道晶体管的栅极之间。
5.根据权利要求2所述的电子电路，其特征在于，所述尾节点通过电流源耦合到接地。
6.根据权利要求2所述的电子电路，其特征在于，还包括：由第一输入晶体管和第二输入晶体管形成的输入差分放大器，所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管具有分别生成所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号的其第一传导端子，具有耦合到尾部的其第二传导端子，以及具有分别耦合以接收第一输入信号和第二输入信号的其控制端子。
7.根据权利要求6所述的电子电路，其特征在于，还包括：耦合在所述第一输入晶体管的控制端子与接地之间的第一可调谐RC电路，以及耦合在所述第二输入晶体管的控制端子与接地之间的第二可调谐RC电路。
8.根据权利要求6所述的电子电路，其特征在于，还包括提供所述第一输入信号的第一放大器以及提供所述第二输入信号的第二放大器。
9.一种电子电路，其特征在于，包括：
放大器，具有接收输入信号的输入，并且所述放大器在输出处生成输出信号，其中所述输出信号包括不期望的高频分量；
第一斩波器，被配置为接收所述输出信号并且处理所述输出信号，其中所述第一斩波器输出斩波器输出信号，在所述斩波器输出信号中所述不期望的高频分量被下变频到较低频以及被上变频到较高频；
低通滤波器，被配置为在滤除被上变频到所述较高频的所述不期望的高频分量的同时，传递被下变频到所述较低频的所述不期望的高频分量；
第二斩波器，被配置为将由所述第一斩波器下变频到所述较低频的所述不期望的高频分量上变频回其原始高频；以及
晶体管电路，被耦合到所述第二斩波器，其中所述晶体管电路由通过所述低通滤波器传递的所述输出信号的经下变频的所述不期望的高频分量驱动，使得所述晶体管电路通过所述第二斩波器从所述输入信号去除那些经上变频的不需要的高频分量。
10.根据权利要求9所述的电子电路，其特征在于，
其中所述输入信号是由第一差分输入信号和第二差分输入信号组成的差分输入信号；
其中所述输出信号是由第一差分输出信号和第二差分输出信号组成的差分输出信号，所述第一差分输出信号和所述第二差分输出信号包括所述不期望的高频分量；
其中所述放大器具有接收所述第一差分输入信号的第一输入以及接收所述第二差分输入信号的第二输入，并且所述放大器具有输出所述第一差分输出信号的第一输出以及输出所述第二差分输出信号的第二输出；
其中所述晶体管电路包括差分放大器，所述差分放大器由第一晶体管和第二晶体管形成，所述第一晶体管和所述第二晶体管具有分别通过所述第二斩波器耦合到所述放大器的所述第一输入和所述第二输入的其第一传导端子，具有耦合到尾节点的其第二传导端子，并且具有控制端子；以及
其中所述低通滤波器包括耦合在所述第一斩波器与所述第一晶体管的控制端子之间的第一滤波电阻，耦合在所述第一斩波器与所述第二晶体管的控制端子之间的第二滤波电阻，以及耦合在所述第一晶体管的控制端子与所述第二晶体管的控制端子之间的滤波电容。
11.根据权利要求10所述的电子电路，其特征在于，所述差分放大器包括：
第一NPN晶体管，具有通过所述第二斩波器耦合到所述放大器的所述第一输入的集电极、耦合到所述尾节点的发射极、以及通过所述第一滤波电容耦合到所述第一斩波器的基极；
第二NPN晶体管，具有通过所述第二斩波器耦合到所述放大器的所述第二输入的集电极、耦合到所述尾节点的发射极、以及通过所述第二滤波电容耦合到所述第一斩波器的基极；以及
其中所述滤波电阻耦合在所述第一NPN晶体管的基极与所述第二NPN晶体管的基极之间。
12.根据权利要求10所述的电子电路，其特征在于，所述尾节点通过电流源耦合到接地。
13.根据权利要求10所述的电子电路，其特征在于，所述尾节点通过电流源耦合到电源电压。
14.根据权利要求10所述的电子电路，其特征在于，还包括：由第一输入晶体管和第二输入晶体管形成的输入差分放大器，所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管具有分别生成所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号的其第一传导端子，具有耦合到尾部的其第二传导端子，以及具有分别耦合以接收第一输入信号和第二输入信号的其控制端子。
15.根据权利要求14所述的电子电路，其特征在于，还包括：耦合在所述第一输入晶体管的控制端子与接地之间的第一可调谐RC电路，以及耦合在所述第二输入晶体管的控制端子与接地之间的第二可调谐RC电路。
16.根据权利要求14所述的电子电路，其特征在于，还包括提供所述第一输入信号的第一放大器以及提供所述第二输入信号的第二放大器。
17.根据权利要求10所述的电子电路，其特征在于，还包括：由第一输入晶体管和第二输入晶体管形成的输入差分放大器，所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管具有分别生成所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号的其第二传导端子，具有耦合到尾部的其第一传导端子，以及具有分别耦合以接收第一输入信号和第二输入信号的其控制端子。
18.根据权利要求17所述的电子电路，其特征在于，还包括：耦合在所述第一输入晶体管的所述控制端子与电源电压之间的第一可调谐RC电路，以及耦合在所述第二输入晶体管的所述控制端子与电源电压之间的第二可调谐RC电路。
19.一种电压增益放大器，其特征在于，包括：
第一差分放大器，包括：
