專利名稱：可編程增益放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種增益放大器，尤指一種具衰減電容且取樣電容可切換為 回授電容的可編程增益放大器。
背景技術(shù)：
圖1為公知切換電容形式的放大器100示意圖。如圖1所示，該放大器 100包含有取樣電容Cs、回授屯容Cf、兩個開關(guān)S1、 S2、以及一運(yùn)算放大器 110。該放大器100的運(yùn)作如下所述于一第一相位(取樣相位)時，開關(guān)Sl 連接至輸入信號Vin,而開關(guān)S2導(dǎo)通。因此，取樣電容Cs于第一相位時會對 輸入信號Vin進(jìn)行充電取樣。而于一第二相位(放大相位)時，開關(guān)S1會連接 至地電位，并且開關(guān)Sl會開啟而形成斷路，此時，取樣電容Cs于第一相位 時所儲存的電荷會與回授電容Cp進(jìn)行重新分配。因此，可于運(yùn)算放大器110 的輸出端建立起一個輸出信號Vout。大致上，放大器的增益由取樣電容Cs和 回授電容Cp的比值決定。由于上述的架構(gòu)無法隨著所須的增益進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，因此美國專利早 期公開公報第2005/0018061號揭露一種可編程增益放大器(programmable gain amplifier)。圖2為美國專利早期公開公報第2005/0018061號所揭露 的可編程增益放大器200的示意圖。如圖2所示，每一個電容CP1 CP127、 CN1 ~ CN127都借由一開關(guān)選擇性連接到輸入信號、運(yùn)算放大器349的輸出端、 或是一參考電壓。而可編程增益放大器200的運(yùn)作主要是借由切換控制模塊 351與353控制各個開關(guān)的切換。舉例來說，切換控制模塊351與353可于第 一相位決定連接到輸入信號的電容數(shù)目，以決定出取樣電容的等效電容值。 此外，切換控制模塊351與353亦于第二相位決定連接到運(yùn)算放大器349的 電容數(shù)目，以決定出回授電容的等效電容值。換句話說，切換控制模塊351 與353可以借由開關(guān)的控制，來控制取樣電容與回授電容的比值，并且等效 地控制了可編程增益放大器200的增益值。然而，以六位分辨率的可編程增益放大器200為例，由于可編程增益放 大器200必須支持六位的增益控制，因此其內(nèi)部的電容必須使用128x2個單 位電容(參見圖2)。這么大量的電容除了會耗費(fèi)芯片大量的面積之外，總電容 亦會成為前一級電路的負(fù)載，如此便無法符合高速，低耗電的設(shè)計需求。此 外，如果可編程增益放大器200欲支持更高分辨率的增益控制，譬如一個七 位的增益控制，那么可編程增益放大器200內(nèi)部所使用的電容必須再加倍， 成為128x2x2個單位電容。由此可知，在可編程增益^:大器200的架構(gòu)下， 其分辨率越高，則所須的電容越多，電容耗費(fèi)的面積也越大，很明顯地，這 并不是一個很經(jīng)濟(jì)的做法。因此，于圖3中，美國專利第6,580,382號揭露了另一種可編程增益i文 大器300，來解決前述的問題。如圖3所示，可編程增益放大器300包括了兩 個電容數(shù)組，做為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換之用。每一電容數(shù)組除了一些附加的電容之 外，包括二進(jìn)制權(quán)重區(qū)段，概區(qū)分為兩級，經(jīng)由衰減電容(decayed capacitor) 34及35互呈電容性耦接,以降低電容比(capacitor ratio)。由 于采用了衰減電容34及35，借由電容串聯(lián)的效應(yīng)，不但可以降低所須電容的 數(shù)量，也可降低電容所耗費(fèi)的面積，并且降低了前一級電路看進(jìn)去的負(fù)載。但是，在前述的可編程增益放大器300中，僅采用電容Cp作為回授電容 使用。換句話說，可編程增益放大器300只能借由調(diào)整取樣電容的等效電容 值來達(dá)成增益控制的目的，如此不但無法提供多樣化的控制機(jī)制，也無法節(jié) 省電容Cp的面積。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種具衰減電容且取樣電容可切換為回授電容的可編程增益放大器，借以節(jié)省可編程增益放大器的面積。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明可編程增益放大器包含有一運(yùn)算放大器、N個衰 減電容、N+l組調(diào)整電容模塊、多個切換開關(guān)、 一切換控制模塊、以及一回授 開關(guān)，N為正整數(shù)。每組調(diào)整電容模塊具有至少一個調(diào)整電容，每組調(diào)整電容 模塊的所有調(diào)整電容的第一端互相連接，且其中一組調(diào)整電容模塊連接至運(yùn) 算放大器的輸入端，且相鄰兩組調(diào)整電容模塊經(jīng)由一衰減電容連接。