[发明专利]输入输出电压可调的可编程增益放大器

说明书

本发明提供了一种输入输出电压可调的可编程增益放大器，包括运算放大器、共源极放大器模块、电阻列阵模块、电容列阵模块以及数字控制模块，其中：输入信号自运算放大器的反向输入端进入；运算放大器的输出端通过共源极放大器模块反馈到运算放大器的同相输入端；运算放大器的输出端连接电阻阵列模块的一端；电阻阵列模块的另一端输出信号并连接电容列阵模块的一端，电容阵列模块的另一端接地；数字控制模块对信号放大器、共源极放大器模块进行控制。本发明通过一个共源放大器进行反馈，将输入输出电压隔离，实现输入输出电压无关联。

技术领域

本发明涉及放大器领域，具体地，涉及一种输入输出电压可调的可编程增益放大器。

背景技术

在宏观世界中，包含信息的物理现象例如声波，电磁波是连续的模拟信号，因此对于数字块来说，处理这些连续信号会产生不同程度的困难，甚至会出现错误数据，因此，需要专门的将模拟信号离散采样并进行有效量化成数字信号的模块来处理这些信息，即利用专门的ADC作为连接模拟模块与数字模块信息通路所必要的转换功能模块。

然而对于ADC来说，也是有其性能的局限性，因为信息采集端通常是用传感器来将各种不同的物理量转换成包含信息的电学信号。首先，这些电学信号通常受限于传感器的输出功率，使得输出信号非常微弱，对于ADC的精确量化是一个非常大的挑战。其次，传感器的状态很容易受到外界环境的干扰，导致输出信号中噪声和失调等干扰信息功率会非常大，例如在压力传感器中，最典型的就是压力电阻的阻值工艺误差造成零位失调，温度变化也会改变压阻特性，造成温漂。因此首先需要在传感器与ADC之间加入放大器，对传感器的输出信号进行放大，缓解因ADC的量化精度造成的设计压力，同时还可以针对不同的应用场合和精度需要，实现多种放大倍数的调节，增加通用性。因此使用PGA来对信号强度进行不同程度的放大，以适应ADC的性能，同时还可以去掉传感器的失调，提高信号处理的精度，可以很好的满足设计需要。通常情况下将PGA与ADC合并称为AFE，PGA作为信息通道的入口，其性能至关重要。

首先，模拟前端电路通常要有较低的噪声，以满足探测器对较小的传输信号的探测要求；其次，模拟前端电路通常有一个大的增益值动态范围，可以满足探测到的电子信号幅值变化较大的需求，从而保证设备稳定地采集到有用的信息并进行处理。因此，为了适应科技的发展，模拟前端系统不断向低噪声、高动态范围、微型化等方向发展，以便当其应用在恶劣的环境中时，能够处理更加复杂、微弱的模拟信号。

与本发明最相近似的已知公开文献包括A.Pletersek，D.Strle andJ.Trontelj，″Low supply voltage，low noise fully differential programmable gainamplifiers，″Proceedingsthe European Design and Test Conference.EDTC 1995，Paris，France，1995，pp.105-112，doi：10.1109/EDTC.1995.470412。该文献提出的结构主要应用于音频接收，因此致力于低噪声和噪声补偿的实现，没有考虑到开关电阻反馈PGA的输入输出电压必须相等的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种输入输出电压可调的可编程增益放大器。

根据本发明提供的一种输入输出电压可调的可编程增益放大器，包括运算放大器、共源极放大器模块、电阻列阵模块、电容列阵模块以及数字控制模块，其中：

输入信号自运算放大器的反向输入端进入；

运算放大器的输出端之间通过共源极放大器模块反馈到运算放大器的同相输入端；

运算放大器的输出端连接电阻阵列模块的一端；

电阻阵列模块的另一端输出信号并连接电容列阵模块的一端，电容阵列模块的另一端接地；

数字控制模块对信号放大器、共源极放大器模块进行控制。