DE102016106562A1

DE102016106562A1 - Verstärker mit zwei eingängen

Info

Publication number: DE102016106562A1
Application number: DE102016106562.5A
Authority: DE
Inventors: Alexandru A. Ciubotaru; Christoph Maximilian STEINBRECHER
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2016-10-20
Also published as: US9912304B2; CN106059515A; CN106059515B; US20160308492A1

Abstract

Es wird ein Verstärker mit zwei Eingängen offenbart. Der Verstärker kann einen Verstärkungsweg für ein erstes Eingangssignal, das eine einstellbare Flachheit oder ein Hochfrequenz-Peaking aufweisen kann, und einen Verstärkungsweg für einen zweiten Eingang aufweisen, der von dem Frequenzformungsaspekt des Wegs des ersten Eingangs im Wesentlichen unabhängig sein kann. Der Verstärkungsweg des ersten Eingangs kann einen Operationsverstärker als aktive Vorrichtung und eine Vielzahl von passiven Elementen zum Frequenzformen aufweisen. Der Verstärkungsweg des zweiten Eingangs kann eine Vorrichtung aufweisen, die ihren Ausgangsstrom in einen Knotenpunkt des ersten Wegs injiziert. Die Signale der zwei Wege können kombiniert werden und erscheinen im Wesentlichen unabhängig voneinander am Ausgang des Verstärkers.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil gemäß 35 U.S.C. § 119(e) der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/149,352, eingereicht am 17. April 2015.
HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der integrierten Schaltungen, insbesondere Verstärker.
Beschreibung der verwandten Technik
Verstärker sind bekannte Bausteine, die in integrierten Schaltungen zum Bereitstellen großer Signalpegel verwendet werden, welche an bestimmten Stellen in der Signalverarbeitungskette erforderlich sind. Unter den wichtigsten Parametern von Verstärkern befinden sich Gain und Bandbreite zusammen mit anderen Metriken, die sich auf DC-Leistung, Betrieb mit großen Signalen und Rauschen beziehen. Zusätzlich zur Bandbreite ist ein weiterer wichtiger Parameter bei Breitbandanwendungen die Bandbreiten-Flachheit, die als die maximale Gainabweichung im interessierenden Frequenzbereich definiert ist. Bei Hochfrequenzanwendungen kann es aufgrund des Vorhandenseins von Störeffekten bei Schaltungen und Vorrichtungen, die die Schaltungsleistung beeinträchtigen, relativ schwierig sein, eine gute Bandbreiten-Flachheit zu erreichen. Ferner wird bei einigen Schaltungsanwendungen ein weiterer Eingang zum Injizieren eines Signals in den Hauptverstärkungsweg verwendet, was zu weiteren Herausforderungen beim Aufrechterhalten der ursprünglichen Verstärkerleistung führt, wobei die erforderliche Leistung für den Weg, der dem zweiten Eingang zugeordnet ist, geboten wird.
KURZFASSUNG
Die Verfahren und Vorrichtungen der beschriebenen Technologie weisen jeweils mehrere Aspekte auf, von denen kein einziger allein für die gewünschten Attribute verantwortlich ist.
Bei einer Ausführungsform weist eine Einrichtung einen ersten Verstärker mit mindestens einem nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt auf, mindestens einem invertierenden Eingangsknotenpunkt und mindestens einem Ausgangsknotenpunkt, wobei der mindestens eine erste nicht invertierende Eingangsknotenpunkt so ausgestaltet ist, dass er ein erstes Eingangssignal empfängt, mindestens einen Rückkopplungswiderstand, der in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und dem mindestens einen Ausgangsknotenpunkt angeordnet ist, mindestens eine Eingangsvorrichtung, die in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Eingangssignal angeordnet ist, und ein Peaking-Netzwerk bzw. Anhebe-Netzwerk, das mindestens eine passive Speicherungsvorrichtung und mindestens eine resistive Vorrichtung aufweist, die in Reihe und zwischen dem mindestens einen nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt geschaltet sind, wobei der zweite Knotenpunkt eine Masse oder einen zweiten invertierenden Eingangsknotenpunkt aufweist.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist eine Einrichtung zum Verstärken einen ersten Verstärker mit mindestens einem nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt auf, mindestens einem invertierenden Eingangsknotenpunkt und mindestens einem Ausgangsknotenpunkt, wobei der mindestens eine erste nicht invertierende Eingangsknotenpunkt so ausgestaltet ist, dass er ein erstes Eingangssignal empfängt, mindestens einen Rückkopplungswiderstand, der in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und dem mindestens einen Ausgangsknotenpunkt angeordnet ist, mindestens eine Eingangsvorrichtung, die in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Eingangssignal angeordnet ist, und Mittel zum Frequenzformen, die zwischen dem mindestens einen nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt gekoppelt ist, wobei der zweite Knotenpunkt eine Masse oder einen zweiten invertierenden Eingangsknotenpunkt aufweist, wobei die Frequenzformungsvorrichtung so ausgestaltet ist, dass sie eine Frequenzantwort der Verstärkung des ersten Eingangssignals und nicht des zweiten Eingangssignals formt.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist ein Verfahren zum Verstärken das Empfangen eines ersten Eingangssignals an einem nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt eines ersten Verstärkers auf, wobei der erste Verstärker ferner mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und mindestens einen Ausgangsknotenpunkt aufweist, wobei mindestens ein Rückkopplungswiderstand in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und dem mindestens einen Ausgangsknotenpunkt angeordnet ist, wobei mindestens eine Eingangsvorrichtung in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Eingangssignal angeordnet ist, und Frequenzformen (frequency shaping) einer Frequenzantwort der Verstärkung des ersten Eingangssignals und nicht des zweiten Eingangssignals über ein Peaking-Netzwerk, das zwischen dem mindestens einen nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt gekoppelt ist, wobei der zweite Knotenpunkt eine Masse oder einen zweiten invertierenden Eingangsknotenpunkt aufweist, wobei das Peaking-Netzwerk mindestens eine passive Speicherungsvorrichtung und mindestens eine resistive Vorrichtung aufweist, die in Reihe und zwischen dem mindestens einen nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt geschaltet sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese Zeichnungen und die dazugehörige Beschreibung sind hier zum Veranschaulichen von spezifischen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen und dürfen nicht als Einschränkung verstanden werden.
1 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften unsymmetrischen Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften unsymmetrischen Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
3 ist eine Darstellung einer beispielhaften Übertragungsfunktion in Zusammenhang mit den beispielhaften Verstärkungsschaltungen von 1 und 2.
