TW516265B - DC offset canceling circuit used for variable gain amplifier - Google Patents

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516265 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1) 發明 本發明係關於一種應用於可變增益放大器之直流偏 移消除電路（DC offset cancelling circuit)，特別是關於一 種使用I C内部電容（Μ 0 S電容）作為濾波器功能之直 流偏移消除電路。 發明背景 可變增益放大器（Variable Gain Amplifier ; VGA)必 須運用於藉由電路線傳輸之家用網路轉換器（home network transceiver)之中，該可變增益放大器可在解調變 過程中將輸入信號放大至系統所需之電壓準位。但該可 變增益放大器在應用時有一固有偏移（intrinsic offset)存 在於内部之運算放大器之差動對輸入端，且該固有偏移 之電壓準位可由數毫伏（mV)變化至數十毫伏。對一 有線或無線傳輸而言，該可變增益放大器之最大增益甚 至可達到數十d B，因此該固有偏移經增益放大後勢必會 影響傳輸信號之還原能力，且影響到操作時的動態範圍 及訊號雜訊比等參數之特性。一種消除固有偏移電路如 圖 1 ( a )所示，係揭示於 A. Parssinen et, ’’A 2-GHz Wide-Band Direct Conversion Receiver for WCDMA Application,f, IEEE J.Solid-State Circuits，Vol. 34, pp. 1893-1903, Dec. 1999。在圖 1中，係藉由一運算放大器、電阻和電容之組合電路構 成一封閉迴路之回授路徑（closed loop feed-back path) 1 1 一 4 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------I I I--I--1---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 516265 A7 B7 五、發明說明（2) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以消除該固有偏移。由於該習知之封閉迴路回授路徑1 1 係進行一低通主動R C遽波器（low-pass active-RC filter ) 的功能，因此内含之電容器Cext13勢必很大且需置於晶片 之外部。對晶片設計而言，即需提供更多的輸入出腳以 連接該外部電容Cext13，不僅設計上較複雜，且成本亦較 高。 另一種消除固有偏移電路如圖1 ( b)所示，係揭示於 C. Dennis Hull et? MA Direct Conversion Receiver for 900 Mhz (ISM Band) Spread-Spectrum Digital Cordless Telephone,'1 IEEE J. Solid-State Circuits，Vol.31，No.12，pp. 1955-1963，Dec. 1996。該結構亦是藉由一運算放大器、電阻和電容之組 合電路構成一封閉迴路回授路徑1 2以消除該固有偏移。 如前所述，該回授路徑所内含之電容器C e xt 1 3勢必很大 且需置於晶片之外部。對晶片設計而言，即需提供更多 的輸入出腳以連接該外部電容，不僅設計上較複雜，且 成本亦較高。 發明之簡要說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之第一目的係為消除可變增益放大器之固有 偏移。 本發明之第二目的係提供一具有較少I / 〇埠之直流 偏移消除電路。 本發明之第三目的係提供一設計較簡單且成本較低 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516265 A7 B7_ 五、發明說明（3 ) 之直流偏移消除電路。 為了達到該目的，本發明提出一種應用於可變增益 放大器之直流偏移消除電路，其係結合一電導轉換放大 器及至少一内部電容作為一濾波器之功能。該電導轉換 放大器之輸入端電氣連接至該可變增益放大器之輸出 端，且該電導轉換放大器和該至少一内部電容之輸出端 電氣連接至該可變增益放大器之輸入端而形成一回授路 徑。為配合該直流偏移消除之功能，該可變增益放大器 在輸入端另加入一輔助差動對。 本發明之應用於可變增益放大器之直流偏移消除電 路包含一電導轉換放大器、至少一内部電容及一輔助差 動對。該電導轉換放大器電氣連接至該可變增益放大器 之輸出端，用於將電壓依一放大率轉換為電流。該至少 一内部電容電氣連接至該電導轉換放大器之輸出，用於 搭配該電導轉換放大器而具有一濾波器之功能。該輔助 差動對位於該可變增益放大器之輸入端，電氣連接至該 電導轉換放大器之輸出，且作為一電流開關。此外，該 可變增益放大器至少包含一作為輸入級之第一放大器， 且該輔助差動對係内嵌於該第一放大器之輸入端。該電 導轉換放大器及該至少一内部電容係内嵌於一晶片之 内。 