可变增益放大器的增益线性器 发明背景
I.发明领域
本发明涉及通信电路。更明确地说，本发明涉及用来调节可变增益放大器的增益的新颖的和改进了的技术。
II.相关技术描述
可变增益放大器(VGA)一般被用于通信接收机和发射机以提供可调节的增益，以及取决于如操作状态、系统需求或其它因素地可变信号幅度。特别地，需要某些发射机来提供其输出功率的调节范围。需要这种功率调节的一个应用是码分多址(CDMA)通信系统。
在CDMA系统中，来自每个用户的信号在整个(例如，1.2288MHz)系统带宽上被频谱扩展。从而，来自每个发送用户的发送信号起到对系统中其它用户的信号的干扰作用。为了提高系统容量，每个发送远程站的输出功率被调节以便使对其它用户的干扰最小时保持所需的性能水平(例如，特定的误码率)。
来自远程站的发送信号受到各种传输现象影响，包括路径损耗和衰落。与控制发送功率的需求相结合的这些现象可以把难的规范强加于所需的发送功率控制范围。实际上，对于CDMA系统来说，每个远程站发射机一般被设计成具有在大于85dB的范围内调节其输出功率的能力。
CDMA远程站的功率调节一般由发送信号路径中的一个或多个可变增益放大器所提供。功率调节是以一般指定的增量而被正常地执行。例如，对于遵循IS-95-A标准的CDMA远程站来说，输出功率以0.5dB的增量被调节。
为了与功率调节规范一致的简易性以及为了其它系统的考虑事项，能线性地调节发送信号路径中至少一个可变增益放大器的增益(以dB为单位)是有利的。dB增益和控制电压的比的直线对应于指数增益传输函数。对于某些VGA设计来说，指数增益是用差分放大级来实现的，该差分放大级提供响应差分输入控制电压而指数地改变的输出电流。差分放大器的传输函数大致是以dB为单位呈线性的，但是在大的控制电压下经受压缩。
具有不以dB为单位呈线性的传输函数的VGA能引起降级的性能。例如，“失真的”(即，不是线性的)传输函数可能使准确地把发送输出功率设置为特定水平更难并且更有挑战性。在CDMA系统中，该不准确度可能导致特定远程站的降级了的性能(如果输出功率被设置得太低)或者较低的系统容量(如果输出功率被设置得太高)。失真的传输函数也会影响取决于VGA的增益斜率的其它电路(例如，AGC环路)。例如，非线性的增益和控制电压的比可能导致大的增益斜率，这使噪声更容易地被传送到发送信号上。大的增益斜率也会干扰AGC环路的稳定性。
通过使用以dB为单位呈线性的VGA可以获得若干优点。例如，dB线性的VGA可以减少对RF校准的需求。来自dB线性的VGA的电压也可被提供给AGC环路以产生在一些应用中有用的对数(幅度)检测器。
从而，允许可变增益元件的线性(以dB为单位呈线性)调节的技术是非常合乎需求的。
发明摘要
本发明提供了线性地(以dB为单位呈线性)调节接收机或发射机内的可变增益元件(即，可变增益放大器或VGA)的增益的技术。输入控制信号被提供给调节电路，它调节控制信号以取得各种信号特性。例如，输入控制信号可被限制在值的特定范围内、受到温度补偿、被缩放(或标准化)到电源电压、用偏置而被移位、或者以其它方式被操作。经调节的信号接着被提供给产生一组指数相关信号的线性器的输入级。这可以通过如差分放大器来实现，其中经调节的控制信号被施加在差分放大器的输入端并且来自差分放大器的集电极电流包括指数相关信号。差分放大器可以用如BJT差分对来实现。线性器内的输出级接收指数相关信号并且根据响应产生增益控制信号。通过适当地使输出级与可变增益元件的增益级匹配并且通过使用由输出级产生的增益控制信号，VGA的增益传输函数可以近似指数相关信号的增益传输函数。
本发明的一个实施例提供了用来提供可变增益元件的控制信号的线性器。该线性器包括耦合到第二电路的第一电路。第一电路被配置以接收输入信号并产生指数相关信号。第二电路被配置以接收指数相关信号并且响应接收到的指数相关信号而产生控制信号。第二电路与可变增益元件内的增益电路大致匹配。在特定的实现方式中，第一电路或第二电路或者两者都可以用差分放大器来实现。为了改进的性能，第二电路可以与可变增益元件的增益级(尽可能近地)匹配。输入信号也可以被调节以取得各种信号特性，譬如，被限制在值的特定范围内、受到温度补偿、连续可调节、离散步骤中可调节、离散步骤中垂直地偏移，及其它。
