《一种提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器.pdf（14页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103905002 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103905002 A (21)申请号 201410086961.9 (22)申请日 2014.03.10 H03F 1/30(2006.01) H03F 3/30(2006.01) (71)申请人 东南大学 地址 214135 江苏省无锡市新区菱湖大道 99 号 (72)发明人 吴建辉 赵超 陈超 李红 黄成 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 代理人 张学彪 (54) 发明名称 一种提升增益变化范围的低温度系数可变增 益放大器 (57) 摘要 本发明公开。
2、了一种提升增益变化范围的低温 度系数可变增益放大器， 包括可变增益电路、 交叉 耦合温度补偿电路和增益控制电路， 可变增益电 路根据输入信号强度调整电路增益以稳定输出功 率， 采用负电阻作为源极退化电阻构成正反馈以 提升输入跨导级的跨导电流效率， 由二极管连接 的晶体管对和交叉耦合连接的晶体管对构成有源 负载， 在差模信号的情况下， 交叉耦合对作为一个 负电导降低了负载整体的电导， 电路的共模增益 很低， 通过引入交叉耦合对不仅提高了电路的增 益而且改善了电路的共模抑制能力， 同时交叉耦 合对与具有正温度特性的基准源构成温度补偿电 路， 以补偿由于温度变化导致的可变增益电路增 益范围变化。 本。
3、发明具有单级增益调节范围大、 抗 工艺变化、 抗温度变化和功耗低等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 7 页 附图 3 页 (19)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3页 说明书7页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103905002 A CN 103905002 A 1/3 页 2 1. 一种提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器， 其特征在于， 包括可变增益 电路、 交叉耦合温度补偿电路和增益控制电路 ； 其中， 所述可变增益电路包括第一P型金属氧化物晶体管 （P1） 、 第二P型金属氧化物晶 体管 （P2） 、 第一 N 型金属。
4、氧化物晶体管 （N1） 、 第二 N 型金属氧化物晶体管 （N2） 、 第三 N 型金 属氧化物晶体管 （N3） 、 第四 N 型金属氧化物晶体管 （N4） 、 第五 N 型金属氧化物晶体管 （N5） 、 第六 N 型金属氧化物晶体管 （N6） 、 第七 N 型金属氧化物晶体管 （N7） 、 第八 N 型金属氧化物 晶体管 （N8） 、 第九 N 型金属氧化物晶体管 （N9） 、 第十 N 型金属氧化物晶体管 （N10） 、 第十一 N型金属氧化物晶体管 （N11） 、 第十二N型金属氧化物晶体管 （N12） 、 第十三N型金属氧化物 晶体管 （N13） 、 第十四 N 型金属氧化物晶体管 （。
5、N14） 、 第十五 N 型金属氧化物晶体管 （N15） 、 第十六 N 型金属氧化物晶体管 （N16） 和第一电流源 （I1） ； 所述第一 P 型金属氧化物晶体管 （P1） 的栅极和所述第二 P 型金属氧化物晶体管 （P2） 的栅极连接 ； 所述第一 P 型金属氧化物晶体管 （P1） 的源极和所述第二 P 型金属氧化物晶体管 （P2） 的源极连接 ； 所述第一 P 型金属氧化物晶体管 （P1） 的漏极、 所述第一 N 型金属氧化物晶体管 （N1） 的 栅极、 所述第七 N 型金属氧化物晶体管 （N7） 的漏极和所述第九 N 型金属氧化物晶体管 （N9） 的漏极连接 ； 所述第二 P 型金属。
6、氧化物晶体管 （P2） 的漏极、 所述第二 N 型金属氧化物晶体管 （N2） 的栅极、 所述第八 P 型金属氧化物晶体管 （N8） 的漏极和所述第十 N 型金属氧化物晶体管 （N10） 的漏极连接 ； 所述第九 N 型金属氧化物晶体管 （N9） 的栅极、 所述第十 N 型金属氧化物晶体管 （N10） 的栅极、 所述第十五 N 型金属氧化物晶体管 （N15） 的栅极、 所述第十六 N 型金属氧化物晶体 管 （N16） 的栅极、 所述第十三 N 型金属氧化物晶体管 （N13） 的栅极、 所述第一电流源 （I1） 和 所述第十六 N 型金属氧化物晶体管 （N16） 的漏极连接 ； 所述第七 N 型金。
