[发明专利]可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及放大器技术，尤其涉及一种可变增益放大器。

背景技术

在无线接收机中，天线接收到的信号强度可能变化很大，接收机对于这些不同强度的信号都必须能够正确解调。例如，对于全球移动通讯系统(GSM)手机来说，它所接收到的最弱有用信号为-102dBm，所接收到的最强有用信号为-15dBm，信号的能量变化范围为87dBm，这是一个很宽的范围，任何恒定增益的接收机都无法正确解调这么宽能量范围的信号。为了正确解调强弱不同的信号，无线接收机的增益必须根据信号强度进行自动调节，使接收机在接收弱信号时具有很高的增益，而在接收强信号时具有较低的增益，这是由以可变增益放大器(VGA)为核心的自动增益控制环路(AGC)来实现的。随着数字信号处理技术的发展，越来越多的接收机采用数字信号来控制可变增益放大器的增益。如图1所示，VGA的输出信号经模数变换器变换为数字信号，在数字域对信号强弱进行判断，并给出数字增益控制字来控制VGA的增益。

衡量射频电路性能的一个很重要的参数是线性度，它表述了射频电路由于非线性而引入的失真程度，其值决定了射频电路能够承受的最大输入信号功率。对于可变增益放大器而言，线性度越高其可以处理的最大信号强度就越大。

对于开环放大器而言，其增益为等效输入跨导Gm和等效输出电阻Rout的乘积，因此，改变输入级的跨导就可以改变放大器的增益，构成以可编程跨导放大器为基础的VGA。输入级的跨导调节可以通过改变输入级的偏置电流或者改变输入级的源简并电阻的阻值来实现。

图2给出了一种以可编程跨导器为基础的VGA，它是一个电阻作负载的差分放大器，通过改变差分对的偏置电流来调节放大器的跨导。由长沟道器件的平方律I-V特性可知：差分对的跨导正比于尾电流源电流大小的平方根，因此，改变尾电流源Iss的大小就可以改变差分对M1、M2的跨导。这种类型的VGA存在差分对的线性工作区范围很窄的问题。图3给出了另一种以可编程跨导器为基础的VGA，它通过改变源简并电路中的输入级源简并电阻RE的阻值来调节放大器的跨导，使用源简并技术可以提高跨导器的线性度，但提高后的线性度仍然不高，并且它会降低跨导器的跨导，而且VGA的增益变化范围很小。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种可变增益放大器，以具有高线性度。

本发明提出了一种可变增益放大器，该可变增益放大器包括差分电路，所述差分电路包括第一负载电路、第二负载电路和源简并电路，所述差分电路还包括第一射随器电路和第二射随器电路，其中，所述第一射随器电路的栅极或基极与所述差分电路的正向电压输入端相连，漏极或集电极与所述第一负载电路相连；所述第二射随器电路的栅极或基极与所述差分电路的负向电压输入端相连，漏极或集电极与所述第二负载电路相连；所述两个射随器电路的源极或发射极分别连接到所述源简并电路的两端。

优选地，上述可变增益放大器可具有如下特点：

所述第一射随器电路包括第一运算放大器和金属氧化物半导体(MOS)管，所述第一运算放大器的同相输入端与所述正向电压输入端相连；所述第二射随器电路包括第二运算放大器和MOS管，所述第二运算放大器的同相输入端与所述负向电压输入端相连；所述两个运算放大器的反相输入端和所述MOS管的源极均与所述源简并电路相连；所述两个运算放大器的输出端与所述MOS管的栅极相连；所述MOS管的漏极分别与各自运算放大器对应的负载电路相连。

优选地，上述可变增益放大器还可具有如下特点：

所述MOS管包括N型MOS管和P型MOS管。

优选地，上述可变增益放大器还可具有如下特点：

所述第一射随器电路包括第一运算放大器和三极管，所述第一运算放大器的同相输入端与所述正向电压输入端相连；所述第二射随器电路包括第二运算放大器和三极管，所述第二运算放大器的同相输入端与所述负向电压输入端相连；所述两个运算放大器的反相输入端和所述三极管的发射极均与所述源简并电路相连；所述两个运算放大器的输出端与所述三极管的基极相连；所述三极管的集电极与各自运算放大器对应的负载电路相连。

优选地，上述可变增益放大器还可具有如下特点：

所述第一负载电路和所述第二负载电路包括负载电阻。

优选地，上述可变增益放大器还可具有如下特点：

所述负载电阻为可调电阻。

优选地，上述可变增益放大器还可具有如下特点：

所述源简并电路包括源简并电阻。

优选地，上述可变增益放大器还可具有如下特点：

所述源简并电阻为可调电阻。