本發(fā)明關于一種直接耦合到具有較低電壓參考的模數(shù)轉換器的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

雷達裝置的接收器或收發(fā)器電路可包括在雷達裝置和微控制器單元(mcu)之間的基帶接口電路。具體地說，接口電路可包括放大器以在信號被提供到mcu之前將信號提供到接收器的內部模數(shù)轉換器(adc)，或者將信號提供到在接收器外部的mcu的adc(外部adc)。adc例如內部和外部adc二者均可具有與電源電壓放大器不同的電源電壓。因此，來自放大器的信號可以超出adc的輸入電壓范圍或甚至adc的電源電壓，使得放大器無法與adc連通。一種用于將電路塊與不同電源介接的技術是將直流電阻斷電容器插入在信號路徑中。該解決方案具有一些缺點。例如，阻斷電容器創(chuàng)建高通濾波器，該高通濾波器改變系統(tǒng)的頻率響應并且衰減接近直流電的頻率。較大電容值可以減輕該效果。但是，大電容值可能是不可行的，尤其當在集成電路上實施時，其中此種電容器可能消耗相當大的面積。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個方面，根據(jù)本公開的至少一個實施例公開一種裝置。該裝置包括接收第一共模參考電壓的第一端。該裝置還包括接收第二共模參考電壓的第二端。該裝置另外包括可變增益放大器，該可變增益放大器包括接收輸入信號的輸入端、提供基于第一共模電壓參考而偏置的第一輸出信號的輸出端和接收第一電源電壓的電源電壓端電壓參考。該裝置還包括電壓移位器電路，該電壓移位器電路包括耦合到可變增益放大器的輸出端的第一輸入端、第二輸入端，以及提供基于第二共模電壓參考而偏置的第三輸出信號的輸出端電壓參考。該裝置另外包括可變增益放大器半復制品模塊，該可變增益放大器半復制品模塊包括耦合到電壓移位器電路的第二輸入端的輸出端?？勺冊鲆娣糯笃靼霃椭破纺K基于第一共模電壓參考和第二共模電壓參考來控制電壓移位器電路的第三輸出信號。該裝置還包括模數(shù)轉換器，該模數(shù)轉換器包括耦合到電壓移位器的輸出端的輸入端。模數(shù)轉換器基于第三輸出信號來提供數(shù)字輸出信號。

在實施例中，電壓移位器包括電阻器，該電阻器具有耦合到可變增益放大器的輸出端的第一端和耦合到模數(shù)轉換器的輸入端的第二端。電壓移位器還包括第一晶體管，該第一晶體管包括耦合到電阻器的第二端的第一電流電極端、耦合到第二電壓參考的第二電流電極端和耦合到可變增益放大器半復制品模塊的輸出端的控制端。在實施例中，第一晶體管在線性模式中可變地有效，使得響應于由可變增益放大器半復制品模塊提供的電壓，在第一電流電極端處的電壓通過第二共模參考電壓來偏置。

在實施例中，該裝置另外包括具有耦合到可變增益放大器的第一端的第一開關，并且響應于確定輸入信號將被提供到模數(shù)轉換器，第一開關將閉合。在實施例中，該裝置還包括具有耦合到可變增益放大器的第一端的第二開關，并且響應于確定輸入信號將被提供到外部模式電路系統(tǒng)，第二開關將閉合。在實施例中，響應于第一開關閉合，模數(shù)轉換器提供來自裝置的數(shù)字輸出信號，并且響應于第二開關閉合，外部模式電路系統(tǒng)提供來自裝置的模擬輸出信號。

在實施例中，可變增益放大器半復制品包括放大器，該放大器包括非反相輸入端、接收第二共模參考電壓的反相輸入端和輸出端。在此實施例中，可變增益放大器半復制品另外包括晶體管，該晶體管包括耦合到放大器的輸出端的控制端、耦合到放大器的非反相輸入端的第一電流電極和耦合到接地電壓參考的第二電流電極。晶體管在放大器的反饋路徑中。在此實施例中，可變增益放大器半復制品還包括電阻器，該電阻器包括第一端和第二端，其中該第二端耦合到晶體管的第一電流電極。電阻器和晶體管形成第二電壓移位器，以將在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平調節(jié)為第二共模電壓參考。在此實施例中，響應于在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平是第二共模電壓參考，從放大器輸出第二電壓電平，并且第二電壓電平致使電壓移位器輸出第三輸出信號，該第三輸出信號基于第二共模電壓參考而偏置。

在另一個實施例中，響應于在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平是第二共模電壓參考，從放大器輸出第二電壓電平，并且第二電壓電平致使電壓移位器輸出第三輸出信號，該第三輸出信號基于第二共模電壓參考而偏置。

根據(jù)一個方面，根據(jù)本公開的至少一個實施例公開一種用于將可變增益放大器與模數(shù)轉換器介接的方法。該方法包括在可變增益放大器處接收輸入信號。在實施例中，可變增益放大器具有第一電源電壓。該方法另外包括從可變增益放大器輸出第一輸出信號。在實施例中，第一輸出信號基于可變增益放大器的第一共模電壓而偏置。該方法還包括在電壓移位器處接收第一輸出信號。該方法另外包括以模數(shù)轉換器的第二共模電壓偏置第一輸出電壓。在實施例中，第二共模電壓為提供到模數(shù)轉換器的第二電源電壓的平均值。該方法還包括在模數(shù)轉換器處接收以第二共模電壓偏置的第一輸出電壓。

在實施例中，該方法另外包括在電壓移位器處接收電壓以控制輸出電壓的偏置。在實施例中，電壓在可變增益放大器半復制品模塊中產生。在實施例中，電壓基于第一共模電壓和第二共模電壓產生。

