一种用于连续可变增益放大器的坡度电压生成器.pdf

1、10申请公布号CN101995900A43申请公布日20110330CN101995900ACN101995900A21申请号201010505772222申请日20101013G05F3/26200601H03G3/0020060171申请人苏州科山微电子科技有限公司地址215021江苏省苏州市苏州工业园区金鸡湖大道1355号国际科技园2期A40472发明人李晓波孙礼中74专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206代理人赵枫54发明名称一种用于连续可变增益放大器的坡度电压生成器57摘要本发明涉及一种用于连续可变增益放大器的坡度电压生成器，设有正向输出电路、反向输出电路、CMOS跨导电路和

2、共模电压生成电路，CMOS跨导电路将输入电压转化为电流，并通过第一NMOS管的漏极、第二NMOS管的漏极与正向输出电路内的第一PMOS管的漏极、反向输出电路内的第二PMOS管的漏极分别连接所构成的电流镜，将该电流转移到正向输出电路、反向输出电路中去，共模电压生成电路的输入电压与连续可变增益放大器的共模电压相同，其输出端分别连至正向输出电路和反向输出电路的低电压输入端。本发明通过利用CMOS跨导电路，使得可变增益放大器的增益特性曲线与VAGC的关系更加精确，并把工艺、温度、电压对可变增益放大器性能的影响减少到最小。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书

3、3页附图3页CN101995905A1/1页21一种用于连续可变的增益放大器的坡度电压生成器，设有正向输出电路1、反向输出电路2，其特征是所述坡度电压生成器还设有一CMOS跨导电路3和一共模电压生成电路4，所述CMOS跨导电路3将输入电压转化为电流，并通过第一NMOS管5的漏极、第NMOS管6的漏极与正向输出电路1内的第一PMOS管7的漏极、反向输出电路2内的第二PMOS管8的漏极分别连接所构成的电流镜，将该电流转移到正向输出电路1、反向输出电路2中去，所述共模电压生成电路4的输入电压与连续可变增益放大器的共模电压相同，其输出端9分别连至正向输出电路1和反向输出电路2的低电压输入端。权利要求书

4、CN101995900ACN101995905A1/3页3一种用于连续可变增益放大器的坡度电压生成器技术领域0001本发明涉及一种用于连续可变增益放大器的坡度电压生成器。背景技术0002图1是一个连续可变增益放大器VGA的基本结构，其核心电路是两个级联的运算放大器OPAMP。负反馈电阻R1和R2，决定了放大器的增益。坡度电压生成器RAMPGEN接受来自自动增益控制电路AGC的控制电压VAGC，并将其转换为一组控制电压传送给可调电阻R1和R2，从而实现对连续可变增益放大器VGA的增益控制。0003图1中的VGA，其单级增益等于R2/R1。众所周知，大多数射频接收系统要求VGA的增益与控制电压VA

5、GC在一定范围内成“分贝线性”关系如图2。常用的近似方法是使得R2/R11X/1X。易证当06X06时，1X/1XE2X。0004传统的RAMPGEN电路见图3，其基本工作原理如下恒定电压VREF是一个固定不变的电压。当控制电压VAGC的变化时，RAMPGEN电路的输出电压VCPVCN反向变化。将此输出电压作用于压控电阻，即可实现上文所述的R2/R11X/1X。0005传统结构的RAMPGEN电路通常有两个缺点。首先，由于M1和M2的衬底效应，输出电压VCPVCN和控制电压VAGC之间的线性关系不精确，并易受工艺、温度、电压变化的影响。其次，输出电压VCPVCN定义为相对于地的电压，故而图1中

6、VGA的R1和R2将随着共模电压变化而变化。0006综上所述，基于传统结构RAMPGEN电路的VGA其增益与控制电压VAGC的关系不精确，易受工艺、温度、电压变化的影响，并且对于不同的共模电压，其增益特性曲线是不同的。这些问题影响了VGA的性能，降低了其实用性。发明内容0007为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于连续可变增益放大器的坡度电压生成器，实现对于VGA的增益特性曲线的精确控制，从而减少VGA的性能受工艺、温度、电源电压、共模电压的变化的影响。0008本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种用于连续可变的增益放大器的坡度电压生成器，设有正向输出电路、反向输出电路、CMOS跨导电

