TWI324441B - Voltage controlling circuit - Google Patents

Description

1324441 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係為一種電壓控制電路，尤指一種應用於可變增益放大電路 之電壓控制電路。 【先前技術】 在可變增益放大電路中，通常會包含一個乘法器，尤其是吉伯特單 元(GilbertceH) ’用以將輸入的信號進行增益，另外包含一個^壓控制 電路’用以控制乘法器’使輸入的信號與輸出的信號極性相同。在士 •伯特單元中的電·㈣路通常包含—個輸人端、二個輪出端，藉: 兩個輸出端所產生的控制電壓來控制乘法器的增益。可變增益放^ 路在運作時’電壓控制電路其卜個輸出端所產生的控制電壓必須值 組獅應，持嫩㈣輸人信號與輪 虹雜性綱’否則將會造成整辦、統運作的不正常。 ^參閱第1圖⑻，其係顯示可變增益放大電路正常運作時的輸 就。由於電Μ控制電路其中—輪出輕—直。 響會使乘法器的輸入信號盘輸出付麻加门另輸出紐時，將 作，輸出㈣此系統可以正常運 :侧卿蝴作時⑽ 電壓因為不候’電制電路其中原本較大的輪出 號在時間點二:於!^本較小的輸出電壓，使輸出的信 輸_的她號12，對;^ 1324441 曰傳統的賴控制電路在設計上，可能因為電_來源突減變，或 疋因為輸人賴的不敎，造成縣較A的輸出電歡鮮於原本較 小的輸出電壓，使可變增益放大·的運作不正常，造成乘法器無法 運作’因此如何敎的使電輯财的-輸㈣顧定的大於另 一輪出電壓’成為電壓控織路設計中的—健要的課題。 【發明内容】 本發明的目的在於解決傳統細於可變增益放大電路之電壓控制 ，路可，會造成輸出電壓不正常^後續之應用電路無法運作的問 題’並提供-種可以控制穩定輸出電壓的電壓控制電路。 入為達此目#本發明的實施例為提供—種電壓控制電路，其係包 含：-控制電壓源，用以輸入一單端控制電壓；一電流產生單元，麵 j於該控制電壓源及—接地端，用以根據該單端控制電壓，產生一第 m出電壓產生單元’其絲接至該電流產 =產生單元用以接收-參考電壓，並根據該第-電流與該參考』 %該第壓以及一第二輸_;其中該第-_壓係大 一本發，另—實施例為提供—種可變增益放大器，其係包含一乘 似電壓控制電路，該乘法11絲接至該電壓控制電路，該電壓 ^ 糸包含：-控制電壓源，用以輸人—單端控制電壓；一電流 愿，胁該控制電壓源及—接地端，用以根據該單端控制電 單元，胁Γ電流；—輸出電壓產生單元，其_接至該電流產生 q電壓產生單元用以接收一參考電壓，並根據該第一電流 1:^4441 ，該參考電壓產生—第—輸出電壓以及一第二輸出電壓；其中該乘法 益係根據該第-輸出電壓及該第二輸出電麟—輸人信號進行增益放 、'輪出輸出k號’其中該輸入信號與該輸出信號的極性相同。 4【實施方式】 . 明參閱第2圖，第2圖為本發明之可變增益放大器結構圖，可變 增益放大器2包含-乘法器21以及一電壓控制電路22耗接至乘法器 21乘法器21用以接收一輸入信號211，並根據控制電壓221對輸入 f信號211進行增益放大’以產生一輸出信號212，電壓控制電路22係 .根據一輸入電壓222產生控制電壓221，以控制乘法器21對輸入信號 211進行增益放大。其中乘法器21可為一吉伯特單元，但不以此為限。 請參閱第3圓，第3圖為本發明電壓控制電路之電路圖，其中電 壓控制電路3包含控制電壓源3卜電流產生單元32、輸出電壓產生單 元33、參考電壓源34及接地端35。控制電壓源31耦接至電流產生單 元32 ’用以輸入一單端控制電壓Vi。其中單端控制電壓％可為一參 考電壓’或是可變增益放大器2之輸出信號212的回饋控制電壓，但 S以此為限。 電流產生單元32轉接至接地端35，包含一第一電流源32ι、第 二電流源322、第-電阻324、第一 p型金屬氧化半導體⑽姐廳 —;M〇S)325、第一 N型金屬氧化半導體326、第二p型 金屬氧化半導體328、第二N型金騎化半導體329及第一電流鏡％， 第-電流源321祕至第- P型金屬氧化半導體奶的間極、汲極以 及接地端35’用以提供第二電流Ic，第二電流源322輪至第一電阻 1324441 324與第一 N型金屬氧化半導體326的汲極，用以提供一第三電流历， 第一 N型金屬氧化半導體326的閘極耦接至控制電壓源31，用以接受 單端控制電SVi。