用于线性可变增益放大器的系统和方法与流程

1.本发明涉及电学电路及其技术。


背景技术：

2.可变增益放大器(vga)具有许多应用。通常，可变增益或压控放大器是根据控制电压(cv)/数字控制字来改变其增益的电子放大器。vga具有许多应用，包括音频电平压缩、合成器、幅度调制等。例如，vga可以通过首先创建压控电阻器(vcr)来实现，该压控电阻器(vcr)用于设置放大器增益。vcr可以由具有简单偏置的一个或多个晶体管产生。在某些实现中，vga使用运算跨导放大器(ota)来实现。有时，vga被实现用于自动增益控制(agc)应用。通常，可以根据增益范围、电特性的线性度、失真、可调谐性和带宽来测量vga性能。
3.过去，在不同的应用中已经提出并实现了许多类型的常规可变增益放大器。不幸的是，如下所述，现有的可变增益放大器是不够的。因此，期望具有新的和改进的可变增益放大器。


技术实现要素：

4.本发明涉及电学电路。在具体实施例中，本发明提供了一种可变增益放大器，该可变增益放大器包括阻抗梯形电路和控制电路。阻抗梯形电路包括并联配置的n个开关。控制电路包括数模转换器和放大器。控制电路生成用于n个开关的n个控制信号。还存在其它实施例。
5.根据实施例，本发明提供了一种可变增益放大器设备，该可变增益放大器设备包括被耦合到第一差分输入的第一输入开关。该设备还包括被耦合到第二差分输入的第二输入开关。该设备还包括负反馈电阻器，该负反馈电阻器被耦合到第一输入开关和第二输入开关。该设备还包括与负反馈电阻器并联配置的阻抗梯形电路。阻抗梯形电路可以包括n个开关。n个开关可以被配置有预定缩放比例。该设备还包括控制电路，该控制电路被配置为生成用于n个开关的n个控制信号。控制电路可以包括数模转换器(dac)和运算跨导放大器(ota)以及多个参考电阻器。ota可以被配置在反馈回路中。
6.根据另一实施例，本发明提供了一种接收器设备，该接收器设备包括用于接收输入信号的输入端子。该设备还包括用于调整输入信号的终端电路。该设备还包括均衡器，该均衡器被配置为对输入信号进行均衡并且生成均衡信号。该设备还包括可变增益放大器(vga)，该可变增益放大器(vga)被配置为通过增益因子来调整均衡信号。vga可以包括可调整阻抗。可调整阻抗可以包括阻抗梯形电路和控制电路。阻抗梯形电路可以包括n个开关。控制电路可以包括数模转换器(dac)和放大器。控制电路被配置为生成用于n个开关的n个控制信号。放大器被配置在反馈回路中。
7.根据又一实施例，本发明提供了一种可变增益放大器设备，该可变增益放大器设备的特征在于增益因子。可变增益放大器设备包括阻抗梯形电路，该阻抗梯形电路的特征在于阻抗值。该阻抗值与增益因子相关联。阻抗梯形电路可以包括n个开关。该n个开关被配
置有预定缩放比例。该设备还包括数模转换器(dac)，该数模转换器(dac)被配置为将控制码转换为dac信号。该设备还包括运算跨导放大器(ota)，该运算跨导放大器(ota)可以包括第一输入和第二输入以及输出。第一输入被耦合到dac信号。第二输入被耦合到输出。该设备还包括被耦合到输出的多个参考电阻器。该设备还包括被耦合到多个参考电阻器的电流源。该设备还包括n个控制端子，该n个控制端子被耦合到n个开关和多个参考电阻器。
8.应当理解，本发明的实施例提供了优于常规技术的许多优势。与常规技术相比，根据本发明的实施例的vga架构可以提供高水平的线性度和可调谐性。
9.本发明的实施例可以结合现有系统和过程来实现。例如，诸如serdes的现有通信设备可以容易地结合本发明的实施例。根据本发明的实施例的vga架构可以利用已经是通信设备的部分的前端ctle配置。本发明的实施例与现有的制造工艺和设备兼容。也存在其它益处。
10.本发明在已知技术的背景下实现了这些益处和其它益处。然而，通过参考说明书的后面部分和附图可以实现对本发明的性质和优势的进一步理解。
附图说明
11.下面的图仅仅是示例，不应不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多其它变化、修改和替换。还应当理解，本文中所描述的示例和实施例仅用于说明性目的，并且根据其的各种修改或改变将被建议给本领域技术人员，并且将被包括在该过程的精神和权限以及所附权利要求的范围内。
