專利名稱：電壓控制電路及可變增益放大器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是為一種電壓控制電路，尤指一種應用于可變增益 放大電路的電壓控制電路。
背景技術：
在可變增益放大電路中，通常會包含一個乘法器，尤其是吉伯特單元(Gilbert cell),用以將輸入的信號進行增益，另外 包含一個電壓控制電路，用以控制乘法器，使輸入的信號與輸 出的信號極性相同。在吉伯特單元中的電壓控制電路通常包含 一個輸入端、二個輸出端，通過兩個輸出端所產(chǎn)生的控制電壓 來控制乘法器的增益。可變增益放大電路在運作時，電壓控制 電路其中一個輸出端所產(chǎn)生的控制電壓必須恒大于另 一個輸出端所產(chǎn)生的控制電壓，才會使乘法器的輸入信號與輸出信號極 性相同，否則將會造成整個系統(tǒng)運作的不正常。請參閱圖la,其是顯示可變增益放大電路正常運作時的輸 出信號。由于電壓控制電路其中一輸出電壓一直大于另一輸出 電壓時，將會使乘法器的輸入信號與輸出信號極性相同，因此 系統(tǒng)可以正常運作，輸出正常的輸出信號ll。請參閱圖lb，其是顯示可變增益放大電路不正常運作時的 輸出信號。其中在時間點T的時候，電壓控制電路其中原本較 大的輸出電壓因為不穩(wěn)定，突然小于另 一 個原本較小的輸出電 壓，使輸出的信號在時間點T時極性相反，造成信號的錯誤， 因此系統(tǒng)無法正常運作，輸出錯誤的輸出信號12，對使用上將 會造成困擾。傳統(tǒng)的電壓控制電路在設計上，可能因為電壓的來源突然改變，或是因為輸入電壓的不穩(wěn)定，造成原本較大的輸出電壓 突然小于原本較小的輸出電壓，使可變增益放大電路的運作不 正常，造成乘法器無法運作，因此如何穩(wěn)定的使電壓控制電路 中的一輸出電壓穩(wěn)定的大于另 一輸出電壓，成為電壓控制電路 設計中的一個重要的課題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)應用于可變增益放大電路的電 壓控制電路可能會造成輸出電壓不正常，使后續(xù)的應用電路無 法運作的問題，并提供一種可以控制穩(wěn)定輸出電壓的電壓控制 電路。為達此目的，本發(fā)明提供一種電壓控制電路，其是包含 一控制電壓源，用以輸入一單端控制電壓； 一電流產(chǎn)生單元， 耦接于該控制電壓源及一接地端，用以根據(jù)該單端控制電壓， 產(chǎn)生一第一電流； 一輸出電壓產(chǎn)生單元，其是耦接至該電流產(chǎn) 生單元，該輸出電壓產(chǎn)生單元用以接收一參考電壓，并根據(jù)該 第一電流與該參考電壓產(chǎn)生一第一輸出電壓以及一第二輸出電 壓；其中該第一輸出電壓是大于該第二輸出電壓。本發(fā)明所述的電壓控制電路，該電流產(chǎn)生單元另包含一第 一電流源耦接至該接地端、 一第二電流源，及一第一電阻耦接 至該接地端及該第二電流源，該電流產(chǎn)生單元是根據(jù)該單端控 制電壓、該第一電流源、該第二電流源及該第一電阻產(chǎn)生一輸 入電流，并根據(jù)該輸入電流產(chǎn)生該第一電流。本發(fā)明所述的電壓控制電路，該第二電流源用以限制該控 制電壓源所輸入的該單端控制電壓。本發(fā)明所述的電壓控制電路，該電流產(chǎn)生單元另包含一第 一電流一鏡，用以才艮據(jù)該輸入電流產(chǎn)生該第 一 電流。本發(fā)明所述的電壓控制電路，該第一電流的值為該輸入電 流的值乘以一個常數(shù)。本發(fā)明所述的電壓控制電路，該輸出電壓產(chǎn)生單元包含一 第二電流鏡、 一第三電流鏡、 一第一電壓輸出端、 一第二電壓 輸出端、 一 第二電阻耦接至一參考電壓源與該第 一 電壓輸出端， 及一第三電阻耦接至該參考電壓源與該第二電壓輸出端，該第 二電流鏡用以復制該第一電流至該第一電壓輸出端，該第三電 流鏡用以復制該第一電流至該第二電壓輸出端，該第一電壓輸 出端用以#4居該參考電壓、該第一電流與該第二電阻輸出該第 一輸出電壓，該第二電壓輸出端用以根據(jù)該參考電壓、該第一 電流與該第三電阻輸出該第二輸出電壓。本發(fā)明所述的電壓控制電路，該第二電阻的電阻值與該第 三電阻的電阻值相等。