4 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften unsymmetrischen Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
5 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften unsymmetrischen Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
6 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
7 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
8 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
9 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
10 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
11 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
12 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
13 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
14 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
15 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
16 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
17 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Differenzial-Verstärkungsschaltung mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Verschiedene Aspekte der neuartigen Systeme, Einrichtungen und Verfahren werden nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben. Aspekte dieser Offenbarung können jedoch auch in vielen anderen Formen ausgebildet sein und dürfen nicht als Beschränkung auf eine spezifische Struktur oder Funktion, die in dieser Offenbarung durchgängig dargelegt wird, verstanden werden. Vielmehr sind diese Aspekte vorgesehen, damit diese Offenbarung gründlich ausgearbeitet und vollständig ist und Fachleuten den Umfang der Offenbarung vollständig vermittelt. Auf der Basis der hier dargelegten Lehren erkennt ein Fachmann, dass der Umfang der Offenbarung jeden Aspekt der hier offenbarten neuartigen Systeme, Einrichtungen und Verfahren abdeckt, unabhängig davon, ob sie im Wesentlichen eigenständig implementiert oder mit einem anderen Aspekt kombiniert sind. Zum Beispiel kann unter Verwendung jeder Anzahl von hier dargelegten Aspekten eine Einrichtung implementiert werden oder kann ein Verfahren in die Praxis umgesetzt werden. Des Weiteren weist der Umfang eine solche Einrichtung oder ein solches Verfahren auf, das unter Verwendung einer anderen Struktur, Funktionalität oder Struktur und Funktionalität zusätzlich zu oder außer den hier dargelegten verschiedenen Aspekten in die Praxis umgesetzt wird. Es versteht sich, dass jeder hier offenbarte Aspekt in einem oder mehreren Elementen eines Patentanspruchs enthalten sein kann.
Obwohl hier spezielle Aspekte beschrieben werden, fallen viele Variationen und Abwandlungen dieser Aspekte in den Umfang der Offenbarung. Obwohl einige Nutzen und Vorteile der bevorzugten Aspekte erwähnt werden, ist der Umfang der Offenbarung nicht auf die speziellen Nutzen, Verwendungen oder Aufgaben beschränkt. Vielmehr sind Aspekte der Offenbarung weitreichend auf unterschiedliche Drahtgebunden- und Drahtlos-Technologien, -Systemkonfigurationen, -Netzwerke, einschließlich optischer Netzwerke, Festplatten und Übertragungsprotokolle, anwendbar, von denen einige beispielhaft in den Figuren und in der folgenden Beschreibung der bevorzugten Aspekte dargestellt sind. Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen veranschaulichen lediglich die Offenbarung und beschränken diese nicht, wobei der Umfang der Offenbarung von den beiliegenden Patentansprüchen und deren Äquivalenten definiert wird.
Eine Sendesignalinjektion in die Empfangskette eines Sendeempfängers zum Zweck der Kalibrierung einer Gleichphasen(I)- und Quadraturphasen-(Q)Gleichheit kann mit Verstärkern mit mehreren Eingängen implementiert werden, wobei die mehreren Signale aus der Empfangskette und der Sendekette kombiniert werden können. Bekannte Nachteile beim Stand der Technik umfassen eine relativ eingeschränkte Linearität und relativ schlecht gesteuerte Gain und Flachheit aufgrund der Leistungseinschränkungen bei einzelnen integrierten Stufen. Ein integrierter Breitbandverstärker mit einzelnen Stufen und Signalwegen kann für Breitbandanwendungen verwendet werden. Durch das Trennen dieser zwei Wege kann ein solcher Breitbandverstärker effektiv zu einem Verstärker mit zwei Eingängen werden, der zum Kombinieren von Signalen verwendet werden kann. Eine solche Verstärkerschaltung mit zwei Eingängen kann jedoch wegen ihrer einzelnen Stufen die gleichen Einschränkungen hinsichtlich Gain, Flachheit und Linearität aufweisen wie die zuvor diskutierten und im Stand der Technik bekannten.
Das Erreichen einer Breitband-Flachheit in einem modernen Verstärker einer integrierten Schaltung kann eine Herausforderung darstellen. Bei Hochfrequenzverstärkern wird das Erreichen strenger Bandbreitenspezifikationen schwierig, und es kann ein Hochfrequenz-Peaking angewendet werden. Die Peaking-Charakteristik einer zusätzlichen Verstärkerstufe kann die Hochfrequenz-Roll-Off-Charakteristik des ursprünglichen Verstärkers kompensieren, was zu einer insgesamt flachen Bandbreite in dem interessierenden Frequenzbereich und einer vergrößerten Gesamtbandbreite führt. Zum Erreichen einer Bandbreiten-Flachheit kann ein Peaking-Netzwerk zum Vergrößern der Frequenzbandbreite eines Verstärkers verwendet werden. Das Frequenz-Peaking kann ferner unter Verwendung einer Induktanz im Rückkopplungsnetzwerk eines High-Gain-Verstärkers implementiert werden. Bei dieser Vorgehensweise kann jedoch ein relativ großer Bereich zum Aufnehmen einer Induktivität für die Induktanz in einer integrierten Schaltung verwendet werden, und sie bietet nur eine geringe Flexibilität bei der Einstellung der Peaking-Charakteristik. Somit bieten bereits bekannte Vorgehensweisen zum Realisieren eines Peaking in einem Verstärker einer integrierten Schaltung häufig eine relativ geringe Flexibilität beim Einstellen der Peaking-Charakteristik, was zu relativ inakkuraten Peaking-Charakteristiken führen kann.
Wie hier offenbart ist, kann bei einigen Ausführungsformen eine unsymmetrische Schaltung die Peaking-Funktion akkurat implementieren. Bei einigen Ausführungsformen kann unter Verwendung eines Instrumentenverstärkers und der unsymmetrischen Peaking-Funktion-Schaltung eine Differenzial-Peaking-Schaltung erhalten werden. Eine steuerbare Peaking-Charakteristik kann unter Verwendung eines Differenzial-Peaking-Verstärkers erreicht werden.
Die hier beschriebenen Verstärker können vorteilhaft sein, wenn zwei Hochfrequenzsignale kombiniert und zu dem Ausgang eines Verstärkers geliefert werden, mit der weiteren Möglichkeit zum Verwenden eines programmierbaren Peaking zum Erhöhen von Bandbreite und Flachheit. Es besteht im Stand der Technik derzeit ein Bedarf an solchen Schaltungen, dem mit den hier offenbarten Ausführungsformen Rechnung getragen wird.
