可编程增益放大器和包含PGA的ΔΣ模数转换器制造技术

可编程增益放大器(400A)包括运算放大器(402A)和耦合到运算放大器的输出节点(404A)的电阻器网络(405A)。电阻器网络包括串联耦合在输出节点和第一网络节点(406A)之间的第一多个电阻器(410A)。第二多个电阻器(415A)串联耦合在第一网络节点和第二网络节点(408A)之间。单元电阻器(418A)与第二多个电阻器并联耦合在第一电阻器网络节点和第二电阻器网络节点之间，并且第三多个电阻器(420A)并联耦合在第二电阻器网络节点和参考电压(V

Programmable gain amplifier and delta sigma A / D converter including PGA

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可编程增益放大器和包含PGA的ΔΣ模数转换器
公开的实施例总体涉及可编程增益放大器(PGA)的领域。更具体地，并且不以任何方式进行限制，本公开涉及一种可编程增益放大器和包含PGA的ΔΣ(deltasigma)模数转换器(ADC)。
技术介绍
用于PGA的共模抑制比(CMRR)由输出放大器周围的电阻器之间的匹配确定。现有设计可能需要大面积和/或提供较差的性能以实现宽范围的可选择增益。PGA设计中需要改进，以改进性能和所需面积。
技术实现思路
公开的实施例提供了一种可以在反馈回路中利用的电阻器网络。当被并入到反馈回路中时，电阻器网络使用的等效电阻要比许多以前的电阻器网络要少，以实现相同的增益。该解决方案可以减少关键匹配设备的数量，从而改进CMRR和PGA增益误差性能。与利用相同单元电阻器的一些现有设计相比，所公开的电阻器网络可以实现更低的功耗，并且与利用相同驱动电流的一些现有设计相比，所公开的电阻器网络可以被提供在更小的管芯面积上并且改进匹配。由于电阻器网络的等效电阻较低，因此可以降低电阻器网络产生的热噪声。在一个方面，公开了一种可编程增益放大器的实施例。该PGA包括：第一运算放大器，其包括第一非反相输入节点、第一反相输入节点和第一输出节点；以及耦合到第一输出节点的第一电阻器网络，第一电阻器网络包括：串联耦合在第一输出节点和第一电阻器网络节点之间的第一多个电阻器；串联耦合在第一电阻器网络节点和第二电阻器网络节点之间的第二多个电阻器；与第二多个电阻器并联耦合在第一电阻器网络节点和第二电阻器网络节点之间的第一单元电阻器；以及并联耦合在第二电阻器网络节点和参考电压之间的第三多个电阻器，其中第二多个电阻器和第三多个电阻器中的每个电阻器均包括单元电阻器，并且进一步其中第三多个电阻器包含N个电阻器，并且第二多个电阻器包含N-1个电阻器。在另一方面，公开了一种电子设备的实施例。该电子设备包括：第一运算放大器，其具有第一反相输入节点和第一非反相输入节点，并且还经耦合以在第一输出节点上提供第一输出信号；第二运算放大器，其具有第二反相输入节点和第二非反相输入节点，并且还经耦合以在第二输出节点上提供第二输出信号，第一运算放大器和第二运算放大器中的每一个经耦合以在相应的非反相输入上接收差分信号对中的相应一个；以及电阻器网络，其具有的第一端子耦合到第一反相输入节点，并且其具有的第二端子耦合到第二反相输入节点，该电阻器网络包括：串联耦合在第一输出节点和第一电阻器网络节点之间的第一多个电阻器；串联耦合在第一电阻器网络节点和第二电阻器网络节点之间的第二多个电阻器；与第二多个电阻器并联耦合在第一电阻器网络节点和第二电阻器网络节点之间的第一单元电阻器；以及并联耦合在第二电阻器网络节点和参考电压之间的第三多个电阻器，其中第二多个电阻器和第三多个电阻器中的每个电阻器包括单元电阻器，并且进一步其中第三多个电阻器包含数量为N的电阻器，并且第二多个电阻器包含N-1个电阻器。附图说明在附图的图中，通过示例而非限制的方式示出了本公开的实施例，在附图中，相似的附图标记指示相似的元件。应当注意，在本公开中对“一种”或“一个”实施例的不同引用不一定是同一实施例，并且这样的引用可以表示至少一个。此外，当结合一个实施例描述特定的特征、结构或特性时，可以认为结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内，而不管是否对其明确描述。如本文所使用的，术语“耦合”或“耦接”旨在表示间接或直接电连接，除非限定为可以包括无线连接的“可通信耦合”。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以是通过直接电连接，或者是通过经由其他设备和连接的间接电连接。附图被并入说明书中并形成说明书的一部分，以示出本公开的一个或多个示例性实施例。通过以下结合所附权利要求书并参考附图的具体实施方式，将理解本公开的各种优点和特征，其中：图1A描绘了根据本公开的实施例的单端PGA的实施方式；图1B描绘了具有与图1A中相同的可编程增益的单端PGA的现有技术实施方式。