一种新型低复杂度宽带可变增益放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型低复杂度宽带可变增益放大器，包括有源负载电路、电流源电路、差分输入电路、gm‑boost电路和增益控制电路，所述有源负载电路分别与gm‑boost电路和差分输入电路连接，所述电流源电路分别与差分输入电路、gm‑boost电路和增益控制电路连接。本发明专利技术不需要指数发生电路即可实现输出与输入的dB线性关系，其通过gm‑boost电路有效增强VGA的等效输入跨导，使得VGA能具有较高的线性度和较宽的dB线性范围，同时通过有源负载电路能在不增加VGA功耗的前提下，大大扩展VGA的带宽。本发明专利技术可广泛应用于放大器产品中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种新型低复杂度宽带可变增益放大器。
技术介绍
VGA，即可变增益放大器，在模拟集成电路系统中，VGA可以根据不同的控制电压调整出不同的信号增益。在无线通信收发系统、人体介质通信、磁盘存取电路和微弱信号处理等领域中，由于受通信距离、传输路径和阻挡衰落等因素的影响，接收信号的动态范围大。因此，为了保证接收信号具有较好的稳定性，接收系统增益的可调特性变得尤为重要。VGA可以根据反馈信号调整输出增益，把接收信号稳定在一个预定的幅值附近。VGA的线性度，dB线性范围和带宽很大程度上决定其性能和应用范围。现有的VGA通常通过增加较为复杂指数发生电路来增加其线性度和dB线性范围，使得电路的复杂度和芯片的面积增加，芯片的生产成本增高。为了增加VGA的带宽，多数VGA通过加大消耗电流来达到目的，使得系统的功耗大大增加。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能提高线性度，且能扩展带宽的一种新型低复杂度宽带可变增益放大器。本专利技术所采取的技术方案是：一种新型低复杂度宽带可变增益放大器，包括有源负载电路、电流源电路、差分输入电路、gm-boost电路和增益控制电路，所述有源负载电路分别与gm-boost电路和差分输入电路连接，所述电流源电路分别与差分输入电路、gm-boost电路和增益控制电路连接。作为本专利技术的进一步改进，所述有源负载电路包括第一PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第六PMOS晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容，所述第一PMOS晶体管的源极、第二PMOS晶体管的源极、第五PMOS晶体管的源极和第六PMOS晶体管的源极均连接至电源端，所述第五PMOS晶体管的栅极通过第三电阻连接至第一PMOS晶体管的栅极，所述第六PMOS晶体管的栅极通过第四电阻连接至第二PMOS晶体管的栅极，所述第一PMOS晶体管的栅极和第二PMOS晶体管的栅极相连接，所述第一PMOS晶体管的栅极通过第一电阻连接至第一PMOS晶体管的漏极，所述第二PMOS晶体管的栅极通过第二电阻连接至第二PMOS晶体管的漏极，所述第五PMOS晶体管的栅极通过第一电容连接至第二PMOS晶体管的漏极，所述第六PMOS晶体管的栅极通过第二电容连接至第一PMOS晶体管的漏极，所述第一PMOS晶体管的漏极分别与第五PMOS晶体管的漏极、差分输入电路和gm-boost电路连接，所述第二PMOS晶体管的漏极分别与第六PMOS晶体管的漏极、差分输入电路和gm-boost电路连接，所述第一PMOS晶体管的漏极连接至负极输出端，所述第二PMOS晶体管的漏极连接至正极输出端。作为本专利技术的进一步改进，差分输入电路包括第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管的漏极与第一PMOS晶体管的漏极相连接，所述第一NMOS晶体管的源极分别与gm-boost电路、增益控制电路和电流源电路相连接，所述第二NMOS晶体管的漏极与第二PMOS晶体管的漏极相连接，所述第二NMOS晶体管的源极分别与gm-boost电路、增益控制电路和电流源电路相连接，所述第一NMOS晶体管的栅极连接至正极输入端，所述第二NMOS晶体管的栅极连接至负极输入端。作为本专利技术的进一步改进，所述gm-boost电路包括第三PMOS晶体管和第四PMOS晶体管，所述第三PMOS晶体管的源极和第四PMOS晶体管的源极均连接至电源端，所述第三PMOS晶体管的栅极分别与第一NMOS晶体管的漏极和第一PMOS晶体管的漏极相连接，所述第三PMOS晶体管的漏极与第一NMOS晶体管的源极连接，所述第四PMOS晶体管的栅极分别与第二NMOS晶体管的漏极和第二PMOS晶体管的漏极相连接，所述第四PMOS晶体管的漏极与第二NMOS晶体管的源极连接。作为本专利技术的进一步改进，所述增益控制电路包括第三NMOS晶体管和第四NMOS晶体管，所述第三NMOS晶体管的栅极和第四NMOS晶体管的栅极均连接至增益控制电压端，所述第三NMOS晶体管的源极和第四NMOS晶体管的源极均连接至第一NMOS晶体管的源极，所述第三NMOS晶体管的漏极和第四NMOS晶体管的漏极均连接至第二NMOS晶体管的源极。