專利名稱：基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放大器領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，基于OTA-C結(jié)構(gòu)的片上有源濾波器電路，由于跨導(dǎo)工作在開環(huán)狀態(tài)下，所以該結(jié)構(gòu)濾波器可以工作在較高頻率范圍，又因其功耗低，易于編程控制等特點，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但是也正是因為其工作在開環(huán)狀態(tài)下，其線性輸入范圍有限，典型的提高線性度的方法就是源極電阻負(fù)反饋技術(shù)。片上集成的有源濾波器電路，會受到工藝偏差以及溫度變化的影響，因此需要片上自動頻率調(diào)諧電路，通過修調(diào)電容或跨導(dǎo)，來實現(xiàn)對濾波器特征頻率的修正，以補償工藝 偏差和溫度變化等對濾波器特征頻率造成的影響。調(diào)諧OTA-C有源濾波器的特征頻率通常有二種方式，第一是修調(diào)內(nèi)部的跨導(dǎo)單元的跨導(dǎo)值，第二是修調(diào)電容值。為了維持濾波器高的動態(tài)范圍，當(dāng)濾波器出現(xiàn)頻率偏差時，如果所有的工藝和溫度的偏差都由修調(diào)跨導(dǎo)值來完成，那么跨導(dǎo)的線性度會在某些情況下變差太多，以至于不被系統(tǒng)接受。如果選擇通過修改電容值實現(xiàn)頻率補償時，修正精度會受到限制，同時修調(diào)電容會占用大量的芯片面積。在設(shè)計基于OTA-C結(jié)構(gòu)的可配置低通濾波器電路中，要求濾波器的帶寬可配置，設(shè)計中通過調(diào)節(jié)跨導(dǎo)值或電容值使得濾波器的帶寬可配置。由于可配置設(shè)計通常使得濾波器的特征頻率帶寬覆蓋范圍很廣，如果全部通過電容配置，會占用很大芯片面積，所以通常通過調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)值來調(diào)節(jié)濾波器的帶寬。設(shè)計跨導(dǎo)值可大范圍變化，且線性度不會明顯變化的跨導(dǎo)放大器便成了設(shè)計可配置濾波器的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器及其控制方法，以實現(xiàn)可寬范圍調(diào)節(jié)的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器，包括放大模塊和對放大模塊進行精細(xì)調(diào)整的精調(diào)節(jié)模塊；
所述放大模塊有N個放大單元組成，N > 1，其中每個放大單元包括作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對、作為輸入管的場效應(yīng)管對、作為電流源的場效應(yīng)管對、反饋電阻和控制開關(guān)；其中一個作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管M30和場效應(yīng)管M40，場效應(yīng)管M30和場效應(yīng)管M40的柵極串聯(lián)在偏轉(zhuǎn)電壓上，其源極串聯(lián)在一起，并通過控制開關(guān)S30串聯(lián)在電壓VDD上，場效應(yīng)管M30的漏極連接在反相輸出端Ion上，場效應(yīng)管M40的漏極連接在同相輸出端上；
其中一個所述作為輸入管的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管MlO和場效應(yīng)管M20，場效應(yīng)管MlO和場效應(yīng)管M20的源極之間連接反饋電阻R0，場效應(yīng)管MlO的漏極連接在反相輸出端I0N上，其柵極連接在同相輸入電壓Vip上，場效應(yīng)管M20的漏極連接在同相輸出端上，其柵極連接在反相輸入電壓Vin上；
其中一個作為電流源的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60，場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60的源極接地，場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60的柵極串聯(lián)在精調(diào)節(jié)模塊的輸出上，場效應(yīng)管M50的漏極與上述場效應(yīng)管MlO的源極之間依次連接控制開關(guān)S50和控制開關(guān)S10，場效應(yīng)管M60的漏極與上述場效應(yīng)管M20的源極之間依次連接控制開關(guān)S60和控制開關(guān)S20，控制開關(guān)S50與控制開關(guān)SlO之間的節(jié)點連接在A電氣點上，控制開關(guān)S60與控制開關(guān)S20之間的節(jié)點連接在B電氣點上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述精調(diào)節(jié)模塊，包括場效應(yīng)管M7、場效應(yīng)管M7鏡像電路，場效應(yīng)管M8和場效應(yīng)管M9，所述場效應(yīng)管M7鏡像電路包括M個串聯(lián)連接的控制開關(guān) 