一种增益电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种增益电路。
【背景技术】
[0002]增益电路广泛应用于电子电气设备中，增益电路用于对信号进行适度的放大或衰减以便后级电路能够实现有效的信号处理。在信号大小瞬时变化的应用中还要求增益电路的增益可变，从而实现跟踪信号的大小不同设定合适的增益值。
[0003]常规的增益电路通常采用运算放大器的闭环应用实现，如图1所示，运算放大器的输入和输出都是电压信号，其增益是输出电压与输入电压的比值，理想运算放大器的直流电压增益无穷大，而单位增益带宽固定不变。闭环应用将运算放大器连接成电阻负反馈的形式，电路的增益由反馈电阻Rf和输入电阻Rs的比值确定，即电路的增益为_Rf/Rs，通过改变输入电阻Rs或反馈电阻Rf可实现可变增益。
[0004]由于运算放大器的单位增益带宽固定不变，运算放大器的增益在频率高于主极点时开始下降，因此，基于运算放大器电阻负反馈形式的增益电路的带宽与增益相关，如图2所示，增益越大，带宽越小，高增益时基于运算放大器电阻负反馈形式的增益电路的带宽远小于运算放大器的单位增益带宽，另外，实现高单位增益带宽的运算放大器需要很大的功耗，因此，基于运算放大器电阻负反馈形式的增益电路无法实现低功耗的宽带信号处理。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种增益电路，用以解决现有技术中基于运算放大器电阻负反馈形式的增益电路无法实现低功耗的宽带信号处理的问题，其技术方案如下:
[0006]一种增益电路，包括:电压转换单元，以及，与所述电压转换单元连接的电流转换单元；
[0007]所述电压转换单元包括:N个输入跨导单元，所述N个输入跨导单元开环应用，N为大于等于I的任意整数；
[0008]所述电流转换单元包括:M个输出跨导单元，所述M个输出跨导连接成有源正阻抗形式，M为大于等于I的任意整数；
[0009]所述电压转换单元，用于通过所述N个输入跨导单元将所述增益电路的输入电压信号转换为电流信号；
[0010]所述电流转换单元，用于将所述M个输出跨导单元作为所述电压转换单元的负载，将所述电流信号转换为电压信号作为所述增益电路的输出。
[0011]其中，当N大于I时，所述N个输入跨导单元并联，所述N个输入跨导单元并联后的支路与所述电流转换单元串联。
[0012]其中，当M大于I时，所述M个输出跨导单元并联，所述M个输出跨导单元并联后的支路与所述电压转换单元串联。
[0013]其中，所述输入跨导单元和所述输出跨导单元均为单端跨导单元，所述单端跨导单兀包括一个输入端和一个输出端；
[0014]或者，所述输入跨导单元和所述输出跨导单元均为差分跨导单元，所述差分跨导单元包括同相输入端、反相输入端、同相输出端和反相输出端。
[0015]其中，所述输入跨导单元和所述输出跨导单元均为单端跨导单元，并且，N和M均大于I ;
[0016]则所述电压转换单元中各个单端跨导单元的输入端并联，所述各个单端跨导单元的电流输出端并联；
[0017]所述电流转换单元中各个单端跨导单元的输入端并联，所述各个单端跨导单元的输出端并联，并且，每个单端跨导单元的输入端与输出端连接；
[0018]所述电压转换单元中各个单端跨导单元并联后的支路与所述电流转换单元中各个单端跨导单元并联后的支路串联。
[0019]其中，所述输入跨导单元和所述输出跨导单元均为差分跨导单元，并且，N和M均大于I ;
[0020]所述电压转换单元中各个差分跨导单元的同相输入端并联，所述各个差分跨导单元的反相输入端并联，所述各个差分跨导单元的同相输出端并联，所述各个差分跨导单元的反相输出端并联；
[0021]所述电流转换单元中各个差分跨导单元的同相输入端并联，所述各个差分跨导单元的反相输入端并联，所述各个差分跨导单元的同相输出端并联，所述各个差分跨导单元的反相输出端并联，并且，每个差分跨导单元的同相输入端与反相输出端连接、反相输入端与同相输出端连接；