本发明的另一个实施例提供了用来提供可变增益元件的增益控制信号的增益控制电路。该增益控制电路包括耦合到线性器电路的调节电路。配置调节电路来接收并调节输入控制信号以产生经调节的控制信号。配置线性器电路来接收并处理经调节的控制信号以产生增益控制信号。在特定范围的值上的增益控制信号提供可变增益元件中大致dB线性的增益传输函数。调节电路可以包括零个或多个下列电路：限幅电路、温度补偿电路、加法电路及其它电路。限幅电路被配置以接收输入信号并提供被限制在由上限和下限定义的值的范围内的限幅信号。温度补偿电路被配置以接收输入信号并提供温度补偿信号以便可变增益元件中的增益传输函数相对于温度变化大致不变。加法电路被配置以接收输入信号和调谐信号并且组合这些信号以产生组合信号。这些电路可以各种次序被排列。
本发明的还有一个实施例提供了用来处理模拟信号的电路。处理电路包括至少一个串联的可变增益元件并且能接收模拟信号。每个可变增益元件根据各自的增益控制信号为模拟信号提供特定的增益。处理电路还包括至少一个耦合到可变增益元件的增益控制电路。一般地，为每个可变增益元件提供一个增益控制电路。一个或多个增益控制电路可被设计成包括线性器电路。配置线性器电路来接收和处理输入控制信号以产生增益控制信号。在特定范围的值上的增益控制信号提供了可变增益元件中能用来接收该增益控制信号的大致线性(以dB为单位呈线性)的增益传输函数。
增益控制电路也能被设计成包括一个耦合到线性器电路的调节电路。该调节电路可以包括零个或多个下列电路：限幅电路、温度补偿电路、加法电路及其它电路。处理电路可以被包括在，例如，能被用在如蜂窝电话的接收机或发射机中。
附图的简要说明
从下面提出的结合附图的详细说明中，本发明的特征、性质和优点将变得更为明显，附图中相同的参考符号标识相同的元件，其中：
图1示出发射机的实施例的简要框图；
图2示出可变增益放大器(VGA)的特定的(并且理想的)一组增益传输函数的曲线图；
图3A示出能被用来提供大致指数(或dB线性的)增益的简化了的差分放大器的示意图；
图3B示出图3A中的差分放大器的传输函数的对数的曲线图；
图4示出用来产生增益控制信号Vc的增益控制电路的实施例的框图，该增益控制信号VC允许可变增益放大器的线性(以dB为单位呈线性)调节；
图5示出增益控制电路内的两个V到I转换器、限幅电路和加法器的特定实施例的示意图；
图6A示出限幅电路的简化模型的示意图；
图6B示出限幅电路的传输函数的曲线图；
图7示出增益控制电路内I到V转换器的特定实施例的示意图；
图8示出线性器的特定实施例的示意图；
图9示出线性器的简化模型和将由线性器控制的VGA的示意图；以及
图10示出说明用来使线性器输出差分放大器与VGA的差分放大器匹配的某些技术的示意图。
特定实施例的详细说明
图1示出发射机100的实施例的简化框图。数字处理器110产生数据、编码并调制该数据、并且把经数字处理的数据转换成模拟信号。该模拟信号被提供给基带(BB)缓冲器122，它缓冲该信号并且把经缓冲的信号提供给混合器124。混合器124也接收中频(IF LO)的本地正弦波，并用IF LO对经缓冲的基带信号进行上变频以产生IF信号。该IF信号接着被提供给IF可变增益放大器(IF VGA)126，它用由来自增益控制电路130的增益控制信号128确定的增益来放大该信号。经放大的IF信号被提供给滤波器132，它对该IF信号进行滤波以消除频带外的噪声和不期望的信号。
经滤波的IF信号被提供给IF缓冲器142，它缓冲该信号并把经缓冲的IF信号提供给混合器144。混合器144也接收射频(RF LO)的本地正弦波，并且用RF LO对经缓冲的IF信号进行上变频以产生RF信号。该RF信号被提供给RF VGA 146，它用由来自增益控制电路130的增益控制信号148确定的增益来放大该信号。经放大的RF信号被提供给功率放大器(PA)150，它提供所需的信号驱动。PA 150的输出通过隔离器和双工器耦合到天线(所有的三个元件都未在图1中示出)。
