基于DAC的可变增益放大器和信号放大设备的制作方法

基于dac的可变增益放大器和信号放大设备
技术领域
1.本实用新型涉及信号处理技术领域，特别涉及一种基于dac的可变增益放大器。


背景技术：

2.可变增益放大器(variable gain amplifier，vga)是一种特殊的放大器，可以通过数字或模拟的方式对其放大增益进行离散或者连续的控制，使得输入电路适应不同幅度的输入信号，最大化后端采样链路的动态范围。
3.目前，相关技术的可变增益放大器，主要通过两种方式来实现，但都存在一些缺陷。其一，传统的可变增益放大器可通过专用的集成芯片实现，但受限于芯片的可选范围，存在成本高、功耗大、高失真、噪声大和步进粗的问题。其二，采用数模转换器(digital to analog converter，dac)来实现vga，但是电路架构，决定了其等效输入噪声较大，无法应用于低噪声的场合。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种基于dac的可变增益放大器和信号放大设备，能够通过简单的结构和较低的成本实现相对较高的性能，电路设计也比较灵活，可轻松满足绝大部分应用场合，具有很高的应用价值。
5.为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种基于dac的可变增益放大器，包括：第一放大器，被配置为对输入信号进行g1倍增益，其中，g1的取值大于1；数模转换器，其具有参考电压输入端口，所述参考电压输入端口连接至所述第一放大器的输出端，所述数模转换器被配置为利用采样码对所述第一放大器的输出信号进行可变衰减。
6.另外，本实用新型的基于dac的可变增益放大器还可以具有如下附加技术特征：
7.在一些示例中，所述可变增益放大器还包括：第二放大器，其输入端连接至所述数模转换器的输出端，所述第二放大器被配置为对所述数模转换器的输出信号进行g2倍增益。
8.在一些示例中，所述数模转换器还具有控制接口，所述控制接口用以连接外部控制器，所述数模转换器还被配置为通过所述外部控制器设定所述采样码。
9.在一些示例中，所述数模转换器为乘法数模转换器。
10.在一些示例中，所述第一放大器的等效输入噪声的量级小于等于
11.在一些示例中，g2的取值等于1。
12.为达到上述目的，本实用新型第二方面提出了一种信号放大设备，包括上述的基于dac的可变增益放大器。
13.本实用新型的基于dac的可变增益放大器和信号放大设备，能够通过简单的结构和较低的成本实现相对较高的性能，电路设计也比较灵活，可轻松满足绝大部分应用场合，具有很高的应用价值。
附图说明
14.图1是本实用新型一实施例的基于dac的可变增益放大器的架构图；
15.图2是本实用新型另一实施例的基于dac的可变增益放大器的架构图；
16.图3是本实用新型又一实施例的基于dac的可变增益放大器的架构图；
17.图4是本实用新型实施例的信号放大设备的结构框图。
具体实施方式
18.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
19.下面参考附图1—附图4描述本实用新型实施例的基于dac的可变增益放大器和信号放大设备。
20.图1是本实用新型一实施例的基于dac的可变增益放大器的架构图。
21.如图1所示，基于dac的可变增益放大器，包括：第一放大器amp1和数模转换器dac。
22.在该实施例中，第一放大器amp1，被配置为对输入信号进行g1倍增益，其中，g1的取值大于1。
23.具体地，第一放大器的等效输入噪声的量级小于等于
24.数模转换器dac具有参考电压输入端口，参考电压输入端口连接至第一放大器amp1的输出端，数模转换器dac被配置为利用采样码对第一放大器amp1的输出信号进行可变衰减。
25.在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，基于dac的可变增益放大器还包括：第二放大器amp2，其输入端连接至数模转换器dac的输出端，第二放大器amp1被配置为对数模转换器dac的输出信号进行g2倍增益。
26.具体地，g2的取值可等于1。
27.在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，数模转换器dac还可具有控制接口300，控制接口300用以连接外部控制器，数模转换器dac还被配置为通过外部控制器设定采样码。
28.具体地，外部控制器300可包括但不限于mcu(microcontroller unit，微控制单元)、fpga(field-programmable gate array，现场可编程门阵列)；控制接口可以是但不限于spi(serial peripheral interface，串行外设接口)、i2c(inter-integrated circuit，集成电路总线)中的一种，可根据dac的型号不同进行选择。
29.在本实用新型的一个实施例中，数模转换器dac可为乘法数模转换器。
30.根据本实用新型的基于dac的可变增益放大器，能够通过简单的结构和较低的成本实现相对较高的性能，电路设计也比较灵活，可轻松满足绝大部分应用场合，具有很高的应用价值。
31.接下来，以图2为例说明本实用新型的可变增益放大器的具体实现过程。记可变增益放大器的输入信号为v1，第一放大器amp1的输出信号为v
a1
，外部控制器设定的采样码为code，dac的位数为nbits，dac的输出信号为v
a2
，第二放大器amp2的输出信号为v0。具体实现
过程如下：
32.输入信号v1经过amp1，实现g1倍增益，得到v
a1
＝g1*v1。
33.amp1的输出信号v
a1
进入dac的参考电压输入端口，dac通过采样码code改变dac的输出信号，即其中，v
a2
的相位可能与v
a1
相差180
°
。
34.dac的输出信号为v
a2
经过amp2后，实现g2倍增益，得到经过amp2后，实现g2倍增益，得到
35.经过可变增益放大器的总增益其中，v0的相位可能与v1相差180
°
。因此，通过控制dac的采样码就可实现可变增益功能，可变增益的步进为该可变增益可在使用中进行灵活调整。
36.综上，本实用新型在dac的前一级引入带有增益g1的amp1，其等效输入噪声记为e
amp1
，量级可控制在以内。那么，考察amp1和dac总的等效输入噪声就为其中，e
dac
为dac的噪声。当g1足够大时，e
dac
对总的等效输入噪声ei的贡献就变得很小，这样就起到了降低等效输入噪声的目的，可做到噪声密度在个位数的量级。因此，本实用新型的可变增益放大器优于传统的电路架构(其e
dac
完全贡献到等效输入端)或专用芯片(一般噪声密度为十几至数十)。
37.基于上述的基于dac的可变增益放大器，本实用新型实施例提出了一种信号放大设备。
38.图4是本实用新型实施例的信号放大设备的结构框图。
39.如图4所示，信号放大设备100包括上述的基于dac的可变增益放大器1000。
40.该信号放大设备，通过上述的基于dac的可变增益放大器，能够通过简单的结构和较低的成本实现相对较高的性能，电路设计也比较灵活，可轻松满足绝大部分应用场合，具有很高的应用价值。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
42.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
43.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。