【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，特别是一种大动态范围高性能pga电路。
技术介绍
1、目前电子设备广泛应用各行各业，通常要求电路具备处理大动态范围的能力，信号范围：几uv(nv)～几v(甚至几十v，上百v)，动态范围超过100db。对如此大动态范围的模拟信号进行放大或衰减，提供给adc电路采样，对全集成pga形成了新的挑战。对于常用的传统单电源pga电路，在面对mv级的输入小信号，其输出信号也已失真，输入信号大至vdd(甚至超过vdd)时，超出了电路工作范围，这就严重限制了pga动态范围。要处理更大动态范围，传统方法通常是采用双电源供电结构，电源-vdd～vdd，处理信号范围小于2vdd，功耗高、结构复杂、成本高、集成度低。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供一种大动态范围高性能pga电路，适用于几uv级～几v级，采用单电源vdd供电，处理信号范围超过vdd，配合adc动态范围可超过100db(视需求调整)。
2、本专利技术公开了一种大动态范围高性能pga电路，适用于处理大动态范围信号，其包括：
3、依次连接的第一级放大器、第二级放大器和第三级放大器；所述第一级放大器、所述第二级放大器和所述第三级放大器均有两个信号输入端和两个信号输出端，所述第一级放大器和所述三级放大器均有一个参考电压输入端；
4、所述第一级放大器，其两个输出端分别连接第二级放大器的两个输入端，用于对输入的信号vin进行放大或衰减，同时将pga电路的输出工作点偏移至vref_in，
5、所述第二级放大器，其两个输出端分别连接第三级放大器的两个输入端，用于对接收到的信号进行放大，以提高对后级电路的驱动能力；
6、所述第三级放大器，其输出端为pga电路的输出端，用于对接收到的信号进行滤波放大或衰减，输出给后级电路，实现输出级电路pmos管满足vout≤vdd-vdsat_pmos、vout≥vdsat_nmos，以保证输出级电路的pmos管与nmos管均工作于饱和区，vdsat_pmos和vdsat_nmos分别为pmos管和nmos管的过驱动电压：vdsat_pmos＝vgs_pmos-vth_pmos、vdsat_nmos＝vgs_nmos-vth_nmos，扩宽信号输入动态范围。
7、进一步地，所述第一级放大器包括运算放大器a0、运算放大器a1、电阻r0至r7；
8、信号vin由inn、inp两个输入端输入第一级放大器，从outn、outp两个输出端输出信号ggvd*vin+vref_in；若vin摆幅较大，经第二级放大器衰减后，输出工作点电压为vref_in，第一级放大器的输出级vout不会进入线性区，vin正常衰减后输出；其中，outn、outp为pga电路的差分信号输出端。
9、进一步地，所述第一级放大器的输出级vout的计算公式为：
10、ggvd＝r4/r0，r0＝r1＝r2＝r3，r4＝r5＝r6＝r7 (1)
11、vout＝ggvd*vin+vref_in (2)
12、由(2)式得知，输入信号vin被放大或衰减ggvd倍，同时工作点电平转移至vref_in，以避免运算放大器a0和运算放大器a1的输出级进入线性区。
13、进一步地，输入的信号vin可差分输入也可单端输入，单端输入时将inn与inp任意一端接地，另一端输入信号vin。
14、进一步地，所述第二级放大器包括运算放大器a2、运算放大器a3、电阻r8、r9、r10；
15、运算放大器a2和运算放大器a3的非反相输入端用于接收信号；运算放大器a2和运算放大器a3的反相输入端通过电阻r9连接；运算放大器a2和运算放大器a3的输出端为第二级放大器的两个输出端；
16、电阻r8位于运算放大器a2的反相输入端和输出端之间；电阻r10位于运算放大器a3的反相输入端和输出端之间。
17、进一步地，所述第三级放大器由全差分运算放大器a4、电阻r11、r12、r13、r14和电容c0、c1构成；
18、全差分运算放大器a4的输入端分别通过电阻r11和r12接收输入信号；
19、电容c0和电阻r13并联连接在全差分运算放大器a4的非反相输入端和反相输出端之间；电容c1和电阻r14并联连接在全差分运算放大器a4的反相输入端和非反相输出端之间。
20、进一步地，所述第三级放大器中，vcm_out为输出级电路参考电压输入端；
21、r11＝r12、r13＝r14、c0＝c1，调节r11和r12改变第三级放大器的增益，调节c0和c1改变第三级放大器的通带带宽；增益glpf＝r13/r11。
