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1、10申请公布号CN102007695A43申请公布日20110406CN102007695ACN102007695A21申请号200880123047X22申请日2008102211/876,48220071022USH03L5/0020060171申请人国家半导体公司地址美国加利福尼亚申请人邱宏金72发明人邱宏金74专利代理机构上海胜康律师事务所31263代理人周文强李献忠54发明名称整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器57摘要一种整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路，其中一组或多组选择开关凭借选择性地连接输入信号电极至一个或多个对应的彼此串联的电阻式阶梯电路结构以实现预定的衰减。
2、，从而在较广的频宽提供大致上较为固定的信号衰减值。凭借单一电阻式阶梯电路结构，衰减控制利用温度计码开关码实现。凭借多重电阻式阶梯电路结构，衰减的粗略控制及细微控制可以分别利用温度计码及气泡开关码实现。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010062286PCT申请的申请数据PCT/US2008/0807592008102287PCT申请的公布数据WO2009/055449EN2009043051INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书4页说明书4页附图5页CN102007709A1/4页21一种包含整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路的装置，包含多个。
3、衰减控制电极，用以依据温度计码传送对应于信号衰减值的多个数字控制信号；输入信号电极，用以传送具有一定强度的输入信号；输出信号电极，用以传送对应该输入信号的输出信号，该输出信号具有小于该输入信号强度而关联该信号衰减值的强度；以及电阻式电路结构，耦合于该输入及输出信号电极之间，并依据该多个数字控制信号衰减该输入信号以提供该输出信号2根据权利要求1所述的装置，其中该电阻式电路结构包含电阻式阶梯电路，其包含多个串联电阻，串联于该输入及输出信号电极之间，及多个并联电阻，各该并联电阻分别并联式地并联于该多个串联电阻之一；以及多个开关电路，各该开关电路包含开关控制电极，连接至该多个衰减控制电极之一，及极端及。
4、投端电极，连接至该多个并联电阻之一及该输入信号电极。3根据权利要求2所述的装置，其中该多个串联电阻包含第一多个偏压金属氧化半导体MOS晶体管；且该多个并联电阻包含第二多个偏压MOS晶体管。4根据权利要求2所述的装置，更包含电路接地端电极以传送电路接地端电位，且其中该极端及投端电极包含极端电极，以及第一和第二投端电极；该极端电极连接至该多个并联电阻之一；该第一投端电极连接至该输入信号电极；且该第二投端电极连接至该电路接地端电极。5根据权利要求1所述的装置，其中该电阻式电路结构包含电阻式阶梯电路，其包含输入信号电极，以接收具有一定强度的输入信号；输出信号电极，以提供对应该输入信号的输出信号，该输出。
5、信号具有小于该输入信号强度而关联信号衰减值的强度；多个并联电极，耦合于该输入及输出信号电极之间；第一多个电阻，介于该输入及输出信号电极之间，及第二多个电阻，介于该多个并联电极及该第一多个电阻之间；以及开关电路，连接至该电阻式阶梯电路且包含多个控制电极，以接收对应于该信号衰减值的多个数字控制信号，及多个极端及投端电极，分别连接至该多个并联电极及该输入信号电极。6根据权利要求5所述的装置，其中该第一多个电阻包含多个串联电阻串联于该输入及输出信号电极之间；且该第二多个电阻包含多个并联电阻，各该并联电阻分别连接于至少该多个串联电阻之一及该多个并联电极之一之间。7根据权利要求6所述的装置，其中权利要求书。
6、CN102007695ACN102007709A2/4页3该多个串联电阻包含第一多个偏压金属氧化半导体MOS晶体管；以及该多个并联电阻包含第二多个偏压MOS晶体管。8根据权利要求5所述的装置，更包含电路接地端电极以传送电路接地端电位，且其中该多个极端电极中的各极端电极分别连接至该多个并联电极中之一；该多个投端电极包含多个第一投端电极及多个第二投端电极；该多个第一投端电极中的各投端电极连接至该输入信号电极；以及该多个第二投端电极中的各投端电极连接至该电路接地端电极。9一种包含整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路的装置，包含第一多个衰减控制电极，以依据温度计码传送对应第一信号衰减值的第一多。