Es wird in Verstärker mit zwei Eingängen offenbart. Der Verstärker kann einen Verstärkungsweg des ersten Eingangs für den ersten Eingang, der eine einstellbare Flachheit oder Hochfrequenz-Peaking aufweisen kann, und einen Verstärkungsweg des zweiten Eingangs für den zweiten Eingang aufweisen, der im Wesentlichen unabhängig von dem Frequenzformungsaspekt des Wegs des ersten Eingangs arbeiten kann. Bei bestimmten Ausführungsformen weist der Verstärkungsweg des zweiten Eingangs keine Frequenzformung oder kein Hochfrequenz-Peaking auf. Der Verstärkungsweg des ersten Eingangs kann einen Operationsverstärker als aktive Vorrichtung und eine Vielzahl von passiven Elementen für die Frequenzformung aufweisen. Der Verstärkungsweg des zweiten Eingangs kann eine Vorrichtung aufweisen, die ihren Ausgangsstrom in einen Knotenpunkt des Verstärkungswegs des ersten Eingangs injiziert. Die Signale der zwei Wege können kombiniert werden und treten im Wesentlichen unabhängig voneinander am Ausgang des Verstärkers auf. Ein Vorteil der offenbarten Implementierung besteht darin, dass anders als bei bekannten Schaltungen eine einstellbare Frequenzantwortformung für die Übertragungsfunktion für einen Eingang erreicht werden kann, ohne dass die Übertragungscharakteristiken für den anderen Eingang beeinflusst werden. Die Schaltung ist zur Verwendung bei solchen Schaltungen wie Hochfrequenz-Sendeempfängern geeignet, bei denen Signale aus einer Kalibrierungsschaltungsanordnung in die Verstärkungsketten für die Hauptsignale injiziert werden.
Es wird ein Hochfrequenzverstärker mit zwei Eingängen offenbart. Die Übertragungscharakteristiken, die dem ersten Eingang zugehörig sind, umfassen eine einstellbare Bandbreiten-Flachheit, welche unter Verwendung einer Kombination aus Schaltern und Kondensatoren, die mit einem Verstärkerkern mit relativ hohem Leerlauf-Gain und negativer Rückkopplung verbunden sind, implementiert werden kann. Der Verstärkerkern kann ein Spannungsmodusverstärker, der einen Spannungseingang übernimmt und einen Spannungsausgang erzeugt, oder ein Transimpedanzverstärker sein, der einen Stromeingang übernimmt und einen Spannungsausgang erzeugt (auch als Stromrückkopplungsverstärker bekannt). Aus dem empfangenen zweiten Eingang kann eine zweite Ausgangssignalkomponente, die sich einem Strom annähert, der an einer geeigneten Stelle in den ersten Weg des Verstärkers injiziert werden kann, erzeugt werden, so dass die erste Ausgangssignalkomponente die zweite Ausgangssignalkomponente nicht stört. Die zweite Ausgangssignalkomponente tritt im Wesentlichen unabhängig von der ersten Ausgangssignalkomponente am Verstärkerausgang auf. Des Weiteren stört die erste Ausgangssignalkomponente nicht die zweite Signalausgangskomponente. Die erste Ausgangssignalkomponente kann im Wesentlichen unabhängig von der zweiten Ausgangssignalkomponente am Verstärkerausgang auftreten. Eine lineare Funktion sowohl des ersten Eingangssignals als auch des zweiten Eingangssignals tritt am Verstärkerausgang auf. Sowohl unsymmetrische als auch Differenzial-Konfigurationen können implementiert werden und werden offenbart. Die offenbarte Schaltung kann in Systemen verwendet werden, bei denen die präzise Summierung von zwei Hochfrequenzsignalen erforderlich ist, wobei eine Korrektur der Bandbreiten-Flachheit für mindestens eines der Signale erreicht wird. Wie in 1–17 dargestellt ist, bezeichnen die gleichen oder im Wesentlichen gleichen Bezeichnungen oder Bezugszeichen entsprechende Schaltungselemente, deren jeweilige Funktionen und Charakteristiken bei verschiedenen Implementierungen der vorliegenden Offenbarung im Wesentlichen gleich oder analog sind.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften unsymmetrischen Verstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer Ausführungsform. Die dargestellte Verstärkungsschaltung 100 weist einen Verstärker A₁ mit invertierenden und nicht invertierenden Eingängen und einem Ausgang auf. Die Schaltung 100 weist ferner passive Elemente auf: Widerstände R₁, R₂, R₃, und R_P und einen Kondensator C_P zur Frequenzformung und Strominjektion. Die Widerstände R₁, R₂, R₃, und R_P und der Kondensator C_P weisen entsprechende Widerstände R₁, R₂, R₃, und R_P und eine Kapazität C_P auf, wie in den folgenden Gleichungen referenziert wird. Der Kondensator C_P entspricht einer explizit hinzugefügten Speicherungsvorrichtung und nicht einer bloßen parasitären Kapazität. Eine parasitäre Kapazität kann jedoch bei der Bemessung des Kondensators C_P berücksichtigt werden. Bei der in 1 gezeigten unsymmetrischen Ausführungsform sind ein Ende einer Reihenkombination des Widerstands R_P und des Kondensators C_P und ein Ende des Widerstands R₂ so gezeigt, dass sie mit einer Referenzschaltung, wie z. B. Masse, verbunden sind. Bei Differenzial-Ausführungsformen können die zu dem Widerstand R_P und dem Kondensator C_P äquivalenten Komponenten statt mit Masse mit einem anderen Rückkopplungsknotenpunkt oder mit einer Gleichtaktspannung verbunden sein, wie später in Verbindung mit den Differenzial-Ausführungsformen diskutiert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform bilden die Widerstände R₂ und R_P und der Kondensator C_P ein Peaking-Netzwerk oder eine Frequenzformungsvorrichtung. Die zwei Spannungseingänge der Schaltung 100 sind zwei Spannungssignale: ein erster Eingang v_in1 und ein zweiter Eingang v_in2. Der Ausgang der Schaltung 100 ist ein Spannungssignal, ein Ausgang v_out. Die Schaltung 100 kann ein festes Hochfrequenz-Peaking für den ersten Eingang v_in1 und eine Injektion des zweiten Eingangs v_in2 über den Widerstand R₃ erreichen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Verstärker A₁ mit einem Spannungsverstärker implementiert sein, dessen Leerlauf-Gain α(s) ist, und die passiven Elemente können so implementiert sein, dass R₃ >> R₂ ist. Bei solchen Ausführungsformen kann die Übertragungsfunktion H₁, die dem ersten Eingang v_in1 zugehörig ist, aus 1 durch Setzen von v_in2 = 0 und unter Verwendung der nachstehenden Schaltungsanalyse erhalten werden:
wobei
und s, ω, und f die komplexe Frequenz, Winkelfrequenz bzw. Signalfrequenz sind (s = jω = j2πf).
Bei Ausführungsformen mit R₁, R₂ >> R_P, wie es im Allgemeinen der Fall ist, kann die Gleichung (2), die sich auf das Rückkopplungs-Gain β(s) bezieht, vereinfacht werden auf:
Wenn α(s) ausreichend groß ist, so dass α(s)·β(s) >> 1 ist, kann die Gleichung (1) vereinfacht werden auf:
Bei einer ähnlichen Vorgehensweise kann die Übertragungsfunktion H₂, die dem zweiten Eingang v_in2 zugehörig ist, aus 1 durch Setzen von v_in1 = 0 erhalten werden:
wobei sich dem Rückkopplungs-Gain β(s) mittels der Gleichung (4) angenähert werden kann.
