可變增益放大器制造技術

本公開提供放大器以及操作的相關方法。一種示例性放大器包括輸入端子、輸出端子、第一虛擬接地節點、第二虛擬接地節點、與所述輸入端子和所述輸出端子耦合的運算放大器、與所述運算放大器的輸入端耦合的電阻輸入部分以及與所述運算放大器的輸出端耦合的電阻反饋部分。所述電阻輸入部分包括與所述輸入端子和所述第一虛擬接地節點耦合的固定輸入電阻器以及與所述固定輸入電阻器并聯耦合的可切換輸入電阻器區段。所述電阻反饋部分包括與所述輸出端子和所述第一虛擬接地節點耦合的固定反饋電阻器以及與所述固定反饋電阻器并聯耦合的可切換反饋電阻器區段。

【技術實現步驟摘要】
可變增益放大器及其操作方法
本公開一般涉及放大器，并且更具體而言，涉及可變增益放大器。
技術介紹
放大器可以增大諸如電信號的輸入信號的信號特性(例如，電流、電壓、功率、其它信號特性或其組合)。放大器的一種類型為可變增益放大器。可變增益放大器可以包括在反饋通路(從放大器輸出端至放大器輸入端)中、在輸入通路(從輸入端子至放大器輸入端)中或在這兩者中的可調電阻以實現變化的增益電平。雖然現有的放大器一般已經足夠用于其預期的用途，但是它們還不能完全滿足所有方面。附圖說明當與附圖一起閱讀下列詳細描述時能最佳理解本公開。需要強調的是根據工業中的標準慣例，各種特征不是按比例繪制并且僅用于說明的目的。事實上，為了論述的清晰可任意增大或減小各種特征的尺寸。圖1為根據本公開的各個方面的示例性放大器的示意電路圖。圖2為根據本公開的各個方面的圖1的示例性放大器的一部分的示意電路圖。示例實施方案概述在各種實施中，示例性放大器包括輸入端子、輸出端子、第一虛擬接地節點、第二虛擬接地節點、與輸入端子和輸出端子耦合的運算放大器、與運算放大器的輸入端耦合的電阻輸入部分以及與運算放大器的輸出端耦合的電阻反饋部分。電阻輸入部分包括與輸入端子和第一虛擬接地節點耦合的固定輸入電阻器以及與固定輸入電阻器并聯耦合的可切換輸入電阻器區段。可切換輸入電阻器區段包括輸入電阻器、第一輸入開關以及第二輸入開關，其中輸入電阻器與輸入端子耦合、經由第一輸入開關與第一虛擬接地節點耦合并且經由第二輸入開關與第二虛擬接地節點耦合。電阻反饋部分包括與輸出端子和第一虛擬接地節點耦合的固定反饋電阻器以及與固定反饋電阻器并聯耦合的可切換反饋電阻器區段。可切換反饋電阻器區段包括反饋電阻器和反饋開關，其中反饋電阻器與輸出端子耦合并且經由反饋開關與第一虛擬接地節點耦合。第一輸入開關、第二輸入開關和反饋開關可以為場效應晶體管。放大器可以被配置使得當第一開關處于第二狀態時第二開關處于第一狀態，并且當第一開關處于所述第一狀態時第二開關處于所述第二狀態。例如，放大器還可以包括與第一輸入開關和第二輸入開關耦合的反相器。在各種實施中，固定輸入電阻器經由第三輸入開關與第一虛擬接地節點耦合，并且固定反饋電阻器經由另一反饋開關與第一虛擬接地節點耦合。在各種實施中，放大器包括與第一輸入開關耦合的第一電壓控制端子、與第二開關耦合的第二電壓控制端子、與第一電壓控制端子和第二電壓控制端子耦合的電壓饋送，其中電壓饋送與輸入端子的輸入共模電壓相關聯。電壓饋送還可以與第二虛擬接地節點耦合。在各種實施中，第一虛擬接地節點與運算放大器的反相輸入端和非反相輸出端中的一個耦合。