7、属氧化物晶体管 （N7） 的源极、 所述第九 N 型金属氧化物晶体管 （N9） 的 源极、 第十一 N 型金属氧化物晶体管 （N11） 的漏极、 第十三 N 型金属氧化物晶体管 （N13） 的 漏极和第十二 N 型金属氧化物晶体管 （N12） 的栅极连接 ； 所述第八 N 型金属氧化物晶体管 （N8） 的源极、 所述第十 N 型金属氧化物晶体管 （N10） 的源极、 第十二 N 型金属氧化物晶体管 （N12） 的漏极、 第十五 N 型金属氧化物晶体管 （N15） 的漏极和第十一 N 型金属氧化物晶体管 （N11） 的栅极连接 ； 所述第十三 N 型金属氧化物晶体管 （N13） 的源极、 所述第。
8、十四 N 型金属氧化物晶体管 （N14） 的源极、 所述第十五 N 型金属氧化物晶体管 （N15） 的源极和所述第十六 N 型金属氧化 物晶体管 （N16） 的源极连接并接地 ； 所述第十一 N 型金属氧化物晶体管 （N11） 的源极、 第十二 N 型金属氧化物晶体管 （N12） 的源极和所述第十四 N 型金属氧化物晶体管 （N14） 的漏极连接 ； 第一 N 型金属氧化物晶体管 （N1） 的漏极、 第一 N 型金属氧化物晶体管 （N1） 的栅极、 第 三 N 型金属氧化物晶体管 （N3） 的栅极和第四 N 型金属氧化物晶体管 （N4） 的漏极连接 ； 第二 N 型金属氧化物晶体管 （N2） 。
9、的漏极、 第二 N 型金属氧化物晶体管 （N2） 的栅极、 第 四 N 型金属氧化物晶体管 （N4） 的栅极和第三 N 型金属氧化物晶体管 （N3） 的漏极连接 ； 权 利 要 求 书 CN 103905002 A 2 2/3 页 3 第三 N 型金属氧化物晶体管 （N3） 的源极、 第四 N 型金属氧化物晶体管 （N4） 的源极和第 六 N 型金属氧化物晶体管 （N6） 的漏极相连 ； 第一 N 型金属氧化物晶体管 （N1） 的源极、 第二 N 型金属氧化物晶体管 （N2） 的源极和第 五 N 型金属氧化物晶体管 （N5） 的漏极连接 ； 第五 N 型金属氧化物晶体管 （N5） 的源极和第六。
10、 N 型金属氧化物晶体管 （N6） 的源极连 接并接地 ； 所述第七 N 型金属氧化物晶体管 （N7） 的栅极和所述第八 N 型金属氧化物晶体管 （N8） 的栅极分别作为正相输入端 （Vip） 和负相输入端 （Vin） ； 所述第一 P 型金属氧化物晶体管 （P1） 的漏极和所述第二 P 型金属氧化物晶体管 （P2） 的漏极分别作为反相输出 （Von） 和正 相输出 （Vop） ； 所述交叉耦合温度补偿电路包括第三 P 型金属氧化物晶体管 （P3） 、 第四 P 型金属氧化 物晶体管 （P4） 、 第十七 N 型金属氧化物晶体管 （N17） 、 第十八 N 型金属氧化物晶体管 （N18） 、 。
11、第十九 N 型金属氧化物晶体管 （N19） 和第一电阻 （R1） ； 所述第三 P 型金属氧化物晶体管 （P3） 的栅极、 所述第四 P 型金属氧化物晶体管 （P4） 的 栅极和所述第十七 N 型金属氧化物晶体管 （N17） 的漏极连接 ； 所述第十七 N 型金属氧化物晶体管 （N17） 的源极、 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管 （N18） 的栅极、 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管 （N18） 的漏极和所述第十九 N 型金属氧化 物晶体管 （N19） 的栅极连接 ； 所述第四 P 型金属氧化物晶体管 （P4）的漏极、 所述第十九 N 型金属氧化物晶体管 （N19） 的漏极、 所述第十七。
12、 N 型金属氧化物晶体管 （N17） 的漏极和所述第十七 N 型金属氧化 物晶体管 （N17） 的栅极连接 ； 所述第三 P 型金属氧化物晶体管 （P3）的漏极、 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管 （N18） 的栅极和所述第十八 N 型金属氧化物晶体管 （N18） 的漏极连接 ； 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管 （N18） 的源极和所述第十九 N 型金属氧化物晶体管 （N19） 源极通过所述第一电阻 （R1） 连接， 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管 （N18） 的源极 接地 ； 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管 （N18） 的栅极与所述第六 N 型金属氧化物晶体管 （N6） 的栅极。
