一种可变增益放大器制造技术

一种可变增益放大器，属于模拟信号处理和通信技术领域。该可变增益放大器由折叠式共源共栅结构，增益调节单元，电流镜，负载电阻，电流源以及控制电压转换电路组成。电路中由采用MOS晶体管，电流镜以及少量的电阻R元器件构成。控制电压转换电路在同一个输入控制电压(VCTR)的作用下能产生不同旳增益调节单元中的控制电压(Vctr)，以实现连续型的dB线性可变增益，电路结构适合CMOS工艺，集成度高，因采用MOS晶体管多组并联，连续型的dB线性度好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可变增益放大器，属于模拟信号处理和通信

技术介绍
在数模混合集成电路系统中，处理模拟信号时需要对输入信号进行放大和衰减，可变增益放大器是实现这一功能的重要模块。可变增益放大器的增益可以随控制信号变化，广泛应用在磁盘读取驱动电路、磁盘数据存储系统、电视调谐器、电磁计量器、高频滤波器、医疗电子设备等方面，在无线通信和收发系统中，也起着重要的作用。CMOS电路具有功耗小、成本低、易与数字电路集成的特点。随着CMOS工艺的不断发展，以及市场对低成本、高性能、高集成的单芯片系统的需求，使得可变增益放大器的设计和开发也需要采用CMOS工艺。可见，实现高性能的CMOS可变增益放大器具有 重要的现实意义。中国专利CN1758533A中，描述了一种CMOS工艺可变增益放大器的方法和电路。其核心增益调节单元是采用MOS管和电阻，MOS管作为开关管，控制偏置电压控制MOS管被导通或断开，从而增益调节单元接入的电阻个数不同，实现增益可变。因为电阻个数是整数，所以其实现增益的变化是阶跃式的，而不是连续型的，并且可变增益达到一定精度所需要的电阻个数比较庞大，降低了 CMOS的集成度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可变增益放大器，以实现连续型的dB线性可变增益并提高了其可集成度。本专利技术提出的一种可变增益放大器，由折叠式共源共栅结构，增益调节单元，电流镜，负载电阻，电流源以及控制电压转换电路组成。其中折叠式共源共栅结构由第一 NMOS晶体管(Ml )，第MOS晶体管(M2)，第三NMOS晶体管(M3)和第四NMOS晶体管(M4)组成，其中Ml和M2构成折叠式共源共栅的共源输入对管，M3和M4构成折叠式共源共栅结构的共栅对管，将输入差分电压信号转换成差分电流信号。增益调节单元由第五NMOS晶体管(M5)，第六NMOS晶体管(M6)和第七NMOS晶体管(M7)组成，作为电流开关。电流镜由第八NMOS晶体管(M8)，第九NMOS晶体管(M9)，第十NMOS晶体管(M10)，第i^一 NMOS晶体管(Mil)，第十二 NMOS晶体管(M12)和第十三NMOS晶体管(M13)组成，实现电流镜像。负载电阻为第一电阻(R1)，将差分输出电流转换成差分输出电压。 电流源；由第一电流源(11)，第二电流源(12 )，第三电流源(13 )和电流源(14 )组成，给折叠式共源共栅结构和电流镜提供静态工作电流。控制电压转换电路转换出的增益调节单元中的控制电压至少为一条，在实施例中再介绍。本专利技术的工作原理是折叠式共源共栅结构将输入电压信号(Vinp、Vinn)转换成电流信号，转换成的电流信号通过电流镜镜像给负载电阻(Rl)，产生差分输出电压(Voutn, Voutp)，实现一定增益，由控制电压转换电路控制的增益调节单元来实现增益可变。本专利技术的可变增益放大器具有如下优点I)控制电压对增益调节单元中的MOS晶体管源漏电阻实现连续变化，多个MOS晶体管的并联结构直接实现连续型dB线性增益，电路结构简单； 2)增益随着控制电压增大而减小，控制电压为低时，实现最大增益；3)电路结构适合CMOS工艺，集成度高，因采用MOS晶体管多组并联，线性度好。附图说明图I为可变增益放大器电路图，其中数字1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17代表各节点，图中的相同符号标记视为同一连接，如M8晶体管的栅端标记VA和MlO晶体管的栅端标记也为VA，则视为M8晶体管和MlO晶体管栅端实线连接。图2为控制电压转换电路图，是图I中控制电压转换电路框图的具体电路。图3为增益曲线转换图。图4为级联多级图I所示的可变增益放大器原理图。具体实施方案本专利技术提出的一种可变增益放大器，结合附图及实施例详细说明如下本专利技术的可变增益放大器，由折叠式共源共栅结构，增益调节单元，电流镜，负载电阻，电流源以及控制电压转化电路组成，如附图I所示。