7、个数字控制信号；第二多个衰减控制电极，以依据气泡码传送对应第二信号衰减值的第二多个数字控制信号；输入信号电极，以传送具有一定强度的输入信号；中介信号电极，以传送对应该输入信号之中介信号，该中介信号具有小于该输入信号强度而关联该第一信号衰减值的强度；输出信号电极，以传送对应该中介信号的输出信号，该输出信号具有小于该中介信号强度而关联该第二信号衰减值的强度；第一电阻式阶梯电路结构，耦合于该输入及中介信号电极之间，并依据该第一多个数字控制信号衰减该输入信号以提供该中介信号；以及第二电阻式阶梯电路结构，连接于该中介及输出信号电极之间，并依据该第二多个数字控制信号衰减该中介信号以提供该输出信号。10根据。
8、权利要求9所述的装置，其中该第一电阻式阶梯电路结构包含第一电阻式阶梯电路，其包含第一多个串联电阻及第一多个并联电阻，该第一多个串联电阻串联于该输入及中介信号电极之间，且各该并联电阻分别并联式地耦合于至少该第一多个串联电阻中之一；以及第一多个开关电路，各该第一开关电路包含第一开关控制电极，耦合至该第一多个衰减控制电极中之一，及第一极端及投端电极，耦合至该第一多个并联电阻中之一及该输入信号电极；且该第二电阻式阶梯电路结构包含第二电阻式阶梯电路，其包含第二多个串联电阻及第二多个并联电阻，该第二多个串联电阻是串联至该中介信号电极，且各该并联电阻是分别并联式地耦合于至少该第二多个串联电阻中之一；以及第二。
9、多个开关电路，各该第二开关电路包含第二开关控制电极，连接至该第二多个衰减控制电极之一，及第二极端及投端电极，连接至该第二多个并联电阻中之一及该输出信号电极。11根据权利要求10所述的装置，其中该第一及第二多个串联电阻分别包含第一及第二多个偏压金属氧化半导体MOS晶权利要求书CN102007695ACN102007709A3/4页4体管；以及该第一及第二多个并联电阻分别包含第三及第四多个偏压MOS晶体管。12根据权利要求10所述的装置，更包含电路接地端电极以传送电路接地端电位，且其中该第一极端及投端电极包含第一极端电极，以及第一主要和次要投端电极；该第一极端电极耦合至该第一多个并联电阻之一；该第。
10、一主要投端电极耦合至该输入信号电极；以及该第一次要投端电极耦合至该电路接地端电极。13根据权利要求10所述的装置，其中该第二极端及投端电极中之一电极连接至该输出信号电极；且该第二极端及投端电极中的另一电极耦合至该第二多个并联电阻之一。14根据权利要求10所述的装置，其中该第二极端电极耦合至该输出信号电极；且该第二投端电极耦合至该第二多个并联电阻之一。15根据权利要求9所述的装置，其中该第一电阻式阶梯电路结构包含第一电阻式阶梯电路，包含第一信号电极，以接收具有一定强度的第一信号；第二信号电极，以提供对应该第一信号的第二信号，该第二信号具有小于该第一信号强度而关联第一信号衰减值的强度；第一多个并联。
11、电极，耦合于该第一及第二信号电极之间；第一多个电阻，介于该第一及第二信号电极之间，及第二多个电阻，介于该第一多个并联电极及该第一多个电阻之间；第一开关电路，耦合至该第一电阻式阶梯电路，且包含第一多个控制电极，以接收对应该第一信号衰减值的第一多个数字控制信号，及第一多个极端及投端电极，分别耦合至该第一多个并联电极及该第一信号电极；以及该第二电阻式阶梯电路结构包含第二开关电路，连接至该第二信号电极，且包含第二多个控制电极，以接收对应第二信号衰减值的第二多个数字控制信号，及第二多个极端及投端电极，分别耦合至该第二信号电极、第二多个并联电极和第三信号电极；以及第二电阻式阶梯电路，连接至该第二开关电路且。
12、包含第三多个电阻，连接至该第二信号电极及该第二多个并联电极，以及第四多个电阻，该第四多个电阻中的各电阻分别连接至该第二多个并联电极之一；其中该第三信号电极提供对应该第二信号的第三信号，且具有小于该第二信号强度并关联该第二信号衰减值的强度。16根据权利要求15所述的装置，其中该第一多个电阻包含第一多个串联电阻串联于该第一及第二信号电极之间；该第二多个电阻包含第一多个并联电阻，各该并联电阻分别连接于至少该第一多个串权利要求书CN102007695ACN102007709A4/4页5联电阻之一及该第一多个并联电极之一之间。该第三多个电阻包含第二多个串联电阻串联至该第二信号电极，其均分别连接于至少该第。
