[发明专利]一种可调节信号且可编程的增益放大器

权利要求书

1.一种可调节信号且可编程的增益放大器，采用PGA电路，其特征在于，所述PGA电路具体包括：运算放大电路(OTA)、输入端(VIN)、输出端(VOUT)、采样电容(Cs)、第一反馈电容(Cf1)、第二反馈电容(Cf2)、总开关(SW)、第一开关(S1)、第二开关(S1 B)，其中，第一反馈电容(Cf1)的一端与采样电容(Cs)连接，另一端与输出端(VOUT)连接；第二反馈电容(Cf2)的一端与采样电容(Cs)连接，另一端与第一开关(S1)的一端、第二开关(S1B)的一端相连接，第一开关(S1)的另一端连接输出端(VOUT)，第二开关(S1B)的另一端连接参考电压(Vos)；总开关(SW)的一端连接采样电容(Cs)，另一端连接输出端(VOUT)；运算放大电路(OTA)的反向输入端(VN)连接采样电容(Cs)，正向输入端连接共模电压(VCM)，另一端连接输出端(VOUT)；

其中，所述第二开关(S1B)信号开始下降的时间比采样开关(SW)信号开始下降的时间晚，所述第一开关(S1)信号开始上升的时间比第二开关(S1B)开始下降的时间晚，输入端(VIN)的信号发生变化的时间比第一开关(S1)信号开始上升的时间晚，从而得到所述PGA电路的输出端(VOUT)＝VCM+ΔVin+ΔVos；ΔVin为PGA电路对输入信号放大后得到的输出项，放大倍数由采样电容(Cs)与第一反馈电容(Cf1)与第二反馈电容(Cf2)之和的比值决定，ΔVos为对输出信号的调节项，其大小由第二反馈电容(Cf2)与第一反馈电容(Cf1)、第二反馈电容(Cf2)之和的比值以及参考电压(Vos)与共模电压(VCM)的电压差值决定；其中，ΔVin＝(Vin2-Vin1)*Cs/(Cf1+Cf2)，ΔVos＝(Vos-VCM)*Cf2/(Cf1+Cf2)，其中，Vin1为第一开关(S1)为低电平时的输入电压，Vin2为第一开关(S1)由低电平变为高电平时的输入电压；

其中，所述第一反馈电容(Cf1)和第二反馈电容(Cf2)由传统PGA电路中的反馈电容(Cf)分成。

2.根据权利要求1所述的增益放大器，其特征在于，所述运算放大电路(OTA)采用五管运算放大器。

3.根据权利要求2所述的增益放大器，其特征在于，所述五管运算放大器具体包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、尾电流NMOS管；第四PMOS管的源极和第三PMOS管的源极均接电源；第四PMOS管的栅极和第三PMOS管的栅极相连且共同与第三PMOS管的漏极和第一NMOS管的漏极相连接；第四PMOS管的漏极与第二NMOS管的漏极相连且共同连接至输出端(VOUT)；第二NMOS管的源极和第一NMOS管的源极相连接且共同连接至尾电流NMOS管的漏极；第二NMOS管的栅极接反向输入端(BN)；输入端第一NMOS管的栅极接共模电压(VCM)；尾电流NMOS管的栅极连接偏置电压(VB)，尾电流NMOS管的源极接地。

4.根据权利要求1所述的增益放大器，其特征在于，所述PGA电路的反馈系数为：β＝Cf/(Cs+Cf1+Cf2)＝Cf/(Cs+Cf)，其中，β为反馈系数，Cf为第一反馈电容(Cf1)与第二反馈电容(Cf2)之和。

5.根据权利要求1所述的增益放大器，其特征在于，所述第一开关(S1)和所述第二开关(S1 B)由单向导通晶体管来实现。

6.根据权利要求1所述的增益放大器，其特征在于，所述第一开关(S1)和所述第二开关(S1 B)为单刀开关。