其具体电路结构如下第一 NMOS晶体管(Ml)和第二 NMOS晶体管(M2)的源分别耦接于地电压，(Ml)的漏耦接于与第I节点，(M2)的漏耦接于与第2节点，栅端分别做信号正负输入端(Vinp，，Vinn)，构成折叠式共源共栅结构的共源输入对管；第三NMOS晶体管(M3)和第四NMOS晶体管(M4)，源漏分别耦接于第三节点与第一节点之间，第四节点与第二节点之间，栅端同耦接于第一偏置电压(Vbiasl)，构成折叠式共源共栅结构的共栅对管；第八NMOS晶体管(M8)和第九NMOS晶体管(M9)，栅漏短接后分别耦接于第3节点，第4节点，源端同耦接于地电压；第十NMOS晶体管(MlO)和第i^一 NMOS晶体管(Mil)，源分别耦接于地电压，漏端分别耦接于与第五节点，第六节点，栅端(VA、VB)分别耦接于第八NMOS晶体管(M8)的栅端(VA)，第九NMOS晶体管(M9)的栅端(VB)，分别镜像第八NMOS晶体管(M8)的和第九NMOS晶体管(M9)的漏源电流；第十二 NMOS晶体管(M12)和第十三NMOS晶体管(M13)，源漏分别耦接于第五节点第7节点之间，第6节点第8节点之间，栅端同耦接于第二偏置电压(Vbias2)；第一电阻(R1)，耦接于第7节点与第8节点之间，做负载电阻；上述第8节点和第7节点分别作为正负输出端(Voutp, Voutn)；第一、第二、第三、第四电流源(11、12、13、14)，分别耦接于电源电压(VDD)与第一节点之间，电源电源(VDD)与第二节点之间，电源电压(VDD)与第7节点之间和电源电压(VDD)与第8节点之间，以提供各支路静态工作电流；第五、第六、第七NMOS晶体管(M5，M6，M7)，它们的源耦接于第3节点与第4节点之间，栅端分别源耦接于由控制电压转换电路产生的第一控制电压(VctrI )、第二控制电压(Vctr2)和第三控制电压(Vctr3),构成增益调节单元；在控制电压转换电路中，至少产生一条增益调节单元中的控制电压(Vctr)。以输入控制电压(VCTR)产生三条不同旳增益调节单元中的控制电压为例如图2 ；第十四、第十五、第十六PMOS晶体管(M14、M15、M16)，源漏分别耦接于第9节点与 电源电压(VDD)之间，第10节点与电源电压(VDD)之间，第11节点与电源电压(VDD)之间，栅端同耦接于第三偏置电压(Vbias3)；第十七、第十八、第十九PMOS晶体管(M17、M18、M19)，源漏分别耦接于第9节点与第12节点之间，第10节点与第14节点之间，第11节点与第16节点之间，栅端同耦接于输入控制电压(VCTR)；第二十、第二i^一、第二十二 PMOS晶体管(M20、M21、M22)，源漏分别耦接于第9节点与第13节点之间，第10节点与第15节点之间，第11节点与第17节点之间，栅端分别耦接于第四偏置电压(Vref I),第五偏置电压(Vref2),第六偏置电压(Vref3)；第二十三、第二十四、第二十五NMOS晶体管(M23、M24、M25)，栅漏短接并分别耦接于上述第12节点，第14节点，第16节点，源端同耦接于地电压(GND)；第二、第三、第四电阻(R2、R3、R4)分别耦接于上述第13节点与地电压(GND)之间，第15节点与地电压(G本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变增益放大，由折叠式共源共栅结构、增益调节单元、电流镜、负载电阻、电流源以及控制电压转换电路组成，其特征在于 所述的折叠式共源共栅结构管由第一 NMOS晶体管(M1)，第MOS晶体管(M2)，第三NMOS晶体管(M3)和第四NMOS晶体管(M4)组成，其中Ml和M2构成折叠式共源共栅的共源输入对管，M3和M4构成折叠式共源共栅结构的共栅对管，将输入差分电压信号转换成差分电流信号; 所述的增益调节单元，由第五NMOS晶体管(M5)，第六NMOS晶体管(M6)和第七NMOS晶体管(M7)组成，作为电流开关； 所述的电流镜，由M8，M9，M10, Mil, M12和M13构成的电流镜，实现电流镜像； 所述的负载电阻R1，在负载电阻Rl两端上产生差分输出电压(VoutruVoutp)； 所述的电流源，由第一电流源(II)，第二电流源(12)，第三电流源(13)和电流源(14)组成，给折叠式共源共栅结构和电流镜提供静态工作电流； 所述的控制电压转换电路，以输入控制电压(VCTR)产生不同旳增益调节单元中的控制电压(Vctr)，分别决定着所述的不同电流开关管的开启程度，实现增益改变； 电路之间的关系是输入信号(vinp、vinn)经过折叠式共源共栅结构转变成电流信号，由控制电压(VCTR)控制的增益调节单元调节上述电流信号，实现电流信号的改变，再有电流镜镜像输出给负载电阻(R1)，转换成输出电压信号(Voutn。Voutp)，实现可变增益放大。2.根据权利要求I所述种可变增益放大器，其特征在于控制电压转换电路中包含有PMOS晶体管、NMOS晶体管和电阻R，在输入控制电压(VCTR)的作用下产生不同旳增益调节单元中的控制电压(Vctr)，控制电压转换电路转换出的增益调节单元中的控制电压至少为一条。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴霜毅，王成碧，宁宁，赵思源，陈荣冠，胡勇，李天柱，眭志凌，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：