13、二多个并联电极之一；以及该第四多个电阻包含第二多个并联电阻，其均分别连接至该第二多个并联电极之一；17根据权利要求16所述的装置，其中该第一、第二、第三及第四多个电阻分别包含第一、第二、第三及第四多个偏压金属氧化半导体MOS晶体管。18根据权利要求15所述的装置，其中该第一多个极端电极中的各电极是分别耦合至该第一多个并联电极中之一；该第一多个投端电极中的各电极耦合至该第一信号电极；各该第二多个极端及投端电极中之一电极分别耦合至该第三信号电极；各该第二多个极端及投端电极中的另一电极分别耦合至该第二信号电极；以及各该第二多个极端及投端电极中的其余电极分别耦合至该第二多个并联电阻中之一。19根据权利。
14、要求15所述的装置，其中该第一多个极端电极中的各极端电极分别耦合至该第一多个并联电极中之一；该第一多个投端电极中的各投端电极均耦合至该第一信号电极；该第二多个极端电极中的各极端电极均耦合至该第三信号电极；该第二多个投端电极中之一投端电极耦合至该第二信号电极；以及各该第二多个投端电极中的其余投端电极是分别耦合至该多个并联电极中之一。20根据权利要求15所述的装置，更包含电路接地端电极以传送电路接地端电位，且其中该第一多个极端电极中的各极端电极是分别耦合至该第一多个并联电极中之一；该第一多个投端电极包含多个主要投端电极及多个次要投端电极；该多个主要投端电极中的各电极耦合至该第一信号电极；以及该多个。
15、次要投端电极中的各电极耦合至该电路接地端电极。权利要求书CN102007695ACN102007709A1/4页6整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器技术领域0001本发明关于信号衰减电路，特别是关于数字控制的信号衰减电路。背景技术0002数字控制衰减电路是相关领域中的公知技术。这种衰减器电路一般而言是使用于阻抗控制的环境，且允许其衰减控制以分贝DECIBELS；简称DB的整数倍或分数倍为单位进行。这种衰减器的一种特别形式被称为以分贝为单位的线性衰减器LINEARINDBATTENUATOR，其使用温度计码THERMOMETERCODE形式的开关信号，或控制信号，使得其衰减以单一DB单位变。
16、化。0003参见图1，传统式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器包含由串联电阻RS2RS7及并联电阻RP1RP7所构成的电阻式阶梯电路，大致连接成如图所示的架构，并对其施加输入电压信号VIN。节点N1N7上的电压施加至单刀单掷开关电路S1S7的投端电极THROWELECTRODE。开关S1S7的极端电极POLEELECTRODE彼此相连以提供输出信号VOUT。开关S1S7的控制利用温度计码控制信号以依赖于所需的衰减程度选择性地关合个别的开关。在一示范性实施例中，串联电阻RS2RS7理论上具有109欧姆OHMS的电阻值，而并联电阻RP1RP7理论上具有8170欧姆的电阻值。0004参见图1A，此传。
17、统衰减器电路的问题之一在于由电路结构产生的频宽有限。由图1A可知，在频率FC或其附近，其衰减不再维持固定而是开始增加。这是由开关电路S1S7所导致的，其通常是以具有低导通电阻的金属氧化半导体场效晶体管MOSFET开关所制成。如相关领域所习知，此种组件通常在其漏极和源极电极具有相当高的寄生电容。此寄生电容使得频宽受限，从而导致衰减特性在特定频率FC以上即不再固定。此外，图1A亦显示，当衰减增加时则频宽减少。这是由于更多开关S1S7处于切断状态所造成的电容增加。发明内容0005一种整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路，其中一组或多组选择开关通过选择性地连接输入信号电极至一个或多个对应的电阻。
18、式阶梯电路结构而彼此串联，以实现预定的衰减，从而在较广的频宽提供大致上较为固定的信号衰减值。凭借单一电阻式阶梯电路结构，衰减控制利用温度计开关码实现。凭借多重电阻式阶梯电路结构，衰减的粗略控制及细微控制可以分别利用温度计码及气泡开关码实现。0006依据本发明的实施例，一种整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路包含0007多个衰减控制电极，以依据温度计码传送对应信号衰减值的多个数字控制信号；0008输入信号电极，以传送具有一定强度的输入信号；0009输出信号电极，以传送对应该输入信号的输出信号，该输出信号具有小于该输入信号强度而关联该信号衰减值的强度；以及0010电阻式电路结构，耦合于该输。
