專利名稱：可變增益放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，尤其涉及一種可變増益放大器。
背景技術(shù)：
可變增益放大器廣泛應(yīng)用于通信電路和聲頻/視頻模擬信號處理電路中，一般需要可變增益放大器的輸出電流與控制電壓之間成指數(shù)型比例的可變增益，以分貝值為刻度時，増益曲線為一條直線，通常被稱為對數(shù)線性(Linear-in-dB)。同時，還需可變增益放大器具有大的輸出增益范圍、大的輸出動態(tài)范圍、低噪聲、低電壓和低功耗?？勺冊鲆娣糯笃鞯男阅軆?yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的性能，而對可變增益放大器的指標(biāo)，要求多且高，使得設(shè)計性能良好的可變增益放大器是比較困難的。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的可變增益放大器的輸出電流與控制電壓之間的對數(shù)線性不理想，不能很好地滿足實際使用中對可變増益放大器的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可變増益放大器，該可變増益放大器的輸出電流與控制電壓之間的對數(shù)線性較為理想。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明可變增益放大器采用如下技術(shù)方案—種可變增益放大器，包括擬合差分模塊組以及偏移電壓輸出模塊，其中，所述擬合差分模塊組用于在驅(qū)動電壓和偏移電壓的控制下，根據(jù)基準(zhǔn)電流輸出所述可變増益放大器的輸出電流，所述擬合差分模塊組中包括η個擬合差分模塊，所述η個擬合差分模塊依次級聯(lián)，其中η為大于I的任意正整數(shù)，且滿足 Iout (s-1) =Iin (S)，其中s大于I，小于等于n，Iout (s_l)表示第s-Ι個擬合差分模塊的輸出電流，Iin(S)表示第s個擬合差分模塊的輸入電流，而所述擬合差分模塊組的第一個擬合差分模塊的輸入電流Iin(I)為所述基準(zhǔn)電流，所述擬合差分模塊組的第η個擬合差分模塊的輸出電流為所述可變增益放大器的輸出電流；所述偏移電壓輸出模塊用于向所述多個擬合差分模塊分別輸入所述偏移電壓，并且滿足V2-V1=-=Vs-Vp1…=Vn-Vlri，其中Vs表示所述偏移電壓輸出模塊向第s個擬合差分模塊輸入的偏移電壓。在本發(fā)明實施例的技術(shù)方案中，所述可變増益放大器包括擬合差分模塊組以及偏移電壓輸出模塊，其中，所述擬合差分模塊組用于在驅(qū)動電壓和偏移電壓的控制下，根據(jù)基準(zhǔn)電流輸出所述可變増益放大器的輸出電流，所述擬合差分模塊組中包括η個擬合差分模塊，所述η個擬合差分模塊依次級聯(lián)，其中η為大于I的任意正整數(shù)，且滿足Iout(s-l) =Iin(S),其中s大于I,小于等于n, Iout (s-1)表不第s_l個擬合差分模塊的輸出電流，Iin(S)表示第s個擬合差分模塊的輸入電流，而所述擬合差分模塊組的第一個擬合差分模塊的輸入電流Iin(I)為所述基準(zhǔn)電流，所述擬合差分模塊組的第η個擬合差分模塊的輸出電流為所述可變增益放大器的輸出電流；偏移電壓輸出模塊，用于向所述多個擬合差分模塊分別輸入所述偏移電壓，并且滿足W.. =Vs-Vp1…=Vn-Vlri，其中Vs表示所述偏移電壓輸出模塊向第S個擬合差分模塊輸入的偏移電壓。當(dāng)所述可變増益放大器工作時，所述偏移電壓輸出模塊向各擬合差分模塊輸送對應(yīng)的偏移電壓，在各自對應(yīng)的偏移電壓的作用下，級聯(lián)的各擬合差分模塊輸出與控制電壓呈較為理想的對數(shù)線性關(guān)系的輸出電流。