每個切 換開關(guān)由切換控制模塊控制，且其開關(guān)共同端分別連接于的調(diào)整電容的第二 端，借以將所連接的調(diào)整電容連接于一輸入信號、 一參考電壓、或運(yùn)算放大 器的輸出端其中之一?；厥陂_關(guān)連接至運(yùn)算放大器的輸出端與第一輸入端之 間，且在于一第一相位期間導(dǎo)通，其余期間斷路。調(diào)整電容在一第二相位時可以經(jīng)由切換開關(guān)的控制連接于運(yùn)算放大器的 輸出端作為回授電容之用，且第一相位與第二相位并不重疊。由于本發(fā)明可編程增益》文大器采用衰減電容(decayed capaci tor)架構(gòu)， 因此可以降低取樣電容的面積。此外，由于本發(fā)明可編程增益放大器的內(nèi)部 電容不但可作為取樣電容，亦可作為回授電容，因此在信號處理上，能夠提 供更多種不同的信號增益值，并且可以節(jié)省原本做為回授電容的電容面積。


圖1為公知切換電容形式的放大器示意圖。圖2為公知可編程增益放大器的示意圖。圖3為另一公知可編程增益放大器的示意圖。圖4A為本發(fā)明可編程增益放大器的第一實(shí)施例的示意圖。圖4B為圖4A可編程增益放大器在第一相位時的等效電路。圖4C為圖4A可編程增益放大器在第二相位時的等效電路。圖4D為圖4A可編程增益放大器的輸入電容的等效電路。圖5為圖4A可編程增益放大器的輸入電容的等效電路。圖6為本發(fā)明可編程增益放大器的第二實(shí)施例的示意圖。圖7為8位可編程增益放大器的示意圖。圖8為圖4A可編程增益放大器的採作時鐘的示意圖。符號說明 100放大器110、 36、 349、 420運(yùn)算放大器200、 30G 可編程增益放大器400、 450、 500、 600 可編程增益放大器34、 35、 Csc 衰減電容351、 353、 430、 630 切換控制模塊402、 404、 602、 604、 606 調(diào)整電容才莫塊406、 408 開關(guān)模塊421、 421，、 521、 521，、 621、 621， 增益控制單元 C1 C4、 CF 電容 S1 S4、 SF開關(guān)具體實(shí)施方式
以下參考圖式詳細(xì)說明本發(fā)明可編程增益放大器。圖4A為本發(fā)明可編程增益放大器400的第一實(shí)施例的示意圖。于本實(shí)施 例中，可編程增益放大器400為4位的可編程增益放大器?？删幊淘鲆娣糯?器400包含有一運(yùn)算放大器110、兩組(N+1組)調(diào)整電容模塊402、 404、兩組 (N+l組)開關(guān)模塊406、 408、 一回授開關(guān)Sh —(N個)衰減電容Cs" —回授 電容CF、及一控制模塊430。其中N為大于O的正整數(shù)，在此實(shí)施例中N為1。如圖4A所示，第一組調(diào)整電容模塊402包含第一端互相連接的電容Cl 與C2;第二組調(diào)整電容模塊404包含第一端互相連接的電容C3與C4。且， 第一組調(diào)整電^漠塊402的第一端與第二組調(diào)整電^^莫塊404的第一端經(jīng)由
衰減電容Cse連接。另外，第二組調(diào)整電容模塊404的第一端還連接至運(yùn)算放大器110的負(fù)輸入端。而第一組切換開關(guān)模塊406包含一共同端連接于電容 Cl的第二端的切換開關(guān)S1與一共同端連接于電容C2的第二端的切換開關(guān)S2;第二組切換開關(guān)模塊408包含一共同端連接于電容C3的第二端的切換開關(guān)S3 與一共同端連接于電容C4的第二端的切換開關(guān)S4。在本實(shí)施例中，每個切換開關(guān)具有一個共同端與第一連接端、第二連接端與第三連接端，且第一連接 端、第二連接端與第三連接端分別連接至一輸入信號Vin、 一接地電壓、以及 運(yùn)算放大器110的輸出端Vout?；厥陂_關(guān)Sp連接于運(yùn)算放大器110的輸入端與輸出端Vout之間；而控制 模塊430輸出一組控制信號來分別控制每個切換開關(guān)SI ~ S4的導(dǎo)通狀態(tài)。舉 例來說，借由控制模塊430的控制信號的控制，每個切換開關(guān)S1 S4可分別 將調(diào)整電容C1 C4的另一端選擇性地耦接至輸入信號Vin、接地電壓、或是 運(yùn)算放大器110的輸出端Vout。在此實(shí)施例中，為了支持4位的增益控制，調(diào)整電容C1、 C3的電容值設(shè) 計為1C，而調(diào)整電容C2、 C4的電容值設(shè)計為2C，而衰減電容Cs。的電容值亦 設(shè)計為1C。因此，借由衰減電容Cse的串聯(lián)效應(yīng)，調(diào)整電容C1、 C2、 C3、 C4 從運(yùn)算放大器110端看進(jìn)去的等效電容值便會分別對應(yīng)(1/4)C、 (1/2)C、 1C、 2C,如圖4D所示。換言之，等效電容值的比例為1: 2: 4: 8 (20: 21: 22: 23)。如此一來，借由適當(dāng)?shù)目刂?，本發(fā)明便可利用這些調(diào)整電容做出分辨率 為4位的增益效果。請參閱圖8，圖8為圖4A可編程增益放大器400的第一相位時鐘CLK1與 第二相位時鐘CLK2的示意圖。如圖8所示，可編程增益放大器400是借由兩 個相位時鐘CLK1、 CLK2加以運(yùn)作。第一相位時鐘CLK1是于的第一相位(取樣 相位)時被致能，而第二相位時鐘CLK2是于第二相位(放大相位)時被致能。 一般而言，第一相位時鐘CLK1與第二相位時鐘CLK2為非重疊時鐘 (Non-overlap clock)。