12.图1a是图示了根据本发明的实施例的通信系统的简化框图。
13.图1b是根据本发明的实施例的vga 150的简化图。
14.图2是根据本发明的实施例的vga的简化图。
15.图3是示出了根据本发明的实施例的偏置回路和反馈回路的vga的简化图。
16.图4是图示了根据本发明的实施例的控制电路的简化图。
17.图5是图示了根据本发明的实施例的示例性控制电压生成方案的曲线图。
18.图6提供了图示了根据本发明的实施例的相对于控制电压的示例性vga增益的曲线图。
19.图7是图示了根据本发明的实施例的ota 700的简化图。
20.图8是图示了根据本发明的实施例的阻抗梯形电路的简化图。
21.图9是图示了根据本发明的实施例的相对于控制电压的负反馈电阻值的简化图。
具体实施方式
22.本发明涉及电学电路。在具体实施例中，本发明提供了一种可变增益放大器，该可变增益放大器包括阻抗梯形电路和控制电路。阻抗梯形电路包括并联配置的n个开关。控制电路包括数模转换器和放大器。控制电路生成用于n个开关的n个控制信号。还存在其它实施例。
23.本发明的各种实施例提供了可变增益放大器(vga)的线性化，其可以用于高速有线通信链路接收器。如下所述，示例性vga通过使用基于运算跨导放大器(ota)的控制电路(例如，斜坡电路)来消除对用于增益校准的高分辨率数模转换器(dac)的需要。例如，示例
性斜坡电路包括ota和中等分辨率dac。负反馈金属氧化物半导体(mos)器件的指数缩放用于在vga校准期间提供良好的线性度和小增益步长(当与斜坡电路结合使用时)。应当理解，负反馈器件的指数缩放——无需串联配置的电阻器即可实现——可实现最佳面积、速度和线性度。
24.呈现以下描述以使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明并将其结合到特定应用的上下文中。对于本领域的技术人员来说，各种修改以及不同应用中的各种使用将是显而易见的，并且本文中所定义的一般原理可以应用于广泛的实施例。因此，本发明并非旨在限制于所呈现的实施例，而是要符合与本文中所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。
25.在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的更透彻的理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明可以被实践而不必限于这些具体细节。在其它情况下，已知的结构和设备以框图形式而不是详细地示出，以避免混淆本发明。
26.读者的注意力集中在与本说明书同时提交并与本说明书一起向公众开放的所有文件和文档，所有这些文件和文档的内容通过引用被并入本文中。除非另有明确说明，否则本说明书中所公开的所有特征(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)可以被用于相同、等效或类似目的的替代特征替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是等效或相似特征的通用系列的一个示例。
27.此外，权利要求中未明确声明“用于”执行特定功能的“部件”或“用于”执行特定功能的“步骤”的任何要素不应被解释为如35u.s.c 112条第6段所规定的“部件”或“步骤”条款。特别地，在本文权利要求中使用
“……
的步骤”或
“……
的动作”并非旨在援引35u.s.c 112条第6段的规定。
28.请注意，如果被使用，标记左、右、前、后、顶、底、正向、反向、顺时针和逆时针仅用于方便目的，并不旨在暗示任何特定的固定方向。相反，它们用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。
29.如上所述，可变增益放大器(vga)具有广泛的应用。例如，vga常用于通信应用中。例如，作为串行器/解串器(serdes)系统的一部分，vga可以用于在执行其它处理技术(例如，时钟恢复、adc转换等)之前放大接收到的模拟信号的幅度。根据vga的实际应用和实现，存在各种期望的vga特性，诸如低噪声、输出节点上的小寄生电容和高线性度。
