具有共模采樣的可編程增益放大器的制造方法
【專利摘要】可編程增益放大器(“PGA”)可包括差分放大器、一對輸入電容器，在關于放大器的反饋結構中提供的一對反饋電容器、以及在PGA的輸入提供的第一斬波電路和在PGA的輸出提供的第二斬波電路。PGA可包括電路系統，以在采樣階段采樣輸入電容的電壓。所采樣的電壓可對應于PGA的輸入信號的共模電壓和差動放大器的共模電壓之間的差值。當斬波電路可操作時，采樣電壓因而在操作的其他階段定義放大器輸入的共模電壓。
【專利說明】具有共模采樣的可編程增益放大器
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本申請請求于2012年5月3日提交的標題為“Capacitive PGA”的臨時申請序列號61/642223提供的優(yōu)先權的權益。

【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及一種可編程增益放大器(“PGA”)。

【背景技術】
[0004]低噪音、低功耗和高精度PGA可以使用具有電容器的斬波差分放大器作為反饋元件來實現。這種類型的PGA在美國專利7795960中描述，該專利已轉讓給ADI公司，本發(fā)明的受讓人。電容器不傳送DC信號，并因此,輸入斬波電路將輸入的DC信號轉換為方波。方波是由具有電容反饋的放大器向上增益。輸出斬電路解調放大的方波回向上增益的DC信號。低噪音可以實現，因為電容器無噪音，并因此差分放大器是在PGA中的唯一噪音來源。增益由電容的比值精確限定，它是穩(wěn)定的并能在集成電路(“1C”)制造工藝中很好地控制?？删幊痰脑鲆婵赏ㄟ^改變電容器的值來實現，例如通過從電容器組切換電容器進或出放大器電路。
[0005]但是，電容PGA不本質地限定在差分放大器的輸入端呈現的電壓，其應匹配到放大器本身的共同模式。為了設置該電壓，額外的電路變得必需的，其通常涉及非常大的電阻，因而本質上很慢。因此，發(fā)明人將看到在技術上需要PGA架構，其以比這些已有嘗試更快的響應定義差分放大器中的共模電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1示出了根據本發(fā)明實施例的PGA。
[0007]圖2是說明根據本發(fā)明的實施例，圖1、8和9的PGA的操作時序圖。
[0008]圖3示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA。
[0009]圖4是說明根據本發(fā)明的實施例，圖3的PGA的操作的時序圖。
[0010]圖5示出根據本發(fā)明的另一實施例的PGA。
[0011]圖6是說明根據本發(fā)明的實施例，圖5的PGA的操作的時序圖。
[0012]圖7是根據本發(fā)明的另一實施例，圖5的PGA的操作的時序圖。
[0013]圖8示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA。
[0014]圖9示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA。
[0015]圖10示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA。
[0016]圖11是說明根據本發(fā)明的實施例，圖10和14的PGA的操作的時序圖。
[0017]圖12示出了根據本發(fā)明另一實施例的PGA。
[0018]圖13是說明根據本發(fā)明的實施例，圖12的PGA的操作的時序圖。12。
[0019]圖14示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA。

【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明實施例提供了 PGA的結構，其包括差分放大器、一對輸入電容器，在關于放大器的反饋結構中提供的一對反饋電容器、以及分別在PGA的輸入和PGA的輸出提供的第一和第二斬波電路。PGA可包括電路系統，以在米樣階段米樣輸入電容的電壓。所米樣的電壓可對應于提供給PGA的輸入信號的共模電壓和差動放大器的共模電壓之間的差值。當斬波電路可操作時，采樣電壓因而在操作的其他階段定義放大器輸入的共模電壓。
[0021]圖1 和 2
[0022]圖1不出了根據本發(fā)明實施例的PGA 100。PGA可以包括微分放大器Al, —對可變輸入電容CIN、Cip，一對可變反饋電容CFN、Cfp和兩個斬波開關電路110、120。第一斬波電路110可提供在PGA 100的輸入，以及第二斬波電路120可提供在PGA 100的輸出。
[0023]第一斬波電路110可以分別連接PGA 100的一對差分輸入端子VIN、Vip到輸入電容CIN，CIP的第一端子(為方便起見，稱為“輸入端子”)。輸入電容cIN、cIP( “輸出端”)的輸出端子可連接到放大器Al的輸入端子102、104。反饋電容器CFN、Cfp每個可以耦合在放大器Al的相應輸出端106、108和放大器Al的相應輸入端102、104之間的反饋配置中。放大器輸出端106、108可以被I禹合到第二斬波電路120的輸出。第二斬波電路120的輸入可耦合到PGA 100的輸出端V0N、V0P，另外，當需要時到加載設備和/或過濾設備(被示為“LOAD”)。
[0024]斬波電路110、120可配置有關放大器Al的信號流的方向。斬波電路110、120的每個可包括開關陣列，有選擇地連接各個電路的輸入端到它的輸出。具體地，第一斬波電路110可以包括分別由控制信號Cl或CIB控制的兩對開關。Cl開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vip終端，以及另一個Cl開關可以連接Cin的輸入端到Vin端子。CIB開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端至Vin引腳，以及另一個CIB開關可連接Cin的輸入端到Vip終端。Cl和CIB控制信號可以以互補的方式在PGA 100(下面描述)的操作的斬波階段期間進行操作。
[0025]類似地，第二斬波器電路120可以包括分別由控制信號CO或COB控制的兩對開關。CO開關中的一個可以將放大器Al的輸出端106連接到VON終端，以及另一個CO開關可將放大器Al的輸出端108連接到VOP終端。COB開關中的一個可將輸出端106連接到VOP終端，以及另一個COB開關可將輸出端108連接到VON終端。CO和COB控制信號可以以互補的方式在PGA 100 (下面描述)的操作的斬波階段期間進行操作。
[0026]電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以是可變電容器。也就是說，每個電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以包括開關電容設備的陣列(未示出)。在操作期間，輸入電容器CIP、CIN可以被設置為具有彼此相等的電容，以及反饋電容器CFN、CFP可以被設置為具有彼此相等的電容。但是，輸入電容器CIP/CIN和反饋電容器CFN/CFP之間電容的比例也可以通過控制信號來控制(未示出)，以提供PGA系統100的可編程增益。
[0027]PGA 100可以包括由相應的采樣開關耦合到輸入電容CIN、Cip的一對電壓源VICM、VCM。電壓Vicm可以在VIP、Vin端子被設置為PGA 100的差分信號輸入的共模電壓。該Vicm電壓源可經由響應于第一控制信號SMPL關閉的一對開關稱合至輸入電容CIN、CIP的輸入端子。電壓Vcma可以被設置為放大器Al的共模電壓。該Vcm電壓源可以通過響應于第二控制信號SMP關閉的第二開關(輸入電容器CIP、CIN的輸出端子)I禹合到放大器Al的輸入端子102,104ο
[0028]PGA 100可以包括控制器150，響應于外部定時信號(諸如，時鐘信號CLK)而產生PGA 100 的控制信號 SMP、SMPL, Cl、CIB、CO 和 C0B。
[0029]圖2是說明根據本發(fā)明的實施例的PGA 100的操作的時序圖。如圖所示，PGA 100的操作可發(fā)生在若干階段中，表示為“CMS”、“CHP1”、“CHP2”和可選階段，標記“DCMS”。在CMS階段期間，共模取樣階段，PGA 100可以捕獲共模電壓Viqi和\監(jiān)。SMP和SMPL開關可以關閉，這可連接輸入電容CIN、Cip的輸入端到Vicm以及電容器CIP、Cin的輸出端到Vcmij斬波電路110、120的開關可在CMS相位期間保持打開，從而從PGA 100的其它部件有效地斷開電容CIN、CIP、CFN和CFP。因此，每個電容CIN、CIP可以存儲表示兩域(VaN = Vap = Vicm-Vcma)的共模電壓之間的差。在操作的其他階段，采樣操作可限定放大器Al的放大器輸入共模并保留在放大器的輸入102、104 —致的共模電壓。
[0030]在第一斬波階段(CHP1)，斬波電路110、120可以被激活，采樣開關SMP、SMPL可以打開。共模電壓源^。?4可以由采樣開關510\51^從輸入電容(^、(:11)斷開。Cl控制信號可引起其相關聯的開關關閉，從而連接在Vip輸入的輸入信號到輸入電容器Cip和在Vin輸入的輸入信號到輸入電容器CIN。CO控制信號也可導致其相關聯的開關被關閉，其可以連接反饋電容器Cfn到輸出端VON和反饋電容器Cfp到輸出端V0P。如此配置，PGA 100可基于輸入電容CIP/CIN與放大器反饋電容CFN/CFP的比例放大呈現為輸入電壓VIP、Vin的差分輸入信號。
[0031]輸入到VIP、VIN的差動信號端子可關于PGA在前電路(未不出)的共模電壓VICM&生變化。由于在CMS階段期間對輸入電容器CIP、CIN采樣的電壓，向輸入電容CIP、CIN應用差分信號可導致對應電壓被施加到放大器Al的輸入端102、104,但以放大器Al的共模電壓
