一种可变增益和带宽的模拟基带电路制造技术

本发明专利技术属于集成电路技术领域，具体为一种可变增益和带宽的模拟基带电路。本发明专利技术的模拟基带电路包括带宽可调的低通滤波器、可变增益放大器；低通滤波器为五阶切比雪夫Ⅰ型低通滤波器，由一个一阶RC低通滤波器和两个双二次结构组成，置于前级，用于将由混频器输出的信号进行滤波和放大，并提供20dB的恒定增益，通过调节电容值控制低通滤波器的带宽；可变增益放大器共有两级，每级结构相同，置于后级，用于将由低通滤波器输出的信号进行放大，提供从0到18dB的可变增益；每一可变增益放大器的带宽大于前级低通滤波器可调带宽的最大值，以保证系统能够正常工作。本发明专利技术模拟基带电路具有带宽宽、增益调节精确、噪声低、功耗小的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种可变增益和带宽的模拟基带电路
本专利技术属于集成电路
，具体涉及可变增益和带宽的模拟基带电路。
技术介绍
随着无线电通信技术的发展，人们对高传输速率的接收机系统的需求越来越迫切。带宽可达上百兆赫兹的超宽带接收机系统应运而生。超宽带接收机主要由射频终端和模拟基带电路组成，射频终端包括天线、射频滤波器和混频器；模拟机带电路主要包括滤波器和可变增益放大器。在模拟基带电路中，滤波器主要用于滤除带外杂散信号并进行信道选择，为了更好地抑制邻近信道信号地影响，滤波器的过渡带要尽可能陡峭。滤波器的结构主要分为开环和闭环两种，开环结构的带宽更宽但线性度较差；闭环结构的线性度较好但带宽较窄。在给定低通滤波器的带宽、通带内波纹和阻带滚降速率的情况下，滤波器的阶数和各级的品质因数、转折频率以及零极点情况可由数学分析软件MATLAB计算得到。可变增益放大器用于提供一定的增益对信号进行放大，同样地，由于应用在超宽带接收机中，对其带宽也提出了较高的要求。在具体应用中，信号在经过前级放大传递到后级的过程中，可能会存在直流失调。一种较普遍的做法是在两级放大电路之间加入直流失调校准电路，但是带来的代价是电路结构更加复杂，功耗也随之上升。所述模拟基带电路应用交流耦合电容和串联分压电阻解决此问题。在配置各级滤波器和放大器的顺序时，应折衷考虑噪声和线性度的影响。为了得到更好的噪声性能，希望前级的增益大而后级的增益小；为了得到更好的线性度，希望前级的增益小而后级的增益大。所述模拟基带电路将滤波器放在前级，可变增益放大器放在后级，则电路的线性度得到保证；同时为了提高电路的噪声性能，使滤波器承担恒定20dB的增益。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种宽带宽、低噪声、高线性度的、具有可变带宽和增益的模拟基带电路。本专利技术提供的可变增益和带宽的模拟基带电路，包括带宽可调的低通滤波器、可变增益放大器（VGA）；所述低通滤波器置于前级，用于将由混频器输出的信号进行滤波和放大，并提供20dB的恒定增益，通过调节电容值控制低通滤波器的带宽；可变增益放大器置于后级，所述可变增益放大器共有两级，每级的结构相同，将由低通滤波器输出的信号进行放大，提供从0到18dB的可变增益；其中，每一可变增益放大器的带宽应大于前级低通滤波器可调带宽的最大值，以保证系统能够正常工作。