直接耦合到具有较低电压参考的模数转换器的系统和方法与流程

本发明关于一种直接耦合到具有较低电压参考的模数转换器的系统和方法。

背景技术：

雷达装置的接收器或收发器电路可包括在雷达装置和微控制器单元(mcu)之间的基带接口电路。具体地说，接口电路可包括放大器以在信号被提供到mcu之前将信号提供到接收器的内部模数转换器(adc)，或者将信号提供到在接收器外部的mcu的adc(外部adc)。adc例如内部和外部adc二者均可具有与电源电压放大器不同的电源电压。因此，来自放大器的信号可以超出adc的输入电压范围或甚至adc的电源电压，使得放大器无法与adc连通。一种用于将电路块与不同电源介接的技术是将直流电阻断电容器插入在信号路径中。该解决方案具有一些缺点。例如，阻断电容器创建高通滤波器，该高通滤波器改变系统的频率响应并且衰减接近直流电的频率。较大电容值可以减轻该效果。但是，大电容值可能是不可行的，尤其当在集成电路上实施时，其中此种电容器可能消耗相当大的面积。

技术实现要素：

根据一个方面，根据本公开的至少一个实施例公开一种装置。该装置包括接收第一共模参考电压的第一端。该装置还包括接收第二共模参考电压的第二端。该装置另外包括可变增益放大器，该可变增益放大器包括接收输入信号的输入端、提供基于第一共模电压参考而偏置的第一输出信号的输出端和接收第一电源电压的电源电压端电压参考。该装置还包括电压移位器电路，该电压移位器电路包括耦合到可变增益放大器的输出端的第一输入端、第二输入端，以及提供基于第二共模电压参考而偏置的第三输出信号的输出端电压参考。该装置另外包括可变增益放大器半复制品模块，该可变增益放大器半复制品模块包括耦合到电压移位器电路的第二输入端的输出端。可变增益放大器半复制品模块基于第一共模电压参考和第二共模电压参考来控制电压移位器电路的第三输出信号。该装置还包括模数转换器，该模数转换器包括耦合到电压移位器的输出端的输入端。模数转换器基于第三输出信号来提供数字输出信号。

在实施例中，电压移位器包括电阻器，该电阻器具有耦合到可变增益放大器的输出端的第一端和耦合到模数转换器的输入端的第二端。电压移位器还包括第一晶体管，该第一晶体管包括耦合到电阻器的第二端的第一电流电极端、耦合到第二电压参考的第二电流电极端和耦合到可变增益放大器半复制品模块的输出端的控制端。在实施例中，第一晶体管在线性模式中可变地有效，使得响应于由可变增益放大器半复制品模块提供的电压，在第一电流电极端处的电压通过第二共模参考电压来偏置。

在实施例中，该装置另外包括具有耦合到可变增益放大器的第一端的第一开关，并且响应于确定输入信号将被提供到模数转换器，第一开关将闭合。在实施例中，该装置还包括具有耦合到可变增益放大器的第一端的第二开关，并且响应于确定输入信号将被提供到外部模式电路系统，第二开关将闭合。在实施例中，响应于第一开关闭合，模数转换器提供来自装置的数字输出信号，并且响应于第二开关闭合，外部模式电路系统提供来自装置的模拟输出信号。

在实施例中，可变增益放大器半复制品包括放大器，该放大器包括非反相输入端、接收第二共模参考电压的反相输入端和输出端。在此实施例中，可变增益放大器半复制品另外包括晶体管，该晶体管包括耦合到放大器的输出端的控制端、耦合到放大器的非反相输入端的第一电流电极和耦合到接地电压参考的第二电流电极。晶体管在放大器的反馈路径中。在此实施例中，可变增益放大器半复制品还包括电阻器，该电阻器包括第一端和第二端，其中该第二端耦合到晶体管的第一电流电极。电阻器和晶体管形成第二电压移位器，以将在放大器的非反相输入端处的第一电压电平调节为第二共模电压参考。在此实施例中，响应于在放大器的非反相输入端处的第一电压电平是第二共模电压参考，从放大器输出第二电压电平，并且第二电压电平致使电压移位器输出第三输出信号，该第三输出信号基于第二共模电压参考而偏置。

在另一个实施例中，响应于在放大器的非反相输入端处的第一电压电平是第二共模电压参考，从放大器输出第二电压电平，并且第二电压电平致使电压移位器输出第三输出信号，该第三输出信号基于第二共模电压参考而偏置。

根据一个方面，根据本公开的至少一个实施例公开一种用于将可变增益放大器与模数转换器介接的方法。该方法包括在可变增益放大器处接收输入信号。在实施例中，可变增益放大器具有第一电源电压。该方法另外包括从可变增益放大器输出第一输出信号。在实施例中，第一输出信号基于可变增益放大器的第一共模电压而偏置。该方法还包括在电压移位器处接收第一输出信号。该方法另外包括以模数转换器的第二共模电压偏置第一输出电压。在实施例中，第二共模电压为提供到模数转换器的第二电源电压的平均值。该方法还包括在模数转换器处接收以第二共模电压偏置的第一输出电压。

在实施例中，该方法另外包括在电压移位器处接收电压以控制输出电压的偏置。在实施例中，电压在可变增益放大器半复制品模块中产生。在实施例中，电压基于第一共模电压和第二共模电压产生。

