本公开的一个方面涉及一种用于操作放大器的方法，该放大器包括耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电阻器、以及耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电容器。该方法包括：调节可变电阻器的电阻以调节放大器的低频增益，以及在与对可变电阻器的电阻的调节的相反的方向上调节可变电容器的电容。
第一负载，被耦合在所述第一输入晶体管的漏极与电源电压之间；
第二负载，被耦合在所述第二输入晶体管的漏极与所述电源电压之间；
可变电阻器，被耦合在所述第一输入晶体管的源极与所述第二输入晶体管的源极之间；以及可变电容器，被耦合在所述第一输入晶体管的所述源极与所述第二输入晶体管的所述源极之间；以及控制器，被配置为调节所述可变电阻器的电阻以调节针对低于所述放大器的零位置的频率的所述放大器的低频增益，并且在与对所述可变电阻器的所述电阻的所述调节的相反的方向上调节所述可变电容器的电容，使得如果所述可变电阻器的所述电阻被增加，则所述可变电容器的所述电容被减小，以及如果所述可变电阻器的所述电阻被减小，则所述可变电容器的所述电容被增加，以便减小所述可变电阻器的电阻值R和所述可变电容器的电容值C的RC乘积的变化。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变电阻器包括场效应晶体管FET电阻器，并且所述控制器被配置为通过调节被施加到所述FET电阻器的栅极的第一控制电压来调节所述可变电阻器的所述电阻。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述可变电容器包括一个或多个基于电压的电容器，并且所述控制器被配置为通过调节被施加到所述一个或多个基于电压的电容器的第二控制电压来调节所述可变电容器的所述电容。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器被配置为在相同的方向上调节所述第一控制电压和所述第二控制电压。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制器被配置为：
如果所述第一控制电压被增加，则增加所述第二控制电压，以及
如果所述第一控制电压被减小，则减小所述第二控制电压。
6.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器包括：
低频增益选择器，被配置为输出指示多个不同频率增益设置中的所选择的频率增益设置的选择信号；
第一数模转换器DAC，被配置为接收所述选择信号，并且根据所述多个不同的低频增益设置中的所选择的低频增益设置来设置所述第一控制电压的电压电平；以及第二DAC，被配置为接收所述选择信号，并且根据所述多个不同的低频增益设置中的所选择的低频增益设置来设置所述第二控制电压的电压电平。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一控制电压被输入到所述第二DAC以为所述第二DAC供电。
8.根据权利要求3所述的系统，其中所述一个或多个基于电压的电容器中的每个基于电压的电容器包括FET，所述FET具有被配置为接收所述第二控制电压的栅极、以及源极和漏极，所述源极和漏极被绑定在一起、并且被耦合到所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管中的一个输入晶体管的所述源极。
9.根据权利要求2所述的系统，其中所述可变电容器包括一个或多个基于电压的电容器，并且所述第一控制电压也被施加到所述一个或多个基于电压的电容器以调节所述可变电容器的电容。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述一个或多个基于电压的电容器中的每个基于电压的电容器包括FET，所述FET具有被配置为接收所述第一控制电压的栅极、以及源极和漏极，所述源极和漏极被绑定在一起、并且被耦合到所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管中的一个输入晶体管的所述源极。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变电容器包括：
多个开关，被配置为选择性地将所述基于电压的电容器中的每个基于电压的电容器耦合到所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管的所述源极；
其中所述控制器被配置为基于多个峰值增益设置中的所选择的峰值增益设置来选择性地闭合所述多个开关中的两个或更多个开关，以将多个所述基于电压的电容器耦合到所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管的所述源极，并且通过调节被施加到所述基于电压的电容器的控制电压，来在与对所述可变电阻器的所述电阻的所述调节的相反的方向上调节所述可变电容器的所述电容。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置为利用所述可变电容器的最大电容器设置来调节所述可变电阻器的所述电阻，使得所述RC乘积在跨越所述低频增益的可调范围内被保持在RC范围内。
13.一种用于操作放大器的方法，所述放大器包括被耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电阻器、以及被耦合在所述第一输入晶体管的所述源极与所述第二输入晶体管的所述源极之间的可变电容器，所述方法包括：调节所述可变电阻器的电阻以调节针对低于所述放大器的零位置的频率的所述放大器的低频增益；以及在与对所述可变电阻器的所述电阻的调节的相反的方向上调节所述可变电容器的电容，使得如果所述可变电阻器的所述电阻被增加，则所述可变电容器的所述电容被减小，以及如果所述可变电阻器的所述电阻被减小，则所述可变电容器的所述电容被增加，以便减小所述可变电阻器的电阻值R和所述可变电容器的电容值C的RC乘积的变化。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述可变电阻器包括场效应晶体管FET电阻器，并且调节所述可变电阻器的所述电阻包括：调节被施加到所述FET电阻器的栅极的第一控制电压。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述可变电容器包括一个或多个基于电压的电容器，并且调节所述可变电容器的所述电容包括：调节被施加到所述一个或多个基于电压的电容器的第二控制电压。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一控制电压和所述第二控制电压在相同的方向上被调节。