图1C描绘了具有与图1A中相同的可编程增益的单端PGA的第二现有技术实施方式。图2A描绘了根据本公开的实施例的PGA的实施方式；图2B描绘了具有与图2A中相同的可编程增益的PGA的现有技术实施方式。图3A描绘了根据本公开的实施例的PGA的实施方式；图3B描绘了具有与图3A中相同的可编程增益的PGA的现有技术实施方式。图4A描绘了根据本公开的实施例的PGA的一般性实施方式；图4B描绘了根据所公开的实施例的可以并入电阻器反馈网络的PGA的示意图；图5描绘了其中可以利用所公开的PGA的ADC的示意图；图6描绘了其中可以利用所公开的电阻器网络的仪表放大器的示意图；并且图7描绘了PGA的一般性示意图。具体实施方式现在将参考附图详细描述本专利技术的具体实施例。在本专利技术的实施例的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本专利技术的更透彻的理解。然而，对于本领域的普通技术人员明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术。在其他情况下，没有详细描述众所周知的特征，以避免不必要地使描述变得复杂。图7描绘了PGA700的一般性版本。如图所示，PGA700包括运算放大器701，其具有非反相输入节点702、反相输入节点704和输出节点706。PGA700在非反相输入702上接收输入信号VIN，并且在输出节点706上提供输出信号VOUT。反馈回路708将输出电压VOUT馈送到可变电阻器710，并且将VOUT的至少一部分提供到反相输入节点704作为反馈电压VFB。如图所示，可变电阻器710的等效电压由REQ给出，并且取反馈电压VFB的点将电阻REQ分为RX和RY。众所周知，PGA700的增益G由以下等式给出：驱动电流IDRIVE由以下等式给出：图1B描绘了根据现有技术的能够提供具有在1至128之间的选定值的增益的单端PGA100B。在PGA100B中，一系列电阻器R30-R37串联耦合在运算放大器101的输出节点和下轨之间，其中开关S1-S8经耦合以在每个电阻器之前和之后分接(tap)该一系列电阻器R30-R37。电阻器R30具有64R的电阻，其中R为针对应用选择的常数值；电阻器R31具有32R的电阻；电阻器R32具有16R的电阻；电阻器R33具有8R的电阻；电阻器R34具有4R的电阻；电阻器R35具有2R的电阻；并且电阻器R36、R37各自具有1R的电阻。PGA100B需要128个单元电阻器的等效，即反馈回路中所有电阻器的各个电阻(R)之和。根据等式1；该实施例中的每个连续电阻器使PGA100B的增益加倍。当开关S1闭合时，整个输出电压VOUT被提供给反馈回路，并且PGA100B具有1的增益。当开关S2闭合时，增益为2；当开关S3闭合时，增益为4。类似地，闭合开关S4得到8的增益；闭合开关S5得到16的增益；闭合开关S6提供32的增益；闭合开关S7提供64的增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可编程增益放大器即PGA，其包括：/n第一运算放大器，其包括第一非反相输入节点、第一反相输入节点和第一输出节点；以及/n第一电阻器网络，其耦合到所述第一输出节点，所述第一电阻器网络包括：/n串联耦合在所述第一输出节点和第一电阻器网络节点之间的第一多个电阻器；/n串联耦合在所述第一电阻器网络节点和第二电阻器网络节点之间的第二多个电阻器；/n与所述第二多个电阻器并联耦合在所述第一电阻器网络节点和所述第二电阻器网络节点之间的第一单元电阻器；以及/n并联耦合在所述第二电阻器网络节点和参考电压之间的第三多个电阻器，其中所述第二多个电阻器和所述第三多个电阻器中的每个电阻器均包括单元电阻器，并且进一步其中所述第三多个电阻器包含数量为N的电阻器，并且所述第二多个电阻器包含N-1个电阻器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可编程增益放大器即PGA，其包括：
第一运算放大器，其包括第一非反相输入节点、第一反相输入节点和第一输出节点；以及
第一电阻器网络，其耦合到所述第一输出节点，所述第一电阻器网络包括：
串联耦合在所述第一输出节点和第一电阻器网络节点之间的第一多个电阻器；
串联耦合在所述第一电阻器网络节点和第二电阻器网络节点之间的第二多个电阻器；
与所述第二多个电阻器并联耦合在所述第一电阻器网络节点和所述第二电阻器网络节点之间的第一单元电阻器；以及
并联耦合在所述第二电阻器网络节点和参考电压之间的第三多个电阻器，其中所述第二多个电阻器和所述第三多个电阻器中的每个电阻器均包括单元电阻器，并且进一步其中所述第三多个电阻器包含数量为N的电阻器，并且所述第二多个电阻器包含N-1个电阻器。