和場效應(yīng)管，所述基準(zhǔn)電流Iref通過場效應(yīng)管M7產(chǎn)生偏置電壓，控制場效應(yīng)管M7鏡像電路，使其產(chǎn)生一定比例的鏡像電流，該鏡像電流依次通過場效應(yīng)管M8、效應(yīng)管M9最終生成調(diào)整放大模塊的電流基準(zhǔn)IMf—f。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對中的場效應(yīng)管采用PMOS管。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述作為輸入管的場效應(yīng)管對中的場效應(yīng)管采用NMOS管。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述作為電流源的場效應(yīng)管對中的場效應(yīng)管采用NMOS管。同時提出一種該基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器的控制方法，當(dāng)N為n+1時，即包含n+1個放大單元時，
控制開關(guān)對(S50，S60)導(dǎo)通時，控制開關(guān)S30必須導(dǎo)通，控制開關(guān)對(S51，S61)導(dǎo)通時，控制開關(guān)S31必須導(dǎo)通，依次類推，控制開關(guān)對(S5n，S6n)導(dǎo)通時，控制開關(guān)S3n導(dǎo)通，控制開關(guān)組對(S50，S60)，(S51, S61)，…，(S5n，S6n)依次逐個導(dǎo)通，流過跨導(dǎo)放大器的電流逐次階梯性增加，跨導(dǎo)值也階梯性增加，當(dāng)開關(guān)組對(S50，S60)，(S51，S61)，…，(S5n，S6n)都打開時，跨導(dǎo)值最大，當(dāng)只有控制開關(guān)對(S50，S60)導(dǎo)通時，跨導(dǎo)值最小；
輸入管 NMOS 管對(M10，M20)，(M11，M21)，…,(Min, M2n)的控制開關(guān)對為(S10，S20)，(S11，S21)，…，(Sln，S2n)，其每對控制開關(guān)都是同時導(dǎo)通或關(guān)斷，當(dāng)控制電流源NMOS管的控制開關(guān)對(S50，S60)，(S51，S61)，…，(S5n，S6n)依次導(dǎo)通時，輸入管對依次輪流導(dǎo)通，即這(n+1)對輸入管在同一時刻只有一對是導(dǎo)通的，其它輸入管對都是截止的，當(dāng)控制開關(guān)對(S50，S60)導(dǎo)通時，控制開關(guān)對(S10，S20)導(dǎo)通，輸入NMOS管(M10，M20)導(dǎo)通，其它控制開關(guān)對{ (S11，S21)，…，(Sln，S2n) }全部斷開，當(dāng)控制開關(guān)對(S50，S60)，(S51，S61)導(dǎo)通時，控制開關(guān)對(S10，S20)，…，(Sln，S2n)斷開，控制開關(guān)對(S11，S21)導(dǎo)通，使輸入NMOS管(Mil，M21)導(dǎo)通，依次類推，當(dāng)控制開關(guān)對(S50，S60)，(S51，S61)，…，(S5n, S6n)全部導(dǎo)通時，控制開關(guān)對(S10，S20)，(Sll, S21)，…，(Sln-1，S2n_l)斷開，控制開關(guān)對(Sln，S2n)導(dǎo)通，使輸入NMOS管(Mln，M2n)導(dǎo)通；
穩(wěn)定的電流基準(zhǔn)Iref經(jīng)過精調(diào)節(jié)模塊調(diào)整后輸出調(diào)節(jié)電流Iref_f，對上述放大模塊的跨導(dǎo)精調(diào)節(jié)，當(dāng)精調(diào)節(jié)模塊中的控制開關(guān)全部打開時，電流Iref_f最大。