17.根据权利要求16所述的方法，其中调节被施加到所述一个或多个基于电压的电容器的所述第二控制电压包括：如果所述第一控制电压被增加，则增加所述第二控制电压；以及如果所述第一控制电压被减小，则减小所述第二控制电压。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述一个或多个基于电压的电容器中的每个基于电压的电容器包括FET，所述FET具有被配置为接收所述第二控制电压的栅极、以及源极和漏极，所述源极和漏极被绑定在一起、并且被耦合到所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管中的一个输入晶体管的所述源极。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述可变电容器包括一个或多个基于电压的电容器，并且调节所述可变电容器的所述电容包括：将所述第一控制电压施加到所述一个或多个基于电压的电容器。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述一个或多个基于电压的电容器中的每个基于电压的电容器包括FET，所述FET具有被配置为接收所述第一控制电压的栅极、以及源极和漏极，所述源极和漏极被绑定在一起、并且被耦合到所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管中的一个输入晶体管的所述源极。
21.根据权利要求13所述的方法，其中所述可变电容器包括多个基于电压的电容器，并且所述方法还包括：基于多个峰值增益设置中的所选择的峰值增益设置来将多个所述基于电压的电容器耦合到所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管的所述源极；
其中在与对所述可变电阻器的所述电阻的调节的相反的方向上调节所述可变电容器的所述电容包括：调节被施加到所述基于电压的电容器的控制电压。
利用所述可变电容器的最大电容器设置来调节所述可变电阻器的所述电阻，使得所述RC乘积在跨越所述低频增益的可调范围内被保持在RC范围内。
23.一种用于操作放大器的装置，所述放大器包括被耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电阻器、以及被耦合在所述第一输入晶体管的所述源极与所述第二输入晶体管的所述源极之间的可变电容器，所述装置包括：用于调节所述可变电阻器的电阻以调节针对低于所述放大器的零位置的频率的所述放大器的低频增益的部件；以及用于在与对所述可变电阻器的所述电阻的调节的相反的方向上调节所述可变电容器的电容的部件；
其中所述用于在与对所述可变电阻器的所述电阻的所述调节的所述相反的方向上调节所述可变电容器的所述电容的部件包括：用于如果所述可变电阻器的所述电阻被增加则减小所述可变电容器的所述电容的部件，以及用于如果所述可变电阻器的所述电阻被减小则增加所述可变电容器的所述电容的部件，以便减小所述可变电阻器的电阻值R和所述可变电容器的电容值C的RC乘积的变化。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述可变电阻器包括场效应晶体管FET电阻器，并且用于调节所述可变电阻器的所述电阻的所述部件包括：用于调节被施加到所述FET电阻器的栅极的第一控制电压的部件。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述可变电容器包括一个或多个基于电压的电容器，并且用于调节所述可变电容器的所述电容的所述部件包括：用于调节被施加到所述一个或多个基于电压的电容器的第二控制电压的部件。
26.根据权利要求25所述的装置，其中所述第一控制电压和所述第二控制电压在相同的方向上被调节。
27.根据权利要求26所述的装置，其中用于调节被施加到所述一个或多个基于电压的电容器的所述第二控制电压的所述部件包括：用于如果所述第一控制电压被增加则增加所述第二控制电压的部件，以及用于如果所述第一控制电压被减小则减小所述第二控制电压的部件。
28.根据权利要求24所述的装置，其中所述可变电容器包括一个或多个基于电压的电容器，并且用于调节所述可变电容器的所述电容的所述部件包括：用于将所述第一控制电压施加到所述一个或多个基于电压的电容器的部件。
29.根据权利要求23所述的装置，其中所述可变电容器包括多个基于电压的电容器，并且所述装置还包括：用于基于多个峰值增益设置中的所选择的峰值增益设置来将多个所述基于电压的电容器耦合到所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管的所述源极的部件；
其中用于在与对所述可变电阻器的所述电阻的调节的相反的方向上调节所述可变电容器的所述电容的所述部件包括：用于调节被施加到所述基于电压的电容器的控制电压的部件。
30.根据权利要求23所述的装置，其中用于调节所述可变电阻器的所述电阻的所述部件包括：用于利用所述可变电容器的最大电容器设置来调节所述可变电阻器的所述电阻以使得所述RC乘积在跨越所述低频增益的可调范围内被保持在RC范围内的部件。
具有被耦合的退化电阻和电容的可变增益放大器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2016年9月16日在美国专利商标局提交的非临时申请No.15/268,264的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开的方面总体上涉及放大器，并且更具体地涉及可变增益放大器。
背景技术
