一种集成电路(IC)包括可编程增益放大器。所述可编程增益放大器包括第一级放大器，其被配置来用至少一个相对高电源电压进行操作，以在所述第一级放大器的输入端处调节相对大范围的输入信号，所述第一级放大器具有增益设定值，所述增益设定值可根据以相对粗糙增量中分开的一组预定增益设定值进行调整，以便最小化必须与高电压活动装置一起实施以设定每个增益设定值的模拟开关的数目。所述可编程增益放大器还包括第二级放大器，其被配置来用至少一个相对低电源电压操作，所述低电源电压低于所述高电源电压，以最小化所述第二级放大器需要的IC面积，其中所述第二级放大器的增益可根据以介于所述粗糙增量之间的相对小增量分开的一组增益设定值进行调整，以达到组合的预定增益分辨率。所述可编程增益放大器的增益可通过调整所述第一级和第二级放大器中的每一个的增益进行编程。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可编程增益放大器相关申请的交叉引用本申请案涉及且要求2012年5月10日以盖里·K·赫伯特(GaryK.Hebert)的名义递交且转让给本专利技术受让人的第61/645,300号美国临时专利申请案的优先权。所参考的临时申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
本申请案涉及可编程增益放大器。
技术介绍
可编程增益放大器已为人所知。例如，参见2010年8月16日以盖里·K·赫伯特(GaryK.Hebert)的名义递交且转让给本专利技术受让人的第12/857,099号待决的美国申请案。所述申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，一种集成电路(IC)包括可编程增益放大器。所述可编程增益放大器包括第一级放大器，其被配置来用至少一个相对高电源电压进行操作，以在所述第一级放大器的输入端处调节相对大范围的输入信号，所述第一级放大器具有增益设定值，所述增益设定值可根据以相对粗糙增量中分开的一组预定增益设定值进行调整，以便最小化必须与高电压活动装置一起实施以设定每个增益设定值的模拟开关的数目。所述可编程增益放大器还包括第二级放大器，其被配置来用至少一个相对低电源电压操作，所述低电源电压低于所述高电源电压，以最小化所述第二级放大器需要的IC面积，其中所述第二级放大器的增益可根据以介于所述粗糙增量之间的相对小增量分开的一组增益设定值进行调整，以达到组合的预定增益分辨率。所述可编程增益放大器的增益可通过调整所述第一级和第二级放大器中的每一个的增益进行编程。根据本专利技术的另一方面，描述一种制造可编程增益放大器的方法。所述方法包括将第一级放大器配置来用至少一个相对高电源电压进行操作，以在所述第一级放大器的输入端处调节相对大范围的输入信号，所述第一级放大器具有增益设定值，所述增益设定值可根据以相对粗糙增量分开的一组预定增益设定值进行调整，以便最小化必须与高电压活动装置一起实施以设定每个增益设定值的模拟开关的数目；以及将第二级放大器配置来用至少一个相对低电源电压操作，所述低电源电压低于所述高电源电压，以最小化所述第二级放大器需要的IC面积，其中所述第二级放大器的增益可根据以介于所述粗糙增量之间的相对小增量分开的一组增益设定值进行调整，以达到组合的预定增益分辨率；所述可编程增益放大器的增益可通过调整所述第一级和第二级放大器中的每一个的增益进行编程。附图说明图1为根据本文中的教导的可编程增益放大器电路的框图，说明了最适合会遇到大共模输入电压的应用的配置。图2为根据本文中的教导的可编程增益放大器电路的框图，说明了与图1相比增加了大共模输入电压的公差的配置。图3为根据本文中的教导的可编程增益放大器电路的框图，说明了类似于图2的配置，其中采用差分或单端输入配置增加了驱动模数转换器的灵活性。图4为图3所示的可编程增益放大器的更详细的框图，说明了电子开关和电阻器的一个可能布置。具体实施方式本申请案优选以集成电路(IC)的形式描述可编程增益放大器(PGA)，意图适当调整模拟信号电压，使得它们可应用作为调制解调器电路的输入信号，且具体涉及调制解调器模数转换器(ADC)集成电路(IC)，使得应用的信号在此类调制解调器电路可处理的输入信号的预定动态范围(幅度)内。