在实施例中，该方法还包括响应于确定输入信号将被提供到模数转换器，闭合第一开关以将第一输出信号提供到电压移位器。在实施例中，该方法另外包括响应于确定输入信号将被提供到外部模数转换器，闭合第二开关以将第一输出信号提供到外部模式电路系统。

附图说明

通过参见附图，可以更好地理解本公开，并且使本领域的普通技术人员清楚它的许多特征和优点。

图1示出根据本公开的至少一个实施例的与多个微控制器单元连通的雷达装置的框图。

图2示出根据本公开的至少一个实施例的在图1中雷达装置中的基带模块的一部分的框图。

图3示出根据本公开的至少一个实施例的图2中基带模块的一部分的示意图。

图4示出根据本公开的至少一个实施例的用于将接收器电路耦合到模数转换器的方法的流程图。

图5示出根据本公开的至少一个实施例的用于将放大器的输出电压转换到模数转换器可以接收的电压范围的方法的流程图。

在不同附图中使用相同参考符号指示相似或相同项目。

具体实施方式

装置包括无线电子系统，该无线电子系统又包括特定于无线电前端(例如混频器、滤波器和放大器)的不同电路。无线电子系统的输出信号可以为耦合到可变增益放大器的基带模拟信号。在实施例中，无线电信号常常具有大范围的振幅，并且较小振幅的信号可以比较大振幅的信号需要较多的增益。因此，可变增益放大器可以提供基于输入信号的振幅的自动增益控制。可变增益放大器的输出信号可以耦合到电压跟随器放大器，该电压跟随器放大器继而将其输出信号提供到模数转换器。具体地说，来自电压跟随器放大器的输出信号可以被提供到模数转换器的输入端。

装置还可以包括复制品可变增益放大器，该复制品可变增益放大器接收用于可变增益放大器的共模电压。在实施例中，在复制品可变增益放大器内的部件尽可能接近地匹配可变增益放大器的部件。复制品可变增益放大器的输出电压耦合到第二电压跟随器放大器。在实施例中，可变增益放大器与复制品可变增益放大器的电源端耦合到同一电源端，以接收电源电压。可变增益放大器与复制品可变增益放大器的接地端耦合到同一接地参考端。第一电压跟随器和第二电压跟随器放大器的电源端耦合到同一个电源电压端以接收电源电压vh。第一电压跟随器和第二电压跟随器放大器的接地端耦合到同一接地参考端。在此实施例中，模数转换器的电源端耦合到不同电源电压vl。

第二电压跟随器放大器的输出信号耦合到电阻器的第一端。电阻器的第二端耦合到放大器的非反相输入端。第三电压参考耦合到放大器的反相输入端。在实施例中，第三电压参考为模数转换器的所期望的共模电压。放大器的输出信号随后被提供到第一晶体管的控制端，并且提供到第二晶体管的控制端。第一晶体管的第一电流电极耦合到模数转换器的第一输入端，第二晶体管的第一电流电极耦合到模数转换器的第二输入端。在操作中，放大器驱动在第一晶体管的控制端上的电压，直至第一晶体管通过电阻器吸取足够的电流为止，使得在放大器的非反相输入端处的电压为模数转换器的共模电压。由于电阻器是输入电阻器的复制品，并且第一晶体管是第二晶体管的复制品，因此在模数转换器的节点处的平均电压也可以是模数转换器的共模电压。

图1示出系统100的图示，该系统100包括雷达装置102、天线103和与雷达装置102连通的微控制器106和108。雷达装置102另外包括具有数字控制器110和接收器104的各种电路系统。接收器104包括毫米波模块112和基带模块114。基带模块114包括可变增益放大器116和转换模块118。转换模块118包括外部模式电路系统120和内部模式电路系统122。外部模式电路系统120通过电容器126和负载128将输出信号提供到微控制器108的模数转换器(adc)124。内部模式电路系统122与基带电路114的adc130连通。在实施例中，adc130可以是连续时间δ-∑(delta-sigma)转换器。

基带模块104的部件可以经由电压参考设置有一个电源电压，并且adc130可以经由不同电压参考设置有较低电源电压。在实施例中，一个电源电压为3.3v，并且另一个电源电压为1.8v。

操作期间，雷达装置102的接收器电路104可以经由天线103接收基带信号，该基带信号随后可以经由毫米波模块112被提供到基带电路114的可变增益放大器116，该毫米波模块112修改所接收的毫米波信号以变为基带信号。在实施例中，毫米波模块112可以为混频器，该混频器用～77ghz本地振荡器对～77ghz信号进行混频以产生10mhz或更低的基带信号。其它实施例可以使用在76ghz到81ghz的范围内以及在约24ghz的较低频率处的毫米波信号。基带信号也可以为dc-20mhz或dc-40mhz或任何其它合适的基带，这取决于基带电路和adc的规格。在实施例中，通过毫米波模块112提供的信号可以为差分信号，该差分信号大约在可变增益放大器116的共模模式电压vcm被偏置。因此，输入电压可以在可变增益放大器116的输入电压范围内。