[0004] 在通信系统中，信号可以通过信道(例如，传输线、电缆、电线等)从发射设备发射到接收设备。信道可以是带宽受限的，其中信道在高频处衰减信号。频率相关衰减可能导致通过信道传输的信号发生失真，尤其是高频信号。为了解决这个问题，接收设备可以包括在高频处具有增益峰值的放大器(也称为均衡器)以补偿高频处的信号衰减。
发明内容
[0005] 以下呈现一个或多个实施例的简要概述以便提供对这样的实施例的基本理解。本“发明内容”不是所有预期实施例的广泛概述，并且既不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在界定任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
[0006] 根据第一方面，提供了一种系统。该系统包括放大器和控制器。放大器包括第一输入晶体管、耦合在第一输入晶体管的漏极与电源电压之间的第一负载、第二输入晶体管、耦合在第二输入晶体管的漏极与电源电压之间的第二负载、耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电阻器、以及耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电容器。控制器被配置为调节可变电阻器的电阻以调节放大器的低频增益，并且在与对可变电阻器的电阻的调节的相反的方向上调节可变电容器的电容。
[0007] 第二方面涉及一种用于操作放大器的方法，该放大器包括耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电阻器、以及耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电容器。该方法包括：调节可变电阻器的电阻以调节放大器的低频增益，以及在与对可变电阻器的电阻的调节的相反的方向上调节可变电容器的电容。
[0008] 第三方面涉及一种用于操作放大器的装置，该放大器包括耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电阻器、以及耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电容器。该装置包括用于调节可变电阻器的电阻以调节放大器的低频增益的部件、以及用于在与对可变电阻器的电阻的调节的相反的方向上调节可变电容器的电容的部件。
[0009] 为了实现前述和相关目的，一个或多个实施例包括在下文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个实施例的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示可以采用各种实施例的原理的各种方式中的一些，并且所描述的实施例旨在包括所有这样的方面及其等同物。
附图说明
[0010] 图1示出了根据本公开的某些方面的示例性通信系统。
[0011] 图2是示出根据本公开的某些方面的信道的示例性频率响应和具有增益峰值的放大器的示例性频率响应的曲线图。
[0012] 图3示出了根据本公开的某些方面的包括可变电容器和可变电阻器的可变增益放大器的示例。
[0013] 图4示出了根据本公开的某些方面的可变电容器和可变电阻器的示例性实现。
[0014] 图5A是示出根据本公开的某些方面的针对其中放大器的低频增益被设置为高的情况下的用于不同电容器开关设置的增益与频率的示例的曲线图。
[0015] 图5B是示出根据本公开的某些方面的针对其中放大器的低频增益被设置为低的情况下的用于不同电容器开关设置的增益与频率的示例的曲线图。
[0016] 图6示出了根据本公开的某些方面的包括多个可变电容器的电容器网络的示例性实现。
[0017] 图7是示出根据本公开的某些方面的针对其中放大器的低频增益被设置为低的情况下的用于不同电容器开关设置的增益与频率的另一示例的曲线图。
[0018] 图8示出了根据本公开的某些方面的图6所示的电容器网络中的可变电容器的示例性实现。
[0019] 图9是示出根据本公开的某些方面的作为偏置电压的函数的NFET电阻器的电阻的曲线图。
[0020] 图10是示出根据本公开的某些方面的作为偏置电压的函数的电容器网络的电容的曲线图。
[0021] 图11示出了根据本公开的某些方面的控制器的示例性实现。
[0022] 图12示出了根据本公开的某些方面的控制器的另一示例性实现。
[0023] 图13示出了根据本公开的某些方面的控制器的又一示例性实现。
[0024] 图14示出了根据本公开的某些方面的其中可变增益放大器耦合到附加放大器的示例。
[0025] 图15是示出根据本公开的某些方面的用于操作放大器的方法的流程图。
具体实施方式
[0026] 以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而非旨在表示可以实践本文中描述的概念的仅有配置。详细描述包括具体细节，以便提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说很清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，以框图形式示出了公知的结构和组件，以避免模糊这样的概念。
[0027] 图1示出了用于通过信道130从发射设备115向接收设备140发射数据的通信系统110的示例。通信系统110可以用在例如串行器/解串器(SerDes)系统中以通过信道130发射高速串行数据(例如，5G比特/秒或更高)。在这方面，发射设备115可以包括用于将并行数据流转换为高速串行数据流的串行器120和用于通过信道130发射串行数据流的发射器125。
串行数据流可以作为差分信号进行发射。接收设备140可以包括用于从信道130接收串行数据流的接收器150，和用于将串行数据转换回并行数据以进行进一步处理的解串器155。信道130可以包括一个或多个印刷电路板(PCB)迹线、一个或多个传输线、电缆(例如，双绞线电缆、同轴电缆等)和/或其他类型的信道。
