[發(fā)明專利]多級放大器以及補償多級放大器的直流偏移的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210558400.5
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103067007A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設計）人: 郭慧民;鐘啟祥;錢剛
• 申請（專利權）人: 香港應用科技研究院有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權代理有限公司 11262
• 代理人: 張春媛;閻娬斌

技術領域

本發(fā)明一般地涉及用于多級放大器的直流偏移消除(DC?Offset?Cancellation，DCOC)。具體地，本發(fā)明涉及混合直流偏移消除，其包括數(shù)字直流偏移消除和模擬直流偏移消除的組合。

背景技術

直接轉(zhuǎn)換接收器已經(jīng)廣泛地用于多頻帶、多標準通信系統(tǒng)中。雖然如此，直流偏移的存在通常也是這種接收器的一個問題。在這種接收器中，通常使用可編程增益放大器。因為可編程增益放大器通常提供大的增益，所以大的直流偏移可能導致放大器飽和。此外，大的直流偏移也可能會使跟隨放大器的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)飽和。可編程增益放大器的增益改變可能導致直流偏移改變也是普遍的。期望使放大器的直流偏移最小化，尤其是可編程增益放大器。

在本領域中，已經(jīng)在例如US20050110550和US7969222中公開了一種基于模擬電路的直流偏移消除器。典型地，模擬直流偏移消除器使用負反饋電路來補償目標放大器的固有直流偏移。讀出放大器用來進行負反饋電路中的低通濾波。讀出放大器中固有直流偏移的存在使得殘留直流偏移出現(xiàn)在目標放大器的輸出處。該殘留直流偏移對于模擬直流偏移消除器的不同集成電路實施方式是隨機的。在US8260227中，公開了一種模擬直流偏移消除器。該消除器實施在增益級之后，從而導致放大器飽和的可能性依然存在。

在本領域中，也公開了一種數(shù)字直流偏移消除器。在US7215266中，公開了一種放大后數(shù)字直流偏移消除器。因為通過在放大之后修正直流偏移來完成消除，所以存在放大器飽和的可能性。

US7203476公開了一種通過將數(shù)字直流偏移修正方案與模擬直流偏移修正方案相結合的直流偏移消除器的混合實施方式。需要ADC轉(zhuǎn)換目標放大器的輸出以由數(shù)字消除器處理。這增加了集成電路實施方式中消耗的芯片面積。此外，偏移消除算法是復雜的，從而進一步增加了需要的芯片面積。數(shù)字直流偏移消除器通常也具有比模擬直流偏移消除器更長的響應時間。

對于實現(xiàn)具有寬范圍可設置增益的可編程增益放大器而言，多級放大器正逐步重要起來。在本領域中，需要一種直流偏移消除器，其能夠在不需要ADC的情況下減小多級放大器的殘留直流偏移，ADC是芯片面積消耗型元件。

發(fā)明內(nèi)容

提供了一種包括直流偏移消除的多級放大器，所述直流偏移消除用于減小放大器的輸出處的殘留直流偏移。該多級放大器具有多個串聯(lián)增益級，所述多個串聯(lián)增益級中的每個包括差分放大器單元，所述差分放大器單元配置成從一對差分輸入產(chǎn)生一對差分輸出。具體地，在多個串聯(lián)增益級中的尾隨級包括數(shù)字直流偏移消除模塊，所述數(shù)字直流偏移消除模塊配置成補償尾隨級的差分放大器單元的直流偏移。此外，所述數(shù)字直流偏移消除模塊包括比較器，所述比較器耦接至尾隨級的差分放大器單元的一對差分輸出，以接收該對差分輸出作為比較器的一對輸入。優(yōu)選地，比較器配置成具有很小的固有直流偏移。自動歸零電壓比較器可以用作比較器。

在一個實施例中，數(shù)字直流偏移消除模塊包括：數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，其具有耦接至尾隨級的差分放大器單元的該對差分輸入的一對數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出，以在該對數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出處產(chǎn)生一對可控電流，從而在尾隨級的差分放大器單元的差分輸入上引入額外的電壓差。數(shù)字直流偏移消除模塊還包括：數(shù)字校準模塊，其配置成基于作為輸入信息的比較器的輸出，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生該對可控電流，以補償尾隨級的差分放大器單元的直流偏移。從而，在不需要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的條件下補償直流偏移。數(shù)字校準模塊可以使用逐次逼近寄存器(SAR)邏輯。

優(yōu)選地，多級放大器的非尾隨級包括模擬直流偏移校準模塊，其配置成補償非尾隨級的直流偏移。非尾隨級在增益上可以是可編程的。在一個實施例中，模擬直流偏移消除模塊包括：輸入電阻梯形電路，其具有耦接到非尾隨級的差分放大器單元的該對差分輸出的一對端子；低通濾波器，其產(chǎn)生第一濾波器輸出和第二濾波器輸出，以低通過濾從輸入電阻梯形電路獲得的第一濾波器輸入和第二濾波器輸入；第一輸出電阻器，第一輸出電阻器的第一端子連接至第一濾波器輸出，以及第一輸出電阻器的第二端子連接至非尾隨級的差分放大器單元的差分輸入中的一個；以及第二輸出電阻器，第二輸出電阻器的第一端子連接至第二濾波器輸出，以及第二輸出電阻器的第二端子連接至非尾隨級的差分放大器單元的差分輸入中的另一個。