30.应当理解，根据本发明的各种实施例，vga结合连续时间线性均衡器来实现。连续时间线性均衡器通常被包括在各种类型的通信和数据处理系统中。例如，serdes系统包括发射器模块和接收器模块。接收到的模拟信号作为差分对被传输，首先由连续时间线性均衡器(ctle)处理，然后由vga放大。在本发明的各种实施例中，vga结合ctle来实现。此外，一个或多个数模转换器(dac)用于提供针对ctle和vga的控制信号。
31.应当理解，在高速率有线接收器中，均衡电路用于补偿信道的损耗并且扩展最大数据速率。例如，均衡电路可以是ctle和/或前馈均衡器(ffe)的模拟实现。然而，使用这种前端电路通常会导致信号幅度的降低，必须对信号幅度的降低进行补偿，使得最终决策电路具有最大的动态范围，以减轻其输入参考噪声并确保用于做出没有错误的决定的足够短的再生时间。这是使用具有足够增益范围的vga来完成的，该增益范围可以使用某种自动增益控制(agc)校准来调谐。对于高数据速率，vga设计变得具有挑战性，并且涉及优化性能。
例如，vga性能可以在大增益范围、低功耗、具有大输入/输出摆幅的高线性度、小增益步长(例如，约0.1-0.2db/步长)、用于使频率相关的损耗和/或稳定错误(settling error)最小化的大带宽、以及其它的方面进行测量。应当理解，本发明的实施例可以在这些度量下实现高性能，如下所述。
32.图1a是图示了根据本发明的实施例的通信系统的简化框图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。在图1中，发射器(tx)经由一对通信通道将数据信号作为差分信号发送到接收器(rx)。例如，通信通道可以是现有的铜线。在接收器处，输入信号在输入端子处利用电感线圈和输入电阻器来接收，从而提高信号质量。ctle模块被实现为接收器的一部分。输入信号在进一步处理之前由ctle均衡。例如，信号丢失检测(losd)模块确定是否接收到信号。一旦确定存在来自发送实体(tx)的信号，ctle模块就会执行均衡。另一方面，如果losd模块未能检测到信号存在(或检测到信号不存在)，则不执行信号处理。例如，ctle模块用作通信设备的模拟前端部分的组件。作为差分对的均衡信号然后被提供给如所示出的vga。vga具体被配置为将接收到的信号放大预定量，vga结合ctle进行操作。例如，与利用可切换电阻器阵列而实现的常规vga相比，根据本发明的实施例的vga实现通过利用ctle来提供改进的性能。应当理解，ctle与vga的使用利用了ctle是接收器设备的基本前端电路这一事实。例如，接收器通常利用ctle(随后是一个或多个vga)来实现。例如，vga被配置为通过调整增益控制码来在输出处针对不同的信道长度集实现恒定的输出电压摆幅。应当理解，根据本发明的实施例的vga有助于保持线性。可以使用vga来调整输出级处的可用信号摆幅。对于基于adc的通信链路，自动增益控制通常可以降低adc的分辨率和满量程要求。如上所述，根据本发明的实施例而实现的vga利用ota和阻抗梯形电路来提供高度的可调谐性和线性等其它益处。
33.如图1a所示，在由ctle模块执行均衡并由vga调整之后，然后执行诸如时钟数据恢复(cdr)、模数转换(adc)和/或其它过程的信号处理。应当理解，图1所示的接收器可以用于多种应用和系统中。例如，接收器可以是收发器设备的一部分。在各种实施例中，接收器被实现为serdes系统的一部分。
34.图1b是根据本发明的实施例的vga 150的简化图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。例如，vga 150是差分放大器，其增益可以经由负反馈电阻器r
deg
进行调整。更具体地说，输入级由p型mos(pmos)差分对组成，其中负反馈电阻器(r
deg
)可以使用另一pmos器件来实现。该负反馈电阻值可以使用通常由高分辨率dac提供的v
ctrl
电压进行调整。负载由被连接到接地的简单电阻器(r
l
)组成。不失一般性，该vga也可以使用n型mos(nmos)来实现。在差分实现中，输出共模可能需要共模反馈(cmfb)电路。在各种实施例中，负反馈电阻器r
deg