[0028] 通常，信道130受带宽限制，这引起信道130在高频处衰减信号。这种情况的一个示例在图2中示出，图2示出了信道130的示例性频率响应210。如图2所示，信道130的频率响应210在高频处滚降。为了补偿信号衰减，接收器150可以包括具有增益峰值的可变增益放大器。放大器通过使放大器的增益在高频处达到峰值来补偿信号衰减。这种情况的一个示例在图2中示出，图2示出了放大器的示例性频率响应220。如图2所示，放大器的增益在高频处达到峰值以补偿信道130的信号衰减。这产生在较宽的频带上近似平坦的组合频率响应。因此，放大器扩展了通信系统110的频带，并且因此扩展了在发射设备115与接收设备140之间可以发射数据的速率。
[0029] 可能需要调节放大器的峰值增益。例如，接收器150可以支持具有不同信号衰减特性的不同信道。在该示例中，可能需要调节放大器的峰值增益以补偿针对特定信道的信号衰减以在期望的频带上提供平坦的频率响应。如本文中使用的，峰值增益可以是指放大器在频率范围(例如，正在被接收的信号的整个频率范围或频带)上的最大增益。
[0030] 还可能需要调节放大器的低频增益。例如，接收器150可以支持不同的所接收的信号电平。在该示例中，可能需要调节放大器的低频增益以为特定信号电平提供适当的增益。如本文中使用的，低频增益可以是指放大器在低于放大器零位置的频率处的增益，如下面进一步讨论的。
[0031] 图3示出了在高频处具有增益峰值的可变增益差分放大器310的示例。放大器310可以被包括在图1所示的接收器150中以放大经由信道130接收的信号。
[0032] 放大器310包括用于从信道接收差分输入信号(Vin_p和Vin_n)的第一输入n型场效应晶体管(NFET)320和第二输入NFET 325、用于为放大器310提供偏置电流的第一电流偏置NEFT 330和第二电流偏置NEFT 335、以及第一负载电阻器RL1和第二负载电阻器RL2。第一负载电阻器RL1耦合在电源电压Vdd与第一输入NFET 320的漏极之间，并且第二负载电阻器RL2耦合在电源电压Vdd与第二输入NFET 325的漏极之间。第一电流偏置NFET 330耦合在第一输入NFET 320的源极与地之间，并且第二电流偏置NFET 335耦合在第二输入NFET 325的源极与地之间。第一电流偏置NFET 330的栅极和第二电流偏置NFET 335的栅极由偏置电压(表示为“NBIAS”)偏置。差分输入信号(Vin_p和Vin_n)在第一输入NFET 320的栅极和第二输入NFET 325的栅极处被接收，并且放大器310的差分输出(Vout_p和Vout_n)在第一输入NFET 320的漏极和第二输入NFET 325的漏极处被获取，如图3所示。
[0033] 放大器310还包括并联耦合在第一输入NFET 320的源极与第二输入NFET 325的源极之间的可变电容器Cs和可变电阻器Rs。在低频处，电阻器Rs在第一输入NFET 320的源极和第二输入NFET 325的源极处提供退化电阻，该退化电阻在低频处减小放大器310的增益。例如，放大器310的低频增益可以与电阻器Rs的电阻近似成反比。因此，可以通过调节电阻器Rs的电阻来调节放大器310的低频增益。
[0034] 电容器Cs的阻抗在高频处减小。由于电容器Cs与电阻器Rs并联耦合，所以电容器Cs在高频处有效地使电阻器Rs短路，引起放大器310的增益在高频处增加。该属性用于使放大器310的增益在高频处达到峰值以便在高频处为通过信道(例如，信道130)的信号衰减提供补偿，如下面进一步讨论的。
[0035] 图4示出了可变电容器Cs和可变电阻器Rs的示例性实现，其中可变电容器Cs的电容和可变电阻器Rs的电阻由控制器415控制，如下面进一步讨论的。
[0036] 在该示例中，可变电阻器Rs利用耦合在第一输入NFET 320的源极与第二输入NFET 325的源极之间的NFET电阻器420来实现。NFET电阻器420在三极管区域中操作，使得NFET电阻器420用作压控电阻器。这允许控制器415通过调节施加到NFET电阻器420的栅极的偏置电压(表示为“Vr”)来调节NFET电阻器420的电阻。在该示例中，控制器415通过减小偏置电压Vr来增加NFET电阻器420的电阻，并且通过增加偏置电压Vr来减小NFET电阻器420的电阻。由于偏置电压控制NFET电阻器420的电阻，所以偏置电压Vr也可以称为控制电压。尽管在该示例中使用NFET电阻器，但是应当理解，可变电阻器Rs可以利用另一种类型的FET电阻器(例如，PFET电阻器)来实现。
[0037] 可变电容器Cs用电容器网络430实现，电容器网络430包括并联耦合在第一输入NFET 320的源极与第二输入NFET 325的源极之间的多个电容性分支435-1至435-n。分支435-1至435-n包括电容器C1至Cn以及开关N1至Nn和M1至Mn。分支435-1至435-n中的每个包括电容器C1至Cn中的相应一个、开关N1至Nn中的相应一个、以及开关M1至Mn中的相应一个。
开关N1至Nn中的每个耦合在第一输入NFET 320的源极与相应分支中的电容器之间，并且开关M1至Mn中的每个耦合在第二输入NFET 325的源极与相应分支中的电容器之间。如图4所示，电容器C1至Cn中的每个耦合在相应分支中的两个开关(开关对)之间。
[0038] 每个分支中的一对开关控制分支中的电容器是否切换到电容器网络430中，并且因此控制电容器是否对耦合在第一输入NFET 320的源极与第二输入NFET 325的源极之间的电容器网络430的总电容做出贡献。当分支中的一对开关闭合时，分支中的电容器被切换到电容器网络430中，并且因此对网络430的电容做出贡献。在这种情况下，电容器通过相应分支中的开关耦合在第一输入NFET 320的源极与第二输入NFET 325的源极之间。例如，当一对开关N1和M1闭合时，电容器C1被切换到电容器网络430中并且耦合在第一输入NFET 320的源极与第二输入NFET 325的源极之间。当一对开关断开时，相应分支中的电容器被切换出电容器网络430，并且因此对网络430的电容没有贡献。在这种情况下，电容器与第一输入NFET 320的源极和第二输入NFET 325的源极去耦。