作为本专利技术的进一步改进，所述电流源电路包括第五NMOS晶体管和第六NMOS晶体管，所述第五NMOS晶体管的栅极和第六NMOS晶体管的栅极均连接至偏置电压端，所述第五NMOS晶体管的源极和第六NMOS晶体管的源极均与地连接，所述第五NMOS晶体管的漏极分别与第一NMOS晶体管的源极、第三PMOS晶体管的漏极、第三NMOS晶体管的源极和第四NMOS晶体管的源极相连接，所述第六NMOS晶体管的漏极分别与第二NMOS晶体管的源极、第四PMOS晶体管的漏极、第三NMOS晶体管的漏极和第四NMOS晶体管的漏极相连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种新型低复杂度宽带可变增益放大器不需要指数发生电路即可实现输出与输入的dB线性关系，其通过gm-boost电路有效增强VGA的等效输入跨导，使得VGA能具有较高的线性度和较宽的dB线性范围，同时通过有源负载电路能在不增加VGA功耗的前提下，大大扩展VGA的带宽。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：图1是本专利技术一种新型低复杂度宽带可变增益放大器的电路原理图；图2是本专利技术实施例的VGA应用原理框图；图3是本专利技术假设没有gm-boost电路时的半边等效电路图；图4是本专利技术的半边等效电路图；图5是本专利技术半边等效电路小型号模型图；图6是本专利技术有源负载电路图；图7是本专利技术有源负载电路小信号模型图；图8是本专利技术VGA增益后仿真结果图；图9是本专利技术VGA在不同控制电压下的增益仿真结果图；图10是本专利技术VGA增益控制电压与增益之间的dB线性关系图；图11是本专利技术的dB线性曲线拟合图；图12是本专利技术的dB线性误差示意图。具体实施方式参考图1，本专利技术一种新型低复杂度宽带可变增益放大器，包括有源负载电路、电流源电路、差分输入电路、gm-boost电路和增益控制电路，所述有源负载电路分别与gm-boost电路和差分输入电路连接，所述电流源电路分别与差分输入电路、gm-boost电路和增益控制电路连接。优选的，所述有源负载电路，用于补偿本专利技术系统的极点，达到扩展VGA带宽的目的。所述电流源电路，用于为本专利技术提供电流源，使得能工作在合适的静态工作点。所述gm-boost电路，用于增强本专利技术的等效输入跨导以提高线性度。所述差分输入电路，用于把差分输入电压信号转化为电流信号。所述增益控制电路，用于调整本专利技术的增益。进一步作为优选的实施方式，所述有源负载电路包括第一PMOS晶体管PM1、第二PMOS晶体管PM2、第五PMOS晶体管PM5、第六PMOS晶体管PM6、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2，所述第一PMOS晶体管PM1的源极、第二PMOS晶体管PM2的源极、第五PMOS晶体管PM5的源极和第六PMOS晶体管PM6的源极均连接至电源端，所述第五PMOS晶体管PM5的栅极通过第三电阻R3连接至第一PMOS晶体管PM1的栅极，所述第六PMOS晶体管PM6的栅极通过第四电阻R4连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型低复杂度宽带可变增益放大器，其特征在于：包括有源负载电路、电流源电路、差分输入电路、gm‑boost电路和增益控制电路，所述有源负载电路分别与gm‑boost电路和差分输入电路连接，所述电流源电路分别与差分输入电路、gm‑boost电路和增益控制电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种新型低复杂度宽带可变增益放大器，其特征在于：包括有源负载电路、电流源电路、差分输入电路、gm-boost电路和增益控制电路，所述有源负载电路分别与gm-boost电路和差分输入电路连接，所述电流源电路分别与差分输入电路、gm-boost电路和增益控制电路连接。2.根据权利要求1所述的一种新型低复杂度宽带可变增益放大器，其特征在于：所述有源负载电路包括第一PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第六PMOS晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容，所述第一PMOS晶体管的源极、第二PMOS晶体管的源极、第五PMOS晶体管的源极和第六PMOS晶体管的源极均连接至电源端，所述第五PMOS晶体管的栅极通过第三电阻连接至第一PMOS晶体管的栅极，所述第六PMOS晶体管的栅极通过第四电阻连接至第二PMOS晶体管的栅极，所述第一PMOS晶体管的栅极和第二PMOS晶体管的栅极相连接，所述第一PMOS晶体管的栅极通过第一电阻连接至第一PMOS晶体管的漏极，所述第二PMOS晶体管的栅极通过第二电阻连接至第二PMOS晶体管的漏极，所述第五PMOS晶体管的栅极通过第一电容连接至第二PMOS晶体管的漏极，所述第六PMOS晶体管的栅极通过第二电容连接至第一PMOS晶体管的漏极，所述第一PMOS晶体管的漏极分别与第五PMOS晶体管的漏极、差分输入电路和gm-boost电路连接，所述第二PMOS晶体管的漏极分别与第六PMOS晶体管的漏极、差分输入电路和gm-boost电路连接，所述第一PMOS晶体管的漏极连接至负极输出端，所述第二PMOS晶体管的漏极连接至正极输出端。3.根据权利要求2所述的一种新型低复杂度宽带可变增益放大器，其特征在于： 差分输入电路包括第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管的漏极与第一PMOS晶体管的漏极相连接，所述第一NMOS晶体管的源极分别与gm-boost电路、增益控制电路和电流源电路相连接，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴朝晖，陈振业，赵明剑，李斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44