[发明专利]一种宽动态互补式可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明属于电学技术领域，涉及一种宽动态互补式可变增益放大器。

背景技术

随着各种多媒体技术的快速发展以及个人数码设备的迅速普及,为了支持高清,甚至超高清视频数据及图像数据的存取与处理,设备的存储空间已经达到数十甚至数百吉字节(GB)。因此,如何在这些设备间高速地进行数据传输已经成为一项亟需解决的问题。在高速数据传输系统中，可变增益放大器（VGA）是决定系统性能的核心和关键。

现有可变增益放大器（VGA）设计中，基本都由吉尔伯特单元（Gilbert Cell）发展而来。在这些结构中，增益控制都通过调整尾电流源的工作偏置点来完成。但是，这样会对电路整体性能带来很多问题。例如，当一个大信号输入到电路输入端时，尾电流源的偏置点将会被拉低以降低整体电路增益和输入电压。此时，整体电路的动态范围性能也将会随之降低。此外，为了保证可变增益放大器（VGA）的工作状态，尾电流源偏置点的调整范围非常窄。因此，原有电路的增益控制范围也很窄。

发明内容

为了克服现有技术中可变增益放大器电路在动态范围和增益控制方面存在缺陷，解决上述技术问题，本发明提供一种宽动态互补式可变增益放大器，其主体即为整体电路，该电路采用半导体工艺进行加工制造。本电路由多个晶体管，以及电感和电阻组成。电路的主要创新点即为各个晶体管以及电感和电阻的连接方式。该连接所组成的电路能够解决现有同类电路所存在的问题，从而提供更好的电路性能。

其技术方案如下：

一种宽动态互补式可变增益放大器，包括整体电路，在整体电路中，晶体管M1位于电路最下方，晶体管M2和M3的源极与M1的漏极相连，M2和M3的栅极为整体电路的输入端Input+和Input-；晶体管M4的源极和晶体管M2的漏极相连，晶体管M5的源极和晶体管M3的漏极相连，晶体管M4和晶体管M5的栅极相连并最为电路增益控制端Vca；晶体管Mb1到Mbn的源极与M2的漏极和M4的源极相连，晶体管Mb1到Mbn的漏极与M3的漏极和M5的源极相连，晶体管Mb1到Mbn的栅极分别连接电路增益控制端Vcb(n+1)到Vcb2n，晶体管Mb1到Mbn的具体数量由电路所需增益控制范围和精度决定；晶体管M4和M5的漏极分别作为电路输出端Output+和Output-；晶体管Ma1到Man的源极与M4的漏极相连，晶体管Ma1到Man的漏极与M5的漏极相连，晶体管Ma1到Man的栅极分别连接电路增益控制端Vcb1到Vcbn；电感L1和电阻R1相连，并连接在晶体管M4的漏极与供电端VCC之间；电感L2和电阻R2相连，并连接在晶体管M5的漏极与供电端VCC之间。

晶体管Ma1到Man和Mb1到Mbn的个数，由具体电路需要的增益大小和增益控制范围决定。增益控制方式为调整趋势相反的两路信号。

本发明的有益效果：

本发明整体电路采用固定偏置模式以及互补式增益控制方式。电路在进行增益调整的同时不会对动态范围性能产生影响，因此能够取得很宽的增益控制范围的同时，达到很高的动态范围。与此同时，电路在增益控制模式上，采用了跨接式多级互补增益控制方式（图1中Ma1至Mbn，以及M4,M5），该模式能够进行双向增益控制。因此，不仅能够提供非常宽的增益控制范围，还能够提供非常快的增益调整速度。跨接的增益控制晶体管采用了大小不同的多级结构，即能够实现增益的连续模拟控制，也能够实现实现多位数字控制。因此，该电路非常适合应用于各种高速通信系统。

附图说明

图1为本发明宽动态互补式可变增益放大器的整体电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。