图2示出可变增益放大器的特定一组增益传输函数210a到210e的曲线图。在实施例中，每个增益传输函数具有低和高控制电压处的固定增益以及中间控制电压上的线性dB增益。如图2所示，增益传输函数210a对于低于VLOW的控制电压的增益为AVmin，对于高于VHIGH的控制电压的增益为AVmax，对于在VLOW和VHIGH之间的控制电压的增益斜率为{(AVmax-AVmin)/(VHIGH-VLOW)}。在特定的实施例中，VLOW被设置为满刻度电压的六分之一，VHIGH被设置为满刻度电压的六分之五。在实际的实施方式中，增益传输函数210a到210e在VHIGH和VLOW处更圆滑。
为了改进的噪声和线性度性能，有时候能用离散的增益数量垂直地移动增益传输函数是有利的。如图2所示，增益传输函数的形状相似，但却被向上或向下地移动。
图3A示出能被用来提供大致指数的(或以dB为单位呈线性)增益传输函数的简化的差分放大器310的示意图。差分放大器310包括在发射极处被一起耦合到电流源312的一对晶体管310a和310b。差分输入控制电压VIP和VIN分别被提供给晶体管310a和310b的基极。来自晶体管310b的集电极的输出电流IOUT随着控制电压而变化并且差分放大器的传输函数可被表示为：
IOUTIIN=e-VI/VT1+e-VI/VT,]]>方程式(1)
其中VI＝VIP-VIN，并且VT是热电压，可被表示为：
VT=kTq,]]>方程式(2)
其中k是波兹曼常数，T是温度(以开尔文为单位)，q是电子电荷。VT是依赖于温度的项并且在300°开尔文处大致为VT≅26mV.]]>
图3B示出方程式(1)中的传输函数的对数曲线图。对于大的正控制电压(即，VI＞＞VT)，方程式(1)中的分母接近于1.0，差分放大器310的增益由分子确定并且大致以dB为单位呈线性。对于大的负控制电压(即，VI＜＜-VT)，分母中的指数项开始起到主导作用，差分放大器310的增益趋近于增益1.0。因此，差分放大器的增益传输函数在受限的控制电压范围上大致以dB为单位呈线性。
图4示出用来产生增益控制信号VG的增益控制电路400的实施例的框图，该增益控制信号VG允许可变增益放大器(VGA)的线性(以dB为单位)调节。参考图1，所述发射信号路径可包含多个VGA。通常提供了一个增益控制电路从而为每个VGA产生一个增益控制信号。因此，增益控制电路130可以包括多个增益控制电路400(即，每个VGA有一个)，或者任意数量的与其它类型的增益控制电路结合的增益控制电路400。或者，增益控制信号可以被多个VGA共享。
在图4中示出的特定实施例中，增益控制电路400包括与线性器422串联的调节电路410。调节电路410接收并调节输入控制信号VCTRL以提供经调节的控制信号VC。经调节的控制信号可以取决于调节电路410的特定设计而具有各种特性。例如，经调节的控制信号可以是：(1)被限制(被限幅)在特定范围的值内，(2)可以向上或向下调节一定的偏置量，(3)温度补偿的，(4)根据电源电压被缩放(即，“标准化”)，等等。线性器422接收经调节的控制信号VC并且产生驱动VGA的增益控制信号VG。
在调节电路410内，输入控制信号VCTRL被提供给电压至电流(V至I)转换器412，它把控制信号转换成控制电流ICTRL。同样地，输入调谐信号VTRIM被提供给把该调谐信号转换成调谐电流ITRIM的V至I转换器414。控制电流ICTRL被提供给限幅电路416，它根据需要对电流信号进行限幅以把该信号保持在特定范围的值内。经限幅的电流信号和调谐电流工ITRIM被提供给加法器418，它组合这些电流以产生被提供给电流至电压(I至V)转换器420的组合电流ISUM。转换器420根据组合电流ISUM产生经调节的控制信号VC并且把该经调节的控制信号提供给线性器422。转换器420也可以执行对控制信号的温度补偿。
线性器422响应经调节的控制信号VC并且产生能线性地(以dB呈线性)控制VGA的增益的增益控制信号VG(图4中未示出)。参考信号发生器430接收电源电压VDD，用温度和电源补偿的参考源(例如，带隙参考电路)产生一组偏置电流和电压，并且把这些偏置电流和电压提供给各自的电路。
