一种带增益补偿的可变增益放大器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带增益补偿的可变增益放大器，包括电压控制可变增益放大器VGA、单位增益电压产生电路、DAC网络结构和模拟加法器电路；其中所述电压控制可变增益放大器VGA将输入信号按照DAC的增益控制信号将信号放大到想要的增益；而DAC网络结构根据8bit的数字输入信号调节增益；所述单位增益电压产生电路产生电压控制可变增益放大器VGA单位增益的控制电压；所述模拟加法器电路将单位增益控制电压与DAC输出电压相加，得到最终的电压控制可变增益放大器VGA控制电压。因此只需要输入8bit的数字控制电压，通过本申请所述的带增益补偿的可变增益放大器即可得到稳定的电路整体增益，既容易控制，同时也能更好的避免温度、等偏差，大大提升电路增益抗干扰能力。大大提升电路增益抗干扰能力。大大提升电路增益抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种带增益补偿的可变增益放大器


[0001]本申请涉及集成电路
，特别涉及一种带增益补偿的可变增益放大器。

技术介绍

[0002]在射频电路中，接收到的信号幅度可能不一致，但为了后续的电路能够正常处理接收到的信号，往往需要将接收到的信号放大到合适的幅度，因此，增益可变的放大器就显得尤为重要。此外，对于传感器而言，不同的场景接收到的信号强度，或者传感器本身的信号检测能力的变化，都会影响到识别出来的信号强度，所以为了应用场景更加广泛，需要针对不同强度信号采取不同的放大倍数，以便后续的信号处理。而现有技术中的电压控制可变增益放大器增益控制信号通常为模拟信号，一方面控制电压需要非常精确，控制电压的产生非常困难；另一方面此电压受外界影响大，通常浮动不定，不利于增益的稳定和后续的信号处理。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本申请提出一种可用于射频和传感器信号链的带增益补偿的可变增益放大器。
[0004]本申请的一种带增益补偿的可变增益放大器，包括电压控制可变增益放大器VGA、单位增益电压产生电路、DAC网络结构和与所述电压控制可变增益放大器VGA、单位增益电压产生电路、DAC网络结构均连接的模拟加法器电路；所述电压控制可变增益放大器VGA包括吉尔伯特单元和指数电压生成电路；所述单位增益电压产生电路包括电压控制可变增益放大器VGA和差分运算放大器；所述DAC网络结构包括串联电阻分压网络、单刀双掷开关，以及单位增益放大器buffer；所述模拟加法器电路包括电阻网络和双端输入双端输出全差分运算放大器。其中所述电压控制可变增益放大器VGA将输入信号按照DAC的增益控制信号将信号放大到想要的增益；而DAC网络结构根据8bit的数字输入信号调节增益；所述单位增益电压产生电路产生电压控制可变增益放大器VGA单位增益的控制电压；所述模拟加法器电路将单位增益控制电压与DAC输出电压相加，得到最终的电压控制可变增益放大器VGA控制电压。本申请能够实现对电路的增益调节，同时在单位增益控制电压产生电路中引入补偿实现增益稳定可靠且增益线性简单可控。因此只需要输入8bit的数字控制电压，通过本申请所述的带增益补偿的可变增益放大器即可得到稳定的电路整体增益，既容易控制，同时也能更好的避免温度、电源电压、工艺的偏差，大大提升电路增益抗干扰能力。且此电路结构对DAC分辨率要求较低，进一步降低了电路成本和实现难度，可靠性更高。
[0005]进一步，本申请所述的单位增益电压产生电路中的电压控制可变增益放大器VGA的输出端口之一连接到所述差分运算放大器的一端输入，所述差分运算放大器的另一端偏置有电压，最后将所述差分运算放大器的输出连接到所述单位增益电压产生电路中的电压控制可变增益放大器VGA的输入，所述单位增益电压产生电路输出的单位增益控制电压Vctrl_pre连接所述模拟加法器电路。
[0006]进一步，本申请所述的单位增益电压产生电路中的差分运算放大器和所述单位增益放大器buffer均为双端输入双端输出全差分运算放大器。
[0007]进一步，本申请所述的双端输入双端输出全差分运算放大器包括：第一级跨导放大器、第二级共源共栅放大器、第三级源极跟随器，以及共模反馈网络。第一级跨导放大器将输入差分的电压信号转化为差分电流信号；第二级共源共栅放大器是中间增益级，是整个运放的主体增益级，将差分电流信号进一步放大，为跨阻放大器；电路的第三级源极跟随器是输出级，为电压放大级，提供小的输出电阻，同时提高驱动能力。此外，共模反馈电路的设计可以达到稳定输出共模电压的目的。
[0008]进一步，本申请所述的模拟加法器电路中的VDAC为所述DAC网络结构的输出电压，所述电阻网络包括两个R1和两个R2，且电阻网络中的R1和R2的值可以根据实际情况而定，该电阻网络包含三个输入信号，一个输出信号。在所述模拟加法器电路中，所述双端输入双端输出全差分运算放大器的正向输入端通过电阻R2连接到所述双端输入双端输出全差分运算放大器的反向输出端，所述双端输入双端输出全差分运算放大器的反向输入端通过电阻R2连接到所述双端输入双端输出全差分运算放大器的正向输出端，所述双端输入双端输出全差分运算放大器的正向输入端通过电阻R1连接到地，所述双端输入双端输出全差分运算放大器的反向输入端通过电阻R1连接到DAC网络结构的输出电压VDAC。所述模拟加法器电路将共模反馈电压用作输入端，并将双端输入双端输出全差分运算放大器的一端接地，从而实现Vctrl_Pre信号和DAC信号的准确叠加，且电路简单可靠。