在實施例中，該方法還包括響應于確定輸入信號將被提供到模數(shù)轉換器，閉合第一開關以將第一輸出信號提供到電壓移位器。在實施例中，該方法另外包括響應于確定輸入信號將被提供到外部模數(shù)轉換器，閉合第二開關以將第一輸出信號提供到外部模式電路系統(tǒng)。

附圖說明

通過參見附圖，可以更好地理解本公開，并且使本領域的普通技術人員清楚它的許多特征和優(yōu)點。

圖1示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的與多個微控制器單元連通的雷達裝置的框圖。

圖2示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的在圖1中雷達裝置中的基帶模塊的一部分的框圖。

圖3示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的圖2中基帶模塊的一部分的示意圖。

圖4示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的用于將接收器電路耦合到模數(shù)轉換器的方法的流程圖。

圖5示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的用于將放大器的輸出電壓轉換到模數(shù)轉換器可以接收的電壓范圍的方法的流程圖。

在不同附圖中使用相同參考符號指示相似或相同項目。

具體實施方式

裝置包括無線電子系統(tǒng)，該無線電子系統(tǒng)又包括特定于無線電前端(例如混頻器、濾波器和放大器)的不同電路。無線電子系統(tǒng)的輸出信號可以為耦合到可變增益放大器的基帶模擬信號。在實施例中，無線電信號常常具有大范圍的振幅，并且較小振幅的信號可以比較大振幅的信號需要較多的增益。因此，可變增益放大器可以提供基于輸入信號的振幅的自動增益控制?？勺冊鲆娣糯笃鞯妮敵鲂盘柨梢择詈系诫妷焊S器放大器，該電壓跟隨器放大器繼而將其輸出信號提供到模數(shù)轉換器。具體地說，來自電壓跟隨器放大器的輸出信號可以被提供到模數(shù)轉換器的輸入端。

裝置還可以包括復制品可變增益放大器，該復制品可變增益放大器接收用于可變增益放大器的共模電壓。在實施例中，在復制品可變增益放大器內的部件盡可能接近地匹配可變增益放大器的部件。復制品可變增益放大器的輸出電壓耦合到第二電壓跟隨器放大器。在實施例中，可變增益放大器與復制品可變增益放大器的電源端耦合到同一電源端，以接收電源電壓?？勺冊鲆娣糯笃髋c復制品可變增益放大器的接地端耦合到同一接地參考端。第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器放大器的電源端耦合到同一個電源電壓端以接收電源電壓vh。第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器放大器的接地端耦合到同一接地參考端。在此實施例中，模數(shù)轉換器的電源端耦合到不同電源電壓vl。

第二電壓跟隨器放大器的輸出信號耦合到電阻器的第一端。電阻器的第二端耦合到放大器的非反相輸入端。第三電壓參考耦合到放大器的反相輸入端。在實施例中，第三電壓參考為模數(shù)轉換器的所期望的共模電壓。放大器的輸出信號隨后被提供到第一晶體管的控制端，并且提供到第二晶體管的控制端。第一晶體管的第一電流電極耦合到模數(shù)轉換器的第一輸入端，第二晶體管的第一電流電極耦合到模數(shù)轉換器的第二輸入端。在操作中，放大器驅動在第一晶體管的控制端上的電壓，直至第一晶體管通過電阻器吸取足夠的電流為止，使得在放大器的非反相輸入端處的電壓為模數(shù)轉換器的共模電壓。由于電阻器是輸入電阻器的復制品，并且第一晶體管是第二晶體管的復制品，因此在模數(shù)轉換器的節(jié)點處的平均電壓也可以是模數(shù)轉換器的共模電壓。

圖1示出系統(tǒng)100的圖示，該系統(tǒng)100包括雷達裝置102、天線103和與雷達裝置102連通的微控制器106和108。雷達裝置102另外包括具有數(shù)字控制器110和接收器104的各種電路系統(tǒng)。接收器104包括毫米波模塊112和基帶模塊114?；鶐K114包括可變增益放大器116和轉換模塊118。轉換模塊118包括外部模式電路系統(tǒng)120和內部模式電路系統(tǒng)122。外部模式電路系統(tǒng)120通過電容器126和負載128將輸出信號提供到微控制器108的模數(shù)轉換器(adc)124。內部模式電路系統(tǒng)122與基帶電路114的adc130連通。在實施例中，adc130可以是連續(xù)時間δ-∑(delta-sigma)轉換器。

基帶模塊104的部件可以經由電壓參考設置有一個電源電壓，并且adc130可以經由不同電壓參考設置有較低電源電壓。在實施例中，一個電源電壓為3.3v，并且另一個電源電壓為1.8v。

操作期間，雷達裝置102的接收器電路104可以經由天線103接收基帶信號，該基帶信號隨后可以經由毫米波模塊112被提供到基帶電路114的可變增益放大器116，該毫米波模塊112修改所接收的毫米波信號以變?yōu)榛鶐盘?。在實施例中，毫米波模塊112可以為混頻器，該混頻器用～77ghz本地振蕩器對～77ghz信號進行混頻以產生10mhz或更低的基帶信號。其它實施例可以使用在76ghz到81ghz的范圍內以及在約24ghz的較低頻率處的毫米波信號?；鶐盘栆部梢詾閐c-20mhz或dc-40mhz或任何其它合適的基帶，這取決于基帶電路和adc的規(guī)格。在實施例中，通過毫米波模塊112提供的信號可以為差分信號，該差分信號大約在可變增益放大器116的共模模式電壓vcm被偏置。因此，輸入電壓可以在可變增益放大器116的輸入電壓范圍內。