[0039] 控制器415通过使用开关信号S1至Sn控制开关的闭合/断开状态来设置电容器网络430的电容。开关信号S1至Sn中的每个控制分支435-1至435-n中的相应一个中的开关的闭合/断开状态。在图4所示的示例中，每个开关利用NFET开关实现，其中相应的开关信号被施加到NFET开关的栅极。在该示例中，控制器415通过将相应开关信号断言(asserting)为高(例如，近似为Vdd)来闭合一对NFET开关(并且因此将相应分支中的电容器切换到电容器网络430中)。控制器415通过将相应开关信号断言为低(例如，近似为地)来断开一对NFET开关。为了便于说明，图4中未明确示出控制器415与NFET开关的栅极之间的单独连接。
[0040] 在该示例中，每个单独的电容器C1至Cn的电容是固定的。控制器415通过控制被切换到网络430中的电容器C1至Cn的数目来调节电容器网络430的电容。切换到网络430中的电容器C1至Cn的数目越大，网络430的电容越大。
[0041] 在操作中，控制器415通过调节偏置电压Vr来调节放大器410的低频增益，偏置电压Vr控制NFET电阻器420的电阻。例如，控制器415可以通过增加偏置电压Vr来将放大器410的低频增益设置为高，这减小了NFET电阻器420的电阻。控制器415可以通过减小偏置电压Vr来将放大器410的低频增益设置为低，这增加了电阻器NFET 420的电阻。低频增益可以是指放大器410在低于放大器410的零位置的频率处的增益，其中零位置可以近似与NFET电阻器420和电容器网络430的电阻电容(RC)乘积成反比。
[0042] 控制器415通过控制被切换到电容器网络430中的电容器C1至Cn的数目来调节放大器410的峰值增益。例如，控制器415可以通过增加被切换到电容器网络430中的电容器C1至Cn的数目来增加放大器410的峰值增益。如上所述，控制器415通过闭合相应分支(即，与电容器相同的分支)中的一对开关来将特定电容器切换到电容器网络430中。
[0043] 图5A示出了针对其中放大器410的低频增益被设置为高的情况下的用于电容器网络430的不同开关设置的增益与频率的曲线图，这是通过将NFET电阻器420的电阻设置为低(即，将偏置电压Vr设置为高)来实现的。每个开关设置对应于被切换到电容器网络430中的电容器C1至Cn的不同数目，并且图5A中的每个曲线对应于开关设置中的不同的一个。如图5A所示，不同的开关设置产生不同的峰值增益，其中增加被切换到电容器网络430中的电容器的数目增加了峰值增益。
[0044] 图5B示出了针对其中放大器410的低频增益被设置为低的情况下的用于不同开关设置的增益与频率的曲线图，这是通过将NFET电阻器420的电阻设置为高(即，将偏置电压Vr设置为低)来实现的。如图5B所示，与图5A相比，将放大器410的低频增益设置为低引起峰值增益的频率位置在频率轴上向左移位(即，向较低频率移位)。这引起峰值增益中的一些峰值增益移动到中频带中，导致中频带隆起，如图5B所示。峰值增益的位置向左移位，因为每个峰值增益的位置取决于由电容器网络430和NFET电阻器420的RC乘积设置的零位置。增加NEFT电阻器420的电阻以减小放大器410的低频增益增加了RC乘积，这引起由RC乘积设置的零位置向左移位(即，向较低频率移位)。这又引起峰值增益的位置向左移位(并且至少一些峰值增益移位到中频带中)。针对最大开关设置(即，被切换到网络430中的所有电容器C1至Cn)的峰值增益在频率轴上在最左边。
[0045] 中频带中的峰值增益通常是不期望的，因为由信道产生的信号衰减在中频带范围内通常较低。结果，中频带中的峰值增益过度补偿由信道产生的信号衰减，导致过度峰值，这使接收到的信号产生失真。因此，期望防止中频带中的峰值增益。
[0046] 在本公开的一些实施例中，控制器415被配置为选择性地禁用某些开关设置以防止中频带中的峰值增益，如下面进一步讨论的。
[0047] 在一个示例中，控制器415被配置为将放大器410的低频增益设置为多个不同的低频增益设置中的任何一个，其中每个低频增益设置对应于可变电阻器Rs的特定电阻。对于低频增益设置中的每个，控制器415可以被配置为禁用一个或多个开关设置，该一个或多个开关设置否则将在中频带中导致一个或多个峰值增益。由于峰值增益随着低频增益的减小而在频率轴上向左移位，因此被禁用的开关设置的数目可以随着低频增益的减小而增加。对于特定的低频增益设置，针对增益设置而被禁用的开关设置不可用于增益设置。
[0048] 下面的表1示出了针对不同低频增益设置的可用开关设置(即，非被禁用的开关设置)的数目的示例。在该示例中，存在八种不同的低频增益设置和八种不同的开关设置，其中每个开关设置对应于被切换到电容器网络430中的不同数目的电容器C1至Cn。低频增益设置在表1中被编号为1至8，数字1对应于最高的低频增益设置，而数字8对应于最低的低频增益设置。
[0049] 表1
[0050]
[0051]
[0052] 在该示例中，对于最高的低频增益设置(即，增益设置1)，所有八个开关设置都可用。换言之，当放大器410被设置为最高的低频增益设置时，控制器415不禁用任何开关设置。如表1所示，从最高的低频增益设置(即，增益设置1)移动到最低的低频增益设置(即，增益设置8)，可用开关设置的数目减少。对于最低的低频增益设置，该示例中只有一个开关设置可用。换言之，控制器415禁用除了一个开关设置之外的所有开关设置。
[0053] 随着在从最高的低频增益设置移动到最低的低频增益设置时可用开关设置的数目减少，控制器415从最高的开关设置开始以降序禁用开关设置(即，被切换到电容器网络430中的全部电容器C1至Cn)。在表1的示例中，仅最低的开关设置(即，被切换到电容器网络
430中的电容器C1至Cn中的一个)可用于最低的低频增益设置。对于表1中的低频增益设置
4，五个开关设置可用，这表示，控制器415可以针对该增益设置将电容器C1至Cn中的多达五个切换到电容器网络430中。在该示例中，如果期望的开关设置不可用于当前的低频增益设置，则控制器415可以将电容器网络430的开关设置设置为可用于当前增益设置的最高的开关设置。
[0054] 应当理解，对于两个或更多个低频增益设置，可用开关设置的数目可以是相同的。
[0055] 在本公开的一些实施例中，通过减小跨越低频增益的可调谐范围的可变电容器Cs和可变电阻器Rs的RC乘积的变化来防止中频带隆起，如下面进一步讨论的。
[0056] 图6示出了根据本公开的各方面的可变增益差分放大器610。放大器610具有与放大器410共同的组件。为简洁起见，下面不再重复对共同组件的详细讨论。
