可变增益放大器制造技术

本公开提供放大器以及操作的相关方法。一种示例性放大器包括输入端子、输出端子、第一虚拟接地节点、第二虚拟接地节点、与所述输入端子和所述输出端子耦合的运算放大器、与所述运算放大器的输入端耦合的电阻输入部分以及与所述运算放大器的输出端耦合的电阻反馈部分。所述电阻输入部分包括与所述输入端子和所述第一虚拟接地节点耦合的固定输入电阻器以及与所述固定输入电阻器并联耦合的可切换输入电阻器区段。所述电阻反馈部分包括与所述输出端子和所述第一虚拟接地节点耦合的固定反馈电阻器以及与所述固定反馈电阻器并联耦合的可切换反馈电阻器区段。

【技术实现步骤摘要】
可变增益放大器及其操作方法
本公开一般涉及放大器，并且更具体而言，涉及可变增益放大器。
技术介绍
放大器可以增大诸如电信号的输入信号的信号特性(例如，电流、电压、功率、其它信号特性或其组合)。放大器的一种类型为可变增益放大器。可变增益放大器可以包括在反馈通路(从放大器输出端至放大器输入端)中、在输入通路(从输入端子至放大器输入端)中或在这两者中的可调电阻以实现变化的增益电平。虽然现有的放大器一般已经足够用于其预期的用途，但是它们还不能完全满足所有方面。附图说明当与附图一起阅读下列详细描述时能最佳理解本公开。需要强调的是根据工业中的标准惯例，各种特征不是按比例绘制并且仅用于说明的目的。事实上，为了论述的清晰可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1为根据本公开的各个方面的示例性放大器的示意电路图。图2为根据本公开的各个方面的图1的示例性放大器的一部分的示意电路图。示例实施方案概述在各种实施中，示例性放大器包括输入端子、输出端子、第一虚拟接地节点、第二虚拟接地节点、与输入端子和输出端子耦合的运算放大器、与运算放大器的输入端耦合的电阻输入部分以及与运算放大器的输出端耦合的电阻反馈部分。电阻输入部分包括与输入端子和第一虚拟接地节点耦合的固定输入电阻器以及与固定输入电阻器并联耦合的可切换输入电阻器区段。可切换输入电阻器区段包括输入电阻器、第一输入开关以及第二输入开关，其中输入电阻器与输入端子耦合、经由第一输入开关与第一虚拟接地节点耦合并且经由第二输入开关与第二虚拟接地节点耦合。电阻反馈部分包括与输出端子和第一虚拟接地节点耦合的固定反馈电阻器以及与固定反馈电阻器并联耦合的可切换反馈电阻器区段。可切换反馈电阻器区段包括反馈电阻器和反馈开关，其中反馈电阻器与输出端子耦合并且经由反馈开关与第一虚拟接地节点耦合。第一输入开关、第二输入开关和反馈开关可以为场效应晶体管。放大器可以被配置使得当第一开关处于第二状态时第二开关处于第一状态，并且当第一开关处于所述第一状态时第二开关处于所述第二状态。例如，放大器还可以包括与第一输入开关和第二输入开关耦合的反相器。在各种实施中，固定输入电阻器经由第三输入开关与第一虚拟接地节点耦合，并且固定反馈电阻器经由另一反馈开关与第一虚拟接地节点耦合。在各种实施中，放大器包括与第一输入开关耦合的第一电压控制端子、与第二开关耦合的第二电压控制端子、与第一电压控制端子和第二电压控制端子耦合的电压馈送，其中电压馈送与输入端子的输入共模电压相关联。电压馈送还可以与第二虚拟接地节点耦合。在各种实施中，第一虚拟接地节点与运算放大器的反相输入端和非反相输出端中的一个耦合。在各种实施中，输入端子包括与运算放大器的非反相输入端耦合的第一输入端子，以及与运算放大器的反相输入端耦合的第二输入端子。放大器还可以包括与第一输入端子和第二输入端子串联耦合的第一电阻器和第二电阻器。在各种实施中，放大器还包括与在第一电阻器与第二电阻器之间的连结节点以及第二虚拟接地节点耦合的缓冲器。在各种实施中，操作放大器的示例性方法包括设置第一开关和反馈开关的状态以设置放大器的增益特性。该方法还可以包括基于第一开关的状态来设置第二开关的状态和/或基于与输入端子相关联的输入共模电压来设置第一开关和第二开关的电压驱动电平。在各种实施中，其中固定输入电阻器经由第三输入开关与第一虚拟接地节点耦合并且固定反馈电阻器经由另一反馈开关与第一虚拟接地节点耦合，该方法还可以包括设置第三输入开关和另一反馈开关的状态，使得第三输入开关和另一反馈开关在放大器的操作期间处于接通(ON)状态。