dB线性可变增益放大器制造技术

可变增益放大器(1)用于以可变增益放大输入信号(Ivga_in)，以生成dB线性输出信号(Ivga_out)。所述可变增益放大器(1)包括dB线性控制电流生成器(2)、控制电压生成器(3)和输出电流调节器(4)。所述dB线性控制电流生成器(2)用于基于预定义的增益设置生成dB线性控制电流(Ilin_in_dB)。所述控制电压生成器(3)用于从所述dB线性控制电流(Ilin_in_dB)生成控制电压(Vvga_ctrl)。所述输出电流调节器(4)用于基于所述输入信号(Ivga_in)和所述控制电压(Vvga_ctrl)生成所述dB线性输出信号(Ivga_out)。

DB Linear Variable Gain Amplifier

Variable gain amplifier (1) is used to amplify input signal (Ivga_in) with variable gain to generate dB linear output signal (Ivga_out). The variable gain amplifier (1) includes a dB linear control current generator (2), a control voltage generator (3) and an output current regulator (4). The dB linear control current generator (2) is used to generate dB linear control current (Ilin_in_dB) based on predefined gain settings. The control voltage generator (3) is used to generate a control voltage (Vvga_ctrl) from the dB linear control current (Ilin_in_dB). The output current regulator (4) is used to generate the dB linear output signal (Ivga_out) based on the input signal (Ivga_in) and the control voltage (Vvga_ctrl).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】dB线性可变增益放大器
本专利技术涉及可变增益放大器，尤其涉及能够非常精确控制的可变增益放大器。
技术介绍
实践证明，在保证高线性度的同时，难以在大增益范围和宽信号带宽，例如，大于500MHz的带宽上实现可变增益放大器中精细和准确的增益步长。这尤其是因为现有实现方式中的带宽有限。在5G通信系统中，信号带宽将比现有的2G/3G/4G通信系统更高。因此，在宽带宽上实现良好的性能变得十分重要。下面针对这些问题进行说明。1.可以采用闭环或开环方法，在该方法中，使用电阻器阵列，并且切换电阻值以设置所需增益。在闭环方法中，这可以通过切换闭环放大器装置的输入电阻器或反馈电阻器来实现。在开环方法中，可以切换负反馈电阻器或负载电阻器。该方法的局限性和缺点如下：-当需要很多增益步长时，也需要一个大的电阻器开关阵列。因此，从开关和电阻器阵列的布局产生很多寄生电容。这些寄生电容用于限制所支持的带宽。-精细增益步长有时并不容易实现，特别是当增益步长需要实现dB线性时。考虑到匹配的问题，电阻器阵列更适合使用单位电阻值。这不用于以dB实现的精细步长。同时，开关电阻有助于整体电阻因而需要考虑。-由于放大器的有源器件的负载效应，可以用于实现增益控制的电阻值的范围通常有些受限。一旦电阻值增加并开始接近输出阻抗值，则会降低增益步长的精度。可以通过电阻器阵列来限制可实现的增益范围以改变增益。由于需要考虑开关电阻，在该类型的装置中，也可以限制最小电阻大小。2.梯形电阻网络可用于实现精确的增益控制，针对不同的增益步长，抽头来自电阻式阶梯中的不同点。此时，需要大的电阻器阵列，且可实现的步长由电阻式阶梯的电阻器设置。其局限性和缺点如下：-由所选择的电阻值设置的电阻式阶梯的固定增益步长数目有限。-电阻器阵列可能变得非常大，电阻式阵列增大的比率取决于所需的增益步长，并且每个增益步长都需要在阶梯中添加额外的电阻器。-电阻器阵列的负载可以限制带宽。当带宽需求较大时，电阻器阵列的负载可以是一个限制点。3.电压模式dB线性放大器方法提供灵活的增益步长。该方法充分利用双极器件的指数关系。线性电流用作控制电流以生成dB线性电流。然后，该dB线性电流用作双极器件的偏置电流。双极增益gm＝(Ic/Vt)的传递函数与电流(Ic)成比例，因此可以获得dB线性增益步长。