可编程增益放大器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种可编程增益放大器及其控制方法。包括：第一差分放大电路、第一组增益电阻、第二组增益电阻、一组采样电容器、第一组开关以及第二差分放大电路。第一组开关用于在对第一差分放大电路进行失调校准的第一阶段期间，选择性地将第一组增益电阻耦接于反相输入电压和第一差分放大电路的输入之间，将第二组增益电阻耦接于共模电压源和第一差分放大电路的输入之间，以及将一组采样电容器与第一差分放大电路的相应输出耦接，通过采样电容器的存储以及第二差分放大电路的负反馈作用，来抵消第一差分放大电路上的失调电压，从而可以有效地降低前级放大电路上的失调电压对检测精度的影响。精度的影响。精度的影响。

【技术实现步骤摘要】
可编程增益放大器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及模拟集成电路
，更具体地，涉及一种可编程增益放大器及其控制方法。

技术介绍

[0002]增益放大器是一种非常重要的单元电路模块，被广泛应用于模拟/混合集成电路设计领域，如：AFE模拟前端、ADC转换器、DC/DC转换器等电路系统中，往往在整个模拟混合集成电路中起到关键的作用，即放大输入信号的增益。由于在高精度传感器测量领域，需要放大的信号一般都很微弱，所以要求前级的PGA(programmable gain amplifier，可编程增益放大器)具有尽可能低的失调电压。
[0003]传统的可变增益放大器通过对PGA中的运算放大器进行斩波来消除其失调电压，但是这个方法的弊端是：只对运算放大器进行了斩波，消除了其失调电压，但是增益电阻的失调电压没有办法消除。此外，运用斩波技术需要增加notch filter(陷波滤波器)电路来消除斩波带来的纹波，增加了电路的复杂度。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可编程增益放大器及其控制方法，可以有效地降低前级放大电路上的失调电压对检测精度的影响。
[0005]根据本专利技术实施例的一方面，提供了一种可编程增益放大器，包括：第一差分放大电路，包括一组输入和一组输出；第一组增益电阻，具有与所述第一差分放大电路的相应输入耦接的第二端；第二组增益电阻，具有与所述第一差分放大电路的相应输入耦接的第一端；一组采样电容器；第一组开关，用于在对所述第一差分放大电路进行失调校准的第一阶段期间，选择性地将所述第一组增益电阻的第一端与反相输入电压耦接，将所述第二组增益电阻的第二端与共模电压源耦接，以及将所述一组采样电容器与所述第一差分放大电路的相应输出耦接；以及第二差分放大电路，耦接于所述一组采样电容器和所述第一差分放大电路之间，用于在所述第一阶段期间将所述一组采样电容器上存储的失调电压反馈至所述第一差分放大电路。
[0006]可选的，所述失调电压包括所述第一差分放大电路产生的失调以及所述第一组增益电阻和所述第二组增益电阻产生的失调。
[0007]可选的，所述可编程增益放大器还包括：第二组开关，用于在由所述第一差分放大电路进行信号放大的第二阶段期间，选择性地将所述第一组增益电阻的第一端分别与非反相输入电压和反相输入电压耦接，将所述第二组增益电阻的第二端分别与所述第一差分放大电路的相应输出耦接，将所述第一差分放大电路的输出与ADC串联耦接。
[0008]可选的，所述第一组开关与所述第二组开关配置为非交叠导通。
[0009]可选的，所述第一差分放大电路包括：依次串联连接的第一跨导放大器、负载级电路和输出级电路。
[0010]可选的，所述第一跨导放大器具有非反相输入端和反相输入端，所述非反相输入端与所述第一组增益电阻中的第一增益电阻的第二端以及所述第二组增益电阻中的第三增益电阻的第一端耦接，所述反相输入端与所述第一组增益电阻中的第二增益电阻的第二端以及所述第二组增益电阻中的第四增益电阻的第一端耦接。
[0011]可选的，所述第二差分放大电路包括：第二跨导放大器，具有与所述一组采样电容器中的第一采样电容器耦接的非反相输入端，与所述一组采样电容器中的第二采样电容器耦接的反相输入端，以及与所述第一跨导放大器的输出耦接的差分输出端。
[0012]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种可编程增益放大器的控制方法，其利用与第一差分放大电路选择性耦接的一组采样电容器和第二差分放大电路，所述控制方法包括：在所述第一差分放大电路进行失调校准的第一阶段期间，通过第一组开关选择性地将第一组增益电阻耦接于反相输入电压与所述第一差分放大电路的相应输入之间，将第二增益电阻耦接于共模电压源与所述第一差分放大电路的相应输入之间，以及将所述一组采样电容器与所述第一差分放大电路的相应输出耦接；以及将所述第二差分放大电路耦接于所述一组采样电容器与所述第一差分放大电路之间，以将所述一组采样电容器上存储的失调电压反馈至所述第一差分放大电路。
[0013]可选的，所述失调电压包括所述第一差分放大电路产生的失调以及所述第一组增益电阻和所述第二组增益电阻产生的失调。
