JSSC 2025第12期Digital CircuitsNeural Network Accelerator

A Trimming-Free 3-in-1 Multi-Mode Passive Switched-Capacitor Ampliﬁer With an Absolute Logarithmic Error of 0.5 dB up to 200

一种无需校准的3合1多模式被动开关电容放大器，具有自动增益控制和对数增益功能。

总增益9.5–85.5 dB，输入参考噪声4.7 µVrms，带宽136 kHz

被动开关电容自动增益控制对数放大器温度稳定无需校准

▸创新点1：无需校准的PVT稳定设计（方法创新）。通过优化的被动开关电容（PSC）结构和温度补偿技术，在-25°C至200°C范围内实现增益误差仅0.5 dB，无需传统trimming电路，显著降低生产成本和复杂度。

▸创新点2：并行分段对数近似技术（电路创新）。采用9个固定增益（3倍）的PSC级联单元，每级仅产生0.015 dB误差，实现0.75%的对数一致性误差（LCE），解决了传统对数放大器在高低温下的非线性问题。

▸创新点3：宽温度范围多模式集成（系统创新）。在单芯片内集成自动增益控制（AGC）、对数放大和线性放大三种模式，支持9.5-85.5 dB动态范围，输入参考噪声低至4.7 µVrms（136 kHz带宽），适用于极端环境传感器接口。

▸创新点4：被动开关电容（PSC）增益单元优化（电路创新）。通过固定增益的三倍PSC级设计，结合寄生参数抑制技术，在保证0.5 dB绝对对数精度的同时，实现全温度范围内的增益稳定性。

Abstract

This work presents a 3-in-1 multi-mode ampliﬁer, including automatic gain control (AGC) and logarithmic gain, which achieves a total gain of 9.5–85.5 dB and an input-referred noise (IRN) of 4.7 µVrms within a bandwidth of 136 kHz. The PVT-focused ampliﬁer design operates from−25 ◦C to 200 ◦C and does not require any trimming. Incorporating a parallel piecewise logarithmic approximation using nine passive-switched-capacitor (PSC) stages with a ﬁxed gain of three (0.015 dB error per stage), the temperature stable absolute logarithmic error is 0.5 dB. This leads to a logarithmic conformity error (LCE) of 0.75 % up to 200 ◦C.