一种低功耗CMOS可变增益放大器制造技术

本实用新型专利技术公开一种低功耗CMOS可变增益放大器，包括至少一个吉尔伯特电路、固定增益放大器、偏置电路和伪指函数发生电路。吉尔伯特电路的输入端接入输入电压信号。吉尔伯特电路的输出端接固定增益放大器的输入端，固定增益放大器的输出端送出输出电压信号。偏置电路的输出端连接吉尔伯特电路、固定增益放大器和伪指函数发生电路。伪指函数发生电路的输入端接入增益控制电压信号，伪指函数发生电路的输出端产生一个随增益控制电压呈指数规律变化的指数变化电压信号，该指数变化电压信号接入吉尔伯特电路的控制端，去控制吉尔伯特电路的增益。本实用新型专利技术能在保持可变增益放大器的增益dB线性范围尽可能大的同时降低可变增益放大器的整体功耗。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及模拟集成电路
，具体涉及一种低功耗CMOS可变增益放大器。
技术介绍
接收机模拟前端的可变增益放大器用于调整信号大小，改变信号动态范围。在一条接收链路上通常存在几个可变增益放大器，它们共同作用，使得接收机前端能输出的信噪比满足要求，并且具有较大功率的信号。随着无线通信系统的发展，接收机的指标在不断变化，对中频可变增益放大器的性能要求不断提高。首先，通信系统使用宽带调制，要求放大器具有足够高的带宽，通常在1～10MHz左右。其次，通信系统使用复杂的编码，要求输出信号具有较高的信噪比，意味着放大器应具有很好的线性度。最后，无线接收机应该尽量降低功耗，那么放大器在实现大信号输出的前提下必须减小偏置电流。以上这些条件对中频可变增益放大器的设计提出了苛刻的要求。
技术实现思路
本技术提供一种低功耗CMOS可变增益放大器，其能在保持可变增益放大器的增益dB线性范围尽可能大的同时降低可变增益放大器的整体功耗。为解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的：一种低功耗CMOS可变增益放大器，包括至少一个吉尔伯特电路、固定增益放大器、偏置电路和伪指函数发生电路。吉尔伯特电路的输入端接入输入电压信号。吉尔伯特电路的输出端接固定增益放大器的输入端，固定增益放大器的输出端送出输出电压信号。偏置电路的输出端连接吉尔伯特电路、固定增益放大器和伪指函数发生电路。伪指函数发生电路的输入端接入增益控制电压信号，伪指函数发生电路的输出端产生一个随增益控制电压呈指数规律变化的指数变化电压信号，该指数变化电压信号接入吉尔伯特电路的控制端，去控制吉尔伯特电路的增益。上述方案中，伪指函数发生电路由7个晶体管和2个电流源组成。晶体管M1和晶体管M2的栅极相连后形成该伪指函数发生电路的输入端，接入增益控制电压信号VC。电流源Icp1和电流源Icp2由电流镜结构实现，并且输入端连接偏置电路的偏置电流输出端。电流源Icp1的正极连接晶体管M1的源极，负极连接晶体管M1的漏极。电流源Icp2的正极连接晶体管M2的漏极，负极连接晶体管M2的源极。晶体管M5的栅极、晶体管M6的栅极、晶体管M5的漏极和晶体管M2的漏极相连接。晶体管M3的栅极、晶体管M4的栅极、晶体管M4的漏极、晶体管M6的漏极、晶体管M7的漏极和晶体管M7的栅极相连接。晶体管M1、晶体管M5、晶体管M6和晶体管M7的源极同时连接正电源电压信号Vdd。晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4的源极同时连接负电源电压信号Vss。晶体管M1的漏极和晶体管M3的漏极相连后形成该伪指函数发生电路的输出端，送出指数变化电压信号VDS3。上述伪指函数发生电路中的电流源Icp1和电流源Icp2的电流大小相同。上述晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4均是NMOS晶体管，晶体管M1、晶体管M5、晶体管M6和晶体管M7均是PMOS晶体管。