TWI310265B - Gain amplifier with dc offset cancellation circuit - Google Patents
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Description
1310265 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種具有快速直流偏移消去（DC 〇ffset Cancellation)線路㈣益放大器，尤其铜於—種應用於數 位通訊系統之快速直流偏移消去（DC 〇ffset Cancellati〇n) 線路的增益放大器。 【先前技術】 在數位通訊系統中，可程式增益放大器是一個不可或缺的 元件’其功帛在於提1%增益以將射頻前端電路所接收到的訊號 放大到適當的大小，來降低基頻類比數位轉換器 (Analog-Digital Converter)動態操作區域（Dynamic Range) 的要求’因此若電路輸入有直流偏移的現象，經過高增益的放 大器後’會使得直流偏移量加大進而造成基頻類比數位轉換器 進入飽和區。今日的中低頻（Low IF)或是零中頻（Zer〇 IF) 接收機架構中，因為混波器的輸入端與本地震盪器（LocM Oscillator)的輸入端之間麵合，而產生自我混波的效應，造 成無法避免的直流偏移，因此需要一個直流偏移消去電路來解 決這個問題。此外，直流偏移效應也廣泛的出現於今日的積體 電路之中，許多高增益的放大器電路設計中，往往會因為製程 或疋元件的不匹配而造成。在此提出的架構可以廣泛的解決此 類的直流偏壓效應，並提供一快速收敛穩定狀態的方法。 1310265 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一具有快速直流偏移消去（Dc Offset Cancellation)線路的增益放大器，其主要係藉由使 用多組回授因子（FeedbackFactor)的方式來縮短收斂時間， 以實現陕速直流偏移消去（DC〇ffsetxanceiia"ti〇n)的目的。 本發明係關於一種具有快速直流偏移消去（DC Offset Cancellation)線路的增益放大器，其包含一增益放大器，其 輸入端係連接至輸人峨源；-麟II，其輸人端係連接至該 增益放大器的輸出端；-主動式類比低通·器，係連接至該 緩衝器的輸出端，係用以將高頻的類比訊號濾除；並輸出至增 m·放大器的輸入端以與輸入訊號相減，俾可達到直流偏壓消除 的目的。 【實施方式】 凊參考第一圖。第一圖為本發明之較佳實施例之具有快速 直洲偏移消去（DC 〇ffset Cancellation)線路的增益放大器 之電路示意圖，係包括一增益放大器1，其輸入端係連接至輸 汛號源1〇 ’俾用以將輸入訊號放大；一緩衝器2，其輸入端 係連接至該增益放大器丨的輸出端；—主動式類比低通滤波器 3係連接至該緩衝器2的輸出端，係用以將高頻的類比訊號 濾除；並輸出負回授至輸入訊號源10的輪出端以與輸入訊號 相減’俾可鋼直流偏壓消除的目的；此主動式類比低通遽波 1310265 器3在本較佳實施例係包括—可變電阻3()放大器3ι，复 連接至可魏阻30的細端，輸出端並輸出以負回授方式連 接至輸入訊號源1G上。1容對32，其係連接至放大器幻 f。另具有-比較器33，此比較器33係與放大器31的輸出 端及參考電展Vref相連，俾用以比較後輸出至可變電阻卯 上。 其運作的原理為-開始使用較低的電阻值，使整個迴路快
速收傲到接近於敎的狀態，接著再切換顺高的電阻值，此 時的直流偏壓已經小到不會將錢附近軌號齡過多，而影 響到接收《的位元錯解（Bitf-rate，ber)。
