专利名称：可编程增益放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可编程增益放大器，确切说，涉及一种数字信号 控制的可编程增益放大器，属于放大电路的技术领域。
背景技术：
模拟电路需要对信号进行放大或衰减，这一功能由可变增益放大 器(VGA)实现。可变增益放大器就是增益可以变化的放大器。它广泛 应用在磁盘读取驱动电路、磁数据存储系统、电磁计量器、电视 调谐器等方面，在无线通信的收发信机模拟前端中，也起着至关重要 的作用。随着数模混合电路的发展，越来越多的可变增益放大器使用数字 信号控制增益的变化(也称为可编程增益放大器)。同模拟自动增益 控制器环路相比，数控方式易于实现，控制精度高，节省功耗。数字 控制通常产生若干字节的控制码，通过控制模拟开关，实现改变增益 的功能。可编程增益放大器可以使用电阻阵列实现增益控制。例如， 将电阻和MOS管模拟开关串连，控制MOS管模拟开关的通断状态实 现阻值的变化，进而改变放大器的增益。因为集成电路中的电阻、 MOS管模拟开关都受到工艺、电压和温度等因素的影响，难以实现 精确的阻值，所以，可编程增益放大器的增益控制精度有限。可编程增益放大器主要分成开环和闭环两种结构。开环放大器的增益 一 般表示为等效输入跨导Q 和等效输出电阻R。》t的乘积 (Gain=C}mK。ut)，增益变化可以通过改变跨导或输出电阻实现。这种结构的可编程增益放大器动态范围大，工作稳定。但由于输出节点通 常是放大器的主极点，因此，输出电阻的变化将导致带宽的变化。与 开环可编程增益放大器相比，闭环可编程增益放大器使用负反馈结构，性能稳定。它的增益取决于反馈电阻与输入电阻之比，线性度较 高。它可以实现端到端的输入输出，信号动态范围大。当前出现的闭 环可编程增益放大器大多采用差动输入差动输出运放、译码器、输入 电阻Rl、 R3和反馈电阻R2、 R4。见图1。通过数控改变输入电阻Rl 、 R3或反馈电阻R2、 R4的阻值可改变放大器的增益，即可使放大器的 增益可编程。但也有以下缺点如果反馈电阻R2、 R4数控可变，它 会影响输入、输出节点的极点，使放大器的带宽发生变化；如果输入 电阻Rl、 R3数控可变，它对前级将形成变化的负载效应，需要在前 级与输入电阻R1、 R3之间增加缓冲电路来隔离。发明内容本发明的目的是推出一种可编程增益放大器。该放大器不仅有上 述闭环可编程增益放大器的全部优点，还有带宽稳定和对前级的负载 效应恒定的优点。为实现以上目的，本发明采用的技术方案是该放大器含全平衡差动放大器模块、译码器模块和电阻开关阵列模块，全平衡差动放大器模块中的负反馈电阻分压器的电阻比确定该放大器的最大增益，通过 译码器模块的译码结果控制电阻开关阵列模块衰减输入信号的衰减量，最终实现该放大器的增益的可编程。电阻开关阵列模块是两个对 称的含模拟开关的电阻衰减网络，它们的输入电阻恒定，确保对前级 形成恒定的负载效应。现结合附图详细描述本发明的技术方案。一种可编程增益放大器，含差动输入差动输出运放模块、译码器 模块2和电阻开关阵列模块3，译码器模块2是三位译码器，有三个数 字信号输入端和八个数字信号输出端，依次是第三数字信号输入端 a2、第二数字信号输入端al、第一数字信号输入端aO、第一数字信号 输出端dl、第二数字信号输出端d2、第三数字信号输出端d3、第四数 字信号输出端d4、第五数字信号输出端d5、第六数字信号输出端d6、 第七数字信号输出端d7和第八数字信号输出端d8，其特征在于，差动输入差动输出运放模块是全平衡差动放大器模块l，全平衡差动放大 器模块l是传统的四输入端差动输入差动输出运放模块，有四个输入 端和两个输入端，依次是正相输入端vpp、反相输入端vnp、正相负反 馈输入端vpn、反相负反馈输入端vnn、正相输出端vop和反相输出端 von，全平衡差动放大器模块l还含两路负反馈电阻分压器，两路负反 馈电阻分压器含第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻 R4，第一电阻Rl的阻值二第三电阻R3的阻值-lkQ ，第二电阻R2的阻 值-第四电阻R4的阻值，且介于8kQ 130kQ之间，全平衡差动放大 器模块l的最大增益Gmax二201g (第二电阻R2的阻值/第一电阻R1的阻 值)，单位为db，第二电阻R2跨接在正相输出端vop和正相负反馈输入 