[发明专利]一种基于可编程增益放大器的自动控制装置

权利要求书

1.一种基于可编程增益放大器的自动控制装置，包括可编程增益放大器、模数转换器和SPI接口；

可编程增益放大器接收中频信号并进行放大，输出模拟中频信号给模数转换器，模数转换器对该放大后的模拟信号进行采样，输出八位数字信号给SPI接口，SPI接口将接收自模数转换器的数字信号传输给数字基带，同时接收数字基带反馈的七位PGA控制字信号并将其传输给可编程增益放大器。

2.根据权利要求1所述的一种基于可编程增益放大器的自动控制装置，所述的可编程增益放大器包括四个固定增益放大器、一个可变增益放大器和输出缓冲级；

四个固定增益放大器分别为Amplifier1、Amplifier2、Amplifier3、Amplifier4，均采用吉尔伯特结构，可变增益放大器为Amplifier5，输出缓冲级为buffer电路，通过七位数字控制字来控制增益大小，前四位控制字控制放大器Amplifier1～4的工作与否，后三位控制字经过译码器后控制放大器Amplifier5的增益值；

Amplifier1和Amplifier2两个正增益放大器为输入输出级联结构，并通过控制字对开关电路的控制，能够全部不工作、任意一个单独工作或两个个同时工作，提供不同的正增益；Amplifier4与上述两个放大器的级联结构并联，提供负增益，经由控制字对开关电路的控制，输入信号从Amplifier1～2或是Amplifier4中的一路通过；并联结构之后再按次序级联Amplifier3、Amplifier5和buffer电路。

3.根据权利要求2所述的一种基于可编程增益放大器的自动控制装置，所述的固定增益放大器包括偏置电路、放大电路、负载电路和负载偏置电路；

偏置电路为晶体管M₀，通过输入的直流电压V_bias来给放大回路提供直流工作电流，源极直接接地，栅极输入控制电压V_bias，漏极连接差分对第一晶体管M₁和第二晶体管M₂的源极，为其提供工作电流；

放大电路包括三个差分对，第一个为第一晶体管M₁和第二晶体管M₂、第二个为第三晶体管M₃和第四晶体管M₄、第三个为第五晶体管M₅和第六晶体管M₆；这三个差分对组成标准的吉尔伯特电路，输入信号V_in+、V_in-由第一晶体管M₁和第二晶体管M₂的栅极进入，第一 晶体管M₁和第二晶体管M₂的源极连接在一起并与偏置晶体管M₀的漏极相连，第一晶体管M₁的漏极与差分对第三晶体管M₃、第四晶体管M₄的源极相连，第二晶体管M₂的漏极与差分对第五晶体管M₅、第六晶体管M₆的源极相连，同时第三晶体管M₃和第六晶体管M₆的栅极、第四晶体管M₄和第五晶体管M₅的栅极分别连接在一起并由外部输入电压信号，第三晶体管M₃和第五晶体管M₅的漏极相连、第四晶体管M₄和第六晶体管M₆的漏极相连作为输出信号的两个端口；

负载电路包括第七晶体管M₇、第八晶体管M₈、第九晶体管M₉、第十晶体管M₁₀、第一电阻R₁和第二电阻R₂，其中第七晶体管M₇、第八晶体管M₈、第九晶体管M₉、第十晶体管M₁₀组成有源负载；第七晶体管M₇、第八晶体管M₈、第九晶体管M₉、第十晶体管M₁₀的源极连接在一起与电源电压V_DD相连；栅极连接在一起与负载偏置电路第十二晶体管M₁₂、第十四晶体管M₁₄的漏极相连；第七晶体管M₇、第八晶体管M₈的漏极与第三晶体管M₃、第五晶体管M₅的漏极以及第一电阻R₁的一端相连作为输出信号的一端；第九晶体管M₉、第十晶体管M₁₀的漏极与第四晶体管M₄、第六晶体管M₆的漏极以及第二电阻R₂的一端相连作为输出信号的另一端；第一电阻R₁和第二电阻R₂的另外一端连接在一起并给负载偏置电路中的第十一晶体管M₁₁栅极提供电压。

负载偏置电路包括偏置晶体管第十五晶体管M₁₅、差分对晶体管第十一晶体管M₁₁、第十二晶体管M₁₂和有源负载晶体管第十三晶体管M₁₃、第十四晶体管M₁₄，负载偏置电路同时也是一个简单的差分放大电路，用以给电路的有源负载提供栅极电压；其中第十五晶体管M₁₅的源极直接接地，栅极输入控制电压V_bias，漏极连接差分对第十一晶体管M₁₁和第十二晶体管M₁₂的源极，为其提供工作电流；第十一晶体管M₁₁的栅极与的第一电阻R₁和第二电阻R₂连接，漏极与第十三晶体管M₁₃的源极、栅极和第十四晶体管M₁₄的栅极相连；第十二晶体管M₁₂的栅极连接外部电压V_ref，漏极与第十四晶体管M₁₄的漏极相连，并连接第七晶体管M₇、第八晶体管M₈、第九晶体管M₉、第十晶体管M₁₀的栅极；第十三晶体管M₁₃、第十四晶体管M₁₄的源极连接在一起与电源电压V_DD相连。