一种无电阻网络可编程增益放大器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种无电阻网络可编程增益放大器电路，包括：两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2，模拟控制增益级STAGE3。本发明专利技术的有益效果为：电路各模块中均采用有源器件，无需任何电阻电容，版图面积远小于传统结构；与片内电阻相比，MOS管的匹配更容易实现，与电阻相比，工艺变化、温度变化对MOS管的影响更小；得益于模拟控制增益级的微调作用，本发明专利技术可以实现较高的增益精度，同时灵活地应对环境变化对性能的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种无电阻网络可编程增益放大器电路
本专利技术涉及通用模拟电路
，尤其是一种无电阻网络可编程增益放大器电路。
技术介绍
可编程增益放大器的应用范围广泛，如低中频结构的无线通信接收机、音频和视频混合信号集成电路等。可编程增益放大器是能够调节自身增益，以一定的增益将接收的信号传输给后级电路，对于细微的输入信号，可编程增益放大器通常实现放大功能，保证后级电路正常地接收信号；对于幅度较大的输入信号，可编程放大器也能工作在负增益模式，防止后级电路进入非线性。常见的可编程增益放大器由高增益运算放大器、可编程电阻阵列构成反馈网络，实现增益可调。这种结构的缺点在于：电阻阵列面积大、电阻匹配难度大、电路功耗大等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种无电阻网络可编程增益放大器电路，能够实现较高的增益精度，同时灵活地应对环境变化对性能的影响。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种无电阻网络可编程增益放大器电路，包括：两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2，模拟控制增益级STAGE3；输入信号接第一级数字控制增益级STAGE1的输入端，第一级数字控制增益级STAGE1的输出端接第二级数字控制增益级STAGE2的输入端，第二级数字控制增益级STAGE2的输出端接模拟控制增益级STAGE3的输入端，模拟控制增益级STAGE3的输出端输出最终信号；同时第一级数字控制增益级STAGE1的输出端接第一级共模负反馈电路CMFB1的输入端，第一级共模负反馈电路CMFB1的输出端接第一级数字控制增益级STAGE1的CMFB_OUT端；第二级数字控制增益级STAGE2的输出端接第二级共模负反馈电路CMFB2的输入端，第二级共模负反馈电路CMFB2的输出端接第二级数字控制增益级STAGE2的CMFB_OUT端；两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2实现增益的粗调节，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2实现每一级输出共模电平的钳位，模拟控制增益级STAGE3实现增益的细调节，减小增益步进和增益误差。优选的，数字控制增益级电路包括40个NMOS管，2个PMOS管，其中NM1、NM2、NM3、NM4和NM13、NM14、NM15、NM16分别构成主输入支路和主负载支路；NM5、NM6、NM7、NM8和NM9、NM10、NM11、NM12分别构成由数字控制信号S0、控制的输入阵列和负载阵列；NM1的漏极接NM2的源极，NM2的栅极接电源VDD，NM2的漏极接NM3和NM4的源极；NM5的漏极接NM6的源极，NM6的栅极接S0，NM6的漏极接NM7和NM8的源极；NM3、NM8的漏极相连，NM3、NM8的栅极与输入信号VIN+相连；NM4、NM7的漏极相连，NM4、NM7的栅极与输入信号VIN-相连；NM13的漏极接NM14的源极，NM14的栅极接电源VDD，NM14的漏极接NM15和NM16的源极；NM9的漏极接NM10的源极，NM10的栅极接NM10的漏极接NM11和NM12的源极；NM11、NM12、NM15、NM16的栅极与漏极相连，构成二极管连接；NM11、NM16的漏极相连，NM12、NM15的漏极相连；NM1、NM5、NM9、NM13的栅极相连；PMOS电流源PM0、PM1的源极接VDD，PM0、PM1的栅极与共模负反馈电路输出CMFB_OUT相连；PM0的漏极与NM4、NM7的漏极相连，构成反相输出VO-，PM1的漏极与NM12、NM15的漏极相连，构成正相输出VO+。优选的，输入阵列和负载阵列各4组，分别由S0、S1、S2、S3和其相反信号控制；阵列中晶体管尺寸逐级倍增，构成1:2:4:8的比例；各组阵列中的结构相同。优选的，共模负反馈电路包括NMOS管NM17、NM18、NM19、NM20、NM21和PMOS管PM2、PM3；NM17的漏极接NM18、NM19、NM20、NM21的源极，NM17的栅极接NM19、NM20的栅极，并与共模参考电压VCM相连；VCM既作为NM19、NM20的栅极输入，又作为尾电流源NM17的偏置电压；NM18、NM21、PM3的漏极相连，NM19、NM20、PM2的漏极相连，构成输出CMFB_OUT；PM2、PM3的源极接VDD；PM2的栅极接PM3的栅极，PM3的栅极和漏极相连，形成二极管连接。优选的，模拟控制增益级电路包括NMOS管NM22、NM23、NM24和PMOS管PM4、PM5、PM6、PM7；其中NM22栅极接偏置电压VBIAS，漏极接NM23、NM24的源极；NM23、NM24的栅极分别接收前级差分输出VO2+、VO2-；PM4、PM7为二极管连接，PM4的漏极接PM5的漏极，PM7的漏极接PM6的漏极，PM5、PM6的栅极均与模拟控制信号Analog_con相连；PM4、PM5、PM6、PM7的源极接VDD；NM23的漏极接PM4、PM5的漏极，构成差分输出VOUT-；NM24的漏极接PM6、PM7的漏极，构成差分输出VOUT+。