一种可编程增益信号放大器制造技术

本申请实施例公开了可调节增益放大器，内置于MCU芯片中，包括两组高增益运放单元，高增益运放单元包括运放网络、电阻反馈网络以及开关控制阵列；运放网络的正极输入为输入电压信号，负极连接开关控制阵列，运放网络输出为放大目标增益的输出电压信号；电阻反馈网络和开关控制阵列串联接入到运放网络的负极反馈回路中；其中，开关控制阵列用于调节电阻反馈网络的反馈电阻；两组高增益运放单元通过中间电路连接，中间电路中接入有基准电阻，中间电路两端分别连接到两组电阻反馈网络。本可调节增益放大器内置于MCU芯片，可通过编程方式输入控制信号实现对增益的精确控制，且可以降低输入端低频噪声的影响，提高了电路性能。提高了电路性能。提高了电路性能。

【技术实现步骤摘要】
一种可编程增益信号放大器


[0001]本申请实施例涉及集成电路领域，特别涉及一种内置于MCU芯片的可编程增益信号放大器。

技术介绍

[0002]信号放大器是一种用于电路结构的器件，作用就是将微弱的信号放大，特别是在集成电路领域，MCU芯片内置的放大器电路控制传输信号，但集成电路需要承担越来越多的信号处理需求，对放大器电路的精度要求愈加严格。
[0003]现有的可调节增益放大器是采用一级放大器，通过改变反馈电容与输入电容的比例来改变增益大小，但这种方法会占用较大的芯片面积，且无法做到高精度调节。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种可编程增益信号放大器。所述技术方案如下：
[0005]一方面，提供了一种可编程增益信号放大器，包括两组高增益运放单元，所述高增益运放单元包括运放网络、电阻反馈网络以及开关控制阵列；
[0006]所述运放网络的正极输入为输入电压信号，负极连接所述开关控制阵列，所述运放网络输出为放大目标增益的输出电压信号；
[0007]所述电阻反馈网络和所述开关控制阵列串联接入到所述运放网络的负极反馈回路中；其中，开关控制阵列用于调节所述电阻反馈网络的反馈电阻；
[0008]两组所述高增益运放单元通过中间电路连接，所述中间电路中接入有基准电阻，所述中间电路两端分别连接到两组所述电阻反馈网络。
[0009]具体的，所述运放网络由两组斩波电路以及放大电路构成，包括第一斩波电路、第一放大电路、第二放大电路和第二斩波电路；
[0010]所述运放网络的正极和负极接入所述第一斩波电路的两个信号输入接口，所述第一斩波电路用于调制输入信号；
[0011]所述第一斩波电路的输入连接所述第一放大电路，所述第一放大电路包括一级差分输入对管、一级放大尾电流管以及一级放大负载，所述第一放大电路的所述一级差分输入对管连接所述第二放大电路；
[0012]所述二级放大电路包括两组二级差分输入对管以及二级放大尾电流管，且所述一级放大尾电流管与所述二级放大尾电流管连接；
[0013]所述二级放大电路的输出接入所述第二斩波电路的信号输入接口，所述第二斩波电路用于解调输出信号。
[0014]具体的，所述运放网络还包括第三放大电路，所述第三放大电路包括三级电流管和三级放大尾电流管；
[0015]所述第二斩波电路的信号输出端接入所述第三放大电路的所述三级电流管，所述三级放大尾电流管与所述一级放大尾电流管和所述二级放大尾电流管连接，所述第三放大
电路输出为目标增益的输出信号。
[0016]具体的，所述电阻反馈网络包括至少两级可接入电阻，分别用于接入负极反馈回路和所述中间电路；
[0017]所述开关控制阵列包括至少两级控制开关，所述控制开关分别与各级所述可接入电阻连接，用于控制负极反馈回路的通断。
[0018]具体的，所述开关控制阵列连接有译码器电路，所述译码器电路用于接收并译码控制；其中，不同的译码信号用于控制不同的所述控制开关。
[0019]具体的，所述电阻反馈网络包括六级不同的所述可接入电阻；所述开关控制阵列包括六级所述控制开关，分别用于接入六级不同的所述可接入电阻；其中，所述可接入电阻分别为所述基准电阻的48倍、8倍、2倍、1倍和1/2倍。
[0020]具体的，所述运放网络的正极和负极之间还接入有正极回路，所述正极回路中设置有直接导通开关，所述直接导通开关与所述译码器连接，并通过译码信号控制正极回路的通断。
[0021]另一方面，提供了一种信号放大器的增益调节方法，所述方法用于内置可编程增益信号放大器的MCU芯片，所述内置可编程增益信号放大器包括运放网络、电阻反馈网络以及开关控制阵列；所述方法包括：
[0022]根据目标增益确定运放网络的负极反馈回路中反馈电阻的电阻值；
[0023]根据所述反馈电阻的电阻值确定目标可接入电阻以及目标控制开关；
[0024]根据所述目标控制开关确定目标增益对应的译码信号；
[0025]通过MCU寄存器输入所述译码信号，以及通过所述可编程增益信号放大器的译码器进行译码控制；