Vcma。
[0032]在第二斬波階段(CHP2)，斬波電路110、120的配置可反轉。采樣開關SMP、SMPL可以保持打開，保持共模電壓源VrcM、Vcma從輸入電容CIN、Cip斷開。CIB控制信號可引起相關開關被關閉，從而將在輸入Vip的信號連接到輸入電容Cin和在輸入Vin的信號到輸入電容器Cipo在這種方式中，斬波電路110當PGA 100從CHPl階段轉變到CHP2階段時反轉PGA輸入信號分配給放大器Al的輸入端102、104并當PGA 100從CHP2階段轉變到CHPl階段時再次反轉。
[0033]COB控制信號也可引起其關聯開關閉合，其可連接放大器輸出端106至輸出端VOP和放大器輸出端108至輸出端V0N。與第一斬波電路110 —樣，第二斬波電路120當PGA100從CHPl階段轉變到CHP2階段時反轉PGA輸入信號分配給放大器Al的輸入端102、104并當PGA 100從CHP2階段轉變到CHPl階段時再次反轉。然而，PGA 100基于輸入電容Cip/Cin到放大器反饋電容CFN/CFP的比例放大呈現為輸入電壓VIP、Vin的差分輸入信號。
[0034]和在CHPl階段，在CHP2階段期間，輸入電壓VIP、Vin可關于PGA在前電路(未示出)的共模電壓Vicm發(fā)生變化。由于在CMS階段期間對輸入電容CIN、Cip采樣的電壓，應用VIP> Vin輸入電壓到輸入電容CIN、Cip可導致對應的電壓被施加到放大器Al的輸入端并轉移到放大器Al的共模電壓VCM。因此，PGA 100可以在CMS相位階段執(zhí)行采樣操作，其可以在匹配放大器的共同模式的操作階段CHP1、CHP2定義呈現給放大器Al的輸入信號的通用模式。
[0035]在一個實施例中，第二斬波電路120的控制信號CO和COB可具有比輸入到第一斬波電路110的控制信號Cl和CIB的較短持續(xù)時間。當斬波電路在CHPl和CHP2之間轉換時，這可導致輸出端VON、VOP從放大器Al的輸出端斷開，并從而減少如果放大器輸出端在Cl、CIB信號的整個期間被連接到輸出端VON、VOP可能發(fā)生的任何故障。
[0036]在某些情況下，CHP2階段可以緊跟CHPl階段。但是，可選地，“偽共模取樣”階段(DCMS)可在連續(xù)斬波階段之間引入。DCMS階段可以操作過程中提供對稱放大器的輸出信號。在DCMS階段，SMPL信號可引起輸入電容器Cip和Cin的輸入側板連接到VrcM。關閉SMPL開關可以使放大器輸出變?yōu)榱?忽略Al偏移)，這可導致在CHP2階段開始的輸出電壓具有和CHPl階段開始的相同初始條件。如圖2所示，SMP信號可以保持其相關聯的開關為打開，這些連接VeMA。在這種情況下，沒有采樣操作發(fā)生在DCMS階段，因此，不需要額外的KT/C噪聲引入到PGA。在階段CHP2結束時，新的CMS階段可以跟隨，以及時序圖可以重復。
[0037]在另一個實施例中，單個CMS取樣相位可以跟隨多斬波階段(CHP1，CHP2)。虛設共模采樣相位DCMS可在連續(xù)斬波階段CHP2、CHPl之間引入，用于輸出信號中更好的對稱性。然而，如果共模在第一 CHP2階段后重新取樣，電路100的共模響應是最快的。另外，在CMS階段捕獲的KT/C噪聲以斬波頻率變頻，它可以由后處理電路(未示出)過濾掉。
[0038]圖 3 和 4
[0039]圖3示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA 300。本實施例避免使用圖1的輸入共模電壓源(Vicm)。在本實施例中，PGA 300可以包括差分放大器Al,—對可變的輸入電容CIN、Cip，一對可變的反饋電容CFN、Cfp和兩個斬波開關電路310、320。第一個斬波電路310被設置在PGA 300的輸入，以及第二斬波電路320可設置在PGA 300的輸出。
[0040]電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以是可變電容器。也就是說，每個電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以包括具有互連開關的電容設備的陣列(未示出)，其選擇性地從陣列進或出PGA 300的電容器。在操作期間，輸入電容器CIP、Cin可以被設置為具有彼此相等的電容，以及反饋電容器CFN、CFP可以被設置為具有彼此相等的電容。但是，輸入電容器CIP/CIN和反饋電容器CFN/CFP之間的電容比例也可以經控制以提供PGA系統300的可編程增益。
[0041]PGA 300可包括由相應的采樣開關耦合到放大器Al的輸入端302、304和輸入電容Cin>Cip的電壓源V.。電壓Vcm可以被設置為放大器Al的共模電壓。響應于控制信號SMP,采樣開關可關閉。
[0042]在所不實施例中,輸入電容CIN、Cip可被提供為一對子電容器CIN(1、Cini> Cipci和Cipi。第一斬波電路310可以包括四對開關以連接輸入端Vin、Vip到Cinci, Cin1、Ciro和Cm子電容器的輸入端。在第一輸入電容器Cip中，子電容器Cipci的輸入端可以由一對相應的開關連接到VIP、Vin端子，其由互補控制信號Cra、Cibci分別控制。Cip中的中間子電容器Cipi的輸入端可以通過第二對開關連接到VIP、VIN端子，其通過第二組互補控制信號Cn、CIB1分別控制。CIPQ、Cipi子電容器的輸出端子可稱合到放大器Al的反相輸入端302。在第二輸入電容Cin中，子電容器Cinci的輸入端可以通過相應的一對開關連接到VIN、VIP端子，其通過控制信號C10、CIBO分別控制。Cin內的對應子電容器Cini的輸入端可通過第二對開關連接到VIN、VIP端子，其通過所述第二組互補控制信號Cn、CIB1分別控制。CinciXini子電容器的輸出端子可耦合到放大器Al的同相輸入端304。
[0043]反饋電容CFN、Cfp每個可以耦合在放大器Al的輸出端306、308和其輸入端302、304之間的反饋配置中。放大器輸出306和308可以被耦合到第二斬波電路320的輸入。第二斬波電路320的輸出可以被耦合到PGA300的輸出端子V0N、V0P，以及當需要時加載設備和/或過濾器設備(LOAD)。
[0044]第二斬波電路320可具有由互補控制信號CO和COB控制的兩對開關。通過CO信號控制的開關可以連接放大器Al的第一輸出306到輸出端子VON以及放大器Al的第二輸出308到輸出端的V0P。由COB信號控制的開關可以連接放大器Al的第一輸出306到輸出端VOP以及放大器Al的第二輸出308到輸出端V0N。
[0045]PGA300可以包括控制器350，其響應于外部定時信號(例如，時鐘信號CLK)生成PGA 300 的控制信號 SMP、C1、CIBO、CI1、CIBl、CO 和 C0B。
[0046]圖4是說明根據本發(fā)明的一個實施例的PGA 300的時序圖的操作。如圖所示，PGA300的操作可發(fā)生在操作的多個階段，CMS、CHP1、CHP2和可選DCMS階段。在CMS階段期間，PGA 300信號SMP、C10和CIBl可導致它們各自的開關被關閉。SMP開關引起CIP和CIN電容器(包括子電容器CIP(1、Cm, Cino, Cini)的輸出端被連接到放大器的共模電壓VeMA。C1開關可導致Cipci和Cinci子電容器的輸入端分別連接到Vip和Vin。CIBl開關可導致Cipi和Cm電容器分別連接到Vin和VIP。因此，Cipci和Cini子電容可以在CMS階段捕獲電壓Vip-Vqia ;和Cipi和Cinci子電容可以在CMS階段捕獲電壓VIN-VeMA。CO和COB控制信號可在CMS階段引起在第二斬波電路320中的開關保持開放。
[0047]因此，PGA 300可以在CMS階段執(zhí)行采樣操作，其可以在匹配放大器的共同模式的操作階段CHP1、CHP2定義呈現給放大器Al的輸入信號的通用模式。
[0048]在第一斬波相位(CHP1)，則C 10和CIl信號可引起其相關聯的開關閉合。該CIBO和CIBl信號可導致開關處于打開狀態(tài)。這些控制信號使Cip電容器(包括兩個子電容器Cipo> Cm)的輸入端連接到Vip輸入端，以及CIN電容器的輸入端(包括兩個子電容器CINQ、Cini)被連接到所述VIN端子。從共同模式的角度，Cip子電容器CIP(1、CIP1之間電荷再分配可導致Cip電容器兩端產生的電壓為1/2 (Vip-Vin)-Vcm，其對應于V^rV.。類似地，CIN子電容器CIN(1、CIN1之間的電荷再分配可導致Cin電容器開發(fā)的電壓為ViarVa^因此，在CHPl階段期間，放大器Al可以呈現輸入信號，其表示Vip和Vin信號之間的差異但轉移到放大器的共模電壓Vcma。
[0049]在CHPl階段，CO信號可引起其相關聯的開關被閉合，從而連接放大器輸出端306到VON端子和放大器輸出端308到VOP終端。因此，PGA300可產生由CIP/CIN電容和CFN/CFP電容器之間的電容定義的差分輸出電壓。
[0050]在第二斬波階段(CHP2)時，CIBl和CIBO信號可引起其相關聯的開關閉合。C1和CIl信號都可導致其相關聯的開關打開。這些控制信號可以使CIP電容器的輸入端(包括兩個子電容器CIP(1、CIP1)被連接到VIN輸入端以及CIN電容器的(包括兩個子電容器CINQ、Cini)的輸入端可以連接到Vip端。從共同模式角度，Cip子電容器CIP(1、Cm之間電荷再分配可導致Cip電容器兩端產生的電壓為1/2 (Vip-Vin)-Vcm，其對應于V^rV.。類似地，CIN子電容器CIN(1、CIN1之間的電荷再分配可導致Cin電容器開發(fā)的電壓為ViarVa^因此，在CHP2階段期間，放大器Al可以呈現輸入信號，其表示Vip和Vin信號之間的差異但轉移到放大器的共模電壓Vem。
[0051]在CHP2階段，COB信號可引起其相關聯的開關被閉合，從而連接放大器輸出端306到VON端子和放大器輸出端308到VOP終端。因此，PGA300可產生由CIP/CIN電容和CFN/CFP電容器之間的電容定義的差分輸出電壓。
