一种高动态范围的CMOS可变增益放大器电路的制作方法

一种高动态范围的cmos可变增益放大器电路
技术领域
1.本发明涉及集成电路设计技术领域，具体为一种高动态范围的cmos可变增益放大器电路。


背景技术：

2.模拟电路一般都需要对信号进行放大或衰减，使得输出信号的幅度保持在一个合理的水平，用来实现这一功能的电路模块称为可变增益放大器(vga)。衡量vga的指标一般有：增益控制精度、可控增益范围、线性度、功耗、噪声和带宽等。
3.控制增益的信号可以分为模拟信号或数字信号,其中，模拟信号控制的vga是传统电路结构增益可调节的范围很有限，基本和控制信号的可变范围一致；另外，温度和工艺参数的变化，很容易导致增益曲线的变化，尤其是在低增益时，各种因素导致的随机变化，很容易淹没控制信号引起的增益改变。
4.数字信号控制的vga具有可编程的特点，但在作业的同时改变电路的直流工作点，难以保证很大增益范围内的线性度，另外这种开环结构的电路，性能易受温度和工艺的影响。
5.如图1所示为现有的模拟开环可变增益放大器电路原理图，动态范围和线性度都受到很大限制(线性度和增益上限受制于电源电压，增益下限受制于运放的直流偏移)，尤其是在无线通信系统中，模拟电路的直流偏移会导致严重的性能问题，在发射机中，上混频电路前模拟电路直流偏移会导致射频输出端的本振信号泄漏，破坏信号的误差向量幅度(evm)；在接收机中，直流偏移严重时会达到饱和，直接导致接收机失效。鉴于此，我们提出一种高动态范围的cmos可变增益放大器电路。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种高动态范围的cmos可变增益放大器电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种高动态范围的cmos可变增益放大器电路，所述电路包括放大器u，所述放大器u的正输入端设置有vin ，所述放大器u的负输入端设置有vin-，所述放大器u的正输出端设置有vout ，所述放大器u的负输出端设置有vout-；所述vin 与所述放大器u的正输入端之间串接有电阻rin1，且所述电阻rin1与所述放大器u的正输入端之间设置有v
′
in ；所述vin-与所述放大器u的正输入端之间串接有电阻rin2，且所述电阻rin2与所述放大器u的正输入端之间设置有v
′
in-；所述vout 与所述放大器u的正输出端之间串接有电阻ri1，且所述电阻ri1与所述放大器u的正输出端之间设置有v
′
out ；所述vout-与所述放大器u的负输出端之间串接有电阻ri2，且所述电阻ri2与所述放大器u的负输出端之间设置有v
′
out-；所述v
′
in 与所述v
′
out-之间串接有电阻rf1，所述v
′
in 与所述vout 之间串接有电阻rf2；所述v
′
in-与所述v
′
out 之间串接有电阻rf3，所述v
′
in-与所述vout-之间串接有电阻rf4。
9.优选的，所述电阻rin1、电阻rin2的电阻值相同；所述电阻ri1、电阻ri2为可调电阻；所述rf1、电阻rf2、电阻rf3、电阻rf4的电阻值相同。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该高动态范围的cmos可变增益放大器电路，电路的增益不仅随rf和rin线性变化，也随ri线性变化，在保留传统电路特性的同时，并增加了增益变量ri；ri的变化对电路的稳定性基本没有影响，而且无论ri如何变化，运放输出点v
′
out
都工作在大信号状态，直流失调的影响可以或略不计；同时，通过引入另外一路vin /vout 和vin-/vout-反馈，以及ri1、ri2，实现了信号由电压到电流的转换，保证该增益放大器电路的驱动能力和运行稳定性。
附图说明
11.图1为现有的模拟开环可变增益放大器电路原理图；
12.图2为本发明中的cmos可变增益放大器电路原理图。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
15.一种高动态范围的cmos可变增益放大器电路，如图2所示，该电路包括放大器u，放大器u的正输入端设置有vin ，放大器u的负输入端设置有vin-，放大器u的正输出端设置有vout ，放大器u的负输出端设置有vout-；vin 与放大器u的正输入端之间串接有电阻rin1，且电阻rin1与放大器u的正输入端之间设置有v
′
in ；vin-与放大器u的正输入端之间串接有电阻rin2，且电阻rin2与放大器u的正输入端之间设置有v
′
in-，电阻rin1、电阻rin2的电阻值相同；vout 与放大器u的正输出端之间串接有电阻ri1，且电阻ri1与放大器u的正输出端之间设置有v
′
out ；vout-与放大器u的负输出端之间串接有电阻ri2，且电阻ri2与放大器u的负输出端之间设置有v
′
out-，电阻ri1、电阻ri2为可调电阻；v
′
in 与v
′
out-之间串接有电阻rf1，v
′
in 与vout 之间串接有电阻rf2；v
′
in-与v
′
out 之间串接有电阻rf3，v
′
in-与vout-之间串接有电阻rf4，且rf1、电阻rf2、电阻rf3、电阻rf4的电阻值相同。
16.如图1所示为现有的模拟开环可变增益放大器电路原理图，电路的增益为rf/rin，将rf或rin设计成可编程阵列的电阻，就可以通过改变rf或rin来控制增益。这种电路增益可调范围大，且不易受温度和工艺的影响，应用比较广泛，但存在两个问题：一是rf的大范围改变导致反馈系数低的同等变化，改变了输出极点的位置，容易对电路的稳定性造成影响，改变rin还会前级电路的驱动能力和稳定性有一定要求；二是运放本身存在一定的直流偏移，限制了增益的最小值。
17.如图2所示为本发明的高动态范围的cmos可变增益放大器电路的电路原理图，在
输入输出之间增加一个反馈电阻rf,并在输出端增加一个电阻ri，输出信号变成了i
out
，因此，整个电路的输入输出关系为：
[0018][0019]
其中：v
in
为输入电压值。
[0020]
通过上述内容不难看出，本实施例的高动态范围的cmos可变增益放大器电路，电路的增益不仅随rf和rin线性变化，也随ri线性变化，在保留传统电路特性的同时，并增加了增益变量ri；ri的变化对电路的稳定性基本没有影响，而且无论ri如何变化，运放输出点v
′
out
都工作在大信号状态，直流失调的影响可以或略不计；同时，通过引入另外一路vin /vout 和vin-/vout-反馈，以及ri1、ri2，实现了信号由电压到电流的转换，保证该增益放大器电路的驱动能力和运行稳定性。
[0021]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。