本發(fā)明所述的電壓控制電路，該第一輸出電壓為該參考電 壓加上該第二電阻與該第一電流產(chǎn)生的電壓，該第二輸出電壓 為與該參考電壓減去該第三電阻與該第 一 電流產(chǎn)生的電壓。本發(fā)明所述的電壓控制電路，其是用于一可變增益放大器 的一乘法器。本發(fā)明所述的電壓控制電路，該乘法器為一吉伯特單元(Gilbert - Cell)。本發(fā)明另提供一種可變增益放大器，其是包含一乘法器及 一電壓控制電路，該乘法器是耦接至該電壓控制電路，該電壓 控制電路是包含 一控制電壓源，用以輸入一單端控制電壓； 一電流產(chǎn)生單元，耦接于該控制電壓源及一接地端，用以根據(jù) 該單端控制電壓，產(chǎn)生一第一電流； 一輸出電壓產(chǎn)生單元，其 是耦接至該電流產(chǎn)生單元，該輸出電壓產(chǎn)生單元用以接收一參 考電壓，并根據(jù)該第一電流與該參考電壓產(chǎn)生一第一輸出電壓以及一第二輸出電壓；其中該乘法器是根據(jù)該第一輸出電壓及 該第二輸出電壓對一輸入信號進行增益放大，并輸出一輸出信 號，其中該輸入信號與該輸出信號的極性相同。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該第一輸出電壓是大于該 第二輸出電壓。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該電流產(chǎn)生單元另包含一 第一電流源耦接至該接地端、 一第二電流源，及一第一電阻耦 接至該接地端及該第二電流源，該電流產(chǎn)生單元是根據(jù)該單端 控制電壓、該第一電流源、該第二電流源及該第一電阻產(chǎn)生一 輸入電流，并才艮據(jù)該輸入電流產(chǎn)生該第 一 電流。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該第二電流源用以限制該 控制電壓源所輸入的該單端控制電壓。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該電流產(chǎn)生單元另包含一 第一電流鏡，用以才艮據(jù)該輸入電流產(chǎn)生該第一電流。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該第一電流的值為該輸入 電流的值乘以一個常數(shù)。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該輸出電壓產(chǎn)生單元包含 一第二電流鏡、 一第三電流鏡、 一第一電壓輸出端、 一第二電 壓輸出端、 一第二電阻耦接至一參考電壓源與該第一電壓輸出 端，及一第三電阻耦接至該參考電壓源與該第二電壓輸出端， 該第二電流4竟用以復制該第一電流至該第一電壓輸出端，該第 三電流鏡用以復制該第一電流至該第二電壓輸出端，該第一電 壓輸出端用以根據(jù)該參考電壓、該第一電流與該第二電阻輸出 該第一輸出電壓，該第二電壓輸出端用以才艮據(jù)該參考電壓、該 第 一 電流與該第三電阻輸出該第二輸出電壓。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該第二電阻的電阻值與該 第三電阻的電阻值相等。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該第一輸出電壓為該參考 電壓加上該第二電阻與該第一電流產(chǎn)生的電壓，該第二輸出電 壓為該參考電壓減去該第三電阻與該第 一 電流產(chǎn)生的電壓。本發(fā)明所述的可變增益放大器，該乘法器為一吉伯特單元(Gilbert - Cell)。本發(fā)明所述的電壓控制電路及可變增益放大器，第一輸出 電壓恒大于第二輸出電壓，乘法器能根據(jù)第一及第二輸出電壓 完成對輸入信號的增益，并且使輸入信號及輸出信號的極性相 同。


圖la是可變增益放大電路正常運作時的輸出信號。 圖lb是可變增益放大電路不正常運作時的輸出信號。 圖2是本發(fā)明的可變增益放大器結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本發(fā)明電壓控制電路的電路圖。