本發(fā)明的技術(shù)方案，通過控制跨導(dǎo)放大器的電流源管、負(fù)載電流源管以及輸入管的階梯性變化，使得跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)值能夠大范圍階梯性調(diào)節(jié)，同時，通過控制跨導(dǎo)放大器電流源的基準(zhǔn)偏置電流，使得流過跨導(dǎo)放大器的電流能夠精細(xì)的連續(xù)變化，進而使得跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)值能夠連續(xù)調(diào)節(jié)，以覆蓋各個階梯之間的跨導(dǎo)值。從而實現(xiàn)了跨導(dǎo)值大范圍連續(xù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖I為本發(fā)明實施例所述的基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器的電路電氣
圖2為圖I所示的基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器中精調(diào)節(jié)模塊的電路電氣圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明?；跀?shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器，包括放大模塊和對放大模塊進行精細(xì)調(diào)整的精調(diào)節(jié)模塊；放大模塊有N個放大單元組成，N> 1，其中每個放大單元包括作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對、作為輸入管的場效應(yīng)管對、作為電流源的場效應(yīng)管對、反饋電阻和控制開關(guān)；
其中一個作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管M30和場效應(yīng)管M40，場效應(yīng)管M30和場效應(yīng)管M40的柵極串聯(lián)在偏轉(zhuǎn)電壓上，其源極串聯(lián)在一起，并通過控制開關(guān)S30串聯(lián)在電壓VDD上，場效應(yīng)管M30的漏極連接在反相輸出端Iqn上，場效應(yīng)管M40的漏極連接在同相輸出端上；
其中一個所述作為輸入管的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管MlO和場效應(yīng)管M20，場效應(yīng)管MlO和場效應(yīng)管M20的源極之間連接反饋電阻R0，場效應(yīng)管MlO的漏極連接在反相輸出端Ion上，其柵極連接在同相輸入電壓Vip上，場效應(yīng)管M20的漏極連接在同相輸出端上，其柵極連接在反相輸入電壓Vin上；
其中一個作為電流源的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60，場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60的源極接地，場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60的柵極串聯(lián)在精調(diào)節(jié)模塊的輸出上，場效應(yīng)管M50的漏極與上述場效應(yīng)管MlO的源極之間依次連接控制開關(guān)S50和控制開關(guān)S10，場效應(yīng)管M60的漏極與上述場效應(yīng)管M20的源極之間依次連接控制開關(guān)S60和控制開關(guān)S20，控制開關(guān)S50與控制開關(guān)SlO之間的節(jié)點連接在A電氣點上，控制開關(guān)S60與控制開關(guān)S20之間的節(jié)點連接在B電氣點上。作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對中的場效應(yīng)管采用PMOS管。作為輸入管的場效應(yīng)管對中的場效應(yīng)管采用NMOS管。作為電流源的場效應(yīng)、管對中的場效應(yīng)管采用NMOS管。如圖 I 所示，電流源負(fù)載 PMOS 管對{ (M30, M40)，(M31, M41)，...，(M3n, M4n) }，共2 (n+1)個PMOS管，所有管子的柵端連接在一起并連接到偏置電壓Vcmfb端，其中PMOS管M30和PMOS管M40組成一對，PMOS管M30和PMOS管M40的源端連接在一起，并連接開關(guān)S30的一端，開關(guān)S30的另一端連接電源VDD端；PM0S管M31和PMOS管M41組成一對，PMOS管M31和PMOS管M41的源端連接在一起，并連接開關(guān)S31的一端，開關(guān)S31的另一端連接電源VDD端；依次類推，PMOS管M3n和PMOS管M4n組成一對，PMOS管M3n和PMOS管M4n的源端連接在一起，并連接開關(guān)S3n的一端，開關(guān)S3n的另一端連接電源VDD端；(M30, M31,…，M3n)共n+1個管子，它們的漏端全部連接在一起并連接到ION輸出端，(M40，M41，…，M4n)共n+1個管子，它們的漏端全部連接在一起并連接到IOP輸出端。