[发明专利]一种高带宽精细可变增益放大器及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟电路，更具体地说，涉及一种用于获得具有高带宽和精细提升高线性的可变增益放大的放大器和关联电路拓扑。

背景技术

在许多应用中，对呈现宽振幅范围的模拟信号进行放大是有必要的。例如，宽范围的输入信号可用在多模光缆的接收端。这种信号需要模拟调整(conditioning)或数字信号处理来校正由传输物理媒介(即光缆本身)引入的降级。

在许多信号调整系统中，特别是在通信链接中，为了补偿所收到的信息承载信号的宽振幅范围，输入信号将使用VGA(“可变增益放大器”)进行振幅调节。VGA允许对输入信号进行的增益进行选择和调整。VGA对输入信号进行的振幅调节或所谓的增益调节用于达到高于噪声和抵销阈值(offset threshold)的振幅级别。如果不使用增益调节，则无法对输入信号进行进一步的处理，如自适应均衡(adaptive equalization)。

级联增益级可提供宽范围的放大和/或衰减。然而，每个附加级都是不理想的，因为它会带来谐波失真。谐波失真通常是由每个级固有的非线性导致的。

因此，设计一种使用具有较少数量增益级的VGA的振幅调节方案是有必要的，以便VGA适用于具有宽振幅调节范围的高带宽和高线性应用。

发明内容

根据一个总的方面，一种高带宽精细可变增益放大器(“VGA”)包括：增益模块，所述增益模块包括至少一个输入节点、低增益输出端和高增益输出端；并行增益模块，其中所述并行增益模块包括低增益信号路径和高增益信号路径，所述低增益信号路径和高增益信号路径分别连接到衰减器的低增益输出端和高增益输出端；级联增益模块，所述地增益信号路径和高增益信号路径连接到所述级联增益模块的输入端；用于调节VGA增益的增益调节控制，其中所述增益调节配置用于选择性的触发并行增益路径中的低增益路径或高增益路径其中至少一部分，以实现所需的总体增益。

根据另一总的方面，一种用于提供具有高带宽和高线性的输入信号的可变增益放大的方法包括：设定低增益信号路径和高增益信号路径；接收输入信号；无源地从输入信号生成第一衰减信号和第二衰减信号，第一衰减信号具有大于第二衰减信号的衰减；分别通过所述低增益信号路径和高增益信号路径，从第一衰减信号生成低增益放大信号以及从第二衰减信号生成高增益放大信号；通过合并所述低增益信号和高增益信号生成复合信号；以及放大复合信号以生成VGA输出信号。

根据本发明一方面，一种高带宽精细可变增益放大器(“VGA”)包括：

增益模块，所述增益模块包括至少一个输入节点、低增益输出端和高增益输出端；

并行增益模块，其中所述并行增益模块包括低信号路径和高增益信号路径，所述低增益信号路径和高增益信号路径分别连接到所述增益模块的低增益输出端和高增益输出端；

增益调节控制，用于调节VGA增益，其中所述增益调节控制用于控制选择性的触发所述并行增益路径中的低增益路径或高增益路径的至少一部分，来实现所需的总体增益。

优选地，所述VGA进一步包括级联增益模块，其中所述低增益信号路径和高增益信号路径连接到级联增益模块的输入。

优选地，所述高增益信号路径和低增益信号路径分别包括第一放大级和第二放大级。

优选地，所述第一增益放大级和第二增益放大级均包括多个差分对。

优选地，所述增益模块是衰减器。

优选地，所述衰减器包括无源网络。

优选地，所述无源网络包括电阻梯。

优选地，所述级联增益模块包括以级联方式排列的多个放大级。

优选地，所述增益触发控制用来触发和/或禁用第一增益放大级和第二增益放大级两者至少其一中的至少一个微分对，以实现所需总体增益的功能。

优选地，所述放大级提供差分输入和输出。

优选地，所述放大级提供单端输入和输出。

优选地，所述增益调节控制用于接收所需总体增益参数作为输入，并提供数字控制信号作为输出，以触发和禁用所述差分对。

根据本发明一方面，一种用于提供具有高带宽和高线性的输入信号的可变增益放大的方法，包括：

配置低增益信号路径和高增益信号路径；

接收输入信号；

无源地从输入信号生成第一衰减信号和第二衰减信号，第一衰减信号具有大于第二衰减信号的衰减；

分别通过所述低增益信号路径和高增益信号路径，从第一衰减信号生成低增益放大信号，从第二衰减信号生成高增益放大信号；

通过合并所述低增益信号和高增益信号生成复合信号；以及