[0022]所述电压转换单元中各个差分跨导单元并联后的支路与所述电流转换单元中各个差分跨导单元并联后的支路串联。
[0023]所述增益电路的增益为N与M的比值。
[0024]上述技术方案具有如下有益效果:
[0025]本发明提供的增益电路由N个输入跨导单元和M个输出跨导单元构成，电压转换单元可通过N个输入跨导单元将增益电路的输入电压信号转换为电流信号，电流转换单元可将M个输出跨导单元作为电压转换单元的负载，将电流信号转换为电压信号作为增益电路的输出。本发明提供的增益电路可根据不同的增益需求灵活地改变输入跨导单元和/或输出跨导单元的接入数目，从而灵活地实现可变增益电路，由于跨导单元的匹配性高，增益电路的增益步进准确，在相同功耗的情况下，跨导单元的带宽可以远大于运算放大器，并且，跨导单元的带宽不随跨导值的大小变化，基于跨导单元的增益电路带宽大、结构简单、匹配性高、可重构性高，特别适用于低功耗的宽带信号放大或衰减处理。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为运算放大器及采用运算放大器的闭环应用实现的增益电路的电路图；
[0028]图2为图1示出的运算放大器的频率特性图；
[0029]图3为本发明实施例提供的增益电路中所使用的跨导单元的示意图；
[0030]图4为图3示出的跨导单元的输入输出特性图；
[0031]图5为图3示出的跨导单元的频率特性图；
[0032]图6为本发明实施例提供的增益电路的结构示意图；
[0033]图7为本发明实施例提供的增益电路的一种具体电路图；
[0034]图8为本发明实施例提供的增益电路的另一种具体电路图。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]跨导单元是一种把电压信号转化为电流信号的单元电路，请参阅图3，为跨导单元的示意图，具体的，图3(a)为单端跨导单元，单端跨导单元包括一个输入端和一个输出端，图3(b)为差分跨导单元，差分跨导单元包括同相输入端、反相输入端、同相输出端和反相输出端。跨导单元的输入为电压信号Vin、输出为电流信号Itjut，请参阅图4，为跨导单元的输入输出特性图，从图4可以看出，跨导单元的输出电流U与输入电压Vin是线性关系，输出电流U与输入电压Vin的比值为跨导单元的跨导值Gm。
[0037]请参阅图5，为跨导单元的频率特性图，通过图5示出的频率特性图可以看出，跨导单元的跨导值在频率高于主极点时开始下降，跨导单元属于电流模式开环应用电路，在相同功耗的情况下跨导单元的带宽可以远大于运算放大器，并且，跨导单元的带宽不随跨导值Gm的大小变化。
[0038]基于上述跨导单元的特点，本发明实施例提供了一种增益电路。请参阅图6，为本发明实施例提供的增益电路的结构示意图，该增益电路可以包括:电压转换单元601，以及，与电压转换单元601连接的电流转换单元602。
[0039]其中，电压转换单元601包括:N个输入跨导单元，该N个输入跨导单元开环应用，N为大于等于I的任意整数。
[0040]其中，电流转换单元602包括:M个输出跨导单元，该M个输出跨导连接成有源正阻抗形式，作为N个输入跨导单元的负载，M为大于等于I的任意整数。
[0041]电压转换单元601，用于通过N个输入跨导单元将增益电路的输入电压信号转换为电流信号。
[0042]电流转换单元602，用于将M个输出跨导单元作为电压转换单元601的负载，将电流信号转换为电压信号作为增益电路的输出。
[0043]具体的，当输入跨导单元的数目为多个时，各个输入跨导单元并联连接，当输出跨导单元的数目为多个时，各个输出跨导单元并联连接。
[0044]需要说明的是，本发明实施例提供的增益电路