[发明专利]一种dB线性超宽带可变增益放大器

权利要求书

1.一种dB线性超宽带可变增益放大器，其特征在于：主要由差分共射极可变跨导放大器单元、差分可变负载阻抗单元和增益控制单元组成；其中差分共射极可变跨导放大器单元将差分输入信号转换为差分电流信号，所述差分电流信号经由差分可变负载阻抗单元转换成差分电压信号输出；

所述的差分共射极可变跨导放大器单元主要由npn晶体管Q1、Q2和起偏置作用的第一尾电流源组成，其中npn晶体管Q1、Q2完全匹配构成信号放大管对，发射极共接所述第一尾电流源，差分输入信号通过相等数值的隔直电容连接在所述信号放大管对的基极上，基极还分别经由数值相等的电阻偏置于固定电压Vbias2上，集电极作为该dB线性超宽带可变增益放大器的输出端，通过隔直电容输出差分电压信号；

所述的差分可变负载阻抗单元主要由两对采用二极管连接的npn晶体管和起偏置作用的第二尾电流源组成；第一对二极管连接的npn晶体管Q3、Q4的基极和集电极连接在供电电源VDD上，发射极连接在所述信号放大管对相应的集电极上；第二对二极管连接的npn晶体管Q5、Q6的基极和集电极也连接在所述信号放大管对相应的集电极上，发射极接所述第二尾电流源；

所述二极管连接是指晶体管的基极与集电极相连接；

所述第一尾电流源和第二尾电流源的电流值由所述增益控制单元分别控制；增益控制单元包含有一个指数关系电流发生器，指数关系电流发生器包括完全匹配的npn晶体管Q9和npn晶体管Q10、一个固定阻值的电阻R1和产生电流控制信号Icnt的电流沉；npn晶体管Q9的基极连接在电阻R1的一端和固定电压Vbias1上，npn晶体管Q10的基极连接在电阻R1的另一端和电流沉的正端，Q9的发射极、Q10的发射极和电流沉的负端均接地，npn晶体管Q9的集电极电流I9与npn晶体管Q10的集电极电流I10之比为指数关系；通过电流镜的操作使得大小为(I9-I10)即I9·(1-exp(-Icnt·R1))的电流复制到所述第二尾电流源，集电极电流I10放大设定倍数复制到所述第一尾电流源。

2.根据权利要求1所述的dB线性超宽带可变增益放大器，其特征在于：

所述第一尾电流源采用npn晶体管Q7，集电极接所述信号放大管对的发射极，发射极接地，基极电压由所述增益控制单元控制；

所述第二尾电流源采用npn晶体管Q8，集电极接第二对二极管连接的npn晶体管Q5、Q6的发射极，发射极接地，基极电压由所述增益控制单元控制。

3.根据权利要求2所述的dB线性超宽带可变增益放大器，其特征在于：所述的增益控制单元还包括共源共栅电流镜和采用二极管连接的npn管Q11；

所述的共源共栅电流镜由四个PMOS晶体管MP1、MP2、MP3和MP4构成，MP1与MP2共栅，MP3和MP4共栅，MP2和MP4均为二极管连接形式，MP2的漏极与MP4的源极相连接形成串联，MP2源极连接在VDD上，MP4的漏极与指数关系电流发生器中的Q9的集电极相连接；MP1的漏极与MP3的源极相连接形成串联，MP1的源极连接在VDD上，MP3的漏极与所述采用二极管连接的npn管Q11的集电极、指数关系电流发生器中的Q10的集电极连接，在三者连接点处实现了Q9集电极电流与Q10集电极电流作差；

所述采用二极管连接的npn管Q11与第二尾电流源npn晶体管Q8构成1:1的第二电流镜，使得所述大小为(I9-I10)即I9·(1-exp(-Icnt·R1))的电流复制到所述第二尾电流源；

所述npn晶体管Q10的基极与第一尾电流源npn晶体管Q7的基极连接，使得Q10与Q7构成1:2的第一电流镜。

4.根据权利要求3所述的dB线性超宽带可变增益放大器，其特征在于：所述第一电流镜和第二电流镜的公共基极分别通过旁路电容C4和C5到地。