[0052]在一個實施例中，第二斬波電路320的控制信號CO和COB可以具有比輸入到第一斬波電路310的控制信號Cl和CIB的較短持續(xù)時間。當斬波電路在CHPl和CHP2之間轉換時，這可導致輸出端VON、VOP從放大器Al的輸出端斷開，并從而減少如果放大器輸出端在Cl、CIB信號的整個期間被連接到輸出端VON、VOP可能發(fā)生的任何故障。
[0053]在某些情況下，CHP2階段可以緊跟CHPl階段?？蛇x地，“偽共模取樣”階段(DCMS)可在連續(xù)斬波階段之間引入。DCMS階段可在操作過程中提供對稱放大器中的輸出信號。在DCMS階段，CIBO和CIl信號可引起其相關聯的開關關閉，而ClO及CIBl信號可導致他們的開關是打開的。該CIBO開關可導致Cipci和Cinci子電容器的輸入端分別被連接到Vin和VIP。該CIBl開關可導致Cm和Cini電容輸入端被分別連接到Vip和VIN。在DCMS階段，然而，SMP開關和斬波電路320的開關是打開的。然而，在DCMS階段，SMP開關和斬波電路320的開關是打開的。在這種情況下，沒有采樣動作發(fā)生在DCMS階段，因此，不需要額外的KT/C噪聲被引入到PGA。
[0054]另外，如在先前實施例中，單個CMS階段之后可以是多個CHPl、CHP2和可選的DCMS階段。
[0055]如圖所示，電容器CIP、CIN、Cfn和Cfp可以是可變電容器，以及CIP/CIN電容器和Cfn/Cfp電容器之間的電容比值可以確定由PGA 300提供的增益。每個電容器CIP、CIN、Cfn和Cfp可以被提供作為具有互連開關的電容器設備的陣列(未示出)，其選擇性地包括從流入或流出的PGA 300的電容。在CMS階段期間，Ciro、CIP1、Cino和Cini電容可被設定為彼此相等。因此，當Cip和Cin電容器陣列的電容器被選擇以設置PGA的放大，一半的選定電容器可被提供以形成Cm和Cini子電容器，以及所選擇的電容器的另一半可形成Cipci和Cinci子電容器。
[0056]圖5-7
[0057]圖5示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA 500。本實施例還避免使用電壓源VICM(圖1)以提供輸入共模電壓到PGA 500。在本實施例中，PGA500可包括差分放大器Al, —對可變的輸入電容CIN、Cip，一對可變的反饋電容CFN、Cfp和兩個斬波開關電路510、520。第一斬波電路510可被提供給PGA 500的輸入，以及第二斬波電路520可提供在PGA 500的輸出。PGA 500還可以包括在由標為SHRT的控制信號激活的兩個輸入電容CIN、Cip的輸入端之間連接的開關。
[0058]斬波電路510、520每個可包括開關的陣列，其選擇地連接各個電路的輸入到它的輸出。具體來說，斬波電路510可以包括分別由控制信號Cl或CIB控制的兩對開關。Cl開關可以連接Cip電容器的輸入端到Vip以及可連接Cin電容器的輸入端到VIN端。CIB開關可連接Cip電容的輸入端到VIN，并可連接CIN電容器的輸入端到VIP。
[0059]類似地，斬電路520可以包括分別由控制信號CO或COB控制的兩對開關。CO開關可連接放大器Al的第一輸出端506到PGA輸出端VON并可連接放大器Al的第二輸出端508到輸出端VOP。COB開關可連接第一輸出端506至輸出端V0P，并可連接第二輸出端508到輸出端VON。
[0060]電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以是可變電容器。也就是說，每個電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以包括具有互連開關的電容設備的陣列(未示出)，其選擇性地從陣列進或出PGA 500的電容器。在操作期間，輸入電容器CIP、Cin可以被設置為具有彼此相等的電容，以及反饋電容器CFN、CFP可以被設置為具有彼此相等的電容。但是，輸入電容器CIP/CIN和反饋電容器CFN/CFP之間的電容比例也可以經控制以提供PGA系統500的可編程增益。
[0061]PGA 500可包括由相應的采樣開關耦合到放大器Al的輸入端302、304和輸入電容Cin>Cip的電壓源V.。電壓Vcm可以被設置為放大器Al的共模電壓。響應于控制信號SMP,采樣開關可關閉。
[0062]PGA 500可以包括控制器550，其響應于外部時序信號(諸如，時鐘CLK信號)產生 PGA 500 的控制信號 SMP、SHRT, Cl、CIB、CO 和 C0B。
[0063]圖6是說明根據本發(fā)明的一個實施例的PGA 500的操作的時序圖。如圖所示，PGA500的操作可發(fā)生在操作的多個階段，CMS、CHP1、CHP2和可選的DCMS階段。在本實施例中，CMS階段的操作可以在一對子階段中進行。在CMS階段的第一子階段610中，信號SMP和CIB可導致它們各自的開關被關閉。SMP開關引起CIP和CIN電容器的輸出端被連接到放大器共模電壓V.。CIB開關可導致Cip電容器的輸入端被連接到VIN，以及Cin電容器的輸入端被連接到VIP。由此，Cip電容器可以在第一子階段610捕獲電壓Vin-Vqia,以及Cin電容器可以在CMS的第一子階段捕獲電壓Vin-Vcm^
[0064]在第二子階段620中，CIB和SHRT信號都可以轉換。CIB的轉變可導致其相關聯的開關處于打開狀態(tài)，有效地從Vin和Vip端子斷開Cip和Cin電容的輸入端。該SHRT信號可引起Cip和Cin電容器的輸入端連接到彼此。電荷再分配可以發(fā)生在Cip和Cin電容器之間，其可導致每個電容器產生的電壓為1/2 (Vip-Vin)-Vcm，其對應于VrarVa^因此，PGA 500可以在CMS階段執(zhí)行采樣操作，其可以在匹配放大器的共同模式的操作階段CHP1、CHP2定義呈現給放大器Al的輸入信號的通用模式。
[0065]在第一斬波階段(CHPl)，該SMP和SHRT信號可以轉換。SHRT信號的轉變可導致其開關處于打開狀態(tài)，其中彼此斷開Cip和Cin電容器的輸入端。整個Cip和Cin電容器的電荷可受困。SMP信號的轉變可從放大器的共模電壓源Vcm斷開Cip和Cin電容器的輸出端和放大器的輸入端。
[0066]Cl信號可引起其相關聯的開關閉合，以及CIB信號可導致其開關處于打開狀態(tài)。這些控制信號可以使Cip電容器的輸入端連接到顯要輸入端以及Cin電容器的輸入端連接到Vin端。存在于Vip和Vin端子的差分電壓可被提供給放大器Al的輸入端并從輸入信號(Vicm)的共模電平移位到放大器Al (Vcm)的共模電平。放大器Al可以基于(^/(:?電容器和Cfn/Cfp電容器之間的電容之比生成放大器輸出端506、508的差分電壓。
[0067]在CHPl階段，CO信號可引起其相關聯的開關被閉合，從而連接放大器輸出端506到VON端子和放大器輸出端508到VOP終端。
[0068]在第二斬波階段(CHP2)，Cl和CO信號可引起其相關聯的開關處于打開。CIB信號可引起其相關聯的開關閉合，這可引起Cip電容器的輸入端被連接到Vin輸入端子以及Cin電容器的輸入端被連接到VIP端子。再次，存在于Vip和Vin端子的差分電壓可呈現給放大器Al的輸入端，但是以相對于CHPl階段反轉的取向從輸入信號(Vm)的共模電平到放大器Al (Vcma)的共模電平。放大器Al可以基于CIP/Cra電容器和CFN/CFP電容器之間的電容之比生成放大器輸出端506、508的差分電壓。
[0069]在CHP2階段，第二斬波電路520的方向可相對于CHPl期間的取向被反轉。具體地，COB階段可引起它的開關被閉合，并且CO階段可引起其開關處于打開狀態(tài)。放大器輸出端506可以連接到該VOP端子，以及放大器的輸出端508可以連接到VON終端。
[0070]如在現有實施例中，在某些情況下，CHP2階段可以緊跟在CHPl階段?；蛘撸摂M的共模采樣相位(DCMS)可在連續(xù)斬波階段之間推出。DCMS階段可在操作過程中提供對稱的放大器的輸出信號。在圖5和6的實施例中，DCMS階段可具有兩個子階段630和640。在第一子階段630期間，CIB信號可引起其相關聯的開關處于打開，但Cl信號可導致他們的開關被關閉。Cl開關可導致Cip電容器的輸入端被連接到Vip以及Cin電容器的輸入端被連接到VIN。然而，采樣信號SMP可導致其相關聯的開關是打開的。因此，盡管Cip和Cin的輸入端被暴露于出現在輸入端子Vin和Vip的電壓，在輸入電容器Cip或Cin上的電壓不發(fā)生變化。
[0071]在第二子階段640，Cl和SHRT信號都轉換。Cl信號的轉變可引起其相關聯的開關處于打開，這從Vip和VIN端子斷開Cip和IN電容的輸入端。該SHRT信號可能造成的Cip和Cin電容的輸入端的轉換，可以連接到彼此。因為SMP開關未閉合，在Cip和Cin之間沒有電荷的重新分布。關閉SHRT開關強制在終端輸入的電壓變得等于VKM(以及跨Cip和Cin的輸入端的差分電壓是零)。但是來自Cip和Cin的電荷轉移到反饋電容器Cfp和CFN。該操作可以在操作期間提供Cip和Cin在VreM的對稱性,放大器Al的輸出變?yōu)檩敵龉材ｋ妷?所以節(jié)點508和506上的電壓應等于輸出共模電壓。這應該模仿在CMS階段所發(fā)生的。再次，將SMP可在DCMS期間保持低，并因此沒有采樣應該發(fā)生，并因此，不需要額外的KT/C噪聲被添加到PGA的輸出。
[0072]如在先前實施例中，電容器CIP、CIN、Cfn和Cfp可以是可變電容器，以及CIP/CIN電容器和CFN/CFP電容器之間的電容比值可以確定由PGA 500提供的增益。每個電容器CIP、CIN、Cfn和Cfp可以被提供作為具有互連開關的電容器設備的陣列(未示出)，其選擇性地包括從流入或流出PGA 500的電容。在CMS階段期間，CIP(1、CIP1、CIN(I和Cini電容可被設定為彼此相等。因此，當Cip和Cin電容器陣列的電容器被選擇以設置PGA的放大時，一半的選定電容器可被提供以形成Cipi和Cini子電容器，以及所選擇的電容器的另一半可形成Cipci和Cinci子電容器。