其局限性和缺点如下：-放大器的线性度受双极器件的线性度限制。通常可以应用线性化技术来提高双极线性度，但是这些技术提高线性度是有限的，例如，多双曲正切，或者太复杂。由于某些线性化方法，例如，发射极负反馈会破坏dB线性增益步长所需的dB线性关系，因此不能使用。当存在发射极负反馈时，增益关系不再由Ic/Vt定义。-线性度是接收器路径的重要参数。由于没有负反馈的双极器件的线性度十分有限，故在很多情况下，线性度要求避免了该方法的使用。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种放大器。在仅要求低电路复杂性的前提下，该放大器允许宽带宽、高线性度以及在大范围上精确调整增益。该目的通过用于该装置的权利要求1的特征实现。从属权利要求包含进一步的实现。本专利技术的第一方面提供了一种可变增益放大器，用于以可变增益放大输入信号，以生成dB线性输出信号。所述可变增益放大器包括dB线性控制电流生成器、控制电压生成器和输出电流调节器。所述dB线性控制电流生成器用于基于预定义的增益设置生成dB线性控制电流。所述控制电压生成器用于从所述dB线性控制电流生成控制电压。所述输出电流调节器用于基于所述输入信号和所述控制电压生成所述dB线性输出信号。因此，可以实现放大器的宽带宽、精确的增益可调性和高线性度。根据第一方面，在第一种实现方式中，所述dB线性控制电流生成器用于基于可变增益设置电流生成所述dB线性控制电流。所述可变增益设置电流与所述预定义的增益设置成比例，所述预定义的增益设置为线性增益。通过该措施，设置可变增益非常简单。根据第一方面或第一种实现方式，在第二种实现方式中，所述生成的dB线性控制电流为所述可变增益设置电流的指数。这也简化了可变增益的设置。根据第一种实现方式或第二种实现方式，在另一种实现方式中，所述dB线性控制电流生成器包括第一偏置电流源、第一控制电流晶体管、第二控制电流晶体管、运算放大器、第一电阻器以及输出电流镜。所述第一偏置电流源与供电电压的第一端子、所述第一控制电流晶体管的集电极、所述第一控制电流晶体管的基极以及所述运算放大器的第一输入连接。所述第一控制电流晶体管的发射极与所述供电电压的第二端子连接。所述可变增益设置电流在所述运算放大器的第二输入和所述供电电压的第二端子之间提供。所述第一电阻器连接在所述运算放大器的第二输入和所述运算放大器的输出之间。所述运算放大器的输出还与所述第二控制电流晶体管的基极连接。所述第二控制电流晶体管的发射极与所述供电电压的第二端子连接。所述第二控制电流晶体管的集电极与所述输出电流镜连接。所述输出电流镜还与所述供电电压的第一端子连接。在所述输出电流镜的输出端子处提供所述dB线性控制电流。因此，可以以简单有效的方式提供dB线性控制电流。根据第一方面或上述实现方式中的任意一种，在另一种实现方式中，所述控制电压生成器用于生成所述控制电压作为所述dB线性控制电流的函数。因此，可以非常简单地生成控制电压。根据第一方面或上述实现方式中的任意一种，在另一种实现方式中，所述控制电压生成器包括第一差分对，所述第一差分对包括第一晶体管和第二晶体管。所述控制电压生成器包括第三晶体管和第一泄压路径。向所述第一晶体管的基极和所述第一晶体管的集电极提供所述dB线性控制电流。所述第二晶体管的集电极与所述第一泄压路径连接。所述第二晶体管的基极与参考电压连接。所述第一泄压路径与供电电压的第一端子直接或间接连接。所述第一晶体管的发射极与所述第二晶体管的发射极以及电流源连接。在所述第一晶体管的基极生成所述控制电压。通过这种结构，基于dB线性控制电流生成控制电压非常简单。根据第一方面或上述实现方式中的任意一种，在另一种实现方式中，所述输出电流调节器用于生成所述dB线性输出信号作为所述输入信号和所述控制电压的函数。这保证了输出信号的高线性度。根据第一方面或上述实现方式中的任意一种，在另一种实现方式中，所述输出电流调节器包括第二差分对，所述第二差分对包括第四晶体管和第五晶体管。所述输出电流调节器还包括第六晶体管、第二泄压路径和第一负载元件。所述第二泄压路径和所述第一负载元件与供电电压的第一端子连接。所述第一负载元件与所述第四晶体管的集电极以及第一输出端子连接。所述第四晶体管的基极与所述控制电压连接。所述第五晶体管的集电极与所述第二泄压路径连接。所述第五晶体管的基极与参考电压连接。所述第四晶体管的发射极和所述第五晶体管的发射极连接在一起，并与所述输入信号的镜像副本连接。在所述第一输出端子处提供所述dB线性输出信号。这保证了dB线性输出信号的简单生成。根据上述实现方式，在第一种实现方式中，所述输出电流调节器用于在所述第一输出端子处提供所述dB线性输出信号。有利地，所述输出电流调节器用于提供所述dB线性输出信号作为所述第一输出端子处的dB线性输出电流。