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的ー些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例中可變增益放大器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例中擬合差分模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中驅(qū)動電壓輸出模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中偏移電壓輸出模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例中擬合差分模塊的第一鏡像電流源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例中擬合差分模塊的擬合差分子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖ー；圖7為本發(fā)明實施例中擬合差分模塊的擬合差分子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖ニ；圖8為本發(fā)明實施例中擬合差分模塊的第二鏡像電流源的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供一種可變増益放大器，如圖I所示，該可變増益放大器共設(shè)置有三個輸入端，分別為控制電壓Vrtrt輸入端、基準(zhǔn)電流しf輸入端、帶隙電流Ib輸入端以及帶隙電壓Vb輸入端。具體地，如圖I所示，所述可變増益放大器包括擬合差分模塊組以及偏移電壓輸出模塊，其中，所述擬合差分模塊組用于在驅(qū)動電壓和偏移電壓的控制下，根據(jù)基準(zhǔn)電流輸出所述可變増益放大器的輸出電流，所述擬合差分模塊組中包括η個擬合差分模塊，所述η個擬合差分模塊依次級聯(lián)，其中η為大于I的任意正整數(shù)，且滿足Iout (s-1) =Iin (s)，其中s大于I，小于等于n，Iout (s-1)表示第s-Ι個擬合差分模塊的輸出電流，Iin(S)表示第s個擬合差分模塊的輸入電流，而所述擬合差分模塊組的第一個擬合差分模塊的輸入電流Iin(I)為所述基準(zhǔn)電流，所述擬合差分模塊組的第η個擬合差分模塊的輸出電流為所述可變增益放大器的輸出電流；所述偏移電壓輸出模塊用于向所述多個擬合差分模塊分別輸入所述偏移電壓，并且滿足V2-V1=…=Vs-Vp1…=Vn-Vlri，其中Vs表示所述偏移電壓輸出模塊向第s個擬合差分模塊輸入的偏移電壓。
在本發(fā)明實施例中，所述偏移電壓輸出模塊的具體結(jié)構(gòu)可如圖2所示，所述偏移電壓輸出模塊中設(shè)置有η個串聯(lián)的電阻，所述η個電阻分別為ri、r2、…rn，其中，ri=r2=……=rn_1； 一個由所述可變増益放大器的外界流入的帶隙電流Ib流經(jīng)各個電阻，除去rn接地的一端外，姆個電阻的一端為所述偏移電壓輸出模塊的一個偏移電壓輸出端，故而該偏移電壓輸出模塊共設(shè)置有η個偏移電壓輸出端,分別輸出偏移電壓V1, V2,…，\。在本發(fā)明實施
例的偏移電壓輸出模塊中，由于A=IT2=......=IV1,故而有V2-V1=HcVs-Vw . . =Vn-Vn^1=IbXr1,
為了方便描述，可將帶隙電流IbXr1命名為I。如圖I所示，所述可變増益放大器還包括 驅(qū)動電壓輸出模塊，所述驅(qū)動電壓輸出模塊具有η個驅(qū)動電壓輸出端，所述η個驅(qū)動電壓輸出端分別與所述η個擬合差分模塊相連，用于向所述η個擬合差分模塊的擬合差分子模塊輸出與所述可變増益放大器的控制電壓成比例的驅(qū)動電壓V。。如圖3所示，所述驅(qū)動電壓輸出模塊包括第一驅(qū)動電壓輸出子模塊101以及第二驅(qū)動電壓輸出子模塊102，所述第一驅(qū)動電壓輸出子模塊101或所述第二驅(qū)動電壓輸出子模塊102向所述η個擬合差分模塊的擬合差分子模塊輸出驅(qū)動電壓V。。