[發明專利]輸入輸出電壓可調的可編程增益放大器

在審

• 申請號: 202110033285.9
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112886934A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 周雯菁;施塵玥
• 申請（專利權）人: 新酈璞科技（上海）有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F1/32
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 祁春倪;郭國中

本發明提供了一種輸入輸出電壓可調的可編程增益放大器，包括運算放大器、共源極放大器模塊、電阻列陣模塊、電容列陣模塊以及數字控制模塊，其中：輸入信號自運算放大器的反向輸入端進入；運算放大器的輸出端通過共源極放大器模塊反饋到運算放大器的同相輸入端；運算放大器的輸出端連接電阻陣列模塊的一端；電阻陣列模塊的另一端輸出信號并連接電容列陣模塊的一端，電容陣列模塊的另一端接地；數字控制模塊對信號放大器、共源極放大器模塊進行控制。本發明通過一個共源放大器進行反饋，將輸入輸出電壓隔離，實現輸入輸出電壓無關聯。

技術領域

本發明涉及放大器領域，具體地，涉及一種輸入輸出電壓可調的可編程增益放大器。

背景技術

在宏觀世界中，包含信息的物理現象例如聲波，電磁波是連續的模擬信號，因此對于數字塊來說，處理這些連續信號會產生不同程度的困難，甚至會出現錯誤數據，因此，需要專門的將模擬信號離散采樣并進行有效量化成數字信號的模塊來處理這些信息，即利用專門的ADC作為連接模擬模塊與數字模塊信息通路所必要的轉換功能模塊。

然而對于ADC來說，也是有其性能的局限性，因為信息采集端通常是用傳感器來將各種不同的物理量轉換成包含信息的電學信號。首先，這些電學信號通常受限于傳感器的輸出功率，使得輸出信號非常微弱，對于ADC的精確量化是一個非常大的挑戰。其次，傳感器的狀態很容易受到外界環境的干擾，導致輸出信號中噪聲和失調等干擾信息功率會非常大，例如在壓力傳感器中，最典型的就是壓力電阻的阻值工藝誤差造成零位失調，溫度變化也會改變壓阻特性，造成溫漂。因此首先需要在傳感器與ADC之間加入放大器，對傳感器的輸出信號進行放大，緩解因ADC的量化精度造成的設計壓力，同時還可以針對不同的應用場合和精度需要，實現多種放大倍數的調節，增加通用性。因此使用PGA來對信號強度進行不同程度的放大，以適應ADC的性能，同時還可以去掉傳感器的失調，提高信號處理的精度，可以很好的滿足設計需要。通常情況下將PGA與ADC合并稱為AFE，PGA作為信息通道的入口，其性能至關重要。

首先，模擬前端電路通常要有較低的噪聲，以滿足探測器對較小的傳輸信號的探測要求；其次，模擬前端電路通常有一個大的增益值動態范圍，可以滿足探測到的電子信號幅值變化較大的需求，從而保證設備穩定地采集到有用的信息并進行處理。因此，為了適應科技的發展，模擬前端系統不斷向低噪聲、高動態范圍、微型化等方向發展，以便當其應用在惡劣的環境中時，能夠處理更加復雜、微弱的模擬信號。

與本發明最相近似的已知公開文獻包括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。該文獻提出的結構主要應用于音頻接收，因此致力于低噪聲和噪聲補償的實現，沒有考慮到開關電阻反饋PGA的輸入輸出電壓必須相等的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種輸入輸出電壓可調的可編程增益放大器。

根據本發明提供的一種輸入輸出電壓可調的可編程增益放大器，包括運算放大器、共源極放大器模塊、電阻列陣模塊、電容列陣模塊以及數字控制模塊，其中：

輸入信號自運算放大器的反向輸入端進入；

運算放大器的輸出端之間通過共源極放大器模塊反饋到運算放大器的同相輸入端；

運算放大器的輸出端連接電阻陣列模塊的一端；

電阻陣列模塊的另一端輸出信號并連接電容列陣模塊的一端，電容陣列模塊的另一端接地；

數字控制模塊對信號放大器、共源極放大器模塊進行控制。