22、进一步地，所述第一级放大器和所述第二级放大器中的运算放大器a0包括：pmos管mp0、mp1、mp2、mp3、mp4，nmos管mn0、mn1、mn2，电阻r和电容c；
23、mp0、mp1、mp2的源极均输入电压vdd；mp0的栅极与漏极连接；
24、mp1的栅极分别与mp0和mp2的栅极连接；mp1的漏极分别与mp3和mp4的源极连接；mp3和mp4的栅极分别用于接收输入信号inn和inp，其漏极分别连接mn0和mn1的漏极；
25、mn0和mn1的栅极连接，其源极均与mn2的源极连接；mn0的栅极与漏极连接；
26、mn2的栅极分别与mp4和mn1的漏极连接，并通过串联的电阻r和电容c与mp2和mn2的漏极连接；mp2和mn2的漏极均与运算放大器a0的输出端连接。
27、进一步地，所述第一级放大器和所述第二级放大器中的运算放大器a0、运算放大器a1、运算放大器a2、运算放大器a3的结构相同。
28、进一步地，所述第三级放大器中的全差分运算放大器a4采用二级放大差分输入差分输出结构，同时设置有共模反馈网络，输出共模电压由vcm_out确定。
29、由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：具备高性能、高集成度特点的模拟前端电路，能有效处理大动态范围信号。
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1.一种大动态范围高性能PGA电路，适用于处理大动态范围信号，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的PGA电路，其特征在于，所述第一级放大器包括运算放大器A0、运算放大器A1、电阻R0至R7；
3.根据权利要求2所述的PGA电路，其特征在于，所述第一级放大器的输出级Vout的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的PGA电路，其特征在于，输入的信号Vin可差分输入也可单端输入，单端输入时将inn与inp任意一端接地，另一端输入信号Vin。
5.根据权利要求1所述的PGA电路，其特征在于，所述第二级放大器包括运算放大器A2、运算放大器A3、电阻R8、R9、R10；
6.根据权利要求1所述的PGA电路，其特征在于，所述第三级放大器由全差分运算放大器A4、电阻R11、R12、R13、R14和电容C0、C1构成；
7.根据权利要求6所述的PGA电路，其特征在于，所述第三级放大器中，Vcm_out为输出级电路参考电压输入端；
8.根据权利要求1所述的PGA电路，其特征在于，所述第一级放大器和所述第二级放
9.根据权利要求1所述的PGA电路，其特征在于，所述第一级放大器和所述第二级放大器中的运算放大器A0、运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3的结构相同。
10.根据权利要求1所述的PGA电路，其特征在于，所述第三级放大器中的全差分运算放大器A4采用二级放大差分输入差分输出结构，同时设置有共模反馈网络，输出共模电压由Vcmout确定。
...【技术特征摘要】
1.一种大动态范围高性能pga电路，适用于处理大动态范围信号，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的pga电路，其特征在于，所述第一级放大器包括运算放大器a0、运算放大器a1、电阻r0至r7；
3.根据权利要求2所述的pga电路，其特征在于，所述第一级放大器的输出级vout的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的pga电路，其特征在于，输入的信号vin可差分输入也可单端输入，单端输入时将inn与inp任意一端接地，另一端输入信号vin。
5.根据权利要求1所述的pga电路，其特征在于，所述第二级放大器包括运算放大器a2、运算放大器a3、电阻r8、r9、r10；
6.根据权利要求1所述的pga电路，其特征在于，所述第三级放大器由全差分运算放大器a4、电阻r11、r12、r1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，金伍华，张成科，刘波，陈文宣，黎光洁，
申请(专利权)人：重庆御芯微信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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