可变增益放大器116可以随后放大输入信号并且将放大的信号提供到转换模块118，该转换模块118继而可以将该信号提供到mcu108的adc124或者提供到接收器电路104上的adc130。数字控制器模块110可以基于被发送到转换模块118的开关的控制信号来控制信号将提供到两个mcu106和108中的哪个。例如，响应于转换模块的第一开关闭合，信号可以被提供到外部模式电路系统120，该外部模式电路系统120继而将信号提供到mcu108的adc124。可替换的是，响应于转换模块的第二开关闭合，信号可以被提供到内部模式电路系统122，该内部模式电路系统122继而将信号提供到在接收器电路104内部的adc130。在又一实施例中，有可能使这两个开关都闭合以将信号传输到adc124和adc130二者。例如，如果两个不同的adc具有不同的带宽规格，则可能需要闭合这两个开关，这两个不同adc的输出信号可以组合以提供具有比任一adc可以独自提供的带宽更宽的带宽的结果。应注意，外部adc不需要在mcu中，但如此示出是为了方便论述。

响应于第一开关闭合，外部模式电路系统120可以经由雷达装置102的外部接脚将信号提供到外部adc124。在实施例中，电容器126和负载128可以用于将雷达装置102耦合到mcu108和将信号提供到在适当电压下的adc124，该适当电压可以通过adc124中的内部电路系统操控，该adc124提供其自身的共模偏置。在实施例中，adc130的输入电压范围可以低于可变增益放大器116的输入电压范围。因此，如果信号将被提供到adc130，内部模式电路系统122可以基于adc130的共模输入电压vcmadc而不是可变增益放大器116的共模输出电压来转换待偏置信号，如将在以下关于图2和图3更详细地描述。

尽管装置102包括单独的外部插脚以将输出信号提供到mcu106和108，但在实施例中，装置102可以仅包括用于将输出信号提供到mcu的单个外部接脚。在此实施例中，adc130和外部模式电路系统120将经由相同的外部接脚提供它们的相应输出信号，这取决于在基带电路114中的开关的状态。因此，在此实施例中，装置102可以利用相同的外部接脚以将内部adc130的数字输出信号提供到mcu106和将模拟信号提供到mcu108。

图2示出根据本公开的至少一个实施例的图1的基带模块114的一部分的框图，该基带模块114的一部分包括可变增益放大器116、电压跟随器放大器202、可变增益放大器半复制品模块204、电压移位器206和adc130。可变增益放大器116包括输入端和输出端。电压跟随器放大器202包括耦合到可变增益放大器116的输出端的输入端和输出端。可变增益放大器半复制品204包括两个输入端和输出端。电压移位器206包括耦合到电压跟随器放大器202的输出端的第一输入端、耦合到可变增益放大器半复制品204的输出端的第二输入端，和输出端。adc130包括耦合到电压移位器206的输出端的输入端。在图2的实施例中，输出信号，例如从可变增益放大器116、电压跟随器放大器202和电压移位器206输出的信号可以是单端信号。在此实施例中，可变增益放大器116、电压跟随器放大器202和电压移位器206可以仅具有单个输出端。在另一个实施例中，输出信号可以是不同的信号，如以下在图3中所表示。

在操作期间，可变增益放大器116可以接收输入信号，例如来自图1的毫米波模块112的输入信号，该输入信号可以用共模电压vcm偏置。可变增益放大器116可以放大输入信号并且提供大约在共模电压vcm偏置的输出电压。还可能的是，可变增益放大器116的输入共模和输出共模是不同的，这是图3中的情况。电压跟随器放大器202可以是低阻抗放大器，并且电压跟随器放大器202可以是输出信号的缓冲器，该信号跟随可变增益放大器116的输出信号。vga半复制品204可以接收与vga116的共模电压vcm相等的第一电压和与adc130的共模电压vcmadc相等的第二电压，并且可以利用这些电压来调节vga半复制品204的输出信号。在实施例中，vga半复制品204可包括单个放大器，而可变增益放大器116可包括两个放大器电路。在此实施例中，vga半复制品204可包括可变增益放大器116中的部件的一半，但vga半复制品204中的那些部件可以大体类似于可变增益放大器116中的对应部件。在另一个实施例中，系统可以是单端系统，并且可变增益放大器116可以仅包括一个放大器电路。在此实施例中，vga半复制品204可包括与vga半复制品204中的可变增益放大器116部件相同的所有部件，并且vga半复制品204的部件可以大体类似于可变增益放大器116中的对应部件。

电压跟随器放大器202的输出信号可被提供到电压移位器206的第一输入端，并且vga半复制品204的输出电压可被提供到电压移位器206的第二输入端。在不同实施例中，电压移位器206可包括adc130的第一积分器级的输入电阻器或者可包括与adc130分离的电阻器。vga半复制品204的输出电压可以控制从电压跟随器放大器202输出的电压在电压移位器206中减小的电平。在实施例中，电源电压或温度的变化可以引起可变增益放大器116中的一些变化。但是，由于在可变增益放大器半复制品模块204中的部件匹配在信号路径中的对应部件，因此在可变增益放大器半复制品模块204中发生相同的变化。因此，尽管有温度和电源电压变化，但电压移位器206产生电压的正确减小。减小的电压从电压移位器206输出并且被提供到adc的输入端。在实施例中，来自电压移位器206的输出电压优选地保持在adc130的共模电压vcmadc，如下文将关于图3更详细地描述。在另一个实施例中，由于vga电源电压的改变、工艺变化、温度改变等等，该电压也可以按需要增大或者可替换地增大或减少。在此实施例中，由于连接至以下图3中的vinp和vinn的恒定电流源，电压可以增大或减小。