在各種實施中，輸入端子包括與運算放大器的非反相輸入端耦合的第一輸入端子，以及與運算放大器的反相輸入端耦合的第二輸入端子。放大器還可以包括與第一輸入端子和第二輸入端子串聯耦合的第一電阻器和第二電阻器。在各種實施中，放大器還包括與在第一電阻器與第二電阻器之間的連結節點以及第二虛擬接地節點耦合的緩沖器。在各種實施中，操作放大器的示例性方法包括設置第一開關和反饋開關的狀態以設置放大器的增益特性。該方法還可以包括基于第一開關的狀態來設置第二開關的狀態和/或基于與輸入端子相關聯的輸入共模電壓來設置第一開關和第二開關的電壓驅動電平。在各種實施中，其中固定輸入電阻器經由第三輸入開關與第一虛擬接地節點耦合并且固定反饋電阻器經由另一反饋開關與第一虛擬接地節點耦合，該方法還可以包括設置第三輸入開關和另一反饋開關的狀態，使得第三輸入開關和另一反饋開關在放大器的操作期間處于接通(ON)狀態。在各種實施中，可變增益放大器包括輸入端子、輸出端子、與輸入端子和輸出端子耦合的運算放大器(其中運算放大器具有非反相輸入端、反相輸入端和輸出端)、與非反相輸入端耦合的第一虛擬接地節點、與反相輸入端耦合的第二虛擬接地節點、第三虛擬接地節點、與輸入端子和非反相輸入端耦合的第一電阻輸入部分、與輸入端子和反相輸入端耦合的第二電阻輸入部分、與非反相輸入端和輸出端耦合的第一電阻反饋部分、與反相輸入端和輸出端耦合的第二電阻反饋部分。第一電阻輸入部分和第二電阻輸入部分每個包括與輸入端子以及第一虛擬接地節點或第二虛擬接地節點耦合的固定輸入電阻器，以及與固定輸入電阻器并聯耦合的至少一個可切換輸入電阻器區段，其中可切換輸入電阻器區段包括輸入電阻器、第一輸入開關以及第二輸入開關，其中輸入電阻器與輸入端子耦合、經由第一輸入開關與第一虛擬接地節點或第二虛擬接地節點耦合并且經由第二輸入開關與第三虛擬接地節點耦合。第一電阻反饋部分和第二電阻反饋部分每個包括與輸出端子以及第一虛擬接地節點或第二虛擬接地節點耦合的固定反饋電阻器，以及與固定反饋電阻器并聯耦合的可切換反饋電阻器區段，其中可切換反饋電阻器區段包括反饋電阻器和反饋開關，其中反饋電阻器與輸出端子耦合并且經由反饋開關與第一虛擬接地節點或第二虛擬接地節點耦合。在各種實施中，輸入端子包括第一輸入端子和第二輸入端子，其中運算放大器的非反相輸入端與第一輸入端子耦合并且運算放大器的反相輸入端與第二輸入端子耦合；第一電阻反饋部分的固定輸入電阻器和輸入電阻器與第一輸入端子耦合；并且第二電阻反饋部分的固定輸入電阻器和輸入電阻器與第二輸入端子耦合。在各種實施中，輸出端子包括第一輸出端子和第二輸出端子；運算放大器的輸出端包括非反相輸出端和反相輸入端；第一電阻反饋部分與非反相輸出端和第一輸出端子耦合；并且第二電阻反饋部分與反相輸出端和第二輸出端子耦合。可變增益放大器還可以包括與第一輸入端子和第二輸入端子串聯耦合的第一電阻器和第二電阻器。可變增益放大器還可以包括與第三虛擬接地節點以及在第一電阻器與第二電阻器之間的接合節點耦合的緩沖器。在各種實施中，可變增益放大器還包括分別與第一輸入開關、第二輸入開關和反饋開關耦合的第一電壓控制端子、第二電壓控制端子和第三電壓控制端子，以及與輸入端子的輸入共模電壓相關聯的電壓電源，其中電壓電源與第一電壓控制端子、第二電壓控制端子和第三電壓控制端子耦合。電壓電源可以與第三虛擬接地節點耦合。