[发明专利]可变增益放大器的弱信号读出电路设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子、电路设计技术领域，尤其是一种可变增益放大器的弱信 号读出电路设计方法。

背景技术

混合信号已成为VLSI电路设计的热点，其中可变增益放大器(VGA)被广 泛应用于医疗设备，助听器，磁盘驱动和无线通讯等之中。在磁盘驱动和CCD 影像设备中，VGA可以在不同输入情况下能稳定输出信号，提供给读出部分稳 定的探测信号，其中要求VGA的增益可调范围大于30dB。在通讯系统中，VGA 作为反馈环路应用于自动增益控制(AGC)放大器中。AGC放大器通过环路反馈 探测输出信号，根据输入信号自动调整增益得到稳定的输出信号，但是由于 CMOS晶体管在强反型区呈平方律关系，因此该电路在CMOS工艺下不易实现。

可变增益放大器的实现一般有两种，一种是数字式可变增益放大器，其通 过一系列的开关实现增益的可调，但是增益变化状态不是连续的，在很多系统 中都会产生问题。另外一种是采用模拟的方式控制可变增益放大器，其通过控 制电压改变跨导或负载阻抗实现对增益的调控。相比数字的方式，模拟的调控 是更好的选择，因为通过模拟电压控制增益可以实现连续的线性变化，并且控 制电压的变化很小。但是由于CMOS晶体管在强反型区呈平方律关系，采用CMOS 工艺实现宽增益范围和控制电压成dB线性关系是目前面临的一个问题。

可变增益放大器(VGA)的主要特点是指数函数发生电路。当今基于CMOS 工艺的模拟VGA设计，采用伪指数发生电路，或者是泰勒级数近似电路的方法 实现增益dB线性变化。但是采用上述方法主要缺点是得到的dB线性输出范围 太小，一般不超过20dB。由于现有的VGA设计可调增益范围小，为达到一定可 调范围采用4个或5个VGA级联，这样就会导致更高的功耗，更大的芯片面积 和更高的成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种可变增益放大器的弱 信号读出电路设计方法，它以可变增益放大器Gilbert单元为基础，采用可变 增益放大器读出拓补结构，补偿密勒效应，改善频率响应，通过伪指数电压函 数发生电路输出高dB线性度的指数型电压，使增益和控制电压成dB线性变化， 并通过共模反馈电路，稳定输出共模电压。

本发明的目的是这样实现的：一种可变增益放大器的弱信号读出电路设计 方法，特点是该方法将传感器读出电路的弱信号经控制电路、三级可变增益电 路、共模反馈电路的放大后输出可变增益放大的差分信号，电路设计包括以下 步骤：

a、建立控制电路