图3示出根据本公开的至少一个实施例的图1的基带模块114的示意图部分，该基带模块114的示意图部分包括可变增益放大器116、电压跟随器放大器202、可变增益放大器半复制品模块204、电压移位器206和adc130。可变增益放大器116包括电容器301和303，电阻器302、304、305、306和308，晶体管310和312以及电流源314和316。电压跟随器放大器202包括晶体管320和322以及电流源324和326。可变增益放大器116经由开关328和330耦合到电压跟随器放大器202。电压移位器206包括晶体管336和338、运算放大器354、电阻器356和晶体管358。adc130包括电容器340、放大器344以及电压移位器206的电阻器332和334。可变增益半放大器模块204包括复制品可变增益放大器350、复制品电压跟随器放大器352和开关355。复制品可变增益放大器350包括电阻器360和362、晶体管364和电流源366。复制品电压跟随器放大器352包括晶体管370和电流源372。在另一个实施例中，图3中所示的内部模式电路系统可以是单端实施方案。在此情况下，将利用单端信号，并且可变增益半放大器模块204中的复制品电路将为完全复制品而不是半复制品。

在操作期间，可变增益放大器116接收模拟信号，该模拟信号将通过adc转换成数字信号，该adc可以在包括可变增益放大器116的接收器的内部或外部。该数字信号由mcu例如图1的mcu106使用。在实施例中，来自无线电系统(例如毫米波模块112)的待转换信号在耦合到电容器301的输入端312处被接收。输入信号可以随后基于在端318处耦合到电阻器302的电压而偏置。在实施例中，在电阻器302处的电压为通过端318而提供的共模电压vcm。在实施例中，共模电压为可变增益放大器116的电源电压的二分之一。在其他实施方式中，共模电压可以为不同于可变增益放大器116的电源电压的一半的电压水平。偏置的输入信号可以随后被提供到晶体管310的控制端。晶体管310和312优选地形成差分对。在实施例中，晶体管310和312可以为npn晶体管。在实施例中，电流源314提供与电流源316相同的量。电阻器308可以为可变电阻器，其中电阻器308的值的变化可以调整可变增益放大器116的增益幅值。在实施方式中，在耦合到电阻器304、306的电源端317处向可变增益放大器116提供例如3.3v的电源电压。在一种实施方式中，可变增益放大器116通过电流源314、316耦合到接地电势，电流源314、316各自耦合到接地端307。电阻器304形成可变增益放大器116的第一负载，并且产生提供给电压跟随器放大器202的第一输入端321的电压vp。电阻器306形成可变增益放大器116的第二负载，并且产生提供给电压跟随器放大器202的第二输入端323的电压vn。在此例子中，从可变增益放大器116输出的信号通过vp和vn差异地表示。但是，系统可以利用单端信号，而不脱离本公开的范围。

响应于开关328和330闭合，信号随后被提供到电压跟随器放大器202的输入端321、323。可替换的是，如果信号将被发送到mcu108的adc124，则信号可以被提供到外部模式电路系统120。在一个实施例中，该信号路径可以使用发射极跟随器放大器实施。

电压跟随器放大器202为信号调节中的下一步骤。晶体管320和电流源324基于来源于电流源324的电流的量对差分对的vp分支中的电流进行放大。类似地，晶体管322和电流源326基于来源于电流源326的电流的量对vn分支中的电流进行放大。在实施例中，晶体管320和322可以为npn晶体管，并且电压跟随器放大器202的输出信号在晶体管320和322的发射极处产生。只要晶体管320和322的基极到发射极电压足够大以在发射极处对pn结正向偏置，则电压跟随器放大器202的输出信号将倾向于跟随输入信号。因此，电压跟随器放大器202中晶体管320和322的输出信号基本上依赖于晶体管320、322的基极的电压，进而由电流源314、316通过流经电阻器304、306的电流以及由电源端325的电源电压所设定。输出信号还可以依赖于晶体管320、322的高温与工艺依赖性vbe。电流源324、326的电流为电流源314、316的电流的复制电流，因此电压跟随器放大器202的电源电压的变化或者晶体管320、322的vbe的变化得以在电压跟随器放大器202中修正。

在实施例中，电流源324和326帮助保持晶体管320和322的基极-发射极结正向偏置，并且允许输出电压改变而电流不过多地改变。在实施例中，电压跟随器放大器202可以向负载递送一个电流量，该电流量为基极电流乘以晶体管320和322的β，并且该电流的可用性为放大器202给予低输出阻抗。在实施例中，在耦合到晶体管320的第一电流电极和晶体管322的第一电流电极的电源端325处向电压跟随器放大器202提供例如3.3v的电源电压。在实施方式中，电压跟随器放大器202通过电流源324、326耦合到接地电势，电流源324、326各自耦合到接地端327。

信号可以随后被提供到输入端331、333。adc130的第一区段通过adc输入电阻器332和334接收差分信号。输入电阻器332具有通过输入端331耦合到低阻抗电压跟随器放大器202的vp分支的输出端的第一端，和耦合到adc130的放大器344的输入端的第二端。输入电阻器334具有通过输入端333耦合到电压跟随器放大器202的vn分支的输出端的第一端，和耦合到放大器344的反相输入端的第二端。晶体管336具有控制端、耦合到电阻器334的第二端的第一电流电极和在接地端381耦合到接地电压参考的第二电流电极。电阻器334和晶体管336组合以在信号的vn分支上形成电压移位器。晶体管338具有控制端、耦合到电阻器332的第二端的第一电流电极和在接地端381耦合到接地电压参考的第二电流电极。电阻器332和晶体管338组合以在信号的vp分支上形成电压移位器。在电压移位器两端的电压降由来自可变增益放大器半复制品模块204的输出电压控制。

