[发明专利]低功率可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种广泛用于通信系统中模拟集成电路的可变增益放大器，且更具体而言，涉及一种具有直流(DC)偏压稳定器的低功率可变增益放大器。

背景技术

可变增益放大器用于通过改变增益值而在输入信号强度改变时维持输出信号强度、或者在输入信号强度恒定时改变输出信号强度。

图1为一电路图，其图解说明不具有直流(DC)偏压稳定方案的传统可变增益放大器。

参见图1，不具有DC偏压调节方案的可变增益放大器100包含一可变增益放大单元110、两个负载电阻器115和116、以及两个差分输入信号源I_in+及I_in-。

第一及第二差分输入信号I_in+及I_in-由方程式1及2进行定义。

[方程式1]

I_in+＝I_DC+I_AC

[方程式2]

I_in-＝I_DC-I_AC

参见方程式1及2，第一及第二差分输入电流信号I_in+及I_in-具有相同的DC电流I_DC，并具有相位差为180°的交流(AC)电流I_AC。

第一及第二差分输入电流信号I_in+及I_in-的AC电流I_AC流过可变增益放大单元110，并通过作为负载电阻的第一及第二电阻器115及116而变换成电压，以形成第一及第二差分输出电压信号V_out+及V_out-，其中可变增益放大单元110包含第一、第二、第三及第四晶体管111、112、113及114。

流过第一及第二晶体管111及112的电流之和与第一差分输入电流信号I_in+的电流相同。类似地，流过第三及第四晶体管113及114的电流之和与第二差分输入电流信号I_in-的电流相同。

用于控制输出增益的第一及第二增益控制信号V_cp及V_cn的电压电平决定流过第一至第四晶体管111至114的电流。此处，流过第一晶体管111的第一差分输出电流信号I_out+的电流决定第一差分输出电压信号V_out+的电压电平，而流过第四金属氧化物半导体(MOS)晶体管的第二差分输出电流信号I_out-的电流决定第二差分输出电压信号V_out-的电压电平。

可变增益放大器110的增益k被定义为第一差分输入电流信号I_in+的电流值与第一差分输出电流信号I_out+的电流值之比，或者第二差分输入电流信号I_in-的电流值与第二差分输出电流信号I_out-的电流值之比。因此，当流经第一及第四晶体管111及114的电流增大时，增益会增大，此意味着第一增益控制信号V_cp的电压电平须高于第二增益控制信号V_cn的电压电平。

第一及第二差分输出电流信号I_out+及I_out-由方程式3及4表示如下。

[方程式3]

I_out+＝kI_in+＝k(I_DC+I_AC)

[方程式4]

I_out-＝kI_in-＝k(I_DC-I_AC)

图1所示的传统可变增益放大器的问题在于，因通过控制第一及第二增益控制信号V_cp及V_cn的电压电平而改变增益，故流经第一及第二电阻器115及116的DC电流会发生改变。因此，第一及第二电阻器115及116两端的DC电压降会发生改变，且从可变增益放大器输出的这两个差分输出电压信号V_out+及V_out-的参考电压电平会发生改变。