端vpn之间，第四电阻R4跨接在反相输出端von和反相负反馈输入端 vnn之间，第一电阻Rl跨接在正相负反馈输入端vpn和参考电平端Vref 之间，第三电阻R3跨接在反相负反馈输入端vnn和参考电平端Vref之 间，电阻开关阵列模块3是两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络， 电阻开关阵列模块3有两个输入端、两个输出端、八个数字控制端和 一个参考电平端，依次是正相信号输入端inl、反相信号输入端in2、 正相信号输出端outl和反相信号输出端out2，第一数字控制端ckl、第 二数字控制端ck2、第三数字控制端ck3、第四数字控制端ck4、第五 数字控制端ck5、第六数字控制端ck6、第七数字控制端ck7、第八数 字控制端ck8和参考电平端Vref，两个对称的含模拟开关的电阻衰减 网络之一含第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、 第九电阻R9、第十电阻RIO、第十一电阻Rll、第十二电阻R12、第十 三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第 十七电阻R17、第十八电阻R18、第一模拟开关M1、第二模拟开关M2、 第三模拟开关M3、第四模拟开关M4、第五模拟开关M5、第六模拟开 关M6、第七模拟开关M7和第八模拟开关M8，第五电阻R5、第七电阻 R7、第九电阻R9、第十一电阻Rll、第十三电阻R13、第十五电阻R15、 第十七电阻R17和第十八电阻R18依次串联后跨接在正相信号输入端 inl和参考电平端Vref之间，电阻与电阻的连接交点分别为第 一交点Pl、第二交点P2、第三交点P3、第四交点P4、第五交点P5、第六交 点P6和第七交点P7，第六电阻R6、第八电阻R8、第十电阻RIO、第十 二电阻R12、第十四电阻R14、第十六电阻R16分别跨接在第一交点P1、 第二交点P2、第三交点P3、第四交点P4、第五交点P5、第六交点P6 与参考电平端Vref之间，第一模拟开关M1、第二模拟开关M2、第三 模拟开关M3、第四模拟开关M4、第五模拟开关M5、第六模拟开关 M6、第七模拟开关M7和第八模拟开关M8的源极分别与正相信号输入 端inl、第一交点P1、第二交点P2、第三交点P3、第四交点P4、第五 交点P5、第六交点P6和第七交点P7连接，第一模拟开关M1、第二模 拟开关M2、第三模拟开关M3、第四模拟开关M4、第五模拟开关M5、 第六模拟开关M6、第七模拟开关M7和第八模拟开关M8的漏极均与正 相信号输出端outl连接，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络之二 含第五'电阻R5'、第六'电阻R6'、第七'电阻R7'、第八'电阻R8'、第 九'电阻R9'、第十'电阻R10'、第十一'电阻R11'、第十二'电阻R12'、 第十三'电阻R13'、第十四，电阻R14'、第十五'电阻R15'、第十六，电 阻R16'、第十七'电阻R17'、第十八'电阻R18'、第一'模拟开关M1'、 第二，模拟开关M2，、第三，模拟开关M3'、第四，模拟开关M4'、第五， 模拟开关M5'、第六'模拟开关M6'、第七'模拟开关M7'和第八'模拟开 关M8，，第五'电阻R5'、第七'电阻R7'、第九'电阻R9'、第十一'电阻 Rll'、第十三，电阻R13'、第十五，电阻R15，、第十七，电阻R17，和第十 八'电阻R18'依次串联后跨接在反相信号输入端in2和参考电平端Vref 之间，电阻与电阻的连接交点分别为第一'交点P1'、第二'交点P2'、 第三，交点P3'、第四'交点P4，、第五，交点P5，、第六'交点P6'和第七' 交点P7'，第六'电阻R6'、第八'电阻R8'、第十'电阻R10'、第十二'电 阻R12'、第十四'电阻R14'、第十六'电阻R16'分别跨接在第一'交点 Pl'、第二，交点P2'、第三，交点P3'、第四，交点P4'、第五，交点P5'、 第六'交点P6'与参考电平端Vref之间，第一'模拟开关M1'、第二'模拟 开关M2'、第三，模拟开关M3'、第四，模拟开关M4'、第五'模拟开关 M5'、第六'模拟开关M6'、第七'模拟开关M7'和第八'模拟开关M8'的源极分别与反相信号输入端in2、第一，交点P1'、第二，交点P2'、第三， 