[0014]可选的，所述控制方法还包括：在由所述第一差分放大电路进行信号放大的第二阶段期间，通过第二组开关选择性地将所述第一组增益电阻耦接于非反相/反相输入电压和所述第一差分放大电路的输入之间，将所述第二组增益电阻耦接于所述第一差分放大电路的输入和输出之间，以及将所述第一差分放大电路的输出与ADC串联耦接。
[0015]可选的，所述第一组开关与所述第二组开关配置为非交叠导通。
[0016]综上所述，本专利技术实施例提出的可编程增益放大器及其控制方法包括第一差分放大电路、第二差分放大电路、多个增益电阻以及一组采样电容器，在每一次ADC转换前将采样电容器与第一差分放大电路的输出耦接，通过采样电容器来存储第一差分放大电路以及增益电阻产生的失调电压，并通过第二差分放大电路的负反馈作用，来抵消第一差分放大电路上的失调电压，从而达到了失调校准的目的，可以有效地降低前级放大电路上的失调电压对检测精度的影响，结构简单，面积更小且容易集成，可适用于高精度检测的ADC前端放大电路。
附图说明
[0017]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0018]图1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图；
[0019]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不同阶段器件的信号时序图。
具体实施方式
[0020]以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件
采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0021]应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“耦接到”另一元件或称元件/电路“耦接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接耦接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0023]图1示出了根据本专利技术实施例的可编程增益放大器100的示意性电路图。图2示出了根据本专利技术实施例的可编程增益放大器100的不同阶段器件的信号时序图。图2所示的信号P1和P2可以由控制器响应于外部时序信号(例如，时钟信号)而生成。控制器可以包括数字电路和/或可以是机器或计算机实现的。
[0024]如图1所示，本专利技术实施例的可编程增益放大器100包括第一差分放大电路110、第二差分放大电路120、第一组增益电阻、第二组增益电阻、一组采样电容器以及两组开关。
[0025]其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可编程增益放大器，包括：第一差分放大电路，包括一组输入和一组输出；第一组增益电阻，具有与所述第一差分放大电路的相应输入耦接的第二端；第二组增益电阻，具有与所述第一差分放大电路的相应输入耦接的第一端；一组采样电容器；第一组开关，用于在对所述第一差分放大电路进行失调校准的第一阶段期间，选择性地将所述第一组增益电阻的第一端与反相输入电压耦接，将所述第二组增益电阻的第二端与共模电压源耦接，以及将所述一组采样电容器与所述第一差分放大电路的相应输出耦接；以及第二差分放大电路，耦接于所述一组采样电容器和所述第一差分放大电路之间，用于在所述第一阶段期间将所述一组采样电容器上存储的失调电压反馈至所述第一差分放大电路。2.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其中，所述失调电压包括所述第一差分放大电路产生的失调以及所述第一组增益电阻和所述第二组增益电阻产生的失调。3.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，还包括：第二组开关，用于在由所述第一差分放大电路进行信号放大的第二阶段期间，选择性地将所述第一组增益电阻的第一端分别与非反相输入电压和反相输入电压耦接，将所述第二组增益电阻的第二端分别与所述第一差分放大电路的相应输出耦接，将所述第一差分放大电路的输出与ADC串联耦接。4.根据权利要求3所述的可编程增益放大器，其中，所述第一组开关与所述第二组开关配置为非交叠导通。5.根据权利要求4所述的可编程增益放大器，其中，所述第一差分放大电路包括：依次串联连接的第一跨导放大器、负载级电路和输出级电路。6.根据权利要求5所述的可编程增益放大器，其中，所述第一跨导放大器具有非反相输入端和反相输入端，所述非反相输入端与所述第一组增益电阻中的第一增益电阻的第二端以及所述第二组增益电阻中的第三增益电阻的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：白玮，于翔，谢程益，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：