[发明专利]一种可调节信号且可编程的增益放大器电路及其控制方法

权利要求书

1.一种可调节信号且可编程的增益放大器电路，其特征在于，包括：运算放大器(OTA)、输入端(VIN)、输出端(VOUT)、采样电容(Cs)、反馈电容(Cf)、第一开关(S1)、第二开关(S2)和第三开关(S1D)，其中，反馈电容(Cf)的一端与采样电容(Cs)连接，另一端与第二开关(S2)、第三开关(S1D)的一端连接，第二开关(S2)的另一端连接输出端(VOUT)，第三开关(S1D)的另一端连接参考电压(Vos)；第一开关(S1)的一端连接采样电容(Cs)，另一端连接输出端(VOUT)；运算放大器(OTA)的反向输入端连接采样电容(Cs)，正向输入端连接共模电压(VCM)，另一端连接输出端(VOUT)。

2.根据权利要求1所述的一种可调节信号且可编程的增益放大器电路，其特征在于，所述运算放大器(OTA)采用五管运算放大器。

3.根据权利要求1或2所述的一种可调节信号且可编程的增益放大器电路，其特征在于，所述运算放大器的电路结构具体包括：第一NMOS管、第二NMOS关、第三PMOS管、第四PMOS管和尾电流NMOS管；其中，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(VN)；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3所述的一种可调节信号且可编程的增益放大器电路，其特征在于，所述运算放大器的电路中第一NMOS管、第二NMOS关、第三PMOS管、第四PMOS管和尾电流NMOS管的源极和漏极可以互换。

5.根据权利要求1所述的一种可调节信号且可编程的增益放大器电路，其特征在于，增益放大器电路中的反馈系数β＝Cf’/(Cs’+Cf’)，其中，Cs’为采样电容的电容值，Cf’为反馈电容的电容值。

6.根据权利要求1所述的一种可调节信号且可编程的增益放大器电路，其特征在于，所述第二开关(S2)和第三开关(S1D)由单向导通晶体管来实现。

7.根据权利要求1所述的一种可调节信号且可编程的增益放大器电路，其特征在于，所述第二开关(S2)和第三开关(S1D)为单刀开关。

8.一种可调节信号且可编程的增益放大器电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：第一开关(S1)和第三开关(S1D)处于导通状态，第二开关(S2)断开，此时，输出端(VOUT)电压值为运算放大器反向输入端电压VN’，输入端(VIN)此时电压值为VIN1’，第二开关(S2)和第三开关(S1D)连接处的电压值为Vos’；

S02：第一开(S1)和第三开关(S1D)相继断开，然后第二开关(S2)导通，此时输出端(VOUT)电压值为Vos’；

S03：输入端(VIN)电压值由VIN1’变为VIN2’，此时输出端(VOUT)电压值为ΔVIN’与Vos’之和，其中，ΔVIN’＝(VIN2’-VIN1’)*Cs’/Cf’，Cs’为采样电容的电容值，Cf’为反馈电容的电容值；

S04：对步骤S03中的输出端(VOUT)电压值和步骤S01中的输出端(VOUT)电压值求差，即：ΔVOUT’＝ΔVIN’+Vos’-VN’，其中，Vos’-VN’为对输出信号的调节项。

9.一种可调节信号且可编程的增益放大器电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：第一开关(S1)和第三开关(S1D)处于导通状态，第二开关(S2)断开，此时，输出端(VOUT)电压值为运算放大器反向输入端电压VN’，输入端(VIN)此时电压值为VIN1’，第二开关(S2)和第三开关(S1D)连接处的电压值为Vos’；

S02：第一开挂和第三开关相继断开，然后第二开关导通，此时输出端(VOUT)电压值为Vos’；

S03：输入端(VIN)电压值由VIN1’变为VIN2’，此时输出端(VOUT)电压值为ΔVIN’与Vos’之和，其中，ΔVIN’＝(VIN2’-VIN1’)*Cs’/Cf’，Cs’为采样电容的电容值，Cf’为反馈电容的电容值；

S04：对步骤S03中的输出端(VOUT)电压值和步骤S02中的输出端(VOUT)电压值求差，即：ΔVOUT’＝ΔVIN’。