專(zhuān)利名稱(chēng)：可編程增益放大器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路，且更具體說(shuō)涉及一種可編程增益放大器及方法。
技術(shù)背景在模擬信號(hào)處理應(yīng)用中，例如，在汽車(chē)、無(wú)線通信或聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，經(jīng)常需要在可 處理輸入模擬信號(hào)之前將其放大。放大輸入模擬信號(hào)為優(yōu)化處理所必需，且通常涉及 使輸入信號(hào)通過(guò)放大器?？删幊淘鲆娣糯笃?PGA)是允許將輸入信號(hào)增強(qiáng)到經(jīng)編程優(yōu)化增益等級(jí)的電路。 PGA可以是單級(jí)式(用于僅需要粗增益控制的低速應(yīng)用)或多級(jí)式(用于需精控制增 益的高速應(yīng)用)。然而，高速操作的PGA消耗更大的功率。因而，在PGA中的操作速 度及功率消耗之間存在競(jìng)爭(zhēng)設(shè)計(jì)約束。此外，很多電路可能需要放大一個(gè)以上模擬輸 入信號(hào)。這通常通過(guò)使用若干專(zhuān)用PGA (每一模擬輸入信號(hào)一個(gè)PGA)來(lái)完成。然而， 對(duì)更小且更廉價(jià)電路封裝的需要抑制了為多模擬信號(hào)提供高速可編程放大的能力。每 一信道使用一個(gè)專(zhuān)用PGA還需要每一個(gè)PGA在性能特性上彼此精確地匹配。結(jié)果是 非希望地增加了電路組件及(因而)芯片面積以及功率消耗。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可包括一種可編程增益放大器，其包括可操作以依序選擇用 于放大的輸入信號(hào)的輸入多路復(fù)用器?？苫谶x擇信號(hào)從多個(gè)輸入信號(hào)中選擇輸入信 號(hào)。所述可編程增益放大器可包括至少一個(gè)可操作以將可變?cè)鲆媪繎?yīng)用至所選定輸入 信號(hào)的放大器增益級(jí)。所述可編程增益放大器可進(jìn)一步包括控制每一所選定輸入信號(hào) 的可變?cè)鲆媪康脑鲆嬗成浣M件。本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一種多通道可編程增益放大器，其包括可操作以依序在 與第一信道相關(guān)聯(lián)的第一輸入信號(hào)及與第二信道相關(guān)聯(lián)的第二輸入信號(hào)之間選擇的輸 入多路復(fù)用器。所述多信道可編程增益放大器可包括至少一個(gè)可操作以將可變?cè)鲆媪?應(yīng)用至所選定輸入信號(hào)的放大器增益級(jí)。所述多信道可編程增益放大器還可包括至少 一個(gè)控制多路復(fù)用器，其在提供第一增益控制信號(hào)(其為第一輸入信號(hào)設(shè)定增益)及 第二增益控制信號(hào)(其為第二輸入信號(hào)設(shè)定增益)之間選擇。本發(fā)明的另一實(shí)施例可包括一種放大多個(gè)輸入信號(hào)的方法，其包括基于選擇信號(hào) 多路復(fù)用多個(gè)輸入信號(hào)。選擇信號(hào)可操作以依序地選擇用于放大的輸入信號(hào)。該方法可還包括將所選定的輸入信號(hào)移位通過(guò)至少一個(gè)放大器增益級(jí)以向所選定的輸入信號(hào) 提供所設(shè)定的增益量。該方法可進(jìn)一步包含基于與所選定的輸入信號(hào)相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立增 益設(shè)定于所述至少一個(gè)放大器增益級(jí)中的每一者處應(yīng)用增益量。本發(fā)明的另一實(shí)施例可包括一種用于放大多個(gè)輸入信號(hào)的系統(tǒng)，其包括用于從多 個(gè)輸入信號(hào)中依序地選擇用于放大的輸入信號(hào)的構(gòu)件。所述系統(tǒng)還可包括用于將所選 定的輸入信號(hào)移位通過(guò)至少一個(gè)放大器增益級(jí)的構(gòu)件。-所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包含用于 基于選擇對(duì)應(yīng)于所選定輸入信號(hào)的增益控制信號(hào)而變化至少一個(gè)放大器增益級(jí)的增益 量的構(gòu)件。


圖1圖解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可編程增益放大器的方塊圖。 圖2圖解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可編程增益放大器的另一方塊圖。 圖3圖解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可編程增益放大器的定時(shí)圖。 圖4圖解一用于控制根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可編程增益放大器中的開(kāi)關(guān)電容器增 益級(jí)電路的總線。圖5圖解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的開(kāi)關(guān)電容器增益級(jí)電路。 圖6圖解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的開(kāi)關(guān)電容器增益級(jí)電路的定時(shí)圖。 圖7圖解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可編程增益放大器的另一定時(shí)圖。 圖8圖解操作根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可編程增益放大器的方法。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及電子電路，且更具體說(shuō)涉及在可編程增益放大器中放大一個(gè)或多個(gè)模 擬輸入信號(hào)?？删幊淘鲆娣糯笃骺砂刹僮饕曰谶x擇信號(hào)依序地從多個(gè)輸入信號(hào) 中選擇用于放大的輸入信號(hào)的輸入多路復(fù)用器。所述選擇信號(hào)在定時(shí)間隔循環(huán)全部所 述輸入信號(hào)。可編程增益放大器還可包括至少一個(gè)可操作以將可變?cè)鲆媪繎?yīng)用于所選 定輸入信號(hào)的放大器增益級(jí)?？捎稍鲆嬗成浣M件控制應(yīng)用于所選定輸入信號(hào)的可變?cè)?益量以便可將相同或不同的增益量應(yīng)用于多個(gè)輸入信號(hào)中的每一者上。圖1圖解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可編程增益放大器系統(tǒng)10。放大器系統(tǒng)10能夠 提供N個(gè)數(shù)量的模擬輸入信號(hào)12 (在圖1中表示為IC1到ICN)的放大。模擬輸入信 號(hào)12可包括分布于多信道上的單信號(hào)、分布于專(zhuān)用信道上的多信號(hào)、或可是獨(dú)立模擬 輸入信號(hào)。模擬輸入信號(hào)還可是已經(jīng)相移鍵控(PSK)調(diào)制的單信號(hào)，例如，已通過(guò) 二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)、正交相移鍵控(QPSK)或任何其他相移鍵控變化在多個(gè)信 道上調(diào)制的信號(hào)。輸入信號(hào)12還可是基于所希望應(yīng)用的單端或差分對(duì)。輸入信號(hào)12被耦合至輸入多路復(fù)用器14。輸入多路復(fù)用器14還接收選擇信號(hào) SS，其是一個(gè)或多個(gè)用于控制輸入多路復(fù)用器14的輸入的數(shù)字信號(hào)。選擇信號(hào)SS選
擇在特定時(shí)間從多路復(fù)用器14輸出N個(gè)輸入信號(hào)12中的哪一者。選擇信號(hào)SS可是 定時(shí)信號(hào)、基于系統(tǒng)時(shí)鐘或定時(shí)電路在定時(shí)間隔于數(shù)個(gè)狀態(tài)之間變換狀態(tài)或切換。在 這種能力下，選擇信號(hào)SS可在定時(shí)間隔使多路復(fù)用器14循環(huán)完N個(gè)輸入信號(hào)12中 的每一個(gè)。將多路復(fù)用器14的輸出提供為增益控制器16的輸入信號(hào)IN。在增益控制器16 處將增益應(yīng)用至輸入信號(hào)IN。增益控制器16可包括可操作以放大輸入信號(hào)IN的單增 益放大級(jí)18?；蛘撸鲆婵刂破?6可包括數(shù)個(gè)單獨(dú)增益放大級(jí)18，在每一放大級(jí)18 各自將具體增益量施加于輸入信號(hào)IN。增益控制器16可(例如)連同選擇信號(hào)SS — 起操作以依序通過(guò)增益控制器16以連續(xù)的定時(shí)間隔使不同的輸入信號(hào)IN與N個(gè)輸入 信號(hào)12中的每一者交替。因此，在增益控制器16包括大于一個(gè)增益放大級(jí)18的情況 下，增益控制器16可于每一連續(xù)定時(shí)間隔排隊(duì)每一依序選定的輸入信號(hào)IN通過(guò)每一 連續(xù)增益放大級(jí)18，從而于每一連續(xù)間隔具有在其上執(zhí)行的不同放大操作。在施加一 個(gè)或多個(gè)放大操作之后，增益控制器16產(chǎn)生輸出信號(hào)OUT，其擔(dān)當(dāng)放大器系統(tǒng)10的 輸出。 ， ，放大器系統(tǒng)io通過(guò)產(chǎn)生若干金時(shí)及控制信號(hào)而確定增益控制器16的每一增益^:大級(jí)18處所施加的增益。放大器系統(tǒng)10接收(例如)可由定時(shí)電路或頻率發(fā)生器所 產(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK將輸入驅(qū)動(dòng)到不重疊時(shí)鐘發(fā)生器電路 20。不重疊時(shí)鐘發(fā)生器電路20利用系統(tǒng)時(shí)鐘喜好CLK產(chǎn)生若干時(shí)鐘信號(hào)PHI，其數(shù) 量可在數(shù)量上等于輸入信號(hào)12的數(shù)量。或者，時(shí)鐘信號(hào)PHI的數(shù)量可少于(例如， 只少2個(gè))輸入信號(hào)12的數(shù)量N，并經(jīng)采用以導(dǎo)出用于提供系統(tǒng)10的合適定時(shí)的其 他時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)PHI是不重疊，因?yàn)樵谌魏渭榷〞r(shí)刻發(fā)出不多于一個(gè)時(shí)鐘信號(hào) PHI (也就是，邏輯l)。就是說(shuō)，在發(fā)出任何其他時(shí)鐘信號(hào)PHI之前撤消既定時(shí)鐘信 號(hào)PHI(也就是，邏輯0)。不重疊時(shí)鐘發(fā)生器20從系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) PHI，且因而可以系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK定時(shí)時(shí)鐘信號(hào)PHI。不重疊時(shí)鐘發(fā)生器20向控制信號(hào)發(fā)生器電路24及增益映射電路26兩者提供時(shí) 鐘信號(hào)PHI?？刂菩盘?hào)發(fā)生器電路24接收選擇信號(hào)SS及時(shí)鐘信號(hào)PHI作為輸入。利 用這些輸入，控制信號(hào)發(fā)生器電路24產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)選擇控制信號(hào)SCS?？?例如) 由一系列鎖存器、觸發(fā)器或其他開(kāi)關(guān)或狀態(tài)觸發(fā)裝置執(zhí)行控制信號(hào)發(fā)生器電路24的操 作以產(chǎn)生選擇控制信號(hào)SCS。選擇控制信號(hào)SCS可包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)?？刂菩?號(hào)發(fā)生器電路24將選擇控制信號(hào)SCS輸出到增益映射電路26。增益監(jiān)控電路28接收并監(jiān)控從增益控制器16輸出的輸出信號(hào)OUT。增益監(jiān)控電 路28可(例如)通過(guò)將既定輸出信號(hào)OUT的數(shù)據(jù)點(diǎn)與其所來(lái)自的既定輸入信號(hào)12 相匹配且進(jìn)一步與施加于相應(yīng)輸入信號(hào)IN用于對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)增益控制的增益 相匹配來(lái)監(jiān)控所述數(shù)據(jù)。增益監(jiān)控電路28可包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以將模擬輸出信號(hào) OUT轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。增益監(jiān)控電路28可進(jìn)一步包括接口以動(dòng)態(tài)地編程N(yùn)個(gè)輸入信號(hào)12中的每一者
(其可被彼此獨(dú)立地編程)的增益。N個(gè)輸入信號(hào)12的增益可(例如)由處理器(未 顯示)及/或用戶(hù)編程。基于從所述處理器及/或用戶(hù)接收的增益設(shè)定命令，增益監(jiān)控電 路28產(chǎn)生若干增益控制信號(hào)30 (在圖1中表示為GC1到GCN)，其數(shù)量在數(shù)量上等 于輸入信號(hào)12的數(shù)量N。如處理器及/或用戶(hù)于增益監(jiān)控電路28中所設(shè)定，增益控制 信號(hào)30可是具有對(duì)應(yīng)于N個(gè)輸入信號(hào)12中每一者所希望的增益設(shè)定的值的多位數(shù)字 信號(hào)。增益監(jiān)控電路28將增益控制信號(hào)30輸出到增益映射電路26。增益映射電路26操作以組合從增益監(jiān)控電路28所接收的增益設(shè)定及由不重疊時(shí) 鐘發(fā)生器20所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)PHI以在定時(shí)間隔于增益控制器16向輸入信號(hào)IN提 供定時(shí)增益控制。增益映射電路26可包括一個(gè)或多個(gè)解碼器32，其解碼數(shù)字增益控 制信號(hào)30以產(chǎn)生增益控制器16中的每一增益放大級(jí)18的單獨(dú)增益控制值。因而，可 將單獨(dú)增益值(例如，各種程度的粗或精增量)通信給每一增益放大級(jí)18以使每一既 定增益放大級(jí)18可于合適的時(shí)間間隔將經(jīng)編程增益施加于既定輸入信號(hào)IN。增益映 射電路26可包括用于每一數(shù)字控制30的單獨(dú)解碼器26，或增益映射電路26可包括 一個(gè)解碼器32，其中給解碼器32選擇N個(gè)增,益控制信號(hào)30中的既定一者供在既定時(shí) 間由(例如)多路復(fù)用器(未顯示)進(jìn)行解54。增益映射電路26使用選擇控制信號(hào)SCS來(lái)控制增益映射電路26中的一個(gè)或多個(gè) 多路復(fù)用器34。多路復(fù)用器34的數(shù)量可等于增益控制器16中增益放大級(jí)18的數(shù)量。 多路復(fù)用器34使用選擇控制信號(hào)SCS而操作以選擇對(duì)應(yīng)于N個(gè)輸入信號(hào)12中既定輸 入信號(hào)的解碼器32的既定輸出。將根據(jù)所選定解碼器輸出的值執(zhí)行放大操作。多路復(fù) 用器34的輸出將因而對(duì)應(yīng)于在既定時(shí)間間隔存在于所述增益放大級(jí)的輸入信號(hào)IN的 相應(yīng)增益放大級(jí)18的增益放大值，且對(duì)應(yīng)于N個(gè)輸入信號(hào)12中的所選定的輸入信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘映射電路36接收多路復(fù)用器34的輸出。時(shí)鐘映射電路36的數(shù) 量可等于多路復(fù)用器34的數(shù)量，且因而可等于增益控制器16中增益放大級(jí)18的數(shù)量。 每一時(shí)鐘映射電路36使用時(shí)鐘信號(hào)PHI而將相應(yīng)多路復(fù)用器34的輸出轉(zhuǎn)換為一組時(shí) 鐘導(dǎo)出信號(hào)或增益時(shí)鐘信號(hào)。每一時(shí)鐘映射電路將時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)組織為以時(shí)鐘信號(hào) PHI定時(shí)的具體布置，并在增益時(shí)鐘總線38上將其輸出到增益控制器16中的相應(yīng)增 益放大級(jí)。時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)的具體布置存在于增益時(shí)鐘總線38上，其指示在任何既定時(shí) 間間隔于每一既定增益放大級(jí)18處施加于每一既定輸入信號(hào)IN的增益量。圖2圖解根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可編程增益放大器系統(tǒng)50的示例。放大器系統(tǒng) 50提供兩個(gè)單獨(dú)信道(I_CH及Q—CH)上模擬輸入信號(hào)的放大。在圖2的示例中， 模擬輸入信號(hào)已經(jīng)QPSK調(diào)制以將所述模擬信號(hào)分為兩個(gè)差分對(duì)信號(hào)同相信道I—CH 及正交信道Q-CH。應(yīng)了解，放大器系統(tǒng)50的輸入可包括多輸入信號(hào)，其每一者皆經(jīng) 單獨(dú)地PSK調(diào)制且其每一者皆分為差分對(duì)。輸入信號(hào)I_CH及Q—CH耦合到輸入信號(hào)I/Q多路復(fù)用器52。在圖2的示例中， 輸入多路復(fù)用器52還接收用于控制輸入多路復(fù)用器52的輸出的選擇信號(hào)I/Q。選擇 信號(hào)I/Q選擇在既定時(shí)間將輸入信號(hào)I_CH及Q—CH中的哪一者從輸入多路復(fù)用器52