以下說明而可編程增益放大器400的運(yùn)作。首先，切換控制模塊430會 根據(jù)一預(yù)定增益，產(chǎn)生一組控制信號來分別控制每個切換開關(guān)S1-S4。其次， 與圖2所示的可編程增益放大器200的運(yùn)作類似，在第一相位時，控制模塊 "0可以決定各個電容C1-C4中，耦接至輸入信號Vin的電容；而于第二相 位時，控制模塊430可以決定各個電容C1 C4，耦接至運(yùn)算放大器110的輸 出端的電容；換言之，控制模塊430可借由開關(guān)S1 S4的控制，決定出取樣 電容與回授電容的等效電容值。因此亦可決定出取樣電容與回授電容的比值， 進(jìn)而決定出可編程增益放大器400的增益值，以于運(yùn)算放大器110的輸出端 建立4lr出4言號Vout。在下面的說明中，會以兩種不同的運(yùn)作方式詳細(xì)說明可編程增益放大器 400的運(yùn)作。第一種運(yùn)作方式是在第二相位時將所有調(diào)整電容設(shè)定為回授電 容，而第二種運(yùn)作方式是在第二相位時將部分調(diào)整電容設(shè)定為回授電容。圖4B為圖"的可編程增益;^欠大器在第一相位時等效電路。圖4C為圖4A 的可編程增益放大器在第二相位時等效電路，亦即將所有調(diào)整電容設(shè)定為回 授電容。首先，參考圖4B，在第一相位時(亦即相位時鐘CLK1為邏輯"H")回授 開關(guān)Sp被導(dǎo)通，同時控制模塊430是根據(jù)一預(yù)定增益產(chǎn)生一組控制信號來控 制各個切換開關(guān)SI -S4的導(dǎo)通狀態(tài)。亦即回授開關(guān)Sp是由相位時鐘CLK1控 制，在相位時鐘CLK1為邏輯"H"時，回授開關(guān)Sp被導(dǎo)通；而在相位時鐘CLK1 為邏輯"L"時，回授開關(guān)SF被斷路。若根據(jù)預(yù)定增益，例如G[3，0]-0011， 則調(diào)整電容Cl與C2被視為取樣電容，而調(diào)整電容C3與C4被視為不作用電 容。所以，控制模塊430在此第一相位時會控制切換開關(guān)S1 S2使之第一連 接端與共同端導(dǎo)通，進(jìn)而使調(diào)整電容C1與C2連接至輸入電壓Vin;同時控制 切換開關(guān)S3與S4使之第二連接端與共同端導(dǎo)通，進(jìn)而使調(diào)整電容C3與C4 連接至接地電壓。所以，在此第一相位狀態(tài)下，輸入電壓Vin會對調(diào)整電容Cl與C2以及衰減電容Cse充電，亦即調(diào)整電容C1和C2與衰減電容Cse是串
聯(lián)連接。之后，參考圖4C，在第二相位時(亦即相位時鐘CLK2為邏輯"H")回授 開關(guān)Sp已被斷路；同時控制模塊430在此第二相位時會控制全部切換開關(guān)S1 ~ S4使之第三連接端與共同端導(dǎo)通，進(jìn)而使全部調(diào)整電容C1 ~C4連接至運(yùn)算放 大器110的輸出端Vout。而可編程增益放大器400在上述的運(yùn)作之下，其增 益可依照電荷守恒推導(dǎo)之Vin(G3x2C+G2xC+Glxl/2C+G0xl/4C) =Vout (2C+C+1/2C+1/4C+CF)Vout = Vin(G3x2C+G2xC+Glxl/2C+G0xi/4C)/(2C+C+l/2C+l/4C+CF)=[G[3: 0]C/(15C+4CF)]VinGain = Vout/Vin = G[3: 0](V (15C+4CF)上述的式子是，支設(shè)全部的調(diào)整電容C1 C4在第二相位時均作為回授電容 之用。在上述的實(shí)施例中，由于G[3， 0]=0011,其增益為3C/(15C+4CF)。若是并未將全部的調(diào)整電容CI ~ C4在第二相位時均作為回授電容之用， 而僅是將被視為不作用電容的調(diào)整電容作為回授電容之用，則其增益可依照 電荷守恒推導(dǎo)之Vin(G3x2C+G2xC+Glxl/2C+G0xl/4C) = Vout (2C + C + 1/2C + 1/4 C + C卩 -(G3x2C+G2xC+Glxl/2C+G0xl/4C))Vout = Vin(G3x2C+G2xC+Glxl/2C+G0xl/4C) / ( 2C + C + 1/2C + 1/4C + CF _ G3x2C+G2xC+Glxl/2C+G0xl/4C))= G[3: 0]C/(15C+4CF-G [3: O])Gain = Vout/Vin = G[3: 0] C/(15C+4C「G [3: O])上述的式子是假設(shè)未將全部的調(diào)整電容C1 C4在第二相位時均作為回授 電容之用。在上述的實(shí)施例中，由于G[3，0]^011，其增益為3C/(12C+4CF)。此外，在此請注意，回授電容CF為一選擇性(optional)的裝置。換言之， 由于可編程增益放大器400可使用內(nèi)部調(diào)整電容CI ~ C4作為回授電容之用。 因此本發(fā)明在沒有回授電容G的情況下亦可實(shí)施。圖5為本發(fā)明可編程增益放大器的電路圖的第二實(shí)施例。該可編程增益