复制品可变增益放大器350被构造成匹配可变增益放大器116的一个分支中的部件，使得电阻器360匹配电阻器302并且接收共模电压vcm，晶体管364匹配晶体管310，电流源366匹配电流源314，并且电阻器362匹配电阻器304。因此，复制品可变增益放大器350的输出电压产生基于共模电压vcm的电压，类似于可变增益放大器116的电压。复制品可变增益放大器350的输出电压被提供到复制品电压跟随器放大器352。在实施例中，在耦合到电阻器362的电源端317处向复制器可变增益放大器350提供例如3.3v的电源电压，该电源端317与耦合到可变增益放大器116的电阻器304、306的电源端317相同。在实施例中，复制器可变增益放大器350通过耦合到接地端361的电流源366而耦合到接地电势。

复制品电压跟随器放大器352的部件被构造成匹配电压跟随器放大器202的一个分支中的对应部件。具体地，晶体管370匹配晶体管320，并且电流源372匹配电流源324。因此，响应于开关355闭合，以类似于电压跟随器放大器202的方式，复制品电压跟随器放大器352的输出电压跟随复制品可变增益放大器350的输出电压。在实施例中，开关355可以镜像开关328、330；例如当开关328、330闭合时，开关355闭合；当开关328、330打开时，开关355打开。在实施例中，在耦合到晶体管370的第一电流电极的电源端325处向复制品电压跟随器放大器352提供例如3.3v的电源电压，该电源端325与耦合到晶体管320的第一电流电极和耦合到晶体管322的第一电流电极的电源端325相同。在实施例中，复制器电压跟随器放大器352通过耦合到接地端371的电流源372而耦合到接地电势。

放大器354包括通过输入端380接收adc130的共模电压vcmadc的反相输入端、非反相输入端和输出端。复制品adc输入电阻器356具有耦合到复制品电压跟随器放大器352的输出端的第一端，和耦合到放大器354的非反相输入端的第二端。

在实施例中，复制品电阻器356被构造成匹配adc输入电阻器332。晶体管358包括耦合到放大器354的输出端的控制端、耦合到放大器354的非反相输入端和复制品电阻器356的第二端的第一电流电极，以及通过接地端381耦合到接地电压参考的第二电流电极。通过电源端383向放大器354提供例如1.8v的电源电压。在实施例中，晶体管358被构造成匹配晶体管336。

电阻器356和晶体管358在放大器354的非反相输入端处形成电压移位器。放大器354可以基于在放大器354的反相输入端和非反相输入端处的电压之间的差将电压驱动到晶体管358的控制端上。在实施例中，晶体管358为n沟道场效应晶体管(fet)，使得控制端上的电压越大，通过晶体管358提供越多的电流。通过晶体管358的电流流动穿过电阻器356，引起在电阻器356两端的电压降，并且降低在放大器354的非反相输入端处的电压。响应于晶体管358在电阻器356两端吸取足够的电流，放大器354的反馈被平衡以保持在放大器354的非反相输入端处的adc130的共模电压vcmadc。

施加到晶体管338的控制端的电压允许特定量的电流流动穿过电阻器332，使得过高的电压在电阻器332两端下降，并且所得电压vinp符合放大器344的共模需求。放大器344具有耦合在放大器344的第一输出端345与正输入端之间的电容器342，以及耦合在放大器344的第二输出端347和负输入端之间的电容器340，从而形成积分器级。来自放大器344的输出信号前进到adc130内部的更多级，为简洁起见未图示或论述该更多级。类似地，施加到晶体管336的控制端的电压允许特定量的电流流动穿过电阻器334，使得过高的电压在电阻器334两端下降，并且所得电压vinn符合放大器344的共模需求。在实施例中，晶体管336和338可变地有效，例如仅当放大器354提供输出电压时(例如当开关355闭合时)晶体管才为有效。通过电源端383向放大器344提供例如1.8v的电源电压，该电源端383与耦合到放大器354的电源端相同。在实施例中，放大器344的共模电压为adc130的共模电压vcmadc，例如9v。adc130的共模电压vcmadc是adc130的电源电压的二分之一。在另一实施例中，该共模电压可以是不同于adc130的电源电压的一半的电压水平。从而，adc130的共模电压vcmadc低于可变增益放大器的共模电压vcm，例如1.8v。

当放大器354驱动足够的电压以在到放大器354的非反相输入端处实现共模电压vcmadc时，相同的电压可以使得共模电压vcmadc基于电阻器332和334以及晶体管336和338相比于电阻器356和晶体管358的共同特征来偏置在vinn和vinp处的差分信号。因此，被提供到放大器344的信号被偏置为适当的共模电压vcmadc以用于放大器344。

电源电压或温度的变化可以引起可变增益放大器116、电压跟随器放大器202、电阻器332和334以及晶体管336和338中的一些变化。但是，由于在可变增益放大器半复制品模块204中的部件匹配在信号路径中的对应部件，因此在复制品可变增益放大器350、复制品电压跟随器放大器352、电阻器356和晶体管358中发生相同的变化。因此，尽管有温度和电源电压变化，但在adc放大器344处保持正确的共模电压vcmadc。因此，实现可变增益放大器116与adc130之间的直接耦合，即使可变增益放大器116与adc130之间的电源电压不同。此外，实现可变增益放大器116与adc130之间的直接耦合，即使可变增益放大器116与adc130之间的接地参考不同。