交点P3'、第四'交点P4'、第五'交点P5'、第六'交点P6'和第七，交点P7' 连接，第一，模拟开关M1'、第二，模拟开关M2'、第三，模拟开关M3，、 第四'模拟开关M4'、第五'模拟开关M5'、第六'模拟开关M6，、第七' 模拟开关M7'和第八'模拟开关M8'的漏极均与反相信号输出端out2连 接，第五电阻R5、第七电阻R7、第九电阻R9、第十一电阻Rll、第十 三电阻R13、第十五电阻R15、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第 五，电阻R5，、第七'电阻R7'、第九'电阻R9'、第十一，电阻Rir、第十 三，电阻R13'、第十五，电阻R15，、第十七，电阻R17，和第十八，电阻R18' 的阻值均为r，第六电阻R6、第八电阻R8、第十电阻RIO、第十二电 阻R12、第十四电阻R14、第十六电阻R16、第六'电阻R6'、第八'电阻 R8'、第十'电阻R10'、第十二'电阻R12'、第十四'电阻R14'和第十六' 电阻R16'的阻值均为2r，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的输 入电阻恒定，为2r， r介于5kQ 10kQ，两个对称的含模拟开关的电 阻衰减网络中的任一交点的衰减量与下一交点的衰减量之差为6db， 正相信号输入端inl、第一交点Pl和第一'交点Pl'、第二交点P2和第二' 交点P2'、第三交点P3和第三，交点P3'、第四交点P4和第四，交点P4'、 第五交点P5和第五'交点P5'、第六交点P6和第六'交点P6'、第七交点 P7和第七'交点P7'处的衰减量分别为0db、 一6db、 一 12db、 一18db、 —24db、 一30db、 一36db、 一42db，第一模拟开关M1、第二模拟开 关M2、第三模拟开关M3、第四模拟开关M4、第五模拟开关M5、第 六模拟开关M6、第七模拟开关M7和第八模拟开关M8的栅极分别与第 一，模拟开关M1'、第二，模拟开关M2'、第三，模拟开关M3'、第四，模 拟开关M4'、第五'模拟开关M5'、第六'模拟开关M6'、第七'模拟开关 M7，和第八，模拟开关M8，的栅极连接后分别经第一数字控制端ckl、 第二数字控制端ck2、第三数字控制端ck3、第四数字控制端ck4、第 五数字控制端ck5、第六数字控制端ck6、第七数字控制端ck7和第八 数字控制端ck8分别与第一数字信号输出端dl、第二数字信号输出端 d2、第三数字信号输出端d3、第四数字信号输出端d4、第五数字信号输出端d5、第六数字信号输出端d6、第七数字信号输出端d7和第八数 字信号输出端d8连接，电阻开关阵列模块3的正相信号输出端outl和 反相信号输出端out2分别与全平衡差动放大器模块l的正相输入端 vpp和反相输入端vnp连接，待放大的差分信号馈加在电阻开关阵列模 块3的正相信号输入端inl和反相信号输入端in2之上，三位数字信号馈 加在译码器模块2的第三数字信号输入端a2、第二数字信号输入端al 和第一数字信号输入端aO之上，全平衡差动放大器模块l的增益Gah^ 最大增益Gmax+两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的衰减率。本发明采用Hussain Alzaher and Mohammed Ismail在2001年六月 在文章1中提出的全平衡差动放大器(FBDDA)作为全平衡差动 放大器模块l。1Hussain Alzaher and Mohammed Ismail "A CMOS Fully Balanced Differential Difference Amplifier and Its Applications" IEEE TRANSACTIONS ONCI匪ITS AND SYSTEMS—II: ANALOG AND DIGITAL SIGNAL PROCESSING, VOL. 48， NO. 6， JUNE 2001.与背景技术相比，本发明有以下积极效果1、 本发明的可编程增益放大器的结构简单。2、 本发明的可编程增益放大器的带宽稳定。在可编程增益放大 器的增益改变时，可编程增益放大器的输出电阻并没有改变，这就可 以在改变可编程增益放大器的增益的同时保持可编程增益放大器的 的带宽不变。3、 本发明的可编程增益放大器的两个对称的含模拟开关的电阻 衰减网络的输入电阻恒定，确保该电阻衰减网络对前级形成恒定的负 载效应，在该电阻衰减网络与前级之间不需增加缓冲电路来隔离。