輸出為輸入信號(hào)IN。在圖2的示例中，選擇信號(hào)I/Q在定時(shí)間隔改變狀態(tài)且具有約為 系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK (例如，可由定時(shí)電路或頻率發(fā)生器產(chǎn)生)兩倍的周期(也就是， 一半的頻率)。因而，選擇信號(hào)I/Q擔(dān)當(dāng)定時(shí)信號(hào)以依序地以定時(shí)間隔在大致上每隔一 個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿處在輸入信號(hào)IJ2H及Q—CH中的每一者之間交替輸入多路 復(fù)用器52的輸出。將由選擇信號(hào)I/Q從輸入信號(hào)I一CH及Q一CH所選定的輸入信號(hào)IN從輸入多路復(fù) 用器52輸出到粗增益級(jí)54，于此可以大致增量(例如，6dB/步的增量)將增益施加 于輸入信號(hào)IN。在圖2的示例中，粗增益級(jí)54是兩個(gè)放大器增益級(jí)中的一者。另一 增益級(jí)是精增益級(jí)56，于此將較小增益增量(例如，0.375dB/步)施加于從粗增益級(jí) 54輸出的CGS—OUT信號(hào)。應(yīng)了解，CGS—OUT信號(hào)是在既定選擇信號(hào)I/Q時(shí)間間隔 期間已由粗增益級(jí)54放大的既定信號(hào)IN。粗增益級(jí)54及精增益級(jí)56可(例如)結(jié)合選擇信號(hào)I/Q操作以在輸入信號(hào)I—CH 與Q—CH之間交替并在選擇信號(hào)I/Q的每一連續(xù)定時(shí)間隔依序使來(lái)自其每一者的信號(hào) IN通g粗增益級(jí)54及精增益級(jí)56兩者。因而，選擇,號(hào)I/Q可依序在分別對(duì)應(yīng)于輸 入信4 I_CH及Q_CH的信號(hào)IN之間交替，每一信號(hào)I'N經(jīng)受粗增益放大及隨后的精 增益放大。在施加精增益放大之后，精增益級(jí)56產(chǎn)生輸出信號(hào)OUT,其用作放大器 系統(tǒng)50的輸出。此外在圖2的示例中，流水線模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 58接收輸出 信號(hào)OUT。流水線ADC將模擬輸出信號(hào)OUT轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)DIG—OUT。放大器系統(tǒng)50通過(guò)產(chǎn)生若干定時(shí)及控制信號(hào)而確定于粗增益級(jí)54及精增益級(jí)56 兩者處所施加的增益量。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK將輸入驅(qū)動(dòng)到不重疊時(shí)鐘發(fā)生器電路60。 在圖2的示例中，不重疊時(shí)鐘發(fā)生器電路60利用系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)PHI1 及PHI2。時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2是不重疊，因?yàn)槿魏渭榷〞r(shí)刻發(fā)出不多于一個(gè)的時(shí) 鐘信號(hào)PHI1及PHI2。就是說(shuō)，在發(fā)出其他時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2之前將撤消既定時(shí) 鐘信號(hào)PHI1及PHI2。在圖2的示例中，不重疊時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器電路60從系統(tǒng)時(shí)鐘信 號(hào)CLK產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2，且因而實(shí)質(zhì)上以系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK定時(shí)時(shí)鐘信 號(hào)PHI1及PHI2。因時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2是不重疊且實(shí)質(zhì)上以系統(tǒng)時(shí)鐘CLK定時(shí)， 故應(yīng)了解，時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2相對(duì)于彼此異相約180°。圖3描繪定時(shí)圖90，其演示系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK、不重疊時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2 及選擇信號(hào)I/Q的相對(duì)定時(shí)。應(yīng)了解，圖3的定時(shí)圖90是理想定時(shí)圖，且因而未顯示 系統(tǒng)將固有的開(kāi)關(guān)及傳播延遲。在定時(shí)圖90中，除在系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿之 后稍稍延遲發(fā)出之外，在大致與系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK相同的時(shí)間發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)PHIl。 同樣地，除在系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK的下降沿之后稍稍延遲發(fā)出之外，在大致與撤消系統(tǒng) 時(shí)鐘信號(hào)CLK相同的時(shí)間發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)PHI2。結(jié)果是將時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2中 的每一者發(fā)出達(dá)相對(duì)于撤消其的時(shí)間更短的持續(xù)時(shí)間。此相對(duì)定時(shí)為不重疊時(shí)鐘信號(hào) PHI1及PHI2所必需，其由虛線92演示。虛線92大致與系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK的下降沿 成直線，但稍稍在時(shí)鐘信號(hào)PHI1的下降沿之后且稍稍在時(shí)鐘信號(hào)PHI2的上升沿之前。
圖3還圖解選擇信號(hào)I/Q大致以時(shí)鐘信號(hào)PHI2的下降沿定時(shí)，且其具有約為系統(tǒng)時(shí) 鐘信號(hào)CLK及時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2兩倍的周期(也就是， 一半的頻率)。再參照?qǐng)D2，不重疊時(shí)鐘發(fā)生器60向D觸發(fā)器62提供時(shí)鐘信號(hào)PHI1且向D觸 發(fā)器64提供時(shí)鐘信號(hào)PHI2。 D觸發(fā)器62及64分別地形成控制信號(hào)CGS一SEL及 FGS_SEL，其用作CGS控制多路復(fù)用器66及FGS控制多路復(fù)用器68的控制信號(hào)。 應(yīng)了解，圖2中放大器系統(tǒng)50的示例并不受限于使用D觸發(fā)器來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào) CGS—SEL及FGS一SEL。其他狀態(tài)觸發(fā)數(shù)字裝置也可用于產(chǎn)生控制信號(hào)CGS—SEL及 FGS_SEL。 D觸發(fā)器62接收選擇信號(hào)I/Q并鎖存其在時(shí)鐘信號(hào)PHI1的上升沿處的當(dāng) 前狀態(tài)。D觸發(fā)器62的輸出是控制信號(hào)CGS一SEL，其將輸入驅(qū)動(dòng)到CGS控制多路復(fù) 用器66及D觸發(fā)器64兩者。D觸發(fā)器64鎖存控制信號(hào)CGS_SEL在時(shí)鐘信號(hào)PHI2 的上升沿處的狀態(tài)。D觸發(fā)器64的輸出(其為控制信號(hào)FGS—SEL)將輸入驅(qū)動(dòng)到FGS 控制多路復(fù)用器68。因D觸發(fā)器62鎖存時(shí)鐘信號(hào)PHI1上升沿上的選擇信號(hào)I/Q，且 因D觸發(fā)器64鎖存時(shí)鐘信號(hào)PHI2上升沿上的D觸發(fā)器62的輸出，應(yīng)了解，控制信 號(hào)CGS_SEL及,FGS—SEL相對(duì)于彼此異相約90°，且具有約與選，信號(hào)I/Q相同的周 期。與選擇信號(hào)'I/Q相比，參照?qǐng)D3更佳地演示控制信號(hào)CGS—SEL及FGS—SEL的相 對(duì)定時(shí)。在圖2的示例中，增益監(jiān)控電路70接收并監(jiān)控從流水線ADC58輸出的數(shù)字輸出 信號(hào)DIG—OUT。增益監(jiān)控電路70可(例如)通過(guò)將既定輸出信號(hào)DIG—OUT的數(shù)據(jù) 點(diǎn)與其所來(lái)自的既定輸入信號(hào)I—CH及Q_CH相匹配，且進(jìn)一步與于粗增益級(jí)54處施 加至相應(yīng)輸入信號(hào)IN或于精增益級(jí)56處施加至信號(hào)CGS一OUT以用于對(duì)所述信號(hào)進(jìn) 行閉環(huán)增益控制的增益相匹配來(lái)監(jiān)控所述數(shù)據(jù)。增益監(jiān)控電路70可進(jìn)一步包括接口以動(dòng)態(tài)地編程輸入信號(hào)I_CH及Q—CH的增益 (其可被動(dòng)態(tài)地且彼此獨(dú)立地編程)?？?例如)由處理器(未顯示)及/或用戶(hù)編程 輸入信號(hào)I一CH及Q_CH的增益。增益監(jiān)控電路70基于從處理器及/或用戶(hù)接收的增 益設(shè)定命令產(chǎn)生增益控制信號(hào)Q一GAIN及I_GAIN。如增益監(jiān)控電路70中由處理器及 /或用戶(hù)所編程，增益控制信號(hào)Q一GAIN及I_GAIN可是具有對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)I—CH及 Q—CH中每一者的所希望增益設(shè)定的值的多位數(shù)字信號(hào)。增益監(jiān)控電路70分別地將增 益控制信號(hào)Q_GAIN及I_GAIN輸出到Q-信道增益解碼器72及I-信道增益解碼器74。Q-信道增益解碼器72接收并(例如)通過(guò)使用組合邏輯解碼增益控制信號(hào) Q_GAIN以產(chǎn)生粗增益級(jí)54及精增益級(jí)56用于輸入信號(hào)Q—CH的單獨(dú)增益控制值。 Q-信道增益解碼器72將此增益控制值輸出為增益信號(hào)Q_CGS (其傳送用于粗增益級(jí) 54的增益控制值)及(^FGS (其傳送用于精增益級(jí)56的增益控制值)。I-信道增益解 碼器74接收并(例如)通過(guò)使用組合邏輯解碼增益控制信號(hào)I—GAIN以產(chǎn)生粗增益級(jí) 54及精增益級(jí)56用于輸入信號(hào)I—CH的單獨(dú)增益控制值。I-信道增益解碼器74將此 增益控制值輸出為增益信號(hào)I—CGS (其傳送用于粗增益級(jí)54的增益控制值)及I—FGS (其傳送用于精增益級(jí)56的增益控制值)。因此，將單獨(dú)增益值(例如，各種程度的