13、连接。 2. 如权利要求 1 所述的提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器， 其特征在 于， 所述增益控制电路包括第五 P 型金属氧化物晶体管 （P5） 、 第六 P 型金属氧化物晶体管 （P6） 、 第七 P 型金属氧化物晶体管 （P7） 、 第八 P 型金属氧化物晶体管 （P8） 、 第九 P 型金属氧 化物晶体管 （P9） 、 第十 P 型金属氧化物晶体管 （P10） 、 第二十 N 型金属氧化物晶体管 （N20） 、 第二十一N型金属氧化物晶体管 （N21） 、 第二十二N型金属氧化物晶体管 （N22） 、 第二十三N 型金属氧化物晶体管 （N23） 、 第二十四 N 型金属氧化物。
14、晶体管 （N24） 、 第二十五 N 型金属氧 化物晶体管 （N25） 、 第二十六 N 型金属氧化物晶体管 （N26） 和第二电阻 （R2） ， 所述第五 P 型金属氧化物晶体管 （P5） 的源极、 第六 P 型金属氧化物晶体管 （P6） 的源 极、 第七 P 型金属氧化物晶体管 （P7） 的源极、 第八 P 型金属氧化物晶体管 （P8） 的源极、 第九 P 型金属氧化物晶体管 （P9） 的源极和第十 P 型金属氧化物晶体管 （P10） 的源极连接 ； 所述第五 P 型金属氧化物晶体管 （P5） 的漏极、 所述第六 P 型金属氧化物晶体管 （P6） 的 权 利 要 求 书 CN 103905。
15、002 A 3 3/3 页 4 漏极、 所述第二十二 N 型金属氧化物晶体管 （N22） 的栅极和所述第二十二 N 型金属氧化物 晶体管 （N22） 的漏极连接 ； 所述第七 P 型金属氧化物晶体管 （P7） 的栅极和所述第八 P 型金属氧化物晶体管 （P8） 的栅极连接 ； 所述第八 P 型金属氧化物晶体管 （P8） 的漏极、 所述第二十三 N 型金属氧化物晶体管 （N23） 的漏极和所述第二十三 N 型金属氧化物晶体管 （N23） 的栅极连接 ； 所述第九 P 型金属氧化物晶体管 （P9） 的漏极、 所述第二十四 N 型金属氧化物晶体管 （N24） 的漏极、 所述第二十一 N 型金属氧化物。
16、晶体管 （N21） 的栅极、 所述第二十四 N 型金属 氧化物晶体管 （N24） 的栅极、 所述第二十五 N 型金属氧化物晶体管 （N25） 的栅极和所述第 二十六 N 型金属氧化物晶体管 （N26） 的源极连接 ； 所述第九 P 型金属氧化物晶体管 （P9） 的栅极、 所述第十 P 型金属氧化物晶体管 （P10） 的栅极、 所述第十 P 型金属氧化物晶体管 （P10） 的漏极、 所述第二十六 N 型金属氧化物晶体 管 （N26） 的栅极、 所述第二十六 N 型金属氧化物晶体管 （N26） 的漏极、 所述第二十五 N 型金 属氧化物晶体管 （N25） 的漏极和所述第六 P 型金属氧化物晶体管 。
17、（P6） 的栅极连接 ； 所述第二十 N 型金属氧化物晶体管 （N20） 的源极、 所述第二十一 N 型金属氧化物晶体 管 （N21） 的源极、 所述第二十二 N 型金属氧化物晶体管 （N22） 的源极、 所述第二十三 N 型金 属氧化物晶体管 （N23） 的源极、 所述第二十四 N 型金属氧化物晶体管 （N24） 的源极和所述第 二十五 N 型金属氧化物晶体管 （N25） 的源极均连接并接地 ； 所述第二十 N 型金属氧化物晶体管 （N20） 的漏极、 所述第二十一 N 型金属氧化物晶体 管 （N21） 的漏极和所述第七 P 型金属氧化物晶体管 （P7） 的漏极连接 ； 所述第二十五 N 型。
18、金属氧化物晶体管 （N25） 的源极和接地点之间设置有所述第二电阻 （R2） 。 权 利 要 求 书 CN 103905002 A 4 1/7 页 5 一种提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器 技术领域 0001 本发明涉及一种提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器。 背景技术 0002 可变增益放大器作为无线接收机的一个关键模块， 其设计的研究一直是射频、 模 拟集成电路的研究热点。在无线通信系统中， 由于外界环境变化如温度， 障碍物等的影响， 接收机所接收的信号强度变化很大， 如果接收机信号链路增益恒定， 接收大信号时将会大 信号阻塞， 如果接收很弱的信号容易被噪声淹没， 无法解。
19、调， 因此要求接收机的增益根据信 号的强弱自动调整， 即接收信号强时， 接收机增益减小， 接收信号强度弱时， 增大接收机增 益， 这种功能主要由可变增益放大器来完成。 可变增益放大器起到改变接收机增益， 稳定输 出信号功率的作用。提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器由于其增益连续变 化， 并且不会发生相位突变被广泛采用， 传统提升增益变化范围的低温度系数可变增益放 大器由于单级增益有限， 为增大增益调节范围往往采用多级级联的方法， 但这些方法在增 大增益调节范围的同时电路功耗也将显著增加， 并且增益调节范围受温度影响明显。所以 在不增加功耗的前提下提升单级可变增益放大器的增益调节范围， 。
