专利名称：一种可编程增益放大器电路及实现方法
技术领域：
本发明涉及电路领域，特别是涉及一种可编程增益放大器电路及实现方法。
背景技术：
PGA(programmable gain amplifier，可编程增益放大器)是一种可以通过编程来实现增益可调节的放大器。目前在采用PGA的CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺中，通常设置有MUX (Multiplexer，多路开关)。图1为多路开关的结构图，如图1所示，其由一个 PMOS (P沟道金属氧化物半导体)开关101和一个NMOS (N沟道金属氧化物半导体)开关102 组成，多路开关本身是具有电阻的。图2为多路开关应用在PGA电路中的电路图，如图2所示，在CMOS信号通路上设置有多路开关201和可编程增益放大器202，多路开关201在信号通路上的导通电阻R’随输入信号Vin而变化，Vout/Vin = -R2/(R1+R’)，因此，由于多路开关201的影响，造成输出信号Vout失真。尽管可以通过增大CMOS芯片中多路开关201的面积来减小导通电阻R’， 但是仍然不能完全消除由此带来的影响，而且还会使芯片面积增加，成本上升。
发明内容
本发明的目的是提供一种可编程增益放大器电路及实现方法，能够补偿在PGA电路中MUX所产生的失真。为了实现上述目的，一方面，提供了一种可编程增益放大器电路，包括可编程增益放大器，其特征在于，在所述可编程增益放大器的信号输入通路上设置有多路开关，在所述多路开关和所述可编程增益放大器之间还设置有失真抵消单元；所述失真抵消单元用于抵消所述多路开关的开关电阻R'对所述可编程增益放大器的输入信号Vin的影响。优选地，上述的电路中，所述失真抵消单元包括第一放大器和第二放大器；所述第一放大器的正向端接地，所述第一放大器的负向端通过第一电阻Rl连接所述多路开关，所述第一放大器的负向端和所述第一放大器的输出端之间连接有第二电阻 R2 ；所述第二放大器的正向端接地，所述第二放大器的负向端通过第三电阻R3连接所述第一放大器的输出端，所述第二放大器的负向端和所述第二放大器的输出端之间连接有第四电阻R4，所述第四电阻R4和所述第二放大器的输出端之间设置有第二开关；其中，Rl = R2 = R3 = R4，所述第二放大器的输出端连接所述可编程增益放大器。优选地，上述的电路中，所述可编程增益放大器包括第三放大器；所述第三放大器的正向端接地，所述第三放大器的负向端通过第五可变电阻R5 连接所述第二放大器的输出端，所述第三放大器的负向端和所述第三放大器的输出端之间连接有第六可变电阻R6。
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优选地，上述的电路中，所述多路开关由PMOS开关和NMOS开关组成。优选地，上述的电路中，所述第一放大器、所述第二放大器和所述第三放大器具有相同的电路结构。优选地，上述的电路中，所述可编程增益放大器电路为CMOS电路。为了实现上述目的，本发明还提供一种可编程增益放大器电路的实现方法，所述电路包括可编程增益放大器，所述方法包括在所述可编程增益放大器的信号输入通路上设置多路开关，在所述多路开关和所述可编程增益放大器之间还设置失真抵消单元；通过所述失真抵消单元抵消所述多路开关的开关电阻R'对所述可编程增益放大器的输入信号Vin的影响。优选地，上述的实现方法中，通过如下方式实现所述失真抵消单元所述失真抵消单元包括第一放大器和第二放大器；所述第一放大器的正向端接地，所述第一放大器的负向端通过第一电阻Rl连接所述多路开关，所述第一放大器的负向端和所述第一放大器的输出端之间连接有第二电阻 R2 ；所述第二放大器的正向端接地，所述第二放大器的负向端通过第三电阻R3连接所述第一放大器的输出端，所述第二放大器的负向端和所述第二放大器的输出端之间连接有第四电阻R4，所述第四电阻R4和所述第二放大器的输出端之间设置有第二开关；其中，Rl = R2 = R3 = R4，所述第二放大器的输出端连接所述可编程增益放大器。优选地，上述的实现方法中，通过如下方式实现所述可编程增益放大器所述可编程增益放大器包括第三放大器；所述第三放大器的正向端接地，所述第三放大器的负向端通过第五可变电阻R5 连接所述第二放大器的输出端，所述第三放大器的负向端和所述第三放大器的输出端之间连接有第六可变电阻R6。优选地，上述的实现方法中，所述第一放大器、所述第二放大器和所述第三放大器采用相同的电路结构。本发明至少存在以下技术效果1)通过失真抵消单元产生一个新的失真，补偿MUX产生的失真，从而抵消MUX的影响，新的失真与MUX的失真完全相同，因此本发明比传统方法能更有效，更彻底的减小失真。2)本发明实施例的可编程增益放大器的电路是在CMOS电路中实现的，并且通过使放大器A1、A2、A3采用完全相同的电路结构，易于在标准CMOS电路中实现。