多数的调制解调器ADCIC都是采用相对低压的CMOS工艺制造的，以利用此类工艺中的高度集成。结果，这些ADCIC的满量程输入电压很少超过几伏。因此，将较大的电压(例如，专业的音频和广播线路电平信号中通常遇到的那些)数字化需要使用连接的衰减器，以在应用到ADCIC的输入端之前先降低音频和广播线路电平信号的电平。另一方面，例如，通常可在麦克风的输出端得到的那些信号电压可处于几毫伏的范围内，从而如果要完全利用转换器可用的输入信号动态范围，那么在应用到ADCIC的输入端之前，需要使用具有大增益的放大器。因此，需要一种PGAIC，其增益可在小于单位值(unity)(衰减)到远高于单位值(放大)的较大动态范围内调节。此类装置应能够接受远远超过当前可用的ADCIC界限的输入信号电压，例如，通常超过10Vrms(14.14Vpeak)的专业音频线路电平信号。同时，PGAIC应具有低输入噪声，尤其是在其最高增益设定值处，以无需折衷输入信号(例如，源于动态麦克风的那些信号)的动态范围。此类麦克风的本底噪声通常被当作与150欧姆电阻器的热噪声相似。用于本申请案的PGAIC的输入噪声电压不应产生大体高于此电平的额外噪声。具有低输入噪声电压的放大器优选采用非反相配置(也称为串并联反馈放大器)，这是因为那些反相型放大器(也称为并并联反馈放大器)在输入阻抗与输入噪声电压之间具有固有平衡。因此，需要PGA满足先前陈述的要求，以利用非反相配置的第一级放大器，使得输入阻抗可被选择作为最适合所述应用而无需折衷噪声性能。作为说明，反相放大器可具有不大于150欧姆的输入阻抗，以避免将具有150欧姆源阻抗的麦克风的总噪声增加少于3dB，从而忽略放大器中的活动电路所做的任何贡献。这一输入阻抗低于多数现代麦克风需要的阻抗，而麦克风需要的阻抗通常应至少为1千欧姆的电阻。相比而言，非反相放大器的输入阻抗可仅受活动电子器件的输入阻抗限制，而且可以使用输入端上的电阻终端而任意设定为小于此的任意值。只要终端电阻大体上大于源阻抗，这便可在不折衷输入噪声电压的情况下完成。使用非反相放大器配置表示放大器的输入级必须接受输入信号电压的整个动态范围。这表示放大器输入级的总电源电压必须至少等于单端输入放大器的最大预期输入信号电压，或至少等于差分输入放大器的最大预期输入信号电压的一半。至于专业音频线路电平信号的情况，所需的电源电压在20到40伏的范围内(或对于分离电源而言，在+/-10伏到+/-20伏的范围内)。与实施低电压装置相比，在集成电路工艺中实施高电压装置大体需要集成电路上更大的面积。此外，对于给定的操作电流而言，以高电源电压操作的电路将比以低电源电压操作的电路消耗更多的电力。因此，需要将以高压电源电压操作的电路最小化。下文描述一种PGAIC，其包括用至少一个相对高电源电压操作的低噪声第一级放大器，以在第一级放大器的输入端处适应输入信号的相对大动态范围。此第一级放大器的增益采用相对粗糙步长切换，以覆盖所需的增益范围(以适应输入信号的整个可能的动态范围)，还将必须与高电压活动装置一起实施的模拟开关的数目最小化。PGAIC还包括第二级，所述第二级用至少一个相对低电源电压(低于第一级用的电源电压)操作，以将所需的IC面积最小化。用于这一级的电源电压优选匹配用于将由此第二级驱动的模拟电路(例如，位于ADCIC中)的电源电压。第二级放大器采用反相配置，允许其设定为小于单位值的增益。此第二级放大器的增益采用相对小的步长切换，以填充第一级增益的粗糙步长中的间隙，以达到所需的总增益分辨率。具体而言，第二级放大器的增益可根据相对小增量中分开的一组增益设定值进行调整。所述增量填充了第一级放大器的各个粗糙分量之间的间隙，以达到组合的预定增益分辨率。例如，第二级的增益增量可能是第一级的增量的1/10。通过这种方式，组合的增益分辨率比第一级的粗糙增益分辨率增加了10倍。此类PGA的一个实施方案的框图在图1中示出。PGA包括两级10和12。