20、并保证电路在恶劣环境 下能够正常工作仍然面临许多挑战。 0003 因此， 需要一种新的提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器以解决上述 问题。 发明内容 0004 发明目的 ： 本发明针对现有技术中可变增益放大器的缺陷， 提供一种提升增益变 化范围的低温度系数可变增益放大器。 0005 技术方案 ： 为解决上述技术问题， 本发明的提升增益变化范围的低温度系数可变 增益放大器采用如下技术方案 ： 一种提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器， 包括可变增益电路、 交叉耦合 温度补偿电路和增益控制电路 ； 其中， 所述可变增益电路包括第一 P 型金属氧化物晶体管、 第二 P 型金属氧化物晶体。
21、 管、 第一 N 型金属氧化物晶体管、 第二 N 型金属氧化物晶体管、 第三 N 型金属氧化物晶体管、 第四 N 型金属氧化物晶体管、 第五 N 型金属氧化物晶体管、 第六 N 型金属氧化物晶体管、 第 七 N 型金属氧化物晶体管、 第八 N 型金属氧化物晶体管、 第九 N 型金属氧化物晶体管、 第十 N 型金属氧化物晶体管、 第十一 N 型金属氧化物晶体管、 第十二 N 型金属氧化物晶体管、 第 十三 N 型金属氧化物晶体管、 第十四 N 型金属氧化物晶体管、 第十五 N 型金属氧化物晶体 管、 第十六 N 型金属氧化物晶体管和第一电流源 （I1） ； 所述第一 P 型金属氧化物晶体管的栅极。
22、和所述第二 P 型金属氧化物晶体管的栅极连 接 ； 所述第一 P 型金属氧化物晶体管的源极和所述第二 P 型金属氧化物晶体管的源极连 说 明 书 CN 103905002 A 5 2/7 页 6 接 ； 所述第一P型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第一N型金属氧化物晶体管的栅极、 所述 第七 N 型金属氧化物晶体管的漏极和所述第九 N 型金属氧化物晶体管的漏极连接 ； 所述第二P型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第二N型金属氧化物晶体管的栅极、 所述 第八 P 型金属氧化物晶体管的漏极和所述第十 N 型金属氧化物晶体管的漏极连接 ； 所述第九 N 型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第十 N 型金属氧。
23、化物晶体管的栅极、 所 述第十五N型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第十六N型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第 十三 N 型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第一电流源和所述第十六 N 型金属氧化物晶体管 的漏极连接 ； 所述第七 N 型金属氧化物晶体管的源极、 所述第九 N 型金属氧化物晶体管的源极、 第 十一 N 型金属氧化物晶体管的漏极、 第十三 N 型金属氧化物晶体管的漏极和第十二 N 型金 属氧化物晶体管的栅极连接 ； 所述第八 N 型金属氧化物晶体管的源极、 所述第十 N 型金属氧化物晶体管的源极、 第 十二 N 型金属氧化物晶体管的漏极、 第十五 N 型金属氧化物晶体管的漏极和第十一 。
24、N 型金 属氧化物晶体管的栅极连接 ； 所述第十三N型金属氧化物晶体管的源极、 所述第十四N型金属氧化物晶体管的源极、 所述第十五N型金属氧化物晶体管的源极和所述第十六N型金属氧化物晶体管的源极连接 并接地 ； 所述第十一 N 型金属氧化物晶体管的源极、 第十二 N 型金属氧化物晶体管的源极和所 述第十四 N 型金属氧化物晶体管的漏极连接 ； 第一 N 型金属氧化物晶体管的漏极、 第一 N 型金属氧化物晶体管的栅极、 第三 N 型金属 氧化物晶体管的栅极和第四 N 型金属氧化物晶体管的漏极连接 ； 第二 N 型金属氧化物晶体管的漏极、 第二 N 型金属氧化物晶体管的栅极、 第四 N 型金属 氧。