图1为多路开关的结构图；图2为多路开关应用在PGA电路中的电路图；图3为本发明实施例提供的可编程增益放大器电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。为了消除多路开关在PGA电路中引起的信号失真，本发明实施例提供一种可编程增益放大器的电路，图3为其电路图，如图所示，其包括可编程增益放大器302，在所述可编程增益放大器302的信号输入通路上设置有多路开关301，在所述多路开关301和所述可编程增益放大器302之间还设置有失真抵消单元303 ；所述失真抵消单元303用于抵消所述多路开关的开关电阻R'对所述可编程增益放大器的输入信号Vin的影响。可见，本发明是新增加一个失真抵消单元，产生与多路开关相同的失真，并且用它补偿多路开关的失真，从而消除多路开关所产生的影响。本发明另一实施例中，所述失真抵消单元包括第一放大器Al和第二放大器A2 ；所述第一放大器Al的正向端接地，所述第一放大器Al的负向端通过第一电阻Rl 连接所述多路开关，所述第一放大器Al的负向端和所述第一放大器Al的输出端之间连接有第二电阻R2;所述第二放大器A2的正向端接地，所述第二放大器A2的负向端通过第三电阻R3 连接所述第一放大器Al的输出端，所述第二放大器A3的负向端和所述第二放大器A2的输出端之间连接有第四电阻R4，所述第四电阻R4和所述第二放大器的输出端之间设置有第二开关Km ；所述第二放大器的输出端连接所述可编程增益放大器302。设定Rl = R2 = R3 =R4 = R0因此，第一放大器Al的输出Voutl = -R/(R+R' )Vin ；第二放大器A2的输出 Vout2 = -(R+R〃 )/R*Voutl ；其中R〃为Km的电阻，因为R'与R"相对于R很小，所以开关Kl与Km中的MOS管的Vgs相等，R'与R"相等，S卩Vout2 = Vin。Vout2是没有失真的信号，从而输入可编程增益放大器302的是没有失真的信号，多路开关301的影响被抵消了。所述可编程增益放大器302包括第三放大器A3 ；所述第三放大器A3的正向端接地，所述第三放大器A3的负向端通过第五可变电阻R5连接所述第二放大器A2的输出端，所述第三放大器A3的负向端和所述第三放大器A3 的输出端之间连接有第六可变电阻R6。从而通过第三放大器A3实现可编程增益放大器302 的功能。所述多路开关可以由PMOS开关和NMOS开关组成。所述可编程增益放大器电路为 CMOS电路。所述第一放大器Al、所述第二放大器A2和所述第三放大器A3具有相同的电路结构，易于在标准CMOS电路中实现。本发明实施例还提供一种可编程增益放大器电路的实现方法，所述电路包括可编程增益放大器，所述方法包括步骤一，在所述可编程增益放大器的信号输入通路上设置多路开关，在所述多路开关和所述可编程增益放大器之间还设置失真抵消单元；步骤二，通过所述失真抵消单元抵消所述多路开关的开关电阻R'对所述可编程增益放大器的输入信号Vin的影响。
可见，本发明方法实施例中，通过产生一个新的失真，补偿MUX产生的失真，从而抵消MUX的影响，新的失真与MUX的失真完全相同，因此本发明比传统方法能更有效，更彻底的减小失真。其中，通过如下方式实现所述失真抵消单元所述失真抵消单元包括第一放大器和第二放大器；所述第一放大器的正向端接地，所述第一放大器的负向端通过第一电阻Rl 连接所述多路开关，所述第一放大器的负向端和所述第一放大器的输出端之间连接有第二电阻R2 ；所述第二放大器的正向端接地，所述第二放大器的负向端通过第三电阻R3连接所述第一放大器的输出端，所述第二放大器的负向端和所述第二放大器的输出端之间连接有第四电阻R4，所述第四电阻R4和所述第二放大器的输出端之间设置有第二开关；其中，Rl =R2 = R3 = R4，所述第二放大器的输出端连接所述可编程增益放大器。其中，通过如下方式实现所述可编程增益放大器所述可编程增益放大器包括第三放大器；所述第三放大器的正向端接地，所述第三放大器的负向端通过第五可变电阻R5 连接所述第二放大器的输出端，所述第三放大器的负向端和所述第三放大器的输出端之间连接有第六可变电阻R6。其中，所述第一放大器Al、所述第二放大器A2和所述第三放大器A3采用相同的电路结构，易于在标准CMOS电路中实现。由上可知，本发明实施例具有以下优势1)通过失真抵消单元产生一个新的失真，补偿MUX产生的失真，从而抵消MUX的影响，新的失真与MUX的失真完全相同，因此本发明比传统方法能更有效，更彻底的减小失