Bei einem Leerlauf-Gain α(s), das ausreichend groß ist, so dass α(s)·β(s) >> 1 ist, kann die Gleichung (6) vereinfacht werden auf:
1 zeigt ferner einen Knotenpunkt M, der ein invertierender Eingangsknotenpunkt ist oder als Rückkopplungsknotenpunkt A₁ angesehen werden kann. Die Gleichungen (5) und (7) können durch Anwenden von Operationsverstärker-Analyseverfahren dadurch erhalten werden, dass erkannt wird, dass bei großem α(s)·β(s) die Spannung an dem Knotenpunkt M der Spannung an dem nicht invertierenden Verstärkereingang v_in1 folgt. Die Übertragungsfunktion H₁(s) weist die mathematische Form einer Peaking-Charakteristik auf, die von R₁, R₂ und C_P abhängig ist, wodurch die Null der Übertragungsfunktion bei der Winkelfrequenz
definiert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Übertragungsfunktion H₂(s) eine einfache Skalierungsfunktion (invertierender Verstärker) für den zweiten Eingang in Abhängigkeit von dem Verhältnis von R₁ und R₃, wenn der Knotenpunkt M eine virtuelle Masse relativ zu dem zweiten Eingang v_in2 ist.
2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften unsymmetrischen Verstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die dargestellte Verstärkungsschaltung 200 weist unter anderem einen Transkonduktanzverstärker A₂ auf, der den zweiten Eingang v_in2 empfängt und i_out2 ausgibt. Die Schaltung 200 kann ein festes Hochfrequenz-Peaking für den ersten Eingang v_in1 und eine Injektion des zweiten Eingangs v_in2 über den Transkonduktanzverstärker A₂ erreichen. Bei der Schaltung 200 von 2 wird der Transkonduktanzverstärker A₂ anstelle des Widerstands R₃ von 1 verwendet. Diese Konfiguration kann in Fällen sinnvoll sein, in denen die Größe der Übertragungsfunktion |H₂| größere Werte annimmt, als mit dem oben in Verbindung mit 1 diskutierten
erreichbar sind. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die Ausgangsimpedanz des Transkonduktanzverstärkers A₂ relativ groß ist und ignoriert werden kann, kann die Übertragungsfunktion H₁, die dem ersten Eingang v_in1 zugehörig ist, so erhalten werden, wie von der oben diskutierten Gleichung (5) beschrieben wird. Die Übertragungsfunktion H₂, die dem zweiten Eingang v_in2 zugehörig ist, kann erhalten werden als:
wobei G_A die Transkonduktanz des Verstärkers A₂ von 2 ist.
Für α(s), das ausreichend groß ist, so dass α(s)·β(s) >> 1 ist, kann die Gleichung (8) vereinfacht werden zu:
die eine einfache Proportionalität zwischen v_out und v_in2 anzeigt. Anders als bei der Gleichung (7) für die Schaltung 100 in 1 kann jedoch der Proportionalitätsfaktor wesentlich größer sein, da die Transkonduktanz G_A generell viel größer sein kann als die Konduktanz
und zwar unter Verwendung eines aktiven Transkonduktors für den Transkonduktanzverstärker A₂.
Für die Eingänge v_in1 und V_in2, deren Laplace-Transformierte V_IN1(s) bzw. V_IN2(s) unter Verwendung der Übertragungsfunktionen H₁(s) und H₂(s) oben abgeleitet worden sind und bei denen eine Superposition angewendet wird, wird die Laplace-Transformierte der Ausgangsspannung v_out in 1 oder 2 erhalten als: V_OUT(s) = H₁(s)·V_IN1(s) + H₂(s)·V_IN2(s) (10)
Bei einigen Ausführungsformen kann der Verstärker A₁ der Schaltungen 100 und 200 in 1 und 2 mit einem Spannungsmodusverstärker oder einem Stromrückkopplungs-(Transimpedanz-)Verstärker implementiert sein. Bei solchen Ausführungsformen können die vereinfachten Übertragungsfunkionen der oben diskutierten Gleichungen (5), (7) und (9) anwendbar sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der erste Eingang v_in1, der hier einem Peaking gemäß der vorliegenden Offenbarung unterzogen wird, eine Frequenz aufweisen, die zwischen ungefähr 100 MHz und 8400 MHz liegt, während der zweite Eingang v_in2, der im Wesentlichen unabhängig vom Peaking des ersten Eingangs v_in1 verstärkt wird, eine Frequenz von ungefähr 2 GHz aufweisen kann. Andere Frequenzen sind ebenfalls anwendbar und sind für einen Durchschnittsfachmann leicht bestimmbar.
3 stellt verschiedene Übertragungsfunktionen, die dem ersten Eingang v_in1 der Schaltungen 100 und 200 in 1 und 2 zugehörig sind, für verschiedene Werte der Kapazität C_P dar. 3 zeigt eine beispielhafte Darstellung der Größe der Übertragungsfunktion |H₁(s)|, die dem ersten Eingang v_in1 für die Schaltungen 100 und 200 von 1 und 2 zugehörig sind, als Funktion der Frequenz für unterschiedliche Beträge der Peaking-Kapazität C_P. Die beispielhafte Darstellung in 3 zeigt Diagramme 302 und 304 und eine interessierende Region 306. Ein größeres Peaking kann bei einer größeren Peaking-Kapazität C_P gemäß der Gleichung (5) und bei dem in 3 dargestellten Beispiel beobachtet werden, und das maximale Peaking und das minimale Peaking sind in den Diagrammen 302 bzw. 304 gezeigt. Bei einigen Ausführungsformen kann das in dem Diagramm 302 gezeigte Peaking zum Beispiel mit einem Betrag an Peaking-Kapazität C_P von 2 pF implementiert sein, während das Diagramm 304 eine beispielhafte natürliche Antwort des Verstärkers ohne jede beabsichtigte Peaking-Kapazität (C_P = 0) darstellt. Die interessierende Region 306 zum Kompensieren des Hochfrequenz-Roll-Off liegt in der Nähe der Übertragungsfunktion Null, die von der Peaking-Kapazität C_P bereitgestellt wird (z. B. eine Eingangsfrequenz, die
in der vorstehenden Gleichung (5) entspricht). Bei Eingangsfrequenzen über dieser interessierenden Region 306 kann für die vereinfachte Übertragungsfunktion der Gleichung (5) die Antwort von der Null bei einer Winkelfrequenz von
von dem Pol bei der Winkelfrequenz von
und von dem intrinsischen Verhalten von α(s) selbst bestimmt werden.