25、化物晶体管的栅极和第三 N 型金属氧化物晶体管的漏极连接 ； 第三 N 型金属氧化物晶体管的源极、 第四 N 型金属氧化物晶体管的源极和第六 N 型金 属氧化物晶体管的漏极相连 ； 第一 N 型金属氧化物晶体管的源极、 第二 N 型金属氧化物晶体管的源极和第五 N 型金 属氧化物晶体管的漏极连接 ； 第五 N 型金属氧化物晶体管的源极和第六 N 型金属氧化物晶体管的源极连接并接地 ； 所述第七N型金属氧化物晶体管的栅极和所述第八N型金属氧化物晶体管的栅极分别 作为正相输入端 （Vip） 和负相输入端 （Vin） ； 所述第一 P 型金属氧化物晶体管的漏极和所述 第二 P 型金属氧化物晶体管的漏。
26、极分别作为反相输出 （Von） 和正相输出 （Vop） ； 所述交叉耦合温度补偿电路包括第三 P 型金属氧化物晶体管、 第四 P 型金属氧化物晶 体管、 第十七 N 型金属氧化物晶体管、 第十八 N 型金属氧化物晶体管、 第十九 N 型金属氧化 物晶体管和第一电阻 ； 所述第三 P 型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第四 P 型金属氧化物晶体管的栅极和所 述第十七 N 型金属氧化物晶体管的漏极连接 ； 所述第十七N型金属氧化物晶体管的源极、 所述第十八N型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管的漏极和所述第十九 N 型金属氧化物晶体管的栅极连 说 明 书 CN 103905。
27、002 A 6 3/7 页 7 接 ； 所述第四P型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第十九N型金属氧化物晶体管的漏极、 所 述第十七 N 型金属氧化物晶体管的漏极和所述第十七 N 型金属氧化物晶体管的栅极连接 ； 所述第三 P 型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管的栅极和 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管的漏极连接 ； 所述第十八N型金属氧化物晶体管的源极和所述第十九N型金属氧化物晶体管源极通 过所述第一电阻连接， 所述第十八 N 型金属氧化物晶体管的源极接地 ； 所述第十八N型金属氧化物晶体管的栅极与所述第六N型金属氧化物晶体管的栅极连 接。 0006 更进一步的，。
28、 所述增益控制电路包括第五 P 型金属氧化物晶体管、 第六 P 型金属 氧化物晶体管、 第七 P 型金属氧化物晶体管、 第八 P 型金属氧化物晶体管、 第九 P 型金属氧 化物晶体管、 第十 P 型金属氧化物晶体管、 第二十 N 型金属氧化物晶体管、 第二十一 N 型金 属氧化物晶体管、 第二十二 N 型金属氧化物晶体管、 第二十三 N 型金属氧化物晶体管、 第 二十四 N 型金属氧化物晶体管、 第二十五 N 型金属氧化物晶体管、 第二十六 N 型金属氧化物 晶体管和第二电阻， 所述第五P型金属氧化物晶体管的源极、 第六P型金属氧化物晶体管的 源极、 第七 P 型金属氧化物晶体管的源极、 第八。
29、 P 型金属氧化物晶体管的源极、 第九 P 型金 属氧化物晶体管的源极和第十 P 型金属氧化物晶体管的源极连接 ； 所述第五 P 型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第六 P 型金属氧化物晶体管的漏极、 所 述第二十二N型金属氧化物晶体管的栅极和所述第二十二N型金属氧化物晶体管的漏极连 接 ； 所述第七 P 型金属氧化物晶体管的栅极和所述第八 P 型金属氧化物晶体管的栅极连 接 ； 所述第八 P 型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第二十三 N 型金属氧化物晶体管的漏极 和所述第二十三 N 型金属氧化物晶体管的栅极连接 ； 所述第九P型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第二十四N型金属氧化物晶体管的漏极、。
30、 所述第二十一N型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第二十四N型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第二十五N型金属氧化物晶体管的栅极和所述第二十六N型金属氧化物晶体管的源极 连接 ； 所述第九 P 型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第十 P 型金属氧化物晶体管的栅极、 所 述第十P型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第二十六N型金属氧化物晶体管的栅极、 所述第 二十六 N 型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第二十五 N 型金属氧化物晶体管的漏极和所述 第六 P 型金属氧化物晶体管的栅极连接 ； 所述第二十 N 型金属氧化物晶体管的源极、 所述第二十一 N 型金属氧化物晶体管的源 极、 所述第二十二N型金属氧化。