粗及精增量)分別地通信給粗增益級(jí)54及精增益級(jí)56以便所述增益級(jí)可各自于由選 擇信號(hào)I/Q所指示的適當(dāng)時(shí)間間隔將經(jīng)編程增益量施加于輸入信號(hào)I_CH或Q一CH。圖 2的示例包括用于數(shù)字增益控制信號(hào)Q_GAIN及I—GAIN中每一者的單獨(dú)解碼器。然 而應(yīng)了解，解碼器及多路復(fù)用器的其他組合可用于分開(kāi)增益控制信號(hào)Q一GAIN及 I—GAIN的粗及精增益設(shè)定。Q-信道增益解碼器72及I-信道增益解碼器74分別地將增 益信號(hào)Q一CGS及I—CGS輸出到CGS控制多路復(fù)用器66。類(lèi)似地，Q-信道增益解碼 器72及I-信道增益解碼器74分別地將增益信號(hào)Q一FGS及I—FGS輸出到FGS控制多 工器68。
CGS控制多路復(fù)用器66使用控制信號(hào)CGS—SEL以在經(jīng)解碼增益信號(hào)Q一CGS與 I_CGS之間選擇。同樣地，F(xiàn)GS控制多路復(fù)用器68使用控制信號(hào)FGS_SEL以在經(jīng)解 碼增益信號(hào)Q—FGS與I—FGS之間選擇。CGS及FGS控制多路復(fù)用器66及68分別地 將所選定的經(jīng)解碼增益信號(hào)CGS_CTRL及FGS—CTRL輸出到CGS增益時(shí)鐘映射電路 76及FGS增益時(shí)鐘映射電路78。所述所選定的經(jīng)解碼增益信號(hào)可是多位數(shù)字信號(hào)， 其包括在由選擇信號(hào)I/Q考定的適當(dāng)時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)I—CH或Q—的粗增 益級(jí)54及精增益級(jí)56的^編程增益信息。 'CGS增益時(shí)鐘映射電路76接收從CGS控制多路復(fù)用器66輸出的CGS一CTRL信 號(hào)，且FGS增益時(shí)鐘映射電路78接收從FGS控制多路復(fù)用器68輸出的FGS一CTRL 信號(hào)。CGS增益時(shí)鐘映射電路76使用時(shí)鐘信號(hào)PHIl及PHI2將CGS—CTRL信號(hào)中的 多位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)或增益時(shí)鐘信號(hào)陣列。CGS增益時(shí)鐘映射電路76將所 述陣列的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)組織為以時(shí)鐘信號(hào)PHIl及PHI2定時(shí)的具體布置，并在CGS 時(shí)鐘總線80上將其輸出到粗增益級(jí)54。時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)的具體布置存在于CGS時(shí)鐘總 線80上，其指示在任何既定時(shí)間間隔于粗增益級(jí)54處施加于既定輸入信號(hào)IN的增益 量。FGS增益時(shí)鐘映射電路78以類(lèi)似方式使用時(shí)鐘信號(hào)PHIl及PHI2將FGS_CTRL 信號(hào)中的多位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)陣列。所述FGS增益時(shí)鐘映射電路將所述陣列 的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)組織為以時(shí)鐘信號(hào)PHIl及PHI2定時(shí)的具體布置，并在FGS時(shí)鐘總線 82上將其輸出到精增益級(jí)56。時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)的具體布置存在于FGS時(shí)鐘總線82上， 其指示在任何既定時(shí)間間隔于精增益級(jí)56處施加于基地輸出信號(hào)CGS—OUT的增益 里°
圖4描繪時(shí)鐘總線95 (例如，圖2中所圖解的CGS時(shí)鐘總線)的示例，其可操 作以將時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)或增益時(shí)鐘信號(hào)從增益時(shí)鐘映射電路(例如，如圖2中所描繪的 CGS增益時(shí)鐘映射電路76)傳播到增益放大級(jí)(例如，粗增益級(jí)54)。圖4的時(shí)鐘總 線95包括八個(gè)單獨(dú)信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2、及時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1_CM1、 PHI1_CM2、 PHIl—IN1、 PHIl—IN2、 PHI2_SC1及PHI2—SC2。應(yīng)了解，如圖4中所描 繪，時(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2不需是與時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)相同的總線的一部分。如下文將關(guān) 于圖5進(jìn)一步論述，此八個(gè)信號(hào)沿時(shí)鐘總線95自增益時(shí)鐘映射電路傳播到增益放大級(jí) 以便既定增益放大級(jí)使用所述信號(hào)來(lái)控制既定輸入信號(hào)的放大量。
圖5是(例如)本文所述的增益放大器系統(tǒng)100的示例，其接收模擬差分信號(hào)IN 并輸出經(jīng)放大模擬差分信號(hào)OUT。圖5的例示性增益放大器系統(tǒng)100描繪為開(kāi)關(guān)電容 器增益級(jí)。然而，應(yīng)了解，可根據(jù)本發(fā)明的一方面使用任何類(lèi)型的可調(diào)模擬信號(hào)放大 器。增益放大級(jí)100接收來(lái)自模擬差分輸入信號(hào)IN的正信號(hào)IN+、來(lái)自模擬差分輸入 信號(hào)IN的負(fù)信號(hào)IN-及與模擬差分輸入信號(hào)IN的差分信號(hào)對(duì)相關(guān)聯(lián)的共模電壓信號(hào) VCM。由輸入級(jí)102接收正信號(hào)IN+，同時(shí)由輸入級(jí)104接收負(fù)信號(hào)IN-。由輸入級(jí) 102及輸入級(jí)104兩者接收共模電壓信號(hào)VCM。輸入級(jí)102及104中的每一者還接收一系列時(shí)鐘導(dǎo)出或增益時(shí)鐘輸入信號(hào) PHI1_CM1、 PHI1—CM2、 PHI1JN1、 PHI1—IN2、 PHI2—SC1及PHI2—SC2例如，如先 前關(guān)于圖2及圖4所述，可從增益時(shí)鐘映射電路產(chǎn)生并通過(guò)時(shí)鐘總線發(fā)送的信號(hào)。當(dāng) 發(fā)出時(shí)所述時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)大致與導(dǎo)出其的時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)發(fā)出，以便大致以時(shí)鐘信號(hào) PHI1定時(shí)時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1—X，且大致以時(shí)鐘信號(hào)PHI2定時(shí)時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI2—X。 舉例而言，當(dāng)增益時(shí)鐘映射電路決定發(fā)出時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1_IN1以實(shí)現(xiàn)在某一增益 級(jí)的某一增益時(shí)，PHI1—INl將大致與,時(shí)鐘信號(hào)PHIl同時(shí)。在圖5的示例中，每一時(shí)鐘導(dǎo)出k入信號(hào)捧作以打開(kāi)及關(guān)閉輸入級(jí)102及104中 所包括的開(kāi)關(guān)陣列中的既定開(kāi)關(guān)。