放大器450為差動信號(differential signals)放大器，接收一對差動輸入 信號Vinp與Vinn后產(chǎn)生一對差動輸出信號Voutp與Voutn。該可編程增益放 大器450包含一運(yùn)算放大器420和兩組增益控制單元421與421，。每組增益 控制單元421或421，的架構(gòu)及功能與第一實(shí)施例相同，亦即增益控制單元 421 (421，)包含兩組(N+1組)調(diào)整電容模塊402、 404、兩組(N+l組)開關(guān)模塊、 一回授開關(guān)Sp、 一(N個)衰減電容Csc;、 一回授電容Ch以及一控制模塊430。 其中，N為大于O的正整數(shù)，在此實(shí)施例中N為1。而且，該實(shí)施例可編程增 益放大器450的開關(guān)模塊的切換開端Sl、 S2、 S3與S4的第二連接端則連接 于一參考電壓Voffset，該參考電壓Voffset可視為一個共模電壓(交流地電 壓)。當(dāng)然，亦可將參考電壓Voffset直接改為接地電位，如此的相對應(yīng)變化， 亦不違背本發(fā)明的精神。由于可編程增益放大器450的動作與可編程增益放 大器400相同，不再重復(fù)說明。圖6為本發(fā)明可編程增益放大器的電路圖的第三實(shí)施例?？删幊淘鲆娣?大器500包含有運(yùn)算放大器420和兩組增益控制單元521與521，。該實(shí)施例 的可編程增益放大器500為差動信號(differential signals)放大器，因此 分別連接至正輸入端與負(fù)輸入端的增益控制單元521與521，的架構(gòu)均相同， 以下僅針對增益控制單元521進(jìn)行說明。本實(shí)施例中，增益控制單元521包 含兩組(N+1組)調(diào)整電容模塊、兩組(N+1組)開關(guān)模塊、 一回授開關(guān)Sp、 一(N 個)衰減電容Csc:、以及一控制模塊530。第二實(shí)施例的可編程增益放大器500 與第一實(shí)施例的可編程增益放大器450大致相同，唯一不同點(diǎn)是可編程增益 放大器500的兩組增益控制單元521與521，中并未包含回授電容CF。亦即增 益控制單元521與521，省略了回授電容G。由于可編程增益放大器500與可 編程增益放大器450的動作模式相同，不再重復(fù)說明。由上述圖4A與圖6可知，由于本發(fā)明可編程增益;^文大器采用了衰減電容 的架構(gòu)，僅需要用14C的電容，便可實(shí)施四位的可編程增益放大器。若采用 圖2所示的可編程增益放大器200架構(gòu)，則必須30C((C+2C+4C+8C)x2)的電容
方可實(shí)施。很明顯地，本發(fā)明節(jié)省了電容數(shù)目以及其消耗的面積。此外，在圖2所示可編程增益放大器200的架構(gòu)下，前級電路看到的負(fù)載是15C，而本 發(fā)明僅有(15/4)C的負(fù)栽，很明顯地，本發(fā)明亦可降低負(fù)載。圖4D為圖4A可 編程增益放大器400的所有切換開關(guān)的第一連接端與共同端連接的等效電路。 從該圖即可清楚了解，前級電路看到的本發(fā)明的負(fù)載為15/4C。
此外，由前述的兩種操作方式，可得知本發(fā)明實(shí)可具有多種的操作方式； 相較于圖3所示的可編程增益放大器300架構(gòu)，本發(fā)明可借由控制開關(guān)的切 換，調(diào)整取樣電容的等效電容值以及回授電容的等效電容值，因此本發(fā)明無 須回授電容Cp亦可實(shí)施，更進(jìn)一步的節(jié)省了電容的數(shù)量，并且提供了更多樣 化的控制機(jī)制。
在此請注意，前述的4位可編程增益放大器400、 500僅僅只為本發(fā)明的 一實(shí)施例，而非本發(fā)明的限制。換句話說，本發(fā)明亦可應(yīng)用在更多位的可編 程增益放大器之中。舉例來說，本發(fā)明可以利用更多的衰減電容，以進(jìn)一步 地降低整個可編程增益放大器的電容與面積。請參閱圖7，圖7為8位可編程增益放大器600的第四實(shí)施例的示意圖。 如圖7所示，可編程增益放大器600包含有運(yùn)算放大器420和兩組增益控制 單元621與621'。該實(shí)施例的可編程增益放大器600為差動信號 (differential signals)放大器，因此分別連接至正輸入端與負(fù)輸入端的增 益控制單元621與621，的架構(gòu)均相同，以下僅針對增益控制單元621進(jìn)行說 明。本實(shí)施例中，增益控制單元621包含三組(N+l組)調(diào)整電容^t塊、三組(N+l 組)開關(guān)模塊、 一回授開關(guān)SF、 二(N個)衰減電容Cscl、 Csc2、 一回授電容Cp、 以及一控制模塊630。 N為大于O的正整數(shù)，在此實(shí)施例中N為2。
