[发明专利]一种具有高精度dB线性特性的宽带可编程增益放大器

说明书

本发明公开了一种具有高精度dB线性特性的宽带可编程增益放大器，包括第一增益放大单元GM₁、第二增益放大单元GM₂、反馈放大单元GM_f、MOS管差分对M₃、MOS管差分对M₄、MOS管差分对M₅、MOS管差分对M₆、MOS管差分对M₇、共模反馈电路CMFB₁和共模反馈电路CMFB₂，该宽带可编程增益放大器利用二进制加权开关技术通过接近伪指数函数来实现精确的dB线性增益控制，不需要额外的指数生成电路；电压增益的变化由相同类型的MOS晶体管的跨导值之间的比率决定，保证了该电路的增益对工艺、电压和温度变化不敏感；可以实现较宽的‑3dB带宽，精确的dB线性特性和宽的增益调整范围。

技术领域

本发明属于射频接收机技术领域，具体涉及一种具有高精度dB-线性特性的宽带可编程增益放大器。

背景技术

近年来，随着大数据分析和人工智能的发展，对信号处理速率的要求迅速提高，接收信号的带宽不断增加。这需要自动增益控制(Automatic Generation Control,AGC)放大器来适应大范围的信号带宽、工作频率和功率要求。AGC放大器广泛用于现代通信和信号处理系统，可用于软件定义无线电或最新的汽车雷达系统、毫米波成像、局域网(LAN)和宽动态范围光接收器。基于不同的增益调谐机制，AGC放大器中的可变增益放大器可分为模拟控制可变增益放大器和数字控制可变增益放大器，实现模拟控制可变增益放大器和数字控制可变增益放大器的方法和技术，不仅可以获得精确的分贝线性(dB-linear)增益控制，而且支持超过数百甚至数千兆赫兹的宽带宽，已成为一种研究热点。

由于模拟控制可变增益放大器需要额外的指数函数生成电路，且还需要将模拟信号转换为数字形式的接口电路，增加了芯片面积和功耗，因此在考虑到芯片面积和复杂性，数字控制可变增益放大器更适合于高频应用。目前，一些数字控制可变增益放大器电路也在文献中进行了讨论，但是都没有在达到很高带宽的同时实现高精度的dB线性增益控制。传统的基于闭环的数字控制可变增益放大器因为需要消耗较大的电流并具有足够的电阻负载进行驱动，因此在高频应用中具有严重的局限性。由可变跨导控制的数字控制可变增益放大器在高频应用中更为流行，但工艺-电压-温度的变化会导致其步长不均匀，增加了增益误差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有高精度dB线性特性的宽带可编程增益放大器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种具有高精度dB线性特性的宽带可编程增益放大器，包括第一增益放大单元GM₁、第二增益放大单元GM₂、反馈放大单元GM_f、MOS管差分对M₃、MOS管差分对M₄、MOS管差分对M₅、MOS管差分对M₆、MOS管差分对M₇、共模反馈电路CMFB₁、共模反馈电路CMFB₂，其中，

所述第一增益放大单元GM₁的差分电压正输入端V_{IP_1}为所述宽带可编程增益放大器总体的差分电压正输入端，所述第一增益放大单元GM₁的差分电压负输入端V_{IN_1}为所述宽带可编程增益放大器总体的差分电压负输入端，所述第一增益放大单元GM₁的差分电压正输出端V_{OP_1}连接所述第二增益放大单元GM₂的差分电压正输入端V_{IP_2}，所述第一增益放大单元GM₁的差分电压负输出端V_{ON_1}连接所述第二增益放大单元GM₂的差分电压负输入端V_{IN_2}；