[发明专利]可编程增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可编程增益放大器，确切说，涉及一种数字信号控制的可编程增益放大器，属于放大电路的技术领域。

背景技术

模拟电路需要对信号进行放大或衰减，这一功能由可变增益放大器(VGA)实现。可变增益放大器就是增益可以变化的放大器。它广泛应用在磁盘读取驱动电路、磁数据存储系统、电磁计量器、电视调谐器等方面，在无线通信的收发信机模拟前端中，也起着至关重要的作用。

随着数模混合电路的发展，越来越多的可变增益放大器使用数字信号控制增益的变化(也称为可编程增益放大器)。同模拟自动增益控制器环路相比，数控方式易于实现，控制精度高，节省功耗。数字控制通常产生若干字节的控制码，通过控制模拟开关，实现改变增益的功能。可编程增益放大器可以使用电阻阵列实现增益控制。例如，将电阻和MOS管模拟开关串连，控制MOS管模拟开关的通断状态实现阻值的变化，进而改变放大器的增益。因为集成电路中的电阻、MOS管模拟开关都受到工艺、电压和温度等因素的影响，难以实现精确的阻值，所以，可编程增益放大器的增益控制精度有限。

可编程增益放大器主要分成开环和闭环两种结构。开环放大器的增益一般表示为等效输入跨导G_m和等效输出电阻R_out的乘积(Gain＝G_mR_out)，增益变化可以通过改变跨导或输出电阻实现。这种结构的可编程增益放大器动态范围大，工作稳定。但由于输出节点通常是放大器的主极点，因此，输出电阻的变化将导致带宽的变化。与开环可编程增益放大器相比，闭环可编程增益放大器使用负反馈结构，性能稳定。它的增益取决于反馈电阻与输入电阻之比，线性度较高。它可以实现端到端的输入输出，信号动态范围大。当前出现的闭环可编程增益放大器大多采用差动输入差动输出运放、译码器、输入电阻R1、R3和反馈电阻R2、R4。见图1。通过数控改变输入电阻R1、R3或反馈电阻R2、R4的阻值可改变放大器的增益，即可使放大器的增益可编程。但也有以下缺点：如果反馈电阻R2、R4数控可变，它会影响输入、输出节点的极点，使放大器的带宽发生变化；如果输入电阻R1、R3数控可变，它对前级将形成变化的负载效应，需要在前级与输入电阻R1、R3之间增加缓冲电路来隔离。

发明内容

本发明的目的是推出一种可编程增益放大器。该放大器不仅有上述闭环可编程增益放大器的全部优点，还有带宽稳定和对前级的负载效应恒定的优点。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是该放大器含全平衡差动放大器模块、译码器模块和电阻开关阵列模块，全平衡差动放大器模块中的负反馈电阻分压器的电阻比确定该放大器的最大增益，通过译码器模块的译码结果控制电阻开关阵列模块衰减输入信号的衰减量，最终实现该放大器的增益的可编程。电阻开关阵列模块是两个对称的含模拟开关的电阻衰减网络，它们的输入电阻恒定，确保对前级形成恒定的负载效应。

现结合附图详细描述本发明的技术方案。