如圖7所示，第一組調(diào)整電容模塊602包含第一端互相連接的電容C1、 C2與C3;第二組調(diào)整電容模塊604包含第一端互相連接的電容C4、 C5與C6; 以及第三組調(diào)整電容模塊606包含第一端互相連接的電容C7與C8。且，第一 組調(diào)整電容模塊602的第一端與第二組調(diào)整電容模塊604的第一端經(jīng)由衰減
電容Cw連接；第二組調(diào)整電容;f莫塊604的第一端與第三組調(diào)整電容才莫塊606 的第一端經(jīng)由衰減電容Cs"連接。另外，第三組調(diào)整電容模塊606的第一端連 接至運(yùn)算放大器420的一輸入端。而笫一組切換開關(guān)模塊包含一共同端連接 于電容C1的第二端的切換開關(guān)S1、 一共同端連接于電容C2的第二端的切換 開關(guān)S2、與一共同端連接于電容C3的第二端的切換開關(guān)S3;第二組切換開 關(guān)模塊包含一共同端連接于電容C4的第二端的切換開關(guān)S4、與一共同端連接 于電容C5的第二端的切換開關(guān)S5、與一共同端連接于電容C6的第二端的切 換開關(guān)S6;以及第三組切換開關(guān)模塊包含一共同端連接于電容C7的第二端的 切換開關(guān)S7與一共同端連接于電容C8的第二端的切換開關(guān)S8。在本實(shí)施例 中，每個切換開關(guān)具有一個共同端與第一連接端、第二連接端與第三連接端， 且每個切換開關(guān)的相對應(yīng)的連接端互相連接，且笫一、第二與第三連接端分 別連接至一輸入信號Vin、 一參考電壓Voffset、以及運(yùn)算放大器420的輸出 端Voutp。參考電壓Voffset可^見為一個共才莫電壓(交流地電壓)。當(dāng)然，亦可 將參考電壓Voffset直接改為接地電位，如此的相對應(yīng)變化，亦不違背本發(fā) 明的精神。在圖7的電路架構(gòu)下，從運(yùn)算放大器端看進(jìn)去的電容Cl-C8分別對應(yīng) (1/64)C、 (1/32)C、 (1/16)C、 (1/8)C、 (1/4)C、 (1/2)C、 C、 2C,因此可以 支持8位的操作，此領(lǐng)域具有通常知識者應(yīng)可理解其相關(guān)操作，故不另贅述 于此。相對于公知技術(shù)，本發(fā)明可編程增益放大器采用衰減電容(decayed capacitor)架構(gòu)，因此可以降低取樣電容的面積。此外，由于本發(fā)明可編程 增益放大器的內(nèi)部電容不但可作為取樣電容，亦可作為回授電容，因此在信 號處理上，能夠提供更多種不同的信號增益值，并且可以節(jié)省原本做為回授 電容的電容面積。以上雖以實(shí)施例說明本發(fā)明，但并不因此限定本發(fā)明的范圍，只要不脫 離本發(fā)明的宗旨，該行業(yè)者可進(jìn)行各種變形或變更。
權(quán)利要求
1.一種可編程增益放大器，包含有一運(yùn)算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端、以及一輸出端；N個衰減電容，N為正整數(shù)；N+1組調(diào)整電容模塊，每組調(diào)整電容模塊具有至少一個調(diào)整電容，每個調(diào)整電容具有一第一端與一第二端，每組調(diào)整電容模塊的所有調(diào)整電容的第一端互相連接并定義為一電容模塊共同端，且其中一組調(diào)整電容模塊的電容模塊共同端連接至前述運(yùn)算放大器的第一輸入端，且相鄰兩組調(diào)整電容模塊的電容模塊共同端經(jīng)由前述其中一個衰減電容連接；多個切換開關(guān)，每個切換開關(guān)具有一開關(guān)共同端與多個輸出連接端，每個切換開關(guān)的該開關(guān)共同端分別連接于前述每個調(diào)整電容的第二端，借以將前述所連接的調(diào)整電容連接于一輸入信號、一參考電壓、或前述運(yùn)算放大器的該輸出端；一切換控制模塊，是根據(jù)一增益控制信號產(chǎn)生一組控制信號來個別地控制前述每個切換開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；以及一回授開關(guān)，耦接至前述運(yùn)算放大器的該輸出端與該第一輸入端之間，且在于一第一相位期間導(dǎo)通，其余期間斷路；其中，前述調(diào)整電容在一第二相位時，可以經(jīng)由前述切換開關(guān)的控制連接于前述運(yùn)算放大器的該輸出端作為回授電容之用，且前述第一相位與前述第二相位并不重疊。