4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften unsymmetrischen Verstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die dargestellte Verstärkungsschaltung 400 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für den ersten Eingang v_in1 und eine Injektion des zweiten Eingangs v_in2 über einen Widerstand R₃ aufweisen. Die Schaltung 400 in 4 kann auf der Basis der Schaltung 100 von 1 durch Ersetzen der C_P-R_P-Kombination durch mehrere verschiedene Kondensatoren C_Pk implementiert werden, die unter Verwendung von Schaltern sw_Pk auswählbar sind, welche von Steuerspannungen V_Ck, gesteuert werden, wobei k = 1, ..., N ist, was digitalen logischen Signalen entsprechen kann. Jeder Schalter sw_Pk kann ferner einen internen Widerstand R_Pk (intrinsisch oder beabsichtigt) aufweisen, der als Widerstand R_P in 1 dienen kann, wenn dieser Schalter EIN ist. Die spannungsgesteuerten Schalter sw_Pk sind allgemeiner Natur und sind zum Zweck der Veranschaulichung des Konzepts in der Schaltung enthalten. Bei einigen Ausführungsformen können diese Schalter zum Beispiel mit Relais, Metalloxidhalbleiter-(metal oxide semiconductor – MOS-)Transistoren, MOS-Transmission-Gates, bipolaren Transistoren etc. implementiert sein. Obwohl die Ausdrücke ”Metall” und ”Oxid” zum Beispiel in einem MOSFET enthalten sein können, können MOS-Transistoren auch Gates aufweisen, die aus anderen Materialien als Metall, wie z. B. Polysilizium, gefertigt sind und dielektrische Oxidregionen aufweisen, die aus anderen Dielektrika als Siliziumoxid, wie z. B. einem High-k-Dielektrikum, gefertigt sind. Bei einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Elemente, einschließlich der Schalter sw_Pk (4, 5), sw_PAk (10–17) und sw_PBk (10–17), k = 1, ..., N, bei anderen Vorrichtungen auf Silizium, einem Compound oder einem anderen geeigneten Halbleiter implementiert sein.
Dadurch, dass unterschiedliche Werte für die Kondensatoren C_Pk in 4 vorhanden sind, können unterschiedliche Grade an Peaking durch selektives Einschalten eines oder mehrerer der unterschiedlichen Schalter sw_Pk erhalten werden, was zu einer Kurvenfamilie führt, die der in 3 für die Übertragungsfunktion H₁(s), welche dem ersten Eingang v_in1 zugehörig ist, gezeigten im Wesentlichen gleich ist. Aus der Gleichung (5) kann die Übertragungsfunktion H₁(s), die dem ersten Eingang v_inl in der Schaltung 400 zugehörig ist, durch Verwenden der äquivalenten Werte C_PON und R_PON (den Verzweigungen zugehörig, die EIN sind), anstelle von C_P bzw. R_P bestimmt werden. Bei einem relativ großen Leerlauf-Gain des Verstärkers A₁ kann sich der Übertragungsfunktion H₂(s), die dem zweiten Eingang v_in2 in 4 zugehörig ist, durch die Gleichung (7) angenähert werden und kann praktisch von der Schalterauswahl, die H₁(s) beeinflusst, unabhängig sein. Wie im Fall der Schaltungen 100 und 200 von 1 und 2 kann bei einigen Ausführungsformen der Verstärker A₁ ein Spannungsmodusverstärker oder ein Stromrückkopplungs-(Transimpedanz-)Verstärker sein. Mehr als einer der Schalter sw_Pk, k = 1, ..., N, können so ausgewählt sein, dass sie gleichzeitig EIN sind, zum Beispiel zum Zweck des Begrenzens des Chipbereichs in den integrierten Schaltungen oder generell zum Verwenden von Kondensatoren in verschiedenen Verzweigungen, um größere Gesamtwerte zu erreichen. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Beträge der Kapazität der Kondensatoren C_Pk binär gewichtet sein.
5 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften unsymmetrischen Verstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die dargestellte Verstärkungsschaltung 500 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für den ersten Eingang v_in1 und eine Injektion des zweiten Eingangs v_in2 über den Transkonduktanzverstärker A₂ aufweisen. Die Schaltung 500 von 5 kann auf der Basis der Schaltung 400 von 4 durch Ersetzen des Widerstands R₃ (4) durch den Transkonduktanzverstärker A₂ auf ähnliche Weise, in der der Transkonduktanzverstärker A₂ in 2 den Widerstand R₃ in 1 ersetzen kann, implementiert werden. Die Übertragungsfunktion H₁(s) der Schaltung 500 ist der oben in Verbindung mit 4 diskutierten Übertragungsfunktion H₁(s) ähnlich. Bei einem relativ größeren Gain des Verstärkers A₁ kann sich der Übertragungsfunktion H₂(s), die dem zweiten Eingang v_in2 in 5 zugehörig ist, durch die Gleichung (9) angenähert werden und kann praktisch von der Schalterauswahl, die H₁(s) beeinflusst, unabhängig sein.
6 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Differenzialverstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 600 werden zwei separate Verstärkerkerne A_1P und A_1N verwendet, und sie kann ein festes Hochfrequenz-Peaking für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über die Widerstände R_3P und R_3N aufweisen. Die Schaltung 600 von 6 ist eine Differenzial-Version der Schaltung 100 von 1, und die Schaltung 600 weist zwei Differenzial-Eingangspaare v_in1+/– und v_in2+/– und ein festes Peaking auf, das dem ersten Differenzial-Eingangspaar v_in1+/– zugehörig ist. Bei einigen Ausführungsformen der Schaltung 600 können die Verstärker A_1P und A_1N identische Fälle zueinander sein und ähnliche entsprechende Funktionalitäten aufweisen wie der Verstärker A₁ der Schaltung 100 (1). Ferner können bei einigen Ausführungsformen passive Elemente R_1P, R_1N, R_3P und R_3N die folgenden Beziehungen aufweisen:

wobei sich R₁ und R₃ auf die Widerstände R₁ und R₃ in 1 beziehen. Ein Durchschnittsfachmann kann jedoch leicht auch andere Widerstandsverhältnisse bestimmen. Bei solchen Aufführungsformen kann H₁(s) (für das erste Eingangspaar v_in1+/–) und H₂(s) (für das zweite Eingangspaar v_in2+/–) auf der Basis der Gleichungen (5) bzw. (7) bestimmt werden, wie oben diskutiert worden ist, wobei R₁ = 2R_1P = 2R_1N und R₃ = 2R_3P = 2R_3N. 6 zeigt ferner die Knotenpunkte M, N, die invertierende Eingangsknotenpunkte oder Rückkopplungsknotenpunkte der jeweiligen Verstärker A_1P, A_1N sind. Charakteristiken der Knotenpunkte M, N der Schaltung 600 sind den Charakteristiken des Knotenpunkts M des Verstärkers A₁ im Wesentlichen gleich, wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben worden ist.
