[发明专利]广域且高解析可编程增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及可编程增益放大器。更具体地说，本发明涉及一种广域且高 解析的可编程增益放大器。

背景技术

现代的通讯接收器，通过模拟数字转换器的协助，将接收到的信号数值 化，以便能在数字域处理复杂的信号。三角积分调节器(delta-sigma  modulator)是广为使用的转换器。它能简易地通过使用低价CMOS工艺， 诸如用来生产数字集成电路的工艺来制造。然而，输入信号通常非常微弱。 因此，增益放大器就用来做效果较佳的调节器以提供适当的输入信号。

工程师期望一种可以放大广域模拟输入信号的增益放大器，多阶可编程 增益放大器在这种目的下诞生了。以高增益2阶运算放大器为例，其拥有高 达3dB的频宽。依照封闭回路结构内不同特定的反馈因子与相位裕度，要维 持广域可编程增益放大器的设计以稳定“广域”是非常困难的。另一个在使用 模拟数字转换器常遇到的问题是噪扰。对于高解析模拟数字转换器，误差源 来自噪扰。低解析模拟数字转换器，则主要来自噪扰运算放大器的闪烁噪声。 在此同时，因电路设计的不协调也始终存在着偏移电压，电量消耗于多阶放 大器内也不是很均匀。许多的发明都为了解决或消除上述问题而产生。

参见图1。美国专利第4,438,354号提供了一个消除电路内运算放大器的 内在偏移电压的方法。由其它原因，包含寄生电容、开关的运作、与漏电所 造成的偏移电压也被消除。

图2展示美国专利第4,555,668号的发明。增益放大器减少了由第二阶 频率的相位延迟造成的偏移电压。两个增益级减少输入电容器与反馈电容器 的电容比值以达到一个期望的总增益。

美国专利第6,661,283号(图3所示)为一单阶可编程增益放大器。 6,661,283号专利具有降低电量消散与热噪扰的优点。

美国专利第6,262,626号(图4所示)与美国专利第7,224,216号(图5 所示)利用了断波器技术。通常而言，用于放大器的断波器技术是用来将偏 移噪扰与1/f噪扰调变至高频。通过低通滤波器，偏移噪扰与1/f噪扰理想上 是可以被移除。6,262,626号专利使用一对断波器以减少放大器造成的直流偏 移噪扰。6,262,626号专利用了最少两阶断波放大器。其效果可解决开回路问 题，避免逃逸情形与减少噪扰在基带频率与断波效果强度上的混迭。

虽然这些发明解决了部份上述问题，但都不是完整的解决方案。

发明内容

本段文字摘录并概述本发明的某些特征；其余特征将在之后章节里进一 步揭露。该特征包含了申请专利范围的实质与范畴内的各种修改型态与相似 布置排列。

本发明提供一种可编程增益放大器，包括：第一增益级，该第一增益级 包括第一可变电容器，用于接入第一输入信号；第二可变电容器，用于第二 输入信号；第一运算放大器，该第一运算放大器具有与第一可变电容器连接 的第一输入结点以及与第二可变电容器连接的第二输入结点，用于将第一输 入信号和第二输入信号放大成为第一中间信号和第二中间信号，并将该第一 中间信号和该第二中间信号分别输出至第一输出结点和第二输出结点；第一 固定电容器，用于连接第一可变电容器与第一输出结点；第一开关，用于连 接第一可变电容器与第一输出结点；第二固定电容器，用于连接第二可变电 容器与第二输出结点；以及第二开关，用于连接第二可变电容器与第二输出 结点；以及第二增益级，该第二增益级包括与第一输出结点耦合的第三可变 电容器；与第二输出结点耦合的第四可变电容器；第二运算放大器，该第二 运算放大器具有与第三可变电容器连接的第三输入结点以及与第四可变电 容器连接的第四输入结点，用于将第一中间信号和第二中间信号放大成为第 一输出信号和第二输出信号，并将该第一输出信号和该第二输出信号分别输 出至第三输出结点和第四输出结点；第三运算放大器，该第三运算放大器具 有与第三可变电容器连接的第五输入结点以及与第四可变电容器连接的第 六输入结点，用于将第一中间信号和第二中间信号放大成为第三输出信号和 第四输出信号，并将该第三输出信号和该第四输出信号分别输出至第三输出 结点和第四输出结点；第三固定电容器，用于连接第三可变电容器与第三输 出结点；以及第四固定电容器，用于连接第四可变电容器与第四输出结点。

根据本发明构想，进一步包括第一多任务器，用于为第二增益级内的 第二运算放大器和第三运算放大器提供多任务传输。