[發明專利]一種具有高精度dB線性特性的寬帶可編程增益放大器

在審

• 申請號: 202111503564.3
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114157256A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 陰玥;張潤寰;齊浩博
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H03G3/30
• 分類號: H03G3/30;H03F3/193;H03F3/45
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王萌

本發明公開了一種具有高精度dB線性特性的寬帶可編程增益放大器，包括第一增益放大單元GM₁、第二增益放大單元GM₂、反饋放大單元GM_f、MOS管差分對M₃、MOS管差分對M₄、MOS管差分對M₅、MOS管差分對M₆、MOS管差分對M₇、共模反饋電路CMFB₁和共模反饋電路CMFB₂，該寬帶可編程增益放大器利用二進制加權開關技術通過接近偽指數函數來實現精確的dB線性增益控制，不需要額外的指數生成電路；電壓增益的變化由相同類型的MOS晶體管的跨導值之間的比率決定，保證了該電路的增益對工藝、電壓和溫度變化不敏感；可以實現較寬的?3dB帶寬，精確的dB線性特性和寬的增益調整范圍。

技術領域

本發明屬于射頻接收機技術領域，具體涉及一種具有高精度dB-線性特性的寬帶可編程增益放大器。

背景技術

近年來，隨著大數據分析和人工智能的發展，對信號處理速率的要求迅速提高，接收信號的帶寬不斷增加。這需要自動增益控制(Automatic Generation Control,AGC)放大器來適應大范圍的信號帶寬、工作頻率和功率要求。AGC放大器廣泛用于現代通信和信號處理系統，可用于軟件定義無線電或最新的汽車雷達系統、毫米波成像、局域網(LAN)和寬動態范圍光接收器。基于不同的增益調諧機制，AGC放大器中的可變增益放大器可分為模擬控制可變增益放大器和數字控制可變增益放大器，實現模擬控制可變增益放大器和數字控制可變增益放大器的方法和技術，不僅可以獲得精確的分貝線性(dB-linear)增益控制，而且支持超過數百甚至數千兆赫茲的寬帶寬，已成為一種研究熱點。

由于模擬控制可變增益放大器需要額外的指數函數生成電路，且還需要將模擬信號轉換為數字形式的接口電路，增加了芯片面積和功耗，因此在考慮到芯片面積和復雜性，數字控制可變增益放大器更適合于高頻應用。目前，一些數字控制可變增益放大器電路也在文獻中進行了討論，但是都沒有在達到很高帶寬的同時實現高精度的dB線性增益控制。傳統的基于閉環的數字控制可變增益放大器因為需要消耗較大的電流并具有足夠的電阻負載進行驅動，因此在高頻應用中具有嚴重的局限性。由可變跨導控制的數字控制可變增益放大器在高頻應用中更為流行，但工藝-電壓-溫度的變化會導致其步長不均勻，增加了增益誤差。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種具有高精度dB線性特性的寬帶可編程增益放大器。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明提供了一種具有高精度dB線性特性的寬帶可編程增益放大器，包括第一增益放大單元GM₁、第二增益放大單元GM₂、反饋放大單元GM_f、MOS管差分對M₃、MOS管差分對M₄、MOS管差分對M₅、MOS管差分對M₆、MOS管差分對M₇、共模反饋電路CMFB₁、共模反饋電路CMFB₂，其中，

所述第一增益放大單元GM₁的差分電壓正輸入端V_{IP_1}為所述寬帶可編程增益放大器總體的差分電壓正輸入端，所述第一增益放大單元GM₁的差分電壓負輸入端V_{IN_1}為所述寬帶可編程增益放大器總體的差分電壓負輸入端，所述第一增益放大單元GM₁的差分電壓正輸出端V_{OP_1}連接所述第二增益放大單元GM₂的差分電壓正輸入端V_{IP_2}，所述第一增益放大單元GM₁的差分電壓負輸出端V_{ON_1}連接所述第二增益放大單元GM₂的差分電壓負輸入端V_{IN_2}；