具體地，如圖3所示，所述第一驅(qū)動電壓輸出子模塊101包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一運算放大器、第三電阻R3、第一電容C1、第四電阻R4、第五電阻R5以及第一場效應(yīng)管M1 所述第一電阻R1的一端與所述可變増益放大器的控制電壓Vrfri輸入端相連，所述第一電阻R1的另一端與第二電阻R2的一端相連；所述第二電阻R2與所述第一電阻R1相相連的一端與第一運算放大器的反相輸入端相連，所述第二電阻R2的另一端接地；所述第一運算放大器的同相輸入端與第五電阻R5的一端相連，并通過所述第五電阻R5接地，所述第一運算放大器的反相輸入端與所述第二電阻R2的一端相連，所述第一運算放大器的輸出端同時與第一場效應(yīng)管M1的柵極以及所述第三電阻R3相連，并且所述第一運算放大器的輸出端通過所述第三電阻R3與第一電容C1相連；所述第一電容C1的一端與所述第三電阻R3的一端相連，所述第一電容C1的另ー端與所述第一場效應(yīng)管的漏極以及所述驅(qū)動電壓V。的輸出端相連；所述第一場效應(yīng)管M1的柵極與所述第一運算放大器的輸出端相連，所述第一場效應(yīng)管M1的源級、襯底與高電平相連，所述第一場效應(yīng)管M1的漏極與所述驅(qū)動電壓V。的輸出端相連并通過所述第四電阻R4和所述第五電阻R5接地相連。另外，如圖3所示，所述第二驅(qū)動電壓輸出子模塊102包括第二場效應(yīng)管M2、第二電容C2、第二運算放大器、第六電阻R6、以及第七電阻R7 所述第二場效應(yīng)管M2的源級、襯底與所述第一場效應(yīng)管M1的漏極以及驅(qū)動電壓V。的輸出端相連，所述第二場效應(yīng)管M2的柵極與第二運算放大器的輸出端相連，所述第二場效應(yīng)管M2的漏極與所述第一運算放大器的同相輸入端相連；所述第二電容C2的一端與所述第二運算放大器的輸出端以及所述第二場效應(yīng)管M 2的柵極相連，所述第二電容C2的另一端接地；所述第二運算放大器的同相輸入端與所述可變増益放大器的帶隙電壓Vb輸入端相連，所述第二運算放大器的反相輸入端通過第七電阻R7接地，以及通過第六電阻R6與驅(qū)動電壓V。的輸出端相連。所述驅(qū)動電壓輸出模塊的具體工作過程如下在第一驅(qū)動電壓輸出子模塊101中，第一場效應(yīng)管M1在高電平V。。的作用下導(dǎo)通，其中，高電平V。。的值可根據(jù)實際需要選取，對其的值的要求為能夠使得M1導(dǎo)通，在不進行特殊說明時，通常默認(rèn)為5伏持。由于該高電平V。。的值穩(wěn)定不變，故而，該高電平V。?？捎煽勺冊鲆娣糯笃鲀?nèi)置的電壓源來提供。在第二驅(qū)動電壓輸出子模塊102中，第二場效應(yīng)管M2受控于所述驅(qū)動電壓輸出模塊輸出的驅(qū)動電壓V。，通常，可設(shè)置為當(dāng)V。的值大于或等于所述擬合差分模塊所能正常エ 作的所需的驅(qū)動電壓V。的值時，M2導(dǎo)通，此時所述第一驅(qū)動電壓輸出子模塊無法正常工作，由第二驅(qū)動電壓輸出子模塊102向所述擬合差分子模塊輸出一特定值的驅(qū)動電壓V。，此時的V。與可變增益放大器內(nèi)部向第二運算放大器提供的帶隙電壓Vb有夫。具體地，有M1導(dǎo)通并且M2未導(dǎo)通時，第一運算放大器與第四電阻R4組成ー個閉環(huán)回路，其中，第一運算放大器的反相輸入端與第一電阻R1的一端相連，輸入第一運算放大器的反相輸入端的電壓為V—XRノ( VR2)，第一運算器的同相輸入端與第四電阻R4的一端相連，輸入第一運算放大器的同相輸入端的電壓為VcXR5/ (R4+R5)，由于第一運算放大器與第四電阻R4組成的閉環(huán)回路工作在線性狀態(tài)，故而Vctrl X R2/(R1+^)=Vc X R5/(R4+R5)，故有Vc=Vrfrl X [R2/