使用根据本发明的实施例而设计的阻抗梯形电路来实现。例如，vga 150从差分输入(v
inp-v
inm
)到差分输出(v
outp-v
outm
)的增益a可以写为：
[0035][0036]
其中gm是输入器件的跨导。对于跨其源极和漏极端子的小摆幅，r
deg
可以被表示为值的线性电阻器
[0037][0038]
其中β是常数，取决于尺寸(w/l)和其它器件参数，v
cm
是输入器件(md)的源极处的共模电压，以及v
t
是阈值电压。明显的是，对于较小的v
ctrl
值，r
deg
减小，增加了从输入到输出的增益，反之亦然。
[0039]
根据设计，gm因噪音和速度原因而保持较大。对于如此大的gm，针对较低增益码的增益可以近似为
[0040][0041]
在较大的gm假设下，输入差分对的源极端子可以看到完整的输入差分信号而没有太多衰减。
[0042]
vga的非线性通常来自两个源。输入对gm的非线性是跨其v
gs
和v
ds
端子的摆幅的函数。负反馈开关的非线性也有助于非线性，因为利用mos开关而实现的电阻本质上是非线性的。通过保持gm足够大和/或使用局部回路来抑制v
ds
变化，可以减小由gm变化引起的非线性。应当理解，vga 150中的负反馈电阻器r
deg
被根据各种实施例的阻抗梯形电路替换，这改善了由负反馈开关r
deg
引起的非线性。例如，针对负反馈电阻的表达式如下所示：
[0043][0044]
其中v
in
是跨负反馈开关的差分信号(与在输入对gm较大时的输入差分电压相同)。回到增益表达式，
[0045][0046]
由于增益本身是v
in
的函数，而不是恒定值，v
out
包含输入频率的高次谐波，该输入频率解释了vga输出中的非线性项。因此，使负反馈电阻线性化的方案使传递函数线性化并且改善了非线性。
[0047]
过去，已经有多种技术通过修改负反馈电阻器来提高vga性能。例如，正反馈电阻器可以利用两个不同尺寸的开关来实现——每个开关具有它的dac及其控制电压——这提供了改善的线性，但是由于有效的并联电阻问题，该改善是有限的。作为另一示例，存在vga实现，vga实现具有多个dac，该多个dac生成用于多个开关的多个控制电流，但这种实现通常会导致大面积和功率损失。
[0048]
图2是根据本发明的实施例的vga的简化图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。如所示出的vga 200被配置作为差分放大器，具有差分输入(v
inp
和v
inm
)和差分输出(v
outm
和v
outp
)。例如，nmos开关可以用作所示的输入开关，但其他类型的开关(例如pmos、bjt等)也可以用作耦合到差分输入的输入开关。负载电阻器r
l
和共模反馈(cmfb)回路被耦合到输入开关的漏极端子。
[0049]
阻抗梯形电路220被配置为与负反馈电阻器r
deg
并联，负反馈电阻器r
deg
被耦合到输入开关的源极端子。应理解，vga 200的增益经由阻抗梯形电路220来调整；vga 200的其
他组件可以根据具体实现进行修改或以其他方式来配置。例如，阻抗梯形电路220被配置作为由并联的五个指数缩放的开关组成的负反馈设备，其可以利用很少的器件(无电阻器)覆盖大的增益范围。在各种实施例中，开关221-225由单位单元制成以确保尺寸比例是准确的。控制电路210提供被耦合到阻抗梯形电路220处的相应开关的控制信号。根据实现，控制电路210生成用于阻抗梯形电路220处的n个开关的n个控制信号。作为示例，图5示出了五个控制信号v
ctrl
《0-4》对应于五个开关221-225。例如，五个控制电流基于用于对vga进行线性化的五个斜坡生成的电压。应当理解，阻抗梯形电路220不包括可能引入非线性的电阻器。在控制电路侧，使用基于ota的斜坡生成电路系统改善了负反馈开关控制之间的匹配，并且消除了负反馈开关中对串联电阻器的需求。在其它益处中，根据本公开的各种现提供了一种用于改善vga非线性和增益步长的面积和功率有效的解决方案。
[0050]
