一种宽增益动态范围的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宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器，包括至少一个基本可变增益电路、伪指函数发生电路、固定增益放大电路和偏置电路。偏置电路的输出端连接基本可变增益电路、伪指函数发生电路和固定增益放大电路。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接入基本可变增益电路的伪指偏置端。基本可变增益电路的输入端接入输入电压信号，基本可变增益电路的输出端连接固定增益放大电路的输入端，固定增益放大电路的输出端送出输入电压信号。本实用新型专利技术能够达到较宽的增益可调范围，同时实现增益dB线性变化。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及模拟集成电路设计领域，具体涉及一种宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器。
技术介绍
接收机模拟前端中的可变增益放大器用来调整信号大小，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输出满足信噪比要求，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，外界环境的变化要求可变增益放大器有较大的增益可调范围。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，意味着要求放大器具有很好的线性度。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
本技术提供一种宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器，其能够达到较宽的增益可调范围，同时实现增益dB线性变化。为解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的：一种宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器，包括至少一个基本可变增益电路、伪指函数发生电路、固定增益放大电路和偏置电路。偏置电路的输出端连接基本可变增益电路、伪指函数发生电路和固定增益放大电路。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2个比值随增益控制电压呈指数规律变化的比值指数变化电流信号，这2个比值指数变化电流信号通过电流镜接入基本可变增益电路的伪指偏置端。基本可变增益电路的输入端接入输入电压信号，并通过电流镜将伪指函数发生电路产生的2个比值指数变化电流信号按照一定的比例进行复制，并将增益表示为2个比值指数变化电流信号的比值。基本可变增益电路的输出端连接固定增益放大电路的输入端，固定增益放大电路的输出端送出输入电压信号。上述方案中，基本可变增益电路为2个，且这2个基本可变增益电路级联。即第一级基本可变增益电路的输入端接入输入电压信号，第一级基本可变增益电路的输出端连接第二级基本可变增益电路的输入端，第二级基本可变增益电路的输出端连接固定增益放大器的输入端。每个基本可变增益电路包括10个晶体管和共模反馈模块。晶体管M1的栅极形成该基本可变增益电路的输入端负极，连接输入电压信号的负极Vinn。晶体管M2的栅极形成该基本可变增益电路的输入端正极，连接输入电压信号的正极Vinp。共模反馈模块的输入端连接输出电压信号的负极Von和正极Vop，共模反馈模块的输出端输出共模反馈电压信号Vf。晶体管M3的栅极和晶体管M4的栅极相连，并连接伪指函数发生电路的第二伪指偏置输出端输出的第二伪指偏置信号C2。晶体管M9的栅极和晶体管M10的栅极相连，并连接伪指函数发生电路的第一伪指偏置输出端输出的第一伪指偏置信号C1。晶体管M5的栅极和晶体管M6的栅极相连，并连接偏置电路的固定偏置输出端输出的固定偏置信号Va。晶体管M7的栅极和晶体管M8的栅极相连，并连接共模反馈电压信号Vf。晶体管M3的源极、晶体管M4的源极、晶体管M9的源极和晶体管M10的源极相连，并连接电源地Gnd。晶体管M7的源极和晶体管M8的源极相连，并连接电源电压Vdd。晶体管M1的源极连接晶体管M3的漏极。晶体管M2的源极连接晶体管M4的漏极。晶体管M5的源极连接晶体管M7的漏极。晶体管M6的源极连接晶体管M8的漏极。晶体管M1的漏极、晶体管M9的漏极和晶体管M5的漏极相连后，形成该基本可变增益电路的输出端正极。晶体管M2的漏极、晶体管M10的漏极和晶体管M6的漏极相连后，形成该基本可变增益电路的输出端负极；共模反馈模块的输入端连接该基本可变增益电路的输出端，共模反馈模块的输出端输出共模反馈电压信号Vf。上述晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7和晶体管M8都是PMOS晶体管。晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M9和晶体管M10都是NMOS晶体管。上述晶体管M1-M10均工作于饱和区。上述方案中，伪指函数发生电路包括6个晶体管。晶体管M11和晶体管M12的栅极形成该伪指函数发生电路的输入端，并接入增益控制电压信号Vc。电流源IO1和电流源IO2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IO1的正极与晶体管M11的源极相连，负极与晶体管M11的漏极相连。电流源IO2的正极与晶体管M12的漏极相连，负极与晶体管M12的源极相连。晶体管M12的源极、晶体管M15的源极和晶体管M16的源极相连，并连接电源地Gnd。晶体管M11的源极、晶体管M13的源极和晶体管M14的源极相连，并连接电源电压Vdd。晶体管M12的漏极、晶体管M13的栅极、晶体管M13的漏极和晶体管M14的栅极相连。晶体管M11的漏极、晶体管M15的栅极和晶体管M15的漏极相连后，形成该伪指函数发生电路的第一伪指偏置输出端，并输出第一伪指偏置信号C1。