(r1+r2)]x[(r4+r5)/r5]⑴。當(dāng)Vetrt過大導(dǎo)致V。的值大于或等于所述擬合差分模塊能正常工作時所能承受的最大的驅(qū)動電壓V。的值時，M2導(dǎo)通，R4近似被M2短路，式子(I)不成立。同吋，由于第二運算放大器的同相輸入端輸入ー穩(wěn)定的帶隙電壓Vb,反相輸入端輸入電壓為VcXR7/ (R6+R7),且此時第二運算放大器以及R6和M2組成的閉環(huán)回路工作在線性狀態(tài)，故而VcXR7/ (R6+R7)=Vb，故有，此時V。的值與Vetrt的實際輸入的值無關(guān)。由于Vc=VbX(RJR7)/R7,而帶隙電壓Vb、第六電阻R6以及第七電阻R7的值恒定，故而驅(qū)動電壓\的值固定不變，通常，為了保證第二場效應(yīng)管M2的導(dǎo)通以及擬合差分模塊的正常工作，可將V。的值固定為保證所述擬合差分模塊能正常工作時所能承受的最大的驅(qū)動電壓V。的值。需要說明的是，在實際使用過程中，Vrtrt過大的情況發(fā)生的可能性較小，因而，在下文中，默認(rèn)驅(qū)動電壓 Vc=Vctrl X [R2/ (RfR2) ] X [ (R4+R5) /R5]。另外，由圖3可看出第一驅(qū)動電壓輸出子模塊101和第二驅(qū)動電壓輸出子模塊102中均設(shè)置有電容，第一驅(qū)動電壓輸出子模塊101包含第一電容C1,第二驅(qū)動電壓輸出子模塊包含第二電容C2，第一電容C1為第一運算放大器輸出的電壓進行相位補償，保證所述第一運算放大器輸出的電壓的穩(wěn)定性；第一電容C1為第一運算放大器輸出的電壓進行相位補償，保證所述第一運算放大器輸出的電壓的穩(wěn)定性；第二電容C2為第二運算放大器輸出的電壓進行相位補償，保證所述第二運算放大器輸出的電壓的穩(wěn)定性。如圖I所示，所述可變増益放大器還包括擬合差分模塊組，其中，所述擬合差分模塊組用于在驅(qū)動電壓和偏移電壓的控制下，根據(jù)基準(zhǔn)電流輸出所述可變増益放大器的輸出電流，所述擬合差分模塊組中包括η個擬合差分模塊，所述η個擬合差分模塊依次級聯(lián)，其中η為大于I的任意正整數(shù)，且滿足Iout (s-1) =Iin (s)，其中s大于I，小于等于n，Iout (s-1)表示第s-Ι個擬合差分模塊的輸出電流，Iin(S)表示第s個擬合差分模塊的輸入電流，而所述擬合差分模塊組的第一個擬合差分模塊的輸入電流Iin(I)為所述基準(zhǔn)電流，所述擬合差分模塊組的第η個擬合差分模塊的輸出電流為所述可變增益放大器的輸出電流1_。 所述可變増益放大器的輸出電流Iwt與其輸入的控制電壓Vrfri具有較為理想的對數(shù)線性。需要說明的是，本發(fā)明實施例中的級聯(lián)的擬合差分模塊的個數(shù)可根據(jù)實際情況進行選擇，一般來說，通常選取六或七個擬合差分模塊進行級聯(lián)，即可使得最末ー個擬合差分模塊的輸出電流與所述可變増益放大器的輸入的控制電壓Vrtri之間具有較為理想的對數(shù)線性特性。并且，本發(fā)明實施例中的多個擬合差分模塊均具有相同的特征電路，其功能也一樣。
進ー步的，如圖4所示，所述η個擬合差分模塊中的任一個擬合差分模塊包括第一鏡像電流源，用于接入所述擬合差分模塊的輸入電流并向所述擬合差分模塊的擬合差分子模塊輸出穩(wěn)定的第一偏置電流，所述第一偏置電流與所述擬合差分模塊的輸入電流之間具有倍數(shù)關(guān)系，所述第一鏡像電流源的輸出端與擬合差分子模塊的電流輸入端相連；擬合差分子模塊，用于擴大所述擬合差分子模塊的輸入電流與所述可變増益放大器的控制電壓之間呈對數(shù)線性的區(qū)域，所述擬合差分子模塊的輸出端與第二鏡像電流源的輸入端相連；第二鏡像電流源，用于接入所述擬合差分子模塊的輸出電流并輸出穩(wěn)定的第二偏置電流，所述第二偏置電流與所述擬合差分子模塊的輸出電流之間具有倍數(shù)關(guān)系，其中，當(dāng)所述擬合差分模塊非第η擬合差分模塊時，所述擬合差分模塊的所述第二鏡像電流源的輸出端與下ー級所述擬合差分模塊的電流輸入端相連；當(dāng)所述擬合差分模塊為第η擬合差分模塊時，所述擬合差分模塊的所述第二鏡像電流源的輸出端為所述可變增益放大器的電流輸出端。進ー步的，如圖5所示，所述擬合差分模塊的第一鏡像電流源的結(jié)構(gòu)具體為(以第η擬合差分模塊為例，其余各擬合差分模塊的第一鏡像電流源與第η擬合差分模塊的第一鏡像電流源具有相同的特征電路)第三場效應(yīng)管M3的柵極與第四場效應(yīng)管M4的柵極相連，第八電阻R8的一端與M3的漏極相連，R8的另一端接地；第九電阻R9的一端與M4的漏極相連，R9的另一端接地。