其中，第三電流lb以及第-電阻324可以用來控制 單端控制電壓Vi的範圍。 輸出電壓產生單元33包含第二及第三電流鏡33卜332、第三P 型金屬氧化半導體333、第三N型金屬氧化半導體334、第一及第二 電壓輸出端335、336、第二及第三電阻337、338。第二P型氧化半導 體328之汲極係耦接至第二N型金屬氧化半導體329之源極，閘極耦 ^接於第- P型金屬氧化半導體325與第三p型金屬氧化半導體之 閘極之間，源極耦接至第一 p型金屬氧化半導體325與第三p型金屬 氧化半_ 333之源極。第二N型金屬氧化半導體329之閘極麵接至 本身之源極以及第三N型氧化半導體334之閘極，汲極輕接至第三n i金屬氧化半導體334之及極與接地端％。其中第一及第二p型金屬 氧化半導體325、328之間的連接形成第一電流鏡36，用以根據輸入 電流II產生第-電流12，第-電流12的值為輸入電流1}的值乘以一 鲁個*數。而第二P型金屬氧化半導體328與第三p型金屬氧化半導體 333之間的連接形成第二電流鏡33卜用以將第一電流i2複製到第一 電壓輸出端335’第二N型金屬氧化半導體329與第三N型金屬氧化 半導體334之間的連接形成第三電流鏡332，用以複製第一電流i2至 第二電壓輸出端336。 第-電壓輸出端335輪於第三P型金屬氧化半導體如與第二 電阻337之間，第二電壓輸出端336輕接於第三\型金屬氧化半導體 334與第三電阻338之間’參考電壓源34耗接於第二及第三電阻撕、 1324441 7之間’提供-參考^Vref。第一電屢輸出端 Γ、第一電流12與第：電阻337輪出第—輸咖外；第電^ 出端336根據參考龍Vref、第-電流12、第弟-賴輸 輪出第二輸出電壓Vn。其中第一輸出 "地端35 八r弟箱，出電|Vp的值為第一電流乜 -電阻337產生的電壓’與參考龍财的和；第二輸出電㈣的 值為第-電流J2與第三電阻338產生的電壓，與參考麵％ 由於第二電阻3㈣電阻值與第三電阻338的電阻值相等所以° 輸出電壓Vp大於第二輸出電壓Vn。 丨如上所述’本發明之電壓控制電路的第一及第二輸出電壓是由第 -電流決定’依照本發明的電路設計可以使第一電流保持在穩定的狀 態，第一電流的值不會因為在輸出電壓產生單元中的位置不^而改 變’因此第-及第二輸出電壓也可以保持穩定，獻由於第一輸出電 壓為參考電壓、第-電流與電阻產生之電壓的和’第二輪出電壓為參 考電壓、第-電流與電阻產生之電壓的差，第―輪出電壓值大於 第二輸出電壓，俾使乘法器能根據第一及第二輸出電壓完成對輸入信 號的增益’並且使輸入信號及輸出信號的極性相同。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所 做之均等變化與修飾’皆應屬本發明之涵蓋範圍。 1324441 f圖式簡單說明】 第1圖(a):可變增益放大電路正常運作時的輸出作見。 第1圖(b) ··可變增益放大電路不正常運作時的輪出=號 第2圖：本發明之可變增益放大器結構圖。 〜 第3圖：本發明電壓控制電路之電路圖。 【主要元件符號說明】 11 正常的輸出信號 12 錯誤的輪出信號 iT 時間點 2 可變增益放大電路 21 乘法器 22、3 1電壓控制電路 211 輸入信號 212 輸出信號 221 控制電壓 222 輪入電壓 31 控制電壓源 32 電流產生單元 33 輸出電壓產生單元 34 參考電壓源 35 接地端 36 第一電流鏡 321 I 第一電流源 322 第—電流源 ™25 第一 P型金屬氧化半導體 326 第一 N型金屬氧化半導體 324 第一電阻 328 第二P型金屬氧化半導體 329 第二N型金屬氧化半導體 11 輸入電流 12 第一電流 Ic 第二電流 lb 第二電流 331 第二電流鏡 332 第三電流鏡 333 第三P型金屬氧化半導體 334 第三N型金屬氧化半導體 335 第一電壓輸出端 1324441 336 第二電壓輸出端 337 第二電阻 338 第三電阻 Vref 參考電壓 Vp 第一輸出電壓 Vn 第二輸出電壓