具體實施方式下文公開提供用于實施本公開的不同特征的許多不同的實施方案或示例。下面描述部件和布置的具體示例以簡化本公開。當然，這些僅僅是示例，并且不旨在限制。此外，本公開可在各種示例中重復參考數字和/或字母。該重復是為了簡便和清晰的目的，并且其本身不表示在所論述的各種實施方案和/或配置之間的關系。放大器增大諸如電信號的輸入信號的信號特性(例如，電流、電壓、功率、其它信號特性或其組合)。放大器的增益指示放大器增大功率(或從輸入端至輸出端的輸入信號的振幅)的能力。放大器的一種類型為可變增益放大器，其可以根據諸如控制電壓信號的控制信號來變化其增益。本公開提供可變增益放大器的各種實施(諸如DC耦合的可變增益放大器)，其可以減少噪聲(即使在增益減小時)、在增益改變時維持恒定的輸入阻抗和/或使失真最小化。在各種實施中，電阻開關網絡使用開關(諸如晶體管)以降低放大器的噪聲同時設置增益。在各種實施中，通過配置放大器使放大器的失真不會被可變輸入共模電平惡化，使得開關的(在電阻開關網絡中的開關的)電壓驅動從動于輸入共模電平。許多不同的實施方案具有不同的優勢，并且任何實施方案不一定需要任本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種放大器，其包括：輸入端子；輸出端子；第一虛擬接地節點；第二虛擬接地節點；與所述輸入端子和所述輸出端子耦合的運算放大器，其中所述運算放大器具有輸入端和輸出端；與所述運算放大器的所述輸入端耦合的電阻輸入部分，其中所述電阻輸入部分包括：與所述輸入端子和所述第一虛擬接地節點耦合的固定輸入電阻器，以及與所述固定輸入電阻器并聯耦合的可切換輸入電阻器區段，其中所述可切換輸入電阻器區段包括輸入電阻器、第一輸入開關和第二輸入開關，其中所述輸入電阻器與所述輸入端子耦合、經由所述第一輸入開關與所述第一虛擬接地節點耦合并且經由所述第二輸入開關與所述第二虛擬接地節點耦合；以及與所述運算放大器的所述輸出端耦合的電阻反饋部分，其中所述電阻反饋部分包括：與所述輸出端子和所述第一虛擬接地節點耦合的固定反饋電阻器，以及與所述固定反饋電阻器并聯耦合的可切換反饋電阻器區段，其中所述可切換反饋電阻器區段包括反饋電阻器和反饋開關，其中所述反饋電阻器與所述輸出端子耦合并且經由所述反饋開關與所述第一虛擬接地節點耦合。

【技術特征摘要】
2013.02.08 US 13/763,4061.一種放大器，其包括：輸入端子；輸出端子；第一虛擬接地節點；第二虛擬接地節點；與所述輸入端子和所述輸出端子耦合的運算放大器，其中所述運算放大器具有輸入端和輸出端；耦合在所述運算放大器的所述輸入端和所述輸入端子之間的電阻輸入部分，其中所述電阻輸入部分包括：與所述輸入端子和所述第一虛擬接地節點耦合的固定輸入電阻器，以及與所述固定輸入電阻器并聯耦合的可切換輸入電阻器區段，其中所述可切換輸入電阻器區段包括輸入電阻器、第一輸入開關和第二輸入開關，其中所述輸入電阻器的第一節點與所述輸入端子耦合，所述輸入電阻器的第二節點經由所述第一輸入開關與所述第一虛擬接地節點耦合并且經由所述第二輸入開關與所述第二虛擬接地節點耦合；以及與所述運算放大器的所述輸出端耦合的電阻反饋部分，其中所述電阻反饋部分包括：與所述輸出端子和所述第一虛擬接地節點耦合的固定反饋電阻器，以及與所述固定反饋電阻器并聯耦合的可切換反饋電阻器區段，其中所述可切換反饋電阻器區段包括反饋電阻器和反饋開關，其中所述反饋電阻器與所述輸出端子耦合并且經由所述反饋開關與所述第一虛擬接地節點耦合。