一种可编程增益放大器及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可编程增益放大器及电子装置。该可编程增益放大器包括：第一、二输入支路，第一、二输入支路均包括串联连接的输入晶体管和负载晶体管，输入支路中的负载晶体管的栅极与输入晶体管的漏极连接，并且在第一输入支路的输入晶体管的源极与第二输入支路的输入晶体管的源极之间跨接有可编程电阻；第一、二输出支路，第一、二输出支路均包括串联连接的负载电阻和用于与负载晶体管形成电流镜的镜像晶体管；电平转换模块，所述电平转换模块设置在同一个所述输入支路中的输入晶体管的漏极和负载晶体管的栅极之间，以提升输入晶体管的漏极电压。该可编程增益放大器增加了输入信号的摆幅。该电子装置具有类似的优点。

A programmable gain amplifier and electronic device

The invention provides a programmable gain amplifier and an electronic device. The programmable gain amplifier includes the first and second input branches, the first and second input branches all include input transistors and load transistors connected in series, the gate of the load transistor in the input branch is connected with the drain of the input transistor, and the source of the input transistor in the first input branch is connected with the second input branch. The input transistors of the circuit are spanned by programmable resistors; the first and the second output branches, the first and the second output branches all include load resistors connected in series and mirror transistors used to form current mirrors with the load transistors; and the level conversion module, which is arranged in the same input branch. The drain voltage of the input transistor is increased between the drain of the input transistor and the gate of the load transistor. The programmable gain amplifier increases the swing of the input signal. The electronic device has similar advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种可编程增益放大器及电子装置
本专利技术涉及半导体集成电路
，具体而言涉及一种可编程增益放大器及电子装置。
技术介绍
可编程增益放大器(PGA)是模拟系统中的常见模块，可以通过调节电阻的比例值达到调节增益的目的。可编程增益放大器的输入电压范围决定了其能够处理的模拟信号的范围，输出共模的变化同样影响PGA输出信号的失真特性。如何改善PGA的输入电压范围，以及稳定输出共模进而改善输出的性能是PGA的研究重要。目前传统的PGA采用NMOS器件输入，cascode(共源共栅)电流镜作为第一级的负载，采用可编程电阻调节增益，这种PGA输入电压的摆幅小，限制了PGA应用需求。图1示出一种目前传统的可编程增益放大器的电路示意图，其增益的关系为Vout＝Vin*RL/2R。通过调节2R的值来调节输入输出之间的增益。从图1可知，D1点的电压为M2晶体管的Vgs(栅源电压)，在应用中要保证M1晶体管始终工作在饱和区，那么Vgd(M1)(栅漏电压)<Vthn(阈值电压)，即Vcm(共模电压)+0.5*Vin–VD1<Vthn，VD1≈Vgs。在集成电路设计应用中，Vcm通常是前一级电路的输出，约为0.5*Vdd(工作电压)，Vgs+Vth的和很难超过Vcm很多，从而限制了输入电压的摆幅。如果要提升输入信号摆幅，即尽量提高D1点的电压，一般的做法是尽量增大M2管的L，以增加M2管的过驱动电压，从而提高M2管的Vgs，以达到提升D1点的电压。