本专利技术中，所述低通滤波器是五阶切比雪夫Ⅰ型低通滤波器（LPF），包括：一阶RC低通滤波器、第一级双二次结构（BIQUAD）、第二级双二次结构（BIQUAD）；一阶RC低通滤波器，用于低通滤波，其输入端接收来自混频器的信号，其输出端接第一级双二次结构；第一级双二次结构，用于低通滤波并提供20dB的增益，其输入端接收来自所述一阶RC低通滤波器的输出，其输出接交流耦合电容，以及两个相等的直流分压电阻，用于为第二级双二次结构提供合适的共模直流电平；所述两个直流分压电阻串联，一端接电源，另一端接地；所述交流耦合电容与一端接地的直流分压电阻串联，构成一阶高通滤波器；交流耦合电容，用于将所述第一级双二次结构的交流输出信号耦合到所述第二级双二次结构的输入并且隔离前级的直流失调，其输入端接所述第一级双二次结构的输出，输出端接所述第二级双二次结构的输入；第二级双二次结构，用于低通滤波，其输入端接交流耦合电容的输出，输出端接第一可变增益放大器。参见图2所示。优选地，所述双二次结构由四个Gm单元(Gm1、Gm2、Gm3、Gm4)和四个电容（C11、C12，C21、C22)组成，为方便，电容C11、C12，统一记为C1，C21、C22，统一记为C2；每个Gm单元均采用nauta结构。参见图3所示。差分输入信号接在Gm1的输入端，Gm1的输出端接Gm2的输入端，同时与C11、C12连接，Gm2的输出端与输入端连接，同时接Gm3的输入端，Gm3的输出端接Gm4的输入端，同时与C21、C22相连，Gm4的输出端与Gm1的输出端交叉互联。整个双二次结构的输出端为Gm3的输出端。优选地，所述nauta结构由6个反相器（Inv1-Inv6）组成，参见图4所示，正负输入信号分别接在Inv1和Inv2的输入端，Inv1的输出端接在Inv3和Inv5的输入端以及Inv5和Inv6的输出端，Inv2的输出端接在Inv4和Inv6的输入端以及Inv4和Inv3的输出端。优选地，所述直流分压电阻均为1M欧姆以上的高阻，以便减小工艺波动造成的电阻阻值的波动对直流电平的影响；所述交流耦合电容不能太小，至少为pF量级，否则高通截止频率太高，影响通带信号。优选地，所述低通滤波器，其中用到的除交流耦合电容外的所有电容均由电容阵列构成，电容阵列由数字译码器控制，通过控制电容可调实现滤波器的带宽可调。优选地，所述低通滤波器，为了在带宽可调的基础上控制电路的品质因数Q值不变，所述可调电容阵列C1（C11、C12）和C2（C21、C22）必须同时增大或减小相同的倍数。本专利技术中，所述可变增益放大器是两级放大器结构，第一级的全差分输入晶体管是带有源级负反馈电阻和电容的N管，差分输入管的源端接负反馈电阻和电容且二者并联，N管的漏端接负载电阻，负载电阻的另一端接电源，同时N管的漏端接差分负反馈晶体管的栅极；差分负反馈晶体管是P管，其源端分别接在所述源级负反馈电容的两端，其源端接电源；第一级的输出在全差分输入N管的漏端，其接第二级差分放大N管的源级，第二级是简单的共源级放大器，输入管接受来自于第一级的输出，输入管的漏端接负载电阻，源端接电流源；所述放大器的输出也即第二级的输出，在第二级输入管的漏端。参见图6所示。第一级可变增益放大器与第二级可变增益放大器之间接交流耦合电容和直流分压电阻，其连接方式和作用，与低通滤波器中的交流耦合电容和直流分压电阻类似，参见图2所示；所述直流分压电阻均为1M欧姆以上的高阻，以便减小工艺波动造成的电阻阻值的波动对直流电平的影响；所述交流耦合电容不能太小，至少为pF量级，否则高通截止频率太高，影响通带信号。优选地，所述可变增益放大器的第一级输入晶体管采用N管，考虑到电平匹配，第二级输入管也采用N管。本专利技术中，交流（AC）耦合电容，接在第一级BIQUAD和第二级BIQUAD之间，以及两个VGA之间，用来抑制前级的增益过高带来的直流失调；串联分压电阻，接在第一级BIQUAD和第二级BIQUAD之间，以及两个VGA之间，用来提供合适的直流共模电压。优选地，由于所述第二双二次结构不提供增益，所以它和所述第一级可变增益放大器之间不需要连接交流耦合电容和直流分压电阻来抑制直流失调。优选地，所述可变增益放大器的第一级用到的源级负反馈电阻由电阻阵列构成，电阻阵列由数字译码器控制，通过控制电阻可调实现可变增益放大器的增益可调。本专利技术提供的模拟基带电路具有带宽宽、增益调节精确、噪声低、功耗小的特点。附图说明图1为超宽带接收机系统框图以及本