[0073]圖7是表示根據本發(fā)明另一實施例的PGA 500的操作的時序圖。如在之前實施例中，PGA500的操作可發(fā)生在操作的多個階段中，CMS、CHP1、CHP2和可選的DCMS階段。這里，CMS階段的操作可進行在一對子階段710、720。在CMS階段的第一子階段710期間，SMP和CIB信號可導致其相應的開關閉合。SMP開關可導致CIP和CIN電容的輸出端被連接到放大器的共模電壓VCMA。CIB開關可導致Cip電容器的輸入端被連接到Vin以及Cin電容器的輸入端連接到VIP。由此，Cip電容器可以在第一子階段610捕獲電壓Vin-Vqia,以及Cin電容器可以在CMS的第一子階段捕獲電壓Vin-Vcm^
[0074]SMP和CIB信號可以向第一子移相器710的端部過渡以打開其相關聯的開關。在本實施例中，SMP信號的下降沿先于CIB信號的下降沿(定時差在圖7中示出的標度是感覺不到的)。因為CIB信號驅動連接到該輸入信號(端子VIP、VIN)的開關，如果SMP開關在當CIB打開時是開啟的,輸入信號相關的電荷注入誤差可以通過輸入電容器Cip和Cin捕獲。通過具有SMP的下降沿先于Cib的邊緣，圖7的實施例可避免在第一子階段710結束時捕獲電荷注入誤差。
[0075]在CMS的第二子階段720，SMP和SHRT信號可引起其相關聯的開關閉合。第一斬波開關510的控制信號Cl、CIB可以使輸入電容CIP、CIN從輸入端CIP、CIN斷開。電荷再分配可以發(fā)生在Cip和Cin電容器之間，其可導致每個電容器產生的電壓為IA(Vip-Vin)-Vcm,其對應于Vjqi1-VcIA。
[0076]SMP和SHRT信號可以向第二子階段720的端部過渡，SHRT信號的下降沿少量(再次，定時差在圖7中是不可察覺的)先于SMP信號的下降沿。通過具有SMP下降沿先于SHRT,圖7的實施例可避免捕獲電荷注入錯誤，其否則將取決于出現在輸入電容CIP、Cin的
V1iTVcma 電壓。
[0077]在第一階段斬波(CHPl)期間，Cl和CO信號可以轉變。Cl信號可能引起其相關聯的開關被閉合，以及CIB信號可導致其開關處于打開狀態(tài)。這些控制信號可以使Cip電容器的輸入端連接到Vip輸入端以及Cin電容器的輸入端連接到Vin端子。存在于Vip和Vin端子的差分電壓可被提供給放大器Al的輸入端,而從輸入信號(Vkm)的共模電平移位到放大器Al的共模電平。放大器Al可基于CIP/CIN電容器和CFN/CFP電容器之間的電容之比而生成放大器輸出端506、508的差分電壓。
[0078]在CHPl階段，CO信號可引起其相關聯的開關被閉合，從而連接放大器輸出端506到VON端子和放大器輸出端508到VOP端子。
[0079]在第二斬波階段(CHP2)，CI和CO信號可引起其相關聯的開關是打開的。CIB信號可引起其相關聯的開關閉合。Cip電容器輸入端可以連接到Vin輸入端以及Cin電容器的輸入端可以連接到Vip端子。再次，存在于Vip和Vin端子的差分電壓可以被呈現給放大器Al的輸入端，但以相對于CHPl階段的取向相反的取向從輸入信號(Vkm)的共模電平移位到放大器Al的共模電平。放大器Al可基于CIP/CIN電容器和CFN/CFP電容器之間的電容之比而生成放大器輸出端506、508的差分電壓。
[0080]在CHP2階段，第二斬波電路520的方向可相對于CHPI的取向被反轉。具體地，COB階段可能引起它的開關被閉合，以及CO階段可導致其開關處于打開狀態(tài)。放大器的輸出端506可以連接到該VOP端子，以及放大器輸出端508可以連接到VON端子。
[0081]如在之前實施例中，在某些情況下，CHP2階段可以緊跟CHPl階段?；蛘撸摂M共模采樣相位(DCMS)可在連續(xù)斬波階段之間推出。DCMS階段可以操作過程中提供對稱的放大器的輸出信號。在圖5和7的實施例中，DCMS階段可具有兩個子階段730和740。在第一子階段730期間，CIB信號可引起其相關聯的開關是打開的，以及Cl信號可導致其開關被關閉。Cl開關可導致Cip電容器的輸入端連接到Vip和Cin電容器的輸入端連接到VIN。然而，該采樣信號SMP可導致其相關聯的開關是打開的。因此，盡管Cip和Cin的輸入端被暴露于出現在輸入端子Vin和Vip的電壓，在輸入電容器Cip或Cin上的電壓不發(fā)生變化。
[0082]在第二子階段740，Cl和SHRT信號都可以轉變。Cl信號的轉變可導致其相關聯的開關是打開的，其從Vip和Vin端子斷開Cip和Cin電容器的輸入端。SHRT信號可引起Cip和Cin電容器的輸入端連接到彼此。短路Cip和Cin的輸入端一起設置在Cip和Cin的輸入端的電壓為Vm以及在Cip和Cin的輸入端的差分電壓是零。如在前述實施例中，DCMS階段可以提供信號對稱性，而不添加KT/C噪聲。
[0083]電容器CIP、CIN、Cfn和Cfp可以是可變電容器，以及CIP/CIN電容器和CFN/CFP電容器之間的電容比值可以確定由PGA 500提供的增益。每個電容器CIP、CIN、Cfn和Cfp可以被提供作為具有互連開關的電容器設備的陣列(未示出)，其選擇性地包括從流入或流出PGA500的電容。在CMS階段期間，Ciro、CIP1、Cinci和Cini電容可被設定為彼此相等。因此，當Cip和Cin電容器陣列的電容器被選擇以設置PGA的放大時，一半的選定電容器可被提供以形成Cipi和Cini子電容器，以及所選擇的電容器的另一半可形成Ciro和Cinci子電容器。
[0084]圖8
[0085]圖8不出根據本發(fā)明另一實施例的PGA 800o PGA 800可以包括微分放大器Al, —對可變的輸入電容CIN、Cip，一對可變的反饋電容CFN、Cfp和兩個斬波開關電路810、820。在圖8的實施例中，差分放大器Al可以被設置為運算跨導放大器(“0ΤΑ”)。第一斬波電路810可以提供在PGA800的輸入，以及第二斬波電路820可提供在PGA 800的輸出。第一斬波電路810可分別連接PGA 800的一對差分輸入端子VIN、Vip到輸入電容器CIN、Cip的輸入端。輸入電容器CIN、CIP的輸出端可以連接到放大器Al的輸入端子。反饋電容器CFN、CFP每個可稱合在放大器Al的相應輸出端806、808和放大器的輸入端之間的反饋配置中。放大器輸出端806、808可耦合到第二斬波電路820的輸入。第二斬波電路820的輸出可耦合到PGA 800的輸出端，以及當需要時另外到加載設備和/或過濾設備(LOAD)。
[0086]斬波電路810、820可配置信號流關于放大器Al的方向。斬波電路810、820的每個可包括開關陣列，其使各電路的輸入端有選擇地連接到其輸出。具體地，第一斬波電路810可以包括分別由控制信號Cl或CIB控制的兩對開關。Cl開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vip端，以及另一個Cl開關可連接Cin的輸入端到VIN端子。CIB開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vin端子，以及另一個Cl開關可以連接Cin的輸入端到該Vip端子。Cl和CIB控制信號可以以互補的方式在PGA800(下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0087]類似地，第二斬波電路820可以包括分別由控制信號CO或COB控制的兩對開關。CO開關中的一個可以將放大器Al的輸出端806連接到Vm端子，以及另一個CO開關可將放大器Al的輸出端808連接到該VOP端子。COB開關中的一個可將輸出端806連接到該Vop終端，以及另一個COB開關可將輸出端子808連接到Vw終端。CO和COB控制信號可以以互補的方式在PGA 800 (下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0088]電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以是可變電容器。也就是說，每個電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以包括具有互連開關的電容設備的陣列(未示出)。在操作期間，電容器(^、(^可以被設置為具有彼此相等的電容，以及電容器CFN、CFP可以被設置為具有彼此相等的電容。但是，輸入電容器CIP/CIN和反饋電容器CFN/CFP之間的電容比例也可以經控制以提供PGA系統800的可編程增益。
[0089]PGA 800可包括由相應的采樣開關耦合到輸入電容CIN、CIP的一對電壓源VICM、VCM。電壓vICM可以被設置為差分輸入信號中的共模電壓，其被呈現為PGA 800的輸入端VIP、VIN。Vcm可設置為放大器Al的共模電壓。響應于第一控制信號SMPL,米樣開關可關閉。第一電壓源VreM可經由響應于第一控制信號SMPL關閉的一對開關稱合至輸入電容CIN、Cip的輸入端子。第二電壓源Vcma可經由響應于第一控制信號SMP關閉的一對開關而稱合至輸入電容Cip> Cin的輸入端子。
[0090]PGA 800進一步可包括開關，其將放大器Al的輸出端子86、808連接在一起。開關由相同的SMPL控制信號進行控制，其控制將Viqi電壓源耦合到放大器輸入的開關。
[0091]PGA 800可以包括控制器850，其響應于外部時序信號(諸如，時鐘CLK信號)產生 PGA 500 的控制信號 SMP、SHRT, Cl、CIB、CO 和 C0B。
[0092]在一個實施例中，PGA 800的操作可以繼續(xù)使用圖2的時序圖。在CMS階段，SMPL控制信號可導致VICM電壓源連接到輸入電容CIN、CIP的輸出端子。SMPL信號也可導致放大器輸出806、808被短接在一起。因此，圖8的實施例也修正了由放大器Al的操作而引起的任何電壓偏移。