[0057] 类似于图4中的放大器410，放大器610包括用于调节峰值增益的电容器网络630。电容器网络630包括并联耦合在第一输入NFET 320的源极与第二输入NFET 325的源极之间的多个电容分支635-1至635-n。分支635-1至635-n中的每个包括电容器C1至Cn中的相应一个、开关N1至Nn中的相应一个、以及开关M1至Mn中的相应一个，类似于图4中的电容器网络
430。电容器网络630与图4中的电容器网络430的不同之处在于，电容器网络630中的电容器C1至Cn中的每个利用可变电容器而不是固定电容器来实现。这允许控制器615调节(调谐)电容器网络630中的电容器C1至Cn的单独电容，如下面进一步讨论的。下面提供可变电容器的示例性实现。
[0058] 类似于图4中的控制器415，控制器615通过调节控制NFET电阻器420的电阻的偏置电压Vr来调节放大器610的低频增益。控制器615还通过使用开关信号S1至Sn控制被切换到电容器网络630中的电容器C1至Cn的数目来调节放大器610的峰值增益，与之前的相同。
[0059] 除了上述操作之外，控制器615还被配置为当放大器610的低频增益改变时，减小针对每个开关设置的可变电阻器Rs(例如，NFET电阻器420)和电容器网络630的RC乘积的变化(改变)。为此，当放大器610的低频增益改变时，控制器615在与可变电阻器Rs(例如，NFET电阻器420)的电阻相反的方向上调节可变电容器C1至Cn的电容。换言之，如果控制器615增加可变电阻器Rs的电阻以减小放大器610的低频增益，则控制器615减小电容器网络630中的可变电容器C1至Cn的电容，并且，如果控制器615减小可变电阻器Rs的电阻，则控制器615增加电容器网络630中的可变电容器C1至Cn的电容。因此，当可变电阻器Rs的电阻增加以减小低频增益时，电容器C1至Cn的电容减小以抵消可变电阻器Rs的电阻的增加，从而减小由电阻增加引起的RC乘积的变化。结果，与其中电容器网络430中的电容器C1至Cn中的每个具有固定电容的图4中的情况相比，RC乘积的变化减小。通过减小RC乘积的变化，控制器615在低频增益减小时减小峰值增益在频率轴上向左的移位(即，向较低频率的移位)，并且从而减轻中频带隆起。
[0060] 在某些方面，当控制器615调节NFET电阻器420的电阻以调节低频增益时，控制器615还可以调节可变电容器C1至Cn的电容，使得针对最大开关设置(即，被切换到网络630中的所有电容器C1至Cn)的RC乘积跨越低频增益的可调谐范围保持在某个RC范围内。例如，RC范围可以足够小以确保当放大器610被设置为最小低频增益时，针对最大开关设置的峰值增益不会移动到中频带中。由于针对最大开关设置的峰值增益在频率轴上位于最左侧，这也确保了针对其他开关设置的峰值增益保持在中频带之外。在一个示例中，RC范围可以对应于针对最大开关设置的20％或更小的从低频增益的可调谐范围中的最大低频增益到最小低频增益的RC乘积的变化。
[0061] 在某些方面，当控制器615调节NFET电阻器420的电阻以调节低频增益时，控制器615还可以调节可变电容器C1至Cn的电容，使得针对最大开关设置的RC乘积跨越低频增益的可调谐范围而保持近似恒定(固定)。如本文中使用的，术语“近似”可以对应于RC乘积的
5％或更小的变化。
[0062] 图7示出了针对其中放大器610的低频增益被设置为低的情况下的用于电容器网络630的不同开关设置的增益与频率的曲线图。如图7所示，通过减小NFET电阻器420和电容器网络630的RC乘积的变化，与其中电容器网络430中的电容器C1至Cn中的每个具有固定电容的图5B所示的情况相比，峰值增益向左的频率移位(即，向较低频率的移位)显著减小。这防止了峰值增益移动到中频带中，从而防止了图5B所示的中频带隆起。
[0063] 在一个示例中，控制器615可以被配置为将放大器615的低频增益设置为多个不同的低频增益设置中的任何一个，其中每个低频增益设置对应于可变电阻器Rs的特定电阻。由于可变电阻器Rs(例如，NFET电阻器420)的电阻由图6所示的示例中的偏置电压Vr控制，所以每个低频增益设置对应于特定偏置电压Vr。
[0064] 在该示例中，低频增益设置中的每个针对可变电容器C1至Cn具有相应的电容设置。因此，当控制器615将放大器615的低频增益设置为特定的低频增益设置(将可变电阻器Rs的电阻设置为相应电阻)时，控制器615根据对应的电容设置来设置可变电容器C1至Cn的电容。可以选择针对不同低频增益设置的电容设置使得可变电阻器Rs和电容器网络630的RC乘积跨越多个低频增益设置而针对最大开关设置(即，被切换到电容器网络630中的所有电容器C1至Cn)保持在特定RC范围内。例如，RC范围可以对应于针对最大开关设置的20％或更小的从低频增益设置中的最高(最大)一个到低频增益设置中的最低(最小)一个的RC乘积的变化。不同低频设置的数目可以是四个或更多个、六个或更多个、或八个或更多个。
[0065] 图8示出了其中利用NFET 810-1至810-n和815-1至810-n实现可变电容器C1至Cn的示例。可变电容器C1至Cn中的每个包括NFET810-1至810-n中的相应一个，其中NFET的源极和漏极短接在一起并且耦合到开关N1至Nn中的相应一个。可变电容器C1至Cn中的每个还包括NFET 815-1至815-n中的相应一个，其中NFET的源极和漏极短接在一起并且耦合到开关M1至Mn中的相应一个。可变电容器C1至Cn中的每个可变电容器的两个NFET的栅极耦合在一起，如图8所示。
[0066] 在该示例中，电容器C1至Cn中的每个具有基于电压的电容，其中电容器的电容通过调节施加到相应NFET的栅极的偏置电压(表示为“Vc”)来调节。因此，在该示例中，控制器615通过调节偏置电压Vc来调节每个电容器的电容。控制器615可以通过增加偏置电压Vc来增加网络630中的每个电容器的电容，并且通过减小偏置电压Vc来减小网络630中的每个电容器的电容。由于偏置电压Vc控制电容器C1至Cn的电容，所以偏置电压Vc也可以称为控制电压。