2. 如權(quán)利要求l所述的可編程增益放大器，還包含一回授電容，其耦 接于前述運(yùn)算放大器的該輸出端與該第一輸入端之間，該回授電容是與前述 回授開關(guān)并聯(lián)連接。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制模 塊于前述笫二相位時，將所有的切換開關(guān)的該開關(guān)共同端連接于前述運(yùn)算放 大器的該輸出端作為回授電容之用。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制模 塊于前述第一相位時，根據(jù)所需增益將部分調(diào)整電容連接到前述輸入信號， 而將其它調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而在前迷第二相位時，將第一相位 連接到前述輸入信號的調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而將第一相位連接到 前述參考電壓的調(diào)整電容連接到前述運(yùn)算放大器的該輸出端作為回授電容之 用。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的可編程增益放大器，其中前述N為1,且 每組調(diào)整電容模塊具有兩個調(diào)整電容，借以提供該可編程增益放大器4位的 分辨率。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的可編程增益放大器，其中前述N為2，且 兩組調(diào)整電容模塊具有三個調(diào)整電容，而與運(yùn)算放大器的輸入端連接的調(diào)整 電容模塊具有兩個調(diào)整電容，借以提供該可編程增益放大器8位的分辨率。
7. —種可編程增益放大器，包含有一差動運(yùn)算放大器，具有一組差動輸入端與一組差動輸出端；以及 兩組增益控制單元，每組增益單元分別連接于一差動輸入端與一對應(yīng)的 差動輸出端；其中每組增益控制單元包含 N個衰減電容，N為正整數(shù)；N+l組調(diào)整電容模塊，每組調(diào)整電容模塊具有至少一個調(diào)整電容，每個調(diào) 整電容具有一第一端與一第二端，每組調(diào)整電容模塊的所有調(diào)整電容的第一 端互相連接并定義為一電容模塊共同端，且其中一組調(diào)整電容模塊的電容模 塊共同端連接至前述運(yùn)算放大器的該差動輸入端，且相鄰兩組調(diào)整電容模塊 的電容模塊共同端經(jīng)由前述其中 一個衰減電容連接；多個切換開關(guān)，每個切換開關(guān)具有一開關(guān)共同端與多個輸出連接端，每 個切換開關(guān)的該開關(guān)共同端分別連接于前述的調(diào)整電容的第二端，借以將前 述所連接的調(diào)整電容連接于一輸入信號、 一參考電壓、或前述運(yùn)算放大器的該差動輸出端；一切換控制模塊，根據(jù)一增益控制信號產(chǎn)生一組控制信號來個別控制前迷每個切換開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；以及一回授開關(guān)，耦接至前述運(yùn)算放大器的該差動輸出端與該差動輸入端之間，且在于一第一相位期間導(dǎo)通，其余期間斷路；其中，前述調(diào)整電容在一第二相位時可以經(jīng)由前述切換開關(guān)的控制連接 于前述運(yùn)算放大器的輸出端作為回授電容之用，且前述第一相位與第二相位 并不重疊。
8. 如權(quán)利要求7所述的可編程增益放大器，其中前述每組增益控制單 元還包含一回授電容，該回授電容與前述回授開關(guān)并聯(lián)連接。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制模 塊于前述第二相位時，將所有的切換開關(guān)的開關(guān)共同端連接于前述運(yùn)算放大 器的該差動輸出端作為回授電容之用。
10. 如權(quán)利要求7或8所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制模 塊于前述第一相位時，根據(jù)所需增益將部分調(diào)整電容連接到前述輸入信號， 而將其它調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而在前述第二相位時，將第一相位 連接到前述輸入信號的調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而將第 一相位連接到 前述參考電壓的調(diào)整電容連接到前述運(yùn)算放大器的該差動輸出端作為回授電 容之用。
11. 如權(quán)利要求7或8所述的可編程增益放大器，其中前述N為1，且 每組調(diào)整電容模塊具有兩個調(diào)整電容，借以提供該可編程增益放大器4位的 分辨率。
