[發明專利]可變增益放大器

無效

• 申請號: 201110053476.8
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102104367A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 汪紀
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H03G3/20
• 分類號: H03G3/20;H03F3/45
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李健;龍洪

技術領域

本發明涉及放大器技術，尤其涉及一種可變增益放大器。

背景技術

在無線接收機中，天線接收到的信號強度可能變化很大，接收機對于這些不同強度的信號都必須能夠正確解調。例如，對于全球移動通訊系統(GSM)手機來說，它所接收到的最弱有用信號為-102dBm，所接收到的最強有用信號為-15dBm，信號的能量變化范圍為87dBm，這是一個很寬的范圍，任何恒定增益的接收機都無法正確解調這么寬能量范圍的信號。為了正確解調強弱不同的信號，無線接收機的增益必須根據信號強度進行自動調節，使接收機在接收弱信號時具有很高的增益，而在接收強信號時具有較低的增益，這是由以可變增益放大器(VGA)為核心的自動增益控制環路(AGC)來實現的。隨著數字信號處理技術的發展，越來越多的接收機采用數字信號來控制可變增益放大器的增益。如圖1所示，VGA的輸出信號經模數變換器變換為數字信號，在數字域對信號強弱進行判斷，并給出數字增益控制字來控制VGA的增益。

衡量射頻電路性能的一個很重要的參數是線性度，它表述了射頻電路由于非線性而引入的失真程度，其值決定了射頻電路能夠承受的最大輸入信號功率。對于可變增益放大器而言，線性度越高其可以處理的最大信號強度就越大。

對于開環放大器而言，其增益為等效輸入跨導Gm和等效輸出電阻Rout的乘積，因此，改變輸入級的跨導就可以改變放大器的增益，構成以可編程跨導放大器為基礎的VGA。輸入級的跨導調節可以通過改變輸入級的偏置電流或者改變輸入級的源簡并電阻的阻值來實現。

圖2給出了一種以可編程跨導器為基礎的VGA，它是一個電阻作負載的差分放大器，通過改變差分對的偏置電流來調節放大器的跨導。由長溝道器件的平方律I-V特性可知：差分對的跨導正比于尾電流源電流大小的平方根，因此，改變尾電流源Iss的大小就可以改變差分對M1、M2的跨導。這種類型的VGA存在差分對的線性工作區范圍很窄的問題。圖3給出了另一種以可編程跨導器為基礎的VGA，它通過改變源簡并電路中的輸入級源簡并電阻RE的阻值來調節放大器的跨導，使用源簡并技術可以提高跨導器的線性度，但提高后的線性度仍然不高，并且它會降低跨導器的跨導，而且VGA的增益變化范圍很小。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種可變增益放大器，以具有高線性度。

本發明提出了一種可變增益放大器，該可變增益放大器包括差分電路，所述差分電路包括第一負載電路、第二負載電路和源簡并電路，所述差分電路還包括第一射隨器電路和第二射隨器電路，其中，所述第一射隨器電路的柵極或基極與所述差分電路的正向電壓輸入端相連，漏極或集電極與所述第一負載電路相連；所述第二射隨器電路的柵極或基極與所述差分電路的負向電壓輸入端相連，漏極或集電極與所述第二負載電路相連；所述兩個射隨器電路的源極或發射極分別連接到所述源簡并電路的兩端。

優選地，上述可變增益放大器可具有如下特點：

所述第一射隨器電路包括第一運算放大器和金屬氧化物半導體(MOS)管，所述第一運算放大器的同相輸入端與所述正向電壓輸入端相連；所述第二射隨器電路包括第二運算放大器和MOS管，所述第二運算放大器的同相輸入端與所述負向電壓輸入端相連；所述兩個運算放大器的反相輸入端和所述MOS管的源極均與所述源簡并電路相連；所述兩個運算放大器的輸出端與所述MOS管的柵極相連；所述MOS管的漏極分別與各自運算放大器對應的負載電路相連。

優選地，上述可變增益放大器還可具有如下特點：

所述MOS管包括N型MOS管和P型MOS管。

優選地，上述可變增益放大器還可具有如下特點：

所述第一射隨器電路包括第一運算放大器和三極管，所述第一運算放大器的同相輸入端與所述正向電壓輸入端相連；所述第二射隨器電路包括第二運算放大器和三極管，所述第二運算放大器的同相輸入端與所述負向電壓輸入端相連；所述兩個運算放大器的反相輸入端和所述三極管的發射極均與所述源簡并電路相連；所述兩個運算放大器的輸出端與所述三極管的基極相連；所述三極管的集電極與各自運算放大器對應的負載電路相連。

優選地，上述可變增益放大器還可具有如下特點：

所述第一負載電路和所述第二負載電路包括負載電阻。

優選地，上述可變增益放大器還可具有如下特點：

所述負載電阻為可調電阻。

優選地，上述可變增益放大器還可具有如下特點：

所述源簡并電路包括源簡并電阻。

優選地，上述可變增益放大器還可具有如下特點：

所述源簡并電阻為可調電阻。