图4示出根据本公开的至少一个实施例的用于制作到模数转换器的接收器电路的方法400的流程图。方法在方框405处开始。在方框406处，执行测试以确定较低电源电压电路是否包括输入电阻器。在实施例中，较低电源电压电路为装置的一部分，装置的该部分相比于装置的另一部分设置有较低电源电压。在实施例中，较低电源电压电路为图1的adc130。

如果有可能，插入输入电阻器，并且流程进行到方框408。但是，如果较低电源电压电路不具有输入电阻器，则流程进行到方框407，并且确定输入电阻器是否可以被插入到电路中。在实施例中，较低电源电压电路中的某些电路能够插入电阻器。如果不可能，方法在方框420处结束。但是，如果电路具有输入电阻器，流程进行到方框408，并且将第一低阻抗放大器引入到装置中。在实施例中，第一低阻抗放大器为图2的电压跟随器放大器202。

在方框409处，第一电阻器被复制为装置中的第二电阻器。在方框410处，第一低阻抗放大器被复制为装置中的第二低阻抗放大器。在方框411处，产生信号平均电压。在实施例中，信号平均电压基于电源电压与地面之间的分压器。在实施例中，信号平均电压为adc130的共模电压vcmadc。在实施例中，到装置的交替输入信号可以大约在信号平均电压改变。

在方框412处，第二低阻抗放大器的输出端耦合到第二电阻器的第一端。在方框413处，将第一晶体管引入到装置中。在实施例中，第一晶体管包括耦合到第二电阻器的第二端的第一电流电极和耦合到接地电压参考的第二电流电极。在方框414处，通过第二电阻器吸取第一电流。在实施例中，通过对第一晶体管的控制端施加合适电压，来通过第二电阻器吸取第一电流，并且由此第二晶体管通过第二电阻器提供电流。在方框415处，基于通过第二电阻器吸取的电流而在第二电阻器的第二端处产生第二电压。在实施例中，第二电压为在到较低电源电压电路的输入端处的所期望的共模电压vcmadc。在实施例中，第二电压可以用驱动第一晶体管的控制端的放大器产生，如上文所描述并且如图3的放大器354中所示。

在方框416处，第二晶体管耦合到第一电阻器的第二端。在方框417处，通过第二晶体管的第二电流匹配第一晶体管中的第一电流。在实施例中，通过将第一晶体管的控制端耦合到第二晶体管的控制端，第二电流可以匹配第一电流。在方框418处，基于在第二电阻器的第二端处产生的电压，在第一电阻器的第二端处保持平均电压。在实施例中，基于形成分压器的第一电阻器和第二电阻器来保持平均电压。流程在方框419处结束。

图5示出根据本公开的至少一个实施例的用于将放大器的输出电压转换到模数转换器可以接收的电压范围的方法的流程图。在方框502处，在可变增益放大器116处接收输入信号。在实施例中，可变增益放大器具有第一电源电压。在实施例中，可变增益放大器为图1的可变增益放大器116。在方框504处，从可变增益放大器输出第一输出信号。在实施例中，基于可变增益放大器的第一共模电压来偏置第一输出信号。

在方框506处，响应于确定输入信号将被提供到模数转换器，闭合第一开关以将第一输出信号提供到电压移位器。在方框508处，在电压移位器处接收第一输出信号。在方框510处，在电压移位器处接收控制输出信号的偏置的电压。在实施例中，可变增益放大器半复制品模块204可以提供电压以控制到电压移位器206的输出信号的偏置。在方框512处，以模数转换器的第二共模电压偏置第一输出信号。在方框514处，以第二共模电压偏置的第一输出信号在模数转换器处被接收。

根据一个方面，根据本公开的至少一个实施例公开一种装置。该装置包括接收第一共模参考电压的第一端。该装置还包括接收第二共模参考电压的第二端。该装置另外包括可变增益放大器，该可变增益放大器包括接收输入信号的输入端、提供基于第一共模电压参考而偏置的第一输出信号的输出端和接收第一电源电压的电源电压端电压参考。该装置还包括电压移位器电路，该电压移位器电路包括耦合到可变增益放大器的输出端的第一输入端、第二输入端，以及提供基于第二共模电压参考而偏置的第三输出信号的输出端电压参考。该装置另外包括可变增益放大器半复制品模块，该可变增益放大器半复制品模块包括耦合到电压移位器电路的第二输入端的输出端。可变增益放大器半复制品模块基于第一共模电压参考和第二共模电压参考来控制电压移位器电路的第三输出信号。该装置还包括模数转换器，该模数转换器包括耦合到电压移位器的输出端的输入端。模数转换器基于第三输出信号来提供数字输出信号。

在实施例中，电压移位器包括电阻器，该电阻器具有耦合到可变增益放大器的输出端的第一端和耦合到模数转换器的输入端的第二端。电压移位器还包括第一晶体管，该第一晶体管包括耦合到电阻器的第二端的第一电流电极端、耦合到第二电压参考的第二电流电极端和耦合到可变增益放大器半复制品模块的输出端的控制端。在实施例中，第一晶体管在线性模式中可变地有效，使得响应于由可变增益放大器半复制品模块提供的电压，在第一电流电极端处的电压通过第二共模参考电压来偏置。