7 ist eine schematische Darstellung eines Differenzialverstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 700 wird ein Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-Verstärkerkern zum Implementieren des Verstärker A₁ verwendet, und er kann ein festes Hochfrequenz-Peaking für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über die Widerstände R_3P und R_3N aufweisen. Bei der Schaltung 700 wird der Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-(Transimpedanz-)Verstärker A₁ anstelle der einzelnen Verstärker A_1P und A_1N in 6 verwendet. Im Wesentlichen gleiche Operationsverstärker-Analysetechniken können für ein relativ großes Leerlauf-Verstärker-Gain in 6 und 7 angewendet werden, wie oben in Verbindung mit 1 diskutiert worden ist, wobei beachtet werden muss, dass die Spannungen an den Knotenpunkten M und N jeweils den Spannungsknotenpunkten des ersten Eingangspaars v_in1+/– folgen.
8 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Differenzialverstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 800 werden zwei separate Verstärkerkerne A_1P und A_1N verwendet, und die Schaltung 800 kann ein festes Hochfrequenz-Peaking für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über einen Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ aufweisen, der eine Differenzial-Version des oben diskutierten Transkonduktanzverstärkers A₂ von 2, 5 ist. Die Schaltung 800 kann auf der Basis der Schaltung 600 von 6 durch Ersetzen der Widerstände R_3P und R_3N durch den Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ implementiert werden. Die Übertragungsfunktionen H₁(s) und H₂(s), die den zwei Eingängen zugehörig sind, werden durch die Gleichungen (5) bzw. (9) angegeben, wobei R₁ = 2R_1P = 2R_1N ist, und G_A die Transkonduktanz von A₂ ist.
9 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 900 wird ein Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-Verstärkerkern zum Implementieren des Verstärkers A₁ verwendet, und sie kann ein festes Hochfrequenz-Peaking für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über den Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ aufweisen. Die Schaltung 900 ist eine Ausführungsform, bei der ein Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-(Transimpedanz-)Verstärker A₁ anstelle der einzelnen Verstärker A_1P und A_1N in der Schaltung 800 von 8 verwendet wird. Bei weiteren Ausführungsformen können die Schaltungen 600, 700, 800, und 900 von 6–9 mit einer Referenz auf eine Gleichtaktspannung V_CM implementiert sein, und zwar auf im Wesentlichen gleiche Weise wie die Schaltungen 1000 (10), 1200 (12), 1400 (14) und 1600 (16), wie nachstehend diskutiert wird, wobei die Gleichtaktspannung V_CM in einer separaten Schaltung erzeugt werden kann, die eine DC-Spannung relativ zu Masse oder Versorgungsknotenpunkten, wie z. B. einem Widerstandsteiler, oder einen DC-Strom produziert, der in eine Kombination aus Transistoren oder Widerständen injiziert wird, gegebenenfalls unter Verwendung eines zusätzlichen Spannungspuffers oder eines großen Kondensators an ihrem Ausgang.
10 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 1000 werden zwei separate Verstärkerkerne A_1P und A_1N und Schalter sw_PAk, sw_PBk verwendet, die auf eine Gleichtaktspannung V_CM referenziert werden, und die Schaltung 1000 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für das ersten Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über die Widerstände R_3P und R_3N aufweisen. Die Schaltung 1000 ist eine Differenzial-Version der Schaltung 400 von 4 mit zwei Differenzial-Eingangspaaren v_in1+/–, v_in2+/– und einem einstellbaren Peaking, das dem ersten Eingangspaar v_in1+/– zugehörig ist. Bei einigen Ausführungsformen können A_1P und A_1N im Wesentlichen gleich sein, können die Kondensatoren C_PAk und C_PBk, k = 1, ..., N, im Wesentlichen gleich sein und können die Widerstände R_1N, R_1P, R_3N, und R_3P die folgenden Beziehungen aufweisen:
wobei sich R₁ und R₃ auf die Widerstände R₁, R₃ von 4 beziehen. Ferner können bei einigen Ausführungsformen die Schalter sw_PAk, sw_PBk, k = 1, ..., N, im Wesentlichen die gleichen oder identische Fälle zueinander sein und wie gezeigt mit der Gleichtaktspannung V_CM verbunden sein, die die Gleichtaktspannung der zwei Eingangspaare v_in1+/–, v_in2+/– sein kann. Dadurch, dass es unterschiedliche Werte für die Kondensatoren C_PAk, C_PBk in der Schaltung 1000 gibt, können unterschiedliche Grade an Peaking durch selektives Einschalten unterschiedlicher Schalterpaare sw_PAk-sw_PBk erhalten werden, was zu einer Kurvenfamilie führt, welche der in 3 für die Übertragungsfunktion H₁(s) gezeigten ähnlich ist, die dem ersten Eingangspaar v_in1+/– zugehörig ist, das auf der Basis der Gleichung (5) durch Verwenden der äquivalenten Werte C_PON und R_PON (den Verzweigungen zugehörig, die EIN sind) anstelle von C_P bzw. R_P, erhalten werden kann. Beispielhaft ist dann, wenn nur die Verzweigung k EIN ist,
und ist R_PON die Summe der internen Widerstände von sw_PAk und sw_PBk.
Eine entsprechende Kapazität C_PON und ein entsprechender Widerstand R_PON können leicht errechnet werden, wenn mehr als eine Verzweigung EIN ist. Bei relativ großen Leerlauf-Gains der Verstärker A_1P, A_1N kann sich der Übertragungsfunktion H₂(s), die dem zweiten Eingangspaar v_in2+/– in der Schaltung 1000 zugehörig ist, mittels der Gleichung (7) angenähert werden (wobei R₁ = 2R_1P = 2R_1N und R₃ = 2R_3P = 2R_3N) und kann von der Schalterauswahl, die H₁(s) beeinflusst, praktisch unabhängig sein.
11 ist ein beispielhafter Differenzial-Verstärker mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 1100 werden zwei separate Verstärkerkerne A_1P und A_1N verwendet, und sie weist Schalter sw_PAk, sw_PBk auf, die auf die invertierenden oder Rückkopplungseingänge der Verstärkerkerne A_1P und A_1N referenziert werden. Die Schaltung 1100 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über die Widerstände R_3P und R_3N aufweisen. Die Schaltung 1100 unterscheidet sich von der Schaltung 1000 von 10 hinsichtlich der Verbindungsanordnung der Schalter sw_PAk und sw_PBk, die auf die invertierenden oder Rückkopplungseingänge A_1P und A_1N referenziert werden.
12 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Differenzial-Verstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 1200 werden zwei separate Verstärkerkerne A_1P und A_1N verwendet, und sie weist Schalter sw_PAk, sw_PBk auf, die auf die Gleichtaktspannung V_CM referenziert werden. Die Schaltung 1200 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über den Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ aufweisen. Die Schaltung 1200 kann aus der Schaltung 1000 von 10 durch Ersetzen der Widerstände R_3P und R_3N durch den Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ modifiziert werden.