可變增益放大器116可以隨后放大輸入信號并且將放大的信號提供到轉換模塊118，該轉換模塊118繼而可以將該信號提供到mcu108的adc124或者提供到接收器電路104上的adc130。數(shù)字控制器模塊110可以基于被發(fā)送到轉換模塊118的開關的控制信號來控制信號將提供到兩個mcu106和108中的哪個。例如，響應于轉換模塊的第一開關閉合，信號可以被提供到外部模式電路系統(tǒng)120，該外部模式電路系統(tǒng)120繼而將信號提供到mcu108的adc124?？商鎿Q的是，響應于轉換模塊的第二開關閉合，信號可以被提供到內部模式電路系統(tǒng)122，該內部模式電路系統(tǒng)122繼而將信號提供到在接收器電路104內部的adc130。在又一實施例中，有可能使這兩個開關都閉合以將信號傳輸?shù)絘dc124和adc130二者。例如，如果兩個不同的adc具有不同的帶寬規(guī)格，則可能需要閉合這兩個開關，這兩個不同adc的輸出信號可以組合以提供具有比任一adc可以獨自提供的帶寬更寬的帶寬的結果。應注意，外部adc不需要在mcu中，但如此示出是為了方便論述。

響應于第一開關閉合，外部模式電路系統(tǒng)120可以經由雷達裝置102的外部接腳將信號提供到外部adc124。在實施例中，電容器126和負載128可以用于將雷達裝置102耦合到mcu108和將信號提供到在適當電壓下的adc124，該適當電壓可以通過adc124中的內部電路系統(tǒng)操控，該adc124提供其自身的共模偏置。在實施例中，adc130的輸入電壓范圍可以低于可變增益放大器116的輸入電壓范圍。因此，如果信號將被提供到adc130，內部模式電路系統(tǒng)122可以基于adc130的共模輸入電壓vcmadc而不是可變增益放大器116的共模輸出電壓來轉換待偏置信號，如將在以下關于圖2和圖3更詳細地描述。

盡管裝置102包括單獨的外部插腳以將輸出信號提供到mcu106和108，但在實施例中，裝置102可以僅包括用于將輸出信號提供到mcu的單個外部接腳。在此實施例中，adc130和外部模式電路系統(tǒng)120將經由相同的外部接腳提供它們的相應輸出信號，這取決于在基帶電路114中的開關的狀態(tài)。因此，在此實施例中，裝置102可以利用相同的外部接腳以將內部adc130的數(shù)字輸出信號提供到mcu106和將模擬信號提供到mcu108。

圖2示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的圖1的基帶模塊114的一部分的框圖，該基帶模塊114的一部分包括可變增益放大器116、電壓跟隨器放大器202、可變增益放大器半復制品模塊204、電壓移位器206和adc130。可變增益放大器116包括輸入端和輸出端。電壓跟隨器放大器202包括耦合到可變增益放大器116的輸出端的輸入端和輸出端?？勺冊鲆娣糯笃靼霃椭破?04包括兩個輸入端和輸出端。電壓移位器206包括耦合到電壓跟隨器放大器202的輸出端的第一輸入端、耦合到可變增益放大器半復制品204的輸出端的第二輸入端，和輸出端。adc130包括耦合到電壓移位器206的輸出端的輸入端。在圖2的實施例中，輸出信號，例如從可變增益放大器116、電壓跟隨器放大器202和電壓移位器206輸出的信號可以是單端信號。在此實施例中，可變增益放大器116、電壓跟隨器放大器202和電壓移位器206可以僅具有單個輸出端。在另一個實施例中，輸出信號可以是不同的信號，如以下在圖3中所表示。

在操作期間，可變增益放大器116可以接收輸入信號，例如來自圖1的毫米波模塊112的輸入信號，該輸入信號可以用共模電壓vcm偏置?？勺冊鲆娣糯笃?16可以放大輸入信號并且提供大約在共模電壓vcm偏置的輸出電壓。還可能的是，可變增益放大器116的輸入共模和輸出共模是不同的，這是圖3中的情況。電壓跟隨器放大器202可以是低阻抗放大器，并且電壓跟隨器放大器202可以是輸出信號的緩沖器，該信號跟隨可變增益放大器116的輸出信號。vga半復制品204可以接收與vga116的共模電壓vcm相等的第一電壓和與adc130的共模電壓vcmadc相等的第二電壓，并且可以利用這些電壓來調節(jié)vga半復制品204的輸出信號。在實施例中，vga半復制品204可包括單個放大器，而可變增益放大器116可包括兩個放大器電路。在此實施例中，vga半復制品204可包括可變增益放大器116中的部件的一半，但vga半復制品204中的那些部件可以大體類似于可變增益放大器116中的對應部件。在另一個實施例中，系統(tǒng)可以是單端系統(tǒng)，并且可變增益放大器116可以僅包括一個放大器電路。在此實施例中，vga半復制品204可包括與vga半復制品204中的可變增益放大器116部件相同的所有部件，并且vga半復制品204的部件可以大體類似于可變增益放大器116中的對應部件。

電壓跟隨器放大器202的輸出信號可被提供到電壓移位器206的第一輸入端，并且vga半復制品204的輸出電壓可被提供到電壓移位器206的第二輸入端。在不同實施例中，電壓移位器206可包括adc130的第一積分器級的輸入電阻器或者可包括與adc130分離的電阻器。vga半復制品204的輸出電壓可以控制從電壓跟隨器放大器202輸出的電壓在電壓移位器206中減小的電平。在實施例中，電源電壓或溫度的變化可以引起可變增益放大器116中的一些變化。但是，由于在可變增益放大器半復制品模塊204中的部件匹配在信號路徑中的對應部件，因此在可變增益放大器半復制品模塊204中發(fā)生相同的變化。因此，盡管有溫度和電源電壓變化，但電壓移位器206產生電壓的正確減小。減小的電壓從電壓移位器206輸出并且被提供到adc的輸入端。在實施例中，來自電壓移位器206的輸出電壓優(yōu)選地保持在adc130的共模電壓vcmadc，如下文將關于圖3更詳細地描述。在另一個實施例中，由于vga電源電壓的改變、工藝變化、溫度改變等等，該電壓也可以按需要增大或者可替換地增大或減少。在此實施例中，由于連接至以下圖3中的vinp和vinn的恒定電流源，電壓可以增大或減小。