在实施例中，该装置另外包括具有耦合到可变增益放大器的第一端的第一开关，并且响应于确定输入信号将被提供到模数转换器，第一开关将闭合。在实施例中，该装置还包括具有耦合到可变增益放大器的第一端的第二开关，并且响应于确定输入信号将被提供到外部模式电路系统，第二开关将闭合。在实施例中，响应于第一开关闭合，模数转换器提供来自装置的数字输出信号，并且响应于第二开关闭合，外部模式电路系统提供来自装置的模拟输出信号。

在实施例中，可变增益放大器半复制品包括放大器，该放大器包括非反相输入端、接收第二共模参考电压的反相输入端和输出端。在此实施例中，可变增益放大器半复制品另外包括晶体管，该晶体管包括耦合到放大器的输出端的控制端、耦合到放大器的非反相输入端的第一电流电极和耦合到接地电压参考的第二电流电极。晶体管在放大器的反馈路径中。在此实施例中，可变增益放大器半复制品还包括电阻器，该电阻器包括第一端和第二端，其中该第二端耦合到晶体管的第一电流电极。电阻器和晶体管形成第二电压移位器，以将在放大器的非反相输入端处的第一电压电平调节为第二共模电压参考。在此实施例中，响应于在放大器的非反相输入端处的第一电压电平是第二共模电压参考，从放大器输出第二电压电平，并且第二电压电平致使电压移位器输出第三输出信号，该第三输出信号基于第二共模电压参考而偏置。

在另一个实施例中，响应于在放大器的非反相输入端处的第一电压电平是第二共模电压参考，从放大器输出第二电压电平，并且第二电压电平致使电压移位器输出第三输出信号，该第三输出信号基于第二共模电压参考而偏置。

根据一个方面，根据本公开的至少一个实施例公开一种用于将可变增益放大器与模数转换器介接的方法。该方法包括在可变增益放大器处接收输入信号。在实施例中，可变增益放大器具有第一电源电压。该方法另外包括从可变增益放大器输出第一输出信号。在实施例中，第一输出信号基于可变增益放大器的第一共模电压而偏置。该方法还包括在电压移位器处接收第一输出信号。该方法另外包括以模数转换器的第二共模电压偏置第一输出电压。在实施例中，第二共模电压为提供到模数转换器的第二电源电压的平均值。该方法还包括在模数转换器处接收以第二共模电压偏置的第一输出电压。

在实施例中，该方法另外包括在电压移位器处接收电压以控制输出电压的偏置。在实施例中，电压在可变增益放大器半复制品模块中产生。在实施例中，电压基于第一共模电压和第二共模电压产生。

在实施例中，该方法还包括响应于确定输入信号将被提供到模数转换器，闭合第一开关以将第一输出信号提供到电压移位器。在实施例中，该方法另外包括响应于确定输入信号将被提供到外部模数转换器，闭合第二开关以将第一输出信号提供到外部模式电路系统。

根据一个方面，根据本公开的至少一个实施例公开一种装置。该装置包括接收第一共模参考电压的第一端。该装置还包括接收第二共模参考电压的第二端。该装置另外包括可变增益放大器，该可变增益放大器包括接收输入信号的输入端、提供基于第一共模电压参考而偏置的第一输出信号的输出端和接收第一电源电压的电源电压端。该装置还包括电压跟随器放大器，该电压跟随器放大器包括耦合到可变增益放大器的输出端的输入端、输出端和接收第一电源电压的电源电压端。在输出端上的第二输出信号跟随从可变增益放大器接收的第一输出信号。该装置另外包括电压移位器电路，该电压移位器电路包括耦合到电压跟随器放大器的输出端的第一输入端、第二输入端和提供基于第二共模电压参考而偏置的第三输出信号的输出端。该装置还包括可变增益放大器半复制品模块，该可变增益放大器半复制品模块包括耦合到电压移位器电路的第二输入端的输出端。可变增益放大器半复制品模块基于第一共模电压参考和第二共模电压参考来控制电压移位器电路的第三输出信号。该装置另外包括模数转换器，该模数转换器包括耦合到电压移位器的输出端的输入端和耦合到第二电压参考的电源端。模数转换器基于第三输出信号来提供数字输出信号。

在实施例中，该装置包括开关，该开关具有耦合到可变增益放大器的第一端和耦合到电压跟随器放大器的第二端。响应于确定输入信号将被提供到模数转换器，第一开关将闭合，并且当开关闭合时，第一输出信号被提供到电压跟随器放大器的输入端。

在实施例中，电压移位器包括电阻器，该电阻器具有耦合到电压跟随器放大器的输出端的第一端和耦合到模数转换器的输入端的第二端。该装置还包括第一晶体管，该第一晶体管包括耦合到电阻器的第二端的第一电流电极端、耦合到第三电压参考的第二电流电极端和耦合到可变增益放大器半复制品模块的输出端的控制端。第一晶体管在线性模式中可变地有效，使得响应于由可变增益放大器半复制品模块提供的电压，在第一电流电极端处的电压通过第二共模参考电压来偏置。