[0093]當差動放大器在集成電路中實施時，它們的輸入通常包括一些偏移電壓部件，其在PGA 800的操作中構成錯誤。在放大器輸出端子806、808之間所提供的短路開關可以通過在采樣階段CMS將放大器的輸出端子806、808短接在一起而消除放大器偏移。
[0094]假設Cin = Cip和Cfp = CFN。當SMP信號會導致其相關的開關處于打開時，放大器Al的偏移可導致電壓誤差為Vekk = V0FF(1+CIN/CFN)出現在整個放大器輸出806、808。斬波電路810、820的操作可平均化在PGA輸出VON、VOP的誤差，只要放大器的凈空可容納電壓誤差Vekk和積累式輸入信號。如果凈空懲罰顯著，誤差Vekk可通過微調放大器偏差而降低。
[0095]可選地，所述放大器的偏移電壓Vtjff可通過在普通模式采樣階段自動調零放大器而減小。一些技術可用于自動歸零放大器，包括在C.Enz等的描述，電路技術來減少運算放大器缺陷的影響:自動調零，相關雙采樣和斬波穩(wěn)定，PROC.1EEE，第84卷，第11期(1996年11月)。通常情況下，自動調零放大器包括短接放大器，它在本文所討論的實施例的普通模式采樣相位CMS期間執(zhí)行輸入。
[0096]圖8不出了輸出短路開關-開關橋接放大器的輸出端子806、808_施加到圖1的PGA的架構。本發(fā)明的原理可以應用短路用開關到其他PGA結構(例如，如圖3和5所示的PGA架構)。
[0097]圖9
[0098]圖9示出了根據本發(fā)明實施例的PGA 900。PGA 900可以包括微分放大器Al，一對可變的輸入電容CIN、Cip，一對可變的反饋電容CFN、Cfp和兩個斬波開關電路910、920。第一斬波電路910可以提供在PGA 900的輸入，以及第二斬波電路820可提供在PGA 900的輸出。第一斬波電路910可分別連接PGA 900的一對差分輸入端子VIN、VIP到輸入電容器CIN、Cip的輸入端。輸入電容器CIN、CIP的輸出端可以連接到放大器Al的輸入端子。反饋電容器CFN、Cfp每個可耦合在放大器Al的相應輸出端906、908和放大器的輸入端之間的反饋配置中。放大器輸出端906、908可耦合到第二斬波電路920的輸入。第二斬波電路920的輸出可耦合到PGA 900的輸出端，以及當需要時另外到加載設備和/或過濾設備(LOAD)。
[0099]斬波電路910、920可配置信號流關于放大器Al的方向。斬波電路910、920的每個可包括開關陣列，其使各電路的輸入端有選擇地連接到其輸出。具體地，第一斬波電路910可以包括分別由控制信號Cl或CIB控制的兩對開關。Cl開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vip端，以及另一個Cl開關可連接Cin的輸入端到VIN端子。CIB開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vin端子，以及另一個CIB開關可以連接Cin的輸入端到該Vip端子。Cl和CIB控制信號可以以互補的方式在PGA800(下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0100]類似地，第二斬波電路920可以包括分別由控制信號CO或COB控制的兩對開關。CO開關中的一個可以將放大器Al的輸出端806連接到Vm端子，以及另一個CO開關可將放大器Al的輸出端908連接到該VOP端子。CO和COB控制信號可以以互補的方式在PGA900 (下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0101]電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以是可變電容器。也就是說，每個電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以包括具有互連開關的電容設備的陣列(未不出)。在操作期間，輸入電容器CIP、Cin可以被設置為具有彼此相等的電容，以及反饋電容器CFN、CFP可以被設置為具有彼此相等的電容。但是，輸入電容器CIP/CIN和反饋電容器CFN/CFP之間的電容比例也可以由控制信號(未示出)控制以提供PGA系統900的可編程增益。
[0102]PGA 900可包括反饋電容器CFN、CFP提供的一對短接開關，其由公共控制信號SMP進行控制。
[0103]PGA 900可包括由相應的采樣開關耦合到輸入電容CIN、CIP的電壓源VrcM。電壓Vicm可以被設置為差分輸入信號中的共模電壓，其呈現在PGA900的輸入端VIP、Vino電壓源Vicm可以通過響應第一控制信號SMPL關閉的一對開關稱合到輸入電容CIN、CIP的輸入端子。
[0104]PGA 900可以包括控制器950，其響應于外部時序信號(諸如，時鐘CLK信號)產生 PGA 900 的控制信號 SMP、SHRT, Cl、CIB、CO 和 C0B。
[0105]PGA 900的控制可繼續(xù)使用圖2所示的時序圖。在CMS階段中，SMP和SMPL信號可引起其相關聯的開關閉合。作為響應，輸入電容器CIP、CIN的輸入端子可被連接到輸入共模電壓VKM。SMP的開關可短接放大器的輸入端子902、904到對應的放大器輸出端子906、908。
[0106]如在先前實施例，自動調零可發(fā)生在CMS階段。然而，在自動調零期間，放大器Al可在單位反饋中配置。從共模點角度看，放大器的配置可導致放大器(V.)的輸出共模強迫在放大器Al的輸入端子902、904。因此，當SMP變低時，輸入電容Cip和Cin可采樣共模電壓Vm-Vqb。在這方面，PGA操作類似于圖1的實施方式，Vcma = Varo。
[0107]從差異點角度，在CMS階段期間，放大器Al可迫使其輸入端的電壓接近放大器偏移V,。因此，當SMP變?yōu)榈碗娖綍r，輸入電容CIP和CIN采樣差分電壓接近Vtw，然后在斬波階段CHP1、CHP2將其從輸入電壓除去。在實踐中，在斬波階段CHP1、CHP2，放大器輸出端906,908具有接近Vqff的恒定小電壓誤差，它可以由斬波在PGA輸出VON、VOP去除。
[0108]在圖9的方案中，在放大器Al的輸入端902、904和輸出端906、908的共模電壓可被迫為同一電壓。然而，這不是嚴格必需的。在另一個實施例中，反饋電容器CFP和CFN可從在CMS階段從放大器斷開，并預充電到所希望的共模電平移位電壓，如圖10中所示。
[0109]圖 10-11
[0110]圖10示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA 1000。PGA 1000可以包括可以包括微分放大器Al,—對可變的輸入電容CIN、Cip,—對可變的反饋電容CFN、Cfp和兩個斬波開關電路1010、1020。第一斬波電路1010可以提供在PGA 1000的輸入，以及第二斬波電路1020可提供在PGA 1000的輸出。第一斬波電路1010可分別連接PGA 1000的一對差分輸入端子VIN、VIP到輸入電容器CIN、CIP的輸入端。輸入電容器CIN、CIP的輸出端可以連接到放大器Al的輸入端子。反饋電容器CFN、Cfp每個可稱合在放大器Al的相應輸出端1006、1008和放大器的輸入端之間的反饋配置中。放大器輸出端1006、1008可耦合到第二斬波電路1020的輸入。第二斬波電路1020的輸出可耦合到PGA 1000的輸出端，以及當需要時另外到加載設備和/或過濾設備(LOAD)。
[0111]斬波電路1010、1020可配置信號流關于放大器Al的方向。斬波電路1010、1020的每個可包括開關陣列，其使各電路的輸入端有選擇地連接到其輸出。具體地，第一斬波電路1010可以包括分別由控制信號Cl或CIB控制的兩對開關。Cl開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vip端，以及另一個Cl開關可連接Cin的輸入端到VIN端子。CIB開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vin端子，以及另一個Cl開關可以連接Cin的輸入端到該Vip端子。Cl和CIB控制信號可以以互補的方式在PGA 1000(下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0112]類似地，第二斬波電路1020可以包括分別由控制信號CO或COB控制的兩對開關。CO開關中的一個可以將放大器Al的輸出端1006連接到Vqn端子，以及另一個CO開關可將放大器Al的輸出端1008連接到該VOP端子。CO和COB控制信號可以以互補的方式在PGA1000(下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0113]電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以是可變電容器。也就是說，每個電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以包括具有互連開關的電容設備的陣列(未示出)。在操作期間，電容器(^、(^可以被設置為具有彼此相等的電容，以及電容器CFN、CFP可以被設置為具有彼此相等的電容。但是，輸入電容器CIP/CIN和反饋電容器CFN/CFP之間的電容比例也可以由控制信號(未示出)以提供PGA系統1000的可編程增益。
[0114]在圖10的實施例，一對開關可以耦合在放大器的輸入端1002、1004到各自的輸出端1006、1008，其可以通過SMP信號來控制。反饋電容器的CFN、Cfp可以分別由第二對開關耦合到由SMPB信號控制的相應放大器的輸入端1002、1004。反饋電容器CFN、Cfp還可以通過由SMPB信號控制的第三對開關分別耦合到對應的放大器輸出端1006、1008。