第一NPN晶体管，具有耦合到第一输出节点的集电极、耦合到第一尾电流源的发射极、以及基极；
第二NPN晶体管，具有耦合到第二输出节点的集电极、耦合到第二尾电流源的发射极、以及基极；
电阻，耦合在所述第一NPN晶体管的发射极与所述第二NPN晶体管的发射极之间；
第一输入放大器，具有耦合到第一差分输入电压的非反相输入、耦合到接地的反相输入，以及耦合到所述第一NPN晶体管的基极的输出；
第一电阻器和第一电容器，串联耦合在所述第一NPN晶体管的基极与接地之间；
第二输入放大器，具有耦合到第二差分输入电压的非反相输入、耦合到接地的反相输入、以及耦合到所述第二NPN晶体管的基极的输出；
第二电阻器和第二电容器，串联耦合在所述第二NPN晶体管的基极与接地之间；
双端差分放大器，具有耦合到所述第一输出节点的非反相输入、耦合到所述第二输出节点的反相输入、通过第一反馈电阻器耦合到所述反相输入的非反相输出、以及通过第二反馈电阻器耦合到所述非反相输入的反相输出；以及
低通滤波回路，分别耦合在所述双端差分放大器的所述非反相输出和反相输出与所述双端差分放大器的所述反相输出和非反相输出之间；
其中所述第一电阻器的电阻与耦合在所述第一NPN晶体管的发射极和所述第二NPN晶体管的发射极之间的电阻基本相等，并且其中所述第一电容器的电容与所述第一差分放大器的输入电容基本相等；
其中所述第二电阻器的电阻与耦合在所述第一NPN晶体管的发射极和所述第二NPN晶体管的发射极之间的电阻基本相等，并且其中所述第二电容器的电容与所述第一差分放大器的输入电容基本相等；以及
其中所述第一差分输入电压和所述第二差分输入电压表示具有中频的输入信号，并且其中所述低通滤波回路用于在不变更所述电压增益放大器的传递函数的极点和零点的情况下，从所述第一输出节点和所述第二输出节点滤除与所述中频相关的混叠带宽。
20.根据权利要求19所述的电压增益放大器，其特征在于，所述低通滤波回路包括：
高通滤波器，被配置为传递通过由所述双端差分放大器输出的、在所述混叠带宽内的信号分量，并且阻止由所述双端差分放大器输出的、在所述中频带宽内的分量；以及
第二差分放大器，被配置为接收所述高通滤波器的输出作为输入，使得所述第二差分放大器从所述第一输出节点和所述第二输出节点去除由所述高通滤波器传递的所述信号分量。
21.根据权利要求20所述的电压增益放大器，其特征在于，
所述第二差分放大器包括：
第三NPN晶体管，具有耦合到所述第一输出节点的集电极、耦合到尾电流源的发射极、以及通过第一滤波电容耦合到所述双端差分放大器的所述非反相输出的基极；
第四NPN晶体管，具有耦合到所述第二输出节点的集电极、耦合到尾电流源的发射极、以及通过第二滤波电容耦合到所述双端差分放大器的所述反相输出的基极；以及
滤波电阻，耦合在所述第三NPN晶体管的基极与所述第四NPN晶体管的基极之间。
22.根据权利要求21所述的电压增益放大器，其特征在于，所述第一差分放大器包括耦合在电源电压与所述第一输出节点以及所述第二输出节点之间的有源负载，其中所述有源负载由耦合在所述电源电压与所述第一输出节点之间的第一电流源和耦合在所述电源电压与所述第二输出节点之间的第二电流源组成；其中，所述第一尾电流源和所述第二尾电流源各自吸收第一电流；其中所述第二差分放大器的所述尾电流源吸收第二电流；以及其中所述第一电流源提供等于所述第二电流的一半与所述第一电流的总和的第三电流，并且所述第二电流源提供所述第三电流。
23.根据权利要求19所述的电压增益放大器，其特征在于，还包括：
第一斩波器，被配置为将由所述双端差分放大器输出的、在所述混叠带宽内的信号分量下变频到较低频带宽；
低通滤波器，被配置为将由所述第一斩波器输出的低频分量传递到第二差分放大器的输入，所述第二差分放大器被配置为吸收包含由所述第一斩波器输出的所述低频分量的电流；以及
第二斩波器，被配置为上变频由所述第二差分放大器吸收的电流中的所述低频分量，以使从所述第一输出节点和所述第二输出节点去除由所述双端差分放大器输出的、在所述混叠带宽内的所述信号分量。
24.根据权利要求23所述的电压增益放大器，其特征在于，所述第二差分放大器包括：
第三NPN晶体管，具有耦合到所述第一输出节点的集电极、耦合到尾电流源的发射极、以及通过第一滤波电阻耦合到所述双端差分放大器的所述非反相输出的基极；
第四NPN晶体管，具有耦合到所述第二输出节点的集电极、耦合到尾电流源的发射极、以及通过第二滤波电阻耦合到所述双端差分放大器的所述反相输出的基极；以及
电容电阻，被耦合在所述第三NPN晶体管的基极与所述第四NPN晶体管的基极之间。
25.根据权利要求24所述的电压增益放大器，其特征在于，所述第一差分放大器包括耦合在电源电压与所述第一输出节点以及所述第二输出节点之间的有源负载，其中所述有源负载由耦合在所述电源电压与所述第一输出节点之间的第一电流源和耦合在所述电源电压与所述第二输出节点之间的第二电流源组成；其中，所述第一尾电流源和所述第二尾电流源各自吸收第一电流；其中所述第二差分放大器的所述尾电流源吸收第二电流；以及其中所述第一电流源提供等于所述第二电流的一半与所述第一电流的总和的第三电流，并且所述第二电流源提供所述第三电流。
26.根据权利要求19所述的电压增益放大器，其特征在于，所述第一电容器和所述第二电容器由配置为晶体管的MOSFET形成。
27.根据权利要求19所述的电压增益放大器，其特征在于，所述第一差分放大器包括耦合在电源电压与所述第一输出节点以及所述第二输出节点之间的有源负载。
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