一組作為輸入管的NMOS 管對{ (M10，M20)，(M11，M21)，…，(Mln, M2n) }，共 2 (n+1)個管子，其中(M10, Mil,…，Mln)共n+1個管子，它們的柵端全部連接在一起，并連接VIP輸入端口，它們的漏端全部連接在一起并連接到ION輸出端，且和PMOS管(M30，M31，…，M3n)的漏端連接在一起；其中，(M20，M21，…，M2n)共n+1個管子，它們的柵端全部連接在一起，并連接VIN輸入端口，它們的漏端連接在一起并連接到IOP輸出端，并和PMOS管(M40，M41，…，M4n)的漏端連接在一起；NM0S管MlO和NMOS管M20組成一對輸入管，NMOS管MlO和NMOS管M20的源端通過電阻RO連接在一起，NMOS管MlO的源端同時連接到開關(guān)SlO的一端，NMOS管M20的源端同時連接到開關(guān)S20的一端；NM0S管Mll和NMOS管M21組成一對輸入管，它們的源端通過電阻Rl連接在一起，NMOS管Mll的源端同時連接到開關(guān)Sll的一端，NMOS管M21的源端同時連接到開關(guān)S21的一端；依次類推，NMOS管Mln和NMOS管M2n組成一對輸入管，它們的源端通過電阻Rn連接在一起，NMOS管Mln的源端同時連接到開關(guān)Sln的一端，NMOS管M2n的源端同時連接到開關(guān)S2n的一端。開關(guān)(S10，S11，…，Sln)共n+1個開關(guān)，它們各自的一端分別連接了相應(yīng)的作為輸入管的NMOS管的源端，它們的另一端全部連接在一起，形成一個公共端，并連接到開關(guān)(S50，S51，…，S5n)各個開關(guān)的公共端。(S50，S51，…，S5n)同樣共n+1個開關(guān)，它們各自的一端全部連接在一起，形成一個公共端，并和開關(guān)(S10, Sll, ... ,Sln)的公共端相連。兩組開關(guān)(S10, Sll, ... ,Sln)和(S50, S51,…，S5n)的公共連接端即是圖I中的電氣節(jié)點A。開關(guān)組(S50，S51，…，S5n)中各個開關(guān)的另一端分別和相應(yīng)的電流源NMOS管(M50，M51，…，M5n)的漏端相連。其中開關(guān)S50的一端連接NMOS管M50的漏端，開關(guān)S51的一端連接NMOS管M51的漏端，依次類推，開關(guān)S5n的一端連接NMOS管M5n的漏端。開關(guān)(S20，S21，…，S2n)共n+1個開關(guān)，它們各自的一端分別連接了相應(yīng)的作為輸入管的NMOS管的源端，它們的另一端全部連接在一起，形成一個公共端，并連接到開關(guān)(S60，S61，…，S6n)各個開關(guān)的公共端。(S60，S61，…，S6n)同樣共n+1個開關(guān),它們各自的一端全部連接在一起，形成一個公共端，和開關(guān)(S20, S21,…，S2n)的公共端相連。兩組開關(guān)(S20，S21，…，S2n)和(S60，S61，…，S6n)的公共連接端即是圖I中的電氣節(jié)點B。開關(guān)組(S60，S61，…，S6n)中各個開關(guān)的另一端分別和 電流源NMOS管(M60，M61,…，M6n)的漏端相連。其中開關(guān)S60的一端連接NMOS管M60的漏端，開關(guān)S61的一端連接NMOS管M61的漏端，依次類推，開關(guān)S6n的一端連接NMOS管M6n 的漏端。一組作為電流源的 NMOS 管對{ (M50，M60)，(M51，M61)，... , (M5n, M6n) }共
2(n+1)個管子，它們的柵端全部連接在一起，并連接到精調(diào)節(jié)模塊NMOS管M5的柵端和漏端，它們的源端全部連接到一起并連接到地端。其中NMOS管M50的漏端連接開關(guān)S50的一端，NMOS管M60的漏端連接開關(guān)S60的一端，NMOS管M51的漏端連接開關(guān)S51的一端，NMOS管M61的漏端連接開關(guān)S61的一端,依次類推，NMOS管M5n的漏端連接開關(guān)S5n的一端，NMOS管M6n的漏端連接開關(guān)S6n的一端。精調(diào)節(jié)模塊由精細(xì)調(diào)節(jié)單元和電流源Iref_f以及NMOS管M5組成。精細(xì)調(diào)節(jié)單元控制電流源Iref_f的大小，電流源Iref_f流過NMOS管M5的漏端，M5的源端連接到地端，柵端和漏端相連并和電流源的NMOS管對{ (M50, M60)，(M51，M61)，...