[0115]PGA 1000可包括由相應的采樣開關耦合到輸入電容CIN、Cip的電壓源VrcM。電壓Vicm可以被設置為差分輸入信號中的共模電壓，其被呈現為PGA 1000的輸入端VIP、VIN。電壓源VreM可經由響應于第一控制信號SMPL關閉的一對開關稱合至輸入電容CIN、Cip的輸入端子。
[0116]PGA 1000可以包括一對放大器的共模電壓源,分別不出為Vcm和V.。Vcm電壓源可以被設置為放大器Al的所需輸入共模電壓。當PGA1000被配置在增益/放大模式時，Vcmq電壓源可表示放大器Al的期望輸出共模。Vcma電壓源可以由通過SMP信號控制的開關連接到放大器Al的輸入端，其設置該放大器的輸出共模電壓(標記為“0CM”)。V.電壓源可以通過由SMPB信號控制的開關連接到放大器Al的OCM輸入。
[0117]PGA 1000可以包括控制器1050，其響應外部定時信號(諸如，時鐘CLK信號)產生控制信號 SMP、SMPB, SMPL, Cl、CIB、CO 和 COB 給 PGA 1000。
[0118]圖11是根據本發(fā)明一個實施例的PGA 1000的操作的時序圖。在CMS階段，SMPL開關可以閉合，其可連接輸入電容CIN、Cip的輸入端子到VICM。SMP的開關也可以被關閉，這可導致放大器Al的輸入端1002、1004被分別連接到放大器Al的輸出端1006、1008。因此，放大器Al可導致其偏移電壓呈現在其輸入端1002、1004。SMP開關也可將在放大器Al的OCM端子連接到Vqia電壓源。
[0119]SMP信號也可導致反饋電容器的CFN、CFP的第一端子1032、1034連接到Vcma電壓以及第二端子1036、1038連接到Vqb電壓。SMPB信號可引起其相關聯的開關是打開的，這可以確保反饋電容(^、Cfn從放大器Al的輸入端和輸出端1002、1004、1006和1008斷開。因此，在CMS階段，輸入電容器CIN可采樣電壓Vicm-Vcm-VqffZ^以及輸入電容器CIP可采樣Vic:m_Vc:m+V(w/2。米樣操作可限定在放大器Al的放大器輸入共模,與調適放大器偏移,并在操作的其他階段保留在放大器輸入持續(xù)的共模電壓。
[0120]斬波電路1010、1020的開關可在CMS階段保持打開，有效地從PGA1000的其他組件斷開電容cIN、cIP、cFN和CFP。
[0121]在第一斬波階段(CHPI )，斬波電路11、1020可被激活，SMP、SMPL開關可以打開，SMPB開關可關閉。共模電壓源Viqi可以采用開關SMPL從輸入電容CIN、Cip斷開。反饋電容CFP、Cfn可由SMPB開關連接到放大器端子1002、1004、1006和1008。當SMPB變高時，放大器Al的輸出共?？梢员辉O置為V.。因為反饋電容器(^、Cfn被預充電到對應于共模電壓差Vqb-Vqia的電壓，反饋電容器CFP、Cfn設置PGA的輸出共模電壓在V.。在本實施例中，反饋電容器CFP、Cfn有效電平轉換共模電壓，而存儲在輸入電容CIN、Cip的電壓偏移量保證:對于零輸入電壓，PGA 1000在輸出端1006、1008生成Vqff，不是偏移電壓的向上增益版本。
[0122]另外，在CHPl階段中，Cl控制信號可引起其相關聯的開關被關閉，從而連接Vip輸入的輸入信號到輸入電容器Cip以及Vin輸入的輸入信號到輸入電容器CIN。CO控制信號也可導致其相關聯的開關被關閉，其可連接反饋電容器CFN到輸出端子VON以及反饋電容器CFP到輸出端V0P。如此配置，PGA 1000可基于輸入電容器CIP/CIN到放大器反饋電容Cfn/Cfp的比例而放大呈現作為輸入電壓VIP、Vin的差分輸入信號。
[0123]輸入到VIP、Vin端子的差分信號可關于PGA前身電路的共模電壓Vicm(未不出)變化。差分信號到輸入電容器CIP、CIN的應用可導致對應的電壓被施加到放大器Al的輸入端1002、1004，但在放大器Al的共模電壓VCMA，由于在CMS階段對輸入電容器Cip、Cin采樣的電壓。
[0124]在第二斬波階段(CHP2)，斬波電路1010、1020的配置可反轉。采樣開關SMP、SMPL可以保持開放，保持共模電壓源VrcM、Vcma從輸入電容CIN、Cip斷開。反饋電容CFP、CFN可由SMPB開關保持連接到放大器端子1002、1004、1006和1008。CIB控制信號可引起其相關聯的開關被關閉，從而連接輸入Vip的信號到輸入電容Cin以及輸入Vin的信號到輸入電容器CIP。在這種方式中，從而將在輸入Vip的信號連接到輸入電容Cin和在輸入Vin的信號到輸入電容器(^。在這種方式中，斬波電路110當PGA 100從CHPl階段轉變到CHP2階段時反轉PGA輸入信號分配給放大器Al的輸入端102、104并當PGA 100從CHP2階段轉變到CHPl階段時再次反轉。
[0125]COB控制信號也可引起其關聯開關閉合，其可連接放大器輸出端106至輸出端VOP和放大器輸出端108至輸出端V0N。與第一斬波電路1010 —樣，第二斬波電路1020當PGA1000從CHPl階段轉變到CHP2階段時反轉PGA輸入信號分配給放大器Al的輸入端102、104并當PGA 1000從CHP2階段轉變到CHPl階段時再次反轉。然而，PGA 1000基于輸入電容CIP/CIN到放大器反饋電容CFN/CFP的比例放大呈現為輸入電壓VIP、Vin的差分輸入信號。
[0126]和在CHPl階段，在CHP2階段期間，輸入電壓VIP、Vin可關于PGA在前電路(未示出)的共模電壓Vkm發(fā)生變化。由于在CMS階段期間對輸入電容CIN、Cip采樣的電壓，應用VIP> Vin輸入電壓到輸入電容CIN、Cip可導致對應的電壓被施加到放大器Al的輸入端并轉移到放大器Al的共模電壓VCM。因此，PGA 1000可以在CMS相位階段執(zhí)行采樣操作，其可以在匹配放大器的共同模式的操作階段CHP1、CHP2定義呈現給放大器Al的輸入信號的通用模式。
[0127]圖 12-13
[0128]圖12示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA 1200。PGA 1200可以包括可以包括微分放大器Al,—對可變的輸入電容CIN、Cip,—對可變的反饋電容CFN、Cfp和兩個斬波開關電路1210U220o第一斬波電路1210可以提供在PGA 1200的輸入，以及第二斬波電路1220可提供在PGA 1200的輸出。第一斬波電路1210可分別連接PGA 1200的一對差分輸入端子VIN、VIP到輸入電容器CIN、CIP的輸入端。輸入電容器CIN、CIP的輸出端可以連接到放大器Al的輸入端1202、1204。反饋電容器CFN、CFP每個可耦合在放大器Al的相應輸出端1206、1208和放大器的輸入端1202、1204之間的反饋配置中。放大器輸出端1206、1208可耦合到第二斬波電路1220的輸入。第二斬波電路1220的輸出可耦合到PGA 1200的輸出端，以及當需要時另外到加載設備和/或過濾設備(LOAD)。
[0129]斬波電路1210、1220可配置信號流關于放大器Al的方向。斬波電路1210、1220的每個可包括開關陣列，其使各電路的輸入端有選擇地連接到其輸出。具體地，第一斬波電路1210可以包括分別由控制信號Cl或CIB控制的兩對開關。Cl開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vip端，以及另一個Cl開關可連接Cin的輸入端到VIN端子。CIB開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vin端子，以及另一個Cl開關可以連接Cin的輸入端到該Vip端子。Cl和CIB控制信號可以以互補的方式在PGA 1000(下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0130]類似地，第二斬波電路1020可以包括分別由控制信號CO或COB控制的兩對開關。CO開關中的一個可以將放大器Al的輸出端1206連接到Vm端子，以及另一個CO開關可將放大器Al的輸出端1208連接到該VOP端子。CO和COB控制信號可以以互補的方式在PGA1200(下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0131]電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以是可變電容器。也就是說，每個電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以包括具有互連開關的電容設備的陣列(未示出)。在操作期間，電容器(^、(^可以被設置為具有彼此相等的電容，以及電容器CFN、CFP可以被設置為具有彼此相等的電容。但是，輸入電容器CIP/CIN和反饋電容器CFN/CFP之間的電容比例也可以由控制信號(未示出)以提供PGA系統1200的可編程增益。
[0132]在圖12的實施例，一對開關可以耦合在放大器的輸入端1202、1204到各自的輸出端1206、1208，其可以通過SMP信號來控制。反饋電容器的CFN、Cfp可提供關聯的充電電容器CeN、CeP。。反饋電容器CFN、Cfp可耦合在相應的放大器輸入端子1202、1204和輸出端子1206、1208之間。充電電容器CFN、Cfp通過由SMPC信號控制的開關耦合到節(jié)點1242、1244、1246、1248的反饋電容器CFN、CFP。和在第10實施例一樣，充電電容器CFN、Cfp通過由SMPCB信號控制的第二組開關耦合到Vqia和Vqb電壓源。
[0133]PGA 1200可包括由相應的采樣開關耦合到輸入電容CIN、Cip的電壓源VrcM。電壓Vicm可以被設置為差分輸入信號中的共模電壓，其被呈現為PGA 1200的輸入端VIP、VIN。電壓源VreM可經由響應于第一控制信號SMPL關閉的一對開關稱合至輸入電容CIN、Cip的輸入端子。
