一种高增益线性度的可变增益放大器制造技术

本发明专利技术涉及一种高增益线性度的可变增益放大器，包括输入信号端INPUT、输出信号端OUTPUT、增益模块、开关阵列模块以及二阶动态元件匹配模块，增益模块由各增益级单元组成，开关阵列模块包括中间开关阵列和尾部开关阵列，各中间开关阵列和尾部开关阵列前后顺次连接且均与二阶动态元件匹配模块相连接，增益模块首端的增益级单元以及与该增益级单元相邻连接的中间开关阵列均与输入信号端INPUT相连接，尾部开关阵列与输出信号端OUTPUT相连接。上述技术方案可以大大提高可变增益放大器的增益线性度性能。同时二阶动态元件匹配模块完全采用数字电路实现，其功耗和面积均较小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及增益放大器领域，具体涉及一种高增益线性度的可变增益放大器。
技术介绍
可变增益放大器均采用多个放大器顺次级联而成，各子增益级所实现的增益是相同的，整个可变增益放大器的总增益，即动态范围为各子级增益之和；当射频接收链路的增益需要变高时，各增益子级从前至后逐级打开，当增益需要变低时，各增益子级从后至前逐级关闭；然而，由于电压变化、温漂影响以及工艺制造偏差，实际中的各子增益级所实现的增益值与理想值之间存在偏差；若定义子增益级的理想增益为G，增益误差为ηi，i＝1,2,...n，其中n为可变增益放大器级数，则可变增益放大器总增益Gtotal可表示为： G total = N · G + Σ i = 1 N η i ]]>其中N表示所开启的子增益级个数，由于各子增益级的增益误差也会对输入信号进行不期望的放大或压缩，并且可变增益放大器采用顺次打开各增益子级的方式，使得频繁使用的子增益级，尤其是前级增益级的增益误差对整体增益线性度的性能影响尤为明显，降低了可变增益放大器的增益线性度；同时，增益误差对输入信号进行不期望的放大和缩小，亦会造成后级模数转换器的输入信号幅度饱和，严重影响其无杂散动态范围性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种高增益线性度的可变增益放大器，其可有效解决上述问题，保证增益放大器的增益线性度。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案进行实施：一种高增益线性度的可变增益放大器，其特征在于：包括输入信号端INPUT、输出信号端OUTPUT、增益模块、调节增益模块的启闭状态的开关阵列模块以及用于控制开关阵列模块运行状态的二阶动态元件匹配模块，增益模块由各前后顺次连接的增益级单元组成，开关阵列模块包括相邻子增益级之间设置的中间开关阵列以及增益模块尾端的增益级单元输出端设置的尾部开关阵列，各中间开关阵列和尾部开关阵列前后顺次连接且均与二阶动态元件匹配模块相连接，增益模块首端的增益级单元以及与该增益级单元相邻连接的中间开关阵列均与输入信号端INPUT相连接，尾部开关阵列与输出信号端OUTPUT相连接。上述技术方案中，通过采用开关阵列使各增益级单元的选取“离散化”，即打破各增益子级从前至后逐级打开和从后至前逐级关闭的方式，可根据开关控制位打开或关闭任意一个子增益级；其次，采用二阶动态元件匹配技术产生开关控制位和过采样技术，使得各子增益级的增益误差经过了二阶抑制，可以大大提高可变增益放大器的增益线性度性能。另外，二阶动态元件匹配模块完全采用数字电路实现，其功耗和面积均较小。附图说明图1为本专利技术的结构原理图；图2为各增益级单元的电路结构原理图；图3为运算放大器OPA的电路结构原理图；图4为图1中第一开关阵列的电路结构原理图；图5为图1中第二开关阵列的电路结构原理图；图6为图1中第三开关阵列的电路结构原理图；图7为图1中第四开关阵列的电路结构原理图；图8为图1中第五开关阵列的电路结构原理图；图9为二阶动态元件匹配模块的电路结构原理图；图10为各子增益级选择方法示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本专利技术的一种或几种具体的实施方式，并不对本专利技术具体请求的保护范围进行严格限定。本专利技术采取的技术方案如图1所示，一种高增益线性度的可变增益放大器，包括输入信号端INPUT、输出信号端OUTPUT、增益模块、调节增益模块的启闭状态的开关阵列模块以及用于控制开关阵列模块运行状态的二阶动态元件匹配模块，增益模块由各前后顺次连接的增益级单元组成，开关阵列模块包括相邻子增益级之间设置的中间开关阵列以及增益模块尾端的增益级单元输出端设置的尾部开关阵列，各中间开关阵列和尾部开关阵列前后顺次连接且均与二阶动态元件匹配模块相连接，增益模块首端的增益级单元以及与该增益级单元相邻连接的中间开关阵列均与输入信号端INPUT相连接，尾部开关阵列与输出信号端OUTPUT相连接。