在各种实施中，可变增益放大器包括输入端子、输出端子、与输入端子和输出端子耦合的运算放大器(其中运算放大器具有非反相输入端、反相输入端和输出端)、与非反相输入端耦合的第一虚拟接地节点、与反相输入端耦合的第二虚拟接地节点、第三虚拟接地节点、与输入端子和非反相输入端耦合的第一电阻输入部分、与输入端子和反相输入端耦合的第二电阻输入部分、与非反相输入端和输出端耦合的第一电阻反馈部分、与反相输入端和输出端耦合的第二电阻反馈部分。第一电阻输入部分和第二电阻输入部分每个包括与输入端子以及第一虚拟接地节点或第二虚拟接地节点耦合的固定输入电阻器，以及与固定输入电阻器并联耦合的至少一个可切换输入电阻器区段，其中可切换输入电阻器区段包括输入电阻器、第一输入开关以及第二输入开关，其中输入电阻器与输入端子耦合、经由第一输入开关与第一虚拟接地节点或第二虚拟接地节点耦合并且经由第二输入开关与第三虚拟接地节点耦合。第一电阻反馈部分和第二电阻反馈部分每个包括与输出端子以及第一虚拟接地节点或第二虚拟接地节点耦合的固定反馈电阻器，以及与固定反馈电阻器并联耦合的可切换反馈电阻器区段，其中可切换反馈电阻器区段包括反馈电阻器和反馈开关，其中反馈电阻器与输出端子耦合并且经由反馈开关与第一虚拟接地节点或第二虚拟接地节点耦合。在各种实施中，输入端子包括第一输入端子和第二输入端子，其中运算放大器的非反相输入端与第一输入端子耦合并且运算放大器的反相输入端与第二输入端子耦合；第一电阻反馈部分的固定输入电阻器和输入电阻器与第一输入端子耦合；并且第二电阻反馈部分的固定输入电阻器和输入电阻器与第二输入端子耦合。在各种实施中，输出端子包括第一输出端子和第二输出端子；运算放大器的输出端包括非反相输出端和反相输入端；第一电阻反馈部分与非反相输出端和第一输出端子耦合；并且第二电阻反馈部分与反相输出端和第二输出端子耦合。可变增益放大器还可以包括与第一输入端子和第二输入端子串联耦合的第一电阻器和第二电阻器。可变增益放大器还可以包括与第三虚拟接地节点以及在第一电阻器与第二电阻器之间的接合节点耦合的缓冲器。在各种实施中，可变增益放大器还包括分别与第一输入开关、第二输入开关和反馈开关耦合的第一电压控制端子、第二电压控制端子和第三电压控制端子，以及与输入端子的输入共模电压相关联的电压电源，其中电压电源与第一电压控制端子、第二电压控制端子和第三电压控制端子耦合。电压电源可以与第三虚拟接地节点耦合。具体实施方式下文公开提供用于实施本公开的不同特征的许多不同的实施方案或示例。下面描述部件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，并且不旨在限制。此外，本公开可在各种示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简便和清晰的目的，并且其本身不表示在所论述的各种实施方案和/或配置之间的关系。放大器增大诸如电信号的输入信号的信号特性(例如，电流、电压、功率、其它信号特性或其组合)。放大器的增益指示放大器增大功率(或从输入端至输出端的输入信号的振幅)的能力。放大器的一种类型为可变增益放大器，其可以根据诸如控制电压信号的控制信号来变化其增益。本公开提供可变增益放大器的各种实施(诸如DC耦合的可变增益放大器)，其可以减少噪声(即使在增益减小时)、在增益改变时维持恒定的输入阻抗和/或使失真最小化。在各种实施中，电阻开关网络使用开关(诸如晶体管)以降低放大器的噪声同时设置增益。在各种实施中，通过配置放大器使放大器的失真不会被可变输入共模电平恶化，使得开关的(在电阻开关网络中的开关的)电压驱动从动于输入共模电平。许多不同的实施方案具有不同的优势，并且任何实施方案不一定需要任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放大器，其包括：输入端子；输出端子；第一虚拟接地节点；第二虚拟接地节点；与所述输入端子和所述输出端子耦合的运算放大器，其中所述运算放大器具有输入端和输出端；与所述运算放大器的所述输入端耦合的电阻输入部分，其中所述电阻输入部分包括：与所述输入端子和所述第一虚拟接地节点耦合的固定输入电阻器，以及与所述固定输入电阻器并联耦合的可切换输入电阻器区段，其中所述可切换输入电阻器区段包括输入电阻器、第一输入开关和第二输入开关，其中所述输入电阻器与所述输入端子耦合、经由所述第一输入开关与所述第一虚拟接地节点耦合并且经由所述第二输入开关与所述第二虚拟接地节点耦合；以及与所述运算放大器的所述输出端耦合的电阻反馈部分，其中所述电阻反馈部分包括：与所述输出端子和所述第一虚拟接地节点耦合的固定反馈电阻器，以及与所述固定反馈电阻器并联耦合的可切换反馈电阻器区段，其中所述可切换反馈电阻器区段包括反馈电阻器和反馈开关，其中所述反馈电阻器与所述输出端子耦合并且经由所述反馈开关与所述第一虚拟接地节点耦合。

