一种可变增益放大器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种可变增益放大器电路，包括全差分放大器OP、输入增益选择模块和输出增益选择模块，输入增益选择模块包括一对R‑2R梯形电阻网络和多级路径开关，放大器的两个输入信号分别经一对R‑2R梯形电阻网络后输入至全差分放大器OP中，其中，R‑2R梯形电阻网络中的2R电阻均与全差分放大器OP的共模输入端VCOM连接，R‑2R梯形电阻网络中的每一个R电阻分别经多级路径开关接入至全差分放大器OP中，输出增益选择模块包括至少一对反馈电阻，每一对反馈电阻分别设于全差分放大器OP的两个反馈回路中，且反馈回路中均设有路径开关。本发明专利技术使用R‑2R梯形电阻网络和反馈电阻可选的方式来实现放大器电路灵活的增益可变的功能，可以更广阔的覆盖应用范围。

A Variable Gain Amplifier Circuit

The invention discloses a variable gain amplifier circuit, which comprises a fully differential amplifier OP, an input gain selection module and an output gain selection module. The input gain selection module includes a pair of R_2R ladder resistance networks and a multi-stage path switch. The two input signals of the amplifier are input into the fully differential amplifier OP through a pair of R_2R ladder resistance networks, respectively. The 2R resistors in the resistance network are all connected to the common mode input VCOM of the full differential amplifier OP. Each R resistor in the R_2R ladder resistance network is connected to the full differential amplifier OP through a multi-stage path switch. The output gain selection module includes at least one pair of feedback resistors. Each pair of feedback resistors is located in two feedback loops of the full differential amplifier OP, and the feedback loops are uniform. There is a path switch. The invention uses R_2R ladder resistance network and feedback resistance optional way to realize the flexible gain variable function of amplifier circuit, and can cover a wider application range.