2.根据权利要求1所述的PGA，还包括：
在所述第一多个电阻器中的每个之前和之后耦合的第一多个开关，能够根据所述第一多个开关选择第一反馈电压；以及
在所述第二多个电阻器中的电阻器之后耦合的第二多个开关，能够根据所述第二多个开关选择所述第一反馈电压。


3.根据权利要求1所述的PGA，还包括：
第二运算放大器，其包括第二非反相输入节点、第二反相输入节点和第二输出节点；以及
第二电阻器网络，其耦合到所述第二输出节点，所述第二电阻器网络包括：
串联耦合在所述第二输出节点和第四电阻器网络节点之间的第四多个电阻器；
串联耦合在所述第四电阻器网络节点和第五电阻器网络节点之间的第五多个电阻器；
与所述第五多个电阻器并联耦合在所述第四电阻器网络节点和所述第五电阻器网络节点之间的第二单元电阻器；以及
并联耦合在所述第五电阻器网络节点和所述参考电压之间的第六多个电阻器，其中所述第五多个电阻器和所述第六多个电阻器中的每个电阻器均包括单元电阻器，并且进一步其中所述第六多个电阻器包含N个电阻器，并且所述第五多个电阻器包含N-1个电阻器。


4.根据权利要求3所述的PGA，还包括：
在所述第一多个电阻器中的每个之前和之后耦合的第一多个开关，能够根据所述第一多个开关选择第一反馈电压；以及
在所述第二多个电阻器中的电阻器之后耦合的第二多个开关，能够根据所述第二多个开关选择所述第一反馈电压；
在所述第四多个电阻器中的每个之前和之后耦合的第三多个开关，能够根据所述第三多个开关选择第二反馈电压；以及
在所述第五多个电阻器中的电阻器之后耦合的第四多个开关，能够根据所述第四多个开关选择所述第二反馈电压。


5.根据权利要求2所述的PGA，其中所述第一电阻器网络耦合在所述第一输出节点与所述第一反相输入节点之间以提供所述第一反馈电压。


6.根据权利要求4所述的PGA，其中所述第一电阻器网络耦合在所述第一输出节点与所述第一反相输入节点之间以提供所述第一反馈电压，并且所述第二电阻器网络耦合在所述第二输出节点与所述第二反相输入之间以提供所述第二反馈电压。


7.根据权利要求2所述的PGA，还包括第二运算放大器，其包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US