[发明专利]具有大增益范围、高精度的双控制电压dB线性VGA电路

说明书

技术领域

本发明涉及增益控制级电路，具体涉及基于增益衰减结构的具有大增益范围、高精度的双控制电压dB线性VGA电路。

背景技术

模拟电路需要对信号进行放大或衰减，这一功能由可变增益放大器实现。可变增益放大器作为模拟射频前端不可或缺的一个模块，广泛应用在磁盘读取驱动电路、磁数据存储系统、电磁计量器、电视调谐器等许多方面。在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中，为实现自动增益控制环路的建立时间与输入信号的幅度无关，环路中的可变增益放大器必须具有dB线性增益控制特性。随着无线通讯市场的蓬勃发展，具有dB线性增益控制特性的可变增益放大器作为系统中的关键模块，正受到越来越多的关注。

在CMOS工艺中，由于电流与电压的平方律关系，不能直接得到指数关系的控制电路。因此，在可变增益放大器(VGA)的设计中需要构造专门的指数控制电路，以满足增益的dB线性变化要求。采用增益衰减结构的可变增益放大器以其增益变化时恒定的带宽、与其他结构比较相对低的增益误差和优越的噪声特性被广泛应用。

现有可变增益放大器由增益控制级来控制增益变化，增益控制级的逐级增益差值越大，其增益范围越大，但会导致增益误差特性变差；当增益控制级的逐级增益差值较小时，增益误差特性变好，但会导致增益范围的减小，因此，存在增益范围和增益误差之间相互制约的问题，需要进行折中考虑。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有增益衰减结构可变增益放大器的增益范围和增益误差之间相互制约的问题，从而提供具有大增益范围、高精度的双控制电压dB线性VGA电路。

本发明所述的具有大增益范围、高精度的双控制电压dB线性VGA电路，包括预放大器、大范围增益控制级、高精度增益控制级和固定增益放大器；

预放大器的输出端与大范围增益控制级的信号输入端连接，大范围增益控制级的输出端与高精度增益控制级的信号输入端连接，高精度增益控制级的输出端与固定增益放大器的输入端连接，第一控制电压Vctrl1由大范围增益控制级的控制电压输入端输入，第二控制电压Vctrl2由高精度增益控制级的控制电压输入端输入。

优选的是，所述大范围增益控制级的增益衰减步长范围为10dB-20dB，高精度增益控制级的增益衰减步长范围为1dB-5dB。

优选的是，所述大范围增益控制级包括第一重叠高斯电流产生电路、N个第一gm级、第一衰减网络、第一I-V转换器、电阻Rf1和电阻Rf2；

第一控制电压Vctrl1由第一重叠高斯电流产生电路的输入端输入，第一重叠高斯电流产生电路的N个输出端分别与N个第一gm级的尾电流端连接，第一衰减网络的N个输出端分别与N个第一gm级的同相输入端连接，N个第一gm级的反相输入端连接并与电阻Rf1的一端和电阻Rf2的一端连接，电阻Rf2的另一端接地，电阻Rf1的另一端与第一I-V转换器的输出端连接，并作为大范围增益控制级的输出端，N个第一gm级的同相输出端连接并与第一I-V转换器的同相输入端连接，N个第一gm级的反相输出端连接并与第一I-V转换器的反相输入端连接。

优选的是，所述第一衰减网络由R-2R梯形电阻阵列实现，大范围增益控制级的增益衰减步长为12dB。

优选的是，高精度增益控制级包括第二重叠高斯电流产生电路、M个第二gm级、第二衰减网络、第二I-V转换器、电阻Rf3和电阻Rf4；

第二控制电压Vctrl2由第二重叠高斯电流产生电路的输入端输入，第二重叠高斯电流产生电路的M个输出端分别与M个第二gm级的尾电流端连接，第二衰减网络的M个输出端分别与M个第二gm级的同相输入端连接，M个第二gm级的反相输入端连接并与电阻Rf3的一端和电阻Rf4的一端连接，电阻Rf4的另一端接地，电阻Rf3的另一端与第二I-V转换器的输出端连接，并作为高精度增益控制级的输出端，M个第二gm级的同相输出端连接并与第二I-V转换器的同相输入端连接，M个第二gm级的反相输出端连接并与第二I-V转换器的反相输入端连接。

优选的是，第二衰减网络由R-4R-20R的电阻网络实现，高精度增益控制级的增益衰减步长为2dB；

R-4R-20R的电阻网络包括M-1个阻值为R的电阻、1个阻值为4R的电阻和M-2个阻值为20R的电阻；