31、物晶体管的源极、 所述第二十三N型金属氧化物晶体管的源 极、 所述第二十四 N 型金属氧化物晶体管的源极和所述第二十五 N 型金属氧化物晶体管的 源极均连接并接地 ； 所述第二十 N 型金属氧化物晶体管的漏极、 所述第二十一 N 型金属氧化物晶体管的漏 极和所述第七 P 型金属氧化物晶体管的漏极连接 ； 所述第二十五 N 型金属氧化物晶体管的源极和接地点之间设置有所述第二电阻。 说 明 书 CN 103905002 A 7 4/7 页 8 0007 有益效果 ： 本发明的可变增益放大器在提升传统可变增益放大器增益调节范围的 基础上， 同时具有温度特性好、 抗工艺变化的特点。 通过在可变增益放大。
32、器的输入级引入负 电阻作为源极退化电阻从而构成正反馈来倍增输入跨导， 以提高输入级的跨导电流效率。 提升电路增益调节范围， 同时该可变增益放大器采用由二极管连接的晶体管对和交叉耦合 连接的晶体管对构成的有源负载， 在输入差模信号的情况下， 交叉耦合对作为一个负电导 降低了整体负载的电导， 所以单级放大器的差模电压增益可以被设置成一个足够高的值， 而在共模信号的情况下， 交叉耦合对作为一个正电导提高了负载的电导， 因此电路的共模 增益很低， 通过引入交叉耦合对不仅显著地提高了电路的增益而且改善了传统电路的共模 抑制能力。 通常放大器增益随工作环境的温度升高， 增益将会明显下降， 本设计中的交叉耦。
33、 合温度补偿电路通过与绝对温度成正比的电流源控制负电导的值， 当温度升高时， 具有正 温度特性的电流源电流增大使得交叉耦合对负电导增大， 由于本发明中的可变增益放大器 负载采用由二极管连接的晶体管对和交叉耦合连接的晶体管对构成的有源负载， 通过这种 方法可以有效补偿由于温度升高而引起的增益衰减， 同样， 温度降低电流源电流增大使得 交叉耦合对负电导减小， 从而可以有效补偿由于温度降低而引起的增益升高。 附图说明 0008 图 1 为本发明的提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器电路图 ； 图 2 为本发明的提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器增益变化范围仿真 结果图 ； 图 3 为本。
34、发明的提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器不同增益曲线仿真 结果图 ； 图 4 为本发明的提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器增益随温度变化仿 真结果图。 具体实施方式 0009 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述 ： 请参阅图 1 所示， 本发明的提升增益变化范围的低温度系数可变增益放大器， 包括可 变增益电路、 交叉耦合温度补偿电路和增益控制电路。 0010 其中， 可变增益电路包括第一P型金属氧化物晶体管P1、 第二P型金属氧化物晶体 管P2、 第一N型金属氧化物晶体管N1、 第二N型金属氧化物晶体管N2、 第三N型金属氧化物 晶体管N3、 第四N型金属氧化物。
35、晶体管N4、 第五N型金属氧化物晶体管N5、 第六N型金属氧 化物晶体管N6、 第七N型金属氧化物晶体管N7、 第八N型金属氧化物晶体管N8、 第九N型金 属氧化物晶体管N9、 第十N型金属氧化物晶体管N10、 第十一N型金属氧化物晶体管N11、 第 十二 N 型金属氧化物晶体管 N12、 第十三 N 型金属氧化物晶体管 N13、 第十四 N 型金属氧化 物晶体管 N14、 第十五 N 型金属氧化物晶体管 N15、 第十六 N 型金属氧化物晶体管 N16 和第 一电流源 I1。 0011 第一 P 型金属氧化物晶体管 P1 的栅极和第二 P 型金属氧化物晶体管 P2 的栅极连 接。第一 P 型。
36、金属氧化物晶体管 P1 的源极和第二 P 型金属氧化物晶体管 P2 的源极连接。 第一 P 型金属氧化物晶体管 P1 的漏极、 第一 N 型金属氧化物晶体管 N1 的栅极、 第七 N 型金 说 明 书 CN 103905002 A 8 5/7 页 9 属氧化物晶体管 N7 的漏极和第九 N 型金属氧化物晶体管 N9 的漏极连接。第二 P 型金属氧 化物晶体管 P2 的漏极、 第二 N 型金属氧化物晶体管 N2 的栅极、 第八 P 型金属氧化物晶体管 N8 的漏极和第十 N 型金属氧化物晶体管 N10 的漏极连接。第九 N 型金属氧化物晶体管 N9 的栅极、 第十 N 型金属氧化物晶体管 N10。