在圖5的示例中，時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1JZM1操作開(kāi) 關(guān)106，時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1JN1操作開(kāi)關(guān)108，且時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI2—SC1操作開(kāi)關(guān) 110。同樣的，時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1—CM2操作開(kāi)關(guān)112，時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1JN2操作 開(kāi)關(guān)114，且時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI2—SC2操作開(kāi)關(guān)116。開(kāi)關(guān)106、 108、 110、 112、 114 及116可以是常開(kāi)或常關(guān)開(kāi)關(guān)，以使當(dāng)發(fā)出控制既定開(kāi)關(guān)的既定時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)時(shí)可打 開(kāi)或關(guān)閉所述既定開(kāi)關(guān)。在圖5的示例中，當(dāng)發(fā)出各自時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)時(shí)所有開(kāi)關(guān)106、 108、 110、 112、 114及116被關(guān)閉。應(yīng)進(jìn)一步了解，在圖5的示例中，輸入級(jí)102及 輸入級(jí)104是彼此的鏡像。因此，相同編號(hào)用于描述由相同時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)操縱的開(kāi)關(guān)。 舉例而言，當(dāng)發(fā)出時(shí)時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1—CM1關(guān)閉輸入級(jí)102中的開(kāi)關(guān)106及輸入級(jí) 104中的開(kāi)關(guān)106。增益放大級(jí)100包括四個(gè)輸入電容器(Cl、 C2、 C3及C4)。電容器C1及C2電 耦合輸入級(jí)102中的開(kāi)關(guān)陣列，同時(shí)電容器C3及C4電耦合輸入級(jí)104中的開(kāi)關(guān)陣列。 應(yīng)了解，在圖5的示例中，電容器C1、 C2、 C3及C4的電容值是全部相同的。然而， 電容器C1、 C2、 C3及C4的電容值不需要一致，且電容器的數(shù)量不需限于四個(gè)?？?將具有相應(yīng)開(kāi)關(guān)的更少或附加組電容器添加到輸入級(jí)102及104或從輸入級(jí)102及104 減去以實(shí)現(xiàn)對(duì)增益放大級(jí)100的輸出的不同增益。開(kāi)關(guān)118電耦合輸入級(jí)102中的電容器Cl及C2的相反端子，且開(kāi)關(guān)120電耦合 輸入級(jí)104中的電容器C3及C4D的相反端子。開(kāi)關(guān)118及120操作以當(dāng)發(fā)出時(shí)鐘信 號(hào)PHI1時(shí)將每一電容器的相反端子連接到共模電壓源VCM。時(shí)鐘信號(hào)PHI1可來(lái)自傳 播時(shí)鐘導(dǎo)出輸入信號(hào)的時(shí)鐘總線，或器可來(lái)自另一源。當(dāng)撤消時(shí)鐘信號(hào)PHI1時(shí)，開(kāi) 關(guān)118及120是打開(kāi)的。在圖5的示例中，增益放大級(jí)100從時(shí)鐘總線(例如，圖2的CGS時(shí)鐘總線80) 接收時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1—CM1、 PHI1—CM2、 PHI1—IN1、 PHI1JN2、 PHI2—SC1及 PHI2一SC2。所述時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)被布置為一種組合以相對(duì)于開(kāi)關(guān)118及120控制開(kāi)關(guān) 106、 108、 110、 112、 114及116以相對(duì)于共模電壓VCM將電荷供應(yīng)到各個(gè)電容器 Cl、 C2、 C3及C4中的每一者上。舉例而言，因大致以時(shí)鐘信號(hào)PHIl定時(shí)時(shí)鐘導(dǎo)出 信號(hào)PHI1—IN1，故當(dāng)發(fā)出時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1—IN1時(shí)將大致同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)108及開(kāi)關(guān) 118兩者。此導(dǎo)致電容器Cl通過(guò)在開(kāi)關(guān)108及118都閉合的情況下收集等于 C氣(IN+)-(VCM))的電荷而取樣正模擬輸入信號(hào)IN+。同樣地，電容器C4將通過(guò)在開(kāi) 關(guān)108及120都打開(kāi)的情況下收集等于C"(IN-)-(VCM))的電荷而取樣負(fù)模擬輸入信 號(hào)。當(dāng)分別地同時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)114、 118及120時(shí)分別對(duì)電容器C2及C3而言結(jié)果將是 相同的。由增益放大級(jí)IOO所實(shí)現(xiàn)的增益量取決于電容器CI、 C2、 C3及C4上的電荷組 合。此電荷組合取決于(例如)由圖2的CGS增益時(shí)鐘映射電路80供應(yīng)到增益放大 級(jí)100的時(shí)鐘導(dǎo)出輸入信號(hào)的組合。因而，如果,容器C1及C4上的電荷不是想要的， 則CGS增益時(shí)鐘映射電路80發(fā)出時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)'PHI1—CM1代替PHI1—IN1。因?yàn)榇笾?一起定時(shí)時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1_CM1及時(shí)鐘信號(hào)PHIl，故時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1—CM1將 同開(kāi)關(guān)118及120同時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)106。因而，代替電容器Cl及C4分別地接收 C承((IN+)-(VCM))及C氣(IN-)-(VCM))的電荷，由于開(kāi)關(guān)108、 118及120的閉合，電容 器Cl及C4于其各自板上都電連接到共模電壓源VCM并作為開(kāi)關(guān)106、 118及120 閉合的結(jié)果接收C*((VCM)-(VCM))=0的電荷。應(yīng)了解，盡管都大致定時(shí)于時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHIl，但PHI1—IN1及PHI1—CM1的信 號(hào)對(duì)被彼此互不相交地發(fā)出。作為發(fā)出信號(hào)PHI1—IN1及PHILCM1兩者的結(jié)果，開(kāi) 關(guān)106及108兩者的同時(shí)關(guān)閉將導(dǎo)致正模擬輸入信號(hào)IN+與共模電壓源VCM之間的 短路。應(yīng)進(jìn)一步了解，基于通過(guò)發(fā)出信號(hào)PHI1—IN1及PHI1一CM1操作開(kāi)關(guān)106及108 而將電荷供應(yīng)到電容器Cl及C4上的上述作業(yè)還基于通過(guò)發(fā)出信號(hào)PHI1JN2及 PHI1—CM2操作開(kāi)關(guān)112及114而施加于電容器C2及C3。因而，在圖5的示例中，增益放大級(jí)100可具有四種可能的電容器C1、 C2、 C3 及C4上的電荷的組合。在第一種可能組合中，電容器Cl及C2上的電荷= C*((IN+)-(VCM))，且電容器C3及C4上的電荷=C*((IN-)-(VCM))。在第二種可能組 合中，電容器Cl上的電荷=C*((IN+HVCM))，電容器C4上的電荷= C承((IN-)-(VCM))，且電容器C2及C3上的電荷=C*((VCM)-(VCM)) = 0。在第三種可 能組合中，電容器C2上的電荷=C*((IN+)-(VCM))，電容器C3上的電荷= C*((IN-)-(VCM))，且電容器C1及C4上的電荷=C*((VCM)-(VCM)) = 0。在第四種最 后可能組合中，電容器C1、 C2、 C3及C4上的電荷=C*((VCM)-(VCM)) = 0。當(dāng)增益放大級(jí)100完成將模擬輸入信號(hào)IN收集到電容器Cl、 C2、 C3及C4的組 合上的取樣階段時(shí)，其然后在保持階段期間將模擬輸入電荷從輸入級(jí)102及104轉(zhuǎn)移
