[发明专利]一种低功耗可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及模拟集成电路领域，尤其具体涉及一种应用于短距离无线接收发机中的无共模反馈电路的低功耗可变增益放大器。

背景技术

可变增益放大器(VGA)是自动增益控制系统(AGC)中的关键组成部分，主要应用于无线接收发机系统中，可根据信号强弱来对信号进行放大或衰减，避免信号过强时造成接收机阻塞或信号过弱时信号丢失，有利于提高整个无线接收发机系统的动态范围。在AGC系统中，VGA的设计性能直接影响AGC的选择性和灵敏度。在现代接收机结构中，通常把信号强弱的检测都放在数字域中进行，这使数字控制的VGA得到越来越广泛的应用。常见的数字控制VGA结构有两种：一种是闭环结构，通过负反馈的方法可精确地设定增益，具有较高的线性度，但其带宽小，电路设计比较复杂，功耗较大；另一种开环结构，通过改变开环电路的跨导和负载值(A=gmRL)来实现增益的变化，具有带宽大，电路简单，功耗低的特点。

基于源极负反馈的全差分共源极结构的VGA由于具有带宽大，线性度较好，功耗低等优点，得到了广泛应用。该类型VGA通过改变源极反馈电阻和负载电阻值阻值可实现增益可变。但是，当通过改变输出负载来改变VGA增益时，其输出共模电压变化较大，所以需要稳定输出共模电压电路来稳定输出共模，传统上采用共模反馈电路来稳定输出共模。

请参阅图1，该图1示出了使用共模反馈电路来稳定输出共模的可变增益放大器(VGA)电路。该VGA采用带源极负反馈的全差分共源极放大器结构，其电压增益A_V'可表示为：

AV′=NRD||RCRS/2≈NRDRS/2]]>（一般而言R_C□R_D）          （1）

其中N为晶体管M3与M7的尺寸比，R_S、R_D和R_C分别为源极反馈电阻、负载电阻和用于检测共模电平而加在输出端的电阻，其增益可通过改变R_S、R_D电阻阻值来实现。

采用改变输出负载电阻R_D来调节VGA增益会使差分输出的共模电平会随着负载的变化而变化，从而使得与VGA级联的后级电路无法正常工作。可以通过共模反馈环路（CMFB）来稳定输出共模，但是这会大大增加电路设计的复杂性，增大了整个VGA的功耗，并需要加入额外的电阻来检测输出共模电压，消耗大量芯片面积。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种新的简单方法来稳定输出共模电压，通过在改变负载阻值的同时，改变流过负载的电流以使得输出共模电压保持不变，这样便省去了传统的共模反馈电路，简化了电路设计，降低了VGA的功耗和芯片面积。

本发明的无共模反馈电路的低功耗可变增益放大器的主要实现思路为：

带源极负反馈的全差分共源极放大器的增益可表示为：