[0067] 在该示例中，控制器615被配置为通过在相同的方向上调节偏置电压Vr和Vc来减小针对每个开关设置的RC乘积的变化。这是因为，NFET电阻器420的电阻随着偏置电压Vr的减小而增加，而电容器C1至Cn的电容随着偏置电压Vc的减小而减小。换言之，NFET电阻器420的电阻和电容器C1至Cn的电容在与它们相应的偏置电压的变化相反的方向上进行响应。
[0068] 因此，控制器615可以通过在相同的方向上调节偏置电压Vr和Vc来减小针对每个开关设置的NFET电阻器420和电容器网络630的RC乘积的变化。例如，如果控制器615减小偏置电压Vr(增加NFET电阻器420的电阻)以减小放大器610的低频增益，则控制器615还可以减小偏置电压Vc以减小可变电容器C1至Cn的电容以减小RC乘积的变化。
[0069] 图9是示出作为偏置电压Vr的函数的NFET电阻器420的电阻的示例的曲线图。如图9所示，NFET的电阻随着偏置电压Vr的减小而增加。图10是示出作为电容器C1至Cn中的每个的栅极与源极/漏极之间的电压的函数的电容器网络630的电容的示例的曲线图。如图10所示，电容随着电容器C1至Cn中的每个的栅极与源极/漏极之间的电压的减小而减小。偏置电压Vc等于电容器C1至Cn中的每个的栅极与源极/漏极之间的电压与在电容器C1至Cn中的每个的源极/漏极处的电压之和。图9和图10的比较示出，NFET电阻器420的电阻和电容器网络
630的电容在与它们相应的偏置电压的变化相反的方向上进行响应，并且因此NFET电阻器
420和电容器网络630的RC乘积的变化可以通过在相同的方向上调节偏置电压Vr和Vc来减小。
[0070] 在一个示例中，控制器615可以被配置为将放大器610的低频增益设置为多个不同的低频增益设置中的任何一个。低频增益设置中的每个具有将NFET电阻器420的电阻设置为实现对应低频增益的电阻的对应偏置电压Vr。低频增益设置中的每个还具有设置电容器网络630中的电容器C1至Cn的电容的对应偏置电压Vc。因此，当控制器615将放大器610的低频增益设置为特定低频增益设置时，控制器615将放大器610的偏置电压设置为与低频增益设置相对应的偏置电压Vr和Vc。
[0071] 可以选择针对每个低频增益设置的偏置电压Vc，使得针对最大开关设置的NFET电阻器420和电容器网络630的RC乘积跨越多个低频增益设置而(即，在低频增益的可调谐范围上)保持在特定RC范围内。例如，RC范围可以对应于针对最大开关设置的20％或更小的从低频增益设置中的最高(最大)一个到低频增益设置中的最低(最小一个)的RC乘积的变化。
[0072] 图11示出了根据某些方面的控制器615的示例性实现。在该示例中，控制器615包括低频增益选择器1110、第一数模转换器(DAC)1120、第二DAC 1130和峰值增益选择器1140。第一DAC 1120为NFET电阻器420提供偏置电压Vr，并且第二DAC 1130为电容器C1至Cn提供偏置电压Vc，如下面进一步讨论的。
[0073] 低频增益选择器1110被配置为输出指示所选择的低频增益设置的数字选择信号(表示为“Sel”)。低频增益选择器1110可以基于例如从信道(例如，信道130)接收的信号的信号电平来选择低频增益设置。例如，如果信号电平为低，则低频增益选择器1110可以将低频增益设置为高，反之亦然。
[0074] 第一DAC 1120被配置为从低频增益选择器1110接收指示所选择的低频增益设置的选择信号Sel。然后，第一DAC 1120根据与由选择信号Sel指示的低频增益设置相对应的偏置电压Vr来设置由第一DAC 1120输出的偏置电压Vr的电压电平。第一DAC 1120可以使用电阻器阶梯(由图11中所示的电阻器指示)或另一种已知结构来实现。
[0075] 第二DAC 1130还被配置为从低频增益选择器1110接收选择信号Sel。第二DAC 1130根据与由选择信号Sel指示的低频增益设置相对应的偏置电压Vc来设置由第二DAC
1130输出的偏置电压Vc的电压电平。第二DAC 1120可以使用电阻器阶梯或其他已知结构来实现。
[0076] 在该示例中，低频增益选择器1110被配置为将放大器610的低频增益设置为多个不同的低频增益设置中的任何一个，其中每个低频增益设置具有对应的偏置电压Vr和Vc。当低频增益选择器1110将放大器610的低频增益设置为特定的低频增益设置时，选择器
1110向第一DAC 1120和第二DAC 1130输出对应的选择信号Sel。第一DAC 1120根据与低频增益设置相对应的偏置电压Vr来设置由第一DAC 1120输出的偏置电压Vr的电压电平，并且第二DAC 1130根据与低频增益设置相对应的偏置电压Vc来设置由第二DAC 1130输出的偏置电压Vc的电压电平。
[0077] 在该示例中，可以选择针对每个低频增益设置的偏置电压Vc，使得针对最大开关设置的NFET电阻器420和电容器网络630的RC乘积跨越多个低频增益设置而保持在某个RC范围内。例如，RC范围可以确保针对最大开关设置的峰值增益不会转换到针对最小低频设置的中频带中。
[0078] 在该示例中，偏置电压Vc基于低频增益设置来调节，并且可以与电容器网络630的开关设置无关。因此，RC乘积的变化的减少量可以针对电容器网络630的不同开关设置而不同。通过为低频增益设置选择使针对最大开关设置的峰值增益保持在中频之外的偏置电压Vc，针对其他开关设置的峰值增益也保持在中频带之外。这是因为，针对最大开关设置的峰值增益在频率轴上位于最左侧。
[0079] 峰值增益选择器1140被配置为将放大器610的峰值增益设置为多个峰值增益设置中的任何一个，其中每个峰值增益设置对应于不同的开关设置(即，被切换到电容器网络630中的不同数目的电容器C1至Cn)。在该示例中，峰值增益选择器1140通过将对应数目的电容器C1至Cn切换到电容器网络630中来将放大器610设置为特定峰值增益设置。峰值增益选择器1140通过闭合电容器网络630中的相应开关来将对应的电容器切换到电容器网络
630中，如上所述。为了便于说明，图11中明确未示出峰值增益选择器1140与开关N1至Nn和M1至Mn之间的单独连接。
[0080] 在图11中的示例中，第一DAC 1120和第二DAC 1130都由电源电压Vdd供电。如果电容器C1至Cn的偏置电压Vc跨越低频增益的可调节(可调谐)范围而近似等于或低于NFET电阻器420的偏置电压Vr，则可以利用偏置电压Vr而不是电源电压Vdd来为第二DAC 1130供电。
