[发明专利]具有以几何比变化的电阻的可变电阻器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于放大模拟信号的模拟放大器和模拟滤波器。更具体地，本发明涉及一种在能够改变增益和截止频率的可变增益放大器和可变频率滤波器中按指数(exponentially)控制增益和截止频率的方法。

背景技术

通常情况下，在模拟放大器或模拟滤波器中使用的数字可变电阻器包括一段或多段，其中每一段都连接到开关，从而依赖于开关的连接状态，由数字控制信号对可变电阻器的总电阻进行编程。

图1是示出根据相关技术的根据数字控制信号进行编程的二进制可变电阻器的示图。

参照图1，二进制可变电阻器100由多个段101和分别插在多个段101之间的多个开关102组成。电阻器段101之间的开关102的连接状态由N比特控制信号b₀到b_N-1控制。假设电阻器段101的最小单位电阻器的电阻为R，二进制可变电阻器的电阻器段101的电阻被设置为R、2²R、...、2^N-1R。根据N比特控制信号确定开关102的连接状态，以改变整个二进制可变电阻器100的电阻。

在图1中描绘的二进制可变电阻器100的情况下，与通过组合控制信号的N个比特b₀到b_N-1而生成的整数成比例地确定二进制可变电阻器100的总电阻。在这里，k满足(k＝b₀+2¹b₁+2²b₂+…+2^N-1b_N-1，0≤k≤2^N-1)。在将二进制可变电阻器100应用到运算放大器（未示出）作为其输入电阻器或者应用到反馈电阻器的情况下，与输入电阻器或反馈电阻器成比例确定增益值，以便获得与整数k成比例或成反比的增益值。

图2示出根据相关技术的、利用可变电阻器和运算放大器形成的可变增益放大器的电压增益、电压增益的分贝（dB）和控制信号k之间的关系。假设在整数k是通过组合控制信号的N个比特而生成的情况下获得的增益是1，那么可变增益放大器的总增益随着k的增加（G、2G、3G、...）而线性增加。

图3是示出根据相关技术的、根据正常低通滤波器的频率和用于说明截止频率的频率的增益的分贝值之间的关系的曲线图。诸如电波、声音和光的自然中现有的大多数信号的大小按指数增加，因而在模拟电路中以对数尺度(log scale)表示增益和截止频率以供后面的信号处理将是有利的。在以对数尺度表示增益值的情况下，一般使用通过将对数应用于增益并乘以20（在电压的情况下乘以10）所得到的分贝的单位。随着频率值的增大，正常滤波器在输出对输入的增益上发生变化，并存在通带和阻带。截止频率（f_c）表示通带和阻带之间的边界频率。在低通滤波器的情况下，具有比直流电流的增益低3分贝的增益值的频率或者通带的低频被定义为f_c。如图3所示，直流电流的增益值是A_dc（dB），并且在停止频率f_c处的增益值是A_dc-3（dB），即，与直流电流的增益值相比低3分贝。

图4是示出根据相关技术的、使用图1的可变电阻器的放大器的电路图。

参照图4，放大器150能够通过调整可变电阻器160和170的电阻来改变增益和截止频率。在直流电流方面，图4的放大器的增益和截止频率如下。

Gain:RbRa,]]>fc:12πRbC]]>