到輸出級(jí)122。輸出級(jí)122包括運(yùn)算放大器(OP AMP)124。輸入級(jí)102耦合到OP AMP 的正輸入，且輸入級(jí)104耦合到OP AMP的負(fù)輸入。開(kāi)關(guān)126及電容器Cfl耦合于 OP AMP 124的正輸入與負(fù)輸出之間。開(kāi)關(guān)128及電容器Cf2耦合于OPAMP124的負(fù) 輸入與正輸出之間。當(dāng)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)PHI2時(shí)，開(kāi)關(guān)126及128操作以電連接電容器 CI及C2與電容器Cfl ，且電連接電容器C3及C4與電容器Cf2。因大致以時(shí)鐘信號(hào)PHI2定時(shí)時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI2_SC1及PHI2_SC2，故將大致同 時(shí)閉合開(kāi)關(guān)IIO、 116、 126及128。當(dāng)開(kāi)關(guān)110閉合時(shí)，電容器C1及C2的負(fù)端子一 起短路，因而將其從共模電壓VCM及正模擬輸入IN+斷開(kāi)。同樣地，當(dāng)開(kāi)關(guān)116閉 合時(shí)，電容器C3及C4的負(fù)端子一起短路，因而將其從共模電壓VCM及負(fù)模擬輸入 IN-斷開(kāi)。當(dāng)開(kāi)關(guān)110、 116、 126及128閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)118及120將打開(kāi)，因而將共模 電壓源VCM從輸入電容器Cl、 C2、 C3及C4的正端子斷開(kāi)，且從輸出電容器Cfl 及Cf2的負(fù)端子斷開(kāi)。因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)110、 116、 126及128大致同時(shí)閉合時(shí)，收集于 電容器Cl及C2上的組合電荷轉(zhuǎn)移到電容器Cfl，且收集于電容器C3及C4上的組合 電荷轉(zhuǎn)辯到電容器Cf2上。在時(shí)鐘信號(hào)PHI2的下降沿(辨持階段的末端)(剛好在開(kāi) 關(guān)126 i 128打開(kāi)之前)實(shí)現(xiàn)差分模擬輸出信號(hào)OUT+及c!uT-相對(duì)于差分模擬輸入信 號(hào)IN+及IN-的增益放大級(jí)100的全增益。因而如下表示在保持階段的末端所提供的增 顯增益1234=2C/Cf. 方程式1增益12=增益34=C/Cf. 方程式2方程式1及2中的下標(biāo)對(duì)應(yīng)于在取樣階段期間通過(guò)發(fā)出時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)PHI1—IN1 及PHI1JN2已取樣模擬輸入IN+及IN-的電容器的編號(hào)。應(yīng)了解，方程式1及2假定 電容器C1、 C2、 C3及C4相對(duì)于彼此的相同電容值("C")，且進(jìn)一步假定電容器Cfl 及Cf2相對(duì)于彼此的相同電容值("Cf")。以相對(duì)于彼此的類(lèi)似方式平行添加到兩個(gè) 輸入級(jí)102及104的附加電容器因而將產(chǎn)生從C/Cf到nC/Cf的電容范圍(增量為"C")， 其中，"n"等于輸入級(jí)102及104的每一者中的平行電容器(全部具有相同電容值) 的數(shù)量。應(yīng)進(jìn)一步了解，為確定以分貝為單位的增益，人們僅需要將所計(jì)算增益的對(duì) 數(shù)值乘以20，以使(從方程式1及2算出)增益1234(dB)=201og(2C/Cf). 方程式3增益u(dB)-增益34(dB)=201og(C/Cf). 方程式4如先前所述，增益放大級(jí)100是圖2中所描繪的粗增益級(jí)54的示例。如圖2中 所描繪，精增益級(jí)56也可在有顯著例外的情況下合適地由圖5中的增益放大級(jí)100 的示例表示。為實(shí)現(xiàn)更小增益增量(以0.375dB的精增量代替諸如6dB的粗增量)， 可選擇電容器C1、 C2、 C3及C4、及電容器Cfl及Cf2的電容值。此外，進(jìn)一步對(duì)于 圖2的示例來(lái)說(shuō)，用于精增益級(jí)56相對(duì)于粗增益級(jí)54的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)可彼此異相約 180°。具體來(lái)說(shuō)，用于精增益級(jí)56的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)(其可控制用于將電荷取樣到輸入 級(jí)102及104中的電容器上的開(kāi)關(guān))可大致以時(shí)鐘信號(hào)PHI2定時(shí)，而非如先前關(guān)于 圖5的粗增益級(jí)示例所述的時(shí)鐘信號(hào)PHI1。因此，當(dāng)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)PHIl時(shí)，粗增益 級(jí)54可取樣，同時(shí)保持精增益級(jí)56。同樣的，當(dāng)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)PHI2時(shí)，可保持粗增 益級(jí)54，同時(shí)精增益級(jí)56取樣。圖6描繪定時(shí)圖150，其顯示粗增益級(jí)54與精增益級(jí)56之間的定時(shí)關(guān)系。在圖 6中，首先發(fā)出從時(shí)鐘信號(hào)PHI1導(dǎo)出的增益時(shí)鐘信號(hào)(PHI1導(dǎo)出時(shí)鐘信號(hào))，例如， PHI1JN1、 PHI1—IN2、 PHI1—CM1及PHI1—CM2。當(dāng)在上升沿152發(fā)出PHI1導(dǎo)出時(shí) 鐘信號(hào)時(shí)，圖5圖解粗增益級(jí)(CGS)處于取樣階段，且因而正將電荷收集于輸入級(jí) 中所包括的電容器上。同時(shí)，精增益級(jí)(FGS)處于保持階段，且因而正將電荷從輸 入級(jí)中所包括的電容器轉(zhuǎn)移到輸出級(jí)中所包括的電容器。因而，在PHI1導(dǎo)出時(shí)鐘信 號(hào)的下降沿154處，F(xiàn)GS保持階段結(jié)束且在精增益級(jí)的輸出處實(shí)現(xiàn)全增益。當(dāng)已完全 撤消PHI1導(dǎo)出時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，在上升沿156處發(fā)出從PHI2導(dǎo)出的增益時(shí)鐘信號(hào)(PHI2 導(dǎo)出時(shí)鐘信號(hào))。僅在已完全撤消PHI1導(dǎo)出時(shí)鐘信號(hào)之后，才開(kāi)始發(fā)出PHI2導(dǎo)出時(shí) 鐘信號(hào)，因?yàn)闀r(shí)鐘信號(hào)PHI1及PHI2是不重疊的。當(dāng)發(fā)出PHI2導(dǎo)出時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，圖 5圖解精增益級(jí)處f取樣階段，且因而將電荷收集到輸入級(jí)中所包g的電容器上。同 時(shí)，粗增益級(jí)處于i呆持階段，且因而將電荷從輸入級(jí)中所包括的電i器轉(zhuǎn)移到輸出級(jí) 中所包括的電容器。因而，在PHI2導(dǎo)出時(shí)鐘信號(hào)的下降沿158處，CGS保持階段結(jié) 束且在粗增益級(jí)的輸出處實(shí)現(xiàn)全增益。通過(guò)交替粗增益級(jí)及精增益級(jí)的取樣及保持階 段的順序，既定模擬輸入信號(hào)在被可編程增益放大器輸出之前在粗增益調(diào)整及隨后的 精增益調(diào)整之間交替。因此，通過(guò)由粗增益級(jí)放大及后續(xù)精增益級(jí)放大導(dǎo)致增益的和 (以dB為單位)放大既定輸入信號(hào)。參照?qǐng)D7進(jìn)一步演示可編程增益放大器中多輸入信號(hào)的單獨(dú)粗增益及精增益放大 的相對(duì)動(dòng)作的更佳演示。圖7描繪可編程增益放大器(例如，上文關(guān)于圖2所述的可 編程增益放大器)中所釆用信號(hào)的定時(shí)圖200的示例。可編程增益放大器可利用粗增 益級(jí)及精增益級(jí)，其可為(例如)上文關(guān)于圖5所述的開(kāi)關(guān)電容器增益級(jí)。應(yīng)了解， 圖7的定時(shí)圖200是理想定時(shí)圖，且因而未顯示系統(tǒng)所固有的開(kāi)關(guān)或傳播延遲。定時(shí) 圖200包括(例如)可由頻率發(fā)生器或定時(shí)電路產(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK與從系統(tǒng)時(shí) 鐘信號(hào)CLK所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)PHI1及PHI2的相對(duì)定時(shí)。定時(shí)圖200進(jìn)一步包括 選擇信號(hào)I/Q，所述選擇信號(hào)I/Q可用于依序從輸入多路復(fù)用器在可編程增益放大器將 為其施加可編程增益的模擬輸入信號(hào)的I-信道與Q-信道之間進(jìn)行選擇。定時(shí)圖200還包括兩個(gè)控制信號(hào)CGS—SEL及FGS_SEL，其可用于在一組多路復(fù)用器(例如，圖2 中CGS控制多路復(fù)用器66及FGS控制多路復(fù)用器68)處在I-信道與Q-信道之間選 擇以確定向輸入信號(hào)中的哪一者施加增益?？赏ㄟ^(guò)由例如圖2的CGS增益時(shí)鐘映射電 路76及FGS增益時(shí)鐘映射電路78的電路所產(chǎn)生的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)或增益時(shí)鐘信號(hào)陣列 控制粗增益級(jí)及精增益級(jí)的增益控制。在定時(shí)圖200中由CGS時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)及FGS 時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)表示時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)的相對(duì)定時(shí)。定時(shí)圖200還包括輸出數(shù)據(jù)的表示 (OUT)以顯示當(dāng)既定經(jīng)放大輸出信號(hào)處于所述可編程增益放大器的輸出處時(shí)的定時(shí)。