[0081] 在这方面，图12示出了其中第一DAC 1120由电源电压Vdd供电并且第二DAC 1130由NFET电阻器420的偏置电压Vr供电的示例。在该示例中，电容器C1和Cn的偏置电压Vc以及NFET电阻器420的偏置电压Vr都随着放大器610的低频增益的减小而减小。随着放大器610的低频增益减小，偏置电压Vc可以以比偏置电压Vr更快的速率减小。结果，随着低频增益减小，偏置电压Vc保持低于偏置电压Vr，使得针对第二DAC 1130(其输出偏置电压Vc)可以由第一DAC 1120输出的偏置电压Vr来供电，如图12所示。
[0082] 在一个示例中，偏置电压Vc可以是偏置电压Vr的缩小版本。在该示例中，对于不同的低频增益设置中的每个，第二DAC 1130可以被配置为按比例缩小由第一DAC 1120输出的对应的偏置电压Vr以生成对应的偏置电压Vc。
[0083] 在一个示例中，偏置电压Vr和Vc针对最大低频增益设置可以近似相同。例如，针对最大低频增益设置，偏置电压Vr和Vc都可以近似等于Vdd。针对剩余的低频增益设置，偏置电压Vc可以是缩小版本的偏置电压Vr，如上所述。
[0084] 在某些方面，NFET电阻器420的偏置电压Vr也用于偏置电容器网络630中的电容器C1至Cn。在这方面，图13示出了其中由第一DAC 1120输出的偏置电压Vr也用于偏置电容器网络630中的电容器C1至Cn的NFET 810-1至810-n和815-1至815-n的栅极的示例。在该示例中，省略了第二DAC 1130，这减小了控制器615的面积和功耗。
[0085] 与其中电容器的电容是固定的图4中的电容器网络430相比，使用偏置电压Vr来偏置电容器网络630中的电容器C1至Cn减少了RC乘积的变化量。这是因为，NFET电阻器420的电阻和电容器C1至Cn的电容在与偏置电压Vr的变化相反的方向上进行响应。与其中电容器C1至Cn的电容由单独的偏置电压Vc控制的示例相比，该示例中的控制器可能无法实现RC乘积的变化的相同量的减少。然而，在该示例中可以实现的RC乘积的变化的减少量在一些应用中可能足以防止针对最大开关设置的峰值增益移动到中频带中，并且因此足以防止中频带隆起。
[0086] 在某些方面，放大器610可以耦合到接收器(例如，接收器150)中的一个或多个附加放大器级。例如，图14示出了其中放大器610的差分输出(Vout_p和Vout_n)耦合到第二放大器1410的差分输入的示例。第二放大器1410可以提供附加的增益峰值，如下面进一步讨论的。第二放大器1410的差分输出(Vout2_p和Vout2_n)可以被提供给接收器中的后续级以用于进一步处理。
[0087] 如上所述，第二放大器1410可以为接收到的信号提供附加的增益峰值。例如，第二放大器1410可以包括具有可调节电感的电感性负载，其中可以调节电感性负载的电感以调节附加增益峰值的量。因此，通过调节第二放大器中的电感性负载的电感来调节该示例中的第二放大器1410的峰值增益设置。可以通过调节电容器网络630的开关设置和/或第二放大器1410的峰值增益设置来调节放大器610和1410的总峰值增益。在该示例中，放大器610和1410的总峰值增益可以设置为在高频处补偿信道(例如，信道130)的信号衰减，以在期望的频带上提供近似平坦的组合频率响应。
[0088] 图15是示出根据本公开的某些方面的用于操作放大器的方法1500的流程图。放大器(例如，放大器610)包括耦合在第一输入晶体管(例如，输入NFET 320)的源极与第二输入晶体管(例如，输入NFET 325)的源极之间的可变电阻器(例如，电阻器Rs)、以及耦合在第一输入晶体管的源极与第二输入晶体管的源极之间的可变电容器(例如，电容器Cs)。方法1500可以由控制器615执行。
[0089] 在步骤1510，控制器615调节可变电阻器的电阻以调节放大器的低频增益。例如，电阻器可以包括场效应晶体管(FET)电阻器(例如，NFET电阻器420)。在该示例中，控制器615可以通过调节施加到FET电阻器的栅极的第一控制电压(例如，偏置电压Vr)来调节FET电阻器的电阻。
[0090] 在步骤1520，控制器615在与对可变电阻器的电阻的调节的相反的方向上调节可变电容器的电容。例如，如果增加可变电阻器的电阻以减小低频增益，则控制器615减小可变电容器的电容。如上所述，在与对可变电阻器的电阻的调节的相反的方向上调节可变电容器的电容减小了可变电阻器和可变电容器的电阻电容(RC)乘积的变化。在某些方面，RC乘积的变化可以减小到近似为零，在这种情况下，控制器615在可变电阻器的电阻的调节相反的方向上调节可变电容器的电容，使得RC乘积保持近似固定。在一个示例中，可变电容器包括一个或多个基于电压的电容器(例如，图8中的电容器C1和Cn)。在该示例中，控制器615通过调节施加到一个或多个基于电压的电容器的第二控制电压(例如，偏置电压Vc)来调节可变电容器的电容。
[0091] 应当理解，步骤1510和1520可以同时执行，或者步骤1510和1520的顺序可以颠倒。
[0092] 根据上述任一实施例的控制器415或615、低频增益选择器1110和峰值增益选择器1140可以利用被设计为执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立硬件组件或其任何组合来实现。通用处理器可以是微处理器，但是在备选方案中，处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器可以通过执行包括用于执行这些功能的代码的软件来执行本文中描述的功能。软件可以存储在诸如RAM、ROM、EEPROM、光盘和/或磁盘等计算机可读存储介质上。
[0093] 提供先前对本公开的描述是为了使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。对于本领域技术人员来说，对本公开的各种修改是很清楚的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其他变型。因此，本公开不旨在限于本文中描述的示例，而是与符合与本文中公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。