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Claims (1)

1. 丄JZ外44丄 十、申請專利範圍： 1· 一種電壓控制電路，其係包含·· 一控制電壓源，用以輸入一單端控制電壓； 一電流產生單元，耦接於該控制電壓源及一接地端，用以根 據該單端控制電壓，產生一第一電流； 一輸出電壓產生單元，其係耦接至該電流產生單元，該輸出 電壓產生單元用以接收一參考電塵，並根據該第一電流與該參考 電壓產生一第一輸出電麼以及一第二輸出電壓； 其中該第一輸出電壓係大於該第二輸出電壓。 2.如申凊專利範圍第j項所述之電壓控制電路，該電流產生單元另包 含一第-電流源柄接至該接地端、—第二電流源，及—第—電_ 接至該接地端及該第二電流源，該電流產生單元係根據該單端控制 電壓、該第-電流源、該第二電流源及該第一電阻產生一輸入電流， 並根據該輸入電流產生該第一電流。 爪 3.如申請專利翻第2撕述之電壓㈣，該第二電流源用以限 鲁制該控制電壓源所輸入之該單端控制電壓。 4. ^申請翻細第2項所述之傾㈣電路，該電流產生單元另包 含一第一電流鏡，用以根據該輸入電流產生該第一電流。 5. 如申請專概圍第4項所述之電壓㈣電路其中該帛—電流值 該輸入電流值乘以一個常數。 出端 6. ^申請相細第1項所狀電壓㈣電路，該輸出電壓單元包含 =二電流鏡、-第三電流鏡、—第—電壓輸出端一第二電 及一 一第二電阻耦接至一參考電壓源與該第一電壓輸出端 12 1324441 第二電阻輕接至該參考電壓源與該第二電壓輸出端，該第二電流鏡 用以複製該第-電流至該第一電壓輸出端，該第三電流鏡用以= 該第-電流至該第二電屋輸出端，該第一電壓輸出端用以根據該參 考電壓、該第-電流與該第二電阻輸出該第一輸出電壓，該第二電 壓輸出端肋根據該參考電壓、該第—電流與該第三電阻輸出 二輸出電壓。 7.如申請專利範圍第6項所述之電壓控制電路，射該第二電阻之 阻值與該第三電阻之電阻值相等。 # 8.如申請專利範圍第6項所述之電壓控制電路，該第—輸出電壓為該 參考電壓加上該第二電阻與該第一電流產生之電壓，該第二輸出電 藶為與該參考電壓減去該第三電阻與該第_電流產生之電壓。 9·如申請專利範圍第丨項所述之電壓控制電路，其係用於一可變增益 放大器之一乘法器。 ❹申請專利範圍第9項所述之電壓控制電路，該乘法器為一吉伯特 單元(Gilbert-Cell)。 鲁 11.種可變增益放大器，其係包含一乘法器及一電壓控制電路，該乘 法器係輕接至該電壓控制電路，該電壓控制電路係包含： 一控制電壓源，用以輸入一單端控制電壓； 一電流產生單元’耦接於該控制電壓源及一接地端，用以根 據該單端控制電壓，產生一第一電流； P -輸出電壓產生單元，其細接至該電流產生單元，該輸出 電壓產生單7L用以接收-參考電壓，並根據該第一電流與該參考 電壓產生-第-輸出電壓以及一第二輸出電廢；

   13 其中該乘法器係根據該第一舲山+r _ 輸出電壓及該第二輸出電壓對一輸 入信號進行增益放大，並輪ψ 出—輪出信號，其中該輸入信號與該 輸出信號的極性相同。 l2.=請專利範圍第11項所述之可變増益放大器’其中該第一輸出 電壓係大於該第二輸出電墨。 13·如申請專利範圍第n項所述之可變增益放大器，該電流產生單元 另包含一第一電流源耦接至該接地端、一第二電流源，及一第一電 阻輕接至雖地獄料二電麵，該電流產生單元絲據該單端 控制電壓、該第-電流源、該第二電流源及該第一電阻產生一輪入 電'机’並根據該輸入電流產生該第一電流。 14. 如申請專利範圍第13項所述之可變增益放大器，該第二電流源電 流源用以限制該控制電壓源所輸入之該單端控制電壓。 15. 如申請專利範圍第n項所述之可變增益放大器，該電流產生單元 另包含一第一電流鏡，用以根據該輸入電流產生該第一電流。 16. 如申請專利範圍第11項所述之可變增益放大器，其中該第一電节 值為該輸入電流值乘以一個常數。 17. 如申請專利範圍第U項所述之可變增益放大器，該輪出電壓單元 包含一第一電流鏡、一第三電流鏡、一第一電壓輸出端、一第一電 壓輸出端、一第二電阻耦接至一參考電壓源與該第_電壓輸出端， 及一第三電阻耦接至該參考電壓源與該第二電壓輸出端，該第二電 流鏡用以複製該第一電流至該第一電壓輸出端，該第三電流鏡用以 複製該第一電流至該第二電壓輸出端，該第一電壓輪出蠕用以根據 該參考電壓、該第一電流與該第二電阻輸出該第一輸出電壓，該第 一電壓輸出端用以根據該參考電壓 該第二輸出電壓。 、該第一電流與該第三電陡輪出 18·如申β月專利範圍第17項所述之可變增益放大器，其中該第二電阻 之電阻值與該第三電阻之電阻值相等。 19_如申睛專利範圍第18項所述之可變增益放大器，該第—輸出電壓 為考電壓加上該第二電阻與該第一電流產生之電壓，該第二輪 2出電壓為該參考電壓減去該第三電阻與該第—電流產生之電壓。 ‘ 申-月專利範圍第11項所述之可變增益放大器 _l_bert_d I如為。

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