圖3示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的圖1的基帶模塊114的示意圖部分，該基帶模塊114的示意圖部分包括可變增益放大器116、電壓跟隨器放大器202、可變增益放大器半復制品模塊204、電壓移位器206和adc130?？勺冊鲆娣糯笃?16包括電容器301和303，電阻器302、304、305、306和308，晶體管310和312以及電流源314和316。電壓跟隨器放大器202包括晶體管320和322以及電流源324和326?？勺冊鲆娣糯笃?16經由開關328和330耦合到電壓跟隨器放大器202。電壓移位器206包括晶體管336和338、運算放大器354、電阻器356和晶體管358。adc130包括電容器340、放大器344以及電壓移位器206的電阻器332和334。可變增益半放大器模塊204包括復制品可變增益放大器350、復制品電壓跟隨器放大器352和開關355。復制品可變增益放大器350包括電阻器360和362、晶體管364和電流源366。復制品電壓跟隨器放大器352包括晶體管370和電流源372。在另一個實施例中，圖3中所示的內部模式電路系統(tǒng)可以是單端實施方案。在此情況下，將利用單端信號，并且可變增益半放大器模塊204中的復制品電路將為完全復制品而不是半復制品。

在操作期間，可變增益放大器116接收模擬信號，該模擬信號將通過adc轉換成數(shù)字信號，該adc可以在包括可變增益放大器116的接收器的內部或外部。該數(shù)字信號由mcu例如圖1的mcu106使用。在實施例中，來自無線電系統(tǒng)(例如毫米波模塊112)的待轉換信號在耦合到電容器301的輸入端312處被接收。輸入信號可以隨后基于在端318處耦合到電阻器302的電壓而偏置。在實施例中，在電阻器302處的電壓為通過端318而提供的共模電壓vcm。在實施例中，共模電壓為可變增益放大器116的電源電壓的二分之一。在其他實施方式中，共模電壓可以為不同于可變增益放大器116的電源電壓的一半的電壓水平。偏置的輸入信號可以隨后被提供到晶體管310的控制端。晶體管310和312優(yōu)選地形成差分對。在實施例中，晶體管310和312可以為npn晶體管。在實施例中，電流源314提供與電流源316相同的量。電阻器308可以為可變電阻器，其中電阻器308的值的變化可以調整可變增益放大器116的增益幅值。在實施方式中，在耦合到電阻器304、306的電源端317處向可變增益放大器116提供例如3.3v的電源電壓。在一種實施方式中，可變增益放大器116通過電流源314、316耦合到接地電勢，電流源314、316各自耦合到接地端307。電阻器304形成可變增益放大器116的第一負載，并且產生提供給電壓跟隨器放大器202的第一輸入端321的電壓vp。電阻器306形成可變增益放大器116的第二負載，并且產生提供給電壓跟隨器放大器202的第二輸入端323的電壓vn。在此例子中，從可變增益放大器116輸出的信號通過vp和vn差異地表示。但是，系統(tǒng)可以利用單端信號，而不脫離本公開的范圍。

響應于開關328和330閉合，信號隨后被提供到電壓跟隨器放大器202的輸入端321、323。可替換的是，如果信號將被發(fā)送到mcu108的adc124，則信號可以被提供到外部模式電路系統(tǒng)120。在一個實施例中，該信號路徑可以使用發(fā)射極跟隨器放大器實施。

電壓跟隨器放大器202為信號調節(jié)中的下一步驟。晶體管320和電流源324基于來源于電流源324的電流的量對差分對的vp分支中的電流進行放大。類似地，晶體管322和電流源326基于來源于電流源326的電流的量對vn分支中的電流進行放大。在實施例中，晶體管320和322可以為npn晶體管，并且電壓跟隨器放大器202的輸出信號在晶體管320和322的發(fā)射極處產生。只要晶體管320和322的基極到發(fā)射極電壓足夠大以在發(fā)射極處對pn結正向偏置，則電壓跟隨器放大器202的輸出信號將傾向于跟隨輸入信號。因此，電壓跟隨器放大器202中晶體管320和322的輸出信號基本上依賴于晶體管320、322的基極的電壓，進而由電流源314、316通過流經電阻器304、306的電流以及由電源端325的電源電壓所設定。輸出信號還可以依賴于晶體管320、322的高溫與工藝依賴性vbe。電流源324、326的電流為電流源314、316的電流的復制電流，因此電壓跟隨器放大器202的電源電壓的變化或者晶體管320、322的vbe的變化得以在電壓跟隨器放大器202中修正。

在實施例中，電流源324和326幫助保持晶體管320和322的基極-發(fā)射極結正向偏置，并且允許輸出電壓改變而電流不過多地改變。在實施例中，電壓跟隨器放大器202可以向負載遞送一個電流量，該電流量為基極電流乘以晶體管320和322的β，并且該電流的可用性為放大器202給予低輸出阻抗。在實施例中，在耦合到晶體管320的第一電流電極和晶體管322的第一電流電極的電源端325處向電壓跟隨器放大器202提供例如3.3v的電源電壓。在實施方式中，電壓跟隨器放大器202通過電流源324、326耦合到接地電勢，電流源324、326各自耦合到接地端327。

信號可以隨后被提供到輸入端331、333。adc130的第一區(qū)段通過adc輸入電阻器332和334接收差分信號。輸入電阻器332具有通過輸入端331耦合到低阻抗電壓跟隨器放大器202的vp分支的輸出端的第一端，和耦合到adc130的放大器344的輸入端的第二端。輸入電阻器334具有通過輸入端333耦合到電壓跟隨器放大器202的vn分支的輸出端的第一端，和耦合到放大器344的反相輸入端的第二端。晶體管336具有控制端、耦合到電阻器334的第二端的第一電流電極和在接地端381耦合到接地電壓參考的第二電流電極。電阻器334和晶體管336組合以在信號的vn分支上形成電壓移位器。晶體管338具有控制端、耦合到電阻器332的第二端的第一電流電極和在接地端381耦合到接地電壓參考的第二電流電極。電阻器332和晶體管338組合以在信號的vp分支上形成電壓移位器。在電壓移位器兩端的電壓降由來自可變增益放大器半復制品模塊204的輸出電壓控制。