19、入及输出信号电极之间，并依据该多个数字控制信说明书CN102007695ACN102007709A2/4页7号衰减该输入信号以提供该输出信号。0011依据本发明的另一实施例，一种整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路包含0012第一多个衰减控制电极，以依据温度计码传送对应第一信号衰减值的第一多个数字控制信号；0013第二多个衰减控制电极，以依据气泡码传送对应第二信号衰减值的第二多个数字控制信号；0014输入信号电极，以传送具有一定强度的输入信号；0015中介信号电极，以传送对应于该输入信号之中介信号，该中介信号具有小于该输入信号强度而关联该第一信号衰减值的强度；0016输出信号电极，以传。
20、送对应该中介信号的输出信号，该输出信号具有小于该中介信号强度而关联该第二信号衰减值的强度；0017第一电阻式阶梯电路结构，耦合于该输入及中介信号电极之间，并依据该第一多个数字控制信号衰减该输入信号以提供该中介信号；以及0018第二电阻式阶梯电路结构，连接于该中介及输出信号电极之间，并依据该第二多个数字控制信号衰减该中介信号以提供该输出信号。附图说明0019图1是传统的数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路的示意图。0020图1A是图1电路的衰减对频率的曲线图。0021图2是依据本发明实施例的数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路的示意图。0022图2A是图2电路的衰减对频率的曲线图。0023图。
21、3是用于图2衰减器电路的开关电路的示范性实施方式的示意图。0024图4是依据本发明另一实施例的数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路的框图。0025图5是依据本发明一实施例的用于衰减器控制信号的温度计码及气泡码的对照表。0026图6是运用图5衰减器控制信号的图4衰减器电路的衰减程度比时间的曲线图。具体实施方式0027以下是配合附图对本发明示范性实施例的详细说明。这种说明是用以例示而非意欲限制本发明的范畴。实施例的说明细节足以使得该领域的一般技术人员可以实施本发明的主要内容，且其应理解，其它实施例可以在未脱离本发明的精神或范畴下以变异的形式被实施。0028本公开中，若无明确标示，则其应理解所描述。
22、的个别电路构件可以表示单个或多个的涵义。举例而言，“电路”一词可以包含单一组件或多个组件，其可以是主动式及/或被动式，且可以彼此连接或耦合例如，一个或多个集成电路芯片以提供所述的功能。另外，“信号”一词可以表示一个或多个电流信号、一个或多个电压信号或数据信号。在附图说明书CN102007695ACN102007709A3/4页8中，类似或相关的构件将拥有类似或相关的字母、数字或字母数字标识。此外，当本发明是以使用分离的电子电路尤其是一个或多个集成电路芯片的形式呈现其实施方式时，根据待处理的信号频率或数据速率，这种电路的任一部分的功能可以用一个或多个适当的编程处理器选择性地实施。0029参见图2。
23、，依据本发明一实施例的整合式数字控制的以分贝为单位的线性衰减器包含电阻式阶梯电路，其具有串联电阻RS2RS7、并联电阻RP1RP7、以及单刀双掷式开关电路S1S6，所有构件大致连接成如图所示的架构。本领域一般技术人员应能理解，依据所需的衰减DB级数，其可以使用较多或较少的串联及并联电阻以及开关电路。输入信号VIN透过电阻RP7施加至串联电阻RS2RS7，并透过开关电路S1S6施加至电阻RP1RP6。据此，输出信号VOUT呈现于电阻式阶梯电路的输出端例如，相对于开关电路S1S6的彼此连接极端电极。依据戴维宁定理，由于开关电路S1S6的极端电极均被并联的RP1RP6及串联的RS2RS6电阻与输出节。