37、 的栅极、 第十五 N 型金属氧化物晶体管 N15 的栅 极、 第十六 N 型金属氧化物晶体管 N16 的栅极、 第十三 N 型金属氧化物晶体管 N13 的栅极、 第一电流源 I1 和第十六 N 型金属氧化物晶体管 N16 的漏极连接。 第七 N 型金属氧化物晶 体管 N7 的源极、 第九 N 型金属氧化物晶体管 N9 的源极、 第十一 N 型金属氧化物晶体管 N11 的漏极、 第十三N型金属氧化物晶体管N13的漏极和第十二N型金属氧化物晶体管N12的栅 极连接。第八 N 型金属氧化物晶体管 N8 的源极、 第十 N 型金属氧化物晶体管 N10 的源极、 第十二 N 型金属氧化物晶体管 N12。
38、 的漏极、 第十五 N 型金属氧化物晶体管 N15 的漏极和第 十一 N 型金属氧化物晶体管 N11 的栅极连接。第十三 N 型金属氧化物晶体管 N13 的源极、 第十四 N 型金属氧化物晶体管 N14 的源极、 第十五 N 型金属氧化物晶体管 N15 的源极和第 十六 N 型金属氧化物晶体管 N16 的源极连接并接地。第十一 N 型金属氧化物晶体管 N11 的 源极、 第十二 N 型金属氧化物晶体管 N12 的源极和第十四 N 型金属氧化物晶体管 N14 的漏 极连接。第一 N 型金属氧化物晶体管 N1 的漏极、 第一 N 型金属氧化物晶体管 N1 的栅极、 第 三 N 型金属氧化物晶体管 。
39、N3 的栅极和第四 N 型金属氧化物晶体管 N4 的漏极连接。第二 N 型金属氧化物晶体管 N2 的漏极、 第二 N 型金属氧化物晶体管 N2 的栅极、 第四 N 型金属氧化 物晶体管 N4 的栅极和第三 N 型金属氧化物晶体管 N3 的漏极连接。第三 N 型金属氧化物晶 体管 N3 的源极、 第四 N 型金属氧化物晶体管 N4 的源极和第六 N 型金属氧化物晶体管 N6 的 漏极相连。第一 N 型金属氧化物晶体管 N1 的源极、 第二 N 型金属氧化物晶体管 N2 的源极 和第五 N 型金属氧化物晶体管 N5 的漏极连接。第五 N 型金属氧化物晶体管 N5 的源极和第 六 N 型金属氧化物晶。
40、体管 N6 的源极连接并接地。第七 N 型金属氧化物晶体管 N7 的栅极和 第八 N 型金属氧化物晶体管 N8 的栅极分别作为正相输入端 Vip 和负相输入端 Vin。第一 P 型金属氧化物晶体管 P1 的漏极和第二 P 型金属氧化物晶体管 P2 的漏极分别作为反相输出 Von 和正相输出 Vop。 0012 交叉耦合温度补偿电路包括第三 P 型金属氧化物晶体管 P3、 第四 P 型金属氧化物 晶体管 P4、 第十七 N 型金属氧化物晶体管 N17、 第十八 N 型金属氧化物晶体管 N18、 第十九 N 型金属氧化物晶体管 N19 和第一电阻 R1。 0013 第三 P 型金属氧化物晶体管 P。
41、3 的栅极、 第四 P 型金属氧化物晶体管 P4 的栅极和 第十七 N 型金属氧化物晶体管 N17 的漏极连接。第十七 N 型金属氧化物晶体管 N17 的源 极、 第十八 N 型金属氧化物晶体管 N18 的栅极、 第十八 N 型金属氧化物晶体管 N18 的漏极和 第十九 N 型金属氧化物晶体管 N19 的栅极连接。第四 P 型金属氧化物晶体管 P4 的漏极、 第 十九N型金属氧化物晶体管N19的漏极、 第十七N型金属氧化物晶体管N17的漏极和第十七 N 型金属氧化物晶体管 N17 的栅极连接。第三 P 型金属氧化物晶体管 P3 的漏极、 第十八 N 型金属氧化物晶体管 N18 的栅极和第十八 。
42、N 型金属氧化物晶体管 N18 的漏极连接。第十八 N 型金属氧化物晶体管 N18 的源极和第十九 N 型金属氧化物晶体管 N19 源极通过第一电阻 R1连接， 第十八N型金属氧化物晶体管N18的源极接地。 第十八N型金属氧化物晶体管N18 的栅极与第六 N 型金属氧化物晶体管 N6 的栅极连接。 0014 增益控制电路包括第五 P 型金属氧化物晶体管 P5、 第六 P 型金属氧化物晶体 说 明 书 CN 103905002 A 9 6/7 页 10 管P6、 第七P型金属氧化物晶体管P7、 第八P型金属氧化物晶体管P8、 第九P型金属氧化物 晶体管 P9、 第十 P 型金属氧化物晶体管 P1。
43、0、 第二十 N 型金属氧化物晶体管 N20、 第二十一 N 型金属氧化物晶体管 N21、 第二十二 N 型金属氧化物晶体管 N22、 第二十三 N 型金属氧化物 晶体管 N23、 第二十四 N 型金属氧化物晶体管 N24、 第二十五 N 型金属氧化物晶体管 N25、 第 二十六 N 型金属氧化物晶体管 N26 和第二电阻 R2， 第五 P 型金属氧化物晶体管 P5 的源极、 第六 P 型金属氧化物晶体管 P6 的源极、 第七 P 型金属氧化物晶体管 P7 的源极、 第八 P 型金 属氧化物晶体管P8的源极、 第九P型金属氧化物晶体管P9的源极和第十P型金属氧化物晶 体管 P10 的源极连接。。
