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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明涉及模拟集成电路领域，具体为一种适用于高精度模拟前端的多模态可编程增益放大器。本发明在传统CCIA结构输入电容添加开关切换阵列和伪电阻VPR，采用DAC调整的控制电压同时施加在VPR的衬底和栅极，使得带宽在几十Hz到20kHz可调，且使用了两组相反连接的PMOS伪电阻，使得动态范围提高，并能适应多种PVT条件；并采用R‑2R电阻阵列和并联电阻阵列组合的输入电阻，在保证高增益线性度的同时减小了面积；还借鉴高精度DAC结构，在APGA控制位高位采用温度计码，减小增益误差。本发明可兼容电容和电压信号，实现了多模态应用，且在实现带宽数字可调的同时具备较高的动态范围和调节线性度，能够更好的适应不同频率的信号。

主权项：1.一种适用于高精度模拟前端的多模态可编程增益放大器，其特征在于：包括信号选择器MUX、可变带宽仪表放大器VIA和精确可编程增益放大器APGA；信号有电压输入信号Vin+和Vin-、电容输入信号Cin+和Cin-、电压输出信号Vout+和Vout-、选通信号SEL、粗增益调节信号CGAIN、细增益调节信号FGAIN和带宽控制信号VBW；所述信号选择器MUX的正输出端接可变带宽仪表放大器VIA的正输入端，MUX的负输出端连接VIA的负输入端，MUX的两电压输入端分别接Vin+、Vin-，MUX的两电容输入端分别接Cin+、Cin-，MUX通过选通信号SEL选择VIA的输入的信号为电压信号或变化电容信号；所述VIA包括一个全差分运算放大器OP，以CIN0、CIN1、CIN2…CINn和CF为一组的n+2对电容，以S1、S2…Sn为一组的n对开关，一个m-bitDAC，一个Buffer，和一对可变伪电阻VPR；一组电容中的n+1个电容CIN0、CIN1、CIN2…CINn并联，并以其并联后的一端作为VIA的正输入端口，另一端接至OP的正输入端；相对另一组电容中的n+1个电容采用相同连接方式，其并联后的一端作为VIA的负输入端口，另一端接至OP的负输入端口；其中，并联的电容对CIN1、CIN2…CINn均依次一一对应的串联有开关对S1、S2…Sn；一个电容CF和VPR分别以其两端接至OP的正输入端和负输出端，另一个电容CF和VPR也分别以其两端接至OP的负输入端和正输出端；OP的正输出端作为VIA的正输出端连接APGA的负输入端，OP的负输出端作为VIA的负输出端接APGA的正输入端；带宽控制信号VBWm-1:0连接m-bitDAC的输入端，m-bitDAC输出端连接Buffer的输入端，Buffer的输出端分别连接一对VPR的控制端VC；粗增益调节信号CGAINn-1:0连接n对开关S1、S2、…、Sn的控制端；所述APGA包括全差分运算放大器OP，一对R-2R开关电阻阵列，输入电阻阵列，一对反馈电容CF，一对反馈电阻RF，2位二进制转3位的温度计码编码器TCODER；APGA接入的信号有VIA输出的Vin+、Vin-和6位细增益调节信号FGAIN5:0；一对R-2R开关电阻阵列包括8对电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和4对单刀双掷开关S1、S2、S3、S4；将一对R-2R开关电阻阵列的2R电阻以一一对应的方式连接，其中，最低位的一对2R电阻直接对接，另外4对2R电阻通过4对单刀双掷开关对接；输入电阻阵列包括4对电阻RIN0、RIN1、RIN2、RIN3和3对开关S5、S6、S7；其中，RIN1、RIN2和RIN3的阻值相同，RIN0的阻值为RIN1的4倍，RF的值为RIN1的8倍；RIN1、RIN2和RIN3分别一一对应的依次串联开关S5、S6和S7，然后与RIN0一起并联；并联后的开关侧一端接OP的输入端，并联后的另一端作为整个APGA的输入端，并接R-2R开关电阻阵列；一对CF和RF分别跨接在OP的正输入端和负输出端，以及负输入端和正输出端；OP的负、正输出端分别作为整个电路的正、负输出端，对应输出信号Vout+和Vout-；细增益调节信号FGAIN5:0分成两段，分别为低4位FGAIN0:3和高2位FGAIN5:4；低4位FGAIN0:3连接S1、S2、S3、S4的控制信号，高2位FGAIN5:4作为TCODER的输入信号，TCODER的输出端为信号TESL2:0，分别连接S5、S6、S7的控制信号。

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