2.根據權利要求1所述的放大器，其中所述第一虛擬接地節點與所述運算放大器的反相輸入端和非反相輸出端中的一個耦合。3.根據權利要求1所述的放大器，其中所述第一輸入開關、所述第二輸入開關和所述反饋開關為場效應晶體管。4.根據權利要求1所述的放大器，其還包括與所述第一輸入開關和所述第二輸入開關耦合的反相器。5.根據權利要求1所述的放大器，其還包括：與所述第一輸入開關耦合的第一電壓控制端子；與所述第二輸入開關耦合的第二電壓控制端子；以及與所述第一電壓控制端子和所述第二電壓控制端子耦合的電壓饋送，其中所述電壓饋送與所述輸入端子的輸入共模電壓相關聯。6.根據權利要求5所述的放大器，其中所述電壓饋送還與所述第二虛擬接地節點耦合。7.根據權利要求1所述的放大器，其被配置使得當所述第一輸入開關處于第二狀態時所述第二輸入開關處于第一狀態，并且當所述第一輸入開關處于所述第一狀態時所述第二輸入開關處于所述第二狀態。8.根據權利要求1所述的放大器，其中所述輸入端子包括：與所述運算放大器的非反相輸入端耦合的第一輸入端子；以及與所述運算放大器的反相輸入端耦合的第二輸入端子。9.根據權利要求8所述的放大器，其還包括與所述第一輸入端子和所述第二輸入端子串聯耦合的第一電阻器和第二電阻器。10.根據權利要求9所述的放大器，其還包括與在所述第一電阻器與所述第二電阻器之間的連結節點以及所述第二虛擬接地節點耦合的緩沖器。11.根據權利要求1所述的放大器，其中：所述固定輸入電阻器經由第三輸入開關與所述第一虛擬接地節點耦合；并且所述固定反饋電阻器經由另一反饋開關與所述第一虛擬接地節點耦合。12.一種可變增益放大器，其包括：輸入端子；輸出端子；與所述輸入端子和所述輸出端子耦合的運算放大器，其中所述運算放大器具有非反相輸入端、反相輸入端和輸出端；與所述非反相輸入端耦合的第一虛擬接地節點；與所述反相輸入端耦合的第二虛擬接地節點；第三虛擬接地節點；與所述輸入端子和所述非反相輸入端耦合的第一電阻輸入部分；與所述輸入端子和所述反相輸入端耦合的第二電阻輸入部分；與所述非反相輸入端和所述輸出端耦合的第一電阻反饋部分；與所述反相輸入端和所述輸出端耦合的第二電阻反饋部分；其中，所述第一電阻輸入部分和所述第二電阻輸入部分每個包括：固定輸入電阻器，其中所述第一電阻輸入部分的固定輸入電阻器與所述輸入端子以及所述第一虛擬接地節點耦合，并且所述第二電阻輸入部分的固定輸入電阻器與所述輸入端子以及所述第二虛擬接地節點耦合，以及與所述固定輸入電阻器并聯耦合的至少一個可切換輸入電阻器區段，其中所述可切換輸入電阻器區段包括輸入電阻器、第一輸入開關和第二輸入開關，其中所述第一電阻輸入部分的所述輸入電阻器的第一節點與所述輸入端子耦合并且所述第一電阻輸入部分的所述輸入電阻器的第二節點經由所述第一輸入開關而與所述第一虛擬接地節點耦合，以及所述第二電阻輸入部分的所述輸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E·P·戈登，
申請(專利權)人：美國亞德諾半導體公司，
類型：發明
國別省市：美國;US