13 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Differenzialverstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 1300 werden zwei separate Verstärkerkerne A_1P und A_1N verwendet, und sie weist die Schalter sw_PAk, sw_PBk auf, die auf die invertierenden oder Rückkopplungseingänge der Verstärkerkerne A_1P und A_1N referenziert werden. Die Schaltung 1300 weist eine einstellbare Gain-Flachheit für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über den Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ auf. Die Schaltung 1300 kann aus der Schaltung 1100 von 11 durch Ersetzen der Widerstände R_3P und R_3N durch den Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ modifiziert werden.
14 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 1400 wird ein Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-Verstärkerkern zum Implementieren des Verstärkers A₁ verwendet, und sie weist die Schalter sw_PAk, sw_PBk auf, die auf die Gleichtaktspannung V_CM referenziert werden. Die Schaltung 1400 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über die Widerstände R_3P und R_3N aufweisen. Die Schaltung 1400 kann aus der Schaltung 1000 von 10 durch Verwenden des Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-(Transimpedanz-)Verstärkers A₁ anstelle der einzelnen Verstärker A_IP und A_IN modifiziert werden.
15 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Differenzialverstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 1500 wird ein Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-Verstärkerkern zum Implementieren des Verstärkers A₁ verwendet, und sie weist die Schalter sw_PAk, sw_PBk auf, die auf die Rückkopplungseingänge des Verstärkerkerns A₁ referenziert werden. Die Schaltung 1500 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über die Widerstände R_3P und R_3N aufweisen. Die Schaltung 1500 kann aus der Schaltung 1100 von 11 durch Verwenden des Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-(Transimpedanz-)Verstärkers A₁ anstelle der einzelnen Verstärker A_IP und A_IN modifiziert werden.
16 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Differenzialverstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 1600 wird ein Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-Verstärkerkern zum Implementieren des Verstärkers A₁ verwendet, und sie weist die Schalter sw_PAk, sw_PBk auf, die auf die Gleichtaktspannung V_CM referenziert werden. Die Schaltung 1600 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über den Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ aufweisen. Die Schaltung 1600 kann aus der Schaltung 1200 von 12 durch Verwenden des Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-(Transimpedanz-)Verstärkers A₁ anstelle der einzelnen Verstärker A_IP und A_IN modifiziert werden.
17 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Differenzialverstärkers mit zwei Eingängen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der dargestellten Verstärkungsschaltung 1700 wird ein Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-Verstärkerkern zum Implementieren des Verstärkers A₁ verwendet, und sie weist die Schalter sw_PAk, sw_PBk auf, die auf die Rückkopplungseingänge des Verstärkerkerns A₁ referenziert werden. Die Schaltung 1700 kann eine einstellbare Gain-Flachheit für das erste Eingangspaar v_in1+/– und eine Injektion des zweiten Eingangspaars v_in2+/– über den Differenzial-Transkonduktanz-Verstärker A₂ aufweisen. Die Schaltung 1700 kann aus der Schaltung 1300 von 13 durch Verwenden des Voll-Differenzial-Stromrückkopplungs-(Transimpedanz-)Verstärkers A₁ anstelle der einzelnen Verstärker A_IP und A_IN modifiziert werden.
Die hier diskutierten Systeme, Einrichtungen und/oder Verfahren können in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen implementiert sein. Beispiele der elektronischen Vorrichtungen können umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Verbraucher-Elektronikprodukte, Teile der Verbraucher-Elektronikprodukte, elektronische Prüfausrüstung, Drahtlos-Kommunikations-Infrastruktur, wie z. B. Basisstationen, Fahrzeugelektronik, Industrieelektronik etc. Beispiele der elektronischen Vorrichtungen können ferner Speicherchips, Speichermodule, Schaltungen von optischen Netzwerken oder anderen Kommunikationsnetzwerken und Plattentreiberschaltungen umfassen. Die Verbraucher-Elektronikprodukte können umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Messgeräte, medizinische Vorrichtungen, drahtlose Vorrichtungen, ein Mobiltelefon (zum Beispiel ein Smartphone), Mobilfunk-Basisstationen, ein Telefon, einen Fernseher, einen Computermonitor, einen Computer, einen Handcomputer, einen Tablet-Computer, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), eine Mikrowelle, einen Kühlschrank, ein Stereosystem, einen Kassettenrekorder oder -player, einen DVD-Player, einen CD-Player, einen digitalen Videorekorder (DVR), einen VCR, einen MP3-Player, ein Radio, einen Camcorder, eine Kamera, eine Digitalkamera, einen tragbaren Speicherchip, eine Waschmaschine, einen Trockner, einen Waschtrockner, eine Armbanduhr, eine Wand-/Standuhr etc. Ferner kann die elektronische Vorrichtung unfertige Produkte umfassen.
Sofern im Kontext nicht eindeutig etwas Anderes gefordert ist, sind in der Beschreibung und den Patentansprüchen durchgängig die Ausdrücke ”umfassen”, ”umfassend”, ”aufweisen”, ”aufweisend” und dergleichen in einem einschließenden Sinn im Gegensatz zu einem ausschließenden oder erschöpfenden Sinn auszulegen; das heißt im Sinn von ”einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf”. Die Ausdrücke ”gekoppelt” oder ”verbunden”, wie hier generell verwendet, beziehen sich auf zwei oder mehr Elemente, die entweder direkt verbunden oder mittels eines oder mehrerer Zwischenelemente verbunden sein können. Des Weiteren beziehen sich die Ausdrücke ”hier”, ”oben”, ”unten” und Ausdrücke mit einer im Wesentlichen gleichen Bedeutung, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, auf diese Anmeldung als Ganzes und nicht auf spezielle Teile dieser Anmeldung. Wo es der Kontext zulässt, können Ausdrücke, die in der Detaillierten Beschreibung im Singular oder Plural verwendet werden, auch jeweils den Plural oder Singular umfassen. Der Ausdruck ”oder” in Bezug auf eine Aufzählung von zwei oder mehr Artikeln deckt sämtliche der folgenden Interpretationen des Ausdrucks ab: jeder beliebige Artikel in der Aufzählung, sämtliche der Artikel in der Aufzählung und jede Kombination der Artikel in der Aufzählung. Sämtliche numerischen Werte, die hier verwendet werden, umfassen ähnliche Werte innerhalb einer Messabweichung.
Die hier dargelegten Lehren können auf andere Einrichtungen und nicht notwendigerweise nur auf die oben beschriebene Einrichtung angewendet werden. Die Elemente und Vorgänge der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargelegt worden und dürfen nicht als den Schutzumfang der Offenbarung einschränkend verstanden werden. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuartigen Verfahren, Einrichtungen und Systeme in einer Vielzahl von anderen Formen ausgestaltet sein. Ferner können verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Veränderungen an der Form der Verfahren und der Schaltungen, die hier beschrieben worden sind, durchgeführt werden, ohne dass dadurch vom Wesen der Offenbarung abgewichen wird.