图4示出调节电路410的特定实施例。可以实现不同的设计以提供不同的信号特性组并且这在本发明的范围之内。此外，线性器也可以无须调节电路而工作。
图5示出V至I转换器412和414、限幅电路416和加法器418的特定实施例的示意图。控制信号VCRTL和调谐信号VTRIM分别被提供给电阻器512和514的一端。电阻器和电流源运行从而把该控制和调谐电压转换成控制和调谐电流。
放大器522在非反相输入终端接收中度缩放电压VMID。放大器522的输出端耦合到N沟道晶体管526和528的栅极。N沟道晶体管528的源极耦合到放大器522的反相输入端并形成反馈通路。N沟道晶体管526和528的源极分别耦合到电流源516和518。N沟道晶体管526和528的漏极分别耦合到电流镜象电路532和534的参考通路。电流镜象电路532是由P沟道晶体管532a和532b形成的，而电流镜象电路534是由P沟道晶体管534a和534b形成的。
在图5中示出的实施例中，控制信号VCTRL是单端的并且与放大器522的中度缩放电压VMID比较。该中度缩放电压便于从单端的信号中产生差分信号(或互补信号)。中度缩放电压可以由上述的参考发生器430产生。对于差分控制信号VCTRL(即，包括VCTRL+和VCTRL-)，一个控制信号可以被提供给放大器522的非反相输入端，或者可以使用差分输入级。
电流镜象电路534的参考通路(即经由P沟道晶体管534a)中的控制电流ICTRL与控制信号VCTRL有关。该控制电流ICTRL接着根据需要被随后的限幅电路限幅。
在图5所示的实施例中，限幅电路包括电流源536和542以及电流镜象电路538和544。电流镜象电路534的镜象通路(即，经过P沟道晶体管534b)与电流源536串联并且与电流镜象电路538的参考通路并联。电流镜象电路538的镜象通路(即，经过P沟道晶体管538b)与电流源542串联并且与电流镜象电路544的参考通路并联。电流镜象电路544的镜象通路(即，经过P沟道晶体管544b)中的电流是经限幅的控制电流。
图6A示出限幅电路的简化模型的示意图。在该模型中，电流源636、642和650对应于图5中的电流源536、542和550，电流镜象电路638和644对应于电流镜象电路538和544。输入电流x是由电流源634表示的。当输入电流x大于电流源636的电流x1时，P沟道晶体管638a截止并且经过P沟道晶体管638b的电流大致为零。或者，当输入电流x小于电流x1时，经过P沟道晶体管638b的电流为y＝f(x)＝α(x1-x)，其中α是由P沟道晶体管638a和638b的大小比例所确定的另一个缩放因子。
同样地，当电流y大于电流源642的电流y1时，P沟道晶体管644a截止并且经过P沟道晶体管644b的电流大致为零。或者，当电流y小于电流y1时，经过P沟道晶体管642b的电流为z＝g(y)＝β(y1-y)，其中β是由P沟道晶体管644a和644b的大小比例所确定的缩放因子。传输函数可如下地被概括：
f(x)=0,x≥x1α(x1-x),x<x1,]]>以及 方程式(3)
g(y)=0,y≥y1β(y1-y),y<y1.]]> 方程式(4)
方程式(3)和(4)可以被组合并被表示如下：
gof=βy1,x≥x1β(y1-α(x1-x)),(x1-y1/α)<x<x10,x≤(x1-y1/α).]]> 方程式(5)
图6B示出由方程式(6)定义的传输函数的曲线图。从方程式(5)可以注意到，传输函数gof为：(1)当输入信号x小于(x1-y1/α)时等于零，(2)当输入信号x大于x1时等于βy1，并且(3)当输入信号x在(x1-y1/α)和x1之间的范围内时斜率为αβ。输出电流z的传输函数只是用由电流源650提供的偏置垂直地移动传输函数gof而得到，并被表示为：
z＝gof+偏置. 方程式(6)
通过调节五个变量x1、y1、α、β和偏置，电流上限IMAX、电流下限IMIN、低输入电流阈值ILOW和高输入电流阈值IHIGH可以根据四种自由度级别被设置为任意特定组的值。变量x1和y1分别对应于可由适当的电路设计设置的电流源636和642的电流。可通过控制电流镜象电路638和644中晶体管大小之比来分别设置变量α和β。偏置被加入来自P沟道晶体管644b的电流来垂直地移动传输函数。偏置可以是固定的或者是可编程的以提供图2所示的曲线族。