图3是示出了根据本发明的实施例的偏置回路和反馈回路的vga 300的简化图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。例如，vga 300被配置作为差分放大器。在其他特征中，vga 300包括如所示出的复制偏置回路310。例如，偏置回路310包括与放大器a2匹配的放大器a1，其中v
ocm
作为其输入之一。复制偏置回路310被配置用于生成最佳偏置电流。vga还包括cmfb回路，用于在输出处维持正确的cm电压。
[0051]
图4是图示了根据本发明的实施例的控制电路的简化图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。控制电路400包括dac 401、放大器402和被配置有参考电阻器r
ref
的输出端子。在各种实施例中，dac 401(例如，从控制器模块)接收码字以用于生成dac输出信号。例如，可以预先校准码字和dac输出信号，以在vga处产生所需的增益。码字可以由控制器生成或从查找表(lut)获得。
[0052]
dac 401的输出被耦合到放大器402。在各种实现中，滤波器(例如，电容器)被配置在dac 401和放大器402之间。放大器402可以使用ota来实现。例如，斜坡电压使用轨到轨(rail-to-rail)ota来生成，该轨到轨ota将v
ctrl
《2》维持在与dac输出相同的水平。其它控制信号(即v
ctrl
《1-4》)通过在电阻梯形电路中更高或更低地分接来生成，该电阻梯形电路包括参考电流源i
ref
和参考电阻器r
ref
。如图4所示，控制信号v
ctrl
《1-4》与相对于参考电阻器r
ref
的不同位置相对应。通过提供大增益，ota 402用作针对dac 401的单位增益缓冲器，具有在其输入和输出之间的最小误差。ota的输出电压v
force
可以写为
[0053][0054]
其中a0是ota 402的开环增益。根据等式明显的是，对于大的a0值，ota输出以可忽略的误差跟踪其输入(dac输出)。例如，所示的v
sense
被配置作为用于ota 402的反馈信号。通过添加使用i
ref
和r
ref
的偏移生成分支，控制电路400提供了来自dac电压的简单的正和负偏移的生成，而无需借助于多个电流镜和偏移电流。
[0055]
在各种实现中，ota 402仅需要驱动顶部和底部电流源的差异，它可以被设计为具有低功率。此设计中使用的ota是互补输入级(nmos+pmos)折叠的级联运算放大器，具有ab类驱动器，允许轨到轨输入/输出操作。ota的偏移不是主要问题，因为它可以通过在校准期间调整dac码来纠正。如图4所示，利用公共偏移电流(i
ref
)和匹配的多电阻器，仅使用较少数目的器件，控制电路400在斜坡电压偏移之间提供了很好的匹配。
[0056]
与并联臂相比，控制电路400还提供了在单个串联臂上生成的斜坡电压；这意味着为了增加斜坡电压(或输出控制信号)的数目，电阻器(即r
ref
)可以被分开，并且可以在电压之间配置抽头。控制电路400的设计允许有效且方便地缩放许多功率损失。例如，可以通过调整i
ref
或r
ref
来对控制信号(或偏移电压)进行编程。
[0057]
应当理解，为了达到所需的斜坡控制的最佳数目和不同负反馈器件之间的比例，仔细检查所涉及的约束是重要的。例如，针对以db表示的vga的增益如下：
[0058]adb
＝20log
10
(2g
mrl
)-20log
10
(2+g
mrdeg
)
[0059]
其中r
deg
是控制电压v
ctrl
的函数。由于gm和r
l
独立于v
ctrl
并且gm、r
deg
合理地大于2，增益可以被表示为：
[0060]adb
≈k-20log
10
(r
deg
)
[0061]
其中k是常数项。因此，可以看出，要获得线性a
db
，r
deg
需要在db尺度上是线性的，或者换句话说，r
deg
应该对v
ctrl
具有指数依赖性，如下所示：
[0062][0063]
在各种实施例中，指数r
deg
通过移动单独的负反馈电阻曲线并且以指数方式缩放它们以使得所得的并联组合模拟具有最小误差的指数函数来获得。这与单独的mos电阻变化(在y轴上的对数刻度上)和跟踪指数电阻的等效并联电阻有关。
[0064]
图5是图示了根据本发明的实施例的示例性控制电压生成方案的曲线图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。例如，斜率(dac码对控制电压)控制信号v