Claims

Einrichtung, die aufweist: einen ersten Verstärker mit mindestens einem nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt, mindestens einem invertierenden Eingangsknotenpunkt und mindestens einem Ausgangsknotenpunkt, wobei der mindestens eine erste nicht invertierende Eingangsknotenpunkt so ausgestaltet ist, dass er ein erstes Eingangssignal empfängt; mindestens einen Rückkopplungswiderstand, der in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und dem mindestens einen Ausgangsknotenpunkt angeordnet ist; mindestens eine Eingangsvorrichtung, die in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Eingangssignal angeordnet ist; ein Peaking-Netzwerk, das mindestens eine passive Speicherungsvorrichtung und mindestens eine resistive Vorrichtung aufweist, die in Reihe und zwischen dem mindestens einen nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt geschaltet sind, wobei der zweite Knotenpunkt eine Masse oder einen zweiten invertierenden Eingangsknotenpunkt aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Eingangsvorrichtung ein oder mehrere Widerstände aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Eingangsvorrichtung einen Transkonduktanzverstärker aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Eingangssignal ein erstes Differenzial-Eingangspaar aufweistund das zweite Eingangssignal ein zweites Differenzial-Eingangspaar aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung ferner aufweist: einen zweiten Verstärker mit einem ersten nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt, einem invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem Ausgangsknotenpunkt, wobei der erste nicht invertierende Eingangsknotenpunkt des ersten Verstärkers so ausgestaltet ist, dass er ein erstes Signal des ersten Differenzial-Eingangspaars empfängt und der erste nicht invertierende Eingangsknotenpunkt des zweiten Verstärkers so ausgestaltet ist, dass er das andere Signal des ersten Differenzial-Eingangspaars empfängt; einen zweiten Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem invertierenden Eingangsknotenpunkt des zweiten Verstärkers und dem Ausgangsknotenpunkt des zweiten Verstärkers geschaltet ist; wobei das Peaking-Netzwerk zwischen dem invertierenden Eingangsknotenpunkt des ersten Verstärkers und dem invertierenden Eingangsknotenpunkt des zweiten Verstärkers geschaltet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Peaking-Netzwerk so ausgestaltet ist, dass es im Wesentlichen unabhängig voneinander eine Frequenzantwort der Verstärkung des ersten Eingangssignals formt und das zweite Eingangssignal verstärkt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine passive Speicherungsvorrichtung zwei oder mehr Kondensatoren aufweist, wobei die Einrichtung ferner zwei oder mehr Schalter aufweist, die jeweils mit den zwei oder mehr Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, wobei die zwei oder mehr Schalter so ausgestaltet sind, dass sie eine Frequenzantwort der Verstärkung des ersten Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis von Zuständen eines oder mehrerer Steuersignale einstellt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Peaking-Netzwerk ferner mit einer Referenzspannung verbunden ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Gain des zweiten Eingangssignals auf dem mindestens einen Rückkopplungswiderstand und der Eingangsvorrichtung basiert.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Verstärker einen Stromrückkopplungsverstärker aufweist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Verstärker einen Voll-Differenzial-Verstärker aufweist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Knotenpunkt einen Masseknotenpunkt aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der zweite Knotenpunkt den zweiten invertierenden Eingangsknotenpunkt aufweist.
Einrichtung zum Verstärken, wobei die Einrichtung aufweist: einen ersten Verstärker mit mindestens einem nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt, mindestens einem invertierenden Eingangsknotenpunkt und mindestens einem Ausgangsknotenpunkt, wobei der mindestens eine erste nicht invertierende Eingangsknotenpunkt so ausgestaltet ist, dass er ein erstes Eingangssignal empfängt; mindestens einen Rückkopplungswiderstand, der in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und dem mindestens einen Ausgangsknotenpunkt angeordnet ist; mindestens eine Eingangsvorrichtung, die in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Eingangssignal angeordnet ist; und Mittel zum Frequenzformen, die zwischen dem mindestens einen nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt gekoppelt ist, wobei der zweite Knotenpunkt eine Masse oder einen zweiten invertierenden Eingangsknotenpunkt aufweist, wobei die Frequenzformungsvorrichtung so ausgestaltet ist, dass sie eine Frequenzantwort der Verstärkung des ersten Eingangssignals und nicht des zweiten Eingangssignals formt.
Verfahren zum Verstärken, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines ersten Eingangssignals an einem ersten nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt eines ersten Verstärkers, wobei der erste Verstärker auch mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und mindestens einen Ausgangsknotenpunkt aufweist, wobei es mindestens einen Rückkopplungswiderstand gibt, das in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und dem mindestens einen Ausgangsknotenpunkt angeordnet ist, wobei es mindestens eine Eingangsvorrichtung gibt, die in einem Signalweg zwischen dem mindestens einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Eingangssignal angeordnet ist; und Frequenzformen einer Frequenzantwort der Verstärkung des ersten Eingangssignals und nicht des zweiten Eingangssignals über ein Peaking-Netzwerk, das zwischen dem mindestens einen nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt gekoppelt ist, wobei der zweite Knotenpunkt eine Masse oder einen zweiten invertierenden Eingangsknotenpunk aufweist, wobei das Peaking-Netzwerk mindestens eine passive Speicherungsvorrichtung und mindestens eine resistive Vorrichtung aufweist, die in Reihe und zwischen dem mindestens einen nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt geschaltet sind.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die mindestens eine Eingangsvorrichtung einen Transkonduktanzverstärker aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das erste Eingangssignal ein erstes Differenzial-Eingangspaar aufweistund das zweite Eingangssignal ein zweites Differenzial-Eingangspaar aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren ferner aufweist: Empfangen eines ersten Signals des ersten Differenzial-Eingangspaars an einem ersten nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt eines zweiten Verstärkers, wobei der zweite Verstärker ferner einen invertierenden Eingangsknotenpunkt und einen Ausgangsknotenpunkt aufweist; und Empfangen des anderen Signals des ersten Differenzial-Eingangspaars an dem ersten nicht invertierenden Eingangsknotenpunkt des zweiten Verstärkers, wobei ein zweiter Rückkopplungswiderstand zwischen dem invertierenden Eingangsknotenpunkt des zweiten Verstärkers und dem Ausgangsknotenpunkt des zweiten Verstärkers geschaltet ist, wobei das Peaking-Netzwerk zwischen dem invertierenden Eingangsknotenpunkt des ersten Verstärkers und dem invertierenden Eingangsknotenpunkt des zweiten Verstärkers geschaltet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die mindestens eine passive Speicherungsvorrichtung zwei oder mehr Kondensatoren aufweist, wobei mit dem Verfahren ferner zwei oder mehr Schalter gesteuert werden, die jeweils mit den zwei oder mehr Kondensatoren so in Reihe geschaltet sind, dass die Steuerung der Schalter eine Frequenzantwort der Verstärkung des ersten Eingangssignals einstellt.