[发明专利]可变增益放大器及其增益调节方法

说明书

本发明提供一种可变增益放大器及其增益调节方法，所述可变增益放大器包括：放大器，第一输入端接入输入电压，第二输入端通过等效输入电阻接入参考电压，输出端产生输出电压并通过等效反馈电阻连接第二输入端；等效输入电阻和/或等效反馈电阻采用MOS开关阵列实现，MOS开关阵列包括：N个选择开关及N个MOS管单元，MOS管单元包括M个MOS管，M个MOS管串联以形成M个栅端及2个连接端，选择开关的第一端彼此相连并接入栅端电压，选择开关的第二端连接对应MOS管单元的栅端，各MOS管单元通过2个连接端并联。通过本发明提供的可变增益放大器及其增益调节方法，解决了现有前置放大器存在芯片面积大和难以精确控制增益的问题。

技术领域

本发明涉及增益调节技术，特别是涉及一种可变增益放大器及其增益调节方法。

背景技术

热电堆传感器广泛应用于测温及监控等领域，由于传感器信号极其微弱(nV～uV级别)，所以通常需要使用高性能前置放大器对传感器信号进行放大处理后，再送到后端模数转换器(ADC)转换为数字信号处理。

如图1所示，前置放大器的闭环增益通常用反馈电阻网络Rf/Ri决定，通过调节其中一个或两个电阻的大小实现增益可变，但存在以下问题：传感器信号极其微弱，通常会采用较高的放大器闭环增益系数，如500～10000倍进行放大，采用电阻比例方式，则意味着极大的芯片面积；采用开关选通电阻方式调节阻值，很难精确控制增益。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可变增益放大器及其增益调节方法，用于解决现有前置放大器存在芯片面积大和难以精确控制增益的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种可变增益放大器，所述可变增益放大器包括：具有至少一个反馈电阻网络的放大器，所述反馈电阻网络包括等效输入电阻和等效反馈电阻；其中，所述等效输入电阻和/或所述等效反馈电阻采用MOS开关阵列实现；所述MOS开关阵列包括：N个选择开关及N个MOS管单元，所述MOS管单元包括M个MOS管，M个MOS管串联以形成M个栅端及2个连接端，N个选择开关的第一端彼此相连并接入栅端电压，N个选择开关的第二端对应连接N个MOS管单元的栅端，N个MOS管单元通过2个连接端并联以形成2个接入点；其中，N为大于等于1的正整数，M为大于等于1的正整数。

可选地，所述放大器具有一个反馈电阻网络；其中，所述放大器的第一输入端接入输入电压，第二输入端通过所述等效输入电阻接入参考电压，输出端产生输出电压，并通过所述等效反馈电阻连接第二输入端。

可选地，所述放大器包括前置放大器或者仪表放大器。

可选地，所述MOS开关阵列中，各所述MOS管单元中M的取值相同。

可选地，所述等效输入电阻和所述等效反馈电阻均采用MOS开关阵列实现；其中，所述等效输入电阻中N的取值与所述等效反馈电阻中N的取值相同或者不同，所述等效输入电阻中M的取值与所述等效反馈电阻中M的取值相同或者不同。

可选地，所述MOS开关阵列还包括：数模转换器，用于提供所述栅端电压；其中，所述数模转换器通过调节基准电压的值来控制输出动态范围。

可选地，所述数模转换器的位数为6-14位，采用电阻分压结构或R2R结构实现。

本发明还提供了一种基于如上任一项所述的可变增益放大器实现的增益调节方法，所述增益调节方法包括：设置所述栅端电压为固定值，通过所述选择开关的通断设置并联于2个接入点之间的所述MOS管单元的数量，以此设置2个接入点之间的等效电阻，实现粗调所述放大器的增益；其中，所述放大器的增益为所述等效反馈电阻与所述等效输入电阻的比值。

可选地，所述增益调节方法还包括：设置所述栅端电压在设定电压范围内变化，利用所述栅端电压调节所述MOS管单元中各MOS管的导通电阻，通过改变2个接入点之间的等效电阻，实现细调所述放大器的增益。