復制品可變增益放大器350被構造成匹配可變增益放大器116的一個分支中的部件，使得電阻器360匹配電阻器302并且接收共模電壓vcm，晶體管364匹配晶體管310，電流源366匹配電流源314，并且電阻器362匹配電阻器304。因此，復制品可變增益放大器350的輸出電壓產生基于共模電壓vcm的電壓，類似于可變增益放大器116的電壓。復制品可變增益放大器350的輸出電壓被提供到復制品電壓跟隨器放大器352。在實施例中，在耦合到電阻器362的電源端317處向復制器可變增益放大器350提供例如3.3v的電源電壓，該電源端317與耦合到可變增益放大器116的電阻器304、306的電源端317相同。在實施例中，復制器可變增益放大器350通過耦合到接地端361的電流源366而耦合到接地電勢。

復制品電壓跟隨器放大器352的部件被構造成匹配電壓跟隨器放大器202的一個分支中的對應部件。具體地，晶體管370匹配晶體管320，并且電流源372匹配電流源324。因此，響應于開關355閉合，以類似于電壓跟隨器放大器202的方式，復制品電壓跟隨器放大器352的輸出電壓跟隨復制品可變增益放大器350的輸出電壓。在實施例中，開關355可以鏡像開關328、330；例如當開關328、330閉合時，開關355閉合；當開關328、330打開時，開關355打開。在實施例中，在耦合到晶體管370的第一電流電極的電源端325處向復制品電壓跟隨器放大器352提供例如3.3v的電源電壓，該電源端325與耦合到晶體管320的第一電流電極和耦合到晶體管322的第一電流電極的電源端325相同。在實施例中，復制器電壓跟隨器放大器352通過耦合到接地端371的電流源372而耦合到接地電勢。

放大器354包括通過輸入端380接收adc130的共模電壓vcmadc的反相輸入端、非反相輸入端和輸出端。復制品adc輸入電阻器356具有耦合到復制品電壓跟隨器放大器352的輸出端的第一端，和耦合到放大器354的非反相輸入端的第二端。

在實施例中，復制品電阻器356被構造成匹配adc輸入電阻器332。晶體管358包括耦合到放大器354的輸出端的控制端、耦合到放大器354的非反相輸入端和復制品電阻器356的第二端的第一電流電極，以及通過接地端381耦合到接地電壓參考的第二電流電極。通過電源端383向放大器354提供例如1.8v的電源電壓。在實施例中，晶體管358被構造成匹配晶體管336。

電阻器356和晶體管358在放大器354的非反相輸入端處形成電壓移位器。放大器354可以基于在放大器354的反相輸入端和非反相輸入端處的電壓之間的差將電壓驅動到晶體管358的控制端上。在實施例中，晶體管358為n溝道場效應晶體管(fet)，使得控制端上的電壓越大，通過晶體管358提供越多的電流。通過晶體管358的電流流動穿過電阻器356，引起在電阻器356兩端的電壓降，并且降低在放大器354的非反相輸入端處的電壓。響應于晶體管358在電阻器356兩端吸取足夠的電流，放大器354的反饋被平衡以保持在放大器354的非反相輸入端處的adc130的共模電壓vcmadc。

施加到晶體管338的控制端的電壓允許特定量的電流流動穿過電阻器332，使得過高的電壓在電阻器332兩端下降，并且所得電壓vinp符合放大器344的共模需求。放大器344具有耦合在放大器344的第一輸出端345與正輸入端之間的電容器342，以及耦合在放大器344的第二輸出端347和負輸入端之間的電容器340，從而形成積分器級。來自放大器344的輸出信號前進到adc130內部的更多級，為簡潔起見未圖示或論述該更多級。類似地，施加到晶體管336的控制端的電壓允許特定量的電流流動穿過電阻器334，使得過高的電壓在電阻器334兩端下降，并且所得電壓vinn符合放大器344的共模需求。在實施例中，晶體管336和338可變地有效，例如僅當放大器354提供輸出電壓時(例如當開關355閉合時)晶體管才為有效。通過電源端383向放大器344提供例如1.8v的電源電壓，該電源端383與耦合到放大器354的電源端相同。在實施例中，放大器344的共模電壓為adc130的共模電壓vcmadc，例如9v。adc130的共模電壓vcmadc是adc130的電源電壓的二分之一。在另一實施例中，該共模電壓可以是不同于adc130的電源電壓的一半的電壓水平。從而，adc130的共模電壓vcmadc低于可變增益放大器的共模電壓vcm，例如1.8v。

當放大器354驅動足夠的電壓以在到放大器354的非反相輸入端處實現(xiàn)共模電壓vcmadc時，相同的電壓可以使得共模電壓vcmadc基于電阻器332和334以及晶體管336和338相比于電阻器356和晶體管358的共同特征來偏置在vinn和vinp處的差分信號。因此，被提供到放大器344的信號被偏置為適當?shù)墓材ｋ妷簐cmadc以用于放大器344。

電源電壓或溫度的變化可以引起可變增益放大器116、電壓跟隨器放大器202、電阻器332和334以及晶體管336和338中的一些變化。但是，由于在可變增益放大器半復制品模塊204中的部件匹配在信號路徑中的對應部件，因此在復制品可變增益放大器350、復制品電壓跟隨器放大器352、電阻器356和晶體管358中發(fā)生相同的變化。因此，盡管有溫度和電源電壓變化，但在adc放大器344處保持正確的共模電壓vcmadc。因此，實現(xiàn)可變增益放大器116與adc130之間的直接耦合，即使可變增益放大器116與adc130之間的電源電壓不同。此外，實現(xiàn)可變增益放大器116與adc130之間的直接耦合，即使可變增益放大器116與adc130之間的接地參考不同。

