[發明專利]可變增益放大器的弱信號讀出電路設計方法

無效

• 申請號: 200910053851.1
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101594119A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 徐斌;郭方敏;朱自強;褚君浩
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H03G3/00
• 分類號: H03G3/00
• 代理公司: 上海藍迪專利事務所
• 代理人: 徐筱梅

技術領域

本發明涉及電子、電路設計技術領域，尤其是一種可變增益放大器的弱信 號讀出電路設計方法。

背景技術

混合信號已成為VLSI電路設計的熱點，其中可變增益放大器(VGA)被廣 泛應用于醫療設備，助聽器，磁盤驅動和無線通訊等之中。在磁盤驅動和CCD 影像設備中，VGA可以在不同輸入情況下能穩定輸出信號，提供給讀出部分穩 定的探測信號，其中要求VGA的增益可調范圍大于30dB。在通訊系統中，VGA 作為反饋環路應用于自動增益控制(AGC)放大器中。AGC放大器通過環路反饋 探測輸出信號，根據輸入信號自動調整增益得到穩定的輸出信號，但是由于 CMOS晶體管在強反型區呈平方律關系，因此該電路在CMOS工藝下不易實現。

可變增益放大器的實現一般有兩種，一種是數字式可變增益放大器，其通 過一系列的開關實現增益的可調，但是增益變化狀態不是連續的，在很多系統 中都會產生問題。另外一種是采用模擬的方式控制可變增益放大器，其通過控 制電壓改變跨導或負載阻抗實現對增益的調控。相比數字的方式，模擬的調控 是更好的選擇，因為通過模擬電壓控制增益可以實現連續的線性變化，并且控 制電壓的變化很小。但是由于CMOS晶體管在強反型區呈平方律關系，采用CMOS 工藝實現寬增益范圍和控制電壓成dB線性關系是目前面臨的一個問題。

可變增益放大器(VGA)的主要特點是指數函數發生電路。當今基于CMOS 工藝的模擬VGA設計，采用偽指數發生電路，或者是泰勒級數近似電路的方法 實現增益dB線性變化。但是采用上述方法主要缺點是得到的dB線性輸出范圍 太小，一般不超過20dB。由于現有的VGA設計可調增益范圍小，為達到一定可 調范圍采用4個或5個VGA級聯，這樣就會導致更高的功耗，更大的芯片面積 和更高的成本。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供的一種可變增益放大器的弱 信號讀出電路設計方法，它以可變增益放大器Gilbert單元為基礎，采用可變 增益放大器讀出拓補結構，補償密勒效應，改善頻率響應，通過偽指數電壓函 數發生電路輸出高dB線性度的指數型電壓，使增益和控制電壓成dB線性變化， 并通過共模反饋電路，穩定輸出共模電壓。

本發明的目的是這樣實現的：一種可變增益放大器的弱信號讀出電路設計 方法，特點是該方法將傳感器讀出電路的弱信號經控制電路、三級可變增益電 路、共模反饋電路的放大后輸出可變增益放大的差分信號，電路設計包括以下 步驟：

a、建立控制電路