如圖5所示，該第η擬合差分模塊的第一鏡像電流源接入來自上ー個擬合差分模塊的，即第(η-l)擬合差分模塊的輸出電流U(n-l)作為輸入電流，U(n-l)流入第η擬合差分模塊的M3的源級，之后，經(jīng)過第一鏡像電流源的作用后，從ル的源級輸出，此為第一偏置電流。其中，M3和M4為同類型的N溝道絕緣柵型場效應(yīng)管，且M3和M4的溝道寬長比為An，而R8和R9為阻值比為An的同類型電阻，故而，當(dāng)從％的源級流入的電流為U(n-l)時，從M4的源級流出的第一偏置電流為AnX Iwt (n-1)，通常A1^整數(shù)，當(dāng)An大于I時，相當(dāng)于該第一鏡像電流源對輸入的Irat(η-I)進行了放大。需要說明的是，前文中的An的取值可根據(jù)實際情況進行選取，在不需要第一鏡像電流源對其的輸入電流進行放大時，An的值通常取為1，即此時M3和M4是相同的N溝道絕緣柵型場效應(yīng)管；各擬合差分模塊的An可根據(jù)實際情況具體設(shè)置為不同的值，通常，可將An取為I。另外，當(dāng)擬合差分模塊為第I擬合差分模塊吋，該第I擬合差分模塊的第一鏡像電流源的M3的源級與所述可變増益放大器的基準(zhǔn)電流輸入端しf相連，故第I擬合差分模塊的第一鏡像電流源的輸入電流為外界輸送給可變增益放大器的基準(zhǔn)電流しf。第η擬合差分模塊的擬合差分子模塊的輸入電流端與所述第η擬合差分模塊的第一鏡像電流源的輸出電流端相連，則來自第(η-I)擬合差分模塊的電流Irat (η-I)經(jīng)過第η擬合差分模塊的第一鏡像電流源的作用后，AnXI0Ut(n-l)流入所述第η擬合差分模塊的擬合差分子模塊，該擬合差分子模塊用于擴大其輸入電流AnX Iout (η-I)與所述可變増益放大器的控制電壓Vrfri之間呈對數(shù)線性的區(qū)域，所述擬合差分子模塊的結(jié)構(gòu)如圖6所示，擬合差分子模塊中的三個場效應(yīng)管為參數(shù)相同的場效應(yīng)管，其中一個場效應(yīng)管的柵極輸入與所述控制電壓Vetrt呈ー定比例的驅(qū)動電壓V。，另外兩個場效應(yīng)管的柵極輸入偏移電壓\，同時，其中一個柵極輸入偏移電壓Vn的場效應(yīng)管的源級與某一高電平Vcx2相連，該高電平Vcc2通過相連的場效應(yīng)管作用于所述擬合差分子模塊的AnX Iout (η-I)的輸入端，使得所述擬合差分子模塊的AnX Ι_(η-1)的輸入端的電壓近似并略小于Vra2，從圖6中可以看到，AnX Iout (η-I)自柵極分別輸入驅(qū)動電壓V。和偏移電壓Vn的兩個場效應(yīng)管的漏極輸入，在驅(qū)·動電壓V。和偏移電壓Vn的共同作用下,從柵極分別輸入驅(qū)動電壓V。和偏移電壓Vn的兩個場效應(yīng)管的源級輸出電流為In，In=AnXIout (n-1) Xetanhw,其中，X= (Vc-Vn) /Vt, Vt為擬合差分子模塊中的場效應(yīng)管的熱電壓。又因為，etanh(x) ~b+aXtanh(x)，其中，參數(shù)b和a是為了提高約等式左邊
Γ J7 -F ]
和右邊的擬合精度引進的常數(shù)，故而，〗《 4 Xハ",,("-Ox b + t/xtanh(-丨,”，其中，Vn=V1+(n-1) XVr。所述第η擬合差分模塊的擬合差分子模塊的輸出電流In流入第η擬合差分模塊的第二鏡像電流源中，所述第二鏡像電流源的結(jié)構(gòu)如圖8所示，第二鏡像電流源中的第五場效應(yīng)管M5的柵極與第六場效應(yīng)管M6的柵極相連，第十電阻Rltl的一端與M5的源級相連，R10的另一端接高電平火。3 ；|H^一電阻R11的一端與M6的源級相連，R9的另一端接高電平