具体的操作为：中间开关阵列包括第一、二输入信号端(第一输入信号端为IN1、IN3、IN5、IN7，第二输入信号端为IN2、IN4、IN6、IN8)和第一、二输出信号端(第一输出信号端为OUT1、OUT3、OUT5、OUT7，第二输出信号端为OUT2、OUT4、OUT6、OUT8)，第一输入信号端分两路分别连接第一、三开关(第一开关为Swch1、Swch5、Swch9、Swch13，第三开关为Swch3、Swch7、Swch11、Swch15)的输入端，第二信号的输入端两路分别连接第二、四开关(第二开关为Swch2、Swch6、Swch10、Swch14，第四开关为Swch4、Swch8、Swch12、Swch16)的输入端，第一、二开关的输出端短接并连接第一输出信号端口，第三、四开关的输出端短接并连接第二输出信号端口，第一输入信号端与输入信号端INPUT或者前端相邻的中间开关单元的第一输出信号端相连接，第二输入信号端与前端相邻的增益级单元的输出端相连接，第二输出信号端与后端相邻的增益级单元的输入端相连接；尾部开关阵列包括第三、四输入信号端(IN9、IN10)，第三输入信号端连接第五开关(Swch17)的输入端，第四输入信号端连接第六开关(Swch18)的输入端；第五、六开关的输出端短接并连接输出信号端OUT9，第三输入信号端与前端相邻的中间开关单元的第一输出信号端相连接，第四输入信号端与前端相邻的增益级单元的输出端相连接。以下以五级增益子级的可变增益放大器来对本专利技术进行具体说明：可变增益放大器共有五级增益子级，每级增益子级实现15dB增益，故总体系统可实现75dB增益动态范围；二阶动态元件匹配模块提供开关控制信号，通过控制开关阵列，决定各增益级是否为可变增益放大器的总增益贡献增益值；整个可变增益放大器由第一级增益级，第一开关阵列，第二级增益级，第二开关阵列，第三级增益级，第三开关阵列，第四级增益级，第四开关阵列，第五级增益级，第五开关阵列，二阶动态元件匹配模块组成；INPUT为可变增益放大器的输入信号端，OUTPUT<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高增益线性度的可变增益放大器，其特征在于：包括输入信号端INPUT、输出信号端OUTPUT、增益模块、调节增益模块的启闭状态的开关阵列模块以及用于控制开关阵列模块运行状态的二阶动态元件匹配模块，增益模块由各前后顺次连接的增益级单元组成，开关阵列模块包括相邻子增益级之间设置的中间开关阵列以及增益模块尾端的增益级单元输出端设置的尾部开关阵列，各中间开关阵列和尾部开关阵列前后顺次连接且均与二阶动态元件匹配模块相连接，增益模块首端的增益级单元以及与该增益级单元相邻连接的中间开关阵列均与输入信号端INPUT相连接，尾部开关阵列与输出信号端OUTPUT相连接。

【技术特征摘要】
1.一种高增益线性度的可变增益放大器，其特征在于：包括输
入信号端INPUT、输出信号端OUTPUT、增益模块、调节增益模块的启
闭状态的开关阵列模块以及用于控制开关阵列模块运行状态的二阶
动态元件匹配模块，增益模块由各前后顺次连接的增益级单元组成，
开关阵列模块包括相邻子增益级之间设置的中间开关阵列以及增益
模块尾端的增益级单元输出端设置的尾部开关阵列，各中间开关阵列
和尾部开关阵列前后顺次连接且均与二阶动态元件匹配模块相连接，
增益模块首端的增益级单元以及与该增益级单元相邻连接的中间开
关阵列均与输入信号端INPUT相连接，尾部开关阵列与输出信号端
OUTPUT相连接。
2.根据权利要求1所述的高增益线性度的可变增益放大器，其
特征在于：中间开关阵列包括第一、二输入信号端和第一、二输出信
号端，第一输入信号端分两路分别连接第一、三开关的输入端，第二
信号的输入端两路分别连接第二、四开关的输入端，第一、二开关的
输出端短接并连接第一输出信号端口，第三、四开关的输出端短接并
连接第二输出信号端口，第一输入信号端与输入信号端INPUT或者前
端相邻的中间开关单元的第一输出信号端相连接，第二输入信号端与
前端相邻的增益级单元的输出端相连接，第二输出信号端与后端相邻
的增益级单元的输入端相连接；尾部开关阵列包括第三、四输入信号
端，第三输入信号端连接第五开关的输入端，第四输入信号端连接第
六开关的输入端；第五、六开关的输出端短接并连接输出信号端OUT9，
第三输入信号端与前端相邻的中间开关单元的第一输出信号端相连
接，第四输入信号端与前端相邻的增益级单元的输出端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的高增益线性度的可变增益放大器，
其特征在于：二阶动态元件匹配模块包括输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迪，杨银堂，石佐辰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61