[0134]如在先前實施例中，PGA 1200可包括一對放大器共模電壓源，分別示出為Vcm和V_。Vcm電壓源可以被設置為放大器Al的所需輸入共模電壓。當PGA 1200被配置在增益/放大模式時，Vqb電壓源可表示放大器Al的期望輸出共模。Vcma電壓源可以通過由SMP信號控制的開關連接到放大器Al的輸入端OCM,其設置放大器Al的輸出共模電壓。Vcjro電壓源可以通過由SMPB信號控制的開關連接到放大器Al的OCM輸入。
[0135]Vcma電壓源可以通過各自的開關連接到反饋電容器的CFN、Cfp的第一端子1232、1234，其可通過SMPCB信號來控制。Varo電壓源可以通過各自的開關連接到充電電容器CCN、Ccp的第二端子1236、1238，其也可通過SMPCB信號進行控制。
[0136]PGA 1200可以包括控制器1250，其響應外部定時信號(如，時鐘CLK信號)產生控制信號 SMP、SMPL, SMPC, SMPCB, Cl、CIB、CO 和 COB 給 PGA 1200。
[0137]圖13是根據本發(fā)明一個實施例的PGA 1200的操作的時序圖。在CMS階段，SMPL開關可以閉合，其可連接輸入電容CIN、Cip的輸入端子到VICM。SMP開關也可以被關閉，這可導致放大器Al的輸入端1202、1204被分別連接到放大器Al的輸出端1206、1208。因此，放大器Al可導致其偏移電壓呈現在其輸入端1202、1204。進一步，反饋電容器CFN、Cfp的電壓可設置為零。SMP開關也可將在放大器Al的OCM端子連接到Vqia電壓源。
[0138]SMP信號可導致相關的開關閉合，其將充電電容器CeN、Cep連接到反饋電容器CFN、CFP。因此，充電電容器C。,、Cep的電壓可設置為零。SMPCB信號可引起其相關聯的開關是打開的，這可以確保反饋電容CFP、Cfn從Vqia和Varo電壓源斷開。因此，在CMS階段，斬波電路1210,1220的開關保持打開，有效地從PGA 1200的其他組件斷開電容CIN、CIP、CFN和CFP。因此，在CMS階段，輸入電容器CIN可采樣電壓Vicm-Vcm-VqffZ^以及輸入電容器CIP可采樣Vic:m_Vc:m+V(w/2。米樣操作可限定在放大器Al的放大器輸入共模,與調適放大器偏移,并在操作的其他階段保留在放大器輸入持續(xù)的共模電壓。
[0139]在第一斬波階段(CHPl)，斬波電路1210、1220可被激活，SMP、SMPL和SMPC開關可以打開，以及SMPCB開關可關閉。共模電壓源Viqi可以采用開關SMPL從輸入電容CIN、CIP斷開。充電電容器C。,、Ccp可由SMPCB開關從反饋電容器CFN、Cfp斷開并取代連接到Vqia和Vcmoo
[0140]另外，在CHPl階段中，Cl控制信號可引起其相關聯的開關被關閉，從而連接Vip輸入的輸入信號到輸入電容器Cip以及Vin輸入的輸入信號到輸入電容器CIN。CO控制信號也可導致其相關聯的開關被關閉，其可連接反饋電容器Cfn到輸出端子VON以及反饋電容器Cfp到輸出端V0P。如此配置，PGA 1200可基于輸入電容器CIP/CIN到放大器反饋電容CFN/CFP的比例而放大呈現作為輸入電壓VIP、Vin的差分輸入信號。
[0141]輸入到VIP、VIN的差分信號可關于PGA在前電路(未不出)的共模電壓Vicm發(fā)生變化。由于在CMS階段期間對輸入電容CIN、CIP采樣的電壓，應用差分信號到輸入電容CIN、CIP可導致對應的電壓被施加到放大器Al的輸入端1202、1204，并轉移到放大器Al的共模電壓
Vcma。
[0142]在第二斬波階段(CHP2)，斬波電路1210、1220的配置可以反轉。采樣開關SMP、SMPL可以保持開放，保持共模電壓源。充電電容器Ccn、Ccp可以由SMPCB開關(而不是反饋電容器的CFN，CFP)連接到VCMA和Vqb電壓源。CIB控制信號可引起其相關聯的開關被關閉，從而連接在輸入Vip的信號到輸入電容Cin以及在輸入Vin的信號到輸入電容器的CIP。在這種方式中，斬波電路1210當PGA 1200從CHPl階段轉變到CHP2階段時反轉PGA輸入信號分配給放大器Al的輸入端1202、1204并當PGA1200從CHP2階段轉變到CHPl階段時再次反轉。
[0143]COB控制信號也可引起其關聯開關閉合，其可連接放大器輸出端1206至輸出端VOP和放大器輸出端1208至輸出端V0N。與第一斬波電路1210 —樣，第二斬波電路1220當PGA 1200從CHPl階段轉變到CHP2階段時反轉PGA輸入信號分配給放大器Al的輸入端1202、1204并當PGA 1200從CHP2階段轉變到CHPl階段時再次反轉。然而，PGA 1200基于輸入電容CIP/CIN到放大器反饋電容CFN/CFP的比例放大呈現為輸入電壓VIP、Vin的差分輸入信號。
[0144]和在CHPl階段一樣，在CHP2階段期間，輸入電壓VIP、Vin可關于PGA在前電路(未示出)的共模電壓Viqi發(fā)生變化。由于在CMS階段期間對輸入電容CIN、Cip采樣的電壓，應用VIP、VIN輸入電壓到輸入電容CIN、CIP可導致對應的電壓被施加到放大器Al的輸入端并轉移到放大器Al的共模電壓V?。因此，PGA 1200可以在CMS相位階段執(zhí)行采樣操作，其可以在匹配放大器的共同模式的操作階段CHP1、CHP2定義呈現給放大器Al的輸入信號的通用模式。
[0145]在一個實施例中，第二斬波電路1220的控制信號CO和COB可具有比輸入到第一斬波電路1210的控制信號Cl和CIB的較短持續(xù)時間。當斬波電路在CHPl和CHP2之間轉換時，這可導致輸出端VON、VOP從放大器Al的輸出端斷開，并從而減少如果放大器輸出端在Cl、CIB信號的整個期間被連接到輸出端VON、VOP可能發(fā)生的任何故障。
[0146]在某些情況下，CHP2階段可以緊跟CHPl階段。但是，可選地，“偽共模取樣”階段(DCMS)可在連續(xù)斬波階段之間引入。在圖13的實施例中，表示兩種類型的偽共模取樣階段-DCMSl階段和DCMS2階段。在DCMSl階段，SMPL信號可引起輸入電容器Cip和Cin的輸入側連接到VrcM。關閉SMPL開關可以使放大器輸出變?yōu)榱悖@可導致在下個斬波階段(CHP2)開始的輸出電壓具有和之前斬波階段(CHPl)開始的相同初始條件。
[0147]在DCMS2階段，SMPL和SMPC信號可引起其相關聯的開關被關閉，而SMPCB信號可引起其相關聯的開關是打開的。在此階段，電容器CIN、Cip的輸入端子可以連接到VrcM。充電電容器CcmXcp可以分別連接到反饋電容器CFP，CFN。充電電容器Ccn，Ccp已充電到代表Vcm和Vqb之間差值的電壓并注入表示此電壓的電荷到PGA 1200。以這種方式，PGA架構可以引入在放大器Al的輸入和其輸出之間的共模電平移位。
[0148]在多個DCMS階段的過程中，充電電容器可提供共模電荷到反饋電容器Cfi^PCfn,從而逐漸增加在反饋電容器Cfp和Cfn的共模電壓。Ccm和Cct可以被充電到共模電平移位電壓VCM0-VCMA，并且可以在DCMS階段遞送共模電荷CFP和CFN。為了拒絕當采樣Ccm和Ccp時引入的KT/C噪聲，在CeN和Cep再次采樣之前，CHPl階段和CHP2階段可以遵循。如果由Ccn和Cep提出的KT/C噪聲可以忽略不計，他們可以采樣每個DCMS階段。此外，在CMS階段，Ccn和Ccp可保持空閑，因為Cfp和Cfn通過由SMP驅動的開關短接。
[0149]圖 14
[0150]圖14示出根據本發(fā)明另一實施例的PGA 1400。PGA 1400可以包括可以包括微分放大器Al,—對可變的輸入電容CIN、Cip,—對可變的反饋電容CFN、Cfp和兩個斬波開關電路1410、1420。第一斬波電路1410可以提供在PGA 1400的輸入，以及第二斬波電路1420可提供在PGA 1400的輸出。第一斬波電路1410可分別連接PGA 1400的一對差分輸入端子Vin> Vip到輸入電容器CIN、Cip的輸入端。輸入電容器CIN、Cip的輸出端可以連接到差分放大器Al的輸入端1402、1404。反饋電容器CFN、Cfp每個可耦合在差分放大器Al的相應輸出端1406、1408和放大器的輸入端1402、1404之間的反饋配置中。放大器輸出端1406、1408可耦合到第二斬波電路1420的輸入。第二斬波電路1420的輸出可耦合到PGA 1400的輸出端VON、VOP,以及當需要時另外到加載設備和/或過濾設備(LOAD)。
[0151]斬波電路1410、1420可配置信號流關于放大器Al的方向。斬波電路1410、1420的每個可包括開關陣列，其使各電路的輸入端有選擇地連接到其輸出。具體地，第一斬波電路1410可以包括分別由控制信號Cl或CIB控制的兩對開關。Cl開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vip端，以及另一個Cl開關可連接Cin的輸入端到VIN端子。CIB開關中的一個可連接Cip電容器的輸入端到Vin端子，以及另一個CIB開關可以連接Cin的輸入端到該Vip端子。Cl和CIB控制信號可以以互補的方式在PGA 1000(下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0152]類似地，第二斬波電路1420可以包括分別由控制信號CO或COB控制的兩對開關。CO開關中的一個可以將放大器Al的輸出端1406連接到Vm端子，以及另一個Cl開關可將放大器Al的輸出端1208連接到該VOP端子。CO和COB控制信號可以以互補的方式在PGA1400(下面描述)的操作的斬波階段操作。
