[发明专利]一种可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可变增益放大器，属于模拟信号处理和通信技术领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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（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M1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），第十一NMOS晶体管（M11），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（I1），第二电流源（I2），第三电流源（I3）和电流源（I4）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。

本发明的工作原理是：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(R1)，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。

本发明的可变增益放大器具有如下优点：

1）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1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M10晶体管的栅端标记也为VA，则视为M8晶体管和M10晶体管栅端实线连接。

图2为控制电压转换电路图，是图1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1所示的可变增益放大器原理图。

具体实施方案

本发明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：

本发明的可变增益放大器，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1所示。其具体电路结构如下：

第一NMOS晶体管（M1）和第二NMOS晶体管（M2）的源分别耦接于地电压，（M1）的漏耦接于与第1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；