可编程增益放大器及其控制方法与流程

本发明涉及模拟集成电路，更具体地，涉及一种可编程增益放大器及其控制方法。

背景技术：

1、增益放大器是一种非常重要的单元电路模块，被广泛应用于模拟/混合集成电路设计领域，如：afe模拟前端、adc转换器、dc/dc转换器等电路系统中，往往在整个模拟混合集成电路中起到关键的作用，即放大输入信号的增益。由于在高精度传感器测量领域，需要放大的信号一般都很微弱，所以要求前级的pga(programmable gain amplifier，可编程增益放大器)具有尽可能低的失调电压。

2、传统的可变增益放大器通过对pga中的运算放大器进行斩波来消除其失调电压，但是这个方法的弊端是：只对运算放大器进行了斩波，消除了其失调电压，但是增益电阻的失调电压没有办法消除。此外，运用斩波技术需要增加notch filter(陷波滤波器)电路来消除斩波带来的纹波，增加了电路的复杂度。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可编程增益放大器及其控制方法，可以有效地降低前级放大电路上的失调电压对检测精度的影响。

2、根据本发明实施例的一方面，提供了一种可编程增益放大器，包括：第一差分放大电路，包括一组输入和一组输出；第一组增益电阻，具有与所述第一差分放大电路的相应输入耦接的第二端；第二组增益电阻，具有与所述第一差分放大电路的相应输入耦接的第一端；一组采样电容器；第一组开关，用于在对所述第一差分放大电路进行失调校准的第一阶段期间，选择性地将所述第一组增益电阻的第一端与反相输入电压耦接，将所述第二组增益电阻的第二端与共模电压源耦接，以及将所述一组采样电容器与所述第一差分放大电路的相应输出耦接；以及第二差分放大电路，耦接于所述一组采样电容器和所述第一差分放大电路之间，用于在所述第一阶段期间将所述一组采样电容器上存储的失调电压反馈至所述第一差分放大电路。

3、可选的，所述失调电压包括所述第一差分放大电路产生的失调以及所述第一组增益电阻和所述第二组增益电阻产生的失调。

4、可选的，所述可编程增益放大器还包括：第二组开关，用于在由所述第一差分放大电路进行信号放大的第二阶段期间，选择性地将所述第一组增益电阻的第一端分别与非反相输入电压和反相输入电压耦接，将所述第二组增益电阻的第二端分别与所述第一差分放大电路的相应输出耦接，将所述第一差分放大电路的输出与adc串联耦接。

5、可选的，所述第一组开关与所述第二组开关配置为非交叠导通。

6、可选的，所述第一差分放大电路包括：依次串联连接的第一跨导放大器、负载级电路和输出级电路。

7、可选的，所述第一跨导放大器具有非反相输入端和反相输入端，所述非反相输入端与所述第一组增益电阻中的第一增益电阻的第二端以及所述第二组增益电阻中的第三增益电阻的第一端耦接，所述反相输入端与所述第一组增益电阻中的第二增益电阻的第二端以及所述第二组增益电阻中的第四增益电阻的第一端耦接。

8、可选的，所述第二差分放大电路包括：第二跨导放大器，具有与所述一组采样电容器中的第一采样电容器耦接的非反相输入端，与所述一组采样电容器中的第二采样电容器耦接的反相输入端，以及与所述第一跨导放大器的输出耦接的差分输出端。

9、根据本发明实施例的另一方面，提供了一种可编程增益放大器的控制方法，其利用与第一差分放大电路选择性耦接的一组采样电容器和第二差分放大电路，所述控制方法包括：在所述第一差分放大电路进行失调校准的第一阶段期间，通过第一组开关选择性地将第一组增益电阻耦接于反相输入电压与所述第一差分放大电路的相应输入之间，将第二增益电阻耦接于共模电压源与所述第一差分放大电路的相应输入之间，以及将所述一组采样电容器与所述第一差分放大电路的相应输出耦接；以及将所述第二差分放大电路耦接于所述一组采样电容器与所述第一差分放大电路之间，以将所述一组采样电容器上存储的失调电压反馈至所述第一差分放大电路。

10、可选的，所述失调电压包括所述第一差分放大电路产生的失调以及所述第一组增益电阻和所述第二组增益电阻产生的失调。

11、可选的，所述控制方法还包括：在由所述第一差分放大电路进行信号放大的第二阶段期间，通过第二组开关选择性地将所述第一组增益电阻耦接于非反相/反相输入电压和所述第一差分放大电路的输入之间，将所述第二组增益电阻耦接于所述第一差分放大电路的输入和输出之间，以及将所述第一差分放大电路的输出与adc串联耦接。

12、可选的，所述第一组开关与所述第二组开关配置为非交叠导通。

13、综上所述，本发明实施例提出的可编程增益放大器及其控制方法包括第一差分放大电路、第二差分放大电路、多个增益电阻以及一组采样电容器，在每一次adc转换前将采样电容器与第一差分放大电路的输出耦接，通过采样电容器来存储第一差分放大电路以及增益电阻产生的失调电压，并通过第二差分放大电路的负反馈作用，来抵消第一差分放大电路上的失调电压，从而达到了失调校准的目的，可以有效地降低前级放大电路上的失调电压对检测精度的影响，结构简单，面积更小且容易集成，可适用于高精度检测的adc前端放大电路。

技术特征：

1.一种可编程增益放大器，包括：

2.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其中，所述失调电压包括所述第一差分放大电路产生的失调以及所述第一组增益电阻和所述第二组增益电阻产生的失调。

3.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，还包括：

4.根据权利要求3所述的可编程增益放大器，其中，所述第一组开关与所述第二组开关配置为非交叠导通。

5.根据权利要求4所述的可编程增益放大器，其中，所述第一差分放大电路包括：

6.根据权利要求5所述的可编程增益放大器，其中，所述第一跨导放大器具有非反相输入端和反相输入端，所述非反相输入端与所述第一组增益电阻中的第一增益电阻的第二端以及所述第二组增益电阻中的第三增益电阻的第一端耦接，

7.根据权利要求6所述的可编程增益放大器，其中，所述第二差分放大电路包括：

8.一种可编程增益放大器的控制方法，其利用与第一差分放大电路选择性耦接的一组采样电容器和第二差分放大电路，所述控制方法包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述失调电压包括所述第一差分放大电路产生的失调以及所述第一组增益电阻和所述第二组增益电阻产生的失调。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其中，还包括：

11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述第一组开关与所述第二组开关配置为非交叠导通。

技术总结
本发明公开了一种可编程增益放大器及其控制方法。包括：第一差分放大电路、第一组增益电阻、第二组增益电阻、一组采样电容器、第一组开关以及第二差分放大电路。第一组开关用于在对第一差分放大电路进行失调校准的第一阶段期间，选择性地将第一组增益电阻耦接于反相输入电压和第一差分放大电路的输入之间，将第二组增益电阻耦接于共模电压源和第一差分放大电路的输入之间，以及将一组采样电容器与第一差分放大电路的相应输出耦接，通过采样电容器的存储以及第二差分放大电路的负反馈作用，来抵消第一差分放大电路上的失调电压，从而可以有效地降低前级放大电路上的失调电压对检测精度的影响。

技术研发人员：白玮,于翔,谢程益
受保护的技术使用者：圣邦微电子（北京）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15