图1是已有的可变增益放大器的电路简图。图2是本发明的可编程增益放大器的电路简图。图3是开关电阻阵列模块3的电路图。图4为实施例3的可编程增益放大器的增益-频率特性图。
具体实施方式
现结合实施例详细说明本发明的技术方案和工作原理。所有的实 施例均具有上文述及的基本的电路结构。下述的实施例只罗列每个实 施例关键的技术数据。实施例1可编程增益放大器之一全平衡差动放大器模块1采用Hussain Alzaher and Mohammed Ismail在2001年六月在文章1中提出的全平衡差动放大器 (FBDDA);第一电阻Rl的阻值4kQ，第二电阻R2的阻值40kQ， Gmax=201og (10kQ/lkQ ) db=20db;r=5kQ ，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的输入电阻恒 定，为10kQ ;Gmii^Gmax+两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的最大衰减 率=20凸—42 db=—22db。 工作原理当输入第三数字信号输入端a2、第二数字信号输入端ai、第一 数字信号输入端a0的三位数字信号a2ala(H ( 000) 2时，译码器模 块2的第一数字信号输出端dl输出高位控制信号，第一数字控制端 ckl随之为高位信号，第一模拟开关Ml和第一模拟开关Ml'闭合， 从正相信号输入端inl和反相信号输入端in2输入的差动输入信号分 别经闭合的第一模拟开关Ml和第一'模拟开关Ml'、正相信号输出端 outl和反相信号输出端out2，加至全平衡差动放大器模块1的正相输 入端vpp和反相输入端vnp，全平衡差动放大器模块1对该差动输入 信号进行放大。本实施例的全平衡差动放大器模块1的最大增益 Gmax=201og ( 10kQ/lkQ ) db=20db，两个对称的含模拟开关的电阻 衰减网络的衰减率-201og (1/1) =0db，本实施例的全平衡差动放大 器模块1的增益Gair^Gmax+两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络 的衰减率=20db+0db=20db 。简言之，当a2ala0= (100) 2时，第五模拟开关M5和第五，模拟开关M5'闭合。本实施例的全平衡差动放大器模块1的最大增益 Gmax=201og (10kQ/lkQ) db=20db，两个对称的含模拟开关的电阻 衰减网络的衰减率二201og (1/16+1) =201og (1/16) =—24db，本实 施例的全平衡差动放大器模块1的增益Gair^Gmax+两个对称的含模 拟开关的电阻衰减网络的衰减率=20(^+ (—24db) =—4db。当a2ala0= ( 111) 2时，第八模拟开关M8和第八'模拟开关M8' 闭合。本实施例的全平衡差动放大器模块1的最大增益GmaX=201Og (10kQ/lkQ) db=42db，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的 衰减率-201og ( 1/128 + 1 ) =201og (1/128) =_42db，本实施例的全 平衡差动放大器模块1的增益Gaii^Gmax+两个对称的含模拟开关的 电阻衰减网络的衰减率=2035+ (—42db) =—22db。实施例2可编程增益放大器之二除以下不同外，其余均与实施例1完全相同。第二电阻R2的阻值-32kQ ， Gmax=201og(32kQ/lkQ )db=30db;r=7.5kQ ，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的输入电阻恒 定，为15kQ ;Gmii^Gmax+两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的最大衰减 率二30db—42db=—12db。实施例3可编程增益放大器之三除以下不同外，其余均与实施例1完全相同。第二电阻R2的阻值-125kQ，Gmax=201og ( 125k Q/lk Q ) db=42db;r=10kQ ，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的输入电阻恒 定，为20kQ ;Gmii^Gmax+两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的最大衰减 率二42db—42 db=0db。