，(M5n，M6n) }共 2 (n+1)個管子的柵端相連。三組控制開關(guān)對{S30,S31,…，S3n }，{ (S50，S60)，(S51，S61)，...，(S5n，S6n)}，{ (S10, S20), (S11，S21)，...，(Sin, S2n) }，分別控制電流源 PMOS 管對{ (M30，M40)，(M31，M41)，...，(M3n，M4n) }，負(fù)載電流源 NMOS 管對{ (M50, M60), (M51,M61), ...，(M5n，M6n) }和輸入 MOS 管對{ _，M20)，(M11，M21)，…，(Mln, M2n) }。電流源 NMOS管和負(fù)載電流源PMOS管是相應(yīng)設(shè)置的。電流源NMOS管M50受開關(guān)S50控制，電流源NMOS 管M60受開關(guān)S60控制，電流源NMOS管M51受開關(guān)S51控制，電流源NMOS管M61受開關(guān)S61控制，依次類推，電流源NMOS管M5n受開關(guān)S5n控制，電流源NMOS管M6n受開關(guān)S6n控制。負(fù)載電流源PMOS管M30和負(fù)載電流源PMOS管M40的源端連接在一起并受開關(guān)S30控制，負(fù)載電流源PMOS管M31和負(fù)載電流源PMOS管M41的源端連接在一起并受開關(guān)S31控制，依次類推，負(fù)載電流源PMOS管M3n和負(fù)載電流源PMOS管M4n的源端連接在一起并受開關(guān)S3n控制。開關(guān)S50和開關(guān)S60構(gòu)成一對，它們同時導(dǎo)通或關(guān)斷，開關(guān)S51和開關(guān)S61構(gòu)成一對，它們同時導(dǎo)通或關(guān)斷，依次類推，開關(guān)S5n和開關(guān)S6n構(gòu)成一對，它們同時導(dǎo)通或關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)對(S50，S60)導(dǎo)通時，開關(guān)S30也必須是導(dǎo)通的，當(dāng)開關(guān)對(S51，S61)導(dǎo)通時，開關(guān)S31也必須是導(dǎo)通的，依次類推，當(dāng)開關(guān)對(S5n，S6n)導(dǎo)通時，開關(guān)S3n也必須是導(dǎo)通的。開關(guān)組對{ (S50, S60), (S51，S61)，…，(S5n，S6n) }依次逐個導(dǎo)通，流過跨導(dǎo)放大器的電流就逐次階梯性增加，相應(yīng)的跨導(dǎo)值也階梯性增加，當(dāng)所有開關(guān)都打開時，對應(yīng)最大跨導(dǎo)值，當(dāng)只有開關(guān)對(S50，S60)導(dǎo)通時，跨導(dǎo)值最小。此調(diào)節(jié)方式為粗調(diào)節(jié)，使得跨導(dǎo)能夠階梯性大范圍變化?？鐚?dǎo)放大器輸入管共有(n+1)對，由(n+1)對開關(guān)獨立控制，根據(jù)電流源的大小設(shè)置不同的導(dǎo)通配置。輸入管的NMOS管對為{ (M10, M20), (M11，M21)，…，(Mln，M2n) }，開關(guān)對為{ (S10，S20)，(Sll, S21)，…，(Sln, S2n) }，其中每對開關(guān)都是同時導(dǎo)通或關(guān)斷的。其中這(n+1)對輸入管的尺寸各不相同。當(dāng)控制電流源NMOS管的開關(guān)對{ (S50, S60), (S51,S61),…，(S5n，S6n) }依次導(dǎo)通時，輸入管對依次切換，而不是依次導(dǎo)通，即這(n+1)對輸入管在同一時刻只有一對是導(dǎo)通的，其它輸入管對都是關(guān)閉的。當(dāng)開關(guān)對{ (S50, S60) }導(dǎo)通時，開關(guān)對{ (S10, S20) }導(dǎo)通，使輸入NMOS管(M10，M20)導(dǎo)通工作，其它開關(guān)對{ (S11，S21)，…，(Sln，S2n) }全部關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)對{ (S50, S60),(S51，S61)}導(dǎo)通時，開關(guān)對{ (S10，S20)，…，(Sln，S2n) }關(guān)斷，開關(guān)對{ (S11，S21) }導(dǎo)通，使輸入NMOS管(M11，M21)導(dǎo)通工作，依次類推，當(dāng)開關(guān)對{ (S50, S60), (S51, S61),…，(S5n，S6n) }全部導(dǎo)通時，開關(guān)對{ (S10，S20)，(Sll, S21)，...，(Sln-1，S2n_l) }關(guān)斷，開關(guān)對(Sln，S2n)導(dǎo)通，使輸入NMOS管(Mln，M2n)導(dǎo)通工作。