指数放大器及无线通信设备制造技术

一种指数放大器及无线通信设备，包括指数电流生成电路、电阻组件以及放大电路；指数电流生成电路当接入控制电压和第一参考电压时，输出与控制电压和第一参考电压之间的压差信号呈指数关系的指数电流；电阻组件将指数电流转换为指数电压；放大电路当接入输入电压时，根据指数电压对输入电压进行放大以生成输出电压；其中，放大电路的放大倍数与指数电压呈线性关系；由于电路增益变化范围没有采用泰勒级数展开近似，故增加了放大器的可调增益范围，且该指数放大器的对数增益特征线理论上不是近似的，而是理想的直线。

Exponential amplifier and wireless communication equipment

【技术实现步骤摘要】
指数放大器及无线通信设备
本申请属于放大器领域，尤其涉及一种指数放大器及无线通信设备。
技术介绍
指数放大器在无线通信中应用较多，其中一个主要问题是，信号接收端得到的信号能量随着与信号发射端距离的变化而变化。当两者距离较远时，接收端输入信号幅度很小，需要放大后才可以让后续处理系统对其处理。而当两者距离较近时，接收端得到的信号强，需要降低幅度才能给后续系统处理。国内外均有指数可变增益放大器的论文和专利，多使用泰勒级数展开特性进行指数特性近似。例如，申请公布号为CN105871347A的专利《一种低功耗CMOS可变增益放大器》中，低功耗CMOS可变增益放大器包括至少一个吉尔伯特电路、固定增益放大器、偏置电路和伪指函数发生电路。吉尔伯特电路的输入端接入输入电压信号。吉尔伯特电路的输出端接固定增益放大器的输入端，固定增益放大器的输出端送出输出电压信号。偏置电路的输出端连接吉尔伯特电路、固定增益放大器和伪指函数发生电路。伪指函数发生电路的输入端接入增益控制电压信号，伪指函数发生电路的输出端产生一个随增益控制电压呈指数规律变化的指数变化电压信号，该指数变化电压信号接入吉尔伯特电路的控制端，去控制吉尔伯特电路的增益。其理论上使用的指数特性实现公式为电路实现上使用公式为其中要求Kp1与Kn2相等，即PMOS管和NMOS的导电特性相同，这在芯片生产中很难得到。而且两种类型器件的阈值电压也不相同，所以指数特性只能近似得到。再例如，专利申请号为US7,183,849B2的美国专利《线性跨导可调增益放大器》中，也是用了泰勒级数展开近似，最后给出控制电压Vc从0.9V至1.8V的情况下，电路增益变化范围为-2d至-18dB，并且控制特性先的两端已经与理想的对数直线偏离。故采用类似的泰勒级数展开的方法存在缺点，即自变量x只有在一个很小的范围内变化，才能保证函数与等号最左侧的指数近似相等，这也导致了电路最后得到的增益变化范围很小，如第二个例子中只有16dB的范围。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种指数放大器及无线通信设备，旨在解决传统的指数放大器存在的增益变化范围很小和对数增益可调特征线非线性的问题。本申请实施例的提供了一种指数放大器，包括：指数电流生成电路，配置为当接入控制电压和第一参考电压时，输出与所述控制电压和所述第一参考电压之间的压差信号呈指数关系的指数电流；电阻组件，与所述指数电流生成电路连接，配置为将所述指数电流转换为指数电压；放大电路，与电阻组件连接，配置为当接入输入电压时，根据所述指数电压对所述输入电压进行放大以生成输出电压；其中，所述放大电路的放大倍数与所述指数电压呈线性关系。在其中一个实施例中，所述放大电路包括多个依次串联的放大组件；其中，所述放大电路的放大倍数与所述放大组件的个数呈倍数关系。在其中一个实施例中，所述放大组件包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第一电阻以及第二电阻；所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极共接于第一电源，所述第一场效应管的栅极为所述放大组件的正极输入端，所述第二场效应管的栅极为所述放大组件的负极输入端，所述第一场效应管的漏极与所述第五场效应管的源极和所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二场效应管的漏极与所述第六场效应管的源极和所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的正相输入端为所述放大组件的指数电压输入端，所述第一运算放大器的输出端与所述第五场效应管的栅极连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第六场效应管的栅极连接，第五场效应管的漏极、所述第一电阻的第一端以及所述第三场效应管的漏极共同构成所述放大组件的负极输出端，第六场效应管的漏极、所述第二电阻的第一端以及所述第四场效应管的漏极共同构成所述放大组件的正极输出端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第二端和所述第三运算放大器的正相输入端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第三场效应管的栅极和所述第四场效应管的栅极连接，所述第三运算放大器的反相输入端为放大组件的第三参考电压输入端，所述第三场效应管的源极和所述第四场效应管的源极共接于电源地。在其中一个实施例中，所述指数放大器还包括：恒流源，与所述指数电流生成电路连接，配置为稳定输出基准电流至所述指数电流生成电路；其中，所述指数电流生成电路输出的所述指数电流与所述基准电流呈线性关系。在其中一个实施例中，所述恒流源包括第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管、第十场效应管、第十一场效应管以及第三电阻；所述第十一场效应管的源极、所述第七场效应管的源极以及所述第三电阻的第一端共接于第二电源，所述第三电阻的第二端与所述第八场效应管的源极连接，所述第七场效应管的栅极与所述第八场效应管的栅极、所述第七场效应管的漏极、所述第九场效应管的漏极以及所述第十一场效应管的栅极连接，所述第八场效应管的漏极与所述第十场效应管的漏极、所述第十场效应管的栅极以及所述第九场效应管的栅极连接，所述第九场效应管的源极和所述第十场效应管的源极共接于电源地，所述第十一场效应管的漏极为所述恒流源的基准电流输出端。在其中一个实施例中，所述指数电流生成电路包括第一可变增益放大器、第二可变增益放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第十二场效应管、第十三场效应管、第十四场效应管、第十五场效应管、第十六场效应管以及第十七场效应管；所述第十二场效应管的漏极、所述第十二场效应管的栅极、所述第四运算放大器的反相输入端以及所述第五运算放大器的反相输入端共同构成所述指数电流生成电路的基准电流输入端，所述第一可变增益放大器的正相输入端为所述指数电流生成电路的第二参考电压输入端，所述第一可变增益放大器的反相输入端和所述第二可变增益放大器的反相输入端共同构成所述指数电流生成电路的第二参考电压输入端，所述第一可变增益放大器的正相输出端与所述第十六场效应管的栅极连接，所述第一可变增益放大器的反相输出端与所述第十五场效应管的栅极连接，所述第一可变增益放大器的共模电压输出端与所述第四运算放大器的正相输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述第一可变增益放大器的共模电压反馈端连接，所述第一可变增益放大器的控制端与所述第二可变增益放大器的控制端、所述第十四场效应管的漏极以及所述第十六场效应管的漏极连接；所述第二可变增益放大器的正相输入端为所述指数电流生成电路的控制电压输入端，所述第二可变增益放大器的正相输出端与所述第十七场效应管的栅极连接，所述第十七场效应管的漏极为指数电流输出端，所述第二可变增益放大器的共模电压输出端与所述第五运算放大器的正相输入端连接，所述第五运算放大器的输出端与所述第二可变增益放大器的共模电压反馈端连接；所述第十三场效应管的源极和所述第十四场效应管的源极共接于第三电源，所述第十三场效应管的栅极与所述第十四场效应管的栅极、所述第十三场效应管的漏极以及所述第十本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指数放大器，其特征在于，包括：/n指数电流生成电路，配置为当接入控制电压和第一参考电压时，输出与所述控制电压和所述第一参考电压之间的压差信号呈指数关系的指数电流；/n电阻组件，与所述指数电流生成电路连接，配置为将所述指数电流转换为指数电压；/n放大电路，与电阻组件连接，配置为当接入输入电压时，根据所述指数电压对所述输入电压进行放大以生成输出电压；其中，所述放大电路的放大倍数与所述指数电压呈线性关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种指数放大器，其特征在于，包括：
指数电流生成电路，配置为当接入控制电压和第一参考电压时，输出与所述控制电压和所述第一参考电压之间的压差信号呈指数关系的指数电流；
电阻组件，与所述指数电流生成电路连接，配置为将所述指数电流转换为指数电压；
放大电路，与电阻组件连接，配置为当接入输入电压时，根据所述指数电压对所述输入电压进行放大以生成输出电压；其中，所述放大电路的放大倍数与所述指数电压呈线性关系。