圖4示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的用于制作到模數(shù)轉換器的接收器電路的方法400的流程圖。方法在方框405處開始。在方框406處，執(zhí)行測試以確定較低電源電壓電路是否包括輸入電阻器。在實施例中，較低電源電壓電路為裝置的一部分，裝置的該部分相比于裝置的另一部分設置有較低電源電壓。在實施例中，較低電源電壓電路為圖1的adc130。

如果有可能，插入輸入電阻器，并且流程進行到方框408。但是，如果較低電源電壓電路不具有輸入電阻器，則流程進行到方框407，并且確定輸入電阻器是否可以被插入到電路中。在實施例中，較低電源電壓電路中的某些電路能夠插入電阻器。如果不可能，方法在方框420處結束。但是，如果電路具有輸入電阻器，流程進行到方框408，并且將第一低阻抗放大器引入到裝置中。在實施例中，第一低阻抗放大器為圖2的電壓跟隨器放大器202。

在方框409處，第一電阻器被復制為裝置中的第二電阻器。在方框410處，第一低阻抗放大器被復制為裝置中的第二低阻抗放大器。在方框411處，產生信號平均電壓。在實施例中，信號平均電壓基于電源電壓與地面之間的分壓器。在實施例中，信號平均電壓為adc130的共模電壓vcmadc。在實施例中，到裝置的交替輸入信號可以大約在信號平均電壓改變。

在方框412處，第二低阻抗放大器的輸出端耦合到第二電阻器的第一端。在方框413處，將第一晶體管引入到裝置中。在實施例中，第一晶體管包括耦合到第二電阻器的第二端的第一電流電極和耦合到接地電壓參考的第二電流電極。在方框414處，通過第二電阻器吸取第一電流。在實施例中，通過對第一晶體管的控制端施加合適電壓，來通過第二電阻器吸取第一電流，并且由此第二晶體管通過第二電阻器提供電流。在方框415處，基于通過第二電阻器吸取的電流而在第二電阻器的第二端處產生第二電壓。在實施例中，第二電壓為在到較低電源電壓電路的輸入端處的所期望的共模電壓vcmadc。在實施例中，第二電壓可以用驅動第一晶體管的控制端的放大器產生，如上文所描述并且如圖3的放大器354中所示。

在方框416處，第二晶體管耦合到第一電阻器的第二端。在方框417處，通過第二晶體管的第二電流匹配第一晶體管中的第一電流。在實施例中，通過將第一晶體管的控制端耦合到第二晶體管的控制端，第二電流可以匹配第一電流。在方框418處，基于在第二電阻器的第二端處產生的電壓，在第一電阻器的第二端處保持平均電壓。在實施例中，基于形成分壓器的第一電阻器和第二電阻器來保持平均電壓。流程在方框419處結束。

圖5示出根據(jù)本公開的至少一個實施例的用于將放大器的輸出電壓轉換到模數(shù)轉換器可以接收的電壓范圍的方法的流程圖。在方框502處，在可變增益放大器116處接收輸入信號。在實施例中，可變增益放大器具有第一電源電壓。在實施例中，可變增益放大器為圖1的可變增益放大器116。在方框504處，從可變增益放大器輸出第一輸出信號。在實施例中，基于可變增益放大器的第一共模電壓來偏置第一輸出信號。

在方框506處，響應于確定輸入信號將被提供到模數(shù)轉換器，閉合第一開關以將第一輸出信號提供到電壓移位器。在方框508處，在電壓移位器處接收第一輸出信號。在方框510處，在電壓移位器處接收控制輸出信號的偏置的電壓。在實施例中，可變增益放大器半復制品模塊204可以提供電壓以控制到電壓移位器206的輸出信號的偏置。在方框512處，以模數(shù)轉換器的第二共模電壓偏置第一輸出信號。在方框514處，以第二共模電壓偏置的第一輸出信號在模數(shù)轉換器處被接收。

根據(jù)一個方面，根據(jù)本公開的至少一個實施例公開一種裝置。該裝置包括接收第一共模參考電壓的第一端。該裝置還包括接收第二共模參考電壓的第二端。該裝置另外包括可變增益放大器，該可變增益放大器包括接收輸入信號的輸入端、提供基于第一共模電壓參考而偏置的第一輸出信號的輸出端和接收第一電源電壓的電源電壓端電壓參考。該裝置還包括電壓移位器電路，該電壓移位器電路包括耦合到可變增益放大器的輸出端的第一輸入端、第二輸入端，以及提供基于第二共模電壓參考而偏置的第三輸出信號的輸出端電壓參考。該裝置另外包括可變增益放大器半復制品模塊，該可變增益放大器半復制品模塊包括耦合到電壓移位器電路的第二輸入端的輸出端?？勺冊鲆娣糯笃靼霃椭破纺K基于第一共模電壓參考和第二共模電壓參考來控制電壓移位器電路的第三輸出信號。該裝置還包括模數(shù)轉換器，該模數(shù)轉換器包括耦合到電壓移位器的輸出端的輸入端。模數(shù)轉換器基于第三輸出信號來提供數(shù)字輸出信號。

在實施例中，電壓移位器包括電阻器，該電阻器具有耦合到可變增益放大器的輸出端的第一端和耦合到模數(shù)轉換器的輸入端的第二端。電壓移位器還包括第一晶體管，該第一晶體管包括耦合到電阻器的第二端的第一電流電極端、耦合到第二電壓參考的第二電流電極端和耦合到可變增益放大器半復制品模塊的輸出端的控制端。在實施例中，第一晶體管在線性模式中可變地有效，使得響應于由可變增益放大器半復制品模塊提供的電壓，在第一電流電極端處的電壓通過第二共模參考電壓來偏置。