上述晶体管M3工作于线性区，晶体管M1、晶体管M2、晶体管M4晶体管M5、晶体管M6和晶体管M7均工作于饱和区。上述晶体管M3和晶体管M4的宽长比相同。晶体管M5和晶体管M6的宽长比相同。上述晶体管M1的特征参数和晶体管M2的特征参数相同(即空穴或电子的迁移率、单位面积的栅氧化层电容和晶体管的宽长比三者的乘积)。上述方案中，吉尔伯特电路为2个，且这2个吉尔伯特电路级联。即第一级吉尔伯特电路的输入端接入输入电压信号，第一级吉尔伯特电路的输出端连接第二级吉尔伯特电路的输入端，第二级吉尔伯特电路的输出端连接固定增益放大器的输入端。每个吉尔伯特电路均由6个晶体管、1个电流源和7个电阻组成。晶体管M8的栅极和晶体管M11的栅极连接后形成该吉尔伯特电路的输入端负极，接入输入电压信号的负极Vinn。晶体管M9的栅极和晶体管M10的栅极连接后形成该吉尔伯特电路的输入端正极，接入输入电压信号的正极Vinp。晶体管M8的源极、晶体管M9的源极和晶体管M12的漏极相连。晶体管M12的栅极连接电阻R1、电阻R2和电阻R3的其中一端，电阻R1的另一端连接偏置电路的偏置电压V1输出端的负极和负电源电压信号Vss，电阻R2的另一端连接偏置电路的偏置电压V1输出端的正极，电阻R3的另一端形成该吉尔伯特电路的控制端，接入指数变化电压信号VDS3。晶体管M10的源极、晶体管M11的源极和晶体管M13的漏极相连。晶体管M13的栅极连接电阻R4和电阻R5的其中一端，电阻R4的另一端连接偏置电路的偏置电压V2输出端的负极和负电源电压信号Vss，电阻R5的另一端连接偏置电路的偏置电压V2输出端的正极。电流源ISS的输入端连接偏置电路的偏置电流输出端。晶体管M12的源极和晶体管M13的源极同时连接电流源ISS的正极，电流源ISS的负极连接负电源电压信号Vss。电阻RD1和电阻RD2的一端连接正电源电压信号Vdd。电阻RD1的另一端连接晶体管M8的漏极和晶体管M10的漏极后，形成该吉尔伯特电路的输出端负极。电阻RD2的另一端连接晶体管M9的漏极和晶体管M11的漏极后，形成该吉尔伯特电路的输出端正极。上述偏置电路的偏置电压V2输出端输出的偏置电压可以和偏置电路的偏置电压V1输出端输出的偏置电压相同或不相同。与现有技术相比，本技术采用了独特的伪指函数发生电路去控制吉尔伯特电路，使其在保持足够大的增益dB动态范围以及带宽的同时大大地降低总功耗，从而满足后续系统正常工作的需要。附图说明图1为一种低功耗CMOS可变增益放大器的原理框图。图2为图1中伪指函数发生电路的原理图。图3为图1中吉尔伯特电路的原理图。具体实施方式下面通过实施例，结合附图，对本技术的技术方案作进一步的具体说明。一种低功耗CMOS可变增益放大器，如图1所示，包括至少一个吉尔伯特电路、固定增益放大器、偏置电路和伪指函数发生电路。吉尔伯特电路为整体可变增益放大器的最终输入。吉尔伯特电路的输入端接入输入电压信号即输入电压信号的正极Vinp和负极Vinn。吉尔伯特电路的输出端接固定增益放大器的输入端，固定增益放大器的输出端送出输出电压信号即输出电压信号的正极Voutp和负极Voutn，固定增益放大器为整体可变增益放大器的最终输出。偏置电路的输出端连接吉尔伯特电路、固定增益放大器和伪指函数发生电路，为吉尔伯特电路、固定增益放大器和伪指函数发生电路提供偏置电压和电流。伪指函数发生电路的输入端接入增益控制电压信号Vc，伪指函数发生电路的输出端产生一个随增益控制电压呈指数规律变化的指数变化电压信号，该指数变化电压信号接入吉尔伯特电路的控制端，去控制吉尔伯特电路的增益，从而实现增益随控制电压dB线性变化。参见图2，伪指函数发生电路由7个晶体管M1-M7和2个电流源Icp1–Icp2组成。晶体管M1和晶体管M2的栅极相连后形成该伪指函数发生电路的输入端。电流源Icp1和电流源Icp2由电流镜结构实现，并且输入端(栅极)连接偏置电路的偏置电流输出端。