[发明专利]dB线性过程无关可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及可变增益放大器(VGA)的电路，更具体地，涉及在db/伏特下呈现基本线性增益控制曲线的可变增益放大器的设计和实施。

背景技术

在需要可变增益放大器的系统中，存在需要以对数方式改变可变增益放大器(VGA)的增益的许多情况。通过以对数方式改变增益，VGA将提供相当恒定的和接近线性的每伏特增益(gain per volt)。每伏特线性增益有时叫做对数线性增益。本发明人注意到，以前已知的VGA电路设计一般不能提供平滑的对数线性曲线，而是提供存在严重偏离恒定斜率的突起或波纹的曲线。出现在现有电路设计中的突起或波纹会对这种现有VGA设计的总体性能产生影响。例如，如果试图按平滑对数线性放大曲线放大指数衰减信号，那么，将使放大信号的失真最小。相反，如果使用具有突起和波纹的近似对数线性曲线，则在放大器的输出端上将造成信号失真。

对数线性曲线中的突起和波纹引起的另一个问题是，一条或多条控制线引入的任何噪声将以非希望方式调制信号。控制线噪声与VGA放大曲线的瞬时斜率直接相关。例如，如果拥有存在大斜率，小斜率，然后又是大斜率的增益曲线，那么，大斜率区将加重放大器输出端上的控制电压噪声。

人们需要的是在对数线性增益方面能够提供可重复线性增益曲线的VGA器件。而且，从在预定温度范围内或在其它预定环境变量下不显著变化的VGA器件可重复地提供这样的对数线性增益曲线是有利的。

人们已经发现现有VGA器件设计具有一个或多个缺陷。这样的缺陷可能包括在db线性增益内具有突起和波纹，在给定温度范围内对温度敏感，不能恒定地或随时间提供可重复增益，或由于器件的制造过程而不能提供可重复输出。因此，人们需要的是在给定宽工作温度范围内提供基本线性db/伏特增益、对过程变化不敏感、并且当并入多个器件中时提供可重复输出或结果的db线性过程无关可变增益放大器。

发明内容

鉴于上述可变增益放大器(VGA)的局限性及缺点，显然，需要一种在对数线性增益方面能提供可重复线性增益曲线的VGA器件。而且，有利的是能够从VGA器件重复地提供这样的对数线性增益曲线，其中该器件的输出在预定宽温度范围内是可预测的和可重复的并且不因为器件的制造过程而受到影响。

在本发明的一个实施例中，提供了放大器或衰减器电路。所述放大器或衰减器电路包含跨导电路。所述跨导电路在一定程度上受栅极电压控制电路控制。所述栅极电压控制电路包含具有栅极、源极和漏极的第一MOSFET器件。所述栅极电压控制电路进一步包含这样的反馈回路，使所述反馈回路包含反馈双极结型晶体管、串联在所述反馈晶体管的发射极与所述第一MOSFET的漏极之间的第一电阻、与所述反馈晶体管的集电极串联的反馈电阻元件、以及接收反馈电压的运算放大器(op amp)，所述反馈电压源自所述反馈电阻与所述反馈晶体管的集电极之间的节点。所述运算放大器提供用作所述第一MOSFET器件的栅极的栅极控制电压的输出。所述栅极控制电压调整所述第一MOSFET与所述第一电阻的跨导。将第二MOSFET器件配备成与所述第一MOSFET器件匹配。所述第二MOSFET器件是所述跨导电路的一部分。所述第二MOSFET器件的栅极被连接成也接收所述栅极控制电压。所述栅极控制电压将随所述第一MOSFET器件及其相关电路的对数线性特性而变。

在VGA放大器或衰减器电路的另一个实施例中，所述栅极电压控制电路将所述栅极控制电压提供给作为所述栅极电压控制电路的一部分的所述第一MOSFET。并且，所述跨导电路包含作为提供对数线性增益输出的放大器的一部分的所述第二MOSFET。在又一个实施例中，所述第二MOSFET是衰减器电路的一部分。