在時(shí)間TV選擇信號(hào)I/Q是高的(也就是，邏輯l)，因而從輸入多路復(fù)用器選擇 I-信道以將可編程增益施加于輸入信號(hào)N?？刂菩盘?hào)CGS一SEL是高的，因此CGS CLK 總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)經(jīng)布置以控制信號(hào)N的I-信道的預(yù)編程粗增益。所述粗增益可 (例如)由用戶(hù)或處理器預(yù)編程。因而，在時(shí)間Tp例如上文關(guān)于圖5及6所述，所 述可編程增益放大器的粗增益級(jí)通過(guò)將由CGS CLK總線上時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)的布置所指 示的粗增益量施加于信號(hào)N的I-信道而開(kāi)始取樣階段。在時(shí)間丁2，如上文關(guān)于圖5所述，CGS CLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變低(也就 是，邏輯0)，因而所述可編程增益放大器的粗增益級(jí)(例如)通過(guò)獲取輸入電容器陣 列上的全部電荷量而結(jié)束取樣階段。在時(shí)間T3，選擇信號(hào)I/Q更是高的，因而，可編 程增益放大器仍將增益施加于信號(hào)N的I-信道。FGS—SEL在時(shí)間T3變高，因而精增 益級(jí)接收FGS CLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)的預(yù)編程布置以將精增益施加于信號(hào)N的 I-信道。因此，如上文關(guān)于圖5所述，所述可編程增益放大器的粗增益級(jí)(例如)通 過(guò)將輸入電容器陣列上的電荷轉(zhuǎn)移到輸出電容器上而開(kāi)始保持階段。在相同時(shí)間T3， 所述可編程增益放大器的精增,益級(jí)開(kāi)始取樣階段。此可通過(guò)精增益級(jí)基于精增帛級(jí)輸 入(其是信號(hào)N的經(jīng)粗增益^大的I-信道)將電荷收集于輸入電容器陣列上而i現(xiàn)。 在圖2的示例中，此可係從粗增益級(jí)在其各自保持階段期間輸出的信號(hào)CGS_OUT。在時(shí)間1，如上文關(guān)于圖5所述，F(xiàn)GS CLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變低，因而 所述可編程增益放大器的精增益級(jí)(例如)通過(guò)獲取輸入電容器陣列上的全部電荷量 而結(jié)束取樣階段。同樣在時(shí)間T4， CGS CLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變得，因而粗增 益級(jí)已完全地終止了其保持階段。己在粗增益級(jí)的輸出處實(shí)現(xiàn)了施加于信號(hào)N的I-信 道的整個(gè)粗增益，且因而已由下游精增益級(jí)完全地取樣。選擇信號(hào)I/Q變低也出現(xiàn)于 時(shí)間T4。因此，輸入多路復(fù)用器轉(zhuǎn)到Q-信道以將可編程增益施加于信號(hào)N的Q-信道。在時(shí)間Ts，控制信號(hào)CGS—SEL變低。因此，CGSCLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)經(jīng) 布置以控制信號(hào)N的Q-信道的預(yù)編程粗增益，因而在時(shí)間T5，例如上文關(guān)于圖5及6 所述，所述可編程增益放大器的粗增益級(jí)通過(guò)將由CGS CLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào) 的布置所指示的粗增益量施加于信號(hào)N的Q-信道而開(kāi)始取樣階段。在相同時(shí)間T5， 如上文關(guān)于圖5所述，所述可編程增益放大器的精增益級(jí)通過(guò)將輸入電容器陣列上的 電荷轉(zhuǎn)移到輸出電容器而開(kāi)始保持階段。在時(shí)間T5精增益級(jí)開(kāi)始輸出經(jīng)放大數(shù)據(jù)OUT (其是輸入信號(hào)N的經(jīng)放大I-信道)。在時(shí)間T。 CGS CLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變低，因而，所述可編程增益放大 器的粗增益級(jí)通過(guò)已完全地取樣信號(hào)N的Q-信道而結(jié)束取樣階段。同樣在時(shí)間T6， FGSCLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變低，因而精增益級(jí)已完全地終止其保持階段。在精 增益級(jí)的輸出處已實(shí)現(xiàn)施加于信號(hào)N的I-信道的整個(gè)精增益，且因而已由所述可編程 增益放大器完全地輸出。因此，信號(hào)N的I-信道已連續(xù)地逐級(jí)通過(guò)粗增益級(jí)及精增益 級(jí)兩者，且將組合粗及精增益施加于其。在時(shí)間1，選擇信號(hào)I/Q仍是低的，所述可編程增益放大器仍將增益施加于信號(hào) N的Q-信道。FGS—SEL信號(hào)于時(shí)間T7變低，因而精增益級(jí)從FGS CLK總線上的時(shí) 鐘導(dǎo)出信號(hào)接收信號(hào)布置以將預(yù)編程精增益施加于信號(hào)N的Q-信道。因此，所述可編 程增益放大器的粗增益級(jí)于時(shí)間T7開(kāi)始保持階段。在相同時(shí)間T7，可編程增益放大器 的精增益級(jí)通過(guò)從粗增益級(jí)在其各自保持階段期間所輸出的信號(hào)N的經(jīng)粗增益放大的 Q-信道而開(kāi)始取樣階段。在時(shí)間Ts，如上文關(guān)于圖5所述，F(xiàn)GS CLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變低，因而 所述可編程增益放大器的精增益級(jí)(例如)通過(guò)獲取輸入電容器陣列上的全部電荷量 而結(jié)束取樣階段。同樣在時(shí)間Ts， CGS CLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變低，因而粗增 益級(jí)已完全地終止其保持階段。在粗增益級(jí)的輸出處已實(shí)現(xiàn)施加于信號(hào)N的Q-信道的 整個(gè)粗增益，且因而已由下游精增益級(jí)完全地取樣。選擇信號(hào)I/Q變高也出現(xiàn)于時(shí)間 Ts。因此，輸入多路復(fù)用器轉(zhuǎn)回到I-信道以將可編程增益施加于信號(hào)N+l的I-信道。在時(shí)間丁9，控制信號(hào)CGS—SEL變高。因此，CGSCLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)經(jīng) 布置以控制信號(hào)N+l的I-信道的粗增益。因而在時(shí)間T9，如上文關(guān)于圖5及6所述， 所述可編程增益放大器的粗增益級(jí)通過(guò)，由CGS CLK總線上時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)的預(yù)編程 布置所指示的粗增益量施加于信號(hào)N+1 fel-信道而開(kāi)始取樣階段。在相同時(shí)間T9，如 關(guān)于圖5所述，所述可編程增益放大器的精增益級(jí)(例如)通過(guò)將電容器陣列上的電 荷從輸入級(jí)轉(zhuǎn)移到輸出級(jí)而開(kāi)始保持階段。精增益級(jí)在時(shí)間T9開(kāi)始輸出經(jīng)放大數(shù)據(jù) OUT (其是輸入信號(hào)N的經(jīng)放大的Q-信道)。在時(shí)間Tu)， CGSCLK總線上的時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變低，因而所述可編程增益放大器 的粗增益級(jí)通過(guò)已完全地取樣信號(hào)N+l的I-信道而結(jié)束取樣階段。同樣在時(shí)間Tu)，F(xiàn)GS CLK總線上達(dá)時(shí)鐘導(dǎo)出信號(hào)變低，因而精增益級(jí)已完全地終止其保持階段。在精增益 級(jí)的輸出處已實(shí)現(xiàn)施加于信號(hào)N的Q-信道的整個(gè)精增益，且因而已完全地由所述可編 程增益放大器輸出。因此，信號(hào)N的Q-信道已連續(xù)地逐級(jí)通過(guò)粗增益級(jí)及精增益級(jí)， 且將組合粗及精增益施加于其。因而，在時(shí)間Tu)，所述可編程增益放大器已輸出整個(gè) 輸入信號(hào)N的兩個(gè)信道。