根据本发明的一个方面，分段线性的传输函数可以由与上述电路类似的级联电路构建。每个电路的五个变量可被调节以提供总传输函数的一部分的线性函数。
回过头参考图5，经限幅的控制电流(即，来自P沟道晶体管544b)、调谐电流ITRIM(即，来自P沟道晶体管532b)和偏置电流IOFFSET(即，来自电流源550)在相加节点546处被相加。组合电流ISUM被提供给由N沟道晶体管548a、548b和548c组成的电流镜象电路548的参考通路。经过N沟道晶体管548b的镜象通路被耦合到由P沟道晶体管552a和552b组成的电流镜象电路552的参考通路。经过N沟道晶体管548c的镜象通路被耦合到电流源554。输出电流信号IA和IB分别通过经过晶体管552b和548c的镜象通路被提供。
经过P沟道晶体管552b的电流与经过N沟道晶体管548c的电流大小大致相同但是极性不同(即，N沟道晶体管548c提供宿电流而P沟道晶体管552b提供源电流)。然而，输出电流信号IB是电流源554中的电流IFS和经过N沟道晶体管548c的电流之间的差异(例如，IB＝IFS-I548C)。因此，如果IFS被设置为满刻度，则经过N沟道晶体管548a的电流IA和经过P沟道晶体管552b的电流IB大小相同但是异相。IA和IB用偏置互相补足以确保电流保持大于零(即，IA＞0和IB＞0)。
图7示出I至V转换器420的特定实施例的示意图。在转换器420内，来自加法电路的输出级的电流信号IA和IB被提供给由晶体管712a和712b组成的差分放大器的集电极。晶体管712a和712b的发射极相连并且与电阻器714串联。晶体管712a和712b的集电极分别耦合到晶体管716a和716b的基极。晶体管716a和716b的集电极耦合到电源电压VDD，晶体管716a和716b的发射极分别耦合到晶体管712a和712b的基极，并进一步分别耦合到电流源718a和718b。
来自晶体管716a和716b的发射极的输出分别耦合到晶体管722a和722b的基极。晶体管722a和722b的集电极分别耦合到电阻器724a和724b的一端，并且分别包括经调节的控制信号VCP和VCN。电阻器724a和724b的另一端耦合到电源电压VDD。晶体管722a和722b的发射极耦合到被设计以提供与VT和R1之比成比例的电流IPTAT(即，IPTAT∝VT/R1)的电流源728。
转换器420响应输入电流IA和IB而产生差分控制电压VC。由晶体管712a、712b、716a、716b、722a和722b组成的电路根据差分输入电流产生差分输出电压，并且也提供温度补偿。由晶体管812a和812b组成的电路产生作为差分输入电压的指数函数(以dB为单位呈线性)的差分输出电流。I至V转换器的传输函数可被表示如下：
VC=VCP-VCN=αVT(IA-IBIA+IB),]]>方程式(7)
其中αVT与来自电流源728的电流相关。
从方程式(7)可以注意到，差分控制电压VC是被温度补偿的。特别地，该控制电压是“预矫正的”以便它与下面将描述的随后的线性器电路相反的方式依赖于(即，被缩放)VT。根据VT进行的缩放在一定程度上提供了一种增益控制机制，也就是温度恒定。
图8示出线性器422的特定实施例的示意图。线性器422包括耦合到输出差分放大器830的输入差分放大器812。差分放大器812包括在发射极耦合的一对晶体管812a和812b，差分放大器830包括在发射极耦合的一对晶体管830a和830b。
在线性器422内，来自转换器420的经调节的控制信号VCP和VCN被提供给差分放大器812的输入端。晶体管812a和812b的发射极一起耦合到电流源814。晶体管812a的集电极耦合到由晶体管830a和830b组成的电流镜象电路820的参考通路。同样地，晶体管812b的集电极耦合到由P沟道晶体管822a和822b组成的电流镜象电路822的参考通路。
