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認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：趙**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：天津 上傳時(shí)間：2021-05-20 格式：DOCX 頁(yè)數(shù)：4 大?。?.01KB 積分：6 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、增益精確的可變?cè)鲆娣糯笃鱒ariable Gain Amplifier with Accurate GainLI Dan,YAN Taotao,CHEN Dongpo,ZHOU Jianjun(Center for Analog RFIC,School of Microelectronics,Shanghai Jiaotong University,Shanghai,200240,China):The variable gain amplifier embedded in an automatic gain control loop is an essential component of G

2、PS receiver.With the feedback loop,it constitutes the automatic gain control circuit for ADCto provide constant power signal.VGA gain controlled by analog signal has continuous change,but poor linearity.Resistive negative feedback amplifier is proposed to design a gain range of 030 dB intermediate f

3、requency variable gain amplifier.Its gain accuracy nearly does not depend on factors of process,voltage and temperature influence on resistor and MOS switch,gain error less than 0.5% under allcorners.Testing results based on 0.18卩 m CMOS technicalindicates that in-band ripple is less than 0.1 dB,IIP

4、3 is 31 dBm0 dB,while dissipating 3 mA(containing DC-offset cancellation circuit and CMOS Source-Follower BufferCircuit).As a result,this amplifier is suitable for the use in analog front-end receiver.Keywords:variable gain amplifier;resistive negative feedback;accurate gain;low in-band ripple0 引 言可

5、變?cè)鲆娣糯笃魇荊PS接收機(jī)中的一個(gè)關(guān)鍵模塊，它與反饋 環(huán)路組成的自動(dòng)增益控制電路為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）提供恒定的 信號(hào)功率。模擬信號(hào)控制增益的 VGA曾益連續(xù)變化，但是線性度 較差。這里采用電阻形式的負(fù)反饋的放大器來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)030 dB增益變化的中頻可變?cè)鲆娣糯笃?，VGA的增益精度并不取決于工藝、 電壓和溫度等因素對(duì)電阻、MOST開(kāi)關(guān)的影響，增益誤差在各個(gè)工藝角下都小于 5%。1 可變?cè)鲆娣糯笃髟砟M電路需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大或衰減 , 這一功能可由可變?cè)?益放大器（VGA）實(shí)現(xiàn)。它在無(wú)線通信的收/發(fā)信機(jī)模擬前端中，起 著至關(guān)重要的作用。圖1是用于GPS的接收機(jī)模擬前端圖。處于 基波頻率的V

6、GA補(bǔ)償射頻模塊和中頻模塊的增益衰減;VGA將輸 出信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器需要的幅度。AGC環(huán)路改變接收機(jī)的增 益, 調(diào)整各級(jí)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍 , 穩(wěn)定輸出信號(hào)功率的作用。圖1 GPS的接收機(jī)模擬前端圖對(duì)于VGA電路,IIP3和THD是重要的指標(biāo)，因?yàn)樗妮敵鲂?號(hào)幅度很大。 其次, 為了實(shí)現(xiàn)寬增益范圍調(diào)節(jié) , 同時(shí)保持不同增益 輸入功率下恒定的輸出建立時(shí)間,要求VGA的增益與控制電壓成 dB線性。VGA增益步長(zhǎng)越小越精確，則對(duì)ADC的要求越降低。在 文中，數(shù)字控制的VGA電路提供了 30 dB的增益控制范圍，使用7 b 精確控制增益大小 , 所耗面積和功耗小。2 可變?cè)鲆娣糯笃鹘Y(jié)構(gòu)與性能比較VG

7、A主要分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種結(jié)構(gòu)。一種常見(jiàn)的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)是 文獻(xiàn)1采用的Gilbert結(jié)構(gòu)，如圖2所示電路。M5上加一個(gè)基 準(zhǔn)電壓，電壓Vc控制耦合電流的大小，起到改變?cè)鲆娴淖饔?。?是此結(jié)構(gòu)電路堆疊了四層電路 , 限制了輸出電壓的擺幅 , 而且此 電路不能實(shí)現(xiàn)指數(shù)增益的控制。這些運(yùn)用最廣泛的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)中 , 可變?cè)鲆娣糯笃髦饕诤?jiǎn)單差分 2, 或者是偽差分對(duì) 3, 使 用源極反饋技術(shù) 4,5, 模擬乘法器 6,7 和使用二極管連接的 MOS管作為負(fù)載8等技術(shù)。這些結(jié)構(gòu)最大的問(wèn)題就是線性度和 失真度的問(wèn)題。圖2 VGA系統(tǒng)框圖因?yàn)樨?fù)反饋電路具有穩(wěn)定輸出 , 降低非線性失真的作用 , 所 以閉環(huán)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)

8、更好的線性度。常見(jiàn)的閉環(huán)電路結(jié)構(gòu)中的 VGA使用電阻陣列實(shí)現(xiàn)增益控制，例如將電阻和MOS管串聯(lián),控制MO管 開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)阻值的變化 , 進(jìn)而改變放大器的增益。因?yàn)?繼承電路中的電阻、MOS管開(kāi)關(guān)都受到工藝、電壓、溫度的影響， 難以實(shí)現(xiàn)精確的阻值，所以PGA的增益精度有限。文獻(xiàn)9使用電 流分割技術(shù) , 實(shí)現(xiàn)了精確的增益控制 , 文獻(xiàn) 10 對(duì)電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 了改進(jìn) , 但是這些電路復(fù)雜 , 額外電路也增加了功耗。 這里在沒(méi)有 增加任何設(shè)計(jì)復(fù)雜性的情況下 , 實(shí)現(xiàn)了較為精確的增益控制。3高性能VGA結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)為了達(dá)到要求的增益控制范圍和步長(zhǎng) , 使用兩個(gè)級(jí)聯(lián)的 VGA。 第一個(gè)部分的VGA實(shí)現(xiàn)6 dB步長(zhǎng)的增益控制，另一個(gè)部分實(shí)現(xiàn)精 準(zhǔn)的0.5 dB步長(zhǎng)，因此整個(gè)VGA實(shí)現(xiàn)了粗調(diào)和細(xì)調(diào)（見(jiàn)圖2）。當(dāng)運(yùn)算放大器的增益足夠大時(shí)，閉環(huán)VGA的增益等于兩個(gè)電 阻的比值 :Gain=-Rf/Rs, 改變電阻可以實(shí)現(xiàn)增益的變化。粗調(diào)的 阻值變化很大 , 改變反饋 Rf, 會(huì)影響粗調(diào)輸出節(jié)點(diǎn)的極點(diǎn) ; 電阻 Rs可變,它對(duì)前級(jí)將形成變化的負(fù)載效應(yīng)。選擇改變Rs,在前級(jí)增加緩沖電