其中開關(guān)組{(S10, S20), (S11，S21)， ...，(Sln, S2n) }，{ (S50，S60)，(S51，S61)，...，(S5n，S6n) }可由 NMOS 管實現(xiàn)，而開關(guān)組{ S31，…，S3n }可由 PMOS 管實現(xiàn)。三組開關(guān)是相互關(guān)聯(lián)的，彼此之間的取值是相互確定的?？刂聘鱾€開關(guān)的狀態(tài)由表I中給出。其中電流源與負(fù)載電流源是從低到高依次逐個導(dǎo)通，或從高到低依次逐個關(guān)斷。而輸入管對是依次切換導(dǎo)通，即同一時刻只有一對輸入管對處于導(dǎo)通狀態(tài)。{ (Sio, S20)，(S11，S21)，…，(Sln，S2n) }開關(guān)組控制著不同尺寸的輸入管對，保證在(n+1)種不同的尾電流的情況下，輸入管對有相同的線性輸入范圍。表I :放大模塊中的控制開關(guān)狀態(tài)表
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器，其特征在于，包括放大模塊和對放大模塊進行精細(xì)調(diào)整的精調(diào)節(jié)模塊； 所述放大模塊有N個放大單元組成，N > 1，其中每個放大單元包括作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對、作為輸入管的場效應(yīng)管對、作為電流源的場效應(yīng)管對、反饋電阻和控制開關(guān)； 其中一個作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管M30和場效應(yīng)管M40，場效應(yīng)管M30和場效應(yīng)管M40的柵極串聯(lián)在偏轉(zhuǎn)電壓上，其源極串聯(lián)在一起，并通過控制開關(guān)S30串聯(lián)在電壓VDD上，場效應(yīng)管M30的漏極連接在反 相輸出端Iqn上，場效應(yīng)管M40的漏極連接在同相輸出端上； 其中一個所述作為輸入管的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管MlO和場效應(yīng)管M20，場效應(yīng)管MlO和場效應(yīng)管M20的源極之間連接反饋電阻R0，場效應(yīng)管MlO的漏極連接在反相輸出端Ion上，其柵極連接在同相輸入電壓Vip上，場效應(yīng)管M20的漏極連接在同相輸出端上，其柵極連接在反相輸入電壓Vin上； 其中一個作為電流源的場效應(yīng)管對，包括場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60，場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60的源極接地，場效應(yīng)管M50和場效應(yīng)管M60的柵極串聯(lián)在精調(diào)節(jié)模塊的輸出上，場效應(yīng)管M50的漏極與上述場效應(yīng)管MlO的源極之間依次連接控制開關(guān)S50和控制開關(guān)S10，場效應(yīng)管M60的漏極與上述場效應(yīng)管M20的源極之間依次連接控制開關(guān)S60和控制開關(guān)S20，控制開關(guān)S50與控制開關(guān)SlO之間的節(jié)點連接在A電氣點上，控制開關(guān)S60與控制開關(guān)S20之間的節(jié)點連接在B電氣點上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述精調(diào)節(jié)模塊，包括場效應(yīng)管M7、場效應(yīng)管M7鏡像電路，場效應(yīng)管M8和場效應(yīng)管M9，所述場效應(yīng)管M7鏡像電路包括M個串聯(lián)連接的控制開關(guān)和場效應(yīng)管，所述基準(zhǔn)電流Iref通過場效應(yīng)管M7產(chǎn)生偏置電壓，控制場效應(yīng)管M7鏡像電路，使其產(chǎn)生一定比例的鏡像電流，該鏡像電流依次通過場效應(yīng)管M8、效應(yīng)管M9最終生成調(diào)整放大模塊的電流基準(zhǔn)IMf—f。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對中的場效應(yīng)管采用PMOS管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述作為輸入管的場效應(yīng)管對中的場效應(yīng)管采用NMOS管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述作為電流源的場效應(yīng)管對中的場效應(yīng)管采用NMOS管。