权利要求
1、一种可编程增益放大器，含差动输入差动输出运放模块、译码器模块(2)和电阻开关阵列模块(3)，译码器模块(2)是三位译码器，有三个数字信号输入端和八个数字信号输出端，依次是第三数字信号输入端(a2)、第二数字信号输入端(a1)、第一数字信号输入端(a0)、第一数字信号输出端(d1)、第二数字信号输出端(d2)、第三数字信号输出端(d3)、第四数字信号输出端(d4)、第五数字信号输出端(d5)、第六数字信号输出端(d6)、第七数字信号输出端(d7)和第八数字信号输出端(d8)，其特征在于，差动输入差动输出运放模块是全平衡差动放大器模块(1)，全平衡差动放大器模块(1)是传统的四输入端差动输入差动输出运放模块，有四个输入端和两个输入端，依次是正相输入端(vpp)、反相输入端(vnp)、正相负反馈输入端(vpn)、反相负反馈输入端(vnn)、正相输出端(vop)和反相输出端(von)，全平衡差动放大器模块(1)还含两路负反馈电阻分压器，两路负反馈电阻分压器含第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)，第一电阻(R1)的阻值＝第三电阻(R3)的阻值＝1kΩ，第二电阻(R2)的阻值＝第四电阻(R4)的阻值，且介于8kΩ～130kΩ之间，全平衡差动放大器模块(1)的最大增益Gmax＝20lg(第二电阻(R2)的阻值/第一电阻(R1)的阻值)，单位为db，第二电阻(R2)跨接在正相输出端(vop)和正相负反馈输入端(vpn)之间，第四电阻(R4)跨接在反相输出端(von)和反相负反馈输入端(vnn)之间，第一电阻(R1)跨接在正相负反馈输入端(vpn)和参考电平端(Vref)之间，第三电阻(R3)跨接在反相负反馈输入端(vnn)和参考电平端(Vref)之间，电阻开关阵列模块(3)是两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络，电阻开关阵列模块(3)有两个输入端、两个输出端、八个数字控制端和一个参考电平端，依次是正相信号输入端(in1)、反相信号输入端(in2)、正相信号输出端(out1)和反相信号输出端(out2)，第一数字控制端(ck1)、第二数字控制端(ck2)、第三数字控制端(ck3)、第四数字控制端(ck4)、第五数字控制端(ck5)、第六数字控制端(ck6)、第七数字控制端(ck7)、第八数字控制端(ck8)和参考电平端(Vref)，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络之一含第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)、第十七电阻(R17)、第十八电阻(R18)、第一模拟开关(M1)、第二模拟开关(M2)、第三模拟开关(M3)、第四模拟开关(M4)、第五模拟开关(M5)、第六模拟开关(M6)、第七模拟开关(M7)和第八模拟开关(M8)，第五电阻(R5)、第七电阻(R7)、第九电阻(R9)、第十一电阻(R11)、第十三电阻(R13)、第十五电阻(R15)、第十七电阻(R17)和第十八电阻(R18)依次串联后跨接在正相信号输入端(in1)和参考电平端(Vref)之间，电阻与电阻的连接交点分别为第一交点(P1)、第二交点(P2)、第三交点(P3)、第四交点(P4)、第五交点(P5)、第六交点(P6)和第七交点(P7)，第六电阻(R6)、第八电阻(R8)、第十电阻(R10)、第十二电阻(R12)、第十四电阻(R14)、第十六电阻(R16)分别跨接在第一交点(P1)、第二交点(P2)、第三交点(P3)、第四交点(P4)、第五交点(P5)、第六交点(P6)与参考电平端(Vref)之间，第一模拟开关(M1)、第二模拟开关(M2)、第三模拟开关(M3)、第四模拟开关(M4)、第五模拟开关(M5)、第六模拟开关(M6)、第七模拟开关(M7)和第八模拟开关(