有利地，所述dB线性输出信号为所述第四晶体管的集电极中的dB线性输出电流，但是如果负载是电阻器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变增益放大器(1、1a、1b、1c)，用于以可变增益放大输入信号(Ivga_in)，以生成dB线性输出信号(Ivga_out)，其特征在于，包括dB线性控制电流生成器(2)、控制电压生成器(3)和输出电流调节器(4)，其中：所述dB线性控制电流生成器(2)用于基于预定义的增益设置生成dB线性控制电流(Ilin_in_dB)；所述控制电压生成器(3)用于从所述dB线性控制电流(Ilin_in_dB)生成控制电压(Vvga_ctrl)；所述输出电流调节器(4)用于基于所述输入信号和所述控制电压(Vvga_ctrl)生成所述dB线性输出信号(Ivga_out)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可变增益放大器(1、1a、1b、1c)，用于以可变增益放大输入信号(Ivga_in)，以生成dB线性输出信号(Ivga_out)，其特征在于，包括dB线性控制电流生成器(2)、控制电压生成器(3)和输出电流调节器(4)，其中：所述dB线性控制电流生成器(2)用于基于预定义的增益设置生成dB线性控制电流(Ilin_in_dB)；所述控制电压生成器(3)用于从所述dB线性控制电流(Ilin_in_dB)生成控制电压(Vvga_ctrl)；所述输出电流调节器(4)用于基于所述输入信号和所述控制电压(Vvga_ctrl)生成所述dB线性输出信号(Ivga_out)。2.根据权利要求1所述的可变增益放大器(1、1a、1b、1c)，其特征在于：所述dB线性控制电流生成器(2)用于基于可变增益设置电流(Ictrl)生成所述dB线性控制电流(Ilin_in_dB)；所述可变增益设置电流(Ictrl)与所述预定义的增益设置成比例，所述预定义的增益设置为线性增益。3.根据权利要求1或2所述的可变增益放大器(1、1a、1b、1c)，其特征在于：所述生成的dB线性控制电流(Ilin_in_dB)为所述可变增益设置电流(Ictrl)的指数。4.根据权利要求2或3所述的可变增益放大器(1、1a、1b、1c)，其特征在于：所述dB线性控制电流生成器(2)包括第一偏置电流源(20)、第一控制电流晶体管(21)、第二控制电流晶体管(25)、运算放大器(23)、第一电阻器(24)以及输出电流镜(26)；所述第一偏置电流源(20)与供电电压的第一端子、所述第一控制电流晶体管(21)的集电极、所述第一控制电流晶体管(20)的基极以及所述运算放大器(23)的第一输入连接；所述第一控制电流晶体管(21)的发射极与所述供电电压的第二端子连接；所述可变增益设置电流(Ictrl)在所述运算放大器(23)的第二输入和所述供电电压的第二端子之间提供；所述第一电阻器(24)连接在所述运算放大器(23)的第二输入和所述运算放大器(23)的输出之间；所述运算放大器(23)的输出与所述第二控制电流晶体管(25)的基极连接；所述第二控制电流晶体管(25)的发射极与所述供电电压的第二端子连接；所述第二控制电流晶体管(25)的集电极与所述输出电流镜(26)连接；所述输出电流镜(26)与所述供电电压的第一端子连接；在所述输出电流镜(26)的输出端子处提供所述dB线性控制电流(Ilin_in_dB)。5.根据权利要求1至4任一项所述的可变增益放大器(1、1a、1b、1c)，其特征在于：所述控制电压生成器(3)用于生成所述控制电压(Vvga_ctrl)作为所述dB线性控制电流(Ilin_in_dB)的函数。6.根据权利要求1至5任一项所述的可变增益放大器(1、1a、1b、1c)，其特征在于：所述控制电压生成器(3)包括第一差分对，所述第一差分对包括第一晶体管(32)和第二晶体管(33)；所述控制电压生成器(3)包括第三晶体管(35)和第一泄压路径(30)；向所述第一晶体管(32)的基极和所述第一晶体管(32)的集电极提供所述dB线性控制电流(Ilin_in_dB)；所述第二晶体管(33)的集电极与所述第一泄压路径(30)连接；所述第二晶体管(33)的基极与参考电压(Vref)连接；所述第一泄压路径(30)与供电电压(70)的第一端子直接或间接连接；所述第一晶体管(32)的发射极与所述第二晶体管(33)的发射极以及电流源(50)连接；在所述第一晶体管(32)的基极生成所述控制电压(Vvga_ctrl)。7.根据权利要求1至6任一项所述的可变增益放大器(1、1a、1b、1c)，其特征在于：所述输出电流调节器(4)用于生成所述dB线性输...

【专利技术属性】
技术研发人员：海伦·韦特，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44