44、第五 P 型金属氧化物晶体管 P5 的漏极、 第六 P 型金属氧化物晶体管 P6 的漏极、 第二十二 N 型金属氧化物晶体管 N22 的栅极和第二十二 N 型金属氧化物晶体管 N22 的漏极连接。第七 P 型金属氧化物晶体管 P7 的栅极和第八 P 型金属氧化物晶体管 P8 的栅极连接。第八 P 型金属氧化物晶体管 P8 的漏极、 第二十三 N 型金属氧化物晶体管 N23 的漏极和第二十三 N 型金属氧化物晶体管 N23 的栅极连接。第九 P 型金属氧化物晶体管 P9 的漏极、 第二十四 N 型金属氧化物晶体管 N24 的漏极、 第二十一 N 型金属氧化物晶体管 N21 的栅极、 第二十四 N。
45、 型金属氧化物晶体管 N24 的栅极、 第二十五 N 型金属氧化物晶体管 N25 的栅极和第二十六 N 型金属氧化物晶体管 N26 的源极连接。第九 P 型金属氧化物晶体管 P9 的栅极、 第十 P 型金属氧化物晶体管 P10 的栅极、 第十 P 型金属氧化物晶体管 P10 的漏极、 第二十六 N 型金属氧化物晶体管 N26 的栅极、 第二十六 N 型金属氧化物晶体管 N26 的漏极、 第二十五 N 型金属氧化物晶体管 N25 的漏极和第六 P 型金属氧化物晶体管 P6 的栅极连接。 第二十 N 型金属氧化物晶体管 N20 的源极、 第二十一 N 型金属氧化物晶体管 N21 的源极、 第 二十。
46、二 N 型金属氧化物晶体管 N22 的源极、 第二十三 N 型金属氧化物晶体管 N23 的源极、 第 二十四 N 型金属氧化物晶体管 N24 的源极和第二十五 N 型金属氧化物晶体管 N25 的源极均 连接并接地。第二十 N 型金属氧化物晶体管 N20 的漏极、 第二十一 N 型金属氧化物晶体管 N21 的漏极和第七 P 型金属氧化物晶体管 P7 的漏极连接。第二十五 N 型金属氧化物晶体管 N25 的源极和接地点之间设置有第二电阻 R2。 0015 为提升单级可变增益放大器的增益调节范围， 本设计中在输入级引入第十一 N 型 金属氧化物晶体管 N11 和第十二 N 型金属氧化物晶体管 N12。
47、 构成负电阻分别作为差分输 入对第七 N 型金属氧化物晶体管 N7 和第八 N 型金属氧化物晶体管 N8 源极退化电阻， 局部 构成正反馈倍增输入跨导， 以提高输入级的跨导电流效率。该可变增益放大器采用有源负 载， 其由二极管连接的晶体管对第一 N 型金属氧化物晶体管 N1 和第二 N 型金属氧化物晶体 管 N2 同交叉耦合连接的晶体管对第三 N 型金属氧化物晶体管 N3 和第四 N 型金属氧化物晶 体管 N4 构成， 在差模信号的情况下， 交交叉耦合对作为一个负电导降低了整体的负载的电 导， 所以单级放大器的差模电压增益可以被设置成一个足够高的值， 而在共模信号的情况 下， 交叉耦合对作为一。
48、个正电导提高了整体的负载的电导， 因此电路的共模增益很低， 通过 引入交叉耦合对不仅显著地提高了电路的增益而且改善了传统电路的共模抑制能力。 通常 放大器增益随工作环境的温度升高， 增益将会明显下降， 本设计中的交叉耦合温度补偿电 路通过与绝对温度成正比的电流源控制负电导的值， 当温度升高时， 具有正温度特性的电 流源电流增大使得交叉耦合对负电导增大， 由于本发明中的可变增益放大器负载采用由二 极管连接的晶体管对和交叉耦合连接的晶体管对构成的有源负载， 通过这种方法可以有效 补偿由于温度升高而引起的增益衰减， 同样， 温度降低电流源电流增大使得交叉耦合对负 说 明 书 CN 103905002。
49、 A 10 7/7 页 11 电导减小， 从而可以有效补偿由于温度降低而引起的增益升高。放大器增益调节通过指数 电路产生与控制电压信号成指数关系的电流信号控制输入级尾电流源和负载级二级管连 接晶体管的尾电流源来实现增益连续 dB 变化。 0016 图 2 所示为本发明的增益调节范围同传统结构对比图， 从图 2 中可以看出本发明 增益调节范围较传统电路有大约 3 倍的提升。对该原理的详细描述与说明可参考技术方案 与具体实施方式部分。 0017 图3所示为本发明不同增益情况下的幅频特性曲线， 从图3中可以看出， 在不同的 增益控制信号 （Vc） 下， 电路增益实现变化并且带宽恒定。 0018 图 4 所示为本发明增益调节范围在不同温度下的仿真结果， 可以看出补偿之后的 输入输出特性在 -50 -100基本重合， 具有较好的温度稳定性。 0019 本发明提供了全模拟可变增益放大器的一种实现方法， 使用标准 CMOS 工艺即可 实现， 使得这种可变增益放大器具有增益调节范围大、 抗温度变化、 结构简洁、 功耗低等优 点。本发明基于交叉耦合负电导和源极退化的思想， 在可变增益放大器的输入级引入负电 导作为源极退化电阻从而构成正反馈以倍增输入级跨导， 从而提高输入级的跨导电流效 率。 同时该可变增益放大器采。