12. 如權(quán)利要求7或8所述的可編程增益放大器，其中前述N為2，且 兩組調(diào)整電容模塊具有三個調(diào)整電容，而與運(yùn)算放大器的該差動輸入端連接 的調(diào)整電容模塊具有兩個調(diào)整電容，借以提供該可編程增益放大器8位的分辨率。
13. —種可編程增益放大器，包含有一運(yùn)算放大器，具有一第一輸入端、 一第二輸入端、以及一輸出端； 一衰減電容；二組調(diào)整電容模塊，每組調(diào)整電容模塊具有二個調(diào)整電容，每個調(diào)整電 容具有一第一端與一第二端，每組調(diào)整電容模塊的所有調(diào)整電容的第一端互 相連接并定義為一電容模塊共同端，且其中一組調(diào)整電容模塊的電容模塊共 同端連接至前述運(yùn)算放大器的第一輸入端，且兩組調(diào)整電容模塊的電容模塊 共同端經(jīng)由前述衰減電容連接；四個切換開關(guān)，每個切換開關(guān)具有一開關(guān)共同端與多個輸出連接端，每 個前述切換開關(guān)的開關(guān)共同端分別連接于前述調(diào)整電容的第二端，借以將所 連接的前述調(diào)整電容連接于一輸入信號、 一參考電壓、或前述運(yùn)算放大器的該車lr出端；一切換控制模塊，根據(jù)一增益控制信號產(chǎn)生一組控制信號來個別地控制 前述每個切換開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；以及一回授開關(guān)，耦接至前述運(yùn)算放大器的該輸出端與該第一輸入端的間， 并于一第一相位期間導(dǎo)通，其余期間斷路；其中，前述調(diào)整電容在一第二相位時，借由前述切換開關(guān)的控制連接于 前述運(yùn)算放大器的該輸出端作為回授電容之用，且前述第一相位與前述第二 相位并不重疊。
14. 如權(quán)利要求13所述的可編程增益放大器，還包含一回授電容，該 回授電容與前述回授開關(guān)并聯(lián)連接。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制 模塊于前述第二相位時，將所有的切換開關(guān)的該開關(guān)共同端連接于前述運(yùn)算 放大器的該輸出端作為回授電容之用。
16. 如權(quán)利要求13或14所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制 模塊于前述第一相位時，根據(jù)所需增益將部分的調(diào)整電容連接到前述輸入信號，而將其它調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而在前述第二相位時，將第一 相位連接到前述輸入信號的調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而將于第一相位 連接到前述參考電壓的調(diào)整電容連接到前述運(yùn)算放大器的該輸出端以作為回 授電容之用。
17. —種可編程增益放大器，包含有一差動運(yùn)算放大器，具有一組差動輸入端與一組差動輸出端；以及 兩組增益控制單元，每組增益單元分別連接于一差動輸入端與一對應(yīng)的 差動輸出端；其中每組增益控制單元包含 一衰減電容；二組調(diào)整電容模塊，每組調(diào)整電容模塊具有二個調(diào)整電容，每個調(diào)整電 容具有一第一端與一第二端，每組調(diào)整電容模塊的所有調(diào)整電容的第一端互 相連接并定義為 一 電容模塊共同端，且其中 一組調(diào)整電容模塊的電^#塊共 同端連接至前述運(yùn)算放大器之該差動輸入端，且該兩組調(diào)整電容模塊的電容 模塊共同端經(jīng)由前述衰減電容連接；四個切換開關(guān)，每個切換開關(guān)具有一開關(guān)共同端與多個輸出連接端，每 個切換開關(guān)的該開關(guān)共同端分別連接于前述對應(yīng)的調(diào)整電容的第二端，借以 將前述所連接的調(diào)整電容連接于一輸入信號、 一參考電壓、或前述運(yùn)算放大 器的該差動輸出端；一切換控制模塊，根據(jù)一增益控制信號產(chǎn)生一組控制信號來個別控制前 述每個切換開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；以及一回授開關(guān)，耦接至前述運(yùn)算放大器的該差動輸出端與該差動輸入端之 間，且在于一第一相位期間導(dǎo)通，其余期間斷路；其中，前述調(diào)整電容在一第二相位時，借由前述切換開關(guān)的控制連接于 前述運(yùn)算放大器的輸出端作為回授電容之用，且前述第一相位與第二相位并 不重疊。
18. 如權(quán)利要求17所述的可編程增益放大器，其中前述每組增益控制 單元還包含一回授電容，該回授電容與前述回授開關(guān)并聯(lián)連接。