根据由于gm(跨导)通常只有几十到几百u(载流子迁移率)，且gm随着L(栅极长度)的不断增加而减小，因此通过增加L去提升Vgs的方法效率低，会导致晶体管面积的明显增加，效果并不理想。因此，有必要提出一种可编程增益放大器，以至少部分解决上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了克服目前存在的问题，本专利技术一方面提供一种可编程增益放大器，其包括：第一、二输入支路，所述第一、二输入支路均包括串联连接的输入晶体管和负载晶体管，所述输入支路中的负载晶体管的栅极与所述输入晶体管的漏极连接，并且在所述第一输入支路的输入晶体管的源极与所述第二输入支路的输入晶体管的源极之间跨接有可编程电阻；第一、二输出支路，所述第一、二输出支路均包括串联连接的负载电阻和用于与所述负载晶体管形成电流镜的镜像晶体管；电平转换模块，所述电平转换模块设置在同一个所述输入支路中的所述输入晶体管的漏极和所述负载晶体管的栅极之间，以提升所述输入晶体管的漏极电压。进一步地，所述电平转换模块包括MOS晶体管，所述MOS晶体管的栅极和漏极短接。进一步地，还包括为所述电平转换模块提供放电通路的放电模块，所述放电模块的一端连接所述电平转换模块，另一端用于接地。进一步地，所述放电模块包括电阻、二极管连接的MOS晶体管和/或电流源中的一种或多种。进一步地，所述MOS晶体管为PMOS晶体管或NMOS晶体管。进一步地，还包括用于为所述输入支路提供偏置电流的偏置模块。进一步地，还包括：电流源，所述电流源用于提供基准电流。进一步地，所述偏置模块包括用于对电流源的基准电流进行镜像的电流镜。进一步地，所述输入晶体管为NMOS晶体管。根据本专利技术的可编程增益放大器通过设置电平转换模块增加了所述输入晶体管漏极的电压，从而增加了输入信号的摆幅，进而提高了可编程增益放大器的应用范围。进一步地，所述电平转换模块所需电流可以直接由偏置模块提供，无需增加额外的电路。更进一步地，由于为所述电平转换模块设置有放电模块以提供放电通路，从而可以保证电路正常工作。本专利技术再一方面提供一种电子装置，其包括本专利技术提出的可编程增益放大器以及与所述可编程增益放大器连接的电子组件。本专利技术提出的电子装置，由于其具有的可编程增益放大器的输入信号摆幅增加，应用范围提高，因此该电子装置具有类似的优点。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出目前一种可编程增益放大器的示意性电路结构图；图2示出了根据本专利技术实施例的可编程增益放大器的示意性电路结构图；图3示出了根据本专利技术实施例的可编程增益放大器的电平转换模块的示意性局部电路结构图；图4示出了根据本专利技术实施例的可编程增益放大器的电平转换模块的示意性局部电路结构图；图5示出了根据本专利技术实施例的电子装置的结构示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可编程增益放大器，其特征在于，包括：第一、二输入支路，所述第一、二输入支路均包括串联连接的输入晶体管和负载晶体管，所述输入支路中的负载晶体管的栅极与所述输入晶体管的漏极连接，并且在所述第一输入支路的输入晶体管的源极与所述第二输入支路的输入晶体管的源极之间跨接有可编程电阻；第一、二输出支路，所述第一、二输出支路均包括串联连接的负载电阻和用于与所述负载晶体管形成电流镜的镜像晶体管；电平转换模块，所述电平转换模块设置在同一个所述输入支路中的所述输入晶体管的漏极和所述负载晶体管的栅极之间，以提升所述输入晶体管的漏极电压。

【技术特征摘要】
1.一种可编程增益放大器，其特征在于，包括：第一、二输入支路，所述第一、二输入支路均包括串联连接的输入晶体管和负载晶体管，所述输入支路中的负载晶体管的栅极与所述输入晶体管的漏极连接，并且在所述第一输入支路的输入晶体管的源极与所述第二输入支路的输入晶体管的源极之间跨接有可编程电阻；第一、二输出支路，所述第一、二输出支路均包括串联连接的负载电阻和用于与所述负载晶体管形成电流镜的镜像晶体管；电平转换模块，所述电平转换模块设置在同一个所述输入支路中的所述输入晶体管的漏极和所述负载晶体管的栅极之间，以提升所述输入晶体管的漏极电压。2.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述电平转换模块包括MOS晶体管，所述MOS晶体管的栅极和漏极短接。3.根据权利要求1或2所述的可编程增益放大器，其特征在于，还包括为所述电平转换模块提供放电通路的放电模块，所述放电模块的一端连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐华，荀本鹏，刘飞，朱晓明，侯舒怡，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31