在實施例中，該裝置另外包括具有耦合到可變增益放大器的第一端的第一開關，并且響應于確定輸入信號將被提供到模數(shù)轉換器，第一開關將閉合。在實施例中，該裝置還包括具有耦合到可變增益放大器的第一端的第二開關，并且響應于確定輸入信號將被提供到外部模式電路系統(tǒng)，第二開關將閉合。在實施例中，響應于第一開關閉合，模數(shù)轉換器提供來自裝置的數(shù)字輸出信號，并且響應于第二開關閉合，外部模式電路系統(tǒng)提供來自裝置的模擬輸出信號。

在實施例中，可變增益放大器半復制品包括放大器，該放大器包括非反相輸入端、接收第二共模參考電壓的反相輸入端和輸出端。在此實施例中，可變增益放大器半復制品另外包括晶體管，該晶體管包括耦合到放大器的輸出端的控制端、耦合到放大器的非反相輸入端的第一電流電極和耦合到接地電壓參考的第二電流電極。晶體管在放大器的反饋路徑中。在此實施例中，可變增益放大器半復制品還包括電阻器，該電阻器包括第一端和第二端，其中該第二端耦合到晶體管的第一電流電極。電阻器和晶體管形成第二電壓移位器，以將在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平調節(jié)為第二共模電壓參考。在此實施例中，響應于在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平是第二共模電壓參考，從放大器輸出第二電壓電平，并且第二電壓電平致使電壓移位器輸出第三輸出信號，該第三輸出信號基于第二共模電壓參考而偏置。

在另一個實施例中，響應于在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平是第二共模電壓參考，從放大器輸出第二電壓電平，并且第二電壓電平致使電壓移位器輸出第三輸出信號，該第三輸出信號基于第二共模電壓參考而偏置。

根據(jù)一個方面，根據(jù)本公開的至少一個實施例公開一種用于將可變增益放大器與模數(shù)轉換器介接的方法。該方法包括在可變增益放大器處接收輸入信號。在實施例中，可變增益放大器具有第一電源電壓。該方法另外包括從可變增益放大器輸出第一輸出信號。在實施例中，第一輸出信號基于可變增益放大器的第一共模電壓而偏置。該方法還包括在電壓移位器處接收第一輸出信號。該方法另外包括以模數(shù)轉換器的第二共模電壓偏置第一輸出電壓。在實施例中，第二共模電壓為提供到模數(shù)轉換器的第二電源電壓的平均值。該方法還包括在模數(shù)轉換器處接收以第二共模電壓偏置的第一輸出電壓。

在實施例中，該方法另外包括在電壓移位器處接收電壓以控制輸出電壓的偏置。在實施例中，電壓在可變增益放大器半復制品模塊中產生。在實施例中，電壓基于第一共模電壓和第二共模電壓產生。

在實施例中，該方法還包括響應于確定輸入信號將被提供到模數(shù)轉換器，閉合第一開關以將第一輸出信號提供到電壓移位器。在實施例中，該方法另外包括響應于確定輸入信號將被提供到外部模數(shù)轉換器，閉合第二開關以將第一輸出信號提供到外部模式電路系統(tǒng)。

根據(jù)一個方面，根據(jù)本公開的至少一個實施例公開一種裝置。該裝置包括接收第一共模參考電壓的第一端。該裝置還包括接收第二共模參考電壓的第二端。該裝置另外包括可變增益放大器，該可變增益放大器包括接收輸入信號的輸入端、提供基于第一共模電壓參考而偏置的第一輸出信號的輸出端和接收第一電源電壓的電源電壓端。該裝置還包括電壓跟隨器放大器，該電壓跟隨器放大器包括耦合到可變增益放大器的輸出端的輸入端、輸出端和接收第一電源電壓的電源電壓端。在輸出端上的第二輸出信號跟隨從可變增益放大器接收的第一輸出信號。該裝置另外包括電壓移位器電路，該電壓移位器電路包括耦合到電壓跟隨器放大器的輸出端的第一輸入端、第二輸入端和提供基于第二共模電壓參考而偏置的第三輸出信號的輸出端。該裝置還包括可變增益放大器半復制品模塊，該可變增益放大器半復制品模塊包括耦合到電壓移位器電路的第二輸入端的輸出端?？勺冊鲆娣糯笃靼霃椭破纺K基于第一共模電壓參考和第二共模電壓參考來控制電壓移位器電路的第三輸出信號。該裝置另外包括模數(shù)轉換器，該模數(shù)轉換器包括耦合到電壓移位器的輸出端的輸入端和耦合到第二電壓參考的電源端。模數(shù)轉換器基于第三輸出信號來提供數(shù)字輸出信號。

在實施例中，該裝置包括開關，該開關具有耦合到可變增益放大器的第一端和耦合到電壓跟隨器放大器的第二端。響應于確定輸入信號將被提供到模數(shù)轉換器，第一開關將閉合，并且當開關閉合時，第一輸出信號被提供到電壓跟隨器放大器的輸入端。

在實施例中，電壓移位器包括電阻器，該電阻器具有耦合到電壓跟隨器放大器的輸出端的第一端和耦合到模數(shù)轉換器的輸入端的第二端。該裝置還包括第一晶體管，該第一晶體管包括耦合到電阻器的第二端的第一電流電極端、耦合到第三電壓參考的第二電流電極端和耦合到可變增益放大器半復制品模塊的輸出端的控制端。第一晶體管在線性模式中可變地有效，使得響應于由可變增益放大器半復制品模塊提供的電壓，在第一電流電極端處的電壓通過第二共模參考電壓來偏置。