Vcc3。第η擬合差分模塊的擬合差分子模塊的輸出電流由第η擬合差分模塊的第二鏡像電流源的M5的漏極流入，由于M5和M6為同類型的P溝道絕緣柵型場效應(yīng)管，且M5和M6的溝道寬長比為Bn，而Rltl和R11為阻值比為Bn的同類型電阻，故而，當(dāng)從ル的漏極流入的電流為In時，從M6的漏極流出的電流為BnXIn,由此，第η擬合差分模塊的第二鏡像電流源輸出的第二偏置電流BnXIn與所述擬合差分子模塊的輸出電流In之間具有Bn倍數(shù)關(guān)系。通常も為整數(shù)，當(dāng)Bn大于I時，相當(dāng)于該第一鏡像電流源對輸入的1 進行了放大。需要說明的是，前文中的Bn的取值可根據(jù)實際情況進行選取，在不需要第二鏡像電流源對其的輸入電流進行放大時，Bn的值通常取為1，即此時M5和M6是相同的N溝道絕緣柵型場效應(yīng)管；各擬合差分模塊的Bn可根據(jù)實際情況具體設(shè)置為不同的值，通常，可將Bn取為I。需要說明的是，由于In是由柵極分別輸入驅(qū)動電壓V。和偏移電壓Vn的兩個場效應(yīng)管的源級輸出的電流，該兩個場效應(yīng)管的源級處的電壓大約為Vcx2,在前文中提到過，本發(fā)明實施例的可變增益放大器是通過將多個擬合差分模塊級聯(lián)，使得最末ー個擬合差分模塊輸出的電流與控制電壓Vm1具有較為理想的對數(shù)線性關(guān)系，并且，如圖6以及前一段的分析可知，每ー級擬合差分模塊的擬合差分子模塊的輸出電流U (s)是自場效應(yīng)管的源級輸出的，由場效應(yīng)管的基本知識知，場效應(yīng)管正常工作時，源級的電壓略高于漏極的電壓，若是直接在擬合差分子模塊的輸出端接上下一級擬合差分模塊的擬合差分子模塊，為了使得下一級擬合差分模塊的擬合差分子模塊能正常工作，需提高下一級擬合差分模塊的擬合差分子模塊內(nèi)的高電平的輸出電壓，若不采取任何手段直接將多個擬合差分子模塊級聯(lián)，意味著需要對多個擬合差分子模塊中的高電平的輸出電壓進行設(shè)置，并且每一級擬合差分子模塊中的高電平輸出的電壓值都需高于前一級擬合差分子模塊的高電平輸出的電壓值，加大了本發(fā)明 實施例的可變增益放大器的實現(xiàn)的難度。為解決這ー問題，現(xiàn)有技術(shù)的慣用手段是在所述擬合差分模塊的擬合差分子模塊的電流輸入端相連ー個鏡像電流源，即本發(fā)明實施例中的第一鏡像電流源，在擬合差分子模塊的電流輸出端相連ー個鏡像電流源，即本發(fā)明實施例中的第二鏡像電流源，第一鏡像電流源與第二鏡像電流源不僅可以放大、穩(wěn)定擬合差分模塊中的電流的值，還可以通過第ー鏡像電流源和第二鏡像電流源中的各個電阻調(diào)整電流流經(jīng)的節(jié)點的電壓值，降低由擬合差分子單元輸出的電流Itjut (S)的伴隨電壓，各擬合差分子模塊中的高電平輸出的電壓值可以統(tǒng)一，方便了所述可變増益放大器的實現(xiàn)。進ー步的，所述擬合差分子模塊的結(jié)構(gòu)還可如圖7所示，即將圖6中的參數(shù)相同的場效應(yīng)管替換為參數(shù)相同的半導(dǎo)體三極管。第η擬合差分模塊的第二鏡像電流源的輸出電流，即第二偏置電流為可變增益放
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大器的輸出電流し，即4^凡 ><ん-4x5,,x b + axtmh. c n ，又由于n個擬合差分
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模塊級聯(lián)，并且Vn=V^(Ii-I) XVr,故有
Iotlf ^ Irpf X J1 x(6 + a>xtanh|^^L^~-j x A^v. B^xib + a)x. tanhl —-!--j χ -· · x x i , χ (δ + e)x tanh —---ψ——)Χ r J其中，Iref為輸入所述可變増益放大器的具有溫度特性的偏置電流。進ー步的，由etanh(x)た b+a Xtanh (X)有いΠ(為X孕)ルダh )。