晶体管M14的漏极、晶体管M16的栅极和晶体管M16的漏极相连后，形成该伪指函数发生电路的第二伪指偏置输出端，并输出第二伪指偏置信号C2。上述伪指函数发生电路中的电流源IO1和电流源IO2的电流大小相同。与现有技术相比，本技术具有如下特点：1、采用基本可变增益放大电路实现增益dB线性，同时达到较宽的增益dB线性可调范围，从而满足后续系统正常工作的需要；2、利用伪指函数发生电路的端产生2个比值随增益控制电压呈指数规律变化的指数变化电流，去控制基本可变增益放大电路的增益，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为一种宽增益动态范围的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中基本可变增益电路的原理图。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。一种宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器，如图1所示，包括至少一个基本可变增益电路、伪指函数发生电路、固定增益放大电路和偏置电路。偏置电路的输出端连接基本可变增益电路、伪指函数发生电路和固定增益放大电路，为其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2电流信号，这2个电流信号的比值随控制电压信号Vc成指数变化关系，并且通过电流镜结构将这两个电流信号接入基本可变增益电路的伪指偏置端。基本可变增益电路的输入端接入输入电压信号，并通过电流镜将伪指函数发生电路产生的2个比值指数变化电流信号按照一定的比例进行复制，并将增益表示为2个电流信号的比值。固定增益放大电路的输入端连接基本可变增益电路的输出端，固定增益放大电路的输出端送出输入电压信号，用于实现信号的固定增益放大。参见图2，伪指函数发生电路包括6个晶体管M11-16。晶体管M11和晶体管M12的栅极形成该伪指函数发生电路的输入端，并接入增益控制电压信号Vc。电流源IO1和电流源IO2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IO1的正极与晶体管M11的源极相连，负极与晶体管M11的漏极相连。电流源IO2的正极与晶体管M12的漏极相连，负极与晶体管M12的源极相连。晶体管M12的源极、晶体管M15的源极和晶体管M16的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器，其特征在于：包括至少一个基本可变增益电路、伪指函数发生电路、固定增益放大电路和偏置电路；偏置电路的输出端连接基本可变增益电路、伪指函数发生电路和固定增益放大电路；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2个比值随增益控制电压呈指数规律变化的比值指数变化电流信号，这2个比值指数变化电流信号通过电流镜接入基本可变增益电路的伪指偏置端；基本可变增益电路的输入端接入输入电压信号，并通过电流镜将伪指函数发生电路产生的2个比值指数变化电流信号按照一定的比例进行复制，并将增益表示为2个比值指数变化电流信号的比值；基本可变增益电路的输出端连接固定增益放大电路的输入端，固定增益放大电路的输出端送出输入电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器，其特征在于：包括至少一个基本可变增益电路、伪指函数发生电路、固定增益放大电路和偏置电路；偏置电路的输出端连接基本可变增益电路、伪指函数发生电路和固定增益放大电路；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2个比值随增益控制电压呈指数规律变化的比值指数变化电流信号，这2个比值指数变化电流信号通过电流镜接入基本可变增益电路的伪指偏置端；基本可变增益电路的输入端接入输入电压信号，并通过电流镜将伪指函数发生电路产生的2个比值指数变化电流信号按照一定的比例进行复制，并将增益表示为2个比值指数变化电流信号的比值；基本可变增益电路的输出端连接固定增益放大电路的输入端，固定增益放大电路的输出端送出输入电压信号。2.根据权利要求1所述的一种宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器，其特征在于：基本可变增益电路为2个，且这2个基本可变增益电路级联；即第一级基本可变增益电路的输入端接入输入电压信号，第一级基本可变增益电路的输出端连接第二级基本可变增益电路的输入端，第二级基本可变增益电路的输出端连接固定增益放大器的输入端。3.根据权利要求1或2所述的一种宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器，其特征在于：每个基本可变增益电路包括10个晶体管和共模反馈模块；晶体管M1的栅极形成该基本可变增益电路的输入端负极，连接输入电压信号的负极Vinn；晶体管M2的栅极形成该基本可变增益电路的输入端正极，连接输入电压信号的正极Vinp；晶体管M3的栅极和晶体管M4的栅极相连，并连接伪指函数发生电路的第二伪指偏置输出端输出的第二伪指偏置信号C2；晶体管M9的栅极和晶体管M10的栅极相连，并连接伪指函数发生电路的第一伪指偏置输出端输出的第一伪指偏置信号C1；晶体管M5的栅极和晶体管M6的栅极相连，并连接偏置电路的固定偏置输出端输出的固定偏置信号Va；晶体管M7的栅极和晶体管M8的栅极相连，并连接共模反馈电压信号Vf；晶体管M3的源极、晶体管M4的源极、晶体管M9的源极和晶体管M10的源极相连，并连接电源地Gnd；晶体管M7的源极和晶体管M8的源极相 连，并连接电源电压Vdd；晶体管M1的源极连接晶体管M3...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦保林，王博，徐卫林，韦雪明，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