M8)的源极分别与正相信号输入端(in1)、第一交点(P1)、第二交点(P2)、第三交点(P3)、第四交点(P4)、第五交点(P5)、第六交点P6和第七交点P7连接，第一模拟开关M1、第二模拟开关M2、第三模拟开关(M3)、第四模拟开关(M4)、第五模拟开关(M5)、第六模拟开关(M6)、第七模拟开关(M7)和第八模拟开关(M8)的漏极均与正相信号输出端(out1)连接，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络之二含第五’电阻(R5’)、第六’电阻(R6’)、第七’电阻(R7’)、第八’电阻(R8’)、第九’电阻(R9’)、第十’电阻(R10’)、第十一’电阻(R11’)、第十二’电阻(R12’)、第十三’电阻(R13’)、第十四’电阻(R14’)、第十五’电阻(R15’)、第十六’电阻(R16’)、第十七’电阻(R17’)、第十八’电阻(R18’)、第一’模拟开关(M1’)、第二’模拟开关(M2’)、第三’模拟开关(M3’)、第四’模拟开关(M4’)、第五’模拟开关(M5’)、第六’模拟开关(M6’)、第七’模拟开关(M7’)和第八’模拟开关(M8’)，第五’电阻(R5’)、第七’电阻(R7’)、第九’电阻(R9’)、第十一’电阻(R11’)、第十三’电阻(R13’)、第十五’电阻(R15’)、第十七’电阻(R17’)和第十八’电阻(R18’)依次串联后跨接在反相信号输入端(in2)和参考电平端(Vref)之间，电阻与电阻的连接交点分别为第一’交点(P1’)、第二’交点(P2’)、第三’交点(P3’)、第四’交点(P4’)、第五’交点(P5’)、第六’交点(P6’)和第七’交点(P7’)，第六’电阻(R6’)、第八’电阻(R8’)、第十’电阻(R10’)、第十二’电阻(R12’)、第十四’电阻(R14’)、第十六’电阻(R16’)分别跨接在第一’交点(P1’)、第二’交点(P2’)、第三’交点(P3’)、第四’交点(P4’)、第五’交点(P5’)、第六’交点(P6’)与参考电平端(Vref)之间，第一’模拟开关(M1’)、第二’模拟开关(M2’)、第三’模拟开关(M3’)、第四’模拟开关(M4’)、第五’模拟开关(M5’)、第六’模拟开关(M6’)、第七’模拟开关(M7’)和第八’模拟开关(M8’)的源极分别与反相信号输入端(in2)、第一’交点(P1’)、第二’交点(P2’)、第三’交点(P3’)、第四’交点(P4’)、第五’交点(P5’)、第六’交点(P6’)和第七’交点(P7’)连接，第一’模拟开关(M1’)、第二’模拟开关(M2’)、第三’模拟开关(M3’)、第四’模拟开关(M4’)、第五’模拟开关(M5’)、第六’模拟开关(M6’)、第七’模拟开关(M7’)和第八’模拟开关(M8’)的漏极均与反相信号输出端(out2)连接，第五电阻(R5)、第七电阻(R7)、第九电阻(R9)、第十一电阻(R11)、第十三电阻(R13)、第十五电阻(R15)、第十七电阻(R17)、第十八电阻(R18)、第五’电阻(R5’)、第七’电阻(R7’)、第九’电阻(R9’)、第十一’电阻(R11’)、第十三’电阻(R13’)、第十五电阻(R15’)、第十七’电阻(R17’)和第十八’电阻(R18’)的阻值均为r，第六电阻(R6)、第八电阻(R8)、第十电阻(R10)、第十二电阻(R12)、第十四电阻(R14)、第十六电阻(R16)、第六’电阻(R6’)、第八’电阻(R8’)、第十’电阻(R10’)、第十二’电阻(R12’)、第十四’电阻(R14’)和第十六’电阻(R16’)的阻值均为2r，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的输入电阻恒定，为2r，r介于5kΩ～10kΩ，两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络中的任一交点的衰减量与下一交点的衰减量之差为6db，正相信号输入端(in1)、第一交点(P1)和第一’交点(P1’)、第二交点(P2)和第二’交点(P2’)、第三交点(P3)和第三’交点(P3’)、第四交点(P4)和第四’交点(P4’)、第五交点(P5)和第五’交点(P5’)、第六交点(P6)和第六’交点(P6’)、第七交点(P7)和第七’交点(P7’)处的衰减量分别为