2.如权利要求1所述的指数放大器，其特征在于，所述放大电路包括多个依次串联的放大组件。


3.如权利要求2所述的指数放大器，其特征在于，其中，所述放大电路的放大倍数与所述放大组件的个数呈倍数关系。


4.如权利要求2所述的指数放大器，其特征在于，所述放大组件包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第一电阻以及第二电阻；
所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极共接于第一电源，所述第一场效应管的栅极为所述放大组件的正极输入端，所述第二场效应管的栅极为所述放大组件的负极输入端，所述第一场效应管的漏极与所述第五场效应管的源极和所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二场效应管的漏极与所述第六场效应管的源极和所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的正相输入端为所述放大组件的指数电压输入端，所述第一运算放大器的输出端与所述第五场效应管的栅极连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第六场效应管的栅极连接，第五场效应管的漏极、所述第一电阻的第一端以及所述第三场效应管的漏极共同构成所述放大组件的负极输出端，第六场效应管的漏极、所述第二电阻的第一端以及所述第四场效应管的漏极共同构成所述放大组件的正极输出端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第二端和所述第三运算放大器的正相输入端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第三场效应管的栅极和所述第四场效应管的栅极连接，所述第三运算放大器的反相输入端为放大组件的第三参考电压输入端，所述第三场效应管的源极和所述第四场效应管的源极共接于电源地。


5.如权利要求1所述的指数放大器，其特征在于，所述指数放大器还包括：
恒流源，与所述指数电流生成电路连接，配置为稳定输出基准电流至所述指数电流生成电路。


6.如权利要求5所述的指数放大器，其特征在于，所述指数电流生成电路输出的所述指数电流与所述基准电流呈线性关系。


7.如权利要求5所述的指数放大器，其特征在于，所述恒流源包括第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管、第十场效应管、第十一场效应管以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：安奇，王怡珊，毛成华，肖钟凯，李烨，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44