[0009]进一步，本申请所述的DAC网络结构还包括作为稳定的参考电压的Vref为，所述串联电阻分压网络的输出连接到所述单位增益放大器buffer的正向输入端，所述单位增益放大器buffer的正向输出端连接到单位增益放大器buffer的反向输入端，所述单位增益放大器buffer的正向输出端电压为VDAC电压。
[0010]进一步，本申请所述的DAC网络结构为8bit，单刀双掷开关一边的开关由NMOS组成，另一边的开关由PMOS组成。在保证导通电阻小的同时，电路面积较小并降低电路的成本，同时DAC网络结构的分辨率不高，更加保证了电路的可行性高。
[0011]进一步，本申请所述的带增益补偿的可变增益放大器包含十个输入端口和两个输出端口，所述输入端口包括8bit数字输入信号端口和两个模拟差分输入端口，所述输出端口为两个模拟差分输出信号。
[0012]进一步，本申请所述的电压控制可变增益放大器VGA中的吉尔伯特单元的两个输入端为整个电压控制可变增益放大器VGA的输入信号，所述吉尔伯特单元的输出即整个电压控制可变增益放大器VGA的输出信号。
[0013]进一步，本申请所述的双端输入双端输出全差分运算放大器包括为NMOS管的NM1、NM2、NM3、NM4、NM5、NM6、NM7、NM8、NM9、NM10、NM11、NM12，以及为PMOS管的PM1、PM2、PM3、PM4、PM5、PM6、PM7、PM8、PM9、PM10；非重载下，该双端输入双端输出全差分运算放大器不需要额外的补偿电路。所述双端输入双端输出全差分运算放大器包括第一级跨导放大器、第二级共源共栅放大器和第三级源极跟随器；所述第一级跨导放大器由PM2、PM6、PM7组成，其中PM7为电流源，栅极连接偏置电压VB1，源极接电源VDD，漏端接PM6、PM7，PM6和PM7栅极连接电路输入的差分信号；所述第二级共源共栅放大器由PM1、PM3、PM5、PM8、NM3、NM4、NM6、NM8组成，NM6、NM8的栅极接偏置电压，源极接地，漏极接所述第一级跨导放大器的输出和NM3、
NM4源极，组成共源共栅结构，PM1、PM3栅极接偏置电压VB2，源极接PM5、PM7，和PM5、PM8一起构成共源共栅结构，PM5、PM8栅极电压接VB2；所述第三级源极跟随器由NM1、NM2、NM5、NM10组成，NM1、NM2为源极跟随器，栅极电压接所述第二级共源共栅放大器的输出，漏极接电源VDD，源极为整体电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带增益补偿的可变增益放大器，其特征在于，包括电压控制可变增益放大器VGA、单位增益电压产生电路、DAC网络结构和与所述电压控制可变增益放大器VGA、单位增益电压产生电路、DAC网络结构均连接的模拟加法器电路；所述电压控制可变增益放大器VGA包括吉尔伯特单元和指数电压生成电路；所述单位增益电压产生电路包括电压控制可变增益放大器VGA和差分运算放大器；所述DAC网络结构包括串联电阻分压网络、单刀双掷开关，以及单位增益放大器buffer；所述模拟加法器电路包括电阻网络和双端输入双端输出全差分运算放大器。2.根据权利要求1所述的带增益补偿的可变增益放大器，其特征在于，所述单位增益电压产生电路中的电压控制可变增益放大器VGA的输出端口之一连接到所述差分运算放大器的一端输入，所述差分运算放大器的另一端偏置有电压，最后将所述差分运算放大器的输出连接到所述单位增益电压产生电路中的电压控制可变增益放大器VGA的输入，所述单位增益电压产生电路输出的单位增益控制电压Vctrl_pre连接所述模拟加法器电路。3.根据权利要求2所述的带增益补偿的可变增益放大器，其特征在于，所述单位增益电压产生电路中的差分运算放大器和所述单位增益放大器buffer均为双端输入双端输出全差分运算放大器。4.根据权利要求3所述的带增益补偿的可变增益放大器，其特征在于，所述双端输入双端输出全差分运算放大器包括：第一级跨导放大器、第二级共源共栅放大器、第三级源极跟随器，以及共模反馈网络。5.根据权利要求4所述的带增益补偿的可变增益放大器，其特征在于，所述模拟加法器电路中的VDAC为所述DAC网络结构的输出电压，所述电阻网络包括两个R1和两个R2；在所述模拟加法器电路中，所述双端输入双端输出全差分运算放大器的正向输入端通过电阻R2连接到所述双端输入双端输出全差分运算放大器的反向输出端，所述双端输入双端输出全差分运算放大器的反向输入端通过电阻R2连接到所述双端输入双端输出全差分运算放大器的正向输出端，所述双端输入双端输出全差分运算放大器的正向输入端通过电阻R1连接到地，所述双端输入双端输出全差分运算放大器的反向输入端通过电阻R1连接到DAC网络结构的输出电压VDAC。6.根据权利要求5所述的带增益补偿的可变增益放大器，其特征在于，所述DAC网络结构还包括作为稳定的参考电压的Vref，所述串联电阻分压网络的输出连接到所述单位增益放大器buffer的正向输入端，所述单位增益放大器buffer的正向输出端连接到单位增益放大器buffer的反向输入端，所述单位增益放大器buffer的正向输出端电压为VDAC电压。7.根据权利要求6所述的带增益补偿的可变增益放大器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海蓉，沈酉之，谷文启，晋思迪，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：新型
国别省市：