电流镜象电路822的镜象通路(即，经过P沟道晶体管822b)耦合到由N沟道晶体管824a和824b组成的电流镜象电路824的参考通路。电流镜象电路820的镜象通路(即，经过P沟道晶体管820b)耦合到由晶体管830a的集电极。电流镜象电路824的镜象通路(即，经过N沟道晶体管824b)耦合到差分放大器830的发射极。晶体管830a的集电极也耦合到晶体管830a的基极。晶体管830a和830b的基极分别提供增益控制信号VGP和VCN。
线性器422的输入级接收差分控制信号VC并产生指数相关的一组电流信号I1和I2。电流的比率的传输函数可被表示为：
I2I1=e(VCP-VCNVT).]]>方程式(8)
在方程式(8)中可以注意到，电流的比率(例如，I2/I1)是关于差分控制电压(例如，VC＝VCP-VCN)的指数函数(即，以dB为单位呈线性)。也可以注意到电流的比率是VT的函数。然而，如上方程式(7)所示，差分控制电压VC是根据温度补偿产生的，以便VC包括VT的缩放因子。当VC被应用于方程式(8)时，方程式(7)和(8)中的VT项相互抵消并且电流的比率(I2/I1)在一定程度上是温度恒定的(即，不取决于VT)。电流的比率(I2/I1)是控制信号VC的函数，所述控制信号VC是基于输入控制信号VCTRL的经调节的信号。
如图8所示，来自输入差分放大器812的一条通路的电流(I2)作为输出差分放大器830的一条通路被提供。来自输入差分放大器812的另一条通路的电流(I1)作为输出差分放大器830的发射极电流被提供。差分放大器830根据指数相关的电流信号I2和I1产生差分增益控制电压VG(VG＝VGP-VGN)。
图9示出线性器和将被线性器控制的VGA的简化模型的示意图。如方程式(8)中所示，线性器的输入差分放大器812产生指数相关的电流I1和I2。输出差分放大器接收该指数相关的电流I1和I2并且产生基于并相应于该指数相关的电流I1和I2的差分增益控制电压VG。差分增益控制电压VG被提供给VGA。
VGA包括由晶体管930a和930b组成的差分放大器930，该晶体管930a和930b分别接收差分增益控制电压VGP和VGN。差分放大器930产生与输入电流IIN线性相关的输出电流IOUT，但是增益与控制电压指数相关。为了改进的性能，差分放大器930与差分放大器830匹配(尽可能的接近)并且电流源924与电流源824匹配。差分放大器和电流源的匹配可能是不实际的，例如，可能期望使控制电路中的复制差分放大器的电流损耗最小，但是被控制的VGA的电流损耗可能通过其它性能需求被设置。根据本发明的一个方面，电阻器被用来改进电路操作上的匹配而不管其在不同电流密度时的操作。
由于差分放大器830和930都被相同的差分增益控制信号VG所控制，并且进一步因为匹配，所以IOUT对IIN的比率大致等于I2对I1的比率。VGA的传输函数可被表示为：
IOUTIIN≅I2I1=e(VCP-VCNVT).]]>方程式(9)
如方程式(9)所示，根据本发明的线性器可以获得VGA中差分放大器的线性(以dB为单位呈线性)增益传输函数。可以注意到，图9中的差分放大器930的配置与图3A中的差分放大器310类似。通过用线性器来“预矫正”增益控制电压VG可以获得差分放大器930的线性(以dB为单位呈线性)增益传输函数。相反，如方程式(1)所示，当增益控制电压未被“预矫正”时，可以在有限的值的范围上获得大致线性(也是以dB为单位呈线性)的增益传输函数。
图10示出说明使线性器输出差分放大器与VGA的差分放大器匹配的某些技术的示意图。线性器差分放大器一般工作在低电流下以保存功率。相反，VGA差分放大器一般工作在高电流下以提供所需的信号摆幅、线性度和噪声性能。
为了改进的性能，这些差分放大器一般被匹配，例如，通过设计晶体管具有相似的尺寸并且把晶体管放置在相同的邻近区域内并具有相同的方向。然而，某些失配因为其它因素而产生。例如，被控制的VGA器件一般工作在高电流下，因此它们的动态电阻很小。(晶体管的动态电阻被计算为rc≅VT/IC,]]>其中IC是晶体管的偏置电流。)然而，器件的构造中所固有的寄生电阻并不随着工作电流而变化。控制电流中的复制器件工作在低电流下，它们的寄生电阻与动态电阻相比一般较不重要。因此可以把附加电阻加入复制器件的基极和发射极以近似被控制的器件中相对较高的寄生电阻的效应。为了匹配发射极电阻，外部电阻器Rext可被放置在晶体管的发射极和电流源之间以便达到下列方程式：