24、点NO隔离，且根据所需的信号衰减，投端电极不是连接至低阻抗输入节点NI就是连接至低阻抗电路接地端GND，使得此电路架构妥善地在输出节点NO维持充足的输出阻抗。0030参见图2A，基于此电路架构，由于开关电路S1S6的寄生电容与输出节点NO相隔离，其信号衰减得以在较广的频带维持更加固定。0031参见图3，诸如第一开关电路S1的开关电路的示范性实施例包含数对彼此相连成传输闸的N型及P型MOSFET。例如，MOS晶体管互补对N1、P1及N2、P2，如图所示其漏极及源极电极彼此相连。进入的控制信号驱动晶体管N1及P2的闸极电极，而反相控制信号由反相器电路INV进行反相则驱动晶体管P1及N2的闸极电极。。
25、因此，当控制信号确立为高位准时，N1P1晶体管对被导通而N2P2晶体管对则被关闭。反的，当控制信号是低位准的时，晶体管对N2P2被导通而N1P1晶体管对则被关闭。或者，单个的晶体管可以用作带通晶体管，而不是传输闸。举例而言，其可以使用晶体管N1及P2而省略晶体管P1及N2。0032参见图4，依据本发明另一实施例的数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路400包含至少彼此串联的二级电路200、100，其中的第一级200是与图2一致的电路，而第二级100是与图1一致的电路其中图2的输出节点NO连接至图1的输入节点N7。据此，凭借实施成图2及图1示范电路的二级电路200、100，该第一级200将具有M。
26、6级电阻式衰减器以及M6个开关用以M阶的粗略调整，而该第二级100将具有N7级电阻式衰减器以及N7个开关用以N阶的细微调整。此产生仅需要MN13级电阻式衰减器包含MN13个开关即能具有MN42个可能调整，其明显少于传统以分贝为单位的线性衰减器电路所需的MN42级电阻式衰减器包含MN42个开关。0033基于参考电阻值RREF，第一级200RS2RS7及RP1RP7和第二级100RS2RS7及RP1RP7的较佳相对电阻值如下所示其中A1且K10034第一级2000035RS2RS3RS4RS5RS6RS7RREF/ARREF0036RP1RP2RP3RP4RP5RP6RP7RREF/1A0037第。
27、二级1000038RS2RS3RS4RS5RS6RS7RREF0039RP1RP2RP3RP4RP5RP6RP7RREFK/1KRREFK/说明书CN102007695ACN102007709A4/4页91KRREF/RREF0040举例而言，对于参考电阻值RREF500以及A09441且K07079，其可以分别实现3DB及05DB的粗略及细微调整单位。0041虽然由于第一级200中的电阻RP7及RS2RS7图2使得此衰减器电路400的最小衰减是等于粗略衰减单位而非零0DB，但该领域的一般技术人员应能轻易地领会此微小信号减损可以凭借紧接于第二级衰减器100后的输出缓冲放大器未显示于图中的增益加。
28、以补偿。0042参见图5，依据本发明的实施例，用于根据图4的数字控制的以分贝为单位的线性衰减器电路400的衰减器控制信号即，开关控制信号CONTROL图1及图2示为，对于第一级200，具有M5级电阻式衰减器及用于M阶粗略调整的M5个开关即，开关S6和电阻RP6、RP7及RS7不使用，而输入信号VIN施加至电阻RS6，以及对于第二级100，具有N7级电阻式衰减器及用于N阶细微调整的N7个开关。此外依据本发明，第一级200依据温度计码提供粗略衰减控制，而第二级100依据气泡码提供细微衰减控制。0043在提供粗略衰减控制的第一级200的情形，为这样的R2R电阻式阶梯电路结构使用温度计码的优点在于提供。
29、以分贝为单位的线性衰减的能力。此与使用二进制代码形成对比，其是提供电压域线性控制。0044参见图6，为衰减器控制信号使用图5的温度计码及气泡码的图4的衰减器电路的衰减程度比时间的关系。0045在未脱离本发明的范畴及精神下，本发明的结构及运作方法上的许多其它修改及替代对于本领域技术人员是显而易见的。虽然本发明的说明是关于特定的较佳实施例，但其应理解本发明的范围不应过度限制于这种特定实施例。以下的权利要求用以界定本发明的范畴，并涵盖在这些权利要求的范围以及其等同方式内的结构及方法。说明书CN102007695ACN102007709A1/5页10图1现有技术说明书附图CN102007695ACN102007709A2/5页11图1A现有技术图2A说明书附图CN102007695ACN102007709A3/5页12图3图2说明书附图CN102007695ACN102007709A4/5页13图4图6说明书附图CN102007695ACN102007709A5/5页14图5说明书附图CN102007695A。