=1由于驅(qū)動電壓V。與控制電壓Vrfri具有線性關(guān)系，故由上式可知，所述可變増益放大器最終的輸出電流U與控制電壓V—具有對數(shù)線性關(guān)系。在本實施例的技術(shù)方案中，所述可變増益放大器包括擬合差分模塊組以及偏移電壓輸出模塊，其中，所述擬合差分模塊組用于在驅(qū)動電壓和偏移電壓的控制下，根據(jù)基準(zhǔn)電流輸出所述可變増益放大器的輸出電流，所述擬合差分模塊組中包括η個擬合差分模塊，所述η個擬合差分模塊依次級聯(lián)，其中η為大于I的任意正整數(shù)，且滿足し(s-1) =Iin(S)，其中s大于I,小于等于n, Iout (s-1)表不第s-1個擬合差分模塊的輸出電流，Iin(S)表不第S個擬合差分模塊的輸入電流，而所述擬合差分模塊組的第一個擬合差分模塊的輸入電流Iin(I)為所述基準(zhǔn)電流，所述擬合差分模塊組的第η個擬合差分模塊的輸出電流為所述可變增益放大器的輸出電流；所述偏移電壓輸出模塊用于向所述多個擬合差分模塊分別輸入所述偏移電壓，并且滿足V2-V1=- =Vs-Vp1…=Vn-Vlri，其中Vs表示所述偏移電壓輸出模塊向第S個擬合差分模塊輸入的偏移電壓。當(dāng)所述可變增益放大器工作時,所述偏移電壓輸出模塊向各擬合差分模塊輸送對應(yīng)的偏移電壓，在各自對應(yīng)的偏移電壓的作用下，級聯(lián)的各擬合差分模塊輸出與控制電壓呈較為理想的對數(shù)線性關(guān)系的輸出電流。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護 范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可變增益放大器，其特征在于，包括擬合差分模塊組以及偏移電壓輸出模塊，其中， 所述擬合差分模塊組用于在驅(qū)動電壓和偏移電壓的控制下，根據(jù)基準(zhǔn)電流輸出所述可變增益放大器的輸出電流，所述擬合差分模塊組中包括η個擬合差分模塊，所述η個擬合差分模塊依次級聯(lián)，其中η為大于I的任意正整數(shù)，且滿足 Iout (s-l)=Iin(s),其中s大于I,小于等于n, Iout (s-1)表不第s_l個擬合差分模塊的輸出電流，Iin(S)表示第s個擬合差分模塊的輸入電流，而所述擬合差分模塊組的第一個擬合差分模塊的輸入電流Iin(I)為所述基準(zhǔn)電流，所述擬合差分模塊組的第η個擬合差分模塊的輸出電流為所述可變增益放大器的輸出電流； 所述偏移電壓輸出模塊用于向所述多個擬合差分模塊分別輸入所述偏移電壓，并且滿足V2-V1=-=vs-vs_i··· =Vn-Vlri，其中Vs表示所述偏移電壓輸出模塊向第S個擬合差分模塊輸入的偏移電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可變增益放大器，其特征在于， 所述擬合差分模塊包括 第一鏡像電流源，用于接入所述擬合差分模塊的輸入電流并向所述擬合差分模塊的擬合差分子模塊輸出穩(wěn)定的第一偏置電流，所述第一偏置電流與所述擬合差分模塊的輸入電流之間具有倍數(shù)關(guān)系，所述第一鏡像電流源的輸出端與擬合差分子模塊的電流輸入端相連； 擬合差分子模塊，用于擴大所述擬合差分子模塊的輸入電流與所述可變增益放大器的控制電壓之間呈對數(shù)線性的區(qū)域，所述擬合差分子模塊的輸出端與第二鏡像電流源的輸入端相連； 第二鏡像電流源，用于接入所述擬合差分子模塊的輸出電流并輸出穩(wěn)定的第二偏置電流，所述第二偏置電流與所述擬合差分子模塊的輸出電流之間具有倍數(shù)關(guān)系，其中，當(dāng)所述擬合差分模塊非第η擬合差分模塊時，所述擬合差分模塊的所述第二鏡像電流源的輸出端與下一級所述擬合差分模塊的電流輸入端相連；當(dāng)所述擬合差分模塊為第η擬合差分模塊時，所述擬合差分模塊的所述第二鏡像電流源的輸出端為所述可變增益放大器的電流輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變增益放大器，其特征在于，還包括 