第-圖係為第―圖中其可變電_實施電路圖，在本實施 例中其可變電阻30係包括四個金氧半場效電晶體4〇、41,、 43(MOSFET);其中兩金氧半場效電晶體4〇、必的間極棚、 連接至比較器（圖中未示）的一輸出端να上，用一接收— 固定的參考電壓（Vrei)，另兩金氧半場效電晶體41、42的開 5·、420則連接至比較器（圖中未示）的另一輸出端似上。 =中:金氧半場效電晶體4〇、42的源極姻、421分別連接至 1°°的正輪出端20上；另外兩金氧半場效電晶體4卜43 的源極41卜431則分別連接至缓衝器的負輸出端21處。其中 兩金氧半場效電晶體仙、41的汲極4G2、412係連接至放大器 的負輸入端310處；另兩金氧半場效電晶體42、43的汲極 1310265 422、432則連接至放大器31的正輸入端311處。 以下的模擬結果為依此原理應用於低中頻無線通訊系統 中可程式化增益放大H的設計，麵可程式化增益放大器提供 了約48dB的增益，第三圖為此設計的頻率響應圖，其為回授 低魏波ϋ較高電阻鹤，不同的增域擬結果。第四圖為 健增益時不同溫度的模擬結果。第為回授低賴波器 較低電阻值時’ 48dB增益時不同溫度的模擬結果。第六圖為 直流偏移輸入的測試模擬，當輸入±4〇〇mV的直流偏壓時，此籲 設計的輸出能很快速的反應將其收斂到±5〇mV，並切換到較高 阻抗電阻值使其繼續收斂到穩定狀態。 藉由上述構造，本發明可藉由麵電路實現的低通滤波器 構造’可縮小電路體積；而採用可調整電阻器來控制不同的回 授因子’亦可達到多迴路頻寬的特點來加速整個迴路的收傲， 俾使整個迴路快速的收斂至穩定狀態。 、，’不上所述，充份顯示出本發明具有快速直流偏移消去（沉φ Offset Canceilation)線路的增益放大器在目的及功效上均 深富實施之進步性，極具產業之利用價值，且為目前市面上前 所未見之新發明，完全符合發明專利之要件，爰依法提出申請。 唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以 之限定本發明所實施之棚。即大凡依本發日种請翻範圍所 作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍内， 1310265 謹請貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。 【圖式簡單說明】
第一圖為本發明較佳實施例之具有具有快速直流偏移消去（DC
Offset Cancellation)線路的增益放大器之電路示意圖；及 第二圖為第一圖中其可變電阻的實施電路圖； 第三圖係為本發明之的頻率響應示意圖； 第四圖為48dB增益時不同溫度的模擬結果示意圖； 第五圖為回授低通濾波器較低電阻值時，48dB增益時不同溫 度的模擬結果示意圖； ι 第六圖為直流偏移輸入的測試模擬示意圖。 【主要元件符號說明】 1增益放大器； 10輸入訊號源； 2緩衝器； 3主動式類比低通濾波器； 3〇可變電阻； 31放大器； 32電容對； 33比較器； 40、4卜42、43金氧半場效電晶體； 400、410、420、430 閘極； 1310265 401、 4Π、42卜 431 源極；及 402、 412、422、432 没極。
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Claims (1)
1310265 十、申請專利範圍： 1· 一種具有快速直流偏移消去（DC Offset Cancellation)線 路的增益放大器，包含： 一增益放大器，其輸入端係連接至輸入訊號源； —緩衝器，其輸入端係連接至該增益放大器的輸出端；及 一主動式類比低通濾波器，係連接至該緩衝器的輸出端，係 用以將高頻的類比訊號濾除；並輸出至增益放大器的輸入 端以與輸入訊號相減，俾可達到直流偏壓消除的目的，其 中該主動式類比低通滤波器係包括一可變電阻；一放大芎 連接至可變電阻的輸出端其輸出端並輸出負回授至輸入訊 號源上；-電容對連接至放大器上；及一比較器，該比較 器的其中一輸入端係與放大器的輸出端相連，另一輸入端 則連接至-參考電壓肋比較後輸出至可變電阻上。 2. 如申請專利範圍第丨項之具有快速直流偏移消去（dc俯奶 CanCeilati〇n)線路的增益放大器，其中該可變電阻係包括 數個金氧半場效電晶體(M0SFET)。 3. 如申請專利範圍第2項之具有快速直流偏移消去㈨附奶 CanCellatlQn)線路的增益放大器，射該等金氧半場效電 晶體的難係連接至該比細輪㈣上；該等金氧半場效 電晶體的源極分別連接至緩衝器的 嗤妨士盟ΛΑΜ 别出j^上’沒極則輸出 連接至放大糾輪出端處，俾以控制輪出的電壓。
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