可变增益的放大电路制造技术

技术编号:3404480 阅读:204 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术披露了一种可变增益的放大电路,利用梯形电阻架构进行增益微调,以提供较精确的增益值。此放大电路包括一输入端、一运算放大器、一电阻装置以及一回授电阻。回授电阻耦接于运算放大器的输出端与反相输入端之间,电阻装置则耦接于放大电路的输入端与运算放大器的反相输入端间。电阻装置包含至少一梯形电阻。电阻装置还包含一开关单元,以控制各梯形电阻是否导通。本发明专利技术还可应用于差动放大电路的组态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可变增益的放大电路,特别是涉及一种具有梯形电阻架构的可变增益放大电路。
技术介绍
在现今的电路设计中,常需要提供高精确度的讯号放大功能。例如,在常用的无线通讯调制机制里,不论是相位调制或频率调制都会使用到I/Q讯号。然而,只要I/Q讯号的振幅有少许不匹配,即会破坏讯号的星座图(constellation diagram),并增加通讯系统的位错误率(bit error rate,BER)。因此,就需要利用具有高精确增益的放大器,以准确控制I/Q讯号的振幅。一般开回路式的放大器,增益漂移相当大,所以并不符合高精确增益的要求;而常用的闭回路式放大器,亦不易精确控制增益。图1是已知的闭回路式放大器的电路图,其包含一运算放大器10、一耦接于输入端与运算放大器10的反相输入端间的电阻R1以及一耦接于输出端与运算放大器10的反相输入端间的回授电阻R2,Vin与Vout则分别为输入电压与输出电压。由于负回授及虚短路(virtual short)的特性,可推得图1的放大电路的增益值(Vout/Vin)为-R2/R1,藉由调整R1与R2的电阻值,可得到所需的增益。然而,若想利用图1的电路取得高精确度的增益,如1.001倍,则由于R1与R2的电阻值差异相当大(如R1=1k ohm、R2=1k+1ohm),很容易因R1与R2本身电阻值的些微误差,而影响增益的精确度。特别是在集成电路(IC)上使用时,由于温度、制程、供应电压漂移等因素不易完全掌握,更不易达到此种高精确度。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的一个目的,是提出一种可变增益的放大电路,能利用梯形电阻架构进行增益微调,以提供较佳的增益值。本专利技术的另一个目的,则是提出一种可变增益的放大电路,以补偿由于温度、制程、供应电压漂移等因素所造成的增益不匹配。为实现上述目的,本专利技术提供一种可变增益的放大电路,其包括一输入端、一运算放大器、一电阻装置以及一回授电阻。运算放大器具有一反相输入端、一接地的正相输入端、以及一输出端。回授电阻耦接于运算放大器的输出端与反相输入端之间,而电阻装置则耦接于放大电路的输入端与运算放大器的反相输入端间。电阻装置包含至少一梯形电阻及一控制各梯形电阻是否导通的开关单元。另一方面,本专利技术还提供一种可变增益的差动放大电路,其包括一正输入端与一负输入端、一差动运算放大器、一第一与一第二电阻装置以及一第一与一第二回授电阻。差动运算放大器具有一反相输入端、一正相输入端、一反相输出端及一正相输出端。第一回授电阻耦接于差动运算放大器的正相输出端与反相输入端之间,而第二回授电阻则耦接于差动运算放大器的反相输出端与正相输入端之间。第一电阻装置耦接于反相输入端与正输入端之间,而第二电阻装置则耦接于正相输入端与负输入端之间。其中,第一电阻装置包含至少一第一梯形电阻及控制各第一梯形电阻是否导通的一第一开关单元,而第二电阻装置则包含至少一第二梯形电阻及控制各第二梯形电阻是否导通的一第二开关单元。附图说明图1是已知的闭回路式放大器的电路图。图2示出了五级梯形电阻的电路结构图。图3示出了本专利技术的可变增益放大电路的一较佳实施例的电路图。图4示出了本专利技术的可变增益差动放大电路的一较佳实施例的电路图。附图标号说明10、30运算放大器20、22、24、26、28梯形电阻的一级201、221、241、261、281节点32电阻装置321-1~321-n梯形电阻322开关单元 40差动运算放大器具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的较佳实施例作一详细说明,以便对本专利技术有更进一步的了解与认同。