具體實施方式
請參閱圖2，圖2為本發(fā)明的可變增益放大器結(jié)構(gòu)圖，可變 增益放大器2包含一乘法器21以及一電壓控制電路22耦接至乘 法器21,乘法器21用以接收一輸入信號211，并根據(jù)控制電壓 221對輸入信號211進行增益放大，以產(chǎn)生一輸出信號212,電 壓控制電路22是根據(jù)一輸入電壓222產(chǎn)生控制電壓221,以控制 乘法器21對輸入信號211進行增益放大。其中乘法器21可為一 吉伯特單元，但不以此為限。請參閱圖3，圖3為本發(fā)明電壓控制電路的電路圖，其中電 壓控制電路3包含控制電壓源31、電流產(chǎn)生單元32、輸出電壓 產(chǎn)生單元33、參考電壓源34及接地端35?？刂齐妷涸?1耦接至10電流產(chǎn)生單元32，用以輸入一單端控制電壓Vi。其中單端控制 電壓Vi可為一參考電壓，或是可變增益放大器2的輸出信號212 的回^t控制電壓，^旦不以此為限。電流產(chǎn)生單元32耦接至接地端35，包含一第 一電流源321、 第二電流源322、第一電阻324、第一P型金屬氧化物半導體 (Metal-Oxide Semiconductor; MOS)325、第一N型金屬氧 化物半導體326、第二P型金屬氧化物半導體328、第二N型金 屬氧化物半導體329及第 一 電流鏡36 ，第 一 電流源32l耦接至第 一P型金屬氧化物半導體325的柵極、漏極以及接地端35，用以 提供第二電流Ic,第二電流源322耦接至第 一 電阻324與第一N 型金屬氧化物半導體326的漏極，用以提供一第三電流Ib,第 一N型金屬氧化物半導體326的柵極耦接至控制電壓源31,用 以接受單端控制電壓Vi。其中，第三電流Ib以及第一電阻324 可以用來控制單端控制電壓Vi的范圍。輸出電壓產(chǎn)生單元33包含第二電流4竟331及第三電流鏡 332、第三P型金屬氧化物半導體333、第三N型金屬氧化物半 導體334、第一電壓輸出端335及第二電壓輸出端336、第二電 阻337及第三電阻338。第二P型金屬氧化物半導體328的漏極 是耦接至第二N型金屬氧化物半導體329的源極，柵極耦接于第 一P型金屬氧化物半導體325與第三P型金屬氧化物半導體333 的柵極之間，源極耦接至第一P型金屬氧化物半導體325與第三 P型金屬氧化物半導體333的源極。第二N型金屬氧化物半導體 329的柵極耦接至本身的源極以及第三N型金屬氧化物半導體 334的柵極，漏極耦接至第三N型金屬氧化物半導體334的漏極 與接地端35。其中第一P型金屬氧化物半導體325及第二P型金 屬氧化物半導體328之間的連接形成第一電流鏡36，用以根據(jù) 輸入電流I1產(chǎn)生第 一 電流12,第 一 電流I2的值為輸入電流I1的值乘以一個常數(shù)。而第二P型金屬氧化物半導體328與第三P型 金屬氧化物半導體333之間的連接形成第二電流鏡331，用以將 第 一 電流I2復制到第 一 電壓輸出端335,第二N型金屬氧化物半 導體329與第三N型金屬氧化物半導體334之間的連接形成第 三電流鏡332，用以復制第一電流I2至第二電壓輸出端336。第一電壓輸出端335耦接于第三P型金屬氧化物半導體333 與第二電阻337之間，第二電壓輸出端336耦接于第三N型金屬 氧化物半導體334與第三電阻338之間，參考電壓源34耦接于第 二電阻337及第三電阻338之間，提供一參考電壓Vref。第一電 壓輸出端335根據(jù)參考電壓Vref、第 一 電流I2與第二電阻337輸 出第一輸出電壓Vp;第二電壓輸出端336根據(jù)參考電壓Vref、 第一電流I2、第三電阻338與接地端35輸出第二輸出電壓Vn。 其中第 一輸出電壓Vp的值為第 一 電流I2與第二電阻337產(chǎn)生的 電壓，與參考電壓Vref的和；第二輸出電壓Vn的值為第 一 電流 12與第三電阻338產(chǎn)生的電壓，與參考電壓Vref的差。由于第 二電阻337的電阻值與第三電阻338的電阻值相等，所以第 一輸 出電壓Vp大于第二輸出電壓Vn。