在實施例中，可變增益放大器半復制品包括放大器，該放大器包括非反相輸入端、接收第二共模參考電壓的反相輸入端和輸出端。在實施例中，第一電壓參考的值為模數(shù)轉換器的所期望的偏置點。可變增益放大器半復制品另外包括晶體管，該晶體管包括耦合到放大器的輸出端的控制端、耦合到放大器的非反相輸入端的第一電流電極和耦合到接地電壓參考的第二電流電極。在實施例中，晶體管在放大器的反饋路徑中?？勺冊鲆娣糯笃靼霃椭破愤€包括電阻器，該電阻器包括第一端和第二端。在實施例中，第二端耦合到晶體管的第一電流電極，并且電阻器和晶體管形成第二電壓移位器，以將在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平調節(jié)為第二共模電壓參考。在此實施例中，響應于在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平是第二共模電壓參考，從放大器輸出第二電壓電平，并且第二電壓電平致使電壓移位器輸出基于第二共模電壓參考而偏置的第三輸出信號。

在另一個實施例中，響應于在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平是第二共模電壓參考，從放大器輸出第二電壓電平，并且第二電壓電平致使電壓移位器輸出第三輸出信號，該第三輸出信號基于第二共模電壓參考而偏置。

本公開的實施例還涉及一種裝置，該裝置包括：接收第一共模參考電壓的第一端；接收第二共模參考電壓的第二端；包括輸入端、輸出端和電源電壓端的可變增益放大器，其中該輸入端接收輸入信號，該輸出端提供基于第一共模電壓參考而偏置的第一輸出信號，該電源電壓端接收第一電源電壓；電壓跟隨器放大器，該電壓跟隨器放大器包括耦合到可變增益放大器的輸出端的輸入端、輸出端和接收第一電源電壓的電源電壓端，其中在輸出端上的第二輸出信號跟隨從可變增益放大器接收的第一輸出信號；電壓移位器電路，該電壓移位器電路包括耦合到電壓跟隨器放大器的輸出端的第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該輸出端提供基于第二共模電壓參考而偏置的第三輸出信號；包括耦合到電壓移位器電路的第二輸入端的輸出端的可變增益放大器半復制品模塊，該可變增益放大器半復制品模塊基于第一共模電壓參考和第二共模電壓參考控制電壓移位器電路的第三輸出信號；以及包括耦合到電壓移位器的輸出端的輸入端和耦合到第二電壓參考的電源端的模數(shù)轉換器，該模數(shù)轉換器基于第三輸出信號提供數(shù)字輸出信號。

該裝置另外可包括：具有耦合到可變增益放大器的第一端和耦合到電壓跟隨器放大器的第二端的開關，響應于確定輸入信號將被提供到模數(shù)轉換器，第一開關將閉合，其中當開關閉合時，第一輸出信號將被提供到電壓跟隨器放大器的輸入端。

電壓移位器可包括：具有耦合到電壓跟隨器放大器的輸出端的第一端和耦合到模數(shù)轉換器的輸入端的第二端的電阻器；以及第一晶體管，該第一晶體管包括耦合到電阻器的第二端的第一電流電極端、耦合到第三電壓參考的第二電流電極端和耦合到可變增益放大器半復制品模塊的輸出端的控制端，其中第一晶體管在線性模式中可變地有效，使得響應于由可變增益放大器半復制品模塊提供的電壓，在第一電流電極端處的電壓通過第二共模參考電壓來偏置。

可變增益放大器半復制品可包括：包括非反相輸入端、接收第二共模參考電壓的反相輸入端和輸出端的放大器，其中第一電壓參考的值為模數(shù)轉換器的所期望的偏置點；

包括耦合到放大器的輸出端的控制端、耦合到放大器的非反相輸入端的第一電流電極和耦合到接地電壓參考的第二電流電極的晶體管，其中該晶體管在放大器的反饋路徑中；以及包括第一端和第二端的電阻器，其中該第二端耦合到晶體管的第一電流電極，其中電阻器和晶體管形成第二電壓移位器以將在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平調節(jié)為第二共模電壓參考。

響應于在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平是第二共模電壓參考，可以從放大器輸出第二電壓電平，其中該第二電壓電平致使電壓移位器輸出第三輸出信號，該第三輸出信號基于第二共模電壓參考而偏置。

響應于在放大器的非反相輸入端處的第一電壓電平是第二共模電壓參考，可以從放大器輸出第二電壓電平，其中該第二電壓電平致使電壓移位器輸出第三輸出信號，該第三輸出信號基于第二共模電壓參考而偏置。

考慮到本文所公開的本公開的說明書和實踐，本領域技術人員將清楚本公開的其它實施例、用途和優(yōu)點。本說明書和附圖應僅被視為例子，并且本公開的范圍因此旨在僅以所附權利要求書及其等效物來限定。例如，本領域技術人員將理解，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，例如具有基于指令的數(shù)據(jù)處理器的計算機可用于實施本文所述的分析。

應注意，并不需要一般描述中的所有上述活動或元件，因為可能不需要特定活動或裝置的一部分并且一個或多個另外的活動可以被執(zhí)行，或者包括除所描述之外的元件。再者，活動的所列順序不必是活動執(zhí)行的順序。

并且，已經參照具體實施例描述了概念。但是，本領域的普通技術人員應了解，在不脫離如在以下權利要求中闡述的本公開的范圍的情況下，可以做出各種修改和改變。因此，說明書和附圖應在說明性而不是限制性意義上看待，并且預期所有此類修改都包括在本公開的范圍內。

上文已經關于具體實施例描述了益處、其它優(yōu)點和問題的解決方案。但是，該益處、優(yōu)點、問題的解決方案以及可以致使任何益處、優(yōu)點或解決方案發(fā)生或變?yōu)檩^為明顯的任何特征不應解釋為任何或所有權利要求的關鍵、所需或基本的特征。