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ο2)本发明实施例的可编程增益放大器的电路是在CMOS电路中实现的，并且通过使放大器A1、A2、A3采用完全相同的电路结构，易于在标准CMOS电路中实现。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种可编程增益放大器电路，包括可编程增益放大器，其特征在于，在所述可编程增益放大器的信号输入通路上设置有多路开关，在所述多路开关和所述可编程增益放大器之间还设置有失真抵消单元；所述失真抵消单元用于抵消所述多路开关的开关电阻R'对所述可编程增益放大器的输入信号Vin的影响。
2.根据权利要求1所述的可编程增益放大器电路，其特征在于，所述失真抵消单元包括第一放大器和第二放大器；所述第一放大器的正向端接地，所述第一放大器的负向端通过第一电阻Rl连接所述多路开关，所述第一放大器的负向端和所述第一放大器的输出端之间连接有第二电阻R2 ；所述第二放大器的正向端接地，所述第二放大器的负向端通过第三电阻R3连接所述第一放大器的输出端，所述第二放大器的负向端和所述第二放大器的输出端之间连接有第四电阻R4，所述第四电阻R4和所述第二放大器的输出端之间设置有第二开关；其中，Ri = R2 = R3 = R4，所述第二放大器的输出端连接所述可编程增益放大器。
3.根据权利要求2所述的可编程增益放大器电路，其特征在于，所述可编程增益放大器包括第三放大器；所述第三放大器的正向端接地，所述第三放大器的负向端通过第五可变电阻R5连接所述第二放大器的输出端，所述第三放大器的负向端和所述第三放大器的输出端之间连接有第六可变电阻R6。
4.根据权利要求2所述的可编程增益放大器电路，其特征在于，所述多路开关由PMOS 开关和NMOS开关组成。
5.根据权利要求3所述的可编程增益放大器电路，其特征在于，所述第一放大器、所述第二放大器和所述第三放大器具有相同的电路结构。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的可编程增益放大器电路，所述可编程增益放大器电路为CMOS电路。
7.一种可编程增益放大器电路的实现方法，所述电路包括可编程增益放大器，其特征在于，所述方法包括在所述可编程增益放大器的信号输入通路上设置多路开关，在所述多路开关和所述可编程增益放大器之间还设置失真抵消单元；通过所述失真抵消单元抵消所述多路开关的开关电阻R'对所述可编程增益放大器的输入信号Vin的影响。
8.根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，通过如下方式实现所述失真抵消单元所述失真抵消单元包括第一放大器和第二放大器；所述第一放大器的正向端接地，所述第一放大器的负向端通过第一电阻Rl连接所述多路开关，所述第一放大器的负向端和所述第一放大器的输出端之间连接有第二电阻R2 ；所述第二放大器的正向端接地，所述第二放大器的负向端通过第三电阻R3连接所述第一放大器的输出端，所述第二放大器的负向端和所述第二放大器的输出端之间连接有第四电阻R4，所述第四电阻R4和所述第二放大器的输出端之间设置有第二开关；其中，R1 = R2 = R3 = R4，所述第二放大器的输出端连接所述可编程增益放大器。
9.根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，通过如下方式实现所述可编程增益放大器所述可编程增益放大器包括第三放大器；所述第三放大器的正向端接地，所述第三放大器的负向端通过第五可变电阻R5连接所述第二放大器的输出端，所述第三放大器的负向端和所述第三放大器的输出端之间连接有第六可变电阻R6。
10.根据权利要求9所述的实现方法，其特征在于，所述第一放大器、所述第二放大器和所述第三放大器采用相同的电路结构。
全文摘要
本发明提供一种可编程增益放大器电路及实现方法，其中，可编程增益放大器电路包括可编程增益放大器，在所述可编程增益放大器的信号输入通路上设置有多路开关，在所述多路开关和所述可编程增益放大器之间还设置有失真抵消单元；所述失真抵消单元用于抵消所述多路开关的开关电阻R′对所述可编程增益放大器的输入信号Vin的影响。本发明能够补偿在PGA电路中MUX所产生的失真。
文档编号H03G1/04GK102195580SQ20101012804
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者吴杰 申请人:北京中星微电子有限公司