如上所述，本發(fā)明的電壓控制電路的第一及第二輸出電壓 是由第 一 電流決定，依照本發(fā)明的電路設計可以使第 一 電流保 持在穩(wěn)定的狀態(tài)，第一電流的值不會因為在輸出電壓產(chǎn)生單元 中的位置不同而改變，因此第一及第二輸出電壓也可以保持穩(wěn) 定，并且由于第一輸出電壓為參考電壓、第一電流與電阻產(chǎn)生 的電壓的和，第二輸出電壓為參考電壓、第一電流與電阻產(chǎn)生 的電壓的差，因此第一輸出電壓恒大于第二輸出電壓，使乘法 器能根據(jù)第一及第二輸出電壓完成對輸入信號的增益，并且使 輸入信號及輸出信號的極性相同。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求12所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。附圖中符號的簡單說明如下11:正常的輸出信號12:錯誤的輸出信號T:時間點2:可變增益放大器21:乘法器22、 3:電壓控制電路211:輸入信號212:輸出信號221:控制電壓222:輸入電壓31:控制電壓源32:電流產(chǎn)生單元33:輸出電壓產(chǎn)生單元34:參考電壓源35:接地端36:第一電流鎮(zhèn)321第一電流源322第二電流源325第一P型金屬氧化物半導體326第一N型金屬氧化物半導體324第一電阻328第二P型金屬氧化物半導體329第二N型金屬氧化物半導體11:輸入電流12:第 一 電流Ic:第二電流lb:第三電流331:第二電流鏡332:第三電流鏡333第三P型金屬氧化物半導體334第三N型金屬氧化物半導體335第一電壓輸出端336第二電壓輸出端337:第二電阻338:第三電阻Vref:參考電壓Vp:第一輸出電壓Vn:第二輸出電壓
權利要求
1. 一種電壓控制電路，其特征在于，其是包含一控制電壓源，用以輸入一單端控制電壓；一電流產(chǎn)生單元，耦接于該控制電壓源及一接地端，用以根據(jù)該單端控制電壓，產(chǎn)生一第一電流；一輸出電壓產(chǎn)生單元，其是耦接至該電流產(chǎn)生單元，該輸出電壓產(chǎn)生單元用以接收一參考電壓，并根據(jù)該第一電流與該參考電壓產(chǎn)生一第一輸出電壓以及一第二輸出電壓；其中該第一輸出電壓是大于該第二輸出電壓。
2. 根據(jù)權利要求l所述的電壓控制電路，其特征在于，該 電流產(chǎn)生單元另包含一第一電流源耦接至該接地端、 一第二電 流源，及一第一電阻耦接至該接地端及該第二電流源，該電流 產(chǎn)生單元是根據(jù)該單端控制電壓、該第一電流源、該第二電流 源及該第 一 電阻產(chǎn)生 一輸入電流，并根據(jù)該輸入電流產(chǎn)生該第 一電流。
3. 根據(jù)權利要求2所述的電壓控制電路，其特征在于，該 第二電流源用以限制該控制電壓源所輸入的該單端控制電壓。
4. 根據(jù)權利要求2所述的電壓控制電路，其特征在于，該 電流產(chǎn)生單元另包含一第一電流鏡，用以4艮據(jù)該輸入電流產(chǎn)生 該第 一 電流。
5. 根據(jù)權利要求4所述的電壓控制電路，其特征在于，該 第一電流的值為該輸入電流的值乘以一個常數(shù)。
6. ^f艮據(jù)^L利要求l所述的電壓控制電路，其特征在于，該 輸出電壓產(chǎn)生單元包含一第二電流鏡、 一第三電流鏡、 一第一 電壓輸出端、 一第二電壓輸出端、 一第二電阻耦接至一參考電 壓源與該第 一 電壓輸出端，及一第三電阻耦接至該參考電壓源 與該第二電壓輸出端，該第二電流鏡用以復制該第一電流至該 第一電壓輸出端，該第三電流鏡用以復制該第一電流至該第二電壓輸出端，該第一電壓輸出端用以根據(jù)該參考電壓、該第一 電流與該第二電阻輸出該第一輸出電壓，該第二電壓輸出端用以根據(jù)該參考電壓、該第 一 電流與該第三電阻輸出該第二輸出 電壓。
7. 根據(jù)權利要求6所述的電壓控制電路，其特征在于，該 第二電阻的電阻值與該第三電阻的電阻值相等。
8. 根據(jù)權利要求6所述的電壓控制電路，其特征在于，該 第一輸出電壓為該參考電壓加上該第二電阻與該第一電流產(chǎn)生 的電壓，該第二輸出電壓為與該參考電壓減去該第三電阻與該 第一電流產(chǎn)生的電壓。
9. 根據(jù)權利要求l所述的電壓控制電路，其特征在于，其是用于一可變增益放大器的一乘法器。