本专利技术是利用梯形电阻来调整闭回路式放大电路的电阻值,以达到较精确控制增益的目的。以下先说明梯形电阻的电路结构及原理。图2示出了五级梯形电阻的电路结构图,其中每一级(即方块20、22、24、26及28)各具有一节点(标示为201、221、241、261及281)及两条电流路径,其中一条耦合至接地点,另一条则耦接至下一级的节点。图中各电阻的阻值原可为非特定阻值的组合,但为了简化说明,在此以电阻R20、R21、R23、R25、R27及R29的阻值为电阻R22、R24、R26及R28的两倍为例,亦即,图2的梯形电阻为5位的R-2R电阻网络,而其等效电路可推导如下电阻R20与R21并联后的阻值为1R,与电阻R22串联后,等效阻抗为2R。接着此等效阻抗再与R23并联,依此类推。因此,当电流I自输入点Vi输入后,在节点281、261、241、221及201上,两条电流路径的阻抗皆为2R,所以流经各节点后,电流量皆会减半,各电阻中的电流量则如图2所示。由于图2的梯形电阻具有五级,因此最后输出端Vo输出的电流量为I/25,代表此梯形电阻的等效电阻值为25×R。由此可进一步推得,n位的R-2R电阻网络的等效电阻值为2n×R。接着说明如何将此种梯形电阻运用于本专利技术的可变增益放大电路。图3是本专利技术的可变增益放大电路的一较佳实施例的电路图。如图3所示,放大电路3包括一运算放大器30、一电阻装置32及一回授电阻R31。放大电路3为负回授的组态,亦即,运算放大器30的正相输入端耦接于接地点,而回授电阻R31则跨接于运算放大器30的输出端与反相输入端之间。另外,输入电压Vin则经由电阻装置32送至运算放大器30的反相输入端。图3中,电阻装置32包含并联的n个梯形电阻321-1至321-n及一开关单元322。其中,梯形电阻321-1为1位的R-2R电阻网络,梯形电阻321-2为2位的R-2R电阻网络…其余依此类推。开关单元322则可控制各个梯形电阻321-1至321-n是否导通,用以调整整个电阻装置32的等效电阻值。根据上述图2关于R-2R电阻网络的说明,可推得图3的电阻装置32的等效电阻为 R/(12+122+123+···+12n)]]>若回授电阻R31的阻值为m×R,则可推得放大电路3的增益为VoutVin=-m×(12+122+123+···+12n)]]>式(1-1)藉由开关单元322,可决定式(1-1)中的各项是否保留或删除,进而精确调整出所需的增益值。n值越大,亦即电阻装置32内的R-2R电阻网络的位数越多,则放大电路3所能达到的增益精确度就越大。当然,式(1-1)中的各项若确定要删除,则可直接省略该项相对应的R-2R电阻网络。例如,若所要调整的增益值范围介于l到1.25间,则可将回授电阻R31的阻值设为2R,并依据式(1-1)判断出 与 两项需删除,因此2位与3位的R-2R电阻网络321-2与321-3可省略。当然,式(1-1)中的各项若确定要保留,则在不影响增益精确度的情形下,可直接以另一等效的电阻单元代替所述保留项所对应的R-2R电阻网络,以节省该可变增益放大电路的面积。值得注意的是,图3实施例中所使用的梯形电阻321-1至321-n并不限于R-2R电阻网络。本领域的技术人员均可对此梯形电阻的架构进行若干的更动与润饰,例如,将梯形电阻内各级的两个电流路径上的电阻比例,设定为非1∶2的其它比例。只要最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变增益的放大电路,包括:一输入端;一运算放大器,具有一反相输入端、耦接于一接地点的一正相输入端、以及一输出端;至少一梯形电阻,耦接于该反相输入端与该输入端之间;一开关单元,用以控制该至少一梯形电阻是否导通;以及一回授电阻,耦接于该运算放大器的该输出端与该反相输入端之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李朝政林尹尧
申请(专利权)人:瑞昱半导体股份有限公司
类型:发明
国别省市:71[中国|台湾]

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