本专利技术的有益效果为：电路各模块中均采用有源器件，无需任何电阻电容，版图面积远小于传统结构；与片内电阻相比，MOS管的匹配更容易实现，与电阻相比，工艺变化、温度变化对MOS管的影响更小；得益于模拟控制增益级的微调作用，本专利技术可以实现较高的增益精度，同时灵活地应对环境变化对性能的影响。附图说明图1为本专利技术的放大器电路结构示意图。图2为本专利技术的数字控制增益级的示意图。图3为本专利技术的共模负反馈电路的示意图。图4为本专利技术的模拟控制增益级的示意图。图5为本专利技术的增益变化仿真示意图。具体实施方式如图1所示，一种无电阻网络可编程增益放大器电路，包括：两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2，模拟控制增益级STAGE3；输入信号接第一级数字控制增益级STAGE1的输入端，第一级数字控制增益级STAGE1的输出端接第二级数字控制增益级STAGE2的输入端，第二级数字控制增益级STAGE2的输出端接模拟控制增益级STAGE3的输入端，模拟控制增益级STAGE3的输出端输出最终信号；同时第一级数字控制增益级STAGE1的输出端接第一级共模负反馈电路CMFB1的输入端，第一级共模负反馈电路CMFB1的输出端接第一级数字控制增益级STAGE1的CMFB_OUT端；第二级数字控制增益级STAGE2的输出端接第二级共模负反馈电路CMFB2的输入端，第二级共模负反馈电路CMFB2的输出端接第二级数字控制增益级STAGE2的CMFB_OUT端；两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2实现增益的粗调节，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2实现每一级输出共模电平的钳位，模拟控制增益级STAGE3实现增益的细调节，减小增益步进和增益误差。数字控制增益级电路包括40个NMOS管，2个PMOS管，其中NM1、NM2、NM3、NM4和NM13、NM14、NM15、NM16分别构成主输入支路和主负载支路。NM5、NM6、NM7、NM8和NM9、NM10、NM11、NM12分别构成由数字控制信号S0、控制的输入阵列和负载阵列，输入阵列和负载阵列各4组，分别由S0、S1、S2、S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无电阻网络可编程增益放大器电路，其特征在于，包括：两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2，模拟控制增益级STAGE3；输入信号接第一级数字控制增益级STAGE1的输入端，第一级数字控制增益级STAGE1的输出端接第二级数字控制增益级STAGE2的输入端，第二级数字控制增益级STAGE2的输出端接模拟控制增益级STAGE3的输入端，模拟控制增益级STAGE3的输出端输出最终信号；同时第一级数字控制增益级STAGE1的输出端接第一级共模负反馈电路CMFB1的输入端，第一级共模负反馈电路CMFB1的输出端接第一级数字控制增益级STAGE1的CMFB_OUT端；第二级数字控制增益级STAGE2的输出端接第二级共模负反馈电路CMFB2的输入端，第二级共模负反馈电路CMFB2的输出端接第二级数字控制增益级STAGE2的CMFB_OUT端；两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2实现增益的粗调节，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2实现每一级输出共模电平的钳位，模拟控制增益级STAGE3实现增益的细调节，减小增益步进和增益误差。

【技术特征摘要】
1.一种无电阻网络可编程增益放大器电路，其特征在于，包括：两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2，模拟控制增益级STAGE3；输入信号接第一级数字控制增益级STAGE1的输入端，第一级数字控制增益级STAGE1的输出端接第二级数字控制增益级STAGE2的输入端，第二级数字控制增益级STAGE2的输出端接模拟控制增益级STAGE3的输入端，模拟控制增益级STAGE3的输出端输出最终信号；同时第一级数字控制增益级STAGE1的输出端接第一级共模负反馈电路CMFB1的输入端，第一级共模负反馈电路CMFB1的输出端接第一级数字控制增益级STAGE1的CMFB_OUT端；第二级数字控制增益级STAGE2的输出端接第二级共模负反馈电路CMFB2的输入端，第二级共模负反馈电路CMFB2的输出端接第二级数字控制增益级STAGE2的CMFB_OUT端；两级数字控制增益级STAGE1和STAGE2实现增益的粗调节，两级共模负反馈电路CMFB1和CMFB2实现每一级输出共模电平的钳位，模拟控制增益级STAGE3实现增益的细调节，减小增益步进和增益误差。2.如权利要求1所述的无电阻网络可编程增益放大器电路，其特征在于，数字控制增益级电路包括40个NMOS管，2个PMOS管，其中NM1、NM2、NM3、NM4和NM13、NM14、NM15、NM16分别构成主输入支路和主负载支路；NM5、NM6、NM7、NM8和NM9、NM10、NM11、NM12分别构成由数字控制信号S0、控制的输入阵列和负载阵列；NM1的漏极接NM2的源极，NM2的栅极接电源VDD，NM2的漏极接NM3和NM4的源极；NM5的漏极接NM6的源极，NM6的栅极接S0，NM6的漏极接NM7和NM8的源极；NM3、NM8的漏极相连，NM3、NM8的栅极与输入信号VIN+相连；NM4、NM7的漏极相连，NM4、NM7的栅极与输入信号VIN-相连；NM13的漏极接NM14的源极，NM14的栅极接电源VDD，NM14的漏极接NM15和NM16的源极；NM9的漏极接NM10的源极，NM10的栅极接NM10的漏极接NM11和...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊祥宁，陈鑫，朱斌超，陶健，花再军，廖一龙，王志功，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32