[0153]電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以是可變電容器。也就是說，每個電容器CIP、CIN、CFN和Cfp可以包括開關電容設備的陣列(未示出)。在操作期間，電容器(^、(^可以被設置為具有彼此相等的電容，以及電容器CFN、Cfp可以被設置為具有彼此相等的電容。但是，輸入電容器CIP/CIN和反饋電容器CFN/CFP之間的電容比例也可以由控制信號(未示出)以提供PGA系統1400的可編程增益。
[0154]在圖14的實施例中，一對開關可以耦合在放大器的輸入端1402、1404到各自的輸出端1406、1408，其可以通過SMP信號來控制。反饋電容器CFN、Cfp的端子1436、1438可通過由SMPB控制的相應開關耦合到放大器Al的反饋電容器CFN、CFP。反饋電容器CFN、Cfp的端子1436、1438可通過由SMP控制的相應開關耦合到Varo電壓源。同樣，當PGA 1400被配置在增益/放大模式時，Vcmo電壓源可表不放大器Al的期望輸出共模。
[0155]如在先前實施例中，PGA 1400可包括一對放大器共模電壓源，分別示出為Vcm和V_。Vcm電壓源可以被設置為放大器Al的所需輸入共模電壓。當PGA 1400被配置在增益/放大模式時，Vqb電壓源可表示放大器Al的期望輸出共模。Vcma電壓源可以通過由SMP信號控制的開關連接到放大器Al的輸入端0CM,其設置放大器Al的輸出共模電壓。Vcjro電壓源可以通過由SMPB信號控制的開關連接到放大器Al的OCM輸入。
[0156]PGA 1400可以包括控制器1450，其響應外部定時信號(例如，時鐘CLK信號)，產生控制信號 SMP、SMPB, SMPL, Cl、CIB、CO 和 COB 到 PGA 1400。
[0157]在一個實施例中，PGA 1400的操作可以使用圖11的時序圖進行。在CMS階段，SMPL信號可引起其相關聯的開關被關閉，從而導致輸入電容CIP、CIN的輸入端被連接到共模電壓VrcM。SMP信號可引起其相關聯的開關關閉，這可短接放大器Al的輸入端子1402、1404至其各自的輸出端1406、1408。另外，反饋電容器1438的端子1436、1438可連接到Vqb電壓源。SMPB信號可引起其相關聯的開關是打開的，這從放大器Al的輸出端子1406、1408斷開反饋電容器CFN、CFP的端子1436、1438。SMP開關也可將放大器Al的OCM端子連接到Vcm電壓源。
[0158]圖14的PGA 1400比圖9、10或12的PGA架構提供更好的偏移取消。在現有實施例中，PGA零輸入信號，即Vip = Vin，會導致在Al的輸出的偏移電壓約Vtw，其中Vtw是放大器Al的輸入參考偏移。然而，在圖14的PGA 1400中，零輸入信號(VIP = Vin)可導致在放大器Al的輸出端1406、1408的零電壓。
[0159]如圖9的方案，圖14的PGA 1400自然設置放大器Al的輸入端子1402、1404的輸入共模電壓(Vcma)為放大器Al的輸出共模ν_。如果需要不同于Vcjro的Vcma電壓,在CMS階段，放大器Al的輸出共模電壓可以設置為所需的V.。
[0160]前面的描述已經提出的各種架構以采樣PGZ中的輸入共模電壓(圖1、圖3和圖5)和放大器共模電壓(圖8-10、12、14)。雖然圖8-10、12、14說明采用圖1的VICM采樣技術的PGA，本發(fā)明的原理還允許圖3和5的VICM采樣技術為圖8_10、12、14的PGA架構。
[0161]本文中說明和/或描述發(fā)明的多個實施例。然而，應當理解的是，本發(fā)明的修改和變化都包括在上述教導以及所附權利要求的范圍內，而不脫離本發(fā)明的精神和所需范圍。
【權利要求】
1.一種可編程增益放大器(“PGA”)，包括: 具有一對輸入和雙輸出的差分放大器， 具有分別連接到差分放大器的輸入的輸出端子的一對輸入電容器， 分別連接在差分放大器的輸出端和差分放大器的相應輸入端之間的一對反饋電容， 第一斬波電路，連接輸入電容器到PGA的相應輸入端， 第二斬波電路，連接差分放大器的輸出端到PGA的各個輸出端， 電壓源，通過相應開關耦合到差分放大器的輸入端，具有設定為差分放大器的共模電壓的電壓。
2.根據權利要求1所述的PGA，進一步包括通過相應開關耦合到輸入電容器的輸入端的第二電壓源，具有設定為輸入到PGA的信號共模的電壓。
3.根據權利要求1所述的PGA，其中 每個輸入電容被提供一對等權重的子電容，和 斬波電路包括四對開關，一對提供用于各子電容器，每對中的一個開關耦合各個子電容器到第一 PGA輸入，以及每對中的另一個開關耦合相應子電容到第二 PGA輸入。
4.根據權利要求1所述的PGA，進一步包括:耦合在兩個輸入電容器的輸入端子之間的短路開關。
5.根據權利要求1所述的PGA，進一步包括:耦合在差分放大器的輸出端子之間的短路開關。
6.根據權利要求1所述的PGA，進一步包括控制器以管理PGA的開關配置，所述控制器通過操作的多個階段循環(huán)PGA: 共模米樣階段，期間輸入電容器米樣電壓，所述電壓表不PGA的輸入信號的共模電壓和差分放大器的共模電壓之間的差異， 第一斬波階段，期間第一和第二斬波電路以第一取向配置輸入信號關于差分放大器的傳播，以及 第二斬波階段，期間第一和第二斬波電路以與第一方向相反的第二方向配置輸入信號關于差分放大器的傳播。
7.根據權利要求6所述的PGA，進一步包括:其中所述控制器為另一操作階段管理開關配置，其中輸入電容呈現輸入信號的共模電壓，但不是差分放大器的共模電壓。
8.根據權利要求1所述的PGA，其中，所述差分放大器是自動調零放大器。
9.根據權利要求1所述的PGA，其中差分放大器是修剪放大器
10.一種可編程增益放大器(“PGA”)，包括: 具有一對輸入和一對輸出的差分放大器， 具有分別連接到差分放大器的輸入的輸出端子的一對輸入電容， 分別連接在差分放大器的輸出端和差分放大器的相應輸入端之間的一對反饋電容器， 第一斬波電路，連接輸入電容器到PGA的相應輸入端， 第二斬波電路，連接差分放大器的輸出端到PGA的各個輸出端， 電壓源，通過相應開關耦合到差分放大器的輸入端，具有設定為呈現到PGA的輸入信號的共模電壓的電壓。
11.根據權利要求10所述的PGA，進一步包括通過各開關耦合到差分放大器的輸入端的第二電壓源，具有設定為差分放大器的共模電壓的電壓。
12.根據權利要求10所述的PGA，進一步包括連接在所述差分放大器的輸出端子之間的短路開關。
13.根據權利要求10所述的PGA，還包括一對短路的開關，每個開關連接在差分放大器的相應輸出端和差分放大器的相應輸入端之間。
14.根據權利要求13所述的PGA，進一步包括: 連接開關，耦合反饋電容器分別到差分放大器的輸入端和輸出端，所述連接開關以與短接開關相反方式進行控制，以及 一對參考電壓，分別對應于差分放大器的輸入共模和差分放大器的輸出共模電壓，并通過各自的開關耦合到反饋電容器的各端子。
15.根據權利要求13所述的PGA，進一步包括 對應于反饋電容器設置的一對充電電容器， 開關，以連接充電電容器的端子到對應的反饋電容器的端子，所述連接開關以與短接開關相反方式進行控制，以及 一對參考電壓，分別對應于差分放大器的輸入共模和差分放大器的輸出共模電壓，并通過各自的開關耦合到充電電容器的各端子。
16.根據權利要求13所述的PGA，進一步包括 連接開關，耦合反饋電容器分別到差分放大器的輸入端和輸出端，所述連接開關以與短接開關相反方式進行控制，以及 參考電壓，分別對應于差分放大器的共模輸出電壓，并通過各自的開關耦合到反饋電容器的端子。
17.根據權利要求10所述的PGA，其中所述差分放大器是自動調零放大器。
18.根據權利要求10所述的PGA，其中差分放大器是修剪放大器。
19.一種可編程增益放大器(“PGA”)，包括: 具有一對輸入和一對輸出的差分放大器， 一對輸入電容器，分別連接到差分放大器的輸入端， 一對反饋電容器，分別連接在差分放大器的輸出端和差分放大器的相應輸入端之間， 第一斬波電路，連接輸入電容器到PGA的相應輸入端， 第二斬波電路，連接差分放大器的的輸出端到PGA的各個輸出端，并裝置，當第二斬波電路處于關閉時采樣輸入電容器的電壓，所述采樣電壓對應于輸入到PGA的信號的共模電壓和差分放大器的共模電壓之間的差。
20.一種可編程增益放大器(“PGA”)，包括: 具有一對輸入和一對輸出的差分放大器， 一對輸入電容器，分別連接到差分放大器的輸入端， 一對反饋電容器，分別連接在差分放大器的輸出端和差分放大器的相應輸入端之間， 第一斬波電路，連接輸入電容器到PGA的相應輸入端， 第二斬波電路，連接差分放大器的的輸出端到PGA的各個輸出端，并裝置，當第二斬波電路處于關閉時，呈現對應于輸入到PGA的共模電壓的輸入電容器的輸入端的電壓，以及 裝置，用于當第二斬波電路禁用時，呈現在對應于放大器的偏移補償共模電壓的放大器輸入端的電壓。
21.—種控制基于斬波電容器的可編程增益放大器的方法，包括: 在操作的共模采樣階段，采樣對應于輸入到PGA的輸入信號的共模電壓和PGA內差分放大器的共模電壓之間的差的PGA的輸入電容器的電壓， 在操作的第一斬波階段，在PGA內控制斬波電路，以從PGA的輸入端傳播差分輸入信號到PGA的輸出端，所述輸入信號具有相對于所述差分放大器的第一方向， 在操作的第二斬波階段，在PGA內控制斬波電路，以從PGA的輸入端傳播差分輸入信號到PGA的輸出端，所述輸入信號具有相對于所述差動放大器的與第一取向反相的第二方向， 其中，采樣終止在第一階段的結束。
22.根據權利要求21所述的方法，進一步包括重復所述第一和第二斬波階段，而不使用另一種共模采樣階段。
23.根據權利要求21所述的方法，進一步包括，在第一及第二斬波相之間發(fā)生的偽采樣階段，呈現輸入共模信號到輸入電容器。
24.根據權利要求23所述的方法，其中所述共模取樣階段和偽采樣階段具有共同的持續(xù)時間。
【文檔編號】H03G3/00GK104272590SQ201380023247
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年5月3日 優(yōu)先權日:2012年5月3日
【發(fā)明者】C·G·萊登, R·S·馬奧里諾, D·J·麥克卡爾特內 申請人:美國亞德諾半導體公司