0db、-6db、-12db、-18db、-24db、-30db、-36db、-42db，第一模拟开关(M1)、第二模拟开关(M2)、第三模拟开关(M3)、第四模拟开关(M4)、第五模拟开关(M5)、第六模拟开关(M6)、第七模拟开关(M7)和第八模拟开关(M8)的栅极分别与第一’模拟开关(M1’)、第二’模拟开关(M2’)、第三’模拟开关(M3’)、第四’模拟开关(M4’)、第五’模拟开关(M5’)、第六’模拟开关(M6’)、第七’模拟开关(M7’)和第八’模拟开关(M8’)的栅极连接后分别经第一数字控制端(ck1)、第二数字控制端(ck2)、第三数字控制端(ck3)、第四数字控制端(ck4)、第五数字控制端(ck5)、第六数字控制端(ck6)、第七数字控制端(ck7)和第八数字控制端(ck8)分别与第一数字信号输出端(d1)、第二数字信号输出端(d2)、第三数字信号输出端(d3)、第四数字信号输出端(d4)、第五数字信号输出端(d5)、第六数字信号输出端(d6)、第七数字信号输出端(d7)和第八数字信号输出端(d8)连接，电阻开关阵列模块(3)的正相信号输出端(out1)和反相信号输出端(out2)分别与全平衡差动放大器模块1的正相输入端(vpp)和反相输入端(vnp)连接，待放大的差分信号馈加在电阻开关阵列模块3的正相信号输入端(in1)和反相信号输入端(in2)之上，三位数字信号馈加在译码器模块(2)的第三数字信号输入端(a2)、第二数字信号输入端(a1)和第一数字信号输入端(a0)之上，全平衡差动放大器模块(1)的增益Gain＝最大增益Gmax+两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络的衰减率。
2、 根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其特征在于，第 一电阻(Rl)的阻值-lkQ，第二电阻(R2)的阻值40kQ， Gmax=201og ( 10kQ/lkQ ) db=20db; r=5k Q ，两个对称的含模拟开 关的电阻衰减网络的输入电阻恒定，为10kQ; Gmir^Gmax+两个对 称的含模拟开关的电阻衰减网络的最大衰减率=20db — 42 db=— 22dK
3、 根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其特征在于，第 一电阻(Rl)的阻值4kQ，第二电阻(R2)的阻值32kQ， Gmax=201og (32kQ/lkQ) db=30db; r=7.5k Q ，两个对称的含模拟 开关的电阻衰减网络的输入电阻恒定，为15kQ; Gmin-Gmax+两个 对称的含模拟开关的电阻衰减网络的最大衰减率=30db — 42db= _ 12db。
4、 根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其特征在于，第 一电阻(Rl)的阻值4kQ，第二电阻(R2)的阻值^25kQ， Gmax-201og ( 125kQ/lkQ ) db=42db; r=10kQ，两个对称的含模拟 开关的电阻衰减网络的输入电阻恒定，为20kQ; Gmir^Gmax+两个 对称的含模拟开关的电阻衰减网络的最大衰减率-42db—42db=0db。
全文摘要
一种可编程增益放大器，属于放大电路的技术领域。该放大器含全平衡差动放大器模块、译码器模块和电阻开关阵列模块，全平衡差动放大器模块中的负反馈电阻分压器的电阻比确定该放大器的最大增益，通过译码器模块的译码结果控制电阻开关阵列模块衰减输入信号的衰减量，最终实现该放大器的增益的可编程。电阻开关阵列模块是两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络，它们的输入电阻恒定，确保对前级形成恒定的负载效应。该放大器有以下优点结构简单；带宽稳定；和输入电阻恒定，对前级形成恒定的负载效应，在该放大器与前级之间不需增加缓冲电路来隔离。
文档编号H03G3/00GK101242161SQ200810034629
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者吴岳婷, 崔建明, 张润曦, 萌 李, 谢传文, 赖宗声, 郭兴龙, 磊 陈, 陈元盈 申请人:华东师范大学