【技术特征摘要】
2013.02.08 US 13/763,4061.一种放大器，其包括：输入端子；输出端子；第一虚拟接地节点；第二虚拟接地节点；与所述输入端子和所述输出端子耦合的运算放大器，其中所述运算放大器具有输入端和输出端；耦合在所述运算放大器的所述输入端和所述输入端子之间的电阻输入部分，其中所述电阻输入部分包括：与所述输入端子和所述第一虚拟接地节点耦合的固定输入电阻器，以及与所述固定输入电阻器并联耦合的可切换输入电阻器区段，其中所述可切换输入电阻器区段包括输入电阻器、第一输入开关和第二输入开关，其中所述输入电阻器的第一节点与所述输入端子耦合，所述输入电阻器的第二节点经由所述第一输入开关与所述第一虚拟接地节点耦合并且经由所述第二输入开关与所述第二虚拟接地节点耦合；以及与所述运算放大器的所述输出端耦合的电阻反馈部分，其中所述电阻反馈部分包括：与所述输出端子和所述第一虚拟接地节点耦合的固定反馈电阻器，以及与所述固定反馈电阻器并联耦合的可切换反馈电阻器区段，其中所述可切换反馈电阻器区段包括反馈电阻器和反馈开关，其中所述反馈电阻器与所述输出端子耦合并且经由所述反馈开关与所述第一虚拟接地节点耦合。2.根据权利要求1所述的放大器，其中所述第一虚拟接地节点与所述运算放大器的反相输入端和非反相输出端中的一个耦合。3.根据权利要求1所述的放大器，其中所述第一输入开关、所述第二输入开关和所述反馈开关为场效应晶体管。4.根据权利要求1所述的放大器，其还包括与所述第一输入开关和所述第二输入开关耦合的反相器。5.根据权利要求1所述的放大器，其还包括：与所述第一输入开关耦合的第一电压控制端子；与所述第二输入开关耦合的第二电压控制端子；以及与所述第一电压控制端子和所述第二电压控制端子耦合的电压馈送，其中所述电压馈送与所述输入端子的输入共模电压相关联。6.根据权利要求5所述的放大器，其中所述电压馈送还与所述第二虚拟接地节点耦合。7.根据权利要求1所述的放大器，其被配置使得当所述第一输入开关处于第二状态时所述第二输入开关处于第一状态，并且当所述第一输入开关处于所述第一状态时所述第二输入开关处于所述第二状态。8.根据权利要求1所述的放大器，其中所述输入端子包括：与所述运算放大器的非反相输入端耦合的第一输入端子；以及与所述运算放大器的反相输入端耦合的第二输入端子。9.根据权利要求8所述的放大器，其还包括与所述第一输入端子和所述第二输入端子串联耦合的第一电阻器和第二电阻器。10.根据权利要求9所述的放大器，其还包括与在所述第一电阻器与所述第二电阻器之间的连结节点以及所述第二虚拟接地节点耦合的缓冲器。11.根据权利要求1所述的放大器，其中：所述固定输入电阻器经由第三输入开关与所述第一虚拟接地节点耦合；并且所述固定反馈电阻器经由另一反馈开关与所述第一虚拟接地节点耦合。12.一种可变增益放大器，其包括：输入端子；输出端子；与所述输入端子和所述输出端子耦合的运算放大器，其中所述运算放大器具有非反相输入端、反相输入端和输出端；与所述非反相输入端耦合的第一虚拟接地节点；与所述反相输入端耦合的第二虚拟接地节点；第三虚拟接地节点；与所述输入端子和所述非反相输入端耦合的第一电阻输入部分；与所述输入端子和所述反相输入端耦合的第二电阻输入部分；与所述非反相输入端和所述输出端耦合的第一电阻反馈部分；与所述反相输入端和所述输出端耦合的第二电阻反馈部分；其中，所述第一电阻输入部分和所述第二电阻输入部分每个包括：固定输入电阻器，其中所述第一电阻输入部分的固定输入电阻器与所述输入端子以及所述第一虚拟接地节点耦合，并且所述第二电阻输入部分的固定输入电阻器与所述输入端子以及所述第二虚拟接地节点耦合，以及与所述固定输入电阻器并联耦合的至少一个可切换输入电阻器区段，其中所述可切换输入电阻器区段包括输入电阻器、第一输入开关和第二输入开关，其中所述第一电阻输入部分的所述输入电阻器的第一节点与所述输入端子耦合并且所述第一电阻输入部分的所述输入电阻器的第二节点经由所述第一输入开关而与所述第一虚拟接地节点耦合，以及所述第二电阻输入部分的所述输...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·P·戈登，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US