技术实现思路
示意图。图2为本
技术实现思路
的总体结构示意图。图3为图2中所述每一双二次结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变增益和带宽的模拟基带电路，其特征在于，包括带宽可调的低通滤波器、可变增益放大器；所述低通滤波器置于前级，用于将由混频器输出的信号进行滤波和放大，并提供20dB的恒定增益，通过调节电容值控制低通滤波器的带宽；可变增益放大器置于后级，所述可变增益放大器共有两级，每级的结构相同，用于将由低通滤波器输出的信号进行放大，提供从0到18dB的可变增益；其中，每一可变增益放大器的带宽应大于前级低通滤波器可调带宽的最大值，以保证系统能够正常工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种可变增益和带宽的模拟基带电路，其特征在于，包括带宽可调的低通滤波器、可变增益放大器；所述低通滤波器置于前级，用于将由混频器输出的信号进行滤波和放大，并提供20dB的恒定增益，通过调节电容值控制低通滤波器的带宽；可变增益放大器置于后级，所述可变增益放大器共有两级，每级的结构相同，用于将由低通滤波器输出的信号进行放大，提供从0到18dB的可变增益；其中，每一可变增益放大器的带宽应大于前级低通滤波器可调带宽的最大值，以保证系统能够正常工作。


2.根据权利要求1所述的可变增益和带宽的模拟基带电路，其特征在于，所述低通滤波器采用五阶切比雪夫Ⅰ型低通滤波器，包括：一阶RC低通滤波器、第一级双二次结构、第二级双二次结构；一阶RC低通滤波器，用于低通滤波，其输入端接收来自混频器的信号，其输出端接第一级双二次结构；第一级双二次结构，用于低通滤波并提供20dB的增益，其输入端接收来自所述一阶RC低通滤波器的输出，其输出接交流耦合电容，以及两个相等的直流分压电阻，用于为第二级双二次结构提供合适的共模直流电平；所述两个直流分压电阻串联，一端接电源，另一端接地；所述交流耦合电容与一端接地的直流分压电阻串联，构成一阶高通滤波器；交流耦合电容，用于将所述第一级双二次结构的交流输出信号耦合到所述第二级双二次结构的输入并且隔离前级的直流失调，其输入端接所述第一级双二次结构的输出，输出端接所述第二级双二次结构的输入；第二级双二次结构，用于低通滤波，其输入端接交流耦合电容的输出，输出端接第一可变增益放大器。


3.根据权利要求2所述的可变增益和带宽的模拟基带电路，其特征在于，所述双二次结构由四个Gm单元：Gm1、Gm2、Gm3、Gm4，和四个电容：C11、C12，C21、C22组成，每个Gm单元均采用nauta结构。差分输入信号接在Gm1的输入端，Gm1的输出端接Gm2的输入端，同时与C11、C12连接，Gm2的输出端与输入端连接，同时接Gm3的输入端，Gm3的输出端接Gm4的输入端，同时与C21、C22相连，Gm4的输出端与Gm1的输出端交叉互联。整个双二次结构的输出端为Gm3的输出端。


4.根据权利要求3所述的可变增益和带宽的模拟基带电路，其特征在于，所述nauta结构由6个反相器Inv1-Inv6组成，正负输入信号分别接在Inv1和Inv2的输入端，Inv1的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：马顺利，姚玉婷，任俊彦，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31