rpe2＝rpe1+Re. 方程式(10)
其中rpe是发射极寄生电阻。同样，为了匹配基极电阻，外部电阻器Rb可被放置在晶体管的基极以便达到下列方程式：
rb2＝rb1+Rb. 方程式(11)
在实施例中，具有大致单位增益的缓冲器840被耦合在晶体管830a的集电极和基极之间。缓冲器840为晶体管830a和930a的基极提供偏置。
为了简明，本发明是用使用双极型结型晶体管(BJT)而实现的差分放大器描述的。本发明也可以用其它包括FET、MOSFET、MESFET、HBT、P-HEMT及其它晶体管的电路来实现。如这里所用的，“晶体管”一般是指任意有源电路，并不限于BJT。
本发明的线性器可以与包括可变增益放大器、衰减器(即，二极管)、乘法器及其它电路的各种可变增益元件结合使用。一般地，线性器的输出级可被设计成大致与可变增益元件的增益级匹配，线性器的输入级可被设计以产生提供期望的线性(以dB为单位)增益传输函数的指数相关信号。
线性器可被用在接收机或发射机中。实际上，本发明的线性器可被用在任何被设计以处理模拟信号并且包括至少一个可变增益元件的电路中。特别地，线性器可被有利地用在被设计以根据IS-95标准的一种或多种变化而工作的发射机中。
可以对图1中示出的发射机实施例作出各种修改。例如，可以在发送信号通路中提供较少的或附加的滤波器、缓冲器和放大级。而且，信号通路内的元件可以不同的配置被排列。另外，发送信号通路中的可变增益可以通过VGA(如图1所示)、可变衰减器、乘法器、其它可变增益元件、或上述的组合来提供。在特定实施例中，尽管也可以使用离散的元件，然而从BB缓冲器122到PA 150(可能不包括滤波器132)的发送信号通路在一种或多种集成电路内实现。
在一个特定的发射机实施例中，在来自数字处理器的同相(I)基带信号和正交(Q)基带信号上进行正交调制。在这种设计中，一对BB缓冲器和混合器被用来缓冲并上变频带有同相的和正交的IF LO的I和Q基带信号。该I和Q基带信号接着被组合以产生IF信号。在另一个特定的实施例中，在数字处理器内数字地进行正交调制，接着用一种或多种频率上变频级把已调信号上变频为IF和RF。
发射机100能被用在许多通信应用中，譬如蜂窝通信系统。蜂窝通信系统的例子包括码分多址(CDMA)通信系统、时分复用(TDMA)通信系统以及模拟FM通信系统。CDMA系统一般被设计成遵循“TIA/EIA/IS-95-A MobileStation-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular System”，下文中称为IS-95-A标准。
IS-95-A标准要求来自远程站的输出功率可以在以规定的增量的85dB的范围上可调。典型的远程站被设计来从大约为-50dBm到+20dBm之间发送。(IS-95-A规定了远程站的最小和最大输出功率电平。)在某些发射机实施例中，用固定的增益但却可变的驱动容量来设计输出PA。可变的驱动由带有多个(即，并联)驱动器的PA设计来提供，这些驱动器在不被需要时可以选择性地截止。
如图1所示，偏压控制电路160a接收增益控制信号128并且可以根据接收到的增益控制信号来调节IF缓冲器142、混合器144和RF VGA 146的偏置电流。同样，偏压控制电路160b接收增益控制信号128和148并且可以根据接收到的增益控制信号来调节PA 150的偏置电流。
如图1所示，增益控制电路130以及偏压控制电路160a和160b作为独立的电路被实现。然而，这些电路也可以在单个电路内被实现，或者被结合在诸如数字处理器110的其它电路中。控制电路也可以被结合在实现模拟信号通路中的电路的集成电路中。
上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，但却符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。