因而，定時(shí)圖200的示例通過(guò)以流水線方式在連續(xù)輸入信號(hào)的經(jīng)放大輸出之間依 序來(lái)回切換而進(jìn)行。應(yīng)了解，可編程增益放大器的作業(yè)的上述示例可平等地施加于任 何大量輸入信號(hào)，而不僅是具有I-信道及Q-信道分量的輸入信號(hào)?？紤]到上文所述的前述結(jié)構(gòu)及功能特征，參照?qǐng)D8，某些方法將更合適。應(yīng)了解 且理解，在其他實(shí)施例中所說(shuō)明的動(dòng)作可以不同順序及/或與其他動(dòng)作同時(shí)出現(xiàn)。此外， 為實(shí)施方法可能不需要全部說(shuō)明的特征。應(yīng)進(jìn)一步理解，可以硬件(例如，諸如可包 括于具體施加集成電路或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的模擬或數(shù)字電路)、軟件(例如，存儲(chǔ)于計(jì)算 機(jī)可讀媒體上或運(yùn)行于一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的可執(zhí)行指令)、或硬件及軟件的任何 組合實(shí)施下述方法。圖8圖解說(shuō)明用于在根據(jù)本發(fā)明一方面的可編程增益放大器中放大多個(gè)輸入信號(hào) 的方法250。在252，所述方法基于選擇信號(hào)多路復(fù)用多個(gè)輸入信號(hào)以選擇一個(gè)輸入信
號(hào)。所述選擇信號(hào)可是圖1示例中的選擇信號(hào)SS。所述選擇信號(hào)用于依序從多個(gè)輸入信號(hào)中選擇一個(gè)輸入信號(hào)以放大。在254，所述方法將所選定輸入信號(hào)移位通過(guò)至少 一個(gè)放大器增益級(jí)。被移位通過(guò)所述至少一個(gè)放大器增益級(jí)的每一輸入信號(hào)隨著其依 序通過(guò)所述至少一個(gè)放大器增益級(jí)而被放大與所選定輸入信號(hào)相關(guān)聯(lián)的所設(shè)定的增益 量。在256，所述方法于每一至少一放大器增益級(jí)處將增益施加于所選定的輸入信號(hào)。 于256所施加的增益可是基于增益設(shè)定，增益設(shè)定可經(jīng)獨(dú)立地編程以將既定增益量施 加于所選定輸入信號(hào)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可在不背離本發(fā)明范圍的情況下對(duì)所述 實(shí)施例做出增加、刪減、替代及其他修改。
權(quán)利要求
1、一種可編程增益放大器，其包括輸入多路復(fù)用器，其可操作以基于選擇信號(hào)從多個(gè)輸入信號(hào)中依序選擇輸入信號(hào)進(jìn)行放大；至少一個(gè)放大器增益級(jí)，其可操作以將可變?cè)鲆媪渴┘又吝x定的輸入信號(hào)；及增益映射組件，其控制所述選定的輸入信號(hào)中每一者的所述可變?cè)鲆媪俊?br> 2、 如權(quán)利要求1所述的放大器，其中在多個(gè)相應(yīng)信道上提供所述多個(gè)輸入信號(hào); 且所述多個(gè)相應(yīng)信道包含同相信道及正交信道。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的放大器，其進(jìn)一步包括產(chǎn)生不重疊定時(shí)信號(hào)的不重 疊時(shí)鐘發(fā)生器，其中所述增益映射組件從所述不重疊定時(shí)信號(hào)導(dǎo)出增益時(shí)鐘信號(hào)以用 于獨(dú)立地控制所述選定的輸入信號(hào)中每一者的所述可變?cè)鲆媪浚磺移渲袕南到y(tǒng)時(shí)鐘信 號(hào)中產(chǎn)生所述不重疊定時(shí)信號(hào)。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的放大器，其進(jìn)一步包括增益監(jiān)控組件，其可操作以 向所述增益映射組件提供對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)輸入信號(hào)中每一者的增益量的數(shù)字信號(hào)；且 其中所述增益監(jiān)控組件接收所述可編程增益放大器的輸出以向所述增益映射組件提供 閉環(huán)增益控制反饋。
5、 如權(quán)利要求1所述的放大器，其中所述輸入多路復(fù)用器可操作以依序在與第 一信道相關(guān)聯(lián)的第一輸入信號(hào)及與第二信道相關(guān)聯(lián)的第二輸入信號(hào)之間進(jìn)行選擇；其 進(jìn)一步包括至少一個(gè)控制多路復(fù)用器，所述控制多路復(fù)用器在提供設(shè)定所述第一輸入 信號(hào)的增益的第一增益控制信號(hào)與提供設(shè)定所述第二輸入信號(hào)的增益的第二增益控制 信號(hào)之間進(jìn)行選擇；且其中所述增益映射組件包含至少一個(gè)增益映射組件，其可操作 以接收所述第一及第二增益控制信號(hào)并產(chǎn)生用于在所述至少一個(gè)放大器增益級(jí)處可變 地且獨(dú)立地控制所述第一及第二輸入信號(hào)中每一者的增益量的增益時(shí)鐘信號(hào)。
6、 如權(quán)利要求5所述的放大器，其中所述第一信道包含同相信道且所述第二信 道包含正交信道。
7、 如權(quán)利要求5或6所述的放大器，其進(jìn)一步包括不重疊時(shí)鐘發(fā)生器，所述不 重疊時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生不重疊定時(shí)信號(hào)，所述增益映射組件從所述不重疊定時(shí)信號(hào)導(dǎo)出 所述增益時(shí)鐘信號(hào)。
8、 如權(quán)利要求5或6所述的放大器，其中所述至少一個(gè)控制多路復(fù)用器包含粗 增益控制多路復(fù)用器及精增益控制多路復(fù)用器，所述粗增益控制多路復(fù)用器可操作以 在對(duì)應(yīng)于所述第一輸入信號(hào)的第一粗增益控制信號(hào)與對(duì)應(yīng)于所述第二輸入信號(hào)的第二 粗增益控制信號(hào)之間進(jìn)行選擇，所述精增益控制多路復(fù)用器可操作以在對(duì)應(yīng)于所述第 一輸入信號(hào)的第一精增益控制信號(hào)與對(duì)應(yīng)于所述第二輸入信號(hào)的第二精增益控制信號(hào) 之間進(jìn)行選擇。
9、 一種用于放大多個(gè)輸入信號(hào)的方法，所述方法包括基于選擇信號(hào)對(duì)所述多個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用以依序選擇輸入信號(hào)進(jìn)行放大； 將所述選定的輸入信號(hào)移位通過(guò)至少一個(gè)放大器增益級(jí)以將設(shè)定的增益量提供給所述各個(gè)選定的輸入信號(hào)；及基于與各個(gè)選定的輸入信號(hào)相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立增益設(shè)定在所述至少一個(gè)放大器增益級(jí)中每一者處施加所述設(shè)定的增益量。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中在多個(gè)相應(yīng)信道上提供所述多個(gè)輸入信號(hào)； 且其中設(shè)定所述增益量進(jìn)一步包含從不重疊定時(shí)信號(hào)導(dǎo)出增益時(shí)鐘信號(hào)以獨(dú)立地控制 所述選定的輸入信號(hào)中每一者的所述可變?cè)鲆媪俊?br> 11、 一種用于放大多個(gè)輸入信號(hào)的設(shè)備，所述系統(tǒng)包括-用于依序從多個(gè)輸入信號(hào)選擇輸入信號(hào)進(jìn)行放大的構(gòu)件； 用于將所述選定的輸入信號(hào)移位通過(guò)至少一個(gè)放大器增益級(jí)的構(gòu)件；及 用于基于選擇對(duì)應(yīng)于所述選定的輸入信號(hào)的增益控制信號(hào)而在所述至少一個(gè)放大器增益級(jí)處改變所述增益量的構(gòu)件。
12、如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中在多個(gè)相應(yīng)請(qǐng)道上提供所述多個(gè)輸入信號(hào)； 其中所述多個(gè)相應(yīng)信道包含同相信道及正交信道；且其中所述至少一個(gè)增益級(jí)包含粗 增益級(jí)及精增益級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可包括一種可編程增益放大器，其包括可操作以依序選擇輸入信號(hào)(12)進(jìn)行放大的輸入多路復(fù)用器(14)?？苫谶x擇信號(hào)從多個(gè)輸入信號(hào)中選擇所述輸入信號(hào)。所述可編程增益放大器(18)可包括至少一個(gè)可操作以將可變?cè)鲆媪渴┘又吝x定的輸入信號(hào)的放大器增益級(jí)。所述可編程增益放大器可進(jìn)一步包括增益映射組件，所述增益映射組件控制所述選定輸入信號(hào)中每一者的所述可變?cè)鲆媪俊?br> 文檔編號(hào)H03G3/30GK101164232SQ200680013186
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者亞歷山大·托伊奇, 穆罕默德·A·阿爾-夏伊奧克 申請(qǐng)人:德州儀器公司