第一级10是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括可编程增益放大器的集成电路(IC)，所述可编程增益放大器包括：第一级放大器，其被配置来用至少一个相对高电源电压进行操作，以在所述第一级放大器的输入端处调节相对大范围的输入信号，所述第一级放大器具有增益设定值，所述增益设定值可根据以相对粗糙增量分开的一组预定增益设定值进行调整，以便最小化必须与高电压活动装置一起实施以设定每个增益设定值的模拟开关的数目；以及第二级放大器，其被配置来用至少一个相对低电源电压操作，所述低电源电压低于所述高电源电压，以最小化所述第二级放大器需要的IC面积，其中所述第二级放大器的增益可根据以介于所述粗糙增量之间的相对小增量分开的一组增益设定值进行调整，以达到组合的预定增益分辨率；其中所述可编程增益放大器的增益可通过调整所述第一级和第二级放大器中的每一个的所述增益进行编程。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.10 US 61/645/3001.一种包括可编程增益放大器的集成电路，所述可编程增益放大器包括：第一级放大器，其被配置来用至少一个第一电源电压进行操作，以在所述第一级放大器的输入端处调节一个范围的输入信号，所述第一级放大器具有增益设定值，所述增益设定值可根据以第一增量分开的一组预定增益设定值进行调整，以便最小化必须与高电压活动装置一起实施以设定每个增益设定值的模拟开关的数目；以及第二级放大器，其被配置来用至少一个第二电源电压操作，所述第二电源电压低于所述第一电源电压，以最小化所述第二级放大器需要的集成电路面积，其中所述第二级放大器的增益可根据以介于所述第一增量之间的第二增量分开的一组增益设定值进行调整，以达到组合的预定增益分辨率；其中所述可编程增益放大器的增益可通过调整所述第一级放大器和所述第二级放大器中的每一个的所述增益进行编程，其中所述第一级放大器包括差分放大器布置，其中所述第二级放大器包括全差分运算放大器，其中所述全差分运算放大器包括内部共模反馈回路，所述内部共模反馈回路被配置来(1)接受参考输入电压以及(2)迫使所述第二级放大器的输出终端处的共模电压等于所述参考输入电压；以及其中所述差分放大器布置包括一对运算放大器，所述运算放大器被配置来为差分输入电压提供可编程增益，且为共模输入电压提供单位增益。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述可编程增益放大器的所述增益可在少于单位值的增益与高于单位值的增益之间进行编程。3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一级放大器是低噪声放大器。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第二级放大器利用并联负反馈，并且被配置来用至少一个电源进行操作。5.根据权利要求4所述的集成电路，其进一步包括适于耦合到模数转换器的输入端的输出端，所述模数转换器包括被配置来用所述第二电源电压进行操作的模拟电路。6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第二级放大器利用并联负反馈，以便允许所述第二级放大器被设定为增益设定值包括少于单位值的增益。7.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一级放大器的预定分辨率的所述第一增量中的每一个都为所述第二级放大器的增益设定值的所述第二增量中的每一个的整数倍。8.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第二级放大器的增益设定值的所述第二增量定义了所述第一级放大器和所述第二级放大器的组合的分辨率。9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第二增量中的每一个都在1dB到...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·K·赫伯特，
申请(专利权)人：塔特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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