ctrl
《0-4》可以是预定的或预校准的，对应于期望的负反馈电阻，其转换为所期望的vga增益。
[0065]
图6提供了图示了根据本发明的实施例的相对于控制电压的示例性vga增益的曲线图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。顶曲线图(示出控制电压对增益)示出了根据各种实施例的基于斜坡生成电路的vga与常规设计相比提供了更高水平的线性度。底曲线图(示出控制电压对增益斜率)提供了另一种方式来示出根据各种实施例的基于斜坡生成电路的vga与常规设计相比提供了更高水平的线性度(高达5倍，如图所示)；增益斜率的改进约为5x，可以被直接转化为增益步长的改进。如上所述，根据各种实施例的斜坡生成电路生成交错的控制信号，随着dac码的增加，这些信号从最低到最高开启负反馈器件。对于每个dac码，最小(例如，“最弱”)器件比较大(例如，“更强”)的器件接收到更多的栅极驱动，比较大(例如，“更强”)的器件生成作为等效栅极电压的函数的线性电阻(以db为单位)。
[0066]
图7是图示了根据本发明的实施例的ota 700的简化图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。如上所述，控制电路(例如图4中的控制电路400)中使用的ota只需驱动顶部与底部电流源的差异，它可以被设计为具有低功耗。例如，ota 700包括互补输入级(nmos+pmos)折叠的级联运算放大器，互补输入级(nmos+pmos)折叠的级联运算放大器具有ab类驱动器，该ab类驱动器允许轨到轨输入/输出操作。在各种实现中使用的ota偏移不是主要问题，因为它可以通过在校准期间调整dac码来纠正。应当理解，由于存在较少数目的器件、公共偏移电流(例如，图4中的i
ref
)和改进的多电阻器(例如，r
ref
)在mos上的匹配，控制电路(例如，或斜坡生成电路)可以
在斜坡电压偏移之间提供很好的匹配。
[0067]
图8是图示了根据本发明的实施例的阻抗梯形电路的简化图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。在各种实施例中，阻抗梯形电路800包括开关801至805。应当理解，阻抗梯形电路800中没有配置电阻器，并且这种配置允许高水平的线性和效率。例如，开关801至805——用作响应于控制信号的可变电阻器——使用mos器件来实现。在各种实施例中，开关的数目与由控制电路生成的控制信号的数目相对应。例如，开关801至805使用相同的半导体裸片和工艺来制造，这允许高水平的一致性和匹配。开关之间的比例——1x、1.33x、4x、12x、102x——基于指数缩放比例(即，用于指数曲线拟合)并结合控制信号进行校准，并且它被配置用于方便调整vga。根据实现的不同，可以对开关的大小和数目进行不同的配置。
[0068]
图9是图示了根据本发明的实施例的相对于控制电压的负反馈电阻值的简化图。该图仅是示例，不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。如上所述，负反馈电阻与阻抗梯形电路的阻抗值相关联，该阻抗梯形电路相对于负反馈电阻器器被并联配置。在各种实施例中，阻抗梯形电路的开关之间的比例与指数缩放比例相关联。
[0069]
例如，开关的配置在数学上等价于利用函数的缩放和移位组合来近似10
(mx+b)
函数(指数曲线)，函数描述了负反馈电阻依赖性。利用更多的控制电压，可以以更小的误差近似指数函数。应注意，增加控制线的数目会增加布局的复杂性；它也可能使匹配性能恶化，因为它们之间的偏移电压较小。对于各种应用，考虑到性能和复杂性，五个控制信号(对应于五个开关)可以是最佳的。
[0070]
为了得到在负反馈器件尺寸之间的实际比例，开关比例的确定需要考虑vga还必须满足最小增益范围的因素。例如，如果w0、w1、w2、w3和w4是负反馈器件尺寸的权重，则在最大增益下，所有并联器件的等效强度为：
[0071]wtotal
≈w0+w1+w2+w3+w4[0072]