10. 根據(jù)權利要求l所述的電壓控制電路，其特征在于， 該乘法器為一吉伯特單元。
11. 一種可變增益放大器，其特征在于，其是包含一乘法 器及一電壓控制電路，該乘法器是耦接至該電壓控制電路，該 電壓控制電路是包含一控制電壓源，用以輸入一單端控制電壓； 一電流產(chǎn)生單元，耦接于該控制電壓源及一接地端，用以 根據(jù)該單端控制電壓，產(chǎn)生一第一電流；一輸出電壓產(chǎn)生單元，其是耦接至該電流產(chǎn)生單元，該輸 出電壓產(chǎn)生單元用以接收一參考電壓，并根據(jù)該第一電流與該 參考電壓產(chǎn)生一第一輸出電壓以及一第二輸出電壓；其中該乘法器是根據(jù)該第一輸出電壓及該第二輸出電壓對一輸入信號進行增益放大，并輸出一輸i;信號，其中該輸入信 號與該輸出信號的極性相同。
12. 根據(jù)權利要求ll所述的可變增益放大器，其特征在于，該第一輸出電壓是大于該第二輸出電壓。
13. 根據(jù)權利要求ll所述的可變增益放大器，其特征在于， 該電流產(chǎn)生單元另包含一第一電流源耦接至該接地端、 一第二 電流源，及一第一電阻耦接至該接地端及該第二電流源，該電 流產(chǎn)生單元是根據(jù)該單端控制電壓、該第一電流源、該第二電 流源及該第 一 電阻產(chǎn)生 一輸入電流，并根據(jù)該輸入電流產(chǎn)生該 第 一 電流。
14. 根據(jù)權利要求13所述的可變增益放大器，其特征在于， 該第二電流源用以限制該控制電壓源所輸入的該單端控制電 壓。
15. 根據(jù)權利要求13所述的可變增益放大器，其特征在于， 該電流產(chǎn)生單元另包含一第一電流鏡，用以才艮據(jù)該輸入電流產(chǎn) 生該第 一 電流。
16. 根據(jù)權利要求13所述的可變增益放大器，其特征在于， 該第 一 電流的值為該輸入電流的值乘以 一 個常數(shù)。
17. 根據(jù)權利要求ll所述的可變增益放大器，其特征在于， 該輸出電壓產(chǎn)生單元包含一第二電流鏡、 一第三電流鏡、 一第 一電壓輸出端、 一第二電壓輸出端、 一第二電阻耦接至一參考 電壓源與該第一電壓輸出端，及一第三電阻耦接至該參考電壓 源與該第二電壓輸出端，該第二電流鏡用以復制該第 一 電流至 該第一電壓輸出端，該第三電流鏡用以復制該第一電流至該第 二電壓輸出端，該第一電壓輸出端用以^^據(jù)該參考電壓、該第 一電流與該第二電阻輸出該第一輸出電壓，該第二電壓輸出端 用以根據(jù)該參考電壓、該第一電流與該第三電阻輸出該第二輸 出電壓。
18. 根據(jù)權利要求17所述的可變增益放大器，其特征在于， 該第二電阻的電阻值與該第三電阻的電阻值相等。
19. 根據(jù)權利要求18所述的可變增益放大器，其特征在于， 該第一輸出電壓為該參考電壓加上該第二電阻與該第一電流產(chǎn) 生的電壓，該第二輸出電壓為該參考電壓減去該第三電阻與該 第一電流產(chǎn)生的電壓。
20. 根據(jù)權利要求ll所述的可變增益放大器，其特征在于， 該乘法器為一吉伯特單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電壓控制電路及可變增益放大器，特別涉及一種電壓控制電路，其是包含一控制電壓源，用以輸入一單端控制電壓；一電流產(chǎn)生單元，耦接于該控制電壓源及一接地端，用以根據(jù)該單端控制電壓，產(chǎn)生一第一電流；一輸出電壓產(chǎn)生單元，其是耦接至該電流產(chǎn)生單元，該輸出電壓產(chǎn)生單元用以接收一參考電壓，并根據(jù)該第一電流與該參考電壓產(chǎn)生一第一輸出電壓以及一第二輸出電壓；其中該第一輸出電壓是大于該第二輸出電壓。本發(fā)明所述的電壓控制電路及可變增益放大器，第一輸出電壓恒大于第二輸出電壓，乘法器能根據(jù)第一及第二輸出電壓完成對輸入信號的增益，并且使輸入信號及輸出信號的極性相同。
文檔編號H03F1/30GK101262204SQ20071008650
公開日2008年9月10日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權日2007年3月9日
發(fā)明者許哲維, 謝義濱, 陳信光 申請人:普誠科技股份有限公司