圖式之簡單說明 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ----------I --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 516265 A7 B7 五、發明說明（ 本發明將依照後附圖式來說明，其中： 圖1 (a)及（b)係習知之可變增益放大器之直流偏移消除 電路； μ 圖2係本發明之應用於可變增益放大器之直流偏移消除 電路之示意圖； 圖3係本發明之包含辅助差動對之第一放大器之電 圖；及 圖4係本發明之可變增益放大器之頻率響應圖。 元件符號說1 1 1、1 2習知之封閉迴路之回授路徑 1 3外部電容 路 2 0 1〜2 0 8切換開關 21第一放大器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 2第二放大器 2 4内部電容 2 6直流偏移消除電路 3 1輔助差動對 4 1第一曲線 較佳實施例說明 圖2 係本發明之應用於可變增益放大器2 5之直％: 偏移消除電路2 6之示意圖。該可變增益放大器2 5包含-第一放大器2 1、一第二放大器2 2、複數個切換開關2 〇 〜2 0 8及複數個電阻。該直流偏移消除電路2 6包含一， 2 3電導轉換放大器 25可變增益放大器 3 2習知之放大器電路 4 2第二曲線 ^---------^---------^9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 516265 A7 B7____ 五、發明說明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 導轉換放大器（transconductance amplifier) 2 3及至少一内 部電容2 4。該切換開關2 〇 1〜2 0 4係用於調整該第一放 大器2 1之可變增益。例如若該切換開關2 〇 1導通則增益 加大，若該切換開關2 0 2導通則增益減小。該切換開關 2 0 5〜2 0 8係用於調整該第二放大器2 2之可變增益。例 如若該切換開關2 0 5導通則增益加大，若該切換開關 2 0 7導通則增益減小。該電導轉換放大器2 3依據一放大 率將該第二放大器22之電壓輸出轉換成電流輸出。該電 導轉換放大器23之輸出核合至少一内部電容24，且回授 至該第一放大器2 1之輸入端，用以消除該可變增益放大 器之直流偏移。該電導轉換放大器2 3搭配該内部電容2 4 以作為一 G m - C濾波器，且該内部電容2 4僅須使用約 1 0 p F的電容量即可。因為該内部電容量很小，因此可輕 意地製作於I C内部，且不佔據任何輸出入腳的個數。 圖3係本發明之包含辅助差動對之第一放大器2 1之 電路圖。該電路為一習知之放大器電路3 2加上一輔助差 動對（auxiliary differential pair )接至該電導轉換放大器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 3之輸出端。 圖4係本發明之可變增益放大器之頻率響應圖，其中 第一曲線4 1為該可變增益放大器之頻率響應，且第二曲 -線42為該第一放大器21之頻率響應。由圖4中可發現本 發明僅使用該電導轉換放大器2 3搭配該内部電容2 4即可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 516265

產生一具有1 〇 M H z頻寬之特性。 夹本發月之技術内容及技術特點巳揭示如上，然而熟 ,:、’、技衍之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作 種種不背離本發明精神之替換及修飾；因此，本發明之 保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背 離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵 蓋。 裝--------訂--------- i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 516265 A 5 B8 C8 經濟部智慧財.4局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 1 . 一種應用於可變增益放大器之直流偏移消除電路，包 含·· 一電導轉換放大器，電氣連接至該可變增益放大器之 輸出端，用於將電壓依一放大率轉換為電流； 至少一内部電容，電氣連接至該電導轉換放大器之輸 出，用於搭配該電導轉換放大器而產生_濾波之功能； 及 一辅助差動對，位於該可變增益放大器之輸入端，電 氣連接至該電導轉換放大器之輸出。 2 ·如申請專利範圍第1項之應用於可變增益放大器之直流 偏移消除電路，其中該可變增益放大器至少包含一作為 輸入級之第一放大器，且該輔助差動對係内後於該第/ 放大器之輸入端。 3 .如申請專利範圍第1項之應用於可變增益放大器之直流 偏移消除電路，其中該電導轉換放大器及該至少一内部 電容係内嵌於一晶片之内。 4 .如申請專利範園第1項之應用於可變增益放大器之直流 偏移消除電路，其中該至少一内部電容僅須1 〇 P JT以下 之電容量。 I* in i «II 1i ......I i— -II n 請先閲讀背西之注意事項再填寫本頁) IT 一 1〇 一 本紙張&度適用中國國家標準（) A4規格（χ 公f