在各种实施例中，w0、w1、w2、w3和w4的各个值沿着指数曲线下降(具有依赖性)，同时相加到固定的w
total
以满足增益范围。例如，可以使用诸如matlab等系统级建模/优化工具来确定开关尺寸。在某些实施例中，另一个固定的并联电阻(诸如，电阻器r
deg
或其他阻抗元件)以确保最小增益；初始比率可以被调谐以适应这种固定的并联电阻，以及补偿任何电路的非理想性。
[0073]
根据以下条款来进一步描述本文中的实施例：
[0074]
1.一种可变增益放大器设备，包括：
[0075]
第一输入开关，被耦合到第一差分输入；
[0076]
第二输入开关，被耦合到第二差分输入；
[0077]
负反馈电阻器。被耦合到第一输入开关和第二输入开关；
[0078]
阻抗梯形电路，被配置为与负反馈电阻器并联，阻抗梯形电路包括n个开关，n个开关以预定缩放比例被配置；以及
[0079]
控制电路，被配置为生成用于n个开关的n个控制信号，控制电路包括数模转换器
(dac)和运算跨导放大器(ota)以及多个参考电阻器，ota被布置在反馈回路中。
[0080]
2.根据条款1的设备，还包括滤波器，滤波器被耦合到dac。
[0081]
3.根据条款1的设备，还包括参考电流源，参考电流源被耦合到多个参考电阻器。
[0082]
4.根据条款1的设备，其中预定缩放比例与指数缩放比例相关联。
[0083]
5.根据条款1的设备，其中n个开关包括金属氧化物半导体开关。
[0084]
6.根据条款1的设备，还包括偏置回路，偏置回路被耦合到阻抗梯形电路。
[0085]
7.根据条款1的设备，其中参考电阻器包括匹配电阻器。
[0086]
8.根据条款1的设备，其中dac被配置为：基于码字，生成控制信号。
[0087]
9.根据条款1的设备，其中第一输入开关包括pmos开关，第一差分输入被耦合到pmos开关的栅极，负反馈电阻器被耦合到pmos开关的源极。
[0088]
10.根据条款9的设备，还包括负载电阻器，负载电阻器被耦合到pmos开关的漏极。
[0089]
11.根据条款1的设备，其中第一输入开关和第二输入开关包括nmos开关。
[0090]
12.一种接收器设备，包括：
[0091]
输入端子，用于接收输入信号；
[0092]
终端电路，用于调整输入信号；
[0093]
均衡器，被配置为对输入信号进行均衡并且生成均衡信号；以及
[0094]
可变增益放大器(vga)，被配置为通过增益因子来调整均衡信号，vga包括可调整阻抗，调整阻抗包括阻抗梯形电路和控制电路，阻抗梯形电路包括n个开关，控制电路包括数模转换器(dac)和放大器，控制电路被配置为生成用于n个开关的n个控制信号，放大器被配置在反馈回路中。
[0095]
13.根据条款12的设备，其中均衡器包括连续时间线性均衡器。
[0096]
14.根据条款12的设备，还包括信号丢失检测电路，信号丢失检测电路被耦合到终端电路和均衡器。
[0097]
15.根据条款12的设备，还包括被耦合到vga的时钟和数据恢复电路。
[0098]
16.根据条款12的设备，其中放大器包括运算放大器。
[0099]
17.根据条款12的设备，其中控制电路还包括多个参考电阻器，被耦合到多个参考电阻器。
[0100]
18.一种可变增益放大器设备，可变增益放大器设备的特征在于增益因子，设备包括：
[0101]
阻抗梯形电路，阻抗梯形电路的特征在于阻抗值，阻抗值与增益因子相关联，阻抗梯形电路包括n个开关，n个开关被配置有预定缩放比例
[0102]
数模转换器(dac)，被配置为将控制码转换为dac信号；
[0103]
运算跨导放大器(ota)，包括第一输入和第二输入以及输出，第一输入被耦合到dac信号，第二输入被耦合到输出；
[0104]
多个参考电阻器，被耦合到输出；
[0105]
电流源，被耦合到多个参考电阻器；以及
[0106]
n个控制端子，被耦合到n个开关和多个参考电阻器。
[0107]
19.根据条款18的设备，还包括复制偏置回路。
[0108]
20.根据条款18的设备，还包括dac滤波器，dac滤波器被耦合到dac。
[0109]
虽然以上是对特定实施例的完整描述，但是可以使用各种修改、替代构造和等效物。因此，以上描述和说明不应被视为限制由所附权利要求限定的本发明的范围。