电流源Icp1的正极连接晶体管M1的源极，负极连接晶体管M1的漏极。电流源Icp2的正极连接晶体管M2的漏极，负极连接晶体管M2的源极。晶体管M5的栅极、晶体管M6的栅极、晶体管M5的漏极和晶体管M2的漏极相连接。晶体管M3的栅极、晶体管M4的栅极、晶体管M4的漏极、晶体管M6的漏极、晶体管M7的漏极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低功耗CMOS可变增益放大器，其特征在于：包括至少一个吉尔伯特电路、固定增益放大器、偏置电路和伪指函数发生电路；吉尔伯特电路的输入端接入输入电压信号；吉尔伯特电路的输出端接固定增益放大器的输入端，固定增益放大器的输出端送出输出电压信号；偏置电路的输出端连接吉尔伯特电路、固定增益放大器和伪指函数发生电路；伪指函数发生电路的输入端接入增益控制电压信号，伪指函数发生电路的输出端产生一个随增益控制电压呈指数规律变化的指数变化电压信号，该指数变化电压信号接入吉尔伯特电路的控制端，去控制吉尔伯特电路的增益。

【技术特征摘要】
1.一种低功耗CMOS可变增益放大器，其特征在于：包括至少一个吉尔伯特电路、固定增益放大器、偏置电路和伪指函数发生电路；吉尔伯特电路的输入端接入输入电压信号；吉尔伯特电路的输出端接固定增益放大器的输入端，固定增益放大器的输出端送出输出电压信号；偏置电路的输出端连接吉尔伯特电路、固定增益放大器和伪指函数发生电路；伪指函数发生电路的输入端接入增益控制电压信号，伪指函数发生电路的输出端产生一个随增益控制电压呈指数规律变化的指数变化电压信号，该指数变化电压信号接入吉尔伯特电路的控制端，去控制吉尔伯特电路的增益。2.根据权利要求1所述的一种低功耗CMOS可变增益放大器，其特征在于：伪指函数发生电路由7个晶体管和2个电流源组成；晶体管M1和晶体管M2的栅极相连后形成该伪指函数发生电路的输入端，接入增益控制电压信号VC；电流源Icp1和电流源Icp2由电流镜结构实现，并且输入端连接偏置电路的偏置电流输出端；电流源Icp1的正极连接晶体管M1的源极，负极连接晶体管M1的漏极；电流源Icp2的正极连接晶体管M2的漏极，负极连接晶体管M2的源极；晶体管M5的栅极、晶体管M6的栅极、晶体管M5的漏极和晶体管M2的漏极相连接；晶体管M3的栅极、晶体管M4的栅极、晶体管M4的漏极、晶体管M6的漏极、晶体管M7的漏极和晶体管M7的栅极相连接；晶体管M1、晶体管M5、晶体管M6和晶体管M7的源极同时连接正电源电压信号Vdd；晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4的源极同时连接负电源电压信号Vss；晶体管M1的漏极和晶体管M3的漏极相连后形成该伪指函数发生电路的输出端，送出指数变化电压信号VDS3。3.根据权利要求2所述的一种低功耗CMOS可变增益放大器，其特征在于：伪指函数发生电路中的电流源Icp1和电流源Icp2的电流大小相同。4.根据权利要求2所述的一种低功耗CMOS可变增益放大器，其特征在于：晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4均是NMOS晶体管，晶体管M1、晶体管M5、晶体管M6和晶体管M7均是PMOS晶体管。5.根据权利要求2所述的一种低功耗CMOS可变增益放大器，其特征在于：晶体管M3工作于线性区，晶体管M1、晶体管M2、晶体管M4晶体管M5、晶体管M6和晶体管M7均工作于饱和区。6.根据权利要求2所述的一种低功耗CMOS可变增益放大器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦保林，王博，韦雪明，徐卫林，岳宏卫，段吉海，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西;45