[0026]通过接入网络的所述目标可接入电阻以及所述目标控制开关进行信号调节，输出放大目标增益的输出电压信号。
[0027]本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本申请实施例通过两组高增益运放单元组成差分放大电路，且通过由多级放大电路组成的运放网络，不仅可以提供更高的增益，且通过引入斩波电路可以消除低频噪声和失调电压，信号提供更加精确的放大倍数；此外，开关控制阵列和电阻反馈网络可以调节反馈回路的反馈电阻，以此实现多种可调节增益，简化电路结构的同时，提高了电路性能。
附图说明
[0028]图1是本申请实施例提供的可编程增益信号放大器的示意图；
[0029]图2是本申请实施例提供的运放网络的电路结构图；
[0030]图3是本申请实施例提供的开关控制阵列及反馈电阻网络的电路结构图；
[0031]图4是本申请另一个实施例提供的可编程增益信号放大器的示意图；
[0032]图5是本申请另一个实施例提供的信号放大器的增益调节方法的流程图；
[0033]图6是本申请一个实施例提供的增益为1时信号放大器输入输出的信号对比图；
[0034]图7是本申请一个实施例提供的增益为128时信号放大器输入输出的信号对比图。
具体实施方式
[0035]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
[0036]在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0037]随着通信技术的不断发展，集成电路需要承担越来越多的信号处理需求，因此对芯片的性能、功耗和成本等方面提出了更高的要求。在现在无线通信领域中，特别是在信号接收端，通常需要处理的信号变化范围很大。而设计能处理动态范围大的模拟电路前端具有一定的难度。因此常在电路前端加入一个可调节增益的信号放大器，以此来改变增益大小，调节信号动态范围，给后续电路提供稳定的信号。
[0038]本申请实施例专利技术一种可编程增益信号放大器，信号放大器位于模拟电路前端，将输入的各种控制信号放大指定倍数，以达到通信要求。如图1所示，该信号放大器由两组高增益运放单元组成，两组高增益运放单元组成差分放大电路，两组高增益运放单元分别输入两组输入信号，两组信号的相位差互差180度。
[0039]高增益运放单元由运放网络、电阻反馈网络以及开关控制阵列组成。运放网络起信号放大作用，运放网络的正负极为输入端，正极输入电压控制信号(Vin)，负极连接输出反馈回路，输出电压(Vin)为放大目标增益的控制信号。其中，目标增益由负极反馈回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可编程增益信号放大器，其特征在于，包括两组高增益运放单元，所述高增益运放单元包括运放网络、电阻反馈网络以及开关控制阵列；所述运放网络的正极输入为输入电压信号，负极连接所述开关控制阵列，所述运放网络输出为放大目标增益的输出电压信号；所述电阻反馈网络和所述开关控制阵列串联接入到所述运放网络的负极反馈回路中；其中，开关控制阵列用于调节所述电阻反馈网络的反馈电阻；两组所述高增益运放单元通过中间电路连接，所述中间电路中接入有基准电阻，所述中间电路两端分别连接到两组所述电阻反馈网络。2.根据权利要求1所述的可编程增益信号放大器，其特征在于，所述运放网络由两组斩波电路以及放大电路构成，包括第一斩波电路、第一放大电路、第二放大电路和第二斩波电路；所述运放网络的正极和负极接入所述第一斩波电路的两个信号输入接口，所述第一斩波电路用于调制输入信号；所述第一斩波电路的输入连接所述第一放大电路，所述第一放大电路包括一级差分输入对管、一级放大尾电流管以及一级放大负载，所述第一放大电路的所述一级差分输入对管连接所述第二放大电路；所述二级放大电路包括两组二级差分输入对管以及二级放大尾电流管，且所述一级放大尾电流管与所述二级放大尾电流管连接；所述二级放大电路的输出接入所述第二斩波电路的信号输入接口，所述第二斩波电路用于解调输出信号。3.根据权利要求3所述的可编程增益信号放大器，其特征在于，所述运放网络还包括第三放大电路，所述第三放大电路包括三级电流管和三级放大尾电流管；所述第二斩波电路的信号输出端接入所述第三放大电路的所述三级电流管，所述三级放大尾电流管与所述一级放大尾电流管和所述二级放大尾电流管连接，所述第三放大电路输出为目标增益的输出信号。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：付江铎，赵海，戚祎，吕超英，赵健，王雪生，樊晓华，
申请(专利权)人：江苏集萃智能集成电路设计技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：