【技术实现步骤摘要】
一种可变增益放大器电路
本专利技术涉及半导体领域的模拟半导体集成电路
，特别是一种可变增益放大器电路。
技术介绍
放大器在模拟半导体集成电路设计是一个普遍的基础，做好放大器是设计模拟半导体集成电路的基本条件。本专利技术是基于一款军工项目。项目的目标是基于国内成熟工艺开发一个四通道超低噪声增益可变放大器。这个放大器具有很多出色的性能指标：电压噪声0.74nV/√Hz，电流噪声2.5pA/√Hz。可变的增益范围-4.5dB～43.5dB(LO),7.5dB～55.5dB(HI)。要实现这些指标参考芯片采用的是专用的Bipolar工艺，而我们只能采用国产最成熟的CMOS工艺。所以在原芯片中利用双极型晶体管设计的放大器增益可变电路完全不能在CMOS工艺中使用，为了实现功能上的一致，所以在设计整体芯片的时候。必须设计一种全新的放大器增益可变电路。特别的是在前级增益可变电路的上，原芯片使用Bipolar的内阻来调整输入级的整体电阻，但是由于在CMOS工艺中CMOS器件不能灵活的利用电流和电压偏置准确的调整自己的内阻大小，所以原芯片使用的电路并不能使用，必须全新设计放大器增益可变电路。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种可变增益放大器电路，本专利技术使用R-2R梯形电阻网络和反馈电阻可选的方式来实现放大器电路灵活的增益可变的功能，可以更广阔的覆盖应用范围。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种可变增益放大器电路，包括全差分放大器OP、输入增益选择模块和输出增益选择模块，所述输入增益选择模块包括一对R-2R梯形电阻网络和多级路径开关，放大器的两个输入信号分别经一对所述R-2R梯形电阻网络后输入至全差分放大器OP中，其中，R-2R梯形电阻网络中的2R电阻均与全差分放大器OP的共模输入端VCOM连接，R-2R梯形电阻网络中的每一个R电阻分别经多级所述路径开关接入至全差分放大器OP中，所述输出增益选择模块包括至少一对反馈电阻，每一对所述反馈电阻分别设于全差分放大器OP的两个反馈回路中，且所述反馈回路中均设有路径开关。作为一种优选的实施方式，同一级所述路径开关同时闭合或断开来控制是否将一对所述R-2R梯形电阻网络中同一级的R电阻接入至全差分放大器OP中，且多级路径开关在同一时刻只有一级路径开关处于闭合状态。作为另一种优选的实施方式，同一对所述反馈电阻中的两个反馈电阻的阻值相等。作为另一种优选的实施方式，所述输出增益选择模块中任一对反馈电阻的阻值与其他对的反馈电阻的阻值均不相等。作为另一种优选的实施方式，同一对所述反馈电阻的两个反馈回路中的路径开关同时闭合或断开，且多对反馈电阻反馈回路中的路径开关在同一时候只有一对路径开关处于闭合状态。本专利技术的有益效果是：本专利技术的可变增益放大电路使用基于R-2R梯形电阻网络的结构，并有相当丰富的可扩展结构，路径开关的控制电路可来自芯片其它部分的数字控制电路。在专利技术中所使用的增益可变电路不仅可以改变放大器的输入级电阻，也可以改变反馈电阻的大小，让放大器具有高增益模式和低增益模式可选的功能，让放大器具有更广阔的增益变化范围。一般的放大器增益可变电路只使用输入级电阻可变电路，这样的电路一般具有比较复杂的电阻配置点，而且由于本专利技术的电路使用在一个噪声要求比较高的放大器应用中，所以太多的电阻串联在输入级，会影响放大器的噪声性能，而采用本专利技术的方式可以显著的简化增益电路的规模。附图说明图1为本专利技术实施例的电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。实施例如图1所示，一种可变增益放大器电路，包括全差分放大器OP、输入增益选择模块和输出增益选择模块，所述输入增益选择模块包括一对R-2R梯形电阻网络和多级路径开关，放大器的两个输入信号分别经一对所述R-2R梯形电阻网络后输入至全差分放大器OP中，其中，R-2R梯形电阻网络中的2R电阻均与全差分放大器OP的共模输入端VCOM连接，R-2R梯形电阻网络中的每一个R电阻分别经多级所述路径开关接入至全差分放大器OP中，所述输出增益选择模块包括至少一对反馈电阻，每一对所述反馈电阻分别设于全差分放大器OP的两个反馈回路中，且所述反馈回路中均设有路径开关。同一级所述路径开关同时闭合或断开来控制是否将一对所述R-2R梯形电阻网络中同一级的R电阻接入至全差分放大器OP中，且多级路径开关在同一时刻只有一级路径开关处于闭合状态。同一对所述反馈电阻中的两个反馈电阻的阻值相等。所述输出增益选择模块中任一对反馈电阻的阻值与其他对的反馈电阻的阻值均不相等。同一对所述反馈电阻的两个反馈回路中的路径开关同时闭合或断开，且多对反馈电阻反馈回路中的路径开关在同一时候只有一对路径开关处于闭合状态。下面以四川长虹电器股份有限公司的一款军工项目对本实施例作进一步说明：实际的应用中，输入信号INN和INP从芯片外部的传感器电路。进入到放大器的输入端口。但是一般来说芯片外围的信号会受到其它外围因素的影响，信号大小都偏小，这样就需要一个前置放大电路来放大外来的信号。同时，当输入信号比较大的时候，为了后级电路不得到的信号不超出电源电压和地之间的范围，导致信号的损失。需要把输入信号进行适当的缩小。把电压控制在合适的范围内。对于一些特别的电路，需要动态的控制信号的增益，来实现其它功能的需要。需要前置放大器有一个灵活的增益选择能力。基于前面几点的应用需求，那么增益选择是一个有一定复杂变化过程的要求，这样就需要对应的电路来完成这样的功能。再如图1所示，在本实施例所应用的电路中，可变增益放大器电路是作为整体芯片的第二级输入使用的，由于这里的放大器直接使用外部信号作为输入，所以在实际的使用中有很大的可能会输入很小的电压信号，比较微弱的信号不利于后面电路的处理。所以必须要对信号进行放大。在本实施例使用的项目中的要求，对这里增益选择比较广泛，最小-10dB，最大69dB。所以对放大器来说。需要一个比较复杂的增益选择电路来实现这样的目标。在实际的应用中，同时对输入电阻和反馈电阻都进行了配置选择。这样前后的搭配可以实现更多的增益点的选择，扩展了增益需求。(1)输入增益选择模块输入增益选择模块包括：①放大器的输入端，这里使用一个全差分放大器OP作为放大器基准，放大器的输入端口INN和INP放置在一对R-2R梯形电阻网络的前面，确保信号直接可以进入到放大器的对R-2R梯形电阻网络中。②共模输入端VCOM,VCOM被设置成典型的值1/2VDD，共模输入端VCOM进入全差分放大器OP的同时，也作为R-2R梯形电阻网络中2R电阻的VCOM，这样保证了所有需要共模点参考的电压都保证连接在需要连接的参考点上，最大限度的减小了放大器的偏移。③R-2R梯形电阻网络，R-2R梯形电阻网络是由R电阻R1A、R3A、R5A、R7A、RNA和R电阻R1B、R3B、R5B、R7B、RNB组成，在本实施例的设计中都被设置为1K大小。2R电阻由R2A、R4A、R6A、R8A、RVA和R2B、R4B、R6B、R8B、RVB组成,在本实施例的设计中都被设置为2K大小,R电阻R1A、R3A、R5A、R7A、RNA和R电阻R1B、R3B、R5B、R7B、RNB首尾串联在一起，最后连接在放大器的输入端。2R电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变增益放大器电路，其特征在于，包括全差分放大器OP、输入增益选择模块和输出增益选择模块，所述输入增益选择模块包括一对R‑2R梯形电阻网络和多级路径开关，放大器的两个输入信号分别经一对所述R‑2R梯形电阻网络后输入至全差分放大器OP中，其中，R‑2R梯形电阻网络中的2R电阻均与全差分放大器OP的共模输入端VCOM连接，R‑2R梯形电阻网络中的每一个R电阻分别经多级所述路径开关接入至全差分放大器OP中，所述输出增益选择模块包括至少一对反馈电阻，每一对所述反馈电阻分别设于全差分放大器OP的两个反馈回路中，且所述反馈回路中均设有路径开关。

【技术特征摘要】
1.一种可变增益放大器电路，其特征在于，包括全差分放大器OP、输入增益选择模块和输出增益选择模块，所述输入增益选择模块包括一对R-2R梯形电阻网络和多级路径开关，放大器的两个输入信号分别经一对所述R-2R梯形电阻网络后输入至全差分放大器OP中，其中，R-2R梯形电阻网络中的2R电阻均与全差分放大器OP的共模输入端VCOM连接，R-2R梯形电阻网络中的每一个R电阻分别经多级所述路径开关接入至全差分放大器OP中，所述输出增益选择模块包括至少一对反馈电阻，每一对所述反馈电阻分别设于全差分放大器OP的两个反馈回路中，且所述反馈回路中均设有路径开关。2.根据权利要求1所述的可变增益放大器电路，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：何弢，
申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51