在实施例中，可变增益放大器半复制品包括放大器，该放大器包括非反相输入端、接收第二共模参考电压的反相输入端和输出端。在实施例中，第一电压参考的值为模数转换器的所期望的偏置点。可变增益放大器半复制品另外包括晶体管，该晶体管包括耦合到放大器的输出端的控制端、耦合到放大器的非反相输入端的第一电流电极和耦合到接地电压参考的第二电流电极。在实施例中，晶体管在放大器的反馈路径中。可变增益放大器半复制品还包括电阻器，该电阻器包括第一端和第二端。在实施例中，第二端耦合到晶体管的第一电流电极，并且电阻器和晶体管形成第二电压移位器，以将在放大器的非反相输入端处的第一电压电平调节为第二共模电压参考。在此实施例中，响应于在放大器的非反相输入端处的第一电压电平是第二共模电压参考，从放大器输出第二电压电平，并且第二电压电平致使电压移位器输出基于第二共模电压参考而偏置的第三输出信号。

在另一个实施例中，响应于在放大器的非反相输入端处的第一电压电平是第二共模电压参考，从放大器输出第二电压电平，并且第二电压电平致使电压移位器输出第三输出信号，该第三输出信号基于第二共模电压参考而偏置。

本公开的实施例还涉及一种装置，该装置包括：接收第一共模参考电压的第一端；接收第二共模参考电压的第二端；包括输入端、输出端和电源电压端的可变增益放大器，其中该输入端接收输入信号，该输出端提供基于第一共模电压参考而偏置的第一输出信号，该电源电压端接收第一电源电压；电压跟随器放大器，该电压跟随器放大器包括耦合到可变增益放大器的输出端的输入端、输出端和接收第一电源电压的电源电压端，其中在输出端上的第二输出信号跟随从可变增益放大器接收的第一输出信号；电压移位器电路，该电压移位器电路包括耦合到电压跟随器放大器的输出端的第一输入端、第二输入端和输出端，其中该输出端提供基于第二共模电压参考而偏置的第三输出信号；包括耦合到电压移位器电路的第二输入端的输出端的可变增益放大器半复制品模块，该可变增益放大器半复制品模块基于第一共模电压参考和第二共模电压参考控制电压移位器电路的第三输出信号；以及包括耦合到电压移位器的输出端的输入端和耦合到第二电压参考的电源端的模数转换器，该模数转换器基于第三输出信号提供数字输出信号。

该装置另外可包括：具有耦合到可变增益放大器的第一端和耦合到电压跟随器放大器的第二端的开关，响应于确定输入信号将被提供到模数转换器，第一开关将闭合，其中当开关闭合时，第一输出信号将被提供到电压跟随器放大器的输入端。

电压移位器可包括：具有耦合到电压跟随器放大器的输出端的第一端和耦合到模数转换器的输入端的第二端的电阻器；以及第一晶体管，该第一晶体管包括耦合到电阻器的第二端的第一电流电极端、耦合到第三电压参考的第二电流电极端和耦合到可变增益放大器半复制品模块的输出端的控制端，其中第一晶体管在线性模式中可变地有效，使得响应于由可变增益放大器半复制品模块提供的电压，在第一电流电极端处的电压通过第二共模参考电压来偏置。

可变增益放大器半复制品可包括：包括非反相输入端、接收第二共模参考电压的反相输入端和输出端的放大器，其中第一电压参考的值为模数转换器的所期望的偏置点；

包括耦合到放大器的输出端的控制端、耦合到放大器的非反相输入端的第一电流电极和耦合到接地电压参考的第二电流电极的晶体管，其中该晶体管在放大器的反馈路径中；以及包括第一端和第二端的电阻器，其中该第二端耦合到晶体管的第一电流电极，其中电阻器和晶体管形成第二电压移位器以将在放大器的非反相输入端处的第一电压电平调节为第二共模电压参考。

响应于在放大器的非反相输入端处的第一电压电平是第二共模电压参考，可以从放大器输出第二电压电平，其中该第二电压电平致使电压移位器输出第三输出信号，该第三输出信号基于第二共模电压参考而偏置。

响应于在放大器的非反相输入端处的第一电压电平是第二共模电压参考，可以从放大器输出第二电压电平，其中该第二电压电平致使电压移位器输出第三输出信号，该第三输出信号基于第二共模电压参考而偏置。

考虑到本文所公开的本公开的说明书和实践，本领域技术人员将清楚本公开的其它实施例、用途和优点。本说明书和附图应仅被视为例子，并且本公开的范围因此旨在仅以所附权利要求书及其等效物来限定。例如，本领域技术人员将理解，数据处理系统，例如具有基于指令的数据处理器的计算机可用于实施本文所述的分析。

应注意，并不需要一般描述中的所有上述活动或元件，因为可能不需要特定活动或装置的一部分并且一个或多个另外的活动可以被执行，或者包括除所描述之外的元件。再者，活动的所列顺序不必是活动执行的顺序。

并且，已经参照具体实施例描述了概念。但是，本领域的普通技术人员应了解，在不脱离如在以下权利要求中阐述的本公开的范围的情况下，可以做出各种修改和改变。因此，说明书和附图应在说明性而不是限制性意义上看待，并且预期所有此类修改都包括在本公开的范围内。

上文已经关于具体实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。但是，该益处、优点、问题的解决方案以及可以致使任何益处、优点或解决方案发生或变为较为明显的任何特征不应解释为任何或所有权利要求的关键、所需或基本的特征。