19. 如權(quán)利要求17或18所述的可編程增益放大器，其中前迷切換控制 模塊于前述第二相位時，將所有的切換開關(guān)的開關(guān)共同端連接于前述運(yùn)算放 大器的該差動輸出端作為回授電容之用。
20. 如權(quán)利要求17或18所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制 模塊于前述第一相位時，根據(jù)所需增益將部分的調(diào)整電容連接到前述輸入信 號，而將其它調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而在前述第二相位時，將第一 相位連接到前述輸入信號的調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而將第一相位連 接到前述參考電壓的調(diào)整電容連接到前述運(yùn)算放大器的該差動輸出端作為回 授電容之用。
21. —種可編程增益放大器，包含有一差動運(yùn)算放大器，具有一組差動輸入端與一組差動輸出端；以及 兩組增益控制單元，每組增益單元分別連接于一差動輸入端與一對應(yīng)的 差動輸出端；其中每組增益控制單元包含 二衰減電容；三組調(diào)整電容模塊，第 一組調(diào)整電容模塊與第二組調(diào)整電容模塊分別具 有三個調(diào)整電容，而第三組調(diào)整電容模塊具有二個調(diào)整電容，每個調(diào)整電容 具有一第一端與一第二端，每組調(diào)整電容模塊的所有調(diào)整電容的第一端互相連接并定義為一電容模塊共同端，且該第三組調(diào)整電容模塊的電容模塊共同 端連接至前述運(yùn)算放大器的該差動輸入端，且相鄰兩組調(diào)整電容模塊的電容 模塊共同端經(jīng)由前述其中一個衰減電容連接；八個切換開關(guān)，每個切換開關(guān)具有一開關(guān)共同端與多個輸出連接端，每 個切換開關(guān)的該開關(guān)共同端分別連接于前述對應(yīng)的調(diào)整電容的第二端，借以 將前述所連接的調(diào)整電容連接于一輸入信號、 一參考電壓、或前述運(yùn)算放大器的該差動輸出端；一切換控制模塊，根據(jù)一增益控制信號產(chǎn)生一組控制信號來個別控制前 述每個切換開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；以及一回授開關(guān)，耦接至前述運(yùn)算放大器的該差動輸出端與該差動輸入端之 間，且在于一第一相位期間導(dǎo)通，其余期間斷路；其中，前述調(diào)整電容在一第二相位時可以經(jīng)由前述切換開關(guān)的控制連接 于前述運(yùn)算放大器的輸出端作為回授電容之用，且前述第一相位與第二相位 并不重疊。
22. 如權(quán)利要求21所述的可編程增益放大器，其中前述每組增益控制 單元還包含一回授電容，該回授電容系與前述回授開關(guān)并聯(lián)連接。
23. 如權(quán)利要求21或22所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制 模塊于前述第二相位時，將所有的切換開關(guān)的開關(guān)共同端連接于前述運(yùn)算放 大器的該差動輸出端作為回授電容之用。
24. 如權(quán)利要求21或22所述的可編程增益放大器，其中前述切換控制 模塊于前述第一相位時，根據(jù)所需增益將部分調(diào)整電容連接到前述輸入信號， 而將其它調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而在前述第二相位時，將第一相位 連接到前述輸入信號的調(diào)整電容連接到前述參考電壓，而將第一相位連接到 前述參考電壓的調(diào)整電容連接到前述運(yùn)算放大器的該差動輸出端作為回授電 容之用。
全文摘要
一可編程增益放大器，包含有一運(yùn)算放大器、N個衰減電容、N+1組調(diào)整電容模塊、多個切換開關(guān)、一切換控制模塊、以及一回授開關(guān)，N為大于0的整數(shù)。每組調(diào)整電容模塊具有至少一個調(diào)整電容。每個切換開關(guān)由切換控制模塊控制，且其開關(guān)共同端分別連接于的調(diào)整電容的第二端，借以將所連接的調(diào)整電容連接于一輸入信號、一參考電壓、或運(yùn)算放大器的輸出端?；厥陂_關(guān)連接至運(yùn)算放大器的輸出端與第一輸入端之間，且在于一第一相位期間導(dǎo)通，其余期間斷路。調(diào)整電容在一第二相位時可以經(jīng)由切換開關(guān)的控制連接于運(yùn)算放大器的輸出端作為回授電容之用，且第一相位與第二相位并不重疊。
文檔編號H03M1/18GK101132177SQ20061012181
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月24日
發(fā)明者林盟智, 歐陽銘 申請人:凌陽科技股份有限公司