7、路和共模电压生成电路，所述CMOS跨导电路将输入电压转化为电流，并通过第一NMOS管的漏极、第二NMOS管的漏极与正向输出电路内的第一PMOS管的漏极、反向输出电路内的第二PMOS管的漏极分别连接所构成的电流镜，将该电流转移到正向输出电路、反向输出电路中去，所述共模电压生成电路的输入电压与连续可变增益放大器的共模电压相同，其输出端分别连至正向输出电路和反向输出电路的低电压输入端。0009本发明利用CMOS跨导电路，设计出了一种新的精确的坡度电压生成器，并将这坡度电压生成器应用于连续可变增益放大器设计。使得可变增益放大器的增益特性曲线与VAGC的关系更加精确，并把工艺、温度、电压对可变增益放大器

8、性能的影响减少到最小。说明书CN101995900ACN101995905A2/3页4附图说明0010图1是连续可变增益放大器的基本结构。0011图2是连续可变增益放大器的“分贝线性”增益特性曲线。0012图3是传统的坡度电压生成器的基本结构。0013图4是本发明坡度电压生成器的基本结构。0014图中1、正向输出电路；2、反向输出电路；3、CMOS跨导电路；4、共模电压生成电路；5、第一NMOS管M5；6、第二NMOS管M6；7、第一PMOS管；8、第二PMOS管；9、输出端；10、第三PMOS管M1；11、第四PMOS管M2；12、第三NMOS管M3；13、第四NMOS管M4；14、第一电阻

9、R1；15、输出电阻R2。具体实施方式0015下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。0016如图4所示，图的中部是一个CMOS跨导电路3。第一NMOS管5M5和第二NMOS管6M6构成电流镜，第三PMOS管10M1和第四PMOS管11M2是输入差分对，第三NMOS管12M3和第四NMOS管13M4则与第三PMOS管10M1和第四PMOS管11M2构成了负反馈回路。图的两边是正向输出电路1和反向输出电路2与图3中的传统结构基本相同，其第一PMOS管7的漏极、第二PMOS管8的漏极与第一NMOS管5的漏极、第二NMOS管6的漏极相连，而唯一的不同点在于输出电压是相对于共模电压VCM定义的。图4左

10、下角是共模电压生成电路4，其输出端9分别连至正向输出电路1和反向输出电路2的低电压输入端，而其输入电压与连续可变增益放大器的共模电压相同都为VCM，因为有电流从该坡度电压生成器中流入VCM，所以一个电压缓冲器是必不可少的。0017当控制电压VAGC加在第四PMOS管11M2栅极时，第三NMOS管12M3和第四NMOS管13M4构成的负反馈电路将保证输入差分对第三PMOS管10M1和第四PMOS管11M2工作在饱和区。此时第三PMOS管10M1和第四PMOS管11M2的电流不变，那么加在第一电阻14R1两端的电压将恒等于VAGCVREF。所以流过第一电阻14R1的电流IVAGCVREF/R1。I

11、流入第三NMOS管12M3和第四NMOS管13M4中，并通过电流镜第一NMOS管5和第二NMOS管6M5M6转移到输出电阻15R2上。如果电流镜产生的增益为1，那么RAMPGEN的输出电压等于VAGCVREFR2/R1VDC。VDC是当VAGC与VREF相等时RAMPGEN输出点的DC电压，VDC是由来自BANDGAP的偏置电流和输出电阻15R2决定的，可以写为VDCIBIASNIBR2VCM。所述IBIAS和IB都来自BANDGAP，故VDC可以写成KVBGR2/RBGVCM，其中K是个常数；VBG是BANDGAP的输出电压，是一个不随工艺、温度、电压变化的恒定值；显然易见VDC只与R2和R

12、BG电阻比值有关，因此只要R2和RBG匹配，VDC就可以看作一个常量电压VCM。0018显然易见RAMPGEN的输出电压最终可以写为0019VAGCVREFR2/R1KVBGR2/RBGVCM0020VCM是图1中VGA的共模电压，也是可调电阻的偏置电压。所以VCM对可变电阻的影响被RAMPGEN的输出电压抵消了。0021综上所述RAMPGEN的输出电压只与电阻的比值和VAGC的有关，与工艺、温度、电压说明书CN101995900ACN101995905A3/3页5没有关系，并且可以抵消VCM对VGA可调电阻的影响。将此RAMPGEN电路应用于VGA，可以使VGA的增益特性曲线与控制电压VAGC的关系更加精确，把工艺、温度、电压对VGA性能的影响减少到最小。说明书CN101995900ACN101995905A1/3页6图1图2说明书附图CN101995900ACN101995905A2/3页7图3说明书附图CN101995900ACN101995905A3/3页8图4说明书附图CN101995900A