驅(qū)動電壓輸出模塊，所述驅(qū)動電壓輸出模塊具有η個驅(qū)動電壓輸出端，所述η個驅(qū)動電壓輸出端分別與所述η個擬合差分模塊的擬合差分子模塊相連，用于向所述η個擬合差分模塊的擬合差分子模塊輸出與所述可變增益放大器的控制電壓成比例的驅(qū)動電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變增益放大器，其特征在于，所述驅(qū)動電壓輸出模塊包括 第一驅(qū)動電壓輸出子模塊以及第二驅(qū)動電壓輸出子模塊，所述第一驅(qū)動電壓輸出子模塊或所述第二驅(qū)動電壓輸出子模塊向所述η個擬合差分模塊的擬合差分子模塊輸出與所述可變增益放大器的控制電壓成比例的驅(qū)動電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變增益放大器，其特征在于，所述第一驅(qū)動電壓輸出子模塊包括第一電阻、第二電阻、第一運算放大器、第三電阻、第一電容、第四電阻、第五電阻以及第一場效應(yīng)管，其中； 所述第一電阻的一端與所述可變增益放大器的控制電壓輸入端相連，所述第一電阻的另一端與第二電阻的一端相連； 所述第二電阻與所述第一電阻相相連的一端與第一運算放大器的反相輸入端相連，所述第二電阻的另一端接地； 所述第一運算放大器的同相輸入端與第五電阻的一端相連，并通過所述第五電阻接地，所述第一運算放大器的反相輸入端與所述第二電阻的一端相連，所述第一運算放大器的輸出端同時與第一場效應(yīng)管的柵極以及所述第三電阻相連，并且所述第一運算放大器的輸出端通過所述第三電阻與第一電容相連； 第一電容，所述第一電容的一端與所述第三電阻的一端相連，所述第一電容的另一端與所述第一場效應(yīng)管的漏極以及所述驅(qū)動電壓的輸出端相連； 第四電阻，所述第四電阻的一端與所述η個擬合差分模塊的所述擬合差分子模塊的驅(qū)動電壓輸入端相連，所述第四電阻的另一端以及第五電阻的一端相連； 第五電阻，所述第五電阻的一端與所述第一運算放大器的同相輸入端以及所述第四電阻的一端相連，所述第五電阻的另一端接地； 第一場效應(yīng)管，所述第一場效應(yīng)管的柵極與所述第一運算放大器的輸出端相連，所述第一場效應(yīng)管的源級、襯底與高電平相連，所述第一場效應(yīng)管的漏極與驅(qū)動電壓的輸出端相連并通過所述第四電阻和所述第五電阻接地相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變增益放大器，其特征在于，所述第二驅(qū)動電壓輸出子模塊包括第二場效應(yīng)管、第二電容、第二運算放大器、第六電阻、以及第七電阻，其中 所述第二場效應(yīng)管的源級、襯底與所述第一場效應(yīng)管的漏極以及驅(qū)動電壓的輸出端相連，所述第二場效應(yīng)管的柵極與第二運算放大器的輸出端相連，所述第二場效應(yīng)管的漏極與所述第一運算放大器的同相輸入端相連； 所述第二電容的一端與所述第二運算放大器的輸出端以及所述第二場效應(yīng)管的柵極相連，所述第二電容的另一端接地； 所述第二運算放大器的同相輸入端與所述可變增益放大器的帶隙電壓輸入端相連，所述第二運算放大器的反相輸入端通過第七電阻接地，以及通過第六電阻與驅(qū)動電壓的輸出端相連。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種可變增益放大器，涉及電子電路領(lǐng)域，該可變增益放大器的輸出電流與控制電壓之間的對數(shù)線性較為理想。該可變增益放大器包括包括擬合差分模塊組以及偏移電壓輸出模塊，其中，所述擬合差分模塊組用于在驅(qū)動電壓和偏移電壓的控制下，根據(jù)基準(zhǔn)電流輸出所述可變增益放大器的輸出電流，所述擬合差分模塊組中包括n個擬合差分模塊，所述n個擬合差分模塊依次級聯(lián)，其中n為大于1的任意正整數(shù)。
文檔編號H03F3/45GK102684621SQ20121015971
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者劉全, 朱蕓, 王華江, 饒進 申請人:華為技術(shù)有限公司