6.一種權(quán)利要求I至5所述的基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器的控制方法，其特征在于，當(dāng)N為n+1時，即包含n+1個放大單元時， 控制開關(guān)對(S50，S60)導(dǎo)通時，控制開關(guān)S30必須導(dǎo)通，控制開關(guān)對(S51，S61)導(dǎo)通時，控制開關(guān)S31必須導(dǎo)通，依次類推，控制開關(guān)對(S5n，S6n)導(dǎo)通時，控制開關(guān)S3n導(dǎo)通，控制開關(guān)組對(S50，S60)，(S51, S61)，…，(S5n，S6n)依次逐個導(dǎo)通，流過跨導(dǎo)放大器的電流逐次階梯性增加，跨導(dǎo)值也階梯性增加，當(dāng)開關(guān)組對(S50，S60)，(S51，S61)，…，(S5n，S6n)都打開時，跨導(dǎo)值最大，當(dāng)只有控制開關(guān)對(S50，S60)導(dǎo)通時，跨導(dǎo)值最??； 輸入管 NMOS 管對(M10，M20)，(M11，M21)，…,(Min, M2n)的控制開關(guān)對為(S10，S20)，(S11，S21)，…，(Sln，S2n)，其每對控制開關(guān)都是同時導(dǎo)通或關(guān)斷，當(dāng)控制電流源NMOS管的控制開關(guān)對(S50，S60)，(S51，S61)，…，(S5n，S6n)依次導(dǎo)通時，輸入管對依次輪流導(dǎo)通，即這(n+1)對輸入管在同一時刻只有一對是導(dǎo)通的，其它輸入管對都是截止的，當(dāng)控制開關(guān)對(S50，S60)導(dǎo)通時，控制開關(guān)對(S10，S20)導(dǎo)通，輸入NMOS管(M10，M20)導(dǎo)通，其它控制開關(guān)對{ (S11，S21)，…，(Sln，S2n) }全部斷開，當(dāng)控制開關(guān)對(S50，S60)，(S51，S61)導(dǎo)通時，控制開關(guān)對(S10，S20)，…，(Sln，S2n)斷開，控制開關(guān)對(S11，S21)導(dǎo)通，使輸入NMOS管(Mil，M21)導(dǎo)通，依次類推，當(dāng)控制開關(guān)對(S50, S60), (S51，S61)，...，(S5n, S6n)全部導(dǎo)通時，控制開關(guān)對(S10，S20)，(Sll, S21)，…，(Sln-1，S2n_l)斷開，控制開關(guān)對(Sln，S2n)導(dǎo)通，使輸入NMOS管(Mln， M2n)導(dǎo)通； 穩(wěn)定的電流基準(zhǔn)Iref經(jīng)過精調(diào)節(jié)模塊調(diào)整后輸出調(diào)節(jié)電流Iref_f，對上述放大模塊的跨導(dǎo)精調(diào)節(jié)，當(dāng)精調(diào)節(jié)模塊中的控制開關(guān)全部打開時，電流Iref_f最大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字控制技術(shù)的寬范圍調(diào)節(jié)跨導(dǎo)放大器，包括放大模塊和對放大模塊進行精細(xì)調(diào)整的精調(diào)節(jié)模塊；所述放大模塊有N個放大單元組成，N＞1，其中每個放大單元包括作為電流源負(fù)載的場效應(yīng)管對、作為輸入管的場效應(yīng)管對、作為電流源的場效應(yīng)管對、反饋電阻和控制開關(guān)。通過控制跨導(dǎo)放大器的電流源管、負(fù)載電流源管以及輸入管的階梯性變化，使得跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)值能夠大范圍階梯性調(diào)節(jié)，同時，通過控制跨導(dǎo)放大器電流源的基準(zhǔn)偏置電流，使得流過跨導(dǎo)放大器的電流能夠精細(xì)的連續(xù)變化，進而使得跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)值能夠連續(xù)調(diào)節(jié)，以覆蓋各個階梯之間的跨導(dǎo)值。從而實現(xiàn)了跨導(dǎo)值大范圍連續(xù)調(